(57)【要約】【課題】所定の透過率分布を持つように製造された減光フィルタを用いて複数のパターンを一部が重なるように露光する場合、その減光フィルタの像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、露光量むらを低減する。【解決手段】感光基板上に順次マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンの像を濃度フィルタ５５を介して、一部が重なるように画面継ぎをして露光する。濃度フィルタ５５の継ぎ部５５ａ〜５５ｄに規則性が残存している場合に、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンを感光基板上に露光する際に、継ぎ部５５ａ〜５５ｄと感光基板との相対的な位置関係を変えながら複数回露光を行う。これと共に、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンを感光基板上に露光する際に、濃度フィルタ５５を振動させる。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上で周辺部が部分的に重なる複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記周辺部で露光ビームの強度を徐々に変化させる減光フィルタを介して前記露光ビームで前記各領域を露光する露光方法において、
前記各領域のうち少なくとも前記周辺部を複数回に分けて露光するとともに、前記周辺部の複数回の露光でそれぞれ前記基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、前記減光フィルタによって規定される前記露光ビームの強度分布と前記周辺部との相対的な位置関係を異ならせることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記露光ビームは、前記減光フィルタによって少なくとも一方向に関してその強度が徐々に変化する強度分布が設定され、前記位置関係は、前記所定面内で前記少なくとも一方向と交差する所定方向に変更されることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記位置関係は、その変更量が前記基板上に形成される前記減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分の前記所定方向に関するピッチに応じて決定されることを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記減光フィルタによって規定される前記露光ビームの強度分布と前記基板の前記周辺部との相対的な位置関係を異ならせるために、
前記基板上に形成される前記減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分の第１方向へのピッチの１／２だけ、前記第１方向に前記減光フィルタと前記基板との相対的な位置をずらすとともに、
前記周辺部を前記減光フィルタを介してＮ回（Ｎは２以上の整数）多重露光する際の各回の露光量は、それぞれ適正露光量の１／Ｎに相当する露光量であることを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記基板の前記周辺部の露光中に、更に前記減光フィルタ又は前記減光フィルタの像を前記基板に対して前記実質的に周期的な部分の周期方向に振動させることを特徴とする請求項３又は４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記減光フィルタによって規定される前記露光ビームの強度分布と前記基板の前記周辺部との相対的な位置関係を異ならせるために、
前記減光フィルタ又は前記減光フィルタの像を前記基板に対して前記基板の露光面とほぼ平行な方向に対応する方向に振動させることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項７】
基板上で周辺部が部分的に重なる複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記周辺部で露光ビームの強度を徐々に変化させる減光フィルタを介して前記露光ビームで前記各領域を露光する露光方法において、
前記周辺部のうち対称な位置にある１対の周辺部をそれぞれ露光する際に、前記基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、前記減光フィルタによって規定される前記露光ビームの強度分布と前記周辺部との相対的な位置関係を異ならせることを特徴とする露光方法。
【請求項８】
前記１対の周辺部をそれぞれ露光する際に、前記露光ビームの強度分布と前記周辺部との相対的な位置関係を異ならせるために、
前記１対の周辺部を露光する際の前記減光フィルタと前記基板との相対的な位置を、前記基板上に形成される前記減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分のピッチの１／２だけ周期方向にずらしておくことを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
基板上で周辺部が部分的に重なる複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記周辺部で露光ビームの強度を徐々に変化させる減光フィルタを介して前記露光ビームで前記各領域を露光する露光方法において、
前記各領域の周辺部の露光時に、前記基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、前記減光フィルタによって規定される前記露光ビームの強度分布と前記周辺部との相対的な位置関係を変化させることを特徴とする露光方法。
【請求項１０】
基板上で周辺部が部分的に重なる複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記周辺部で強度が徐々に変化する露光ビームで前記各領域を露光する露光装置において、
前記周辺部での前記露光ビームの強度を少なくとも一方向に関して徐々に変化させるために、前記少なくとも一方向に対応して前記露光ビームに対する透過率が変化する透過率分布を持つ減衰部が一部に形成される減光フィルタと、
前記各領域のうち少なくとも前記周辺部を複数回に分けて露光するとき、前記周辺部の複数回の露光でそれぞれ前記基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、前記減光フィルタの減衰部に対応する前記露光ビームの強度分布と前記周辺部との相対的な位置関係を異ならせる調整装置とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記調整装置は、前記所定面内で前記少なくとも一方向と交差する所定方向に関して前記位置関係を変更することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記調整装置は、前記基板上に形成される前記減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分の前記所定方向に関するピッチに応じて前記位置関係の変更量を決定することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記基板上での前記露光ビームの照射領域を設定する絞り部材を更に備え、
前記調整装置は、前記絞り部材によって設定される照射領域、前記パターン、及び前記基板と、前記減光フィルタの減衰部の前記基板上への像とを相対移動する駆動機構を含むことを特徴とする請求項１０〜１２の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記駆動機構は、前記減光フィルタ又は前記減光フィルタの像を前記基板の露光面とほぼ方向な方向に対応する方向に振動させる機構であることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記減光フィルタは、前記基板上の１対の対称な外周部に対応する領域における透過率分布を設定する１対の実質的に対称な減衰部を含み、
前記１対の実質的に対称な減衰部の前記基板上への像の内で、実質的に所定方向に所定ピッチの周期性を有する部分同士がそれぞれ前記所定方向に前記所定ピッチの１／２だけずれるように、前記１対の実質的に対称な減衰部の透過率分布が規定されていることを特徴とする請求項１０〜１４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
基板上で周辺部が部分的に重なる複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記周辺部で強度が徐々に変化する露光ビームで前記各領域を露光する露光装置において、
前記周辺部での前記露光ビームの強度を少なくとも一方向に関して徐々に変化させるために、前記少なくとも一方向に対応して前記露光ビームに対する透過率が変化する透過率分布を持つ減衰部が一部に形成される減光フィルタを備え、
前記減光フィルタのうち、前記基板上の１対の対称な外周部に対応する領域における透過率分布を設定するための１対の実質的に対称な減衰部の透過率分布が、部分的にずれていることを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
前記１対の実質的に対称な減衰部の前記基板上への像のうち、実質的に所定方向に所定ピッチの周期性を有する部分同士がそれぞれ前記所定方向に前記所定ピッチの１／２だけずれるように、前記１対の実質的に対称な減衰部の透過率分布が規定されていることを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
基板上で周辺部が部分的に重なる複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記周辺部で強度が徐々に変化する露光ビームで前記各領域を露光する露光装置において、
前記周辺部での前記露光ビームの強度を少なくとも一方向に関して徐々に変化させるために、前記少なくとも一方向に対応して前記露光ビームに対する透過率が変化する透過率分布を持つ減衰部が一部に形成される減光フィルタと、
前記各領域の周辺部の露光時に、前記基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、前記減光フィルタの減衰部に対応する前記露光ビームの強度分布と前記周辺部との相対的な位置関係を変化させる調整装置とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１９】
リソグラフィ工程を含みマスク又はデバイスを製造するためのデバイス製造方法であって、
請求項１〜９の何れか一項に記載の露光方法によって複数のパターンを画面継ぎを行いながら露光する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項２０】
