(57)【要約】【課題】ガラス基板のように凹凸量が大きな被露光面であっても高解像度の露光を可能にした露光装置および露光方法を提供する。【解決手段】光源１の光軸上に照明光学系２、マスクステージ３、投影光学系４、基板ステージ５を順番に配置する構成で、マスクステージ３と基板ステージ５にはそれぞれマスクＭとガラス基板Ｐが保持される。そして、光源１から出た光が略長方形に整形されてマスクＭ上に照射され、マスクステージ３と基板ステージ５が同時に移動しながら一定の露光領域がガラス基板Ｐに対して相対的に走査され、ガラス基板Ｐに投影光学系４により結像されたマスクMのパターンを転写する。このとき、露光領域をマスクMに合わせて可変にし、各パターンの露光領域を焦点深度に応じて最大に設定する。【選択図】図１
2005114797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用光を出力する光源と、
この光源の光路に設けられた位相シフトマスクと、
この位相シフトマスクのパターンを被露光基板表面に結像させるための露光光学系と
からなる露光装置により露光するに際し、
前記被露光基板表面各部での凹凸の傾きに応じて変位する露光面が前記露光光学系および前記位相シフトマスクにより決定される焦点深度内に入るように露光領域を設定して露光することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
露光用光を出力する光源と、
この光源の光路に交換可能に設けられた複数種の位相シフトマスクと、
この位相シフトマスクのパターンを被露光基板表面に結像させるための露光光学系と
からなる露光装置により前記被露光基板表面各部での凹凸の傾きに応じて変位する露光面が前記露光光学系および前記位相シフトマスクにより決定される焦点深度内に入るように露光領域を設定して露光するに際し、
交換時に選択された前記位相シフトマスクに応じて異なる露光領域を設定して露光することを特徴とする露光方法。
【請求項３】
所定の露光領域に対する露光と位相シフトマスクと被露光基板の相対的な移動を繰り返して被露光基板に露光するものにおいて、
前記位相シフトマスクは一部に位相シフト領域が設けられたものであり、
前記位相シフトマスクと露光光学系により決定される焦点深度をＤとし、前記露光領域をＳとし、前記露光領域Ｓで決定される前記被露光基板の表面の凹凸の大きさの関数をｆ（Ｓ）とした場合、下記関係を満たす露光領域Ｓで露光することを特徴とする露光方法。
Ｄ  ≧  ｆ（Ｓ）≧  Ｄ／３
【請求項４】
露光の前に前記被露光基板の表面を前記位相シフトマスクの結像面に一致するように前記被露光基板と前記位相シフトマスクの間隔を調整する位置制御を行い、
これより前記被露光基板の表面の凹凸の大きさ関数ｆ（Ｓ）を小さくして前記露光領域Ｓを決定することを特徴とする請求項３記載の露光方法。
【請求項５】
露光の前に前記被露光基板の表面を前記位相シフトマスクの結像面に一致するように前記被露光基板と前記位相シフトマスクの間隔を調整するとともに相対的に傾ける位置制御を行い、
これより前記被露光基板の表面の凹凸の大きさ関数ｆ（Ｓ）を小さくして前記露光領域Ｓを決定することを特徴とする請求項３記載の露光方法。
【請求項６】
露光の前に前記被露光基板の露光面を前記位相シフトマスクの結像面に一致するように前記被露光基板と前記位相シフトマスクの間隔を調整する位置制御を行った後、
前記露光領域Ｓを決定することを特徴とする請求項３記載の露光方法。
【請求項７】
露光用光を出力する光源と、
この光源の光路に設けられた位相シフトマスクと、
この位相シフトマスクのパターンを被露光基板表面に結像させるための露光光学系と
を具備し、
前記被露光基板表面各部での凹凸の傾きに応じて変位する露光面が前記露光光学系および前記位相シフトマスクにより決定される焦点深度内に入るように露光領域を設定して露光することを特徴とする露光装置。
【請求項８】
露光用光を出力する光源と、
この光源の光路に交換可能に設けられた複数種の位相シフトマスクと、
この位相シフトマスクのパターンを被露光基板表面に結像させるための露光光学系と、
