(57)【要約】【課題】ステップアンドリピート露光におけるつなぎ部の基板パターンの精度を改善し、ウエハ基板上の基板パターンの均一性を改善する。【解決手段】レクチル２１のマスクパターン６１でウエハ基板４１を繰り返し露光し、多数のドットパターン１０１が所定のピッチで複数方向に周期性を有して配置された基板パターン８１を製造する方法であって、マスクパターン６１で既に露光したウエハ基板上の露光領域Ａ（及び／又はＢ）に、マスクパターン６１を重複させて露光する多重露光工程を含み、多重露光工程では、ウエハ基板４１上の露光領域Ａに対して、マスクパターン６１を、ドットパターンのピッチの整数倍だけシフトさせるとともに、既にした露光を含む２回以上の露光を、露光の重複数に応じて減少させた光量で行うことを特徴とする基板パターンの製造方法。【選択図】図６
2012133280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レクチルのマスクパターンでウエハ基板を繰り返し露光し、多数の構成要素が所定のピッチで複数方向に周期性を有して配置された基板パターンを製造する方法であって、
前記マスクパターンで既に露光した前記ウエハ基板上の露光領域に、前記マスクパターンを重複させて露光する多重露光工程を含み、
前記多重露光工程では、前記ウエハ基板上の露光領域に対して、前記マスクパターンを、前記基板パターンの構成要素間のピッチの整数倍だけシフトさせるとともに、既にした露光を含む２回以上の露光を、露光の重複数に応じて減少させた光量で行うことを特徴とする基板パターンの製造方法。
【請求項２】
前記多重露光工程において、前記ウエハ基板上の露光領域の境界付近に、前記マスクパターンの境界よりも内側の部分を重複させて露光する請求項１記載の基板パターンの製造方法。
【請求項３】
前記マスクパターンは、所定のピッチで複数方向に周期性を有して配置された複数のドットパターンを有する請求項１又は２に記載の基板パターンの製造方法。
【請求項４】
前記マスクパターンは、前記周期性のいずれか一方向に延伸する互いに平行な複数の線分パターンを有する請求項１又は２に記載の基板パターンの製造方法。
【請求項５】
前記周期性の複数方向にそれぞれ対応する複数種類の前記マスクパターンを用意し、
複数種類の前記マスクパターンのそれぞれは、前記周期性のいずれか一方向に延伸する互いに平行な複数の線分パターンを有し、
前記多重露光工程は、複数種類の前記マスクパターンのそれぞれで、前記ウエハ基板を露光する複数回の露光工程を含み、
前記露光工程では、前記ウエハ基板又は前記マスクパターンのいずれか一方を、前記線分パターンの延伸方向に走査しながら露光することにより、前記ウエハ基板上に、前記周期性のいずれか一方向に延伸する互いに平行な複数の直線パターンを投影し、複数回の前記露光工程を経て前記ウエハ基板上に投影された前記直線パターンどうしを互いに交差させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板パターンの製造方法。
【請求項６】
前記マスクパターンでウエハ基板上の互いに隣接する領域を露光する場合に、これら露光領域間に生じうる０より大きい位置決め誤差の値に基づく所定寸法だけ、前記マスクパターンの透光領域を画定する遮光領域の境界を後退させた請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板パターンの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載した基板パターンの製造方法を実施するための露光装置であって、前記ウエハ基板を露光するための露光光を放出する光源と、前記ウエハ基板が載置される移動可能な基板ステージと、前記光源及び前記基板ステージの間に配置された一又は複数の前記マスクパターンを有するレクチルと、少なくとも前記ウエハ基板を露光するための制御処理を行う制御部とを備え、前記制御部が、前記露光光の光量及び前記基板ステージの移動を制御して、前記多重露光工程を実行することを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載した基板パターンの製造方法により、多数の凸状又は凹状のパターンが所定のピッチで複数方向に周期性を有して配置された基板パターンを形成したことを特徴とするパターン化基板。
【請求項９】
請求項８に記載したパターン化基板を備えたことを特徴とする発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期性を有する基板パターンを精度よく均一に形成することが可能な基板パターンの製造方法、及びこの方法を実施するための露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の製造技術を用いて各種の周期的な微細構造を有するデバイスが製造されている。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）に用いられるサファイア基板上には、上面に形成された活性層で全方向に放出された光を上側に戻す周期性を有する回折格子状の基板パターン（ＰＳＳ：Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓａｐｐｈｉｒｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が設けられる。
【０００３】
このＰＳＳは、例えば、サファイア基板上にフォトリソグラフィ技術を用いて、高さ２μｍ、直径２μｍ程度の略円柱形状の突起を、３μｍ程度の間隔で周期的に形成した構成となっている。各突起の配置は、多角形の頂点、例えば、隣接する３個の突起が各々正三角形の頂点に配置される。また、上記の各寸法には、各突起が全体として回折格子の機能を発揮しうる範囲の精度が要求される。この精度の要求を満足するために、半導体製造用の投影型露光装置（ステッパー）を用いてＰＳＳを形成する場合がある。
【０００４】
一般的な半導体製造用のステッパーは、例えば、その開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）が０．５等と比較的高い値である場合に、その焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ  Ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ）が約２μｍ程度の浅いものであった。これに対し、ＰＳＳを形成するためのサファイア基板は、ステージ上のＺ方向（ステージ面に対して垂直方向）に反り（ｗａｒｐａｇｅ）を生じており、この反りを考慮して、ステッパーのステップアンドリピート露光における１ショットの露光領域を決定しなければならなかった。例えば、直径５０ｍｍのサファイア基板（２インチのウエハ基板）の場合、ステージ上のＺ方向に２０μｍ程度の反りが生じる。この反りに約２μｍのＤＯＦで対応するためには、例えば、１ショットの露光領域を１辺７ｍｍ程度の正方形に絞り込んでいた。
【０００５】
一方、周期性を有する基板パターンを形成するために、ステージ上の基板をスキャニング（走査）させる露光方法が知られている。このスキャニング露光に用いられる露光装置は、一般に、ステージ上に配置した基板と、露光装置の光源との間に、周期性を有するマスクパターンを描画したレチクル、及び矩形に開口するアパーチャを配置した構成となっている。このような露光装置を用いたスキャニング露光では、例えば、ステージ上の基板を一定速度でＸ方向にスキャニング（走査）させながら、アパーチャの矩形開口を通過させた露光光を基板上に照射する。また、例えば、Ｘ方向のスキャニングが終了する度に、基板をＹ方向に一段ずつずらしながら、上の段とは逆向きのＸ方向スキャニングを繰り返す露光方法が知られている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
＜基板パターンの精度及び均一性に関する問題＞
しかし、上述した従来のステップアンドリピート露光をそのまま適用して、ＰＳＳのような周期性を有する基板パターンを形成した場合には、基板ステージの位置決め誤差に起因して、基板パターンのつなぎ部分（ウエハ基板上の露光領域どうしが隣接する部分）付近において形成不良が生じてしまう問題があった（図１２（ａ）を参照）。
【０００８】
