JP3323815B2 - Exposure method and exposure apparatus - Google Patents

Exposure method and exposure apparatus

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JP3323815B2 JP22109798A JP22109798A JP3323815B2 JP 3323815 B2 JP3323815 B2 JP 3323815B2 JP 22109798 A JP22109798 A JP 22109798A JP 22109798 A JP22109798 A JP 22109798A JP 3323815 B2 JP3323815 B2 JP 3323815B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、露光方法及び露光
装置に関し、特に微細な回路パターンで感光基板上を露
光し、例えばIC,LSI等の半導体チップ、液晶パネ
ル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、CCD等の
撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられる際に
好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposing method and an exposing apparatus, and more particularly, to exposing a photosensitive substrate with a fine circuit pattern, for example, a semiconductor chip such as an IC or LSI, a display element such as a liquid crystal panel, a magnetic head, and the like. It is suitable for use in the manufacture of various devices such as a detection device and an imaging device such as a CCD.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、IC、LSI、液晶パネル等
のデバイスをフォトリソグラフィー技術を用いて製造す
るときには、フォトマスク又はレチクル等(以下、「マ
スク」と記す。)の面上に形成した回路パターンを投影
光学系によってフォトレジスト等が塗布されたシリコン
ウエハ又はガラスプレート等(以下、「ウエハ」と記
す。)の感光基板上に投影し、そこに転写する(露光す
る)投影露光方法及び投影露光装置が使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when devices such as ICs, LSIs, and liquid crystal panels are manufactured using photolithography technology, circuits formed on the surface of a photomask or reticle (hereinafter, referred to as "mask"). A projection exposure method and projection in which a pattern is projected onto a photosensitive substrate such as a silicon wafer or a glass plate (hereinafter, referred to as a “wafer”) coated with a photoresist or the like by a projection optical system, and transferred (exposed) there. An exposure apparatus is used.

【0003】近年、上記デバイスの高集積化に対応し
て、ウエハに転写するパターンの微細化、即ち高解像度
化とウエハにおける1チップの大面積化とが要求されて
いる。
In recent years, in response to the higher integration of the above devices, there has been a demand for miniaturization of a pattern to be transferred to a wafer, that is, higher resolution and larger area of one chip on the wafer.

【0004】従ってウエハに対する微細加工技術の中心
を成す上記投影露光方法及び投影露光装置においても、
現在、0.5/μm以下の寸法(線幅)の像(回路パタ
ーン像)を広範囲に形成するべく、解像度の向上と露光
面積の拡大が計られている。
Accordingly, the above-described projection exposure method and projection exposure apparatus, which form the center of microfabrication technology for wafers,
At present, in order to form an image (circuit pattern image) having a dimension (line width) of 0.5 / μm or less over a wide range, improvement in resolution and enlargement of an exposure area are being attempted.

【0005】従来の投影露光装置の摸式図を図37に示
す。図37中、191は遠紫外線露光用の光源であるエ
キシマーレーザ、192は照明光学系、193は照明光
学系192から照射される照明光、194はマスク、1
95はマスク194から出て光学系(投影光学系)19
6に入射する物体側露光光、196は縮小型の投影光学
系、197は投影光学系196から出て基板198に入
射する像側露光光、198は感光基板であるウエハ、1
99は感光基板を保持する基板ステージを、示す。
FIG. 37 shows a schematic view of a conventional projection exposure apparatus. In FIG. 37, 191 is an excimer laser as a light source for exposure to far ultraviolet rays, 192 is an illumination optical system, 193 is illumination light emitted from the illumination optical system 192, 194 is a mask, 1
Reference numeral 95 denotes an optical system (projection optical system) 19 which exits from the mask 194.
Reference numeral 196 denotes an object-side exposure light, reference numeral 196 denotes a reduction type projection optical system, reference numeral 197 denotes an image-side exposure light which exits from the projection optical system 196 and enters a substrate 198, reference numeral 198 denotes a wafer which is a photosensitive substrate,
Reference numeral 99 denotes a substrate stage for holding a photosensitive substrate.

【0006】エキシマレーザ191から出射したレーザ
光は、引き回し光学系(190a,190b)によって
照明光学系192に導光され、照明光学系192により
所定の光強度分布、配光分布、開き角(関口数NA)等
を持つ照明光193となるように調整され、マスク19
4を照明する。マスク194にはウエハ198上に形成
する微細パターンを投影光学系196の投影倍率の逆数
倍(例えば2倍や4倍や5倍)した寸法のパターンがク
ロム等によって石英基板上に形成されており、照明光1
93はマスク194の微細パターンによって透過回折さ
れ、物体側露光光195となる。投影光学系196は、
物体側露光光195を、マスク194の微細パターンを
上記投影倍率で且つ充分小さな収差でウエハ198上に
結像する像側露光光197に変換する。
[0006] The laser light emitted from the excimer laser 191 is guided to the illumination optical system 192 by the routing optical systems (190a, 190b), and the illumination optical system 192 provides a predetermined light intensity distribution, light distribution, and opening angle (Sekiguchi). The mask 19 is adjusted so as to have the illumination light 193 having several NA) or the like.
Light 4 On the mask 194, a pattern having a size obtained by reciprocally multiplying (for example, 2 times, 4 times, or 5 times) the fine pattern formed on the wafer 198 by a projection magnification of the projection optical system 196 is formed on a quartz substrate by chrome or the like. And illumination light 1
93 is transmitted and diffracted by the fine pattern of the mask 194, and becomes the object side exposure light 195. The projection optical system 196 includes:
The object-side exposure light 195 is converted into image-side exposure light 197 that forms a fine pattern of the mask 194 on the wafer 198 at the above-described projection magnification and with sufficiently small aberration.

【0007】像側露光光197は図37の下部の拡大図
に示されるように、所定の開口数NA(=Sin
(θ))でウエハ198上に収束し,ウエハ198上に
微細パターンの像を結ぶ。基板ステージ199は、ウエ
ハ198の互いに異なる複数の領域(ショット領域:1
個又は複数のチップとなる領域)に順次、微細パターン
を形成する場合に、投影光学系の像平面に沿ってステッ
プ移動することによりウエハ198の投影光学系196
に対する位置を変えている。
The image-side exposure light 197 has a predetermined numerical aperture NA (= Sin
(Θ)) converges on the wafer 198 to form an image of a fine pattern on the wafer 198. The substrate stage 199 includes a plurality of different areas (shot areas: 1) on the wafer 198.
In the case where a fine pattern is sequentially formed on an area which becomes one or a plurality of chips, the projection optical system 196 of the wafer 198 is moved stepwise along the image plane of the projection optical system.
Has changed its position with respect to

【0008】現在主流となりつつある上記のエキシマレ
ーザを光源とする投影露光装置は高い投影解像力を有し
ているが、例えば0.15μm以下のパターン像を形成
することが技術的に困難である。
Although the above-described projection exposure apparatus using an excimer laser as a light source has a high projection resolution, it is technically difficult to form a pattern image of, for example, 0.15 μm or less.

【0009】投影光学系196は、露光(に用いる)波
長に起因する光学的な解像度と焦点深度との間のトレー
ドオフによる解像度の限界がある。投影露光装置による
解像パターンの解像度Rと焦点深度DOFは,次の
(1)式と(2)式の如きレーリーの式によって表され
る。
[0009] The projection optical system 196 has a resolution limit due to a trade-off between the optical resolution due to (exposure) wavelength and the depth of focus. The resolution R of the resolution pattern and the depth of focus DOF by the projection exposure apparatus are expressed by the following Rayleigh formulas (1) and (2).

【0010】 R=k1 =(λ/NA) ‥‥‥(1) DOF=k2 =(λ/NA2 ) ‥‥‥(2) ここで、λは露光波長、NAは投影光学系196の明る
さを表す像側の開口数、k1 ,k2 はウエハ198の
現像プロセス特性等によって決まる定数であり、通常
0.5〜0.7程度の値である。この(1)式と(2)
式から、解像度Rを小さい値とする高解像度化には開口
数NAを大きくする「高NA化」がある。しかしなが
ら、実際の露光では投影光学系196の焦点深度DOF
をある程度以上の値にする必要があるため、高NA化を
ある程度以上に進めることが難しいこと、この為、高解
像度化には結局、露光波長λを小さくする「短波長化」
が必要となることとが分かる。
R = k1 = (λ / NA) ‥‥‥ (1) DOF = k2 = (λ / NA2) ‥‥‥ (2) where λ is the exposure wavelength, and NA is the brightness of the projection optical system 196. Are image-side numerical apertures, k1 and k2, which are constants determined by the development process characteristics of the wafer 198 and the like, and are usually about 0.5 to 0.7. This equation (1) and (2)
From the formula, there is "higher NA" to increase the numerical aperture NA in order to increase the resolution to reduce the resolution R. However, in actual exposure, the DOF of the projection optical system 196 is DOF.
It is difficult to increase the NA higher than a certain value because it is necessary to set the value to a certain value or more. Therefore, in order to increase the resolution, the exposure wavelength λ is eventually reduced to “short wavelength”.
Is required.