前記被露光基板表面各部での凹凸の傾きに応じて変位する露光面が前記露光光学系および前記位相シフトマスクにより決定される焦点深度内に入るように露光領域を設定して露光する手段と
を具備し、
交換時に選択された前記位相シフトマスクに応じて異なる露光領域を設定して露光することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
所定の露光領域に対する露光と位相シフトマスクと被露光基板の相対的な移動を繰り返して被露光基板に露光するものにおいて、
前記位相シフトマスクは一部に位相シフト領域が設けられたものであり、
前記位相シフトマスクと露光光学系により決定される焦点深度をＤとし、前記露光領域をＳとし、前記露光領域Ｓで決定される前記被露光基板の表面の凹凸の大きさの関数をｆ（Ｓ）とした場合、下記関係を満たす露光領域Ｓで露光する露光手段を備えることを特徴とする露光装置。
Ｄ  ≧  ｆ（Ｓ）≧  Ｄ／３
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定のパターンを感光材に露光する露光方法及び装置に関し、特に大きな凹凸を有する露光面に対する好適な露光方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の製造において、画素用及び論理回路用のトランジスタや配線のパターンを形成するためのプロセスに、フォトリソグラフィー技術が用いられている。すなわち、クロムやアルミニウムなどの金属の加工材料上にレジストを塗布した後、そのレジスト面にマスクのパターンを露光し、レジストを現像した後、レジストが除去された部分に対して、選択的にエッチングなどの加工を行っている。
【０００３】
ここで、代表的な露光法として、レンズプロジェクション、ミラープロジェクションなどが挙げられるが、いずれも原版となるマスクのパターンをレジスト面上に投影結像する方法である。また、マスクと基板を静止した状態で露光を行うステップ・アンド・リピート方式と常時それらが移動しながら露光を行うステップ・アンド・スキャン方式に分類できる。ステップ・アンド・リピート方式では、露光用基板ステージ上で１回（ショット）毎の静止露光を行う前にオートフォーカスシステムにより被露光基板表面の凹凸を測定し、最適露光面をチルティング（傾き制御）やレベリング（高さ制御）により決める。その後、静止露光を行う露光法である。
ステップ・アンド・スキャン方式は、1)走査露光前に露光用基板ステージ上に置かれた被露光基板の表面凹凸を測定し、2)走査露光開始と共に、その測定データを基に、最適露光面をチルティングやレベリングにより決めながら走査露光を行う露光法である。このとき、同時にダイナミックフォーカスを付加しながら走査露光を行う場合もある。
このステップ・アンド・スキャン方式露光装置では、露光フィールドｆと呼ばれる一定領域がガラス基板Ｐに対して相対的に走査され、露光が行われる。
【０００４】
半導体装置の分野では一般にシリコン基板を加工材料として用いるが、液晶表示装置などのディスプレイを製造する際には、透過性や高温製造プロセスに対する耐熱性が望まれることやコストなどの点から、通常はガラス基板が使用されている。後で説明するように、ガラス基板表面には特徴的な板厚分布が存在する。
【０００５】
従来のステップ・アンド・リピート方式およびステップ・アンド・スキャン方式露光装置に共通する課題は、通信のデジタル化に伴いテレビ受像機など表示装置もデジタル化対応で高解像度化が要求されて、露光光学系の焦点深度が浅くなり、実質的な製造技術限界に近づいていることである。本発明者は、高解像度化に対応できる集積回路パターン製造技術を開発しており、この課題を以下のように解析している。
【０００６】
露光における解像度（線幅）Ｒと焦点深度（DOF）の関係には、露光波長をλとした時、以下の式が成り立つ。ここで、ｋ１とｋ２はプロセスに依存する比例係数である。
DOF＝±ｋ２／ｋ１２×Ｒ２／λ  ・・・（１）
露光時、被露光基板面は露光フィールドの全領域において、（１）式で決まる焦点深度の範囲内に収める必要がある。もし基板面が焦点深度の範囲から外れると、完全な結像が得られないので、適正なレジストパターンが形成されない。
【０００７】