すなわち、ステップアンドリピート露光では、前後のショットで露光された基板パターンどうしの間につなぎ部分が生じ、基板ステージの位置決め誤差に起因して、基板パターンどうしのつなぎ部分に、例えば、約０．１〜０．２μｍ程度のつなぎ誤差が発生してしまうことがあった。このため、従来のステップアンドリピート露光をそのまま適用しただけでは、つなぎ部分における基板パターンのピッチ等の寸法精度が極端に低下してしまい、回折格子の機能を十分に発揮しうる高精度のＰＳＳを効率よく形成することができなかった。
【０００９】
また、従来のステップアンドリピート露光をそのまま適用して、ＰＳＳのような周期性を有する基板パターンを形成した場合には、レクチルのマスクパターン構造に起因して、基板パターンのつなぎ部分付近において形成不良が生じてしまう問題があった。
【００１０】
例えば、従来のステップアンドリピート露光により、周期性を有する円柱状突起からなるＰＳＳを形成する場合には、同様の周期性を有する円形のドットパターンからなるマスクパターンを描画したレクチルが用いられる。マスクパターンは、その透光領域を取り囲む遮光領域により画定されており、マスクパターンの最外周に位置するドットパターンの隣は遮光領域になっている。マスクパターンの周辺部分では、隣り合うドットパターンがないので、各ドットパターン相互の光学的干渉効果が低減し、ドットパターンの解像性が低下してしまう。特に、最外周に位置するドットパターンから遮光領域までの間隔は、通常、ドット間のピッチの１／２程度に設定されるので、これより内側の他のドットパターンと比較して、相対的に解像性が低下してしまう。このような解像性の低下が要因となって、マスクパターンの周辺部分のドットパターンにより形成されたＰＳＳの円柱状突起の直径寸法が小さくなってしまうという問題があった。
【００１１】
さらに、マスクパターンを画定する遮光領域の境界を、ステージの位置決め誤差の分だけオフセットさせ、前後のショットで露光された基板パターンどうしのつなぎ部分を、非露光領域としないようにする方法がある。しかし、この方法をＰＳＳの形成にそのまま適用すると、つなぎ部分において前後ショットの露光領域が重なり合い、つなぎ部分が二重露光されてしまう。このため、露光の対象がポジレジストである場合には、つなぎ部分付近に形成された円柱状突起の直径寸法が小さくなってしまう問題が生じる。この結果、ＰＳＳを構成する円柱状突起が全体として不均一になり、結晶欠損等の品質トラブルをまねくという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ステップアンドリピート露光における位置決め誤差及びマスクパターンの構造に起因する、基板パターンのつなぎ部分付近の成形不良を改善又は軽減することができ、ＰＳＳのような周期性を有する基板パターンを精度よく均一に形成することが可能な、基板パターンの製造方法及び露光装置の提供を目的の１つとする。
【００１３】
＜スループット及び生産性に関する問題＞
一方、上述した従来の半導体製造用のステッパーは、一般に、ステップアンドリピート露光における１ショットの露光領域が、１辺２２ｍｍ程度の正方形領域である。しかし、上述したように、このような半導体製造用のステッパーを、ＰＳＳのような周期性を有する基板パターンの形成に適用した場合には、その浅い焦点深度でウエハ基板の反りに対応しなければならず、１ショットの露光領域を１辺７ｍｍ程度まで絞りこまなければならない。このため、通常の半導体製造と比較して、ショット数が一方向につき３倍程度も増加してしまい、スループットが低下して生産性の悪化をまねく問題があった。
【００１４】
実際には、ウエハ基板のみならず、基板ステージのウエハ基板保持面もＺ方向に反り（ｗａｒｐａｇｅ）を生じている場合がある。また、レチクルのマスクパターンが面内の描画誤差を有する場合もある。その他、露光時の種々の面内誤差を全て考慮すると、ステッパーの露光領域を更に小さくしなければならず、スループットの低下による生産性の悪化は一層顕著なものとなる。
【００１５】
また、半導体製造用のステッパーでウエハ基板を露光する場合には、ウエハ基板の口径に比例してスループットが低下するという問題がある。例えば、１ショットの露光領域が１辺７ｍｍの正方形である典型的なステッパーで、直径２インチのウエハ基板をステップアンドリピート露光した場合、スループットは５０枚／時程となる。しかし、同じステッパーで、直径４インチのウエハ基板をステップアンドリピート露光した場合、スループットは十数枚／時程になってしまう。このように、ウエハ基板が大口径化すると、スループットは大幅に低下する。ウエハ基板は、年々大口径化する傾向にあり、今後は、４インチから６インチに大型化する可能性があり、これに伴ってスループットは大幅に低下する傾向にある。
【００１６】
これらに加え、周期性を有する円柱状突起からなるＰＳＳを形成する場合には、集光性を上げる回折格子としての各寸法精度、形状精度を満足させなければならず、露光装置には、露光及びエッチング等のフォトリソグラフィ処理における細かい制御処理が要求される。
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ステップアンドリピート露光における露光領域を拡大して生産性を向上させることができるとともに、フォトリソグラフィ処理の変動要素を減少させて精度確保のための制御処理の簡単化を図り、周期性を有する基板パターンを容易かつ高精度に形成することが可能な、基板パターンの製造方法及び露光装置の提供を目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明に係る基板パターンの製造方法の一態様は、レクチルのマスクパターンでウエハ基板を繰り返し露光し、多数の構成要素が所定のピッチで複数方向に周期性を有して配置された基板パターンを製造する方法であって、前記マスクパターンで既に露光した前記ウエハ基板上の露光領域に、前記マスクパターンを重複させて露光する多重露光工程を含み、前記多重露光工程では、前記ウエハ基板上の露光領域に対して、前記マスクパターンを、前記基板パターンの構成要素間のピッチの整数倍だけシフトさせるとともに、既にした露光を含む２回以上の露光を、露光の重複数に応じて減少させた光量で行うようにしてある。
【００１９】
上記態様によれば、既に露光したウエハ基板上の露光領域のうち、マスクパターンの解像性の低い部分で露光した領域に、同じマスクパターンの解像性の高い部分を重複させて多重露光することができる。これにより、その後の現像工程等を経て、最終的にウエハ基板に形成される基板パターンの精度及び均一性を向上させることができる。
【００２０】
好ましくは、前記多重露光工程において、前記ウエハ基板上の露光領域の境界付近に、前記マスクパターンの境界よりも内側の部分を重複させて露光するとよい。
【００２１】
上記態様によれば、既に露光したウエハ基板上の露光領域のうち、マスクパターンの解像性の低い周辺部分で露光した領域に、同じマスクパターンの解像性の高い内側の部分を重複させて多重露光することができる。これにより、ウエハ基板上の露光領域どうしが隣接するつなぎ部分付近の基板パターンを精度よく均一に形成することが可能となり、つなぎ部分付近における基板パターンの成形不良を防止することができる。したがって、上記態様によれば、マスクパターンの周辺部分のドットパターンにより形成されたＰＳＳの円柱状突起の直径寸法が小さくなる現象を改善ないし軽減することが可能となる。
【００２２】
上述した本方法の一態様を実施するにあたり、好ましくは、前記マスクパターンとして、所定のピッチで複数方向に周期性を有して配置された複数のドットパターンを有するもの、又は前記マスクパターンとして、前記周期性のいずれか一方向に延伸する互いに平行な複数の線分パターンを有するものを用いるとよい。
【００２３】
複数のドットパターンを有するマスクパターンを用いる場合には、例えば、当該マスクパターンに対して、基板ステージをステップ移動させた後、停止位置でウエハ基板上に複数のドットパターンを一括露光する方式で本方法を実施する。このようなステップアンドリピート露光を繰り返し、ウエハ基板の全面に、所定のピッチで複数方向に周期性を有して配置された多数のドットパターンを形成する。また、複数の線分パターンを有するマスクパターンを用いる場合には、例えば、当該マスクパターンに対して、基板ステージを線分パターンの延伸方向に走査させて露光するスキャニング露光方式で本方法を実施する。このような複数の線分パターンを有するマスクパターンを用いた本方法の態様については、次に詳述する。