【0011】ところが露光波長の短波長化を進めていく
と重大な問題が発生してくる。それは投影光学系196
を構成するレンズの硝材がなくなってしまうことであ
る。殆どの硝材の透過率は遠紫外線領域では0に近く、
特別な製造方法を用いて露光装置用(露光波長約248
nm)に製造された硝材として溶融石英が現存するが、
この溶融石英の透過率も波長193nm以下の露光波長
に対しては急激に低下するし。線幅0.15μm以下の
微細パターンに対応する露光波長150nm以下の領域
では実用的な硝材の開発は非常に困難である。また遠紫
外線領域で使用される硝材は、透過率以外にも、耐久
牲,屈折率均一性,光学的歪み,加工性等の複数条件を
満たす必要があり、この事から、実用的な硝材の存在が
危ぶまれている。
However, as the exposure wavelength is shortened, a serious problem arises. It is the projection optical system 196
Is that the glass material of the lens that constitutes is lost. The transmittance of most glass materials is close to 0 in the deep ultraviolet region,
Using a special manufacturing method for exposure equipment (exposure wavelength about 248
nm), fused quartz exists as a glass material.
The transmittance of the fused quartz also sharply decreases for an exposure wavelength of 193 nm or less. It is very difficult to develop a practical glass material in a region having an exposure wavelength of 150 nm or less corresponding to a fine pattern having a line width of 0.15 μm or less. In addition, the glass material used in the deep ultraviolet region must satisfy various conditions such as durability, uniformity of refractive index, optical distortion, workability, etc. in addition to transmittance. Existence is at stake.

【0012】このように従来の投影露光方法及び投影露
光鼓置では、ウエハ上に線幅0.15μm以下のパター
ンを形成する為には150nm程度以下まで露光波長の
短波長化が必要である。これに対し、現在のところ、こ
の波長領域では実用的な硝材が存在しないので、ウエハ
に線幅0.15μm以下のパターンを形成することがで
きなかった。
As described above, in the conventional projection exposure method and projection exposure apparatus, it is necessary to reduce the exposure wavelength to about 150 nm or less in order to form a pattern having a line width of 0.15 μm or less on a wafer. On the other hand, at present, there is no practical glass material in this wavelength region, so that a pattern having a line width of 0.15 μm or less cannot be formed on the wafer.

【0013】米国特許第5415835号公報は2光束
干渉露光によって敏細パターンを形成する技術を開示し
ており、この2光束干渉露光によれば、ウエハに線幅
0.15μm以下のパターンを形成することができる。
US Pat. No. 5,415,835 discloses a technique for forming a fine pattern by two-beam interference exposure. According to the two-beam interference exposure, a pattern having a line width of 0.15 μm or less is formed on a wafer. be able to.

【0014】2光束干渉露光の原理を図38を用いて説
明する。2光束干渉露光は、レーザ151からの可干渉
牲を有し且つ平行光線束であるレーザ光L151をハー
フミラー152によってレーザ光L151a,L151
bの2光束に分割し、分割した2光束を夫々平面ミラー
153a,153bによって反射することにより2個の
レーザ光(可干渉性の平行光線束)を0より大きく90
度末満のある角度を成してウエハ154面上で交差させ
ることにより交差部分に干渉縞を形成している。この干
渉縞(の光強度分布)によってウエハ154を露光して
感光させることで干渉縞の光強度分布に応じた微細な周
期パターンをウエハ154に形成するものである。
The principle of two-beam interference exposure will be described with reference to FIG. In the two-beam interference exposure, a laser beam L151 having coherence from a laser 151 and being a parallel beam is converted into laser beams L151a and L151 by a half mirror 152.
b, and the two laser beams (coherent parallel light beams) are reflected by the plane mirrors 153a and 153b to make the two laser beams (coherent parallel light beams) greater than 0 and 90, respectively.
The interference fringes are formed at the intersections by intersecting the wafer 154 at a certain angle. By exposing and exposing the wafer 154 with (the light intensity distribution of) the interference fringes, a fine periodic pattern corresponding to the light intensity distribution of the interference fringes is formed on the wafer 154.

【0015】2光束L151a,L151bがウエハ1
54面の立てた垂線に対して互いに逆方向に同じ角度だ
け傾いた状態でウエハ面で交差する場合、この2光束干
渉露光における解像度Rは次の(3)式で表される。
The two light beams L151a and L151b are
In the case where the wafer intersects with the perpendiculars formed on the 54 surfaces in a state inclined at the same angle in the opposite directions to each other on the wafer surface, the resolution R in the two-beam interference exposure is expressed by the following equation (3).

【0016】 R=λ/(4sinθ) =λ/4NA =0.25(λ/NA) ‥‥‥(3) ここで、RはL&S(ライン・アンド・スペース)の夫
々の幅、即ち干渉縞の明部と暗部の夫々の幅を示してい
る。又βは2光束の夫々の像面に対する入射角度(絶対
値)を表し、NA=Sinθである。
R = λ / (4 sin θ) = λ / 4NA = 0.25 (λ / NA) (3) where R is the width of each of L & S (line and space), ie, interference fringes. The width of each of the light and dark portions is shown. Β represents the incident angle (absolute value) of the two light beams with respect to each image plane, and NA = Sin θ.

【0017】通常の投影露光における解像度の式である
(l)式と2光束干渉露光における解像度の式である
(3)式とを比較すると、2光束干渉露光の解像度Rは
(1)式においてk1 =0.25とした場合に相当す
るから、2光束干渉露光ではk1 =0.5〜0.7で
ある通常の投影露光の解像度より2倍以上の解像度を得
ることが可能である。
Comparing equation (1), which is the equation for resolution in normal projection exposure, with equation (3), which is the equation for resolution in two-beam interference exposure, the resolution R of two-beam interference exposure is expressed by equation (1). Since this corresponds to the case where k1 = 0.25, the two-beam interference exposure can obtain a resolution twice or more as high as that of a normal projection exposure where k1 = 0.5 to 0.7.

【0018】上記米国特許には開示されていないが、例
えばλ=0.248nm(KrFエキシマ)でNA=
0.6の時は、R=0.10μmが得られる。
Although not disclosed in the above US patent, for example, when λ = 0.248 nm (KrF excimer) and NA =
At 0.6, R = 0.10 μm is obtained.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】2光束干渉露光は、基
本的に干渉縞の光強度分(露光量分布)に相当する単純
な縞パターンしか得られないので、所望の形状の回路パ
ターンをウエハに形成することが難しい。
In the two-beam interference exposure, basically, only a simple fringe pattern corresponding to the light intensity of the interference fringes (exposure amount distribution) can be obtained. Difficult to form.

【0020】そこで上記米国特許第5415835号公
報は、2光束干渉露光によって単純な縞パターン(周期
パターン)即ち2値的な露光量分布をウエハ(のレジス
ト)に与えた後、露光装置の分解能の範囲内の大きさの
ある開口が形成されたマスクを用いて通常リソグラフィ
ー(露光)を行なって更に別の2値的な露光量分布をウ
エハに与えることにより、孤立の線(パターン)を得る
ことを提案している。
The above-mentioned US Pat. No. 5,415,835 discloses that a simple fringe pattern (periodic pattern), that is, a binary exposure distribution is given to a wafer (resist) by two-beam interference exposure, and then the resolution of the exposure apparatus is increased. Obtaining an isolated line (pattern) by performing normal lithography (exposure) using a mask in which an opening having a size within the range is formed and giving another binary exposure distribution to the wafer Has been proposed.

【0021】しかしながら上記米国特許第541583
5号公報の露光方法は、2光束干渉露光と通常露光の2
つの露光法の夫々において通常の2値的な露光量分布し
か形成していないので、より複雑な形状の回路パターン
を得ることが難しい。
However, US Pat. No. 5,415,583 mentioned above.
The exposure method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-205
In each of the two exposure methods, only a normal binary exposure amount distribution is formed, so that it is difficult to obtain a circuit pattern having a more complicated shape.