リソグラフィ工程を含みマスク又はデバイスを製造するためのデバイス製造方法であって、
請求項１０〜１８の何れか一項に記載の露光装置によって複数のパターンを画面継ぎを行いながら転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載のデバイス製造方法を用いて、複数のマスクパターンの画面継ぎによって形成されたマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマスク、半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程で使用される露光技術に関し、更に詳しくは複数個のパターンを画面継ぎを行いながら転写（つなぎ露光）してより大きなパターンを露光する露光技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体集積回路は、一般にマスクとしての一枚のレチクルのパターンを基板としてのウエハ上の各ショット領域に転写する工程を繰り返すことによって製造されていた。これに対して最近、大型化した半導体デバイスの製造を行うために、転写すべき一つの回路パターンの原版パターンを複数枚のレチクルのパターンに分割し、この複数枚のレチクルのパターンをウエハ上の一つのショット領域に画面継ぎを行いながら転写する露光方法、即ちつなぎ露光する露光方法も用いられている。つなぎ露光は、「画角合成」とも呼ばれている。
【０００３】
また、従来の実際に露光工程で使用されるレチクル（ワーキングレチクル）は、一般にガラス基板上に金属膜を形成し、この上のレジスト層に電子線描画装置によってデバイスパターンを直接描画した後、現像及びエッチング等の処理を施すことによって製造されていた。しかしながら、デバイスの大型化に対応してレチクルを大型化した場合に、その１枚のレチクルの全パターンを電子線描画装置で描画するのは、長い描画時間を要するために製造コストが上昇する。そこで、特に大型のワーキングレチクルについては、電子線描画装置を用いて製造した複数枚のマスクーレチクルのパターンを、１枚のガラス基板上に画面継ぎを行いながら縮小して露光することによって製造する方法も用いられている。
【０００４】
このように複数枚のレチクルのパターンのつなぎ露光を行って、１つのデバイス又は１枚のレチクルを製造する場合には、隣接するパターンの継ぎ部（境界部）でのパターンの切断を防止する必要がある。そこで、ステッパー等の投影露光装置を用いてつなぎ露光を行う際には、隣接するパターンの像の所定幅の周辺部を外側に向かって次第に透過率が減少する減光フィルタを介して重ね合わせて露光する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開（ＷＯ）第００／０５９０１２号パンフレット（図４、図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く画面継ぎを行いながら露光を行う際には、従来より継ぎ部で減光フィルタを介して二重露光を行っていた。また、従来の減光フィルタの外側に向かって次第に透過率が減少する部分は、例えばガラス基板上に電子線描画装置を用いて多数の微細なドットパターンを局所的にはランダムで、かつ全体として所定の傾向で透過率が変化するような配置で描画することによって形成されていた。また、その減光フィルタは、例えばレチクルのパターン面との共役面に対して或る程度デフォーカスした面に配置されるため、個々のドットパターンの像がデバイス又はレチクル用の基板上にそのまま転写されることはない。
【０００７】
しかしながら、その減光フィルタの多数の微細なドットパターンの配置に或る程度の規則性が残存している場合があり、このような減光フィルタを用いて画面継ぎを行うと、隣接するパターンの継ぎ部において、露光量むらが生じるという不都合があった。このような露光量むらは、最終的に形成される回路パターンの線幅の設計値からのずれの一つの要因となる恐れがあり、更にデバイス又はマスクの歩留まり低下を招く恐れもある。
【０００８】
本発明は斯かる点に鑑み、例えば複数のパターンを画面継ぎを行いながら露光する場合のように、所定の透過率分布を持つように製造された減光フィルタを用いて複数のパターンを一部が重なるように露光する場合、その減光フィルタの像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、露光対象の基板上での露光量むらを低減できる露光技術を提供することを目的とする。
【０００９】
更に本発明は、そのような露光技術を用いて複数のパターンを一部が重なるように露光することによって、大型のデバイス又はマスクを高精度に製造できる製造技術を提供することをも目的とする。
更に本発明は、そのような露光技術を用いて製造できる大型のマスクを提供することをも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の露光方法は、基板上（Ｇ）で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で露光ビームの強度を徐々に変化させる減光フィルタ（５５）を介してその露光ビームでその各領域（３０Ａ，３０Ｂ）を露光する露光方法において、その各領域のうち少なくともその周辺部を複数回に分けて露光するとともに、その周辺部の複数回の露光でそれぞれその基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、その減光フィルタによって規定されるその露光ビームの強度分布とその周辺部との相対的な位置関係を異ならせるものである。
【００１１】
斯かる本発明によれば、例えば複数のパターンをその周辺部が部分的に重なるように露光する場合に、その重ねて露光が行われる部分において、その減光フィルタを介した露光ビームとその基板とを相対的にずらしながら複数回の露光が行われる。従って、その減光フィルタの像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、その基板上のその規則的な像の明暗は平均化されるため、その基板上での露光量むらが低減される。
【００１２】
この場合、一例として、その露光ビームは、その減光フィルタによって少なくとも一方向に関してその強度が徐々に変化する強度分布が設定され、その位置関係は、その所定面内でその少なくとも一方向と交差する所定方向に変更される。これによって、仮にその減光フィルタの像にその強度が徐々に変化する方向（例えば外側に向かう方向）に直交する方向に、局所的に周期的な部分が残存していても、その周期的な部分がそのままその基板上に転写されることはなくなり、露光量むらが低減される。
【００１３】
また、その位置関係は、その変更量がその基板上に形成されるその減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分（５７Ａ〜５７Ｄ）のその所定方向に関するピッチに応じて決定されることが望ましい。
より具体的に、その減光フィルタによって規定されるその露光ビームの強度分布とその基板のその周辺部との相対的な位置関係を異ならせるために、その基板上に形成されるその減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分の第１方向へのピッチの１／２だけ、その第１方向にその減光フィルタとその基板との相対的な位置をずらすとともに、その周辺部をその減光フィルタを介してＮ回（Ｎは２以上の整数）多重露光する際の各回の露光量は、それぞれ適正露光量の１／Ｎに相当する露光量であることが望ましい。
【００１４】
２回の露光でその相対的な位置関係を、その第１方向にその周期的な部分のピッチの１／２だけずらすことによって、その周期的な部分の合成露光量がほぼ完全に均一化される。また、各露光量を適正露光量の１／Ｎに相当する量に設定することで、合成露光量が適正露光量となる。
また、その基板のその周辺部の露光中に、更にその減光フィルタ又はその減光フィルタの像をその基板に対してその実質的に周期的な部分の周期方向に振動させてもよい。これによって、露光量むらが更に低減される。
【００１５】
また、その減光フィルタによって規定されるその露光ビームの強度分布とその基板のその周辺部との相対的な位置関係を異ならせる方法として、その減光フィルタ又はその減光フィルタの像をその基板に対してその基板の露光面とほぼ平行な方向に対応する方向に振動させてもよい。例えばその周辺部の１回の露光中にその振動を行うことによって、複数回の露光を実質的に１回の露光で済ますことができる。
【００１６】
また、本発明の第２の露光方法は、基板（Ｇ）上で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で露光ビームの強度を徐々に変化させる減光フィルタ（５５）を介してその露光ビームでその各領域を露光する露光方法において、その周辺部のうち対称な位置にある１対の周辺部（３０ＡＢ）をそれぞれ露光する際に、その基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、その減光フィルタによって規定されるその露光ビームの強度分布とその周辺部との相対的な位置関係を異ならせるものである。
【００１７】
この発明によれば、例えば画面継ぎを行うために、その周辺部をその減光フィルタを介して２つのパターンで順次露光する場合、その減光フィルタのうち、１回目の露光で光強度を次第に減少させるために使用される第１部分（５５ａ）と、２回目の露光で光強度を次第に減少させるために使用される第２部分（５５ｂ）とはほぼ対称な位置にある。そこで、例えばその第１部分とその第２部分との描画パターンのうち、規則性が残存している部分については、その位置関係をずらしておくことによって、２回の露光後のその周辺部の露光量は均一化される。この際に、各回の露光では多重露光を行う必要がないため、スループットの低下もない。
【００１８】
この場合、その１対の周辺部を露光する際のその減光フィルタとその基板との相対的な位置関係を、その基板上に形成されるその減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分のピッチの１／２だけ周期方向にずらしておくことが望ましい。これによって、２回の露光後のその周辺部の露光量むらが最も低減される。
また、本発明の第３の露光方法は、基板（Ｇ）上で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で露光ビームの強度を徐々に変化させる減光フィルタ（５５）を介してその露光ビームでその各領域を露光する露光方法において、その各領域の周辺部の露光時に、その基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、その減光フィルタによって規定されるその露光ビームの強度分布とその周辺部との相対的な位置関係を変化させるものである。
【００１９】
この発明によれば、上記の第１の露光方法と同様に、その減光フィルタの減衰部の像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、その規則的な像はその基板上で平均化されて、その基板上での露光量むらが低減される。