【００２４】
好ましくは、前記周期性の複数方向にそれぞれ対応する複数種類の前記マスクパターンを用意し、複数種類の前記マスクパターンのそれぞれは、前記周期性のいずれか一方向に延伸する互いに平行な複数の線分パターンを有し、前記多重露光工程は、複数種類の前記マスクパターンのそれぞれで、前記ウエハ基板を露光する複数回の露光工程を含み、前記露光工程では、前記ウエハ基板又は前記マスクパターンのいずれか一方を、前記線分パターンの延伸方向に走査しながら露光することにより、前記ウエハ基板上に、前記周期性のいずれか一方向に延伸する互いに平行な複数の直線パターンを投影し、複数回の前記露光工程を経て前記ウエハ基板上に投影された前記直線パターンどうしを互いに交差させるようにするとよい。
【００２５】
上記態様では、例えば、周期性の一方向に延伸する線分パターンに対し、基板ステージを線分パターンの延伸方向に走査させて、ウエハ基板全体をスキャニング露光する。同様のスキャニング露光を周期性の他方向に延伸する全ての線分パターンについて行うことで、ウエハ基板全体に、周期性の各方向に延伸する多数の直線パターンが投影される。仮に、ウエハ基板上の感光剤がポジレジストであるならば、上記スキャニング露光で一度も露光されていない直線パターンどうしの交差部分が、周期性を有する多数のドットパターン（円柱状突起）としてウエハ基板上に残ることになる。
【００２６】
このような態様によれば、線分パターンをウエハ基板上にスキャニング露光することにより、１回のスキャニング露光の露光領域を大幅に拡大することができ、ウエハ基板の全面を露光するための露光回数を減少させて、周期性を有する基板パターンを効率よく形成することが可能となる。これにより、回折格子等のパターン化基板の生産性を向上させることができる。
【００２７】
また、スキャニング露光で投影された直線パターンは、一括露光で投影されたドットパターンよりも光学的解像度が高く、最終的にウエハ基板上に形成されるドットパターン（円柱状突起）の解像性を向上させることが可能となる。これにより、回折格子等のパターン化基板の精度を向上させることができる。
【００２８】
さらに、マスクパターンとして線分パターンを採用したことによって、線分パターンの延伸方向に関する、フォトリソグラフィ処理の変動要素を減少させることができる。これにより、精度確保のための制御処理を削減することが可能となり、制御処理の簡単化を図りつつ、周期性を有する基板パターンを高精度に形成することができる。この結果、回折格子等のパターン化基板を容易かつ高精度に製造することが可能となる。
【００２９】
これに加え、複数の平行な線分パターンでウエハ基板をスキャニング露光する場合は、内側の線分パターンと比較して、外側の線分パターンの解像性が低くなるため、ウエハ基板上に形成された外側の直線パターンの幅寸法が細くなる現象が生じる。このような現象は、既にスキャニング露光したウエハ基板上の露光領域のうち、マスクパターンの解像性の低い外側部分で露光した領域に、同じマスクパターンの解像性の高い内側の部分を重複させて多重露光することにより、改善又は軽減することが可能である。
【００３０】
好ましくは、前記マスクパターンでウエハ基板上の互いに隣接する領域を露光する場合に、これら露光領域間に生じうる０より大きい位置決め誤差の値に基づく所定寸法だけ、前記マスクパターンの透光領域を画定する遮光領域の境界を後退させるとよい。
【００３１】
上記態様によれば、例えば、基板ステージの位置決め誤差によって、ウエハ基板上の互いに隣接する露光領域間（＝基板パターンのつなぎ部分）に０より大きい位置決め誤差が生じた場合でも、この位置決め誤差が、所定寸法の範囲内ならば、基板パターンのつなぎ部分に、未露光のブランクパターンが形成されることはない。また、例えば、基板ステージの位置決め誤差によって、ウエハ基板上の互いに隣接する露光領域間に０より小さい位置決め誤差が生じた場合は、基板パターンのつなぎ部分付近が二重露光されるが、本方法の多重露光工程によって基板パターンの成形不良は改善又は軽減される。したがって、上述した本方法において、上記態様を採用した場合には、基板ステージの位置決め誤差が０より大きくても小さくても、つなぎ部分付近における基板パターンの成形不良は改善又は軽減されることになる。
【００３２】
上記目的を達成するために、本発明の露光装置の一態様は、上述した本発明の基板パターンの製造方法を実施するための露光装置であって、前記ウエハ基板を露光するための露光光を放出する光源と、前記ウエハ基板が載置される移動可能な基板ステージと、前記光源及び前記基板ステージの間に配置された一又は複数の前記マスクパターンを有するレクチルと、少なくとも前記ウエハ基板を露光するための制御処理を行う制御部とを備え、前記制御部が、前記露光光の光量及び前記基板ステージの移動を制御して、前記多重露光工程を実行する構成としてある。
【００３３】
また、本発明のパターン化基板は、上述した本発明の基板パターンの製造方法により、多数の凸状又は凹状のパターンが所定のピッチで複数方向に周期性を有して配置された基板パターンを形成したことを特徴としている。さらに、本発明により製造される発光素子等は、本発明のパターン化基板を備えたことを特徴としている。
【００３４】
上述した本方法を適用してパターン化基板を製造すれば、その露光工程において、基板パターンのつなぎ部付近における成形不良が改善又は軽減される。これにより、高精度かつ均一な多数の凸状又は凹状のパターンを備えた高品質のパターン化基板、及びこのようなパターン化基板を備えた発光素子等を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の基板パターンの製造方法及び露光装置によれば、ステップアンドリピート露光における位置決め誤差及びマスクパターンの構造に起因する、基板パターンのつなぎ部分付近の成形不良を改善又は軽減することができる。これにより、ＰＳＳのような周期性を有する基板パターンを精度よく均一に形成することが可能となり、例えば、高精度かつ均一な円柱状突起を備えた高品質のパターン化基板、及びこのようなパターン化基板を備えた発光素子等の製品を提供することができるようになる。
【００３６】
また、本発明の基板パターンの製造方法及び露光装置によれば、ステップアンドリピート露光における１回の露光領域を拡大して生産性を向上させることができるとともに、フォトリソグラフィ処理の変動要素を減少させて精度確保のための制御処理の簡単化を図り、ＰＳＳなどの周期性を有する基板パターンを容易かつ高精度に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る基板パターンの製造方法を実施するための露光装置を示す概略図である。
【図２】本実施形態の方法により形成された基板パターンを示すものである。同図（ａ）は、隣接する複数ショットの露光により形成された基板パターンを各ショットの周辺境界線を含めて示す平面図である。同図（ｂ）は、同図（ａ）の部分拡大図である。
【図３】同図（ａ）は、基板ステージの位置決め誤差が０の場合の周辺境界線付近を示すものであり、上から順に、周辺境界線付近の平面図、この平面図の部分拡大図、各ショットの領域が位置決め誤差０で隣接する状態の概念図である。また、同図（ｂ）は、基板ステージの位置決め誤差が０より大きい場合の周辺境界線付近を示すものであり、上から順に、周辺境界線付近の平面図、この平面図の部分拡大図、各ショットの領域が位置決め誤差により離れた状態の概念図である。
【図４】同図（ａ）は、基板ステージの位置決め誤差が０より小さい場合の周辺境界線付近を示すものであり、上から順に、周辺境界線付近の平面図、この平面図の部分拡大図、各ショットの領域が位置決め誤差により重なった状態の概念図である。また、同図（ｂ）は、同図（ａ）の状態で実際に露光した場合に生じる、最外周のドットパターンの寸法が小さくなる現象を示すものであり、上から順に、周辺境界線付近の平面図、この平面図の部分拡大図、各ショットの領域が位置決め誤差により重なった状態の概念図である。
【図５】本実施形態の方法に用いられるレチクルのマスクパターンを示す部分拡大図である。
