【事件の表示】
　特許第２７０５３１２号「投影露光方法」の請求項１ないし２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結論】
　訂正を認める。
　特許第２７０５３１２号の請求項１に係る特許を維持する。
【理由】
［１］手続の経緯
　本件特許第２７０５３１２号（平成２年１２月６日出願、平成９年１０月９日設定登録）は、横田貞則より特許異議の申立がなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１１年６月２１日に訂正請求がなされたものである。
［２］訂正の適否についての判断
（１）訂正の内容
１．訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１を、特許請求の範囲の減縮を目的として、「投影光学系により基体上にフォトマスクのパターンを投影する投影露光方法において、前記基体に対してフォトマスクの結像位置を光学系の光軸方向に沿って所定範囲内で３ヶ所以上の複数の位置に移動しそれぞれの位置で露光を行うとともに、前記所定範囲内の中央近傍における露光量を相対的に小とする制御露光を行うことを特徴とする投影露光方法。」と訂正する。
２．訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項２を削除する。
３．訂正事項ｃ
　請求項１の訂正及び請求項２の削除に伴い、特許請求の範囲と発明の詳細な説明との整合を図るため、明りょうでない記載の釈明を目的として、【発明の詳細な説明】の項の【００１０】の「【課題を解決するための手段】」の項の記載を訂正後の請求項１に係る発明にしたがった記載に訂正し、請求項２に係る発明に関連する記載を削除し、【００２５】の【発明の効果】の項の記載を訂正後の請求項１に係る発明にしたがった記載に訂正し、請求項２に係る発明に関連する記載を削除する。
４．訂正事項ｄ
　請求項２の削除に伴い、特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明との整合を図るため、明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項２に係る発明の説明に関連する【発明の詳細な説明】の項の【００１２】、【００２１】、【００２２】、【００２３】を削除し、【００１３】以降の段落記号を整理するとともに、【００２４】（訂正明細書の【００２０】）の「および実施例２」を削除し、さらに図面中の図４を削除し、図５を「図４」と訂正し、図６を「図５」と訂正する。
　図４の削除に伴い、【図面の簡単な説明】の項の【図４】に関連する記載を削除し、【図５】を【図４】と訂正し、【図６】を【図５】と訂正し、この図面の削除及び訂正に整合するように、【０００５】に記載されている図５を「図４」と訂正し、【０００８】に記載されている図６を「図５」と訂正し、【０００９】に記載されている図６を「図５」と訂正し、図５を「図４」と訂正し、【００１９】（訂正明細書の【００１８】）の図６を「図５」と訂正し、図５を「図４」と訂正する。
５．訂正事項ｅ
　誤記の訂正を目的として、【発明の詳細な説明】の項の【００１１】に記載されている図４を「図５」に訂正する。
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
１．上記訂正事項ａは、特許明細書の【００１７】及び【００２０】の記載に基づいて、露光位置を特定することにより露光方法を下位概念に限定するものであり、特許請求の範囲の減縮に該当し、新規事項の追加に該当せず、さらに実質上特許請求の範囲を拡張し、変更するものではない。
２．上記訂正事項ｂは、請求項２を削除するものであり、特許請求の範囲の減縮に該当し、新規事項の追加に該当せず、さらに実質上特許請求の範囲を拡張し、変更するものではない。