また、本発明による第１の露光装置は、基板（Ｇ）上で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で強度が徐々に変化する露光ビームでその各領域を露光する露光装置において、その周辺部でのその露光ビームの強度を少なくとも一方向（ｘ方向、ｙ方向）に関して徐々に変化させるために、その少なくとも一方向に対応してその露光ビームに対する透過率が変化する透過率分布を持つ減衰部（５５ａ〜５５ｄ）が一部に形成される減光フィルタ（５５）と、その各領域のうち少なくともその周辺部を複数回に分けて露光するとき、その周辺部の複数回の露光でそれぞれその基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、その減光フィルタの減衰部に対応するその露光ビームの強度分布とその周辺部との相対的な位置関係を異ならせる調整装置（２４）とを備えるものである。
【００２０】
この発明によれば、その重ねて露光が行われる部分において、その減光フィルタを介した露光ビームとその周辺部（基板）とを相対的にずらしながら複数回の露光を行うことによって、その減光フィルタの減衰部の像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、その規則的な像はその基板上で平均化されて、その基板上での露光量むらが低減される。
【００２１】
この場合、その調整装置は、その所定面内でその少なくともその一方向と交差する所定方向に関してその位置関係を変更することが望ましい。
また、その調整装置は、その基板上に形成されるその減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分のその所定方向に関するピッチに応じてその位置関係の変更量を決定することが望ましい。特に、その位置関係の変更量を、そのピッチの１／２とすることで、露光量むらが最も低減される。
【００２２】
また、その基板上でのその露光ビームの照射領域を設定する絞り部材（４）を更に備えた場合、一例として、その調整装置は、その絞り部材によって設定される照射領域、そのパターン、及びその基板と、その減光フィルタの減衰部のその基板上への像とを相対移動する駆動機構（２１，２５；５）を含むものである。その駆動機構としては、露光装置に通常備えられているステージ機構、又はその減光フィルタを駆動するための小型のステージ機構を使用できるため、特に機構が複雑化することはない。
【００２３】
また、別の例として、その駆動機構は、その減光フィルタ又はその減光フィルタの像をその基板の露光面とほぼ方向な方向に対応する方向に振動させる機構（５）である。この振動させる機構は構成が簡略であるとともに、実質的に複数回の露光を１回の露光で済ますことができる。
また、その減光フィルタは、その基板上の１対の対称な外周部に対応する領域における透過率分布を設定する１対の実質的に対称な減衰部（５５ａ，５５ｂ）を含み、その１対の実質的に対称な減衰部のその基板上への像の内で、実質的に所定方向に所定ピッチの周期性を有する部分同士がそれぞれその所定方向にその所定ピッチの１／２だけずれるように、その１対の実質的に対称な減衰部の透過率分布が規定されていることが望ましい。これによって、その周辺部を２つのパターンで順次露光した後の露光量むらが更に低減される。
【００２４】
また、本発明の第２の露光装置は、基板（Ｇ）上で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で強度が徐々に変化する露光ビームでその各領域を露光する露光装置において、その周辺部でのその露光ビームの強度を少なくとも一方向（ｘ方向、ｙ方向）に関して徐々に変化させるために、その少なくとも一方向に対応してその露光ビームに対する透過率が変化する透過率分布を持つ減衰部（５５ａ〜５５ｄ）が一部に形成される減光フィルタ（５５）を備え、その減光フィルタのうち、その基板上の１対の対称な外周部（３０ＡＢ）に対応する領域における透過率分布を設定するための１対の実質的に対称な減衰部（５５ａ，５５ｂ）の透過率分布が、部分的にずれているものである。
【００２５】
この発明によれば、その周辺部をその１対の実質的に対称な減衰部を介して２回露光した場合、２つの局所的に規則性を有する部分の像が位置ずれして重ねて露光されるため、２回の露光後のその周辺部の露光量は均一化される。
この場合、最も露光量むらを低減するためには、その１対の実質的に対称な減衰部のその基板上への像のうち、実質的に所定方向に所定ピッチの周期性を有する部分同士がそれぞれその所定方向にその所定ピッチの１／２だけずれるように、その１対の実質的に対称な減衰部の透過率分布が規定されていることが望ましい。
【００２６】
また、本発明の第３の露光装置は、基板（Ｇ）上で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で強度が徐々に変化する露光ビームでその各領域を露光する露光装置において、その周辺部でのその露光ビームの強度を少なくとも一方向に関して徐々に変化させるために、その少なくとも一方向に対応してその露光ビームに対する透過率が変化する透過率分布を持つ減衰部（５５ａ〜５５ｄ）が一部に形成される減光フィルタ（５５）と、その各領域の周辺部の露光時に、その基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、その減光フィルタの減衰部に対応するその露光ビームの強度分布とその周辺部との相対的な位置関係を変化させる調整装置（２４）とを備えるものである。
【００２７】
この発明によれば、上記の第１の露光装置と同様に、その減光フィルタの減衰部の像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、その規則的な像はその基板上で平均化されて、その基板上での露光量むらが低減される。
また、本発明のデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含みマスク又はデバイスを製造するためのデバイス製造方法であって、本発明の何れかの露光方法又は露光装置によって複数のパターン（ＲＡ〜ＲＤ）を画面継ぎを行いながら露光する工程を含むものである。この際に複数のマスクパターンをつなぎ露光することによって、その基板上に直接電子線描画装置等を用いてマスクパターンを描画する方式に比べて、高精度かつ高スループットにマスク又はデバイスを量産できる。
【００２８】
また、本発明のマスクは、本発明のデバイス製造方法を用いて製造されたものである。本発明の適用によって、大型マスクを高精度に製造することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図９を参照して説明する。本例は、投影露光装置を用いて複数枚のマスクパターンの像を画面継ぎを行いながら１つの基板上に転写する場合に本発明を適用したものである。
図１は、本例の投影露光装置の概略構成を示し、この図１において、露光光源１としてはＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）が使用されている。なお、露光光源としては、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２  レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２  レーザ（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ２  レーザ光源（波長１２６ｎｍ）などの紫外パルスレーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、半導体レーザの高調波発生装置、又は水銀ランプ（ｉ線等）なども使用することができる。
【００３０】
露光時に露光光源１から射出された露光ビームとしての露光光（露光用の照明光）ＩＬは、ビーム整形光学系ＢＥを通過して断面形状が整形された後、ミラーＭ１で反射されて、ビームエキスパンダ（不図示）を介してオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としてのフライアイレンズ２に入射して、照度分布が均一化される。なお、オプティカル・インテグレータとしては、内面反射型インテグレータ（ロッド型インテグレータなど）も使用することができる。フライアイレンズ２の射出面（照明光学系の瞳面）には、露光光ＩＬの開口数、ひいてはコヒーレンスファクタ（σ値）を設定すると共に、露光光の光量分布を円形、輪帯状、複数の偏心した領域などに設定して照明条件を決定するための照明系開口絞り（σ絞り）７が配置されている。
【００３１】
照明系開口絞り７を通過した露光光ＩＬは、リレーレンズ３を経て可変視野絞りとしてのレチクルブラインド４に入射する。レチクルブラインド４は、一例として図２に示すように、２枚の移動自在のＬ字型の遮光板４１，４２の４箇所のエッジ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂで囲まれる可変開口（斜線を施した領域）Ｓによって、転写対象のレチクルＲ上の照明領域（露光画角）を決定する。遮光板４１，４２は、不図示の駆動機構によってそれぞれ照明光学系の光軸に垂直な平面内の直交するＸ方向、Ｙ方向に駆動される。装置全体の動作を統轄制御する図１の主制御系２４が、その駆動機構を介してレチクルブラインド４の開口の位置及び大きさを制御する。
【００３２】
図１において、レチクルブラインド４を通過した露光光ＩＬは、濃度フィルタ５５を通過して、後述のように画面継ぎを行いながら露光する（つなぎ露光する）際に適した強度分布（照度分布）を与えられる。即ち、減光フィルタとしての濃度フィルタ５５は、つなぎ露光する際の継ぎ部の積算露光量を他の部分の積算露光量と同一にするための透過率分布を有している（詳細後述）。濃度フィルタ５５を通過した露光光は、リレーレンズ８Ａ、光路折り曲げ用のミラーＭ２及びコンデンサレンズ８Ｂを経て、転写用の原版パターンの形成されたマスクとしてのレチクルＲのパターン面（下面）を照明する。リレーレンズ８Ａ及びコンデンサレンズ８Ｂに関してレチクルＲのパターン面（レチクル面）に共役な面を面Ｐ１とすると、レチクルブラインド４は面Ｐ１、又は面Ｐ１に近接した面上に配置されており、濃度フィルタ５５のフィルタ形成面は面Ｐ１から僅かにレチクルＲ側（露光光源１側でもよい）にデフォーカスした位置に設定されている。濃度フィルタ５５の作用によって、露光光ＩＬはレチクルＲのパターン領域の周辺部で外側に向けて次第に小さくなる強度分布（照度分布）を有する。
【００３３】