【図６】本実施形態の方法の一例を示すものである。同図（ａ）は、上から順に、１回目の露光工程のショットＡ、Ｂと、２回目の露光工程のショットＣが重なった状態の平面図、この平面図の部分拡大図、各ショットＡ〜Ｃが重なった状態の概念図である。また、同図（ｂ）は、２回目の露光工程のショットＣの配置を変更した例を示す概念図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る基板パターンの製造方法を実施するための露光装置を示す概略図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る基板パターンの製造方法を示すものである。同図（ａ）は、レクチルに描画した三組のマスクパターンと、スキャニング露光の走査方向とを示す説明図である。また、同図（ｂ）は、本方法により形成される基板パターンを示す説明図である。
【図９】同図（ａ）は、各マスクパターンの平面図である。同図（ｂ）は、上記マスクパターンを使用してスキャニング露光した場合に形成される基板パターンの平面図である。同図（ｃ）は、上記マスクパターンを使用してスキャニング露光した場合に生じる、最も外側の基板パターンの幅寸法が細くなる現象を示す説明図である。
【図１０】上記レチクルの線分マスクパターンを示す部分拡大図である。
【図１１】基板パターンを均一化するための多重露光方法を示すものである。同図（ａ）は第１セットのスキャニング露光により形成される基板パターンの平面図である。同図（ｃ）は第２セットのスキャニング露光により形成される基板パターンの平面図である。同図（ｂ）は第１セットのスキャニング露光により形成された基板パターンと、第２セットのスキャニング露光により形成される基板パターンとの配置関係を示す部分拡大図である。
【図１２】同図（ａ）は、従来のステップアンドリピート露光により形成したドットパターンの比較例を示す顕微鏡観察画像である。同図（ｂ）は、本発明の基板パターンの製造方法により形成したドットパターンの実施例を示す顕微鏡観察画像である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る基板パターンの製造方法及び露光装置について、図１〜６を参照しつつ説明する。
【００３９】
＜＜露光装置の概要＞＞
図１において、本発明の第１の実施形態に係る露光装置１は、主として光源１１、レチクル２１、光学系３１、基板ステージ５１及び制御部９１を備えた構成となっている。また、基板ステージ５１には、サファイア基板等のウエハ基板４１が載置してある。
【００４０】
光源１１は、ウエハ基板４１上のレジスト膜を露光するための露光光を放出する。レクチル２１には、複数方向に周期性を有するドット状のマスクパターン６１が描画してある。光学系３１は、レチクル２１上のマスクパターン６１を基板に投影させるレンズ等によって構成してある。ウエハ基板４１は、フォトリソグラフィ技術により露光され、周期性を有する基板パターン８１が形成される。基板ステージ５１は、ウエハ基板４１が載置される略水平な平面を有し、この平面上に載置されたウエハ基板４１を互いに直交する図中のＸ、Ｙ、Ｚ方向に高精度で移動させる構成となっている。制御部９１は、光源１１から放出される露光光の光量制御を行うとともに、基板ステージ５１をＸ、Ｙ、Ｚ方向に動作制御して、光源１１から放出された露光光がウエハ基板４１上の所定位置に照射されるようにする。なお、本実施形態では、露光された部分が現像で無くなるポジレジストをウエハ基板４１上に設けた構成となっているが、本発明の方法は、露光された部分が現像で残るネガレジストにも適用することが可能である。
【００４１】
＜＜レクチル上のマスクパターン＞＞
図１に示すレチクル２１上のマスクパターン６１は、図２（ａ）に示すウエハ基板４１上に投影された基板パターン８１の１ショット（略六角形の周辺境界線で囲まれた領域８１ａ〜８１ｅの１つ）と同じデザインとなっている。そこで、以下、図２（ａ）及び（ｂ）に示す基板パターン８１を、図１中のマスクパターン６１に置き換えて、マスクパターン６１の構成を説明する。
【００４２】
なお、以下の説明における「基板パターン」及びこれを構成する「ドットパターン」の用語は、説明の内容に応じて、露光工程においてウエハ基板上のレジスト膜に投影された平面的なパターン、又は露光工程後の現像工程等を経て最終的に形成された立体的なパターンのいずれかを意味する。
【００４３】
図２（ｂ）において、ウエハ基板４１上に投影された基板パターン８１の構成から理解できるように、マスクパターン６１は、多数のドットパターン１０１、１０１、１０１…を、所定ピッチで第１方向７１、第２方向７２、第３方向７３の３方向に周期性を有するように配置したデザインとなっている。本実施形態では、第１方向７１と第２方向７２との角度差、及び第２方向７２と第３方向７３との角度差をそれぞれ６０°としてある。また、互いに隣接する３個のドットパターン１０１、１０１、１０１は、一辺の長さが所定ピッチに等しい正三角形の各頂点に位置する。このようなマスクパターン６１を用いてウエハ基板４１を露光すると、ウエハ基板４１上に、同じピッチで同じ周期性を有する多数のドットパターン１０１、１０１、１０１…からなる基板パターン８１が形成される。
【００４４】
なお、マスクパターン６１を構成するドットパターン１０１は、本実施形態のような正三角形の配置に限らず、例えば、隣接する４つのドットパターン１０１、１０１、１０１、１０１が正方形の各頂点に位置する配置としてもよい。また、図２（ａ）及び（ｂ）に示すドットパターン１０１は一例にすぎず、例えば、マスクパターン６１を構成するドットパターン１０１の数は、これら図面と比較して増減してもよい。また、ドットパターン１０１の形状は、円形に限定されるものではなく、四角形、三角形又は六角形等の多角形としてもよい。
【００４５】
ここで、図１及び図５に示すように、レチクル２１上におけるマスクパターン６１の透光領域６０Ａより外側は、遮光用の全面クロム部を形成した遮光領域６０Ｂとなっている。この遮光領域６０Ｂが光源１１からの露光光を遮断し、マスクパターン６１以外の領域が露光されないようにしてある。本実施形態では、図３（ｂ）に示す基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＞０を考慮して、図５に示すように、遮光領域６０Ｂの境界線６０ｂ（図中の実線）を寸法Ｑだけ後退（オフセット）させた構成としてある。
【００４６】
この点について詳述する。本来、遮光領域６０Ｂの境界線６０ｂは、ステップアンドリピート露光における各ショット間の周辺境界線６０ａ（図中の点線）と一致する。そして、マスクパターン６１の最外周のドットパターン１０１から周辺境界線６０ａまでの寸法の理論値Ｐは、ドットパターン１０１、１０１間のピッチＯの１／２である。
【００４７】
しかし、理論値Ｐどおりに遮光領域６０Ｂの境界線６０ｂを設けた場合に、図３（ｂ）に示す基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＞０が生じると、隣接する各ショットの周辺境界線６０ａ、６０ａの間に未露光領域ができてしまい、この未露光領域が、露光・現像後のプロセスにおいて、ブランクパターンとしてウエハ基板４１上に残存してしまう。そこで、本実施形態では、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＞０を考慮した寸法Ｑだけ、遮光領域６０Ｂの境界線６０ｂを後退させた構成とし、位置決め誤差Ｓが寸法Ｑの範囲内ならば、隣接する各ショットの周辺境界線６０ａ、６０ａの間に未露光領域ができないようにしてある。
【００４８】
＜＜基板ステージの位置決め誤差に関する問題＞＞
ここで、上述した図３（ｂ）を含む、基板ステージ５１の位置決め誤差に関する問題について、図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）を参照しつつ詳述する。図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）は、いずれも基板パターンの位置決め誤差に関する問題を説明するための参考図であり、例えば、図２（ａ）の基板パターン８１ａ、８１ｂのように、隣接する基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近のみを示すものある。
【００４９】
＜＜＜基板ステージの位置決め誤差Ｓ＝０の場合＞＞＞