現在、液晶表示装置の製造に用いられる量産用露光装置では、超高圧水銀ランプのi線で1.5μmが最高の解像度である。この時の焦点深度は、解像度Ｒ＝1.5μm、露光波長λ＝0.365μm（i線）、ｋ１＝0.6、ｋ２＝0.5とすると（ｋ１とｋ２はi線使用時に一般的とされる値）、（１）式より、DOF＝±8.6μmとなり、焦点深度の幅として17.2μmである。
一般に、露光用光学系の収差などの影響を見込んだ露光装置側の余裕度として半分の8.6μmが必要であるので、基板に要求される平坦性の目安は8.6μm以下となる。
【０００８】
今後、液晶表示装置の高精細化が進展し、解像度１.0μm、さらに0.5μmが求められるようになると、焦点深度はますます浅くなる。例えば、解像度Ｒ＝1.0μm、露光波長λ＝0.365μm、ｋ１＝0.6、ｋ２＝0.5とすると、DOF＝±3.8μmとなり、焦点深度の幅として7.6μmである。したがって、被露光基板に要求される平坦性の目安は3.8μm以下となる。
また、解像度Ｒ＝0.5μm、露光波長λ＝0.248μm（KrFエキシマレーザ）、ｋ１＝0.5、ｋ２＝0.5とすると（ｋ１とｋ２はKrFエキシマレーザ使用時に一般的とされる値）、DOF＝±2.0μmとなり、焦点深度の幅として4.0μm必要である。したがって、被露光基板の被露光面に対する平坦性の目安は2.0μm以下が要求される。
以上をまとめると、解像度1.5μmで被露光基板の被露光面の平坦性は8.6μm以下、解像度1.0μmで被露光基板の被露光面の平坦性は3.8μm以下、解像度0.5μmで、被露光基板の被露光面の平坦性は2.0μm以下にする必要があることがわかった。
しかしながら、液晶表示装置の製造に用いられているガラス基板は、特定の一方向に沿って、約100mm幅で10μm程度の板厚変動（ピーク・トゥ・ピーク）がある。したがって、スループット向上のために露光フィールドを大きくするほど、板厚変動の範囲が焦点深度を超えてしまい、適正な解像度が得られないことになる。
【０００９】
例えば、露光フィールドを70mm×20mmの長方形とした場合、特定の一方向には7から8μm程度の板厚変動が予想され、上記の解像度1.5μm（基板平坦性8.6μm）が限界であり、解像度1.0μm（基板平坦性3.8μm）や0.5μm（基板平坦性2.0μm）は実現不可能と判断される。
ガラス基板の平坦性は徐々に改善されてきているが、短期間で大幅な成果は望めず、露光装置の工夫により焦点深度に起因する課題を解決することが好ましい。
【００１０】
一方、半導体分野では解像度を向上させるため、位相シフトマスクと呼ばれる技術が採用されている（特許文献―１、非特許文献―１）。これはマスクの一部に、クロムによる振幅変調のみでなく、マスク基板の掘り込みやシフター層と呼ばれる透過膜の積層により位相シフト領域を形成し、解像度を向上させるものである。
この位相シフトマスクには、解像度向上のみでなく、焦点深度を向上する機能もあることが分かっている。
位相シフトマスクにはさまざまな種類のものが提案されている。露光したいパターンにより使用できる種類が決定され、またそれぞれの種類について解像度向上と焦点深度拡大の程度は異なる。
ただし半導体分野では、基板として用いるＳｉウエハーの平坦性は十分であり、たとえクロムマスクであってもその焦点深度はＳｉウエハーの表面凹凸より大きい。そのため位相シフトマスクは主に解像度向上効果のために用いられていた。
【特許文献１】特開８−３１４１１２号公報（例えば［０００３］欄）
【非特許文献１】オーム社、「超微細加工技術」、例えばＰ５１
【００１１】
ただし液晶表示装置に代表されるガラス基板を用いる製造においては、この位相シフトマスクは用いられていなかった。その理由はガラス基板の平坦性による。