【0022】また、上記米国特許第5415835号公
報は2光束干渉露光と通常露光の2つの露光法を組み合
わせることは開示しているが、このような組み合せを達
成する露光装置を具体的に示してはいない。
The above-mentioned US Pat. No. 5,415,835 discloses that two exposure methods, two-beam interference exposure and normal exposure, are combined. An exposure apparatus which achieves such a combination is specifically shown. Not.

【0023】本発明は、2光束干渉露光に代表されるパ
ターン露光として市松模様のパターン露光と通常の回路
パターン露光(通常露光)の2つの露光方法を用いるこ
とにより、複雑な形状の回路パターンをウエハに形成す
ることが可能な露光方法及び露光装置の提供を目的とす
る。
According to the present invention, a circuit pattern having a complicated shape is formed by using two exposure methods, ie, a checkerboard pattern exposure and a normal circuit pattern exposure (normal exposure) as the pattern exposure represented by two-beam interference exposure. It is an object of the present invention to provide an exposure method and an exposure apparatus which can be formed on a wafer.

【0024】また本発明の他の目的は線幅0.15μm
以下の部分を備える回路パターンを容易に得ることが可
能な露光方法及び露光装置の提供にある。
Another object of the present invention is to provide a line width of 0.15 μm.
An exposure method and an exposure apparatus capable of easily obtaining a circuit pattern including the following parts are provided.

【0025】また本発明の他の目的は市松模様パターン
露光と通常露光の2つの露光法が実施できる露光装置を
提供することにある。
It is another object of the present invention to provide an exposure apparatus which can perform two exposure methods, that is, a checkerboard pattern exposure and a normal exposure.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の露光方
法は、照明系を用いて有効光源からの光でマスクを照明
し、該マスクからの光を感光基板上に導いて所定形状の
パターンを得る露光方法であって、市松模様のパターン
を有する第1のマスクを照明することにより感光基板を
露光する第1露光工程と、第2のマスクを照明すること
により前記感光基板を露光する通常パターン露光を行う
第2露光工程とを有し、前記第1露光工程と前記第2露
光工程は現像工程を挟まずに実行され、前記第1露光工
程では前記感光基板の第1領域を露光閾値より小さな露
光量で露光し且つ、前記第2露光工程では前記感光基板
の第2領域を0より大きく前記露光閾値より小さな露光
量で露光すると共に前記感光基板の第3領域を前記露光
閾値より大きな露光量で露光することにより、前記第1
領域と前記第2領域とが重なった領域の一部と前記第3
領域とによって前記所定形状のパターンを得るようにし
ており、前記第1露光工程における前記有効光源の形状
が4重極であることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an exposure method, comprising illuminating a mask with light from an effective light source using an illumination system, and guiding the light from the mask onto a photosensitive substrate to form a predetermined shape. An exposure method for obtaining a pattern, wherein a first exposure step of exposing a photosensitive substrate by illuminating a first mask having a checkerboard pattern, and exposing the photosensitive substrate by illuminating a second mask A second exposure step of performing a normal pattern exposure, wherein the first exposure step and the second exposure step are performed without interposing a development step, and the first exposure step exposes a first region of the photosensitive substrate. Exposing with a light exposure smaller than a threshold value, and exposing a second area of the photosensitive substrate with an exposure light quantity larger than 0 and smaller than the exposure threshold value in the second exposure step, and exposing a third area of the photosensitive substrate with the light exposure threshold value. Big dew By exposing an amount, the first
A part of the region where the region overlaps the second region and the third region
The pattern of the predetermined shape is obtained depending on the region, and the shape of the effective light source in the first exposure step is a quadrupole.

【0027】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、前記第2のマスクが3段階又は4段階又は5段階の
透過率を有することを特徴としている。請求項3の発明
は請求項1又は2の発明において、前記第2のマスクに
より、前記感光基板に3段階又は4段階又は5段階の露
光量を与えることを特徴としている。請求項4の発明は
請求項1乃至3のいずれか1項の発明において、前記通
常パターン露光は多値露光であることを特徴としてい
る。請求項5の発明は請求項1乃至4のいずれか1項の
発明において、前記第1露光工程において、2光束干渉
を行うことを特徴としている。請求項6の発明は請求項
1乃至5のいずれか1項の発明において、前記第1露光
工程において、2光束干渉を互いに直交する2方向で同
時に行うことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the second mask has a three-stage, four-stage, or five-stage transmittance. A third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect of the present invention, the photosensitive substrate is provided with three, four, or five exposure levels by the second mask. According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the normal pattern exposure is a multi-level exposure. According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, two light beams interfere with each other in the first exposure step. According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the first exposure step, two-beam interference is simultaneously performed in two directions orthogonal to each other.

【0028】請求項7の発明の露光装置は、請求項1乃
至6のいずれか1項に記載の露光方法を用いて、前記感
光基板上にマスク上のパターンを転写していることを特
徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for transferring a pattern on a mask onto the photosensitive substrate using the exposure method according to any one of the first to sixth aspects. I have.

【0029】請求項8の発明のデバイスの製造方法は、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の露光方法を用い
て、マスクのパターンを前記感光基板上に転写する露光
工程と、該露光工程の後、前記感光基板を現像する現像
処理工程とを有することを特徴としている。
[0029] The method of manufacturing a device according to claim 8 is as follows.
An exposure step of transferring a mask pattern onto the photosensitive substrate using the exposure method according to any one of claims 1 to 6, and a developing step of developing the photosensitive substrate after the exposure step. It is characterized by having.

【0030】請求項9の発明のデバイスの製造方法は、
請求項7に記載の露光装置を用いて、マスクのパターン
を前記感光基板上に転写する露光工程と、該露光工程の
後、前記感光基板を現像する現像処理工程とを有するこ
とを特徴としている。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising:
An exposure step of transferring a pattern of a mask onto the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 7, and a developing step of developing the photosensitive substrate after the exposure step. .

【0031】[0031]

【0032】[0032]

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】図1は本発明の露光装置の実施形
態1の要部概略図である。本実施形態は2光束干渉を互
いに直交する2方向で1組又は2組(4光束干渉)で同
時に行い、感光基板上に市松模様のパターンを1度の投
影露光で形成している。そして、このときの市松模様の
パターン(微細パターン)とゲートパターンなどの回路
パターン( 通常パターン) との多重露光を行い、後述す
るように感光基板のしきい値を適切に設定することによ
り、任意のパターンを得ている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of an exposure apparatus according to the present invention. In the present embodiment, two-beam interference is simultaneously performed in one or two sets (four-beam interference) in two directions orthogonal to each other, and a checkered pattern is formed on the photosensitive substrate by one projection exposure. Then, multiple exposure of a checkerboard pattern (fine pattern) and a circuit pattern (normal pattern) such as a gate pattern at this time is performed, and the threshold value of the photosensitive substrate is appropriately set as described later, so that an arbitrary The pattern has been obtained.

【0034】図1では簡単の為に一方向のみの2 光束干
渉状態を示している。尚、ここで多重露光とは現像処理
工程を介さずに、互いに異なったパターンで感光基板上
を複数回露光することである。
FIG. 1 shows a two-beam interference state in only one direction for simplicity. Here, the multiple exposure means that the photosensitive substrate is exposed a plurality of times with different patterns without going through the developing process.

【0035】次に図1の露光装置に関して説明を加え
る。図1は例えば全屈折系によって従来から実現されて
いる投影光学系を用いた露光装置であり、現状で波長24
8nm に対してNA0.6 以上のものも存在する。図中、8
0は照明系であり、コヒーレント照明と部分的コヒーレ
ント照明ができるようになっている。81はマスク、8
2は物体側露光光、83は投影光学系、84は開口絞
り、85は像側露光光、86は感光基板をそれぞれ表
し、また87は投影光学系83の瞳面での光束の位置を
示す摸式図である。
Next, the exposure apparatus of FIG. 1 will be described. FIG. 1 shows an exposure apparatus using a projection optical system conventionally realized by, for example, a total refraction system.
Some have a NA of 0.6 or more for 8 nm. In the figure, 8
Reference numeral 0 denotes an illumination system, which is capable of performing coherent illumination and partially coherent illumination. 81 is a mask, 8
2 denotes an object side exposure light, 83 denotes a projection optical system, 84 denotes an aperture stop, 85 denotes an image side exposure light, 86 denotes a photosensitive substrate, and 87 denotes a position of a light beam on a pupil plane of the projection optical system 83. It is a schematic diagram.