図３（ａ）は、いずれも図１に示す基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓが０の場合を示している。同図（ａ）の一番上の図は、前後のショットにより形成された基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近のドットパターンを示す平面図である。なお、この平面図では、基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近以外のドットパターンを省略している。実際は、図２（ａ）に示すように、基板パターンＡ、Ｂの全体にドットパターン１０１が形成される（同図（ｂ）、図４（ａ）及び（ｂ）についても同じ）。
【００５０】
図３（ａ）の中央の図は、一番上の図の周辺境界線６０ａ付近の一部を示す部分拡大図である。この部分拡大図では、説明の便宜上、基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａをジグザグ状細線で示しているが、基板ステージ５１の位置決め誤差が０の場合、このジグザグ状の周辺境界線６０ａはほとんど生じない。
【００５１】
図３（ａ）の一番下の図は、例えば、図２（ａ）の略六角形の基板パターン８１ａ、８１ｂを、簡略化した矩形の基板パターンＡ、Ｂで示し、これら基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近が、位置決め誤差Ｓ＝０で互いに重複することなく接している状態を概念的に表している。
【００５２】
このように、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓが０の場合には、図３（ａ）の中央の図に示すように、基板パターンＡ、Ｂのつなぎ部分が生じないので、つなぎ部分におけるドットパターン１０１の寸法精度が極端に低下することはない。しかし、上述のとおり、マスクパターン６１の遮光領域６０Ｂ（図５を参照）に近い周辺部分では、隣り合うドットパターンが無くなるので、各ドットパターン相互の光学的干渉効果が低減し、ドットパターンの解像性が低下してしまう。このため、たとえ基板ステージ５１の位置決め誤差が０の場合であっても、図３（ａ）に示す周辺境界線６０ａ付近のドットパターン１０１の直径寸法が小さくなってしまうことがある。
【００５３】
＜＜＜基板ステージの位置決め誤差Ｓ＞０の場合＞＞＞
図３（ｂ）は、いずれも図１に示す基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓが０より大きい場合を示している。このような場合には、同図（ｂ）の一番上の図に示すように、隣接する基板パターンＡ、Ｂの互いの周辺境界線６０ａの間に隙間が生じた状態で露光されてしまうことになる。
【００５４】
図３（ｂ）の中央の図は、一番上の図の周辺境界線６０ａ付近の一部を示す部分拡大図である。隣接する基板パターンＡ、Ｂの互いの周辺境界線６０ａの間に隙間が生じた状態で露光されると、図中のジグザグ状太線で示すように、露光されない領域ができてしまう。
【００５５】
図３（ｂ）の一番下の図は、同図（ａ）と同様に、略六角形の基板パターン８１ａ、８１ｂを、簡略化した矩形の基板パターンＡ、Ｂで示し、これら基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａが、位置決め誤差Ｓ＞０で互いに接することなく離れている状態を概念的に表している。
【００５６】
このように、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＞０の場合には、基板パターンＡ、Ｂの互いの周辺境界線６０ａの間に露光されない領域ができてしまい、この領域が、露光・現像後のプロセスにおいて、ブランクパターンとしてウエハ基板４１上に残存してしまう。例えば、図３（ｂ）に示す基板パターンＡ、ＢがＰＳＳならば、周期性を有する回折格子状の基板パターン８１中に、無関係なパターンが混入してしまうことになり、重大な欠陥となる。また、図３（ａ）と同様に、マスクパターン６１の遮光領域６０Ｂに近い周辺部分の解像性低下の影響で、図３（ｂ）に示す周辺境界線６０ａ付近のドットパターン１０１の直径寸法が小さくなってしまうことがある。
【００５７】
＜＜＜基板ステージの位置決め誤差Ｓ＜０の場合＞＞＞
図４（ａ）は、いずれも図１に示す基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓが０より小さい場合を示している。このような場合には、同図（ａ）の一番上の図に示すように、隣接する基板パターンＡ、Ｂの互いの周辺境界線６０ａ付近が重なった状態で露光されてしまうことになる。
【００５８】
図４（ａ）の中央の図は、一番上の図の周辺境界線６０ａ付近の一部を示す部分拡大図である。隣接する基板パターンＡ、Ｂの互いの周辺境界線６０ａ付近が重なった状態で露光されると、図中の２本のジグザグ状細線で示すように、二重露光される領域ができてしまう。
【００５９】
図４（ａ）の一番下の図は、図３（ａ）と同様に、略六角形の基板パターン８１ａ、８１ｂを、簡略化した矩形の基板パターンＡ、Ｂで示し、これら基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近が、位置決め誤差Ｓ＜０で互いに重なっている状態を概念的に表している。
【００６０】
このように、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＜０の場合には、基板パターンＡ、Ｂの互いの周辺境界線６０ａ付近が重なった状態になって、二重露光される領域ができてしまう。二重露光される領域は、オーバー露出となるので、基板パターンＡ、Ｂの互いの周辺境界線６０ａ付近のドットパターン１０１の直径寸法が大幅に小さくなってしまうことがある。その他、マスクパターン６１の遮光領域６０Ｂに近い周辺部分の解像性低下の影響で、ドットパターン１０１の直径寸法が小さくなってしまうこともある。
【００６１】
ここで、二重露光される領域の影響により、ドットパターン１０１の直径寸法が大幅に小さくなった場合を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）の中央の図において、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＜０の場合でも、二重露光される領域が増減するだけで、図３（ｂ）のようなブランクパターンがエッチングされないで残ることはない。しかし、隣接する基板パターンＡ、Ｂの互いの周辺境界線６０ａ付近のドットパターン１０１の直径寸法は、二重露光される領域の影響により、これよりも内側に形成されるドットパターン１０１の直径寸法よりも小さくなってしまう。
【００６２】
＜＜本実施形態に係る基板パターンの製造方法＞＞
次に、上記問題を解決するための本実施形態に係る基板パターンの製造方法について、図１、図２（ａ）及び図６（ａ）、（ｂ）を参照しつつ説明する。本実施形態に係る基板パターンの製造方法は、未露光のウエハ基板４１全体に、マスクパターン６１をステップアンドリピート露光する１回目の露光工程と、この１回目の露光工程の各ショットのつなぎ部分に、マスクパターン６１をステップアンドリピートで多重露光する２回目の露光工程とを含む。
【００６３】
＜＜＜１回目の露光工程＞＞＞
図１に示す露光装置１の基板ステージ５１にウエハ基板４１を載置し、このウエハ基板４１上にレクチル２１のマスクパターン６１を順次投影し、マスクパターン６１の各ショット（図２（ａ）の符号８１ａ〜８１ｅを参照）が互いに隣接するように、ステップアンドリピート露光を行う。
【００６４】
このような１回目の露光工程において、制御部９１は、まず、前後のショットでウエハ基板４１上に露光される各マスクパターン６１の最外周に配置された互いに隣接するドットパターン、例えば、図２（ａ）に示す符号８１ａの右端のドットパターン１０１、１０１、１０１…と、符号８１ｂの左端のドットパターン１０１、１０１、１０１…とのピッチが、図５に示すドットパターン１０１、１０１間のピッチＯと等しくなるように、基板ステージ５１を高精度に移動させる。
【００６５】