位相シフトマスクを用いようとする場合、（複数回露光における）露光パターンごとに使用する位相シフトマスクの種類が異なり、そのたびごとに焦点深度が異なる。Ｓｉウエハーを用いる場合は、図９に示すように、その凹凸の大きさはクロムマスクの焦点深度よりもさらに小さいため、露光領域はマスクの焦点深度にはよらない。それに対し、ガラス基板の場合は、図10に示すように、焦点深度により露光領域が制限される。そのため、もし設定した露光領域が大きすぎる場合はその凹凸がマスクの焦点深度よりも大きくなり、結像面と露光面（レジスト面）の乖離が大きな所は空中像（露光面での光強度分布）がボケてしまうため、焦点深度の浅いマスクには対応できず、また小さすぎる場合には基板全体の露光に要する時間が長くなり、焦点深度の深いマスクで露光領域を拡大してスループットを向上する効果が発揮できないためであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記点に鑑みなされたもので、ガラス基板のように凹凸量が大きな被露光面であっても高解像度の露光を可能にした露光装置および露光方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、上記目的を達成させるために被露光面の凹凸量や異なる位相シフトマスクに対応させて露光領域を可変にするようにした露光方法および装置を提供するものである。
すなわち、所定の露光領域に対する露光と位相シフトマスクと被露光基板の相対的な移動を繰り返して被露光基板に露光するものにおいて、前記位相シフトマスクは一部に位相シフト領域が設けられたものであり、前記位相シフトマスクと露光光学系により決定される焦点深度をＤとし、前記露光領域をＳとし、前記露光領域Ｓで決定される前記被露光基板の表面の凹凸の大きさの関数をｆ（Ｓ）とした場合、下記関係を満たす露光領域Ｓで露光することを最も主要な特徴とする。
Ｄ  ≧  ｆ（Ｓ）≧  Ｄ／３
【発明の効果】
【００１４】
本発明の露光方法および装置は、凹凸量が大きな被露光面であっても高解像度の露光を可能にした露光装置および露光方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、液晶表示装置の基板上に形成される集積回路の製造に適用した実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に、本発明を実施した露光装置の構成図を示す。
露光装置は、光源１の光軸上に照明光学系２、マスクステージ３、投影光学系４、基板ステージ５を順番に配置して構成される。マスクステージ３のマスク面と基板ステージ５に載置される被露光体の被露光面とが、共役関係に位置調整される。マスクステージ３と基板ステージ５にはそれぞれ位置決めされてマスクＭとガラス基板Ｐが保持される。マスクＭは、入射光を位相変調する機能を有する露光用位相シフトマスクであり、ガラス基板Ｐは液晶表示装置に適用される基板である。光源１は、ＡｒＦ、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＦ等の遠紫外エキシマレーザーなどが望ましい。
照明光学系２は、光源１からの光を集光してマスクステージ３のマスク面に収束させる光学系になっている。投影光学系４は、マスクＭの光学像をガラス基板Ｐの被露光面に結像させる構成になっている。マスクステージ３は、基板ステージ５と連動し、同一または逆方向に移動する構造に構成されている。
【００１７】
次に、ガラス基板Ｐの板厚およびガラス基板Ｐ面の変位など基板の凹凸情報について説明する。図２は板厚測定値の一例を示す。0.7mm厚のガラス基板を特定の一方向に沿って板厚を測ったものである。100から200mmの周期でピーク・トゥ・ピーク10μm程度の変動が見られる。ここで、板厚はこの方向には変動があるが、これと直交する方向にはほとんど変動がないことが分かった。また、このようなガラス基板をステージに置いた場合でも、板厚の変動がほぼそのまま反映され、ガラス基板面の変位は同様に方向性を持つ。図３はこの状態を示している。図に記載したように、ガラス基板面ｓの変動が大きく現れる方向をＸ、ほぼ均一な方向をＹとし、変位の軸をＺとする。
ガラス基板の製造方法はフュージョン法やフロート法があるが、少なくともこの両方法に関しては、同様の特徴を有していることを確認した。これらの方法では、溶融されたガラスを一定方向に引き出すことで、特定厚のガラス基板を製造するが、上述の板厚変動が大きいのは、製造時の引き出し方向とほぼ直交する方向であることが分かっている。すなわち、図３のＹ方向がガラス基板製造時における引き出し方向である。
【００１８】