３．上記訂正事項ｃは、請求項１の訂正及び請求項２の削除に伴い、特許請求の範囲と発明の詳細な説明との整合を図るためのものであり、明りょうでない記載の釈明に該当し、新規事項の追加に該当せず、さらに実質上特許請求の範囲を拡張し、変更するものではない。
４．上記訂正事項ｄは、請求項２の削除に伴い、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び図面との整合を図るためのものであり、明りょうでない記載の釈明に該当し、新規事項の追加に該当せず、さらに実質上特許請求の範囲を拡張し、変更するものではない。
５．上記訂正事項ｅは、誤記の訂正に該当し、新規事項の追加に該当せず、さらに実質上特許請求の範囲を拡張し、変更するものではない。
（３）独立特許要件
１．本件発明
　訂正明細書の本件発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載された次のとおりのものである。
　「投影光学系により基体上にフォトマスクのパターンを投影する投影露光方法において、
　前記基体に対してフォトマスクの結像位置を光学系の光軸方向に沿って所定範囲内で３ヶ所以上の複数の位置に移動しそれぞれの位置で露光を行うとともに、前記所定範囲内の中央近傍における露光量を相対的に小とする制御露光を行うことを特徴とする投影露光方法。」
２．先願明細書
　本件発明の特許に対して、当審が平成１１年３月１５日付けで通知した取消理由通知において引用した、本願出願日前の出願であって、その出願後に出願公開された特願平２−２９３１６２号（特開平５−１３３０５号公報参照）の願書に最初に添付した明細書及び図面（以下、「先願明細書」という。）には、半導体回路パターン、液晶表示素子パターン等を感光基板に投影露光する装置に関する発明が、第１〜１１図とともに開示され、さらに、
　「この目的を達成するために本発明において、以下のように構成した。
　すなわち、シャッターの動作特性（立上り、立下りの特性等）と可動ステージ（Ｚステージ）の動作特性（特に速度特性）とに基づいて、シャッターの開放開始時点から閉成終了時点までに感光基板（ウエハ上のレジスト層）に与えられる露光量の光軸方向に関する存在確率（光量分布）が、光軸方向の少なくとも２ヶ所でほぼ等しい極大値になるように、シャッターの制御手段とＺステージの制御手段の各動作を連動させる連動化手段を設けるようにした。」（明細書第１０頁第３〜１４行）、
　「そこで本発明では、フォーカス位置＋Ｚ１と−Ｚ１の２点、換言すると投影レンズの焦点深度の幅程度に離れた２点で存在確率を極大にし、その中間では露光されたレジストパターンのコントラスト劣化を招かない程度に存在確率を低く押さえるように、ウエハと投影像面との光軸方向の連続移動を制御するようにした。」（同第１４頁第１３〜１９行）、
　「レチクルＲのパターンの透明部を透過した照明光は投影レンズＰＬを通ってウエハＷに達し、ウエハＷの表面近傍にレチクルパターンの投影像が結像される。ウエハＷはＸＹステージ１３上に配置されたＺステージ１４のホルダー上に真空吸着される。Ｚステージ１４はＸＹステージ１３上を駆動部（モータとタコジェネレータ）１５によって投影レンズＰＬの光軸方向に移動する。」（同第１６頁第３〜１０行）
　「さて、第３図（Ｂ）は、Ｚステージ初期特性データ部１３０に記憶された速度データに基づいて、露光動作中にＺステージ１４を光軸方向に特別な速度パターンで移動させたときの特性Ｖ（ｔ）の一例を表す。ここでは、シャッター開放指令が発生する時刻ｔ０の前の時刻ｔｓで、Ｚステージ１４を低い速度ｖ１で動かし始め、時刻ｔ０から所定時間経過した時刻ｔ１までは速度ｖ１を保ち、時刻ｔ１からは最高速に近い速度Ｖ２に加速する。そして速度ｖ２で安定した後の時刻ｔ３から再び低い速度ｖ３（ほぼｖ２に等しい）に減速してシャッター閉成完了までその速度ｖ３に維持される。
　第３図（Ｃ）は、第３図（Ｂ）の特性Ｖ（ｔ）でＺステージ１４を移動させたときの、Ｚステージ１４の光軸方向の位置特性Ｚ（ｔ）を表す。第３図（Ｃ）中、位置ＺＣはレチクルＲのパターン投影像がウエハ面上に最良像として合致する位置である。本実施例では、最良像面がウエハ表面と合致する位置近傍で、Ｚステージ１４の速度を最も高い状態にし、シャッター３の開放動作中と閉成動作中では極力低い速度に保つようにした」（同第２４頁第１２行〜第２５頁第１４行）、