次いで、制御部９１は、ウエハ基板４１に使用されている感光剤の総露光量の１／２に相当する光量の露光光を、図１に示す光源１１から放出させ、ウエハ基板４１上にレクチル２１のマスクパターン６１を露光する。ここで、１回目及び２回目の各露光工程における露光光の光量は、感光剤の総露光量と、重複して行われる露光工程の回数（重複数）とに応じて決定している。例えば、本実施形態では、合計２回の露光工程を行うこととしているので、各露光工程における露光光の光量を、感光剤の総露光量に応じた光量の１／２ずつとしている。これと同様に、合計３回、４回又は５回の露光工程を行うならば、各露光工程における露光光の光量は、感光剤の総露光量に応じた光量の１／３、１／４又は１／５ずつとすることができる。但し、各露光工程における露光光の光量は、複数回の露光工程を重複して行った結果、最終的に感光剤の総露光量に応じた光量になればよい。したがって、本実施形態のように、各露光工程における露光光の光量がそれぞれ均等でなくてもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、図５に示すように、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＞０を考慮した寸法Ｑだけ、マスクパターン６１の透光領域６０Ａを画定する遮光領域６０Ｂの境界線６０ｂを後退させた構成としてある。これにより、位置決め誤差Ｓが寸法Ｑの範囲内ならば、隣接する各ショットの周辺境界線６０ａ、６０ａ間に未露光領域ができる問題（図３（ｂ）を参照）は生じない。さらに、解像性の低下により、隣接する各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近のドットパターン１０１、１０１、１０１…の直径寸法が小さくなる問題は、以下に説明する２回目の露光工程を行うことによって改善又は軽減される。
【００６７】
＜＜＜２回目の露光工程＞＞＞
図６（ａ）及び（ｂ）は、上述した１回目の露光工程に引き続き行われる２回目の露光工程を示すものである。同図（ａ）の一番上の図に示すように、２回目の露光工程では、１回目の露光工程の隣接する各基板パターンＡ、Ｂのつなぎ部分に、マスクパターン６１の中心部分を重複させて多重露光を行う。この多重露光は、マスクパターン６１の中心が１回目の露光工程からシフトしているので「シフト露光」ともいえる。
【００６８】
同図（ａ）の一番上の図において、２回目の露光工程で多重露光される基板パターンを符号Ｃで示す。なお、同図には、基板パターンＡ、Ｂ、Ｃを一組しか示していないが、２回目の露光工程では、ウエハ基板４１上で隣接する全ての基板パターンＡ、Ｂ、Ａ、Ｂ…のつなぎ部分に、マスクパターン６１の中心部分を重複させて基板パターンＣ、Ｃ、Ｃ…をステップアンドリピートで多重露光する。
【００６９】
このような２回目の露光工程において、制御部９１は、まず、基板パターンＡ、Ｂのドットパターン１０１、１０１、１０１…と、マスクパターン６１のドットパターン１０１、１０１、１０１…とが互いに重なるように（すなわち、各ドットパターン１０１の周期性が維持されるように）、基板ステージ５１を高精度に移動させ、各基板パターンＡ、Ｂのつなぎ部分に、マスクパターン６１の中央付近を重複させる。その後、制御部９１は、１回目の露光工程と同様に、光量を１／２に減少させた露光光を光源１１から放出させて、各基板パターンＡ、Ｂのつなぎ部分に、基板パターンＣを多重露光する。以後、このような基板パターンＣの多重露光をステップアンドリピートで繰り返す。
【００７０】
＜＜＜作用効果＞＞＞
図６（ａ）の中央の図は、一番上の図の周辺境界線６０ａ付近を示す部分拡大図である。同図に示すように、本実施形態に係る基板パターンの製造方法によれば、解像性の低下により、隣接する各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近のドットパターン１０１、１０１、１０１…の直径寸法が小さくなる問題は改善又は軽減される。以下、本方法の作用効果について、同図（ａ）を参照しながら詳述する。
【００７１】
図６（ａ）の一番上の図及び中央の図に、各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近のドットパターン１０１、１０１、１０１…をそれぞれ小径及び大径の同心円１０１Ａ、１０１Ｂで示す。まず、１回目の露光工程における周辺境界線６０ａ付近のドットパターン１０１Ａ、１０１Ａ、１０１Ａ…の直径寸法は、図中の小径円で示すとおり、これより内側の他のドットパターン１０１、１０１、１０１…の直径寸法よりも小さくなる。既に述べたとおり、周辺境界線６０ａ付近の各ドットパターン１０１Ａの直径寸法が小さくなるのは、図５に示す遮光領域６０Ｂに近い周辺部分では、マスクパターン６１のドットパターン１０１の解像性が低下するからである。
【００７２】
次いで、２回目の露光工程において、各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近のドットパターン１０１Ａ、１０１Ａ、１０１Ａ…に、マスクパターン６１の解像性の高い中央付近のドットパターン１０１、１０１、１０１…を重複させて露光する。これにより、直径寸法の小さい各ドットパターン１０１Ａが、図６（ａ）の大径円で示すとおり、正規の直径寸法のドットパターン１０１Ｂ、１０１Ｂ、１０１Ｂ…に回復されることになる。この結果、ウエハ基板４１を現像したときに、各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近に形成されるドットパターン（円柱状突起）が小さくなるのを、大幅に軽減することができる。
【００７３】
ここで、２回目の露光工程における基板パターンＣの周辺境界線６０ａ付近のドットパターン１０１、１０１、１０１…は、上述した解像性の低下により、その直径寸法が小さくなる。しかし、基板パターンＣの周辺境界線６０ａ付近の各ドットパターン１０１が重複する、各基板パターンＡ、Ｂのドットパターン１０１、１０１、１０１…は、１回目の露光工程において、マスクパターン６１の解像性の高い中央付近のドットパターン１０１、１０１、１０１…を露光したものであるから、正規の大きさの直径寸法となっている。これにより、ウエハ基板４１を現像したときに、基板パターンＣの周辺境界線６０ａ付近に形成されるドットパターン（円柱状突起）が小さくなるのを、大幅に軽減することができる。
【００７４】
さらに、図６（ａ）の一番下の図は、一番上の図の各基板パターンＡ、Ｂ、Ｃを矩形に簡略化し、１回目の露光工程における各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近に、２回目の露光工程における基板パターンＣの中央付近が重なっている状態を概念的に表したものである。同図において、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓが０より小さい場合でも、各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近が二重露光される。この場合、各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近の各ドットパターン１０１が二重露光の影響を受けるが、２回目の露光工程によって、各ドットパターン１０１の直径寸法が小さくなるのを、大幅に軽減することができる。
【００７５】
既に述べたが、本実施形態では、図５に示すように、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＞０を考慮した寸法Ｑだけ、マスクパターン６１の透光領域６０Ａを画定する遮光領域６０Ｂの境界線６０ｂを後退させた構成としてある。これにより、位置決め誤差Ｓが寸法Ｑの範囲内ならば、図３（ｂ）に示すようなブランクパターンがエッチングされないで残ることはない。
【００７６】
なお、図６（ａ）には、各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近全部に、１つの基板パターンＣの中央付近を重ねた場合を示したが、本発明の方法は、これに限定されるものではない。例えば、図６（ｂ）に示すように、各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近半分に、１つの基板パターンＣの中央付近半分を重ね、合計２つの基板パターンＣを多重露光するようにしてもよい。このようにした場合も、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