本発明を実施した露光装置は以上のような構成で、光源１から出た光が略長方形に整形されてマスクＭ上に照射され、マスクステージ３と基板ステージ５が同時に移動しながら一定の露光領域がガラス基板Ｐに対して相対的に走査され、ガラス基板Ｐに投影光学系４により結像されたマスクMのパターンを転写するシステムになっている。
このとき、露光領域をマスクMに合わせて可変にし、各パターンの露光領域を焦点深度に応じて最大に設定する。
これにより、露光時間の総和を最小にしてスループットを向上するという利点がある。
また、ガラス基板に対して従来使用しても効果のなかった位相シフトマスクの焦点深度拡大の効果を最大限に引き出すことができる。
【００１９】
ここでは、投影光学系４によりマスクパターンを反転結像しているので、露光時、マスクステージ３と基板ステージ５の移動方向は互いに逆となる。ここで、ガラス基板Ｐの板厚変動の大きな方向は、マスクステージ３と基板ステージ５の移動方向と平行となる。
また、基板ステージ５はアクチュエータ６で四隅を支持されており、四隅の高さを個別に制御することができる。
アクチュエータ６は圧電素子などで構成し、上下に伸縮して高さ方向に可変であり、基板ステージ５のチルト（傾き）とレベリング（高さ）を同時に制御することができる。
図４はその時の様子を模式的に示している。ガラス基板Ｐ面の変位、すなわち凹凸の状態に合わせて、露光フィールドｆが常に最適なフォーカスを保つようにチルトとレベリングの制御を行うことができる。基板ステージ５のアクチュエータ６を動かす代わりに、マスクステージ３の支持部７をアクチュエータに変更して、これらを動かしても良い。アクチュエータ６としては、この他、ソレノイドなどの磁気を利用するもの、静電気を利用するもの等が使用できる。
図には示していないが、露光フィールドｆは、一度の走査（スキャン）が完了すると、それと直交した方向に一定量だけ移動（ステップ）して、再び同様な走査を行う。このように、露光フィールドｆのスキャンとステップを繰り返し行い、基板全面を露光する。通常、ステップ中には露光を行わない。
【００２０】
露光装置２０には、ガラス基板Ｐ上、露光フィールド内の変位例えば凹凸を測定する変位測定機構２１が備えられている。この変位測定機構２１は、半導体レーザ８のレーザ光を例えば斜めからガラス基板Ｐの表面に照射し、正反射した光をレンズ９により集光し、受光して位置検出素子（PSD；Position Sensitive Device）10上に結像させる。そして、位置検出素子10の２つの信号取り出し用電極の出力電流の比から反射光の結像位置を求め、位置検出素子10の電気的中心位置からの方向と距離によってガラス基板Ｐの変位方向と変位量を検知する。
【００２１】
位置検出素子10の出力電流はA/D変換されて後述するＣＰＵ３１に入力され、これよりガラス基板Ｐの変位が計算され、露光フィールド内の変位分布が求められる。即ち、被露光基板の凹凸情報を検出する。
露光フィールド内の変位分布は、例えば最小2乗法などの手法を用いて近似的な直線にあてはめられ、この直線の傾きと各変位の平均の高さが算出される。そして、この傾きが０となり、各変位の平均の高さが投影光学系４の結像面の高さと一致するように四隅のアクチュエータ６を構成する圧電素子の伸縮方向と伸縮量が計算され、伸縮方向と伸縮量に応じた極性と大きさの電圧が各圧電素子に出力される。
【００２２】
露光フィールド内の変位を測定する機構には、このように反射光を利用するもの以外に、光の干渉を計測するもの、触針によるものなどがある。なお、基板面に光を照射して変位を計測する場合、光源に用いる半導体レーザや発光ダイオード（LED）は光強度が露光パワーに比べて十分小さく、波長域も露光波長と異なるので、これによりレジスト材が感光することはない。また、フォーカス調整は露光フィールドの走査に合わせて、変位の測定と基板ステージ５の制御をほぼ実時間で行うことが好ましいが、露光前にガラス基板Ｐの全体の凹凸を一度に測定し、この情報を基に制御することも可能である。
【００２３】
マスクＭには、一種又は数種のマスクＭが露光パターンに応じて選択されて使用されるように、マスクステージ３が構成されている。ＣＰＵ３１は、露光装置２０による被露光基板例えば液晶表示装置用ガラス基板Ｐへの露光工程を自動的に実行する制御を行う。ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３１と母線を介して接続され、ＣＰＵ３１の動作プログラムが記憶されている。ＲＡＭ３３は、ＣＰＵ３１と母線を介して接続され、入力情報が記憶される。