　「次に本実施例におけるＺステージ１４の移動条件の決定法について説明する。実際の露光動作を想定すると、露光開始前にウエハＷは位置Ｚｓにあり、ここからウエハＷはＺ方向（光軸方向）に移動を開始する。今、第３図に示すように、位置ＺｓにあるＺステージＺｓを時刻ｔｓで駆動し始め、低い速度ｖ１で等速運動させる。そしてＺステージ１４の速度がｖ１で安定した後にシャッター３が開き始めるように、時刻ｔｓ０でシャッターの開放指令（信号ＣＳ１）を出力する。すると、時刻ｔ０でウエハＷに対する露光が開始され、そのときＺステージ１４は位置Ｚ０に達している。速度ｖ１の等速運動は時刻ｔ１まで、すなわちウエハＷのＺ方向位置が加速位置Ｚ１に到るまで続けられ、その後Ｚステージ１４は加速度ａで再加速度され、時刻ｔ２で速度（ほぼ最高速）に達する。従って加速度ａは次式で表される。
　ａ＝（ｖ２−ｖ１）／ｔ２−ｔ１……（２）
　また時刻ｔ１、ｔ２でのＺステージ１４の位置はＺ１、Ｚ２である。そして時刻ｔ２からｔ３までの間でＺステージは速度ｖ２で等速運動し、その途中でＺステージはウエハＷに対するベストフォーカス位置ＺＣを通過する。時刻ｔ３でＺステージが位置Ｚ３にくると、Ｚステージは加速度βで減速され、時刻ｔ４（位置Ｚ４）で低い速度ｖ３まで落とされる。このとき、加速度β（β＜０）は次式ヨで表される。
　β＝（ｖ３−ｖ２）／（ｔ４−ｔ３）……（３）
　時刻ｔ４からｔ５（位置Ｚ４からＺ５）までウエハＷは速度ｖ３で等速運動され、この間の時刻ｔｓｃでシャッター閉成指令（信号Ｓｃ）が出力される。本実施例では、位置Ｚ０、Ｚ１、Ｚ４、Ｚ５、及び位＝置Ｚ０〜Ｚ１の間、位置Ｚ４〜Ｚ５の間でウエハＷに与えられる露光量Ｅ１，Ｅ４が焦点深度の拡大効果に大きく寄与する。
　これらの露光量Ｅ１、Ｅ４の見積りは、第２図中のμＰ１５０で予め演算されるが、この演算にあたっては投影レンズＰＬ自体の焦点深度量（±ＤＯＦ）、データ入力部１２０から入力された適正露光量（総露光量）Ｅｕを使って、自動的に条件決定を行ってもよいが、オペレータが独自に設定した条件で処理するようなオペレーションも可能としておく。
　さて、μＰ１５０で自動的に条件決定を行う場合は、一例として以下のように決める。
　Ｚ０＝±ＤＯＦ、Ｚ１＝＋０．８×ＤＯＦ
　Ｚ５＝−ＤＯＦ、Ｚ４＝−０．８×ＤＯＦ
　Ｅ１＝０．３５×Ｅｕ、Ｅ４＝０．３５×Ｅｕ，
　このことから明らかなように，Ｚステージ１４が位置Ｚ１からＺ４まで移動している間にウエハＷに与えられる露光量は、総露光量Ｅｕのうちの約３０％程度になる。」（同第２６頁第１９行〜第２９頁第１１行）
　「さて、第４図は、第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示した特性で露光を行なったときのＺ方向に関する露光量分布（存在確率）を模式的に表したものである。位置Ｚ０〜Ｚ１近傍と位置Ｚ４〜Ｚ５近傍に露光量のピークが存在することから、焦点深度の拡大が図れることになる。本実施例においてはピークとピークの間の位置、例えばＺ２〜Ｚ３で露光量を零にすることはできない。これはＺステージを連続的に動かしているからである。焦点深度拡大効果を最も高めるためには、位置Ｚ０〜Ｚ２までの露光量（Ｅ１）と、位置Ｚ３〜Ｚ５までの露光量（Ｅ４）とをほぼ等しくする必要があるが、本実施例ではＺステージの速度特性Ｖ（ｔ）、位置特性Ｚ（ｔ）、及びシャッター開閉時の照度特性Ｐ（ｔ）を厳密に管理しているため、その露光量の１制御精度は良好に維持される。」（同第３５頁第１８行〜第３６頁第１３行）、
が、それぞれ記載されている。