露光光源１、ビーム整形光学系ＢＥ、ミラーＭ１、フライアイレンズ２、照明系開口絞り７、リレーレンズ３、レチクルブラインド４、濃度フィルタ５５、リレーレンズ８Ａ、ミラーＭ２、及びコンデンサレンズ８Ｂを含んで照明光学系１０が構成されている。露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンは、両側テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは１／４，１／５等）で感光基板Ｇ上の一つのショット領域に投影される。基板としての感光基板Ｇは、ワーキングレチクル用の四角形のガラス基板にクロム等の金属膜を被着した後、フォトレジストを塗布したものである。更に、感光基板Ｇの周辺部には複数のアライメントマーク（不図示）が形成されている。なお、露光対象の基板としては、例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等の直径が２００〜３００ｍｍ程度の円板状の基板であるウエハＷも使用することができる。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。なお、図２のＸ方向、Ｙ方向は、それぞれ図１のＸ方向、Ｙ方向に対応する方向である。
【００３４】
図１において、濃度フィルタ５５は、可動テーブル５３及び可動テーブル５２を介して不図示のベース上で、照明光学系１０の光軸に垂直な平面内でＸ方向、Ｙ方向に対応する方向に移動可能で、且つその光軸の周りに回転可能に支持されている。可動テーブル５２，５３には濃度フィルタ５５の位置及び回転角を検出するセンサが組み込まれており、そのセンサの検出結果が駆動系２９に供給されている。そして、主制御系２４が駆動系２９を介して可動テーブル５２，５３を駆動することによって、濃度フィルタ５５の位置及び回転角を制御できるように構成されている。可動テーブル５２，５３等から濃度フィルタ５５の位置決め装置５が構成されている。通常は、濃度フィルタ５５の回転角はレチクルブラインド４によって規定される四角形の照明領域（図２の可変開口Ｓの投影像）に合わせて固定されており、画面継ぎの位置に応じて濃度フィルタ５５のレチクルブラインド４に対する相対位置が制御される。また、本例では、濃度フィルタ５５は、照明光学系１０の光軸に垂直に配置されているが、例えば国際公開（ＷＯ）第００／０５９０１２号パンフレットに開示されているように、濃度フィルタ５５の照明光学系１０の光軸に垂直な面に対する傾斜角、及びその光軸に沿った位置を制御するための機構を設けてもよい。
【００３５】
また、レチクルＲはレチクルステージ２１上に保持され、レチクルステージ２１はレチクルベース２２上をＸ方向、Ｙ方向、回転方向に微動して、レチクルＲの位置決めを行う。レチクルステージ２１の位置（回転量を含む）は、レチクルステージ駆動系２３内に組み込まれた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２４からの制御情報に基づいて、レチクルステージ駆動系２３はレチクルステージ２１の位置を制御する。レチクルＲの周辺部の上方には、レチクルＲ上のアライメントマークとレチクルアライメント用の基準マークとを検出するためのレチクルアライメント顕微鏡（不図示）が配置されており、この検出結果に基づいて主制御系２４はレチクルＲのアライメントを行う。
【００３６】
また、レチクルステージ２１の近傍には、不図示であるがレチクルステージ２１上のレチクルを交換するレチクルローダ、及び画面継ぎに使用される複数のレチクルが収納されたレチクルライブラリが設置されている。これによって、レチクルステージ２１上のレチクルＲは別のレチクルと高速に交換される。
一方、感光基板Ｇ（又はウエハＷ）は、不図示のウエハホルダを介してウエハステージ２５上に保持され、ウエハステージ２５はウエハベース２６上でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する。ウエハステージ２５のＸＹ平面内での位置（回転量を含む）はレーザ干渉計２７によって計測され、この計測値及び主制御系２４からの制御情報に基づいて、ウエハステージ駆動系２８はウエハステージ２５の動作を制御する。更に、ウエハステージ２５は、オートフォーカス方式で感光基板Ｇの表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込む。ウエハステージ２５上の感光基板Ｇの近傍には、ピンホールを通過した光を集光して光電変換する照度センサ６３が固定され、マーク検出系としても機能する照度センサ６３の検出信号が主制御系２４に供給されている。照度センサ６３の検出信号より、濃度フィルタ５５を通過した露光光ＩＬのウエハステージ２５上での強度分布を計測することができる。なお、強度分布をＸ方向、Ｙ方向の位置に関してより高い分解能で計測したい場合には、照度センサ６３とは別に、拡大光学系及び撮像素子を含む検出系を用いてもよい。
【００３７】
更に、ウエハステージ２５上の感光基板Ｇの近傍には、例えばレチクルアライメント用の２つの２次元の基準マークと、ウエハアライメント用の１つの２次元の基準マークとが形成された基準マーク部材（不図示）が設置されている。また、ウエハステージ２５の上方には、ウエハアライメント用の基準マーク及び感光基板Ｇ上のアライメントマークの位置を検出するためのアライメントセンサ（不図示）が配置されており、この検出結果に基づいて主制御系２４は、感光基板Ｇのアライメントを行う。
【００３８】
そして、露光時には、基本的な動作としては、感光基板Ｇ上の１番目のショット領域への１枚目のレチクルのパターンの縮小像の露光が終わると、そのレチクルが２枚目のレチクルと交換され、その感光基板Ｇがウエハステージ２５によってステップ移動する。そして、その２枚目のレチクルのパターンの縮小像が感光基板Ｇ上の２番目のショット領域に露光される。この際に、１番目のショット領域の周辺部の一部と２番目のショット領域の周辺部の一部とが、濃度フィルタ５５の透過率が次第に変化する部分を介して二重露光されて、画面継ぎが行われる。以下、レチクルの交換、感光基板Ｇのステップ移動、及び画面継ぎを行いながらの露光が繰り返されて、感光基板Ｇ上に大面積のパターンの像が露光される。
【００３９】
なお、ウエハステージ２５上にウエハＷがロードされている場合にも、同様にして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転写することによって、ウエハＷ上に大面積のデバイスパターンを転写することができる。この際に、ウエハＷ上の複数の領域にその大面積のデバイスパターンを転写してもよい。また、１つの大面積のパターンを構成する複数のショット領域を全体として１つの大きいショット領域とみなし、個々のショット領域をその大きいショット領域内の部分領域とみなすことも可能である。また、複数枚のレチクルを使用する代わりに、レチクルＲとして大型のレチクルを使用し、このレチクルのパターン面からレチクルブラインド４によって順次選択された複数のパターンを画面継ぎを行いながら感光基板Ｇ（又はウエハＷ）上の各領域に転写するようにしてもよい。
【００４０】
さて、本例の投影露光装置では、感光基板Ｇ上の各ショット領域への露光に際して、上記のように複数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（つなぎ露光）する。この際に、隣接する２つのパターンの縮小像の境界部では所定幅の継ぎ部（つなぎ部）を重ね合わせて露光すると共に、４個のパターンの縮小像が隣接する領域では、その４個の縮小像のそれぞれの隅の継ぎ部としての角部を重ね合わせて露光する。これによって、最終的にその継ぎ部に形成される回路パターンの切断を防止している。
【００４１】
ところが、単に複数の縮小像を重ね合わせて露光すると、積算露光量が他の部分よりも増加してしまうため、本例では濃度フィルタ５５を用いて各レチクルのパターンの縮小像を露光する際に、その周辺部の照度（ひいては露光量）を外側に向かって次第に減少するように設定している。なお、そのようにつなぎ露光する際に、レチクルパターンによってはその継ぎ部（例えば、第１パターンの転写時に露光光ＩＬで露光される１つのショット領域内の第１部分と、第２パターンの転写時に露光光ＩＬで露光されるその１つのショット領域内の第２部分との重畳部）に必ずしもデバイス用の回路パターンが存在しない、或いは回路パターンが存在してもその接続部が存在しないこともあり得る。この場合でも積算露光量をその他の領域に合わせるために、濃度フィルタ５５が有効である。以下、濃度フィルタ５５の構成及び使用方法につき説明する。
【００４２】
先ず、図１において、本例では濃度フィルタ５５のフィルタ面の透過率分布によってレチクル面での照度分布を設定するため、理論的にはそのフィルタ面はレチクル面と共役な面Ｐ１上にあるのが望ましいが、この際にそのフィルタ面に欠陥部や塵等の異物が存在すると、その欠陥部や異物もレチクルＲのパターンと共に感光基板Ｇ上に転写される恐れがある。そこで、濃度フィルタ５５のフィルタ面は、面Ｐ１から僅かにレチクル側（又は露光光源側でもよい）にデフォーカスした位置に配置されている。但し、そのフィルタ面の異物を少なくできる環境下では、その濃度フィルタ５５のフィルタ面をほぼ面Ｐ１上に設置してもよい。なお、本例のように濃度フィルタ５５に多数の微細パターンを局所的にランダムに、且つ全体として所定の分布となるように描画する場合にも、各微細パターンの像が感光基板Ｇ上に転写されないように、濃度フィルタ５５のフィルタ面は面Ｐ１から僅かにデフォーカスしておくことが望ましい。
【００４３】
また、つなぎ露光後のデバイスの線幅精度等を向上させようとすると、継ぎ部での露光光ＩＬの照度分布（強度分布）を高精度に制御する必要があると共に、レチクルＲと濃度フィルタ５５との相対的な位置決め精度を高める必要がある。例えば、図５において、感光基板Ｇ上にＸ方向に隣接するショット領域３０Ａとショット領域３０Ｂとを継ぎ部３０ＡＢで重ね合わせて露光する場合、継ぎ部３０ＡＢのＸ方向の幅は一定値に維持する必要がある。そこで、レチクルＲと濃度フィルタ５５との相対的な位置関係を所定の状態に設定するために、可動テーブル５２，５３を含む位置決め装置５が使用される。更に、照明領域の周辺部の少なくとも一部で強度が徐々に変化する強度分布を正確に形成するために、図１の面Ｐ１に対する濃度フィルタ５５のデフォーカス量は、周辺の複数点でほぼ等しくなるように設定されている。更に、濃度フィルタ５５のデフォーカス量が大きくなり過ぎると、照明光学系１０の収差によってレチクル面上での強度分布が濃度フィルタ５５の透過率分布から許容範囲を超えてずれる恐れがある。そこで、濃度フィルタ５５のデフォーカス量は、所定の許容範囲内に収まるように設定されている。
【００４４】
また、濃度フィルタ５５のレチクルＲに対する位置関係を検出する際に、照度センサ６３を使用することができる。そのためには、一例として図１において主制御系２４が、ウエハステージ２５を駆動して投影光学系ＰＬの露光領域（投影光学系ＰＬに関して前述の照明領域と共役な照明光ＩＬの照射領域）に照度センサ６３を移動させて、露光光ＩＬの照射を開始させる。その後、主制御系２４が、ウエハステージ２５を駆動して照度センサ６３でその露光領域を横切らせて、ウエハステージ２５の座標に対応させて照度センサ６３の検出信号を取り込むことによって、濃度フィルタ５５の位置及び回転角をモニタする。この際に、例えば濃度フィルタ５５及びレチクルＲの双方に対応するようにアライメントマークを設けておき、これらのアライメントマークの像の位置も検出することによって、濃度フィルタ５５のレチクルＲ上での投影像と、レチクルＲとの位置関係（Ｘ方向の位置関係、Ｙ方向の位置関係、及びＺ軸回りの相対回転の少なくとも１つ）を高精度に検出することができる。主制御系２４は、このように検出される位置関係が所定の関係になるように、駆動系２９を介して位置決め装置５の動作を制御する。これによって、濃度フィルタ５５の位置決めが行われる。