以上のように、本実施形態に係る基板パターンの製造方法及び露光装置では、各基板パターンＡ、Ｂの周辺境界線６０ａ付近における解像性の低いドットパターン１０１に、基板パターンＣの中央付近における解像性の高いドットパターン１０１を多重露光（シフト露光）している。これにより、各基板パターンＡ、Ｂのつなぎ部においてドットパターン１０１を均一に形成することができ、ＰＳＳのような高い精度が要求されるパターン化基板を効率よく大量に生産することが可能となる。
【００７８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る基板パターンの製造方法及び露光装置について、図７〜１１を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と同様の部分については、図中に同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７９】
図７において、本実施形態の露光装置１は、上述した第１実施形態と同様に、光源１１、レチクル２１、光学系３１、基板ステージ５１及び制御部９１を備えた構成となっている。また、基板ステージ５１には、第１実施形態と同様のウエハ基板４１が載置されている。本実施形態は、第１実施形態と比較して、レチクル２１に描画された３つマスクパターン６５、６６、６７の構成と、制御部９１によって実行される基板パターン８５の製造方法とが相違している。また、本実施形態において、ウエハ基板４１上に形成される最終的な基板パターン８５は、第１実施形態と同じ周期性を有するドットパターン（図８（ａ）の符号１５４を参照）である。なお、第１実施形態と同様に、ウエハ基板４１上にポジレジストを設けた構成となっているが、本発明の方法及び装置は、ネガレジストにも適用することが可能である。
【００８０】
＜＜レクチル上のマスクパターン＞＞
図７及び図９（ａ）において、本実施形態で用いるマスクパターン６５、６６、６７は、いずれも互いに平行な複数の線分パターンからなる。これらマスクパターン６５、６６、６７は、その構成要素である線分パターンの角度が互いに異なっている。マスクパターン６６の線分パターンを基準にすると、マスクパターン６５の線分パターンは左回りに６０°傾いており、マスクパターン６７の線分パターンは右回りに６０°傾いている。
【００８１】
これらマスクパターン６５、６６、６７を構成する各線分パターンの延伸方向は、基板パターン８５上に最終的に形成されるドットパターンの周期性の３方向と一致している。すなわち、マスクパターン６５の線分パターンは第１方向７１、マスクパターン６６の線分パターンは第２方向７２、マスクパターン６７の線分パターンは第３方向７３に、それぞれ延伸している。なお、本実施形態のマスクパターン６５、６６、６７は、それぞれ４本の平行な線分パターンからなるが、線分パターンの本数は、露光領域（図９（ａ）の点線で囲った領域）の幅に応じて変更することができる。
【００８２】
また、レチクル２１上におけるマスクパターン６５、６６、６７より外側は、第１実施形態と同様の遮光領域６０Ｂとなっている。図１０に示すように、マスクパターン６５、６６、６７の透光領域６０Ａを画定する遮光領域６０Ｂの境界線６０ｂ（図中の実線）は、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＞０を考慮した寸法Ｑだけ、周辺境界線６０ａ（図中の点線）の理論値Ｐよりも後退（オフセット）させた構成としてある。
【００８３】
＜＜本実施形態に係る基板パターンの製造方法＞＞
次に、本実施形態に係る基板パターンの製造方法について説明する。図８（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る基板パターンの製造方法における露光工程を説明するための図面である。同図（ａ）に示すように、本実施形態に係る基板パターンの製造方法では、マスクパターン６５、６６、６７の３方向７１、７２、７３に沿って基板ステージ５１を走査させ、未露光のウエハ基板４１全体に、マスクパターン６５、６６、６７を順番にスキャニング露光する。
【００８４】
上述したように、レクチル２１のマスクパターン６５、６６、６７を構成する各線分パターンは、ウエア基板４１上に形成されるドットパターンの周期性の３方向７１、７２、７３と同じ方向に延伸している。本実施形態では、このようなマスクパターン６５、６６、６７を順番に使用して、ウエハ基板４１の全面のスキャニング露光を行う。例えば、走査方向ごとに、Ａ走査露光工程では、マスクパターン６５を使用してウエハ基板４１の全面をスキャニング露光する。Ｂ走査露光工程では、マスクパターン６６を使用してウエハ基板４１の全面にスキャニング露光する。Ｃ走査露光工程では、マスクパターン６７を使用してウエハ基板４１の全面にスキャニング露光する。これらＡ〜Ｃ走査露光工程は、図１に示す制御部９１によって実行される。
【００８５】
以下、図９（ｂ）及び（ｃ）を参照して、マスクパターン６７を使用したスキャニング露光の具体例を説明する。同図（ｂ）の左上の図に示すように、制御部９１は、マスクパターン６７をウエハ基板４１上に投影しつつ、その線分パターンの延伸方向と同じ第３方向７３に、基板ステージ５１を走査させる。すると、同図（ｂ）の右下の図に示すように、ウエハ基板４１が、マスクパターン６７の幅で、第３方向７３に沿って真っ直ぐに露光される。これにより、最初のスキャニング露光の露光領域６７ａには、ウエハ基板４１上を一方から他方に横断する、互いに平行な４本の直線パターン１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄが形成される。これら４本の直線パターン１０２ａ〜１０２ｄは、いずれも第３方向７３に延伸している。
【００８６】
ここで、スキャニング露光における基板ステージ５１の移動速度は、ウエハ基板４１に使用されている感光剤の総露光量に応じて、光源１１の光量と、多重露光されるマスクパターンの走査方向の長さとにより決定される。制御部９１は、Ａ〜Ｃ走査工程の合計光量が、ウエハ基板４１に使用されている感光剤の総露光量となる速度で、基板ステージ５１を移動させる。
【００８７】
次いで、制御部９１は、今回の露光領域６７ａの図中右端に形成された直線パターン（図９（ｃ）の符号１０２ｄを参照）と、次回の露光領域６７ｄの図中左端に形成される直線パターン（図９（ｃ）の符号１０２ａを参照）との間のピッチが、図１０に示すピッチＯと等しくなり、かつ互いの直線パターンが平行となるように、基板ステージ５１をステップ移動させる。その後、制御部９１は、基板ステージ５１を第３方向７３に走査させて、上記と同様のスキャニング露光を行う。
【００８８】
以降、制御部９１は、上記と同様の制御処理によって基板ステージ５１を第３方向７３に走査させるスキャニング露光を繰り返し行い、ウエハ基板４１上の露光領域６７ｃ、６７ｄ…に第３方向７３に延伸する直線パターン１０２を形成する。このようなスキャニング露光の繰り返しにより、最終的には、ウエハ基板４１の全面にわたって、第３方向７３に延伸する多数の直線パターン１０２、１０２、１０２…が形成される。このようにしてＡ走査露光工程が完了する。
【００８９】
引き続き、制御部９１は、マスクパターン６５、６６を使用し、上記と同様の制御処理によってＢ及びＣ走査露光工程を実行する。このようなＡ〜Ｃ走査露光工程を経た結果、ウエハ基板４１の全面にわたって、第１、第２、第３方向７１、７２、７３に延伸する多数の直線パターン１０２、１０２、１０２…が形成される。
【００９０】
図８（ｂ）に示すように、ウエハ基板４１上の感光剤は、３方向７１、７２、７３に延伸する直線パターン１０２、１０２、１０２どうしの交差部分のみが露光されず、これ以外の部分が多重露光される。その後の現像工程を経て、最終的に残った未露光の交差部分が、第１実施形態と同様の周期性を有する多数のドットパターン（円柱状突起）１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７…になる。同図（ｂ）に示す各ドットパターン１５１〜１５７の輪郭は六角形となっているが、実際には、多重露光やエッチング等のフォトリソグラフィ技術により、各ドットパターン１５１〜１５７の角を丸めることができ、最終的には、第１実施形態と同様な略円形のドットパターンが形成されることになる。
【００９１】
＜＜＜作用効果＞＞＞