　以上の記載をまとめると、先願明細書には、投影光学系によりウエハ上にレジストのパターンを投影する投影露光方法において、露光中にウエハを保持するＺステージを投影光学系の光軸方向に移動させる方式を採用し、ウエハを保持するＺステージを、光軸方向に所定量（Ｚ０からＺ５）移動させる際、投影レンズの焦点深度の幅程度に離れた２点（Ｚ１とＺ４）で存在確率を極大にし、その中間（Ｚ２からＺ３）では露光されたレジストパターンのコントラスト劣化を招かない程度に存在確率を低く押さえるように、ウエハと投影像面との光軸方向の連続移動時のウエハの移動速度を光軸方向の位置に応じて制御することが開示されている。
３．対比・判断
　本件発明と上記先願明細書に記載の発明とを対比すると、先願明細書には、投影レンズの焦点深度の幅程度に離れた２点で存在確率を極大にし、その中間では存在確率を低く押さえるように、ウエハの移動速度を光軸方向の位置に応じて制御することは開示されているものの、本件発明の構成である、「基体に対してフォトマスクの結像位置を光学系の光軸方向に沿って所定範囲内で３ヶ所以上の複数の位置に移動しそれぞれの位置で露光を行うとともに、所定範囲内の中央近傍における露光量を相対的に小とする制御露光を行う」点については記載されていないから、本件発明は、先願明細書に記載の発明と同一であるとすることはできない。
　したがって、本件発明は、特許出願の際独立して特許を受けることができないものとすることはできない。
（４）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項、及び第３項において準用する同法第１２６条第２〜４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
［３］特許異議の申立について
（１）異議申立の概要
　申立人横田貞則は、本件発明は、甲第１号証（前記先願明細書）に記載の発明と同一であるから、本件発明の特許は、特許法第１１３条第１項第２号の規定により取り消すべき旨主張している。
（２）判断
　本件発明は、上記［２］（３）で示したように、取消理由通知において示した先願明細書に記載の発明と同一であるとすることはできない。
（３）むすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立の理由及び証拠によっては本件発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１１年８月１３日（１９９９．８．１３）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
▲１▼　特許請求の範囲の減縮を目的として、特許請求の範囲の請求項１を、「投影光学系により基体上にフォトマスクのパターンを投影する投影露光方法において、前記基体に対してフォトマスクの結像位置を光学系の光軸方向に沿って所定範囲内で３ヶ所以上の複数の位置に移動しそれぞれの位置で露光を行うとともに、前記所定範囲内の中央近傍における露光量を相対的に小とする制御露光を行うことを特徴とする投影露光方法。」と訂正する。
▲２▼　特許請求の範囲の減縮を目的として、特許請求の範囲の請求項２を削除する。
▲３▼　明りょうでない記載の釈明を目的として、特許明細書の【００１０】の「【課題を解決するための手段】」の項における記載を、「本発明にかかる露光方法は、上述の目的を達成するために提案されるものである。すなわち、本発明は、投影光学系により基体上にフォトマスクのパターンを投影する投影露光方法において、前記基体に対してフォトマスクの結像位置を光学系の光軸方向に沿って所定範囲内で３ヶ所以上の複数の位置に移動しそれぞれの位置で露光を行うとともに、前記所定範囲内の中央近傍における露光量を相対的に小とする制御露光を行うことを特徴とするものである。」と訂正し、さらに、明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項２に係る発明に関連する記載を削除し、【００２５】（訂正明細書の【００２１】）の【発明の効果】の項における記載を、「以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、センター・フォーカス付近における露光量を相対的に減じることによりフォーカス・マージンを拡大することができる。したがって、露光光の短波長化や投影光学系の高開口数化に伴って焦点深度が減少している状況下にあって、本発明の産業上の価値は極めて大きい。」に訂正し、請求項２に係る発明に関連する記載を削除する。