【0036】この図では一方向での2光束干渉露光を行
っている状態の摸式図であり、物体側露光光82および
像側露光光85は共に2つの平行光束からなっている。
実際には紙面と直交する方向においても同様の2光束干
渉を行っている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which two-beam interference exposure is performed in one direction. Both the object-side exposure light 82 and the image-side exposure light 85 are composed of two parallel light beams.
Actually, similar two-beam interference is performed in a direction orthogonal to the paper surface.

【0037】このような通常の投影露光装置において2
光束干渉露光を行うための実施形態について説明する。
まず、マスク81と照明方法を図2、図3のように設定
した例について説明する。
In such a normal projection exposure apparatus, 2
An embodiment for performing light beam interference exposure will be described.
First, an example in which the mask 81 and the illumination method are set as shown in FIGS. 2 and 3 will be described.

【0038】図2(A)はレベンソン型の位相シフトマ
スク90の要部断面図であり、クロム遮光部91の水平
方向と垂直方向のピッチを式(a1)、シフター92の
ピッチを式(a2)でそれぞれ構成したものである。
FIG. 2A is a sectional view of a main part of the Levenson-type phase shift mask 90. The horizontal and vertical pitches of the chrome light-shielding portion 91 are expressed by equation (a1), and the pitch of the shifter 92 is expressed by equation (a2). ).

【0039】 P0 =MP=2MR=M(λ/(2NA)) ‥‥‥(a1) P0S =2P0 =M(λ/NA) ‥‥‥(a2) ただし、ここでRは解像力、Mは投影光学系83の倍
率、λは波長、NAは投影光学系83の像側NAをそれ
ぞれ示す。
P 0 = MP = 2MR = M (λ / (2NA)) ‥‥‥ (a1) P 0S = 2P 0 = M (λ / NA) ‥‥‥ (a2) where R is the resolution, M indicates the magnification of the projection optical system 83, λ indicates the wavelength, and NA indicates the image-side NA of the projection optical system 83.

【0040】図4は図2(A)のレベンソン型の位相シ
フトマスク90の要部平面図である。また、図2(B)
はクロムの遮光部のないシフターエッジ型の位相シフト
マスク94であり、レベンソン型と同様にシフター92
の水平方向と垂直方向のピッチP0S を式(a2)で構成
したものである。
FIG. 4 is a plan view of a principal part of the Levenson-type phase shift mask 90 shown in FIG. FIG. 2 (B)
Is a shifter edge type phase shift mask 94 having no chrome light-shielding portion, and like the Levenson type, is a shifter 92.
The horizontal and vertical pitches P0S of the above are configured by the equation (a2).

【0041】図2(A),(B)の両位相シフトマスク
は共に、照明系の有効光源を図6に示すように照明を垂
直入射の平行光束(コヒーレンスファクターσ=0)で
行った場合、0次回折方向、即ち垂直方向の透過光に関
してはシフターにより隣り合う透過光の位相πであるこ
とから打ち消し合い、存在しなくなる。そして互いに強
め合う±1 次の回折光の2光束はパターン列方向と45
°をなし、投影光学系の光軸に対して対称に発生する。
また、2 次以上の高次の回折光は投影光学系のNAの制
限により結像には寄与しない。尚、図7はこのときの瞳
87上での光強度分布である。
Both of the phase shift masks of FIGS. 2A and 2B have the case where the effective light source of the illumination system is illuminated with a vertically incident parallel light beam (coherence factor σ = 0) as shown in FIG. The transmitted light in the 0th-order diffraction direction, that is, in the vertical direction, cancels out because there is a phase π between the adjacent transmitted lights due to the shifter, and the light does not exist. The two luminous fluxes of the ± 1st-order diffracted light that reinforce each other are aligned with the pattern row direction and 45
° and occur symmetrically with respect to the optical axis of the projection optical system.
Further, second-order or higher-order diffracted light does not contribute to imaging due to the limitation of the NA of the projection optical system. FIG. 7 shows the light intensity distribution on the pupil 87 at this time.

【0042】図7では瞳面87上の光束71,72,7
3,74の4光束が干渉する。これにより感光基板86
上に市松模様の光強度分布(微細パターン)を形成して
いる。
In FIG. 7, the light beams 71, 72, 7 on the pupil plane 87 are shown.
Four beams of 3, 74 interfere. Thereby, the photosensitive substrate 86
A checkered light intensity distribution (fine pattern) is formed on the top.

【0043】図8はレベンソンマスク90を用い、照明
系として斜入射照明したときの有効光源の説明図であ
る。照明系は図8に示すように、0°,90°,180
°,270°の方向に4つの有効光源が位置する4重極
照明としている。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an effective light source when obliquely incident illumination is used as an illumination system using the Levenson mask 90. The illumination system is 0 °, 90 °, 180 ° as shown in FIG.
It is a quadrupole illumination in which four effective light sources are located in the directions of ° and 270 °.

【0044】図9は瞳面87上の光強度分布の説明図で
ある。図9(A)は斜入射照明しないと瞳87内に回折
光が形成されず像ができない状態を示している。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the light intensity distribution on the pupil plane 87. FIG. 9A shows a state in which no diffraction light is formed in the pupil 87 and no image can be formed without oblique incidence illumination.

【0045】図9(B)は照明系で、斜入射照明するこ
とにより(4方向からの斜入射光により)瞳(87a〜
87d)に各々±1次光が入射する状態を重ねて示して
いる。
FIG. 9B shows an illumination system in which pupils (87a to 87a) are illuminated obliquely (by oblique incident light from four directions).
87d) shows the state where the ± first-order lights are incident on each other.

【0046】図10は図9の瞳87上での光強度分布が
87a〜87dで示す4つの瞳面上での光強度分布の合
成より成っていることの説明図である。瞳87a〜87
dはそれぞれ各光源(黒点で示す)からの光束で2 光束
干渉を起こしている。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing that the light intensity distribution on the pupil 87 in FIG. 9 is composed of a combination of light intensity distributions on four pupil planes indicated by 87a to 87d. Eyes 87a-87
d denotes a light beam from each light source (indicated by a black dot), which causes two light beam interference.

【0047】即ち、87aでの2光束干渉と87bでの
2光束干渉と87cでの2光束干渉と87dでの2光束
干渉が同時におこり、これらの重ね合せ像が感光基板上
に形成される。この場合、有効光源の4点照明系におい
て、ハエの目等のインテグレータにより互いにインコヒ
ーレントな関係にあるとすれば、強度重ね合せとなる。
That is, two-beam interference at 87a, two-beam interference at 87b, two-beam interference at 87c, and two-beam interference at 87d occur simultaneously, and a superimposed image of these is formed on the photosensitive substrate. In this case, if the four-point illumination system of the effective light source has an incoherent relationship with each other by an integrator such as a fly's eye, the intensity is superimposed.

【0048】次に図3に示したマスクを用いた方法につ
いて説明する。図3のマスクは通常のクロムマスク10
1であるが、そのクロム遮光部102の水平方向と垂直
方向のピッチは式(a3)で与えられる。なおこれは式
(a1)と同一である。
Next, a method using the mask shown in FIG. 3 will be described. 3 is a conventional chrome mask 10
The pitch of the chrome light-shielding portion 102 in the horizontal and vertical directions is given by Expression (a3). This is the same as equation (a1).

【0049】 P0 =MP=2MR=M(λ/(2NA)) ‥‥‥(a3) 図5は図3の通常のクロムマスク101の要部平面図で
ある。図3の位相シフト法でないマスクの場合には照明
光が照明系の有効光源を例えば図11に示すような0
°,90°,180°,270°の4つの有効光源が位
置する4重極となるような斜入射照明とする。この場合
の入射光は角度θ0 の平行光束となる。ただしここでθ
0 は式(a4)で表される。
P 0 = MP = 2MR = M (λ / (2NA)) ‥‥‥ (a3) FIG. 5 is a plan view of a main part of the ordinary chrome mask 101 of FIG. In the case of the mask which is not the phase shift method shown in FIG.
The oblique incidence illumination forms a quadrupole where four effective light sources of °, 90 °, 180 °, and 270 ° are located. In this case, the incident light is a parallel light beam having an angle θ 0 . Where θ
0 is represented by equation (a4).