【００４５】
また、そのレチクルＲとして、レチクルステージ２１上にアライメントマークのみが形成されたガラス基板を設置して、ウエハステージ２５のＸ方向、Ｙ方向の座標に対応させて照度センサ６３の検出信号を検出することによって、濃度フィルタ５５の照明光学系１０及び投影光学系ＰＬを介した投影像の照度分布（強度分布）、ひいては濃度フィルタ５５の透過率分布を計測することもできる。なお、濃度フィルタ５５を他の透過率分布を有する濃度フィルタと交換できるようにしてもよい。このように濃度フィルタを交換する際には、可動テーブル５３を複数の濃度フィルタを保持できるような大きさに形成しておくか、又は濃度フィルタを保持するホルダ（不図示）を可動テーブル５３に対して着脱できるようにしておけばよい。また、濃度フィルタが保管される収納部と可動テーブル５３との間で濃度フィルタを移送する交換機構を設けてもよい。
【００４６】
次に、濃度フィルタ５５のフィルタの透過率分布につき説明する。
図３（Ａ）は、濃度フィルタ５５のフィルタ部の透過率分布を示す図であり、図３（Ａ）において、図１のＸ方向、Ｙ方向に対応する方向をそれぞれｘ方向、ｙ方向としてある。また、濃度フィルタ５５のフィルタ部に形成されている格子パターンは、座標を示すために仮想的に描いたパターンであり、実際にはそのフィルタ部内の透過率は１（１００％）と０（０％）との間で実質的に連続的に変化している。即ち、そのフィルタ部内には、その一部の拡大図である図４（Ａ）に示すように、極めて微細な多数の角形（円形でもよい）のドットパターン５６が、局所的にはランダムに、且つ平均的には位置に応じて所望の透過率分布が得られるような密度で形成されている。なお、位置に応じて各ドットパターン５６の密度の他にその大きさを変えることも可能である。また、透過率が１であるとは、濃度フィルタ５５用の透過性の基板自体の透過率をいう。また、ドットパターンから発生する回折光及び照明光学系の光学特性（ディストーションなど）をも考慮して、レチクル又は感光基板（ウエハ）上で所望の照明光量分布が得られるようにドットパターンの密度（又は更にその大きさ）を調整してその透過率分布を設定することが望ましい。
【００４７】
そのような濃度フィルタ５５は、透過性の基板上にクロム等の遮光膜を形成し、その上に電子線レジストを塗布し、その上に電子線描画装置によって対応するパターンを描画した後、現像、エッチング及びレジスト剥離等の工程を経ることによって製造することができる。この製造工程で一部の領域に欠陥又は連続するエッジ等が形成された場合でも、そのフィルタ面はレチクルＲとの共役面からデフォーカスしているため、その欠陥等がウエハ上に転写されることはない。そこで、その濃度フィルタ５５のデフォーカス量は、濃度フィルタ５５の製造時の電子線描画装置の描画精度、各ドットパターンの大きさ、及びウエハ上での露光量（ドーズ）の誤差に対する許容度等をも考慮して設定される。
【００４８】
図３（Ａ）の濃度フィルタ５５の矩形のフィルタ部において、つなぎ露光する際に重ね合わせて露光するｘ方向の両端の継ぎ部（重ね合わせ部）５５ａ，５５ｂの幅をａ、ｙ方向の両端の継ぎ部（重ね合わせ部）５５ｃ，５５ｄの幅をｂとして、継ぎ部５５ａ〜５５ｄで囲まれた内部の領域のｘ方向の幅をａ０  、ｙ方向の幅をｂ０  とする。また、その矩形のフィルタ部の左下の頂点を位置ｘ及び位置ｙの原点とすると、そのフィルタ部のｘ方向及びｙ方向の範囲は次のようになる。
【００４９】
０≦ｘ≦２ａ＋ａ０  ，０≦ｙ≦２ｂ＋ｂ０
通常は、幅ａと幅ｂとは等しく設定される。そして、フィルタ部内の座標（ｘ，ｙ）の点Ｐでの透過率をＴ（ｘ，ｙ）  とすると、透過率Ｔ（ｘ，ｙ）  は次のように領域（Ａｉ）（ｉ＝１〜９）別にＴＡｉ  に設定されている。なお、透過率ＴＡｉ  に比例してウエハ上での露光量Ｑｉ  が決定されるため、透過率ＴＡｉ  を露光量Ｑｉ  （又は透過する露光光ＩＬの強度）で置き換えることも可能である。この場合には、１００％とは最大露光量（又は最大強度）を意味することになる。
【００５０】
領域（Ａ１）：０≦ｘ＜ａ，０≦ｙ＜ｂ
ＴＡ１  ＝１００（ｘ／ａ）・（ｙ／ｂ）［％］    （１）
領域（Ａ２）：ａ≦ｘ≦ａ＋ａ０  ，０≦ｙ＜ｂ
ＴＡ２  ＝１００（ｙ／ｂ）［％］    （２）
領域（Ａ３）：ａ＋ａ０  ＜ｘ≦２ａ＋ａ０  ，０≦ｙ＜ｂ
ＴＡ３  ＝１００［１−｛ｘ−（ａ＋ａ０  ）｝／ａ］・（ｙ／ｂ）［％］（３）
領域（Ａ４）：０≦ｘ＜ａ，ｂ≦ｙ≦ｂ＋ｂ０
ＴＡ４  ＝１００（ｘ／ａ）［％］    （４）
領域（Ａ５）：ａ≦ｘ≦ａ＋ａ０  ，ｂ≦ｙ≦ｂ＋ｂ０
ＴＡ５  ＝１００［％］              （５）
領域（Ａ６）：ａ＋ａ０  ＜ｘ≦２ａ＋ａ０  ，ｂ≦ｙ≦ｂ＋ｂ０
ＴＡ６  ＝１００［１−｛ｘ−（ａ＋ａ０  ）｝／ａ］［％］    （６）
領域（Ａ７）：０≦ｘ＜ａ，ｂ＋ｂ０  ＜ｙ≦２ｂ＋ｂ０
ＴＡ７  ＝１００（ｘ／ａ）・［１−｛ｙ−（ｂ＋ｂ０  ）｝／ｂ］［％］（７）
領域（Ａ８）：ａ≦ｘ≦ａ＋ａ０  ，ｂ＋ｂ０  ＜ｙ≦２ｂ＋ｂ０
ＴＡ８  ＝１００［１−｛ｙ−（ｂ＋ｂ０  ）｝／ｂ］［％］    （８）
領域（Ａ９）：ａ＋ａ０＜ｘ≦２ａ＋ａ０，ｂ＋ｂ０＜ｙ≦２ｂ＋ｂ０
ＴＡ９  ＝１００［１−｛ｘ−（ａ＋ａ０  ）｝／ａ］・［１−｛ｙ−（ｂ＋ｂ０  ）｝／ｂ］［％］    （９）
そのフィルタ部の外部の領域では、以下のように透過率は０である。
【００５１】
Ｔ（ｘ，ｙ）  ＝０［％］    （１０）
この場合、領域（Ａ１）〜（Ａ４）及び領域（Ａ６）〜（Ａ９）が減光フィルタの減衰部に対応している。そして、フィルタ領域の左下の矩形の角部である領域（Ａ１）の透過率ＴＡ１  は、ｘ方向に外側に一次元的に低下する分布（ｘ／ａ）と、ｙ方向に外側に一次元的に低下する分布（ｙ／ａ）とを掛け合わせた分布である。また、フィルタ領域の右下、左上、及び右上の矩形の角部の領域の透過率ＴＡ３  ，ＴＡ７  及びＴＡ９  も、それぞれｘ方向に外側に一次元的に低下する分布と、ｙ方向に外側に一次元的に低下する分布とを掛け合わせた分布である。また、図３（Ａ）のＢＢ線に沿う領域での透過率Ｔは、図３（Ｂ）に示すように位置ｘが０からａに変化するのに応じて、位置ｘに関して線形に０から１（１００％）まで変化しており、同様に図３（Ａ）のＣＣ線に沿う領域での透過率Ｔは、図３（Ｃ）に示すように位置ｙが０からｂに変化するのに応じて、位置ｙに関して線形に０から１（１００％）まで変化している。
【００５２】
しかしながら、実際には濃度フィルタ５５の減衰部及びその投影像には、図４（Ｂ）に示すように、或る程度の規則性が残存している場合がある。
即ち、図４（Ｂ）は、濃度フィルタ５５中の継ぎ部５５ｂの多数のドットパターンの分布の一例を示し、この図４（Ｂ）において、継ぎ部５５ｂの比較的透過率の高い領域５５ｂ１及び低い領域５５ｂ２では、規則性は殆ど見られない。これに対して、透過率が中程度の領域には、円形の領域５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃで示すように、透過率が次第に低下するｘ方向に直交するｙ方向に周期的なパターンが現れている。なお、濃度フィルタ５５はレチクルのパターン面との共役面からデフォーカスして配置されているため、感光基板上には図４（Ｂ）のパターンをデフォーカスした像が投影されるが、その周期的なパターンの像には或る程度の周期性が残存する。
【００５３】
即ち、図４（Ｃ）の拡大図で示すように、濃度フィルタ５５の減衰部の感光基板上への投影像中には、部分的にＸ方向にピッチＰＸでＹ方向にピッチＰＹの周期的な像５７Ｄが含まれていることがある。ピッチＰＸ及びＰＹはそれぞれ一例として４０μｍ程度である。なお、その周期的な像５７Ｄは、上記のように図１のウエハステージ２５上の照度センサ６３で露光領域内の照度分布を計測することによって検出することができる。その検出された像５７ＤのピッチＰＸ，ＰＹは、主制御系２４中の記憶部に記憶される。この際に、異なるピッチの複数の周期的な像が検出された場合には、例えばそれらの複数の像のピッチの平均値、又はそれらのうち最もコントラストの高い部分のピッチをピッチＰＸ，ＰＹとして記憶すればよい。また、図３（Ａ）の濃度フィルタ５５のｘ方向の継ぎ部５５ｂの周期的な像と、ｙ方向の継ぎ部５５ｄの周期的な像とのＸ方向（又はＹ方向）のピッチが異なる場合には、それらのピッチの平均値をピッチＰＸ（又はＰＹ）として記憶してもよい。
【００５４】
次に、このような周期的なピッチＰＸ，ＰＹの像が残存している濃度フィルタ５５を用いてつなぎ露光を行う場合の露光シーケンスの一例につき、図９のフローチャートを参照して説明する。
図５は、本例の画面継ぎを行う露光によって図１の感光基板Ｇ上に露光される大きい投影像を示し、この図５において、互いに異なるマスターレチクル（ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤとする）のパターンの縮小像がそれぞれ隣接する矩形のショット領域３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄに露光される。この際に、ショット領域３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０ＤのＸ方向の境界部の継ぎ部３０ＡＢ，３０ＣＤ、及びＹ方向の境界部の継ぎ部３０ＡＣ，３０ＢＤが二重に重ね合わせて露光される。更に、４個のショット領域３０Ａ〜３０Ｄが隣接する矩形の継ぎ部３１では、それら４個のショット領域３０Ａ〜３０Ｄの矩形の角部が４重に重ね合わせて露光される。この際に、仮に図３（Ａ）の濃度フィルタ５５と図１のレチクルステージ２１上のレチクルとの回転誤差が位置決め装置５によっては取りきれないときには、その回転誤差を相殺するようにレチクルステージ２１を回転し、かつウエハステージ２５の座標系をその回転誤差分だけ補正し、補正後の座標系に基づいて感光基板Ｇを斜めにステップ移動させるようにすればよい。これによって、継ぎ部の露光量の誤差（ドーズ誤差）を低減できる。
【００５５】
また、本例ではマスターレチクルのパターンを２行×２列で感光基板Ｇ上に露光するため、図５の枠状の周辺部１１は、パターンのない領域、即ち露光されない領域であるとする。また、例えばマスターレチクルのパターンを３行×３列以上で露光する場合には、最外周の枠状の周辺部が露光されない領域となる。
先ず図９のステップ１０１において、図１の主制御系２４の制御のもとで、ウエハステージ２５上にワーキングレチクル用の感光基板Ｇをロードし、次のステップ１０２において、レチクルステージ２１上に第１のマスターレチクルＲＡ（図７（Ａ）参照）をロードして、投影光学系ＰＬの露光領域内にウエハステージ２５上の基準マーク部材（不図示）を移動する。そして、不図示のレチクルアライメント顕微鏡を用いてそのマスターレチクルＲＡ上の所定のアライメントマークと、対応する基準マークとの位置ずれ量を検出することによって、マスターレチクルＲＡのアライメントを行う。続いて、不図示のアライメントセンサによって対応する基準マーク及び感光基板Ｇ上の所定のアライメントマークの位置を順次検出し、この検出結果に基づいて図５の感光基板Ｇ上の第１のショット領域３０Ａに相当する領域を投影光学系ＰＬの露光領域に位置決めする。