▲４▼　明りょうでない記載の釈明を目的として、請求項２に係る発明の説明に関連する【発明の詳細な説明】の項の【００１２】、【００２１】、【００２２】、【００２３】を削除し、【００１３】以降の段落記号を整理するとともに、【００２４】（訂正明細書の【００２０】）の「および実施例２」を削除し、さらに図面中の図４を削除し、図５を「図４」と訂正し、図６を「図５」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
投影露光方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】投影光学系により基体上にフォトマスクのパターンを投影する投影露光方法において、
　
前記基体に対してフォトマスクの結像位置を光学系の光軸方向に沿って所定範囲内で３カ所以上の複数の位置に移動しそれぞれの位置で露光を行うとともに、前記
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は半導体装置の製造分野等においてフォトリソグラフィーに適用される投影露光方法に関し、特にウェハの全面にわたって均一な解像を可能とする方法に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　半導体集積回路の分野においてはサブミクロン・レベルの加工が量産工場において既に実現され、今後のハーフミクロン・レベル、さらには６４ＭビットＤＲＡＭクラスで必須となるクォーターミクロン・レベルの加工に関する研究が進められている。
　このような微細加工の進歩の鍵となった技術はフォトリソグラフィであり、従来の進歩は露光波長の短波長化、および縮小投影露光装置（ステッパ）の縮小光学レンズの高開口数（ＮＡ）化によるところが大きい。しかし、これらの短波長化と高ＮＡ化とはいずれも焦点深度を増大させる観点からは不利な条件である。それは、焦点深度が露光波長に比例し、開口数の二乗に反比例するからである。
　【０００３】
　その一方で、被露光体である半導体ウェハの表面段差は、半導体集積回路の高密度化に伴って年々増大している。これは、デバイスの構成が三次元化している状況下で回路の性能や信頼性を維持する観点から、二次元方向のデザイン・ルールの縮小に比べて三次元方向の縮小が進まないためである。このように大きな段差を有する半導体ウェハの表面にフォトレジスト材料を塗布すると、形成されたフォトレジスト層にも大きな表面段差や膜厚ムラが生ずる。これまで、比較的微細なパターンにより発生する段差については、多層レジスト法により基体表面の平滑化が行われてきた。しかし、この方法を用いても、たとえばメモリ・セル部と周辺回路との間の段差のように大面積で発生する段差を吸収することはできない。かかる基体に対して露光を行おうとすれば、その結像面の位置は段差上下の平均的な位置に設定せざるを得ない。さらに、投影レンズの像面歪みの存在により結像面は完全平面とはなり得ず、また基体表面も投影光学系の光軸に対して完全に垂直ではない。
　これらの事情が、焦点深度が浅くなる傾向や短波長化によるフォトレジスト材料の光吸収の増大等とあいまって、ウエハ全面にわたる均一な解像を困難としている。
　【０００４】
　このように、解像度と焦点深度に対する要求とは、本質的に相反するものである。そこで、かかる問題を解決するために、開口数を一定レベルに抑えかつ実用レベルの焦点深度を確保した上で、露光装置の使用法やプロセスの工夫により高コントラスト化を通じて高解像度を達成しようとする技術が幾つか検討されている。