【0050】sinθ0 =M/NA ‥‥‥(a4) このような入射光に対して、マスク101を透過する光
は、同じく角度θ0 に直進する0次光と、それと投影光
学系の光軸に対して対称に進む角度−θ0 方向の−1次
光の2光束が投影光学系の瞳を通過し、結像に寄与す
る。
Sin θ 0 = M / NA ‥‥‥ (a4) For such incident light, the light transmitted through the mask 101 is the 0th-order light, which also goes straight to the angle θ 0 , and the light of the projection optical system. Two luminous fluxes of −1st-order light in an angle −θ 0 direction symmetrically traveling with respect to the axis pass through a pupil of the projection optical system and contribute to image formation.

【0051】図12はこのときの瞳87上の光強度分布
の説明図である。図12(A)は照明系が垂直入射照明
だと瞳87上に0次光のみしか入射せず、パターン像が
形成されない状態を示している。
FIG. 12 is an explanatory diagram of the light intensity distribution on the pupil 87 at this time. FIG. 12A shows a state where only the zero-order light is incident on the pupil 87 and the pattern image is not formed when the illumination system is vertically incident illumination.

【0052】図12(B)は4方向から各々斜入射する
ことにより(4方向からの斜入射光により)瞳面(87
a〜87d)に各々0次光と+1次光(又は−1次光)
が入射する状態を重ねて示している。
FIG. 12B shows a pupil plane (87) formed by oblique incidence from four directions (oblique incident light from four directions).
0-order light and + 1st-order light (or -1st-order light) at a-87d)
Are superimposed on each other.

【0053】図13は図12(B)の瞳87上での光強
度分布が87a〜87dで示す4つの瞳面上での光強度
分布の合成より成っていることの説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing that the light intensity distribution on the pupil 87 in FIG. 12B is composed of a combination of light intensity distributions on four pupil planes indicated by 87a to 87d.

【0054】以上が通常の投影露光装置を用いて2 光束
干渉露光を行うためのマスクと照明方法の例の説明であ
り、以上のように設定すれば投影光学系のNAの最大領
域を用いることができる。
The above is an explanation of an example of a mask and an illumination method for performing two-beam interference exposure using an ordinary projection exposure apparatus. By setting as described above, it is possible to use the maximum NA of the projection optical system. Can be.

【0055】本実施形態は2次元的に2光束干渉露光の
パターンを露光し、市松模様のパターンを得ることがで
きる構成より成っている。図14は本実施形態におい
て、2次元的な2光束干渉露光を行った場合の感光基板
上での露光パターンを露光量のマップとして表した摸式
図である。本実施形態では最終的に得られる露光パター
ンのために、2光束干渉露光の2つの方向の露光量を同
じ値としている。
The present embodiment has a configuration in which a two-beam interference exposure pattern is exposed two-dimensionally to obtain a checkerboard pattern. FIG. 14 is a schematic diagram showing an exposure pattern on the photosensitive substrate when two-dimensional two-beam interference exposure is performed in the present embodiment as an exposure amount map. In the present embodiment, for the exposure pattern finally obtained, the exposure amounts in the two directions of the two-beam interference exposure are set to the same value.

【0056】図14に示す露光パターンでは2つの2光
束干渉露光の結果、露光量は0から2までの3段階とな
っている。これに対し、通常投影露光により、干渉露光
の最小サイズの2倍の大きさの粗いパターンを0〜3の
4段階の路光量で二重露光する。
In the exposure pattern shown in FIG. 14, the exposure amount has three levels from 0 to 2 as a result of two two-beam interference exposures. On the other hand, a coarse pattern having a size twice as large as the minimum size of the interference exposure is double-exposed by the normal projection exposure with four stages of light amounts 0 to 3.

【0057】そして感光基板の露光しきい値は2光束干
渉露光の露光量の最大値である2より大きく、かつ図1
5に示すように通常パターンの投影露光の露光量の最大
値3未満に設定する。例えば2.5とする。図15は2
光束干渉露光と通常パターンの投影露光との2重露光に
よって得られるパターンの説明図である。
The exposure threshold value of the photosensitive substrate is larger than 2 which is the maximum value of the exposure amount of the two-beam interference exposure, and
As shown in FIG. 5, the exposure amount of the normal pattern projection exposure is set to less than the maximum value 3. For example, 2.5. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a pattern obtained by double exposure of light beam interference exposure and normal pattern projection exposure.

【0058】図15においてマスクMは4段階の透過率
を有する通常パターンのマスクを摸式的に示している。
FIG. 15 schematically shows a mask M of a normal pattern having four stages of transmittance.

【0059】図14に示す2光束干渉露光とこのような
4段階(0,1,2,3) の露光量を与えるマスクM
での投影露光を行った結果の露光パターンの各露光量を
図15の下方に示した。またハッチング部は露光しきい
値以上の場所を表し、これが多重露光による最終的な露
光パターンとなる。
A two-beam interference exposure shown in FIG. 14 and a mask M for providing such four-step (0, 1, 2, 3) exposure amounts
The respective exposure amounts of the exposure pattern as a result of the projection exposure performed in the above are shown in the lower part of FIG. The hatched portion indicates a location equal to or higher than the exposure threshold, and this is the final exposure pattern by multiple exposure.

【0060】図17は本実施形態の露光パタ−ンを示す
説明図である。上述した図15に示すブロック単位で投
影露光の露光量を変化させてより広い面積に複雑でかつ
微細なパタ−ンを形成した。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing the exposure pattern of the present embodiment. By changing the exposure amount of the projection exposure for each block shown in FIG. 15, a complicated and fine pattern was formed in a wider area.

【0061】このような4段階(0,1,2,3)の露
光量での投影露光を図15に示した多値の透過率を持
ち、位相差は2πの整数倍となる。ハーフトーンマスク
Mを用いることにより1回の露光で行った。
The projection exposure with such four-step (0, 1, 2, 3) exposure amounts has the multi-level transmittance shown in FIG. 15, and the phase difference is an integral multiple of 2π. The exposure was performed in one exposure by using the halftone mask M.

【0062】また、しきい値を1から2の間に設定すれ
ば、2光束干渉のみによって図16に示すようなパター
ンが得られ、図15に示したように、4段階の露光量を
生じるために4段階の透過率を有している。このうち0
%のブロックはクロムにより遮光した。また、100%
のブロックは透明な石英基板のみで構成されている。
When the threshold value is set between 1 and 2, a pattern as shown in FIG. 16 is obtained only by two-beam interference, and four exposure levels are produced as shown in FIG. Therefore, it has four stages of transmittance. 0 of these
% Blocks were shielded from light by chrome. Also, 100%
Is composed of only a transparent quartz substrate.

【0063】透過率として、例えば25%,50%のブ
ロックはそれぞれ、 n/c=(mλ)/(−1nT) を満たす屈折率nと吸収係数cを持つ物質を真空蒸着し
て形成したものである。ただしここでTは0.25,
0.50であり、mはそれぞれ1,2の整数である。ま
たλは波長である。
For example, blocks having a transmittance of 25% and 50%, respectively, are formed by vacuum evaporation of a substance having a refractive index n and an absorption coefficient c satisfying n / c = (mλ) / (-1 nT). It is. Where T is 0.25
0.50, and m is an integer of 1 or 2, respectively. Λ is a wavelength.

【0064】このような構成をとることにより、それぞ
れ透過率の変化する境界部においても位相変化量が2π
の整数倍となり、露光パタ−ンに位相シフト効果による
変化を受けることがなく、2光束干渉露光と重ね合わせ
ることにより、図17の所望のパタ−ンを形成すること
ができた。
By adopting such a configuration, the phase change amount is 2π even at the boundary where the transmittance changes.
In this case, the desired pattern shown in FIG. 17 could be formed by overlapping the exposure pattern with the two-beam interference exposure without being affected by the phase shift effect.

【0065】尚、以上の各実施形態では、透過型のハー
フトーンマスクについて説明したが、反射型のハーフト
ーンマスクであっても基本構成は全く同様である。
In each of the embodiments described above, the transmission type halftone mask has been described. However, the basic configuration is exactly the same for a reflection type halftone mask.

【0066】図39は照明系として4重極照明を用い、
4つの有効光源S1とS3の強度とが等しく、光源S2
と光源S4との強度が等しいが、光源S1,S3より弱
い場合である。
FIG. 39 uses quadrupole illumination as the illumination system.
The four effective light sources S1 and S3 have the same intensity, and the light source S2
In this case, the intensity of the light source S4 is equal to that of the light source S4, but is weaker than the light sources S1 and S3.