マスク種別情報入力手段３４は、ＣＰＵ３１と母線を介して接続され、選択されたマスクＭの整理番号が入力されると、対応するマスク種別情報を出力する。マスクの種別は、例えばマスクパターンが異なる毎に交換されるもので、例えば集積回路を構成する層毎に相当するマスクＭが選択される。
被露光基板の凹凸情報入力手段３５は、ＣＰＵ３１と母線を介して接続され、ＣＰＵ３１の制御のもとに変位測定機構２１により測定した露光フィールド内の変位例えば凹凸情報の測定値を受信し、この測定値をＲＡＭ３３に入力する。
露光位置情報入力手段３６は、ＣＰＵ３１と母線を介して接続され、露光位置情報を検出して入力し、当該位置情報をＲＡＭ３３に出力する。焦点深度情報入力手段３７は、ＣＰＵ３１と母線を介して接続され、選択されたマスクＭを含む露光光学系の焦点深度情報を算出し、ＲＡＭ３３に出力する。露光領域決定手段３８は、ＣＰＵ３１と母線を介して接続され、ＲＡＭ３３に記憶された被露光基板の凹凸情報および焦点深度情報から露光領域を算出し、ＲＡＭ３３に記憶する。このようにして露光装置２０が構成されている。
【００２４】
以上は投影露光を例に説明したが、必ずしも投影露光に限定されるものではなく、ホログラム技術を用いた露光方式などでも本発明の露光方法は適用され得る。また、本発明の露光方法は、露光フィールドが移動している状態で露光を行うステップ・アンド・スキャン方式において大きな効果を得るものであるが、露光フィールドが一旦停止した状態で露光を行うステップ・アンド・リピート方式においても適用することができる。
また、一方向に板厚変動が大きい基板として代表的にはガラス基板が挙げられるが、これに限定するものではなく、例えばプラスチック基板などでも同様な特性があれば、本発明の露光方法を用いることが可能である。
【００２５】
本発明を実施した露光装置は以上のような構成で、マスクステージ３と基板ステージ５を投影光学系４に対して同時に移動させながらマスクMに合わせて可変にし、焦点深度に応じて最大に設定した露光フィールド内の変位測定と走査露光を繰り返す。
ガラス基板Ｐを基板ステージ５に載せるとき、例えばＣＰＵ３１は最初に圧電素子に印加する初期電圧を0Vにしてすべてのアクチュエータ６を同じ高さに設定する。ＣＰＵ３１は、ローダ（図示せず）からロボットハンドリングにより基板ステージ５の予め定められた位置に搬送し、搬送されたガラス基板Ｐを予め定められた手順により位置合わせする。
次に、ＣＰＵ３１は、位置合わせされたガラス基板Ｐの被露光面ｓに、半導体レーザ８のレーザ光を照射させ露光フィールド内の複数箇所における各変位を光学的に測定する。
ＣＰＵ３１は、被露光基板の凹凸情報入力手段３５を制御して変位測定機構２１により被露光面の凹凸情報を受信し、ＲＡＭ３３に記憶する。
各マスクＭには、各マスクに予め設定された整理番号が付与されており、この整理番号情報が入力されると、ＣＰＵ３１はこの各整理番号に関連付けて、予め定められた解像度情報、焦点深度情報をＲＡＭ３３に記憶する。ＣＰＵ３１は、選択されたマスクＭの整理番号をマスク種別情報入力手段３４によりマスク種別情報として読み取る制御を行い、マスク種別情報をＲＡＭ３３に記憶する。
ＣＰＵ３１は、このときの照明光学系２とマスクＭと投影光学系４の焦点深度情報を焦点深度情報入力手段３７により算出してＲＡＭ３３に記憶する。ＣＰＵ３１は、このときの露光位置情報入力手段３６により露光位置情報を受信してＲＡＭ３３に記憶する。ＣＰＵ３１は、このときの露光領域を露光領域決定手段３８により決定し、ＲＡＭ３３に位置情報に関連付けて記憶する。
ＣＰＵ３１は、この露光領域で当該露光位置に照射制御し露光を開始させる。
【００２６】
上記実施形態での露光工程において、変位測定機構２１により測定した露光フィールド内の各変位の変位差を擬似的に低減させるために、チルト制御やレベリング制御を実施してフォーカス調整してもよい。