　そのひとつに、いわゆるＦＬＥＸ法がある。これは、特開昭５８−１７４４６号公報に開示されるように、同一のフォトマスクを介して結像面をシフトさせながら複数回の露光を行うことにより、実効的に光軸方向に長く光学像コントラストを維持しようとする方法である。結像面をシフトさせるには、上記公報に記載されるようにフォトマスク，半導体ウエハ，投影光学系の少なくともひとつを光軸方向に微小振動させる方法、あるいは特開昭６３−６４０３７号公報に記載されるようにこれらの部材の位置を露光の度に段階的もしくは連続的にシフトさせながら露光を行う方法等が採られる。
　【０００５】
　最も単純なＦＬＥＸ法は、光軸上の異なる２点を結像面として行われる２段階法である。ここでは、ウェハを載置するＺステージを上下に駆動することにより結像面を光軸（Ｚ軸）方向に移動させた例について、
図４
　図中、横軸はＺ軸方向のステージ位置（μｍ）を表す。これは、ウェハの段差上下の平均的な位置に設定される結像面の位置（センター・フォーカス）を原点Ｏと定め、ここを基準とするフォーカス・オフセットとして定義される量である。ここで、露光光源へ近づく方向を一側、露光光源から遠ざかる方向を＋側とし、ウェハが−側ヘシフトされる場合をマイナス・フォーカス、＋側ヘシフトされる場合をプラス・フォーカスと称することにする。縦軸は光強度コントラストを表す。２本の実線ｅ，ｆは原点Ｏより−１．０μｍ，＋１．０μｍだけ結像面をそれぞれシフトさせて同一露光量にて投影露光を行った際の光強度コントラスト曲線である。また破線ｇは両曲線ｅ，ｆの合成により得られる合成光強度コントラスト曲線である。なお、光強度コントラストは厳密には露光量と直線的に対応する量ではないが、本明細書中では便宜上、おおよそ露光量と対応する量として考えることにする。
　【０００６】
　基体の全面にわたりパターンが良好に解像するためには、基体の表面段差，投影レンズの像面歪み，基板の傾斜等によって決まる光軸方向のある一定範囲内において、一定水準以上の光強度コントラストが維持されていなければならない。ここで、実用上十分な解像度が達成される光強度コントラストの適正範囲を０５〜０．８と仮定し、この範囲の値が達成されるＺ軸方向の範囲をフォーカス・マージンと定義すると、合成光強度コントラスト曲線（破線ｇ）上でみたフォーカス・マージンは図中範囲Ｂ１，Ｂ２で示されるごとく、一側および＋側においてそれぞれ約１．２μｍであり、合計２．４μｍである。しかし、センター・フォーカス付近では合成光強度コントラスト曲線が０．５を下回ってしまい、安定な解像度が達成できないことがわかる。これにより、たとえばコンタクト・ホール径の変動が生ずる等の不都合が発生する。
　【０００７】
　さらに、理論上は上述のような合成光強度コントラスト曲線が得られても、２段階法を実際に適用するとマイナス・フォーカス時にコンタクト・ホール径が小さくなる傾向がみられる等の事実に即し、本発明者は先に特願平２−１３１７１２号明細書において、マイナス・フォーカス時の露光量をプラス・フォーカス時の露光量より大とする技術も提案している。これにより、フォーカス・マージンが一層拡大される。
　【０００８】
　一方、上述の２段階法にセンター・フォーカス露光を加えた３段階法も提案されている。これを、
図５
　この図に示される例では、±１．０μｍのフォーカス・オフセット時に加え、センター・フォーカス時にも露光を行っている。すなわち、３本の実線ｈ，ｉ，ｊはフォーカス・オフセットをそれぞれ−１．０μｍ，０μｍ，＋１．０μｍとしてそれぞれ同一露光量にて投影露光を行った際の光強度コントラスト曲線である。また破線ｋは３曲線ｈ，ｉ，ｊの合成により得られる合成光強度コントラスト曲線である。ここで、総露光量は前述の２段階法と同じであるため、１回の露光量は２段階法の場合よりも小さくなっている。
　この技術によれば、合成光強度コントラスト曲線（破線ｋ）上でみたフォーカス・マージンは、前述の２段階法とは異なり図中範囲Ｃで示されるごとく連続範囲として得られており、センター・フォーカス付近における解像の不安定性も解消されている。