【００５６】
次のステップ１０３において、図１のレチクルブラインド４及び濃度フィルタ５５の位置決めを行う。
図７（Ａ）は、図１のリレーレンズ３側からレチクルブラインド４、濃度フィルタ５５、及びマスターレチクルＲＡの共役像を見た図を示し、説明の便宜上、その共役像をマスターレチクルＲＡ、照明光学系１０の光軸を光軸ＡＸとして、感光基板Ｇ上のＸ方向、Ｙ方向に対応する方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向としている。更に、説明の便宜上、レチクル面から感光基板Ｇ上への投影像も正立像としている。この場合、レチクルブラインド４はマスターレチクルＲＡ上の転写すべき領域を正確に囲み、濃度フィルタ５５の＋Ｘ方向、−Ｙ方向の継ぎ部５５ｂ，５５ｃがマスターレチクルＲＡの継ぎ部を正確に覆う位置（以下、「合致位置」と言う。）から、Ｘ方向、Ｙ方向に相対的に（＋ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）だけずれるように位置決めされる。即ち、その位置ずれ量は、図４（Ｃ）の濃度フィルタ５５の周期的な部分の像５７ＤのピッチＰＸ，ＰＹの１／４であり、位置ずれ量はウエハステージ２５上での位置ずれ量（以下同様）を表している。この状態で、ステップ１０４において、感光基板Ｇに対する適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＡのパターン像を感光基板Ｇ上の第１のショット領域３０Ａに露光する。なお、感光基板Ｇ上のレジストの感光特性が露光量に関して非線形である場合には、４回の露光によって適正露光量が得られるように、各露光時にその露光量を増減して調整する必要がある。即ち、複数回（本例では４回）の露光でそれぞれ等しい露光量を設定しなくてもよい。
【００５７】
次のステップ１０５において、４回の露光が終了したかどうかを確認するが、この段階では１回の露光が終了したのみであるため、動作はステップ１０６に移行して、位置決め装置５を駆動して濃度フィルタ５５を−Ｘ方向にＸＰ／２（周期的な部分の像のＸ方向のピッチの１／２）だけ移動して、その合致位置に対して（−ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）だけずらす。なお、濃度フィルタ５５を移動する代わりに、濃度フィルタ５５を固定して、レチクルブラインド４、マスターレチクルＲＡ、及び感光基板Ｇを共通に＋Ｘ方向にＸＰ／２（ウエハステージ２５上での移動量に換算した値）だけ相対的に移動してもよい（以下同様）。次に、ステップ１０４に移行して、適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＡのパターン像を感光基板Ｇ上の第１のショット領域３０Ａに露光する。続いて、ステップ１０５からステップ１０６に移行して、濃度フィルタ５５を−Ｙ方向にＹＰ／２だけ移動して、その合致位置に対して（−ＸＰ／４，−ＹＰ／４）だけずらした後、ステップ１０４に移行して、適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＡのパターン像を感光基板Ｇ上の第１のショット領域３０Ａに露光する。続いて、ステップ１０５からステップ１０６に移行して、濃度フィルタ５５を＋Ｘ方向にＸＰ／２だけ移動して、その合致位置に対して（＋ＸＰ／４，−ＹＰ／４）だけずらした後、ステップ１０４に移行して、適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＡのパターン像を感光基板Ｇ上の第１のショット領域３０Ａに露光する。
【００５８】
これで第１のショット領域３０Ａには４回の露光が行われたため、動作はステップ１０５からステップ１０７に移行して、感光基板Ｇ上に全部のマスターレチクルのパターン像の露光が終了したかどうかを確認する。ここでは１枚のマスターレチクルの露光が終了したのみであるため、動作はステップ１０８に移行して、図１のレチクルステージ２１上のレチクルを第２のマスターレチクルＲＢに交換する。そして、マスターレチクルＲＢのアライメントを行った後、感光基板Ｇ上の第２のショット領域３０Ｂを投影光学系ＰＬの露光領域に移動する。そして、ステップ１０３に移行して、図７（Ｂ）に示すように、レチクルブラインド４はマスターレチクルＲＢ上の転写すべき領域を正確に囲み、濃度フィルタ５５の−Ｘ方向、−Ｙ方向の継ぎ部５５ａ，５５ｃがマスターレチクルＲＢの継ぎ部を正確に覆う合致位置から、Ｘ方向、Ｙ方向に相対的に（＋ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）だけずれるように位置決めされる。その後、ステップ１０４において、適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＢのパターン像を感光基板Ｇ上の第２のショット領域３０Ｂに露光する。
【００５９】
続いて、ステップ１０５，１０６，１０４を３回繰り返して、濃度フィルタ５５をその合致位置に対して順次（−ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）、（−ＸＰ／４，−ＹＰ／４）、及び（＋ＸＰ／４，−ＹＰ／４）だけずらした状態で、それぞれ適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＢのパターン像を感光基板Ｇ上の第２のショット領域３０Ｂに露光する。
【００６０】
次に、動作はステップ１０５からステップ１０７を経てステップ１０８に移行して、図１のレチクルステージ２１上のレチクルを第３のマスターレチクルＲＣに交換し、感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃを投影光学系ＰＬの露光領域に移動する。そして、ステップ１０３〜１０６を実行することによって、図７（Ｃ）に示すように、レチクルブラインド４がマスターレチクルＲＣ上の転写すべき領域を正確に囲んだ状態で、濃度フィルタ５５の＋Ｘ方向、＋Ｙ方向の継ぎ部５５ｂ，５５ｄがマスターレチクルＲＣの継ぎ部を正確に覆う合致位置から、Ｘ方向、Ｙ方向に相対的に順次（＋ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）、（−ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）、（−ＸＰ／４，−ＹＰ／４）、及び（＋ＸＰ／４，−ＹＰ／４）だけずれた状態で、それぞれ適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＣのパターン像を感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃに露光する。
【００６１】
次に、動作はステップ１０５からステップ１０７を経てステップ１０８に移行して、図１のレチクルステージ２１上のレチクルを第４のマスターレチクルＲＤに交換し、感光基板Ｇ上の第４のショット領域３０Ｄを投影光学系ＰＬの露光領域に移動する。そして、ステップ１０３〜１０６を実行することによって、図７（Ｄ）に示すように、レチクルブラインド４がマスターレチクルＲＤ上の転写すべき領域を正確に囲んだ状態で、濃度フィルタ５５の−Ｘ方向、＋Ｙ方向の継ぎ部５５ａ，５５ｄがマスターレチクルＲＤの継ぎ部を正確に覆う合致位置から、Ｘ方向、Ｙ方向に相対的に順次（＋ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）、（−ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）、（−ＸＰ／４，−ＹＰ／４）、及び（＋ＸＰ／４，−ＹＰ／４）だけずれた状態で、それぞれ適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＤのパターン像を感光基板Ｇ上の第４のショット領域３０Ｄに露光する。
【００６２】
これで全てのマスターレチクルの露光が終了したため、動作はステップ１０７からステップ１０９に移行して、ウエハステージ２５から感光基板Ｇがアンロードされ、ステップ１１０において、その感光基板Ｇの現像、エッチング、レジスト剥離等を行うことによって、感光基板Ｇからワーキングレチクルが得られる。
この場合、濃度フィルタ５５の像に図４（Ｃ）の周期的な像５７Ｄが残存しているが、これに起因する露光量むらはステップ１０４〜１０６の４回の多重露光で次のように均一化される。
【００６３】
図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図７（Ｃ）の３枚目のマスターレチクルＲＣのパターン像を、濃度フィルタ５５を介して感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃ上に１回目及び２回目に露光した後の感光基板Ｇ上のＸ方向の露光量Ｅの分布を示し、説明の便宜上、図８（Ａ）及び（Ｂ）ではレチクルブラインド４、マスターレチクルＲＣ、及び感光基板Ｇの間の結像は等倍の正立像であるものとしている。このとき、図８（Ａ）では、濃度フィルタ５５の継ぎ部５５ｂは、合致位置から＋Ｘ方向にＰＸ／４だけずれている。そして、感光基板Ｇ上の継ぎ部３２では、曲線３４Ａで示すように、Ｘ方向にピッチＰＸの正弦波状に変化する露光量分布が得られる。なお、感光基板Ｇ上の適正露光量をＥ０  としている。
【００６４】
次に、２回目の露光が終わった状態では、図８（Ｂ）に示すように、濃度フィルタ５５の継ぎ部５５ｂは、合致位置から−Ｘ方向にＰＸ／４だけずれている。従って、感光基板Ｇ上の継ぎ部３２では、曲線３４Ｂで示すように、Ｘ方向にピッチＰＸの正弦波状に変化する露光量分布が得られる。しかしながら、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の継ぎ部３２の露光量分布は、Ｘ方向にＰＸ／２（１８０°）だけずれているため、それらの合成露光量は、凹凸部が相殺し合うため＋Ｘ方向に直線状に減少する分布となる。同様に、３回目の露光と４回目の露光との合成の露光量も、＋Ｘ方向に直線状に減少する分布となる。
【００６５】
また、図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図７（Ｃ）の３枚目のマスターレチクルＲＣのパターン像を、感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃ上に２回目及び３回目に露光した後の感光基板Ｇ上のＹ方向の露光量Ｅの分布ともみなすことができる。この場合、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の継ぎ部３２の露光量分布は、Ｙ方向にＰＹ／２（１８０°）だけずれているため、それらの合成露光量は、凹凸部が相殺し合うため＋Ｙ方向に直線状に減少する分布となる。同様に、１回目の露光と４回目の露光との合成の露光量も、＋Ｙ方向に直線状に減少する分布となる。