具体的には、ガラス基板面ｓの変位に応じて、傾きを補正するチルトと高さ方向の上下動を行うレベリングを行う。すなわち、変位差を打ち消す方向に四隅のアクチュエータ６を個別に上下してガラス基板面ｓを傾斜させる。また、露光フィールドの平均の高さが投影光学系４の結像面の高さと一致するように四隅のアクチュエータ６を同時に上下してガラス基板面ｓを昇降させる。
図５はフォーカス調整の効果を示している。図５(a)のチルト前の変位差ｄに対し、図５(b)のチルト後の変位差ｄ´が小さくなることが分かる。また、チルト後の最大変位L1と最小変位L2の中点（平均値）L3をレベリング点とし、この点に投影光学系４による結像面を合わせる。
これにより、ガラス基板面ｓの見かけ上の凹凸の大きさを小さくして焦点深度内に入る各パターンの露光領域の面積をより一層拡大することができる。
【実施例１】
【００２７】
以下に、露光領域をマスクの種別に合わせて可変にした露光の実施例（計算結果）について説明する。
前述したようにガラス基板の板厚は一方向のみに分布しているので、最初にこの板厚の分布の平均値からのずれを下式で仮定した。ただし、板厚の分布方向にＸ軸を取った。
Ｌ＝（５μｍ）ｓｉｎ（２πＸ／100mm）
すなわち、周期１００ｍｍ、振幅±５μｍの正弦波と考えた。
この場合、露光領域のうち、Ｘ軸に沿う方向の大きさΔＸのみが凹凸の大きさを決定し、その値はΔＸ＜＜100mmのとき近似的に下式で表される。
（凹凸の大きさ）＝Ｆ（ΔＸ）＝２π（５μｍ／100mm）ΔＸ           1)式
一方、露光パターンとして、図６に示す下記の二種類のパターンおよびマスクを考える。
パターン                    マスクの種類
Ａパターン  0.5μｍライン／スペース     レベンソン型（Alternating）PSM     
Ｂパターン  0.5μｍコンタクトホール     ハーフトーン型（Attenuated）PSM
なお、ライン／スペースパターンに対してはAttenuated
PSMも使用可能だがAlternating PSMの方が焦点深度が深いのでこれを採用した。また、コンタクトホールに対しては、設計上Alternating
PSMの使用が不可能なのでAttenuated PSMを採用した。
【００２８】
次に、それぞれの位相シフトマスクに対して、例えばリソグラフィーシミュレーションソフトＳＩＧＭＡ−Ｃ（シグマ社商品名）を用い、下記の光学条件やレジストの種類に基づいて焦点深度を計算した。
Ａパターン       波長          ｉ線    ３６５ｎｍ
ＮＡ          0.45
シグマ        0.3
使用レジスト  THMR-iP225、1.2μｍ厚
解像条件      線幅  0.5μｍ±５％
膜減り  １０％以下
Ｂパターン       波長          ｉ線    ３６５ｎｍ
ＮＡ          0.45
シグマ        0.7
使用レジスト  THMR-iP225、1.2μｍ厚
解像条件      開口幅  0.5μｍ±５％
膜減り  １０％以下
その結果、下記の焦点深度Ｄが得られた。
Ａパターン       ２．８８μｍ
Ｂパターン       １．６４μｍ
【００２９】
次に、（ガラス基板Ｐの被露光面での凹凸の大きさ）をこの焦点深度Ｄと等しくとった場合の露光領域の幅（ΔＸ）を、1)式から計算した。
Ａパターン       ９．２ｍｍ
Ｂパターン       ５．２ｍｍ
この値をＸ軸方向の幅とする矩形領域を実際の露光領域Ｓとして設定すれば、焦点深度範囲内で最大の露光領域を与えることとなる。
実際には露光装置や諸条件などのマージンを見込んで、この値よりも狭く設定するのが一般的である。一般的には（ガラス基板Ｐの凹凸の大きさ）＝（焦点深度Ｄ）／２とすることが多い。
（特許請求の範囲ではこの係数範囲を１〜３と設定した。）
【００３０】
以上の計算では、レベリングによりマスクと感光性基板の間隔を調整して、感光性基板の感光面をマスクの結像面に一致させることを前提とした。さらに、チルトを行いマスクと感光性基板を相対的に傾けることにより（ガラス基板Ｐの凹凸の大きさ）すなわち関数ｆ（Ｓ）を小さくできる。この関係を図７に示す。これにより、同じ焦点深度でもより広い露光領域を得ることが可能となるので望ましい。
【００３１】