　【０００９】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、上述の３段階法によるフォーカス・マージンは、
図５
図４
　そこで本発明は、３段階法、さらにはそれ以上の数の結像面を設定して行われる投影露光方法において、フォーカス・マージンを拡大すると共に、スループットの向上も実現させることを目的とする。
　【００１０】
　【課題を解決するための手段】
　本発明にかかる投影露光方法は、上述の目的を達成するために提案されるものである。
　すなわち、本発明は、投影光学系により基体上にフォトマスクのパターンを投影する投影露光方法において、
前記基体に対してフォトマスクの結像位置を光学系の光軸方向に沿って所定範囲内で３カ所以上の複数の位置に移動しそれぞれの位置で露光を行うとともに、前記
　【００１１】
　【作用】
　従来の３段階法において２段階法よりもフォーカス・マージンが減少してしまうのは、総露光量を３等分した結果、全体に光強度コントラストが低下し、特に結像面の移動範囲の両端部において顕著に低下したからである。本発明者は、
図５
　【００１２】
　【実施例】
　以下、本発明の具体的な実施例について、図面を参照しながら説明する。
　【００１３】
　実施例１
　本実施例は、本発明の第１の発明を３段階法に適用し、基体（ウェハ）の昇降により結像面を移動させた例である。
　【００１４】
　まず、本実施例で使用した投影露光装置の投影光学系および制御系の概略的な構成を図２に示す。
　上記投影光学系は、光源１から発した光を反射鏡２により反射収束させた後、絞り３を介してコリメータ・レンズ４に入射させてこれを平行光に変換し、さらにフォトマスク５を透過させ、結像レンズ６によりウェハ・ステージ７上のウェハ１０上に投影させるものである。上記ウェハ・ステージ７は、ウェハ１０をその面内方向（ＸＹ方向）に移動させるためのＸＹステージ８と、光軸（Ｚ軸）方向に移動させるためのＺステージ９から構成され、両ステージ８，９の動作の組み合わせにより該ウェハ１０を指定された位置へ３次元的に移動させることを可能としている。
　【００１５】
　一方、上記制御系は、露光のタイミングを制御するシャッター制御系１７、上記ＸＹステージ８を指定された位置へ駆動するＸＹ制御系１４、ＸＹ面内におけるウェハ１０の相対位置を検出するＸＹセンサ１１、上記Ｚステージ９を指定された位置へ駆動するＺ制御系１３、Ｚ軸方向におけるウェハ１０の相対位置を検出するＺセンサ１２、装置全体を一括制御するコンピュータ１６、および上記各制御系１３，１４，１７と上記コンピュータ１６とを相互に接続するバスライン１５等から構成される。上記コンピュータ１６には、ウェハ１０上におけるＸＹ面内の露光位置、各露光位置に対して設定される結像面の数およびＺステージ９の移動量、各結像面における露光量等が予め記憶されている。上記各制御系１３，１４，１７は、コンピュータ１６に記憶された情報にもとづいて生成される各種の信号をバスライン１５を介して受け取り、所定の動作を行うわけである。
　【００１６】
　図３（ａ）〜（ｃ）には、３段階法による露光を行った場合の結像面の移動の様子を模式的に示す。
　これらの図は、所定の材料層からなる基板２０上にフォトレジスト層２１が形成されてなるウェハ１０に対し、±１μｍの範囲で結像面を移動させて露光を行う場合を示すものである。この計２μｍの移動範囲内に、図示されない領域において発生しているウェハ１０の反りやフォトレジスト層２１の表面段差、投影光学系の収差による結像面の歪み等がほぼ包含されている。図中に記入されている座標はＺ軸方向における結像面の移動（フォーカス・オフセット）を説明するためのものであり、原点Ｏは上記移動範囲の中点、−側は原点Ｏから結像レンズ６に近づく方向、＋側は遠ざかる方向を示す。（ａ）図はフォーカス・オフセットを−１．０μｍとしたマイナス・フォーカス時、（ｂ）図は同じく０μｍとしたセンター・フォーカス時、（ｃ）図は同じく＋１．０μｍとしたプラス・フォーカス時にそれぞれ対応している。
　【００１７】