上述した本実施形態の露光装置１及び基板パターンの製造方法では、最終的に形成されるドットパターンの周期性の３方向７１、７２、７３に基板ステージ５１を移動させて、マスクパターン６５、６６、６７の各線分パターンを、ウエハ基板４１上にスキャニング露光している。これにより、１回のスキャニング露光の露光領域（図９の点線で囲った範囲を参照）を大幅に拡大することができ、ウエハ基板４１の全面を露光するための露光回数を減少させて、周期性を有する基板パターンを効率よく形成することが可能となる。この結果、回折格子等のパターン化基板の生産性を向上させることができる。
【００９２】
また、本実施形態で採用したスキャニング露光によれば、第１実施形態のような一括露光で形成した円形ドットパターンよりも、光学的解像度が高い直線パターン１０２をウエハ基板４１上に形成することができる。これにより、第１実施形態よりも解像性の高い円形ドットパターン（円柱状突起）をウエハ基板４１に形成することが可能となり、回折格子等のパターン化基板の精度を向上させることができる。
【００９３】
さらに、マスクパターン６５、６６、６７として線分パターンを採用したことによって、線分パターンの延伸方向に関する、フォトリソグラフィ処理の変動要素を減少させることができる。これにより、精度確保のための制御処理を削減することが可能となり、制御処理の簡単化を図りつつ、周期性を有する基板パターンを高精度に形成することができる。この結果、回折格子等のパターン化基板を容易かつ高精度に製造することが可能となる。
【００９４】
これに加え、図１０に示すように、本実施形態においても第１実施形態と同様に、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＞０を考慮した寸法Ｑだけ、マスクパターン６５、６６、６７の透光領域６０Ａを画定する遮光領域６０Ｂの境界線６０ｂを後退させた構成としてある。これにより、位置決め誤差Ｓが寸法Ｑの範囲内ならば、図３（ｂ）に示すようなブランクパターンがエッチングされないで残ることはない。
【００９５】
また、本実施形態においても第１実施形態と同様に、基板ステージ５１の位置決め誤差Ｓ＜０の場合に、図１０に示す周辺境界線６０ａ付近の領域が二重露光される。この結果、図９（ｃ）に示すように、最も外側に形成される直線パターン１０２ａ、１０２ｄの幅寸法が、これよりも内側に形成される直線パターン１０２ｃ、１０２ｄよりも細くなる現象が生じる。しかし、以下に説明する多重露光方法により、直線パターン１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄの幅寸法を均一にすることが可能である。したがって、基板ステージ５１の位置決め誤差がＳ＝０、Ｓ＞０又はＳ＜０のいずれの場合であっても、基板パターンのつなぎ部分における成形不良の問題は改善又は軽減される。
【００９６】
＜＜＜基板パターンを均一に形成するための多重露光方法＞＞＞
以下、上述した基板パターンを均一に形成するための多重露光方法について、図１１（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。本多重露光方法は、上述した第２実施形態に、第１実施形態の多重露光（シフト露光）を適用したものであり、上述したＡ〜Ｃ露光工程において、それぞれ合計２回のスキャニング露光を行ってウエハ基板４１に直線パターンを形成する。
【００９７】
図１１（ａ）は、１回目のスキャニング露光の露光領域６７ａ、６７ｂ、６７ｃ…に形成された直線パターンを示すものである。この１回目のスキャニング露光は、上述した図９（ｂ）と同じ制御処理に従って行われる。１回目のスキャニング露光の露光領域６７ａ（６７ｂ、６７ｃ）には、合計６本の直線パターンが形成される。これら６本の直線パターンは、上述した二重露光が生じる外側ほど（すなわち、図１０に示す周辺境界線６０ａに近いほど）幅寸法が細くなる。
【００９８】
一方、図１１（ｃ）は、２回目のスキャニング露光の露光領域６７ｐ、６７ｑ、６７ｒ…に形成される直線パターンを示すものである。ここで、同図（ｂ）の部分拡大図に示すように、２回目のスキャニング露光は、１回目のスキャニング露光に対して、露光領域を１／２だけシフトさせて行う。これにより、１回目の露光領域６７ａ、６７ｂ、６７ｃ…の各つなぎ部分（図中の点線を参照）に、２回目の露光領域６７ｐ、６７ｑ、６７ｒ…の各中心部分が重複する配置で、ウエハ基板４１が多重露光（シフト露光）される。
【００９９】
また、上述したように、制御部９１は、Ａ〜Ｃ走査露光工程の合計光量が、ウエハ基板４１に使用されている感光剤の総露光量となる速度で、基板ステージ５１を移動させる。そして、本多重露光方法を採用した場合には、Ａ〜Ｃ走査露光工程でそれぞれ２回ずつスキャニング露光が行われる。したがって、１回のスキャニング露光は、最終的に必要な総露光量の１／６の露光量となるように制御することになる。
【０１００】
このような多重露光では、図１１（ｂ）に示すように、１回目の露光領域６７ａ、６７ｂ、６７ｃ…の各つなぎ部分に位置する直線パターン（細い直線パターン）に、２回目の露光領域６７ｐ、６７ｑ、６７ｒ…の中央部分に位置する直線パターン（太い直線パターン）が重なる配置となる。これにより、１回目の露光領域６７ａ、６７ｂ、６７ｃ…の各つなぎ部分に位置する幅寸法の細い直線パターンが、２回目のスキャニング露光で正規の幅寸法に回復されることになる。この結果、現像後の最終的なドットパターン（円柱状突起）が小さくなるのを、大幅に軽減することができる。
【０１０１】
＜その他の変更＞
なお、本発明の基板パターンの製造方法及び露光装置は、上述した第１及び第２実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の方法及び装置に用いられるレクチル２１のマスクパターン６１、６５〜６７として、部分的透過率を持ち、位相が１８０°反転するハーフトーン位相シフトマスクを使用してもよい。このようなハーフトーン位相シフトマスクは、バイナリーマスクにおける遮光領域の透過率をパターンが形成されない程度に大きくし（６％程度）、その位相を１８０°シフトさせることで、開口部を通った光の振幅と、開口部周辺の透過光の振幅とを干渉させ、解像性能を向上させることができる。このようなハーフトーン位相シフトマスクを用いて、上述した基板パターンのつなぎ部分における多重露光方法を実施すれば、マスクパターンの周辺部分を透過する露光光に、その外側周辺の遮光領域を透過するハーフトーン透過光を干渉させて、つなぎ部分付近の基板パターンの均一性を改善することができる。
【実施例】
【０１０２】
図１２（ａ）は、従来のステップアンドリピート露光により形成したドットパターンの比較例を示す顕微鏡観察画像である。同図（ｂ）は、本発明の基板パターンの製造方法により形成したドットパターンの実施例を示す顕微鏡観察画像である。同図（ａ）に示すように、従来のステップアンドリピート露光では、基板ステージの位置決め誤差により、ドットパターンのつなぎ部分付近に成形不良が発生している。これに対し、同図（ｂ）に示す本発明の実施例では、ドットパターンのつなぎ部分付近に成形不良は認められず、つなぎ部分自体も認められない。また、つなぎ部分付近のドットパターンの寸法、形状も規定どおりに精度良く形成されており、全てドットパターンがほぼ均一に形成されている。
【符号の説明】
【０１０３】
１  露光装置
１１  光源
２１  レチクル
３１  光学系
４１  ウエハ基板
５１  基板ステージ
６０Ａ  透光領域
６０Ｂ  遮光領域
６０ａ  １ショットの境界線
６０ｂ  遮光領域の境界線
６１  マスクパターン（ドットパターン）
６５、６６、６７  マスクパターン（線分パターン）
６７ａ、６７ｂ、６７ｃ  露光領域
６７ｐ、６７ｑ、６７ｒ  露光領域
７１  第１方向
７２  第２方向
７３  第３方向
８１ａ〜８１ｅ、８５  基板パターン
９１  制御部
１０１  ドットパターン
１０２、１０２ａ〜１０２ｄ  直線パターン
１５１〜１５５  ドットパターン
【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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【図１２】
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