【0067】マスクとしてはレベンソンマスク90を用
いている。図40(A)は照明系として斜入射照明した
ときの有効光源の説明図である。有効光源は図39に示
すように、0°,90°,180°,270°の4つの
有効光源が位置する4重極照明としている。
The Levenson mask 90 is used as a mask. FIG. 40A is an explanatory diagram of an effective light source when oblique incidence illumination is used as an illumination system. As shown in FIG. 39, the effective light source is quadrupole illumination in which four effective light sources of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° are located.

【0068】図40は瞳87上の光強度分布の説明図で
ある。図40(A)は瞳87内に回折光が形成されず像
ができない状態を示している。
FIG. 40 is an explanatory diagram of the light intensity distribution on the pupil 87. FIG. 40A shows a state where no diffracted light is formed in the pupil 87 and an image cannot be formed.

【0069】図40(B)は照明系で、斜入射照明する
ことにより(4方向からの斜入射光により)瞳(87a
〜87d)に各々±1次光が入射する状態を重ねて示し
ている。
FIG. 40 (B) shows an illumination system in which a pupil (87a) is obtained by obliquely illuminating (by obliquely incident light from four directions).
To 87d), the states in which ± first order light is incident are shown in an overlapping manner.

【0070】図41は図40の瞳87上での光強度分布
が87a〜87dで示す4つの瞳面上での光強度分布の
合成より成っていることの説明図である。図42は本実
施形態において、2次元的な2光束干渉露光を行った場
合の感光基板上での露光パターンを露光量のマップとし
て表した摸式図である。本実施形態では最終的に得られ
る露光パターンのために、2光束干渉露光の2つの方向
の露光量を異なった値としている。
FIG. 41 is an explanatory diagram showing that the light intensity distribution on the pupil 87 in FIG. 40 is composed of a combination of light intensity distributions on four pupil planes indicated by 87a to 87d. FIG. 42 is a schematic diagram showing an exposure pattern on a photosensitive substrate as a map of an exposure amount when two-dimensional two-beam interference exposure is performed in the present embodiment. In the present embodiment, the exposure amounts in the two directions of the two-beam interference exposure are set to different values for the finally obtained exposure pattern.

【0071】図42に示す露光パターンでは2つの2光
束干渉露光の結果、露光量は0から3までの4段階とな
っている。これに対し、通常投影露光により粗いパター
ンを0から4の5段階の露光量で二重露光する。
In the exposure pattern shown in FIG. 42, as a result of two two-beam interference exposure, the exposure amount has four stages from 0 to 3. On the other hand, a coarse pattern is usually double-exposed by projection exposure at five exposure levels of 0 to 4.

【0072】そして感光基板の露光しきい値は2光束干
渉露光の露光量の最大値である3より大きく、かつ図4
3に示すように通常パターンの投影露光の露光量の最大
値4未満に設定する。
The exposure threshold value of the photosensitive substrate is larger than 3 which is the maximum value of the exposure amount of the two-beam interference exposure, and FIG.
As shown in FIG. 3, the exposure amount of the normal pattern projection exposure is set to less than the maximum value 4.

【0073】図43は2光束干渉露光と通常パターンの
投影露光との2重露光によって得られるパターンの説明
図である。
FIG. 43 is an explanatory diagram of a pattern obtained by double exposure of two-beam interference exposure and normal pattern projection exposure.

【0074】図43においてマスクMは5段階の透過率
を有する通常パターンのマスクを摸式的に示している。
In FIG. 43, a mask M schematically shows a normal pattern mask having five stages of transmittance.

【0075】図42に示す2光束干渉露光とこのような
5段階(0,1,2,3,4)の露光量を与えるマスク
Mでの投影露光を行った結果の露光パターンの各露光量
を図43の下方に示した。またハッチング部は露光しき
い値以上の場所を表し、これが多重露光による最終的な
露光パターンとなる。
Each exposure amount of the exposure pattern as a result of performing the two-beam interference exposure shown in FIG. 42 and the projection exposure with the mask M that provides such five-stage (0, 1, 2, 3, 4) exposure amounts Is shown below FIG. The hatched portion indicates a location equal to or higher than the exposure threshold, and this is the final exposure pattern by multiple exposure.

【0076】図44,図45は本実施形態の露光パタ−
ンを示す説明図である。上述した図43に示すブロック
単位で投影露光の露光量を変化させてより広い面積にパ
タ−ンを形成した。
FIGS. 44 and 45 show exposure patterns according to the present embodiment.
FIG. The pattern was formed over a wider area by changing the exposure amount of the projection exposure for each block shown in FIG. 43 described above.

【0077】このような5段階(0,1,2,3,4)
の露光量での投影露光を図43に示した多値のハーフト
ーンマスクMを用いることにより1回の露光で行った。
The five steps (0, 1, 2, 3, 4)
The projection exposure was performed in one exposure by using the multi-valued halftone mask M shown in FIG.

【0078】図43に示したように、5段階の露光量を
生じるために5段階の透過率を有している。このうち0
%のブロックはクロムにより遮光した。また、100%
のブロックは透明な石英基板のみで構成されている。
As shown in FIG. 43, five levels of transmittance are provided to generate five levels of exposure. 0 of these
% Blocks were shielded from light by chrome. Also, 100%
Is composed of only a transparent quartz substrate.

【0079】透過率として、例えば25%,50%,7
5%のブロックはそれぞれ、 n/c=(mλ)/(−1nT) を満たす屈折率nと吸収係数cを持つ物質を真空蒸着し
て形成したものである。ただしここでTは0.25,
0.50,0.75であり、mはそれぞれ1,2,3の
整数である。またλは波長である。このような構成をと
ることにより、それぞれ透過率の変化する境界部におい
ても位相変化量が2πの整数倍となり、露光パタ−ンに
位相シフト効果による変化を受けることがなく、2光束
干渉露光と重ね合わせることにより、図43の所望のパ
タ−ンを形成することができた。尚、以上の各実施形態
では、透過型のハーフトーンマスクについて説明した
が、反射型のハーフトーンマスクであっても基本構成は
全く同様である。
As the transmittance, for example, 25%, 50%, 7
Each of the 5% blocks is formed by vacuum vapor deposition of a substance having a refractive index n and an absorption coefficient c satisfying n / c = (mλ) / (− 1 nT). Where T is 0.25
0.50 and 0.75, and m is an integer of 1, 2, and 3, respectively. Λ is a wavelength. By adopting such a configuration, the phase change amount becomes an integral multiple of 2π even at the boundary portion where the transmittance changes, and the exposure pattern is not changed by the phase shift effect, so that the two-beam interference exposure can be performed. By overlapping, a desired pattern shown in FIG. 43 could be formed. In each of the embodiments described above, the transmission halftone mask has been described. However, the basic configuration is exactly the same for a reflection halftone mask.

【0080】次に、図3に示すクロムマスクを用いた露
光装置の実施形態2について以下に図18を用いて説明
する。
Next, a second embodiment of the exposure apparatus using the chromium mask shown in FIG. 3 will be described below with reference to FIG.

【0081】図18は本発明の露光装置の一形態を示す
摸式図である。図中、11は露光光源、12は照明光学
系、13は照明モードの摸式図、14は本発明で用いる
クロムマスク(図19)、15は交換用マスク、16は
マスクチェンジャー、17はマスクステージ、18は投
影光学系、19は瞳フィルター、20は瞳フィルターチ
ェンジャー、21はウエハ、22はウエハステージをそ
れぞれ表す。
FIG. 18 is a schematic view showing an embodiment of the exposure apparatus of the present invention. In the figure, 11 is an exposure light source, 12 is an illumination optical system, 13 is a schematic diagram of an illumination mode, 14 is a chrome mask used in the present invention (FIG. 19), 15 is a replacement mask, 16 is a mask changer, and 17 is a mask. A stage, 18 is a projection optical system, 19 is a pupil filter, 20 is a pupil filter changer, 21 is a wafer, and 22 is a wafer stage.