【００６６】
その結果、その４回の露光後の感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃ上でのＸ方向（又はＹ方向）の露光量Ｅの分布は、図８（Ｃ）の折れ線３４Ｃで示すように、継ぎ部３２で＋Ｘ方向（又は＋Ｙ方向）に直線状に減少し、それ以外の領域で適正露光量Ｅ０  となる。また、その継ぎ部３２は、図５の継ぎ部３０ＣＤ又は３０ＡＣに対応している。そして、図５の第４のショット領域３０Ｄの継ぎ部３０ＣＤ及び第１のショット領域３０Ａの継ぎ部３０ＡＣでの露光量は、それぞれ図８（Ｃ）の継ぎ部３２とは対称の分布で直線状に＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向に増加するため、継ぎ部３０ＣＤ及び３０ＡＣでの合成の露光量は均一な適正露光量Ｅ０  となる。同様に、他の継ぎ部３０ＡＢ及び３０ＢＤでの合成の露光量も均一な適正露光量Ｅ０  となり、図３（Ａ）の領域（Ａ１），（Ａ３），（Ａ７），（Ａ９）の透過率が上記のように設定されているため、図５の中央の継ぎ部３１の合成の露光量も均一な適正露光量Ｅ０  となる。従って、濃度フィルタ５５の投影像に部分的に周期的な部分が残存していても、図５の感光基板Ｇ上の継ぎ部３０ＡＢ，３０ＢＤ，３０ＣＤ，３０ＡＣ，３１の露光量むらが殆ど生じないため、極めて高精度にワーキングレチクルを製造することができる。
【００６７】
これに対して、各マスターレチクル毎に複数回の露光を行わない場合には、図７（Ｅ）に示すように、感光基板Ｇ上の継ぎ部３２での露光量ＥのＸ方向への分布は、図７（Ｅ）の曲線３３Ａの露光量と曲線３３Ｂの露光量との合成となる。この際に、濃度フィルタ５５の投影像中の規則的な部分の像によって曲線３３Ａ及び３３Ｂは正弦波状に変動していると共に、曲線３３Ａと３３Ｂとの間には互いに相殺し合うような関係がないため、合成露光量は曲線３３Ｃで示すように適正露光量Ｅ０  に対して変動する分布となってしまう。
【００６８】
なお、上記の実施形態では、各マスターレチクル毎に４回の露光を行っているが、各マスターレチクル毎に２回の露光を行うようにしてもよい。この場合、図４（Ｃ）の濃度フィルタ５５の投影像中の周期的な像５７ＤのＸ方向、Ｙ方向のピッチをＰＸ，ＰＹとすると、先ず濃度フィルタ５５とマスターレチクルとが合致した位置（合致位置）から、濃度フィルタ５５をＸ方向、Ｙ方向に（−ＰＸ／４，−ＰＹ／４）だけずれた位置５７Ｅに移動させて、適正露光量の１／２で露光を行う。次に、濃度フィルタ５５を＋Ｘ方向にＰＸ／２、＋Ｙ方向にＰＹ／２だけ移動して、合致位置から（＋ＰＸ／４，＋ＰＹ／４）だけずれた位置５７Ｆに移動させて、適正露光量の１／２で露光を行う。この２回の露光後の継ぎ部での合成露光量は、ほぼ均一な適正露光量となる。この露光方法によれば、露光回数を１／２にできるため、露光工程のスループットを高めることができる。
【００６９】
また、図３（Ａ）の濃度フィルタ５５のｘ方向の継ぎ部５５ａ，５５ｂでは透過率の変化する方向に直交するｙ方向にピッチＰＹの周期的部分が残存し、ｙ方向の継ぎ部５５ｃ，５５ｄでは透過率の変化する方向に直交するｘ方向にピッチＰＸの周期的部分が残存することがある。この場合にも、上記の実施形態のように、各マスターレチクル毎に濃度フィルタ５５と感光基板Ｇとの相対位置をずらしながら４回又は２回の露光を行うことによって、継ぎ部での露光量むらを低減することができる。
【００７０】
また、例えば図３（Ａ）の濃度フィルタ５５のｘ方向の継ぎ部５５ａ，５５ｂでは透過率の変化する方向に直交するｙ方向にピッチＰＹの周期的部分が残存するが、ｙ方向の継ぎ部５５ｃ，５５ｄでは周期的部分が残存していない場合には、各マスターレチクル毎に濃度フィルタ５５と感光基板Ｇとの相対位置をＹ方向にＰＹ／２だけずらして２回の露光を行うことによって、継ぎ部での露光量むらを低減することができる。
【００７１】
また、上記の実施形態では、各マスターレチクルを複数回露光する際に濃度フィルタ５５は静止しているが、各マスターレチクルを複数回露光する際に、それぞれ濃度フィルタ５５を感光基板Ｇに対して、Ｘ方向への振幅がＰＸ／２程度でＹ方向への振幅がＰＹ／２程度となるように振動させてもよい。これによって、感光基板Ｇの継ぎ部での露光量むらを更に低減することができる。
【００７２】
なお、図５では、ショット領域３０Ａ〜３０Ｄは同じ大きさであるが、これらの大きさは異なっていてもよい。
図６は、隣接するショット領域の大きさが異なる場合を示し、この図６において、４個のマスターレチクルのパターンの投影像をつなぎ合わせて感光基板Ｇが露光されると共に、最外周の領域１１の内側の枠状の領域９Ａ〜９Ｄが遮光帯とされている。この場合、各マスターレチクルのパターンを露光する際に、図１のレチクルブラインド４の遮光板４１，４２のエッジ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ（図２参照）の像がその遮光帯９Ａ〜９Ｄの範囲内に収まるように、主制御系２４が不図示の駆動部を介してレチクルブラインド４を駆動する。これによって、感光基板Ｇ上の４個のショット領域の大きさが異なる場合にも、感光基板Ｇ上の不要な部分への露光を防止することができる。
【００７３】
また、図１において、レチクルＲのパターン面と共役な面Ｐ１の近傍には濃度フィルタ５５のフィルタ面が存在するため、レチクルブラインド４は濃度フィルタ５５と機械的に干渉しないように、面Ｐ１から照明光学系の光軸方向に僅かにずれた位置に退避している。しかしながら、このようにレチクルブラインド４がパターン面と共役な面Ｐ１から外れるのを防止するために、更に面Ｐ１を別の共役面にリレーするリレー光学系を配置し、その共役面にレチクルブラインド４を配置するようにしてもよい。
【００７４】
これらの場合、図１のレチクルＲに設ける遮光帯の幅は、レチクルブラインド４をデフォーカスさせたときには、このデフォーカスによるレチクルブラインド４の遮光板のエッジのぼけ量と、その遮光板の制御誤差と、その遮光板の機械的な精度と、レチクルブラインド４からレチクルＲまでの光学系の収差と、その光学系のディストーション量とを総合的に考慮して設定する必要がある。
【００７５】
それ以外に、レチクルブラインド４を例えばレチクルＲのパターン面（下面）の底面に近接して配置するようにしてもよい。逆に、濃度フィルタ５５をレチクルＲのパターン面の底面に配置して、そのパターン面と共役な面Ｐ１上にレチクルブラインド４を配置するようにしてもよい。また、投影光学系ＰＬがレチクルパターンの中間像をウエハ上に再結像する場合は、投影光学系ＰＬ内でその中間像が形成される所定面からレチクルブラインド４又は濃度フィルタ５５をずらして配置してもよく、要は感光基板Ｇ（又はウエハＷ）上で外側に向けて次第に減少する光量分布が得られればよい。
また、濃度フィルタ５５のフィルタ面を上記のように面Ｐ１に対して適正量だけデフォーカスさせて配置した場合でも、その周囲環境のクリーン度が低い場合には、そのフィルタ面に許容範囲を超える大きさの塵等の異物が付着して、その異物がレチクルＲを通して感光基板Ｇ上に転写される恐れがある。これを防止するためには、そのフィルタ面を保護するように例えばセルロース等の光学的に影響を与えない薄膜（防塵膜としてのぺリクル）、又は透過性のガラス基板を張設することが望ましい。
【００７６】
また、濃度フィルタ５５の減衰部の透過率分布は、図３の分布には限定されず、例えば国際公開（ＷＯ）第００／０５９０１２号パンフレットに開示されているように、外側に向けて次第に減少する分布で、且つ画面継ぎ露光後の露光量が均一になる分布であれば、任意の分布を使用することができる。また、その減衰部の透過率分布は、例えば照明条件に応じて変更してもよい。
次に、本発明の第２の実施形態につき図１０を参照して説明する。本例でも基本的に図１の投影露光装置を使用して露光を行う。但し、本例では図５に示すように、画面継ぎを行う露光によって図１の感光基板Ｇ上のショット領域３０Ａ〜３０Ｄ上に互いに異なるマスターレチクル（ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤとする）のパターンの縮小像を露光する場合、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンはそれぞれ１回だけ感光基板Ｇ上に露光する。そして、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンを感光基板Ｇ上に露光する際には、レチクルブラインド４、濃度フィルタ５５、及びマスターレチクルＲＡ〜ＲＤをそれぞれ図７（Ａ）〜（Ｄ）のように位置決めする。そして、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンを露光している期間内に、図１の駆動系２９及び位置決め装置５を介して濃度フィルタ５５を、Ｘ方向への振幅がＰＸ／２程度でＹ方向への振幅がＰＹ／２程度となるように振動させる。なお、濃度フィルタ５５の減衰部の感光基板Ｇ上への投影像中で、Ｘ方向に周期的な部分の平均的なピッチをＰＸ、Ｙ方向に周期的な部分の平均的なピッチをＰＹとしている。
【００７７】
図１０は、図７（Ｃ）の３枚目のマスターレチクルＲＣのパターン像を、感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃ上に露光した後の感光基板Ｇ上のＸ方向の露光量Ｅの分布を示している。図１０において、濃度フィルタ５５がＸ方向に振幅ＰＸ／２程度で振動しているため、濃度フィルタ５５の継ぎ部５５ｂにピッチＰＸの周期的な部分が残存していても、感光基板Ｇの継ぎ部３２での露光量は、折れ線３５で示すように、適正露光量Ｅ０  から外側に直線状に減少する分布となる。同様に、その継ぎ部５５ｂにＹ方向にピッチＰＹの周期的な部分が残存していても、濃度フィルタ５５はＹ方向にも振幅ＰＹ／２程度で振動しているため、継ぎ部３２での露光量はＹ方向には均一である。従って、図５のつなぎ露光後の感光基板Ｇ上の継ぎ部３０ＡＢ，３０ＢＤ，３０ＣＤ，３０ＡＢ，３１での露光量はほぼ均一となる。この際に、本例によれば、濃度フィルタ５５の投影像に周期的な部分が残存していても、濃度フィルタ５５を振動させるだけの簡単な動作で、つなぎ露光後の露光量を均一化することができる。
【００７８】
次に、本発明の第３の実施形態につき図１１を参照して説明する。本例でも基本的に図１の投影露光装置を使用して露光を行う。そして、本例でも図３（Ａ）の濃度フィルタ５５のｘ方向の対称な継ぎ部５５ａ及び５５ｂにおいて、一方の継ぎ部５５ａの或る点Ｑ１付近に例えばｘ方向にピッチＰＸでｙ方向にピッチＰＹの周期的な部分が残存しているものとする。この場合、本例では他方の継ぎ部５５ｂ中で感光基板Ｇ上で点Ｑ１と同じ位置に露光される点Ｑ２付近に、ｘ方向にピッチＰＸでｙ方向にピッチＰＹであると共に、感光基板Ｇ上に露光した場合に、点Ｑ１付近の周期的な部分の像に対してｘ方向にＰＸ／２及びｙ方向にＰＹ／２だけ位置ずれする周期的な部分を形成しておく。
【００７９】