　上述のような投影露光装置を使用してかかる３段階法による露光を行う手順は、おおよそ次のとおりである。
　これは、いわゆるステップ・アンド・リピート式と呼ばれる露光方法である。まず、コンピュータ１６の命令によりＸＹ制御系１４がＸＹステージ８を所定の位置へ移動させると、Ｚ制御系１３がＺステージ９を駆動してたとえば前述の図３（ａ）に示されるようにフォーカス・オフセットが−１．０μｍとなる位置までウエハ１０上昇させる。このときのウェハ１０の相対位置は、ＸＹセンサ１１とＺセンサ１２を介してそれぞれＸＹ制御系１４とＺ制御系１３ヘフィードバックされ、必要があれば自動的に補正される。次に、シャッター制御系１７からの命令によりシャッターが開放し、所定の露光量にて露光を行う。露光終了後、シャッターを閉鎖し、Ｚステージ９を駆動して図３（ｂ）に示されるようにセンター・フォーカス位置までウェハ１０を下降させ、同様の手順で露光を行う。露光終了後、Ｚステージ９を駆動して図３（ｃ）に示されるようにフォーカス・オフセットが＋１．０μｍとなる位置までさらにウェハ１０下降させ、同様の手順で露光を行う。
　【００１８】
　以上の３回の露光のうち、センター・フォーカス付近における露光時には、露光量が他の２回の露光よりも相対的に減じられている。これを、光強度コントラスト曲線でみると、図１で示されるとおりである。３本の実線ａ，ｂ，ｃはフォーカス・オフセットをそれぞれ−１．０μｍ，０μｍ，＋１．０μｍとした場合の光強度コントラスト曲線である。ここで、±１．０μｍにおける露光量は、前述の図５に示される２段階法の場合よりも若干小さく、その減少分がセンター・フォーカス位置における露光量として分配されている。これら３曲線を合成したものが、破線ｄで示される合成光強度コントラスト曲線である。
　かかる露光により、図中範囲Ａで示されるごとく約２．８μｍの連続したフォーカス・マージンが達成された。これは、前述の
図５
図４
　【００１９】
　なお、ここでは３段階の露光をマイナス・フォーカス側から開始した場合について説明したが、プラス・フォーカス側から開始しても一向に差し支えない。
　また、本実施例はＸＹ平面上の所定の位置において３つの結像面を設定した例であるが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、４つ以上の結像面を設定する場合にも同様に適用することができる。その場合には、結像面数に応じて露光量の分配を最適化する必要があるが、結像面数が奇数の場合にはセンター・フォーカス位置における露光量を相対的に減じ、偶数の場合にはセンター・フォーカス位置を挟む少なくとも２ヶ所において露光量を相対的に減じるようにすれば良い。
　【００２０】
　なお、上述の
実施例１では
　【００２１】
　【発明の効果】
　以上の説明からも明らかなように、
本発明に
　したがって、露光光の短波長化や投影光学系の高開口数化に伴って焦点深度が減少している状況下にあって、本発明の産業上の価値は極めて大きい。
　【００２２】
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の第１の発明を３段階法に適用した場合の光強度コントラスト曲線を示す特性図である。
　【図２】
　本発明を実施するために使用される投影露光装置の一構成例を示す模式図である。
　【図３】
　本発明の第１の発明を３段階法に適用した場合の結像面の位置設定の一例を示す模式的断面図であり、（ａ）図はマイナス・フォーカス時、（ｂ）図はセンター・フォーカス時、（Ｃ）図はプラス・フォーカス時をそれぞれ表す。
　【
図４
　従来の２段階法における光強度コントラスト曲線を示す特性図である。
　【
図５
　従来の３段階法における光強度コントラスト曲線を示す特性図である。
　【符号の説明】
　１　　・・・光源
　５　　・・・フォトマスク
　６　　・・・結像レンズ
　８　　・・・ＸＹステージ
　９　　・・・Ｚステージ
　１０　・・・ウェハ
　２０　・・・基板
　２１　・・・フォトレジスト層
　
　
【図面】
【図面４】
【図面５】