【0082】この露光装置では、2光束干渉を行う場合
には照明光学系12の有効光源を図22に示すようにし
て、図18の13aで示したように、照明はコヒーレン
ト照明(マスクに垂直に入射する平行又は略平行光束を
用いる所謂σ(シグマ)の小さな照明) で瞳フィルター
19aを用い、後述する2光束干渉用マスク14に切り
替える。また、通常の投影露光を行う場合には図中13
bで示したように、照明は適宜部分コヒーレント照明等
に切り替え、また瞳フィルターも適宜切り替えるかある
いは退避させ使用せず、マスクも適宜切り替える。
In this exposure apparatus, when performing two-beam interference, the effective light source of the illumination optical system 12 is set as shown in FIG. 22, and as shown at 13a in FIG. 18, the illumination is coherent illumination (perpendicular to the mask). Is switched to a two-beam interference mask 14 described later using a pupil filter 19a with so-called σ (sigma) illumination using a parallel or substantially parallel light beam incident on the mask. In addition, when performing normal projection exposure, 13 in FIG.
As shown by b, the illumination is appropriately switched to partially coherent illumination or the like, and the pupil filter is also appropriately switched or retracted and not used, and the mask is appropriately switched.

【0083】次に図18の露光装置において2 光束干渉
露光を行う原理を瞳フィルターと2光束干渉用マスクの
構成の説明を含めて、図20,図21の摸式図を用いて
説明する。
Next, the principle of performing the two-beam interference exposure in the exposure apparatus of FIG. 18 will be described with reference to the schematic diagrams of FIGS. 20 and 21, including the description of the configuration of the pupil filter and the two-beam interference mask.

【0084】図20は例えば全屈折系によって従来から
実現されている投影光学系を用いた露光装置であり、現
状で波長248nm に対してNA0.6 以上のものも存在す
る。図中、161は2光束干渉用マスクであり、例えば
図19に示すパターンより成っている。162は物体側
露光光、163は投影光学系、164は開口絞り、16
5は像側露光光、166は感光基板(ウエハ)、167
は瞳面164での光束の位置を示す摸式図である。
FIG. 20 shows an exposure apparatus using a projection optical system conventionally realized by, for example, a total refraction system. Currently, there is an exposure apparatus having a NA of 0.6 or more for a wavelength of 248 nm. In the figure, reference numeral 161 denotes a two-beam interference mask, which has, for example, a pattern shown in FIG. 162 is an object side exposure light, 163 is a projection optical system, 164 is an aperture stop, 16
5 is an image side exposure light, 166 is a photosensitive substrate (wafer), 167
FIG. 9 is a schematic diagram showing a position of a light beam on a pupil plane 164.

【0085】この図では2光束干渉露光を行っている状
態の摸式図であり、物体側露光光162および像側露光
光165は共に2つの平行光束からなっている。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a state in which the two-beam interference exposure is performed. Both the object-side exposure light 162 and the image-side exposure light 165 are composed of two parallel light beams.

【0086】このような通常の投影露光装置において2
光束干渉露光を行うために本発明では2光束干渉用マス
ク161と照明方法を図21のように設定している。以
下これについて説明する。
In such a normal projection exposure apparatus, 2
In order to perform light beam interference exposure, in the present invention, the two light beam interference mask 161 and the illumination method are set as shown in FIG. This will be described below.

【0087】図21はクロム遮光部171の水平方向と
垂直方向のピッチを式(b1)でそれぞれ構成した2次
元周期パターンを持つ2光束干渉用マスクの断面図であ
る。
FIG. 21 is a cross-sectional view of a two-beam interference mask having a two-dimensional periodic pattern in which the horizontal and vertical pitches of the chrome light-shielding portion 171 are formed by the formula (b1).

【0088】 P0 =2MP=4MR=M(λ/NA) ‥‥‥(b1) ただし、ここでRは解像力、PO は2光束干渉用マスク
161上の周期パターンのピッチ、Pは感光基板166
上の周期パターンのピッチ、Mは投影光学系163の倍
率、λは波長、NAは投影光学系の像側NAをそれぞれ
示す。
P 0 = 2MP = 4 MR = M (λ / NA) ‥‥‥ (b1) where R is the resolution, P O is the pitch of the periodic pattern on the two-beam interference mask 161, and P is the photosensitive substrate 166
The pitch of the upper periodic pattern, M indicates the magnification of the projection optical system 163, λ indicates the wavelength, and NA indicates the image-side NA of the projection optical system.

【0089】図20に示すように本発明では入射光は略
垂直な光束を用いた略コヒーレント照明とした。この照
明下では通常、2光束干渉用マスク161を透過する光
は、直進する0次光と、それを中心に投影光学系163
の光軸163aに対して対称に進む角度−θ0 方向の−
1次光および角度+θ0 方向の+1次光の3光束が投影
光学系163を通過し、結像に寄与するが、本発明では
投影光学系の瞳近傍に配置し、出し入れ可能な瞳フィル
タ(開口絞り)164により0次光を除去して結像に寄
与しないようにしている。瞳フィルタ164としては、
この他透過振幅、又は透過光位相を制御するものであっ
ても良い。
As shown in FIG. 20, in the present invention, the incident light is substantially coherent illumination using a substantially vertical light beam. Under this illumination, normally, the light transmitted through the two-beam interference mask 161 is a straight-forward zero-order light and a projection optical system 163 around the zero-order light.
Optical axis 163a proceeds symmetrically with respect to the angle - [theta] 0 direction of -
Three luminous fluxes of primary light and + 1-order light in the direction of the angle + θ 0 pass through the projection optical system 163 and contribute to image formation. In the present invention, a pupil filter ( An aperture stop 164 removes the zero-order light so as not to contribute to imaging. As the pupil filter 164,
In addition, transmission amplitude or transmission light phase may be controlled.

【0090】瞳フィルター164としては図46に示す
光軸中央領域を遮光部とするフィルターAや十字状の領
域を遮光部とするフィルターBが適用できる。
As the pupil filter 164, a filter A having a light-shielding portion in the central area of the optical axis and a filter B having a cross-shaped region as a light-shielding portion shown in FIG. 46 can be applied.

【0091】フィルターとしては、図47に示すように
4つの有効光源LS1〜LS4のみ通過すればどのよう
なフィルターでも良い。
As shown in FIG. 47, any filter may be used as long as only four effective light sources LS1 to LS4 pass.

【0092】図23(A)は瞳167上での光強度分布
(物体スペクトル)の説明図である。同図は0次光と±
1次光の合わせて5つの光が分布している状態を示して
いる。
FIG. 23A is an explanatory diagram of the light intensity distribution (object spectrum) on the pupil 167. FIG.
This shows a state where five lights are distributed in total including the primary light.

【0093】図23(B)は0次光をカットするフィル
ター(例えば図46)により0次光をカットした状態を
示している。
FIG. 23B shows a state in which the zero-order light is cut by a filter (for example, FIG. 46) that cuts the zero-order light.

【0094】図48は本実施形態において、図23の4
つの有効光源LS1〜LS4を用いて4光束干渉露光を
行った場合の感光基板上での露光パターンを露光量のマ
ップとして表した摸式図である。4光束干渉では光の振
幅を加え合わせた結果の干渉状態を取り扱うことにな
る。
FIG. 48 shows the fourth embodiment of FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an exposure pattern on a photosensitive substrate as a map of an exposure amount when four-beam interference exposure is performed using two effective light sources LS1 to LS4. In the case of four-beam interference, an interference state resulting from the addition of the light amplitudes is handled.

【0095】本実施形態では最終的に得られる露光パタ
ーンのために、4光束干渉露光の各光源からの露光量を
同じ値としている。
In the present embodiment, the amount of exposure from each light source in the four-beam interference exposure is set to the same value for the finally obtained exposure pattern.

【0096】図48に示す露光パターンでは4光束干渉
露光の結果、露光量は0と1の2段階となっている。こ
れに対し、通常露光により、粗いパターンを0〜2の3
段階の露光量で二重露光する。
In the exposure pattern shown in FIG. 48, as a result of the four-beam interference exposure, the exposure amount has two levels of 0 and 1. On the other hand, by the normal exposure, a coarse pattern
Double exposure is performed at a step exposure amount.

【0097】そして感光基板の露光しきい値は4光束干
渉露光の露光量の最大値である1より大きく、かつ図4
9に示すように通常パターンの投影露光の露光量の最大
値2未満に設定する。例えば1.5とする。
The exposure threshold value of the photosensitive substrate is larger than 1, which is the maximum value of the exposure amount of the four-beam interference exposure, and
As shown in FIG. 9, the exposure amount of the normal pattern projection exposure is set to less than the maximum value 2. For example, 1.5 is set.