図１１（Ａ）は濃度フィルタ５５の側面図、図１１（Ｂ）はその濃度フィルタ５５の透過率ＴのＸ方向の分布を示し、曲線３６Ａ及び３６Ｂで示すように、継ぎ部５５ａ中の点Ｑ１付近及び継ぎ部５５ｂ中の点Ｑ２付近の透過率分布は、Ｘ方向のピッチＰＸでそれぞれ−Ｘ方向にＸＰ／４だけ位置ずれしているため、感光基板Ｇ上の同じ点上に露光した場合には、周期的な部分がＸＰ／２だけ位置ずれする。更に、一方の継ぎ部５５ａの別の部分Ｑ１’にｘ方向にピッチＰＸ’でｙ方向にピッチＰＹ’の周期的な部分が残存しているときには、本例では他方の継ぎ部５５ｂ中で点Ｑ１’と同じ位置に露光される点Ｑ２’付近に、ｘ方向にピッチＰＸ’でｙ方向にピッチＰＹ’であると共に、露光した場合に点Ｑ１’付近の周期的な部分の像に対してｘ方向にＰＸ’／２及びｙ方向にＰＹ’／２だけ位置ずれする周期的な部分を形成しておく。
【００８０】
そして、一方の継ぎ部５５ａに存在する周期的な部分の全てに対応して、他方の継ぎ部５５ｂには同じピッチで、露光した場合に１／２ピッチだけ位置ずれする周期的な部分を形成しておく。同様に、濃度フィルタ５５のｙ方向に対称な継ぎ部５５ｃ及び５５ｄにおいても、一方の継ぎ部５５ｃに存在する周期的な部分の全てに対応して、他方の継ぎ部５５ｄには露光した場合に同じピッチで１／２ピッチだけ位置ずれする周期的な部分を形成しておく。
【００８１】
本例において、図５に示すように、画面継ぎを行う露光によって図１の感光基板Ｇ上のショット領域３０Ａ〜３０Ｄ上に互いに異なるマスターレチクル（ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤとする）のパターンの縮小像を露光する場合、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンはそれぞれ１回だけ感光基板Ｇ上に露光する。そして、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンを感光基板Ｇ上に露光する際には、レチクルブラインド４、濃度フィルタ５５、及びマスターレチクルＲＡ〜ＲＤをそれぞれ図７（Ａ）〜（Ｄ）のように位置決めする。この際に本例では、例えば第１のショット領域３０Ａの継ぎ部３０ＡＢを露光する際の図７（Ａ）の継ぎ部５５ｂと、第２のショット領域３０Ｂの継ぎ部３０ＡＢを露光する際の図７（Ｂ）の継ぎ部５５ａとは、図１１（Ｂ）に示すように透過率Ｔの周期的な部分の位相がＰＸ／２（１８０°）異なっている。従って、感光基板Ｇ上の継ぎ部３２での合成の露光量Ｅは、図１１（Ｃ）の直線３７Ｃで示すように、個々の露光での曲線３７Ａ及び３７Ｂで示す露光量の凹凸部が相殺し合うため、ほぼ均一な目標露光量Ｅ０  となる。
【００８２】
従って、本例によれば、濃度フィルタ５５の減衰部の投影像に周期的な部分が残存していても、単に対称な減衰部を介して順次露光するだけの簡単な動作で、つなぎ露光後の露光量を均一化することができる。また、本例では、濃度フィルタ５５の減衰部の投影像に種々の異なるピッチの周期的な部分が残存している場合にも、個々の周期的な部分に起因する露光量むらをそれぞれ低減することができる。
【００８３】
なお、上記各実施形態では感光基板上でつなぎ露光（スティッチング露光）が行われる複数のショット領域にそれぞれ異なるパターンを転写するものとしたが、その複数のショット領域の少なくとも２つに同一のパターンを転写してもよい。また、上記各実施形態では照度センサ６３を用いて露光領域内の照度分布を計測するものとしたが、例えばラインセンサなどを用いて照度分布の計測を行ってもよい。
【００８４】
また、上記第１及び第２の実施形態では、濃度フィルタ５５の減衰部によって設定される、露光領域内の照度分布の一部（即ち、照度が徐々に変化する傾斜部）と、感光基板上の継ぎ部との位置関係を変更するために、濃度フィルタのみの移動、あるいはレチクルブラインド４、マスターレチクル、及び感光基板の移動を行うものとしたが、本発明はこれらに限定されるものでなく、例えば濃度フィルタよりも下流側（レチクル側）に配置される光学系の光学特性を調整して上記位置関係を変更してもよい。
【００８５】
なお、上記の実施の形態は、つなぎ露光方式でマスクとしてのワーキングレチクルを製造する際に本発明を適用したものである。これに関して、電子線露光装置やＥＵＶ露光装置ではワーキングレチクルのマスク基板としてシリコンウエハなどが用いられ、特にＥＵＶ露光装置では反射型のワーキングレチクルが使用される。また、本発明は、撮像素子（ＣＣＤ等）を含む半導体デバイス、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の表示素子、薄膜磁気ヘッド、又はＤＮＡチップなどを製造する場合にも適用することができる。
【００８６】
なお、上記の実施の形態の投影露光装置において、露光光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光等の真空紫外域の短波長の光を使用する場合には、露光光ＩＬの光路上には窒素ガス（Ｎ２  ）やヘリウムガス（Ｈｅ）などの希ガス等の真空紫外域の光に対して高透過率の気体がパージされる。
また、図１において、オプティカル・インテグレータとしてロッド・インテグレータを用いる場合には、この射出面に近接してレチクルブラインド４を配置し、且つレチクルブラインド４に近接して濃度フィルタ５５を設けることができる。或いは、そのロッド・インテグレータとレチクルとの間でその射出面と共役な面、又はこの面から僅かにずらした面に濃度フィルタ５５のフィルタ面を配置してもよい。
【００８７】
また、濃度フィルタ５５の位置合わせ用マークを検出する装置は照度センサ６３に限られるものではなく、例えば照度センサ６３とは別にウエハステージ２５に少なくとも受光部を有する光学系を設置して用いてもよいし、或いは照明光学系内に専用の光学系を組み込んでもよい。また、その位置合わせ用マークの検出光として前述の露光光ＩＬを用いてもよいし、露光光源１とは別の光源を用意して露光光ＩＬと波長が実質的に同一の光を用いるようにしてもよい。
【００８８】
また、上記の実施の形態は本発明を一括露光型の投影露光装置に適用したものであるが、本発明はプロキシミティ方式の露光装置でつなぎ露光を行う場合にも同様に適用することができる。更に本発明は、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つなぎ露光を行う場合にも適用することができる。そして、本発明は、例えば波長５ｎｍ〜１５ｎｍ程度の軟Ｘ線やＸ線等の極端紫外光（ＥＵＶ光）を露光ビームとするＥＵＶ露光装置でつなぎ露光を行う場合にも適用することができる。ＥＵＶ光を用いる場合には、透過性の材料が殆ど無いため、濃度フィルタ（減光フィルタ）としては反射型の基板上に所定の反射率分布で反射膜（例えばモリブデンとシリコンとの多層膜、又はモリブデンとベリリウムとの多層膜）を形成した反射型のフィルタを使用してもよい。
【００８９】
さらに、例えば国際公開（ＷＯ）９９／４９５０４号パンフレットなどに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置でつなぎ露光を行う場合にも本発明を適用することができる。また、例えば国際公開（ＷＯ）９８／２４１１５号、９８／４０７９１号パンフレットに開示されるように、露光動作とアライメント動作（マーク検出動作）とをほぼ平行して行うために、２つのウエハステージを備える露光装置でつなぎ露光を行う場合にも本発明を適用することができる。
【００９０】
また、露光光源や照度均一化光学系等から構成される照明光学系、及び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エ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、上述の実施の形態の濃度フィルタ５５を取り付け、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより上述の実施の形態の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。
【００９１】
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。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、所定の透過率分布を持つように製造された減光フィルタを用いて複数のパターンを一部が重なるように露光する場合、その減光フィルタの像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、露光対象の基板上での露光量むらを低減することができる。
【００９３】
また、本発明のデバイス製造方法によれば、大型のデバイス又はマスクを高スループットで製造することができ、本発明のマスクによれば、大型で高精度のマスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態で使用される投影露光装置を示す概略構成図である。
【図２】図１中のレチクルブラインド４の構成例を示す拡大図である。
である。
【図３】図１中の濃度フィルタ５５の透過率分布を示す図である。
【図４】（Ａ）は濃度フィルタ５５のドットパターンの分布の一部を示す拡大図、（Ｂ）は濃度フィルタ５５中でドットパターンの集合によって形成される規則的なパターンの一例を示す図、（Ｃ）はそのドットパターンの集合によって形成される２次元の規則的なパターンの一例を示す拡大図である。
【図５】図３の濃度フィルタ５５を用いて画面継ぎを行いながら転写を行って得られる投影像を示す図である。
【図６】画面継ぎを行いながら転写を行って得られる別の投影像を示す図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は画面継ぎを行う場合のレチクルブラインド４、濃度フィルタ５５、及びレチクルの位置関係を示す図、（Ｅ）は画面継ぎを行って得られる継ぎ部の露光量の変動の一例を示す図である。
【図８】第１の実施形態で、継ぎ部の露光量が均一化されることの説明図である。
【図９】第１の実施形態における露光動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態における露光動作の説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における濃度フィルタ５５の構成及び感光基板上での露光量分布を示す図である。
【符号の説明】
Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｇ…感光基板、Ｗ…ウエハ、ＲＡ〜ＲＤ…マスターレチクル、１…露光光源、２…フライアイレンズ、４…レチクルブラインド、５…位置決め装置、２９…駆動系、３０Ａ〜３０Ｄ…ショット領域、３０ＡＢ〜３０ＡＣ，３１…継ぎ部、５５…濃度フィルタ、５５ａ〜５５ｄ…継ぎ部、５７Ｄ…周期的な部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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