図８はステップ・アンド・スキャン方式露光装置に適用した実施形態を説明するための装置構成図である。図１と同一部分には同一符号を付与し、その詳細な説明は重複するので省略する。このステップ・アンド・スキャン方式露光装置は、光源１と照明光学系２からの光がマスクＭに照射され、投影光学系４によりマスクＭのパターンがガラス基板Ｐに結像される構成である。露光時は、矢印Ａで示したように、マスクステージ３と基板ステージ５の両方が同期して移動する。投影光学系４による結像が反転の場合には、それらは互いに逆方向、正立の場合には、同方向の移動がなされる。
【００３２】
このような構成の露光装置において、被露光基板Ｐの被露光面の凹凸情報を測定するための変位測定機構２１を設け、さらに、マスクＭの種別情報を得るためのマスク種別情報入力手段３４を設ける。この結果、各露光位置における焦点深度を算出することができる。
この結果、被露光面が大きな凹凸面を有しても上記焦点深度情報と被露光面の凹凸情報とから各露光位置での露光領域を決定することにより、大きな被露光面であっても高解像度の露光を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
位相シフトマスクと露光光学系により決定される焦点深度をＤ、露光領域をＳ、露光領域Ｓで決定される感光性基板の表面の凹凸の大きさの関数をｆ（Ｓ）とした場合、Ｄ≧ｆ（Ｓ）≧Ｄ／３を満たす露光領域Ｓで露光することによって、露光領域が大きすぎる場合はその凹凸が位相シフトマスクの焦点深度よりも大きくなるガラス基板に対して露光する露光方法および装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を実施した露光装置の構成図である。
【図２】板厚測定値の一例を示すグラフである。
【図３】ガラス基板面の凹凸の大きさを説明するための3次元画像である。
【図４】チルトとレベリングを同時に行う露光方法の模式図である。
【図５】チルトとレベリングの効果を説明する模式図である。
【図６】二種類の位相シフトマスクの模式図である。
【図７】位置制御方法と関数ｆ（Ｓ）の関係を示すグラフである。
【図８】本発明を実施したステップ・アンド・スキャン方式露光装置の構成図である。
【図９】Ｓｉウエハーの焦点深度と露光領域の関係を示す模式図である。
【図１０】ガラス基板の焦点深度と露光領域の関係を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１            光源
２            照明光学系
３            マスクステージ
４            投影光学系
５            基板ステージ
６            アクチュエータ
７            支持部
８            半導体レーザ
９            レンズ
10            位置検出素子
20            露光装置
21            変位測定機構
31            ＣＰＵ
32            ＲＯＭ
33            ＲＡＭ
34            マスク種別情報入力手段
35            凹凸情報入力手段
36            露光位置情報入力手段
37            焦点深度情報入力手段
Ｌ            変位
Ｍ            マスク
Ｐ            ガラス基板
ｄ、ｄ´      変位差
ｆ            露光フィールド
ｓ            ガラス基板面
【図１】
2005114797.tif 000003
【図２】
2005114797.tif 000004
【図３】
2005114797.tif 000005
【図４】
2005114797.tif 000006
【図５】
2005114797.tif 000007
【図６】
2005114797.tif 000008
【図７】
2005114797.tif 000009
【図８】
2005114797.tif 000010
【図９】
2005114797.tif 000011
【図１０】
2005114797.tif 000012