【0098】図49は4光束干渉露光と通常パターンの
投影露光との2重露光によって得られるパターンの説明
図である。
FIG. 49 is an explanatory diagram of a pattern obtained by double exposure of four-beam interference exposure and normal pattern projection exposure.

【0099】図49においてマスクMは3段階の透過率
を有する通常パターンのマスクを摸式的に示している。
In FIG. 49, a mask M schematically shows a normal pattern mask having three stages of transmittance.

【0100】図48に示す4光束干渉露光とこのような
3段階(0,1,2) の露光量を与えるマスクMでの投影露光
を行った結果の露光パターンの各露光量を図49の下方
に示した。またハッチング部は露光しきい値以上の場所
を表し、これが多重露光による最終的な露光パターンと
なる。
The respective exposure amounts of the exposure pattern as a result of performing the four-beam interference exposure shown in FIG. 48 and the projection exposure with the mask M giving such three-stage (0, 1, 2) exposure amounts are shown in FIG. Shown below. The hatched portion indicates a location equal to or higher than the exposure threshold, and this is the final exposure pattern by multiple exposure.

【0101】図50は本実施形態の露光パタ−ンを示す
説明図である。上述した図49に示すブロック単位で投
影露光の露光量を変化させてより広い面積にパタ−ンを
形成した。
FIG. 50 is an explanatory diagram showing an exposure pattern of this embodiment. The pattern was formed in a wider area by changing the exposure amount of the projection exposure for each block shown in FIG. 49 described above.

【0102】このような3段階(0,1,2) の露光量での投
影露光を図49に示した多値のハーフトーンマスクMを
用いることにより1回の露光で行った。
The projection exposure with such three-step (0, 1, 2) exposure amounts was performed in one exposure using the multi-valued halftone mask M shown in FIG.

【0103】図49に示したように、3段階の露光量を
生じるために3段階の透過率を有している。このうち透
過率の値は任意であり、例えば0.50,100%とし
ている。このうち0%のブロックはクロムにより遮光し
た。また、100%のブロックは透明な石英基板のみで
構成されている。
As shown in FIG. 49, three levels of transmittance are provided to generate three levels of exposure. Among them, the value of the transmittance is arbitrary, for example, 0.50 and 100%. Of these, 0% of the blocks were shielded from light by chrome. Further, 100% of the blocks are constituted only by a transparent quartz substrate.

【0104】透過率として、例えば50%のブロックは
それぞれ、 n/c=(mλ)/(−1nT) を満たす屈折率nと吸収係数c を持つ物質を真空蒸着し
て形成したものである。ただしここでTは0.50であ
り、mはそれぞれ1の整数である。またλは波長であ
る。
For example, a block having a transmittance of 50% is formed by vacuum-depositing a substance having a refractive index n and an absorption coefficient c satisfying n / c = (mλ) / (-1 nT). Here, T is 0.50, and m is an integer of 1 each. Λ is a wavelength.

【0105】このような構成をとることにより、それぞ
れ透過率の変化する境界部においても位相変化量が2π
の整数倍となり、露光パタ−ンに位相シフト効果による
変化を受けることがなく、2光束干渉露光と重ね合わせ
ることにより、図50の所望のパタ−ンを形成すること
ができた。
By adopting such a configuration, the phase change amount is 2π even at the boundary where the transmittance changes.
.Times..times..times..times..times..times..times..times..times..times.

【0106】尚、以上の各実施形態では、透過型のハー
フトーンマスクについて説明したが、反射型のハーフト
ーンマスクであっても基本構成は全く同様である。
In each of the above embodiments, the transmission type halftone mask has been described. However, the basic configuration is exactly the same even for a reflection type halftone mask.

【0107】このようにすることで、通常の投影露光と
同様の投影露光装置を共用して、2光束干渉露光を行っ
ている。さらに、この方法によれば、±1次光を用いる
ため、2光束干渉用マスクのピッチを、露光倍率からい
って、通常の2倍で構成することができ、しかもレベン
ソン型のようにマスクに微細な位相膜をつける必要がな
い為、マスク作成等で有利となっている。
In this manner, the two-beam interference exposure is performed by using the same projection exposure apparatus as that for the normal projection exposure. Further, according to this method, since the ± 1st-order light is used, the pitch of the two-beam interference mask can be configured to be twice the normal pitch in terms of exposure magnification. Since there is no need to attach a fine phase film, it is advantageous in mask making and the like.

【0108】以上が通常の投影露光装置を用いて2光束
干渉露光を行うための2光束干渉用マスク161と照明
方法の例の説明であり、以上のように各要素を設定すれ
ば投影光学系のNAの最大領域を用いることができる。
The above is an explanation of an example of a two-beam interference mask 161 for performing two-beam interference exposure using a normal projection exposure apparatus and an illumination method. If each element is set as described above, the projection optical system Can be used.

【0109】図24(A)はマスク161の概略図、図
24(B)は本実施形態において瞳フィルター19aを
用いて0次光をカットして2光束干渉を水平方向と垂直
方向の2方向で行い、感光基板21面上で得られる市松
模様のパターン像を示している。
FIG. 24A is a schematic view of a mask 161, and FIG. 24B is a diagram showing a pupil filter 19a according to the present embodiment, in which zero-order light is cut to cause two-beam interference in two directions, a horizontal direction and a vertical direction. And a checkerboard pattern image obtained on the surface of the photosensitive substrate 21.

【0110】同図は、円形形状のパターン像が2次元的
に周期的に形成されている状態を示しているが、限界解
像付近以下では、空間的高周波成分がなくなり、レジス
トのスレッショルドレベル似よっては、市松模様の矩形
部が丸くなって円形となった微細マトリクス状の分布を
つくることができることを示す。
FIG. 17 shows a state in which a circular pattern image is formed two-dimensionally and periodically. However, below the limit resolution, there is no spatial high-frequency component, and the threshold level of the resist is similar. This indicates that a checkerboard-shaped rectangular portion can be rounded to form a distribution in a fine matrix shape having a circular shape.

【0111】本発明では2光束干渉露光による市松模様
の高解像度のパターン露光のみでは感光基板のしきい値
の設定により、一見消失するパターンを通常の回路パタ
ーンの投影露光と多重露光することによって、双方のパ
ターン露光の融合効果により選択的に復活させて任意形
状の回路パターンを得ることを目的としている。
In the present invention, only the exposure of a checkerboard pattern with high resolution by two-beam interference exposure is performed by setting the threshold value of the photosensitive substrate to project a seemingly disappearing pattern by projection exposure of a normal circuit pattern and multiple exposure. It is an object of the present invention to obtain a circuit pattern of an arbitrary shape by selectively restoring by a fusion effect of both pattern exposures.

【0112】次に多重露光によるパターン形成の原理に
ついて説明する。本発明では市松模様のパターン露光と
回路パターンとの2重露光によって任意形状のパターン
を得ているが、以下の2重露光では簡単の為に市松模様
のパターンの代わりに周期的パターンを用い、これと回
路パターンとの2重露光によって任意の形状のパターン
を得る場合について説明する。
Next, the principle of pattern formation by multiple exposure will be described. In the present invention, an arbitrary-shaped pattern is obtained by double exposure of a checkerboard pattern exposure and a circuit pattern, but in the following double exposure, a periodic pattern is used instead of a checkerboard pattern for simplicity. A case in which a pattern of an arbitrary shape is obtained by double exposure of this and a circuit pattern will be described.

【0113】図25〜図33は本発明に係る露光方法の
説明図である。図25は本発明に係る露光方法を示すフ
ローチャートである。図25には本発明の露光方法を構
成する周期パターン露光ステップ、投影露光ステップ
(通常パターン露光ステップ)、現像ステップの各ブロ
ックとその流れが示してある。同図において周期パター
ン露光ステップと投影露光ステップの順序は、逆でもい
いし、どちらか一方のステップが複数回の露光段階を含
む場合は各ステップを交互に行うことも可能である。
FIGS. 25 to 33 are explanatory views of the exposure method according to the present invention. FIG. 25 is a flowchart showing the exposure method according to the present invention. FIG. 25 shows each block of the periodic pattern exposure step, the projection exposure step (normal pattern exposure step), and the development step, which constitute the exposure method of the present invention, and the flow thereof. In the figure, the order of the periodic pattern exposure step and the projection exposure step may be reversed, and when one of the steps includes a plurality of exposure steps, each step may be performed alternately.

【0114】また、各露光ステップ間には.精密な位置
合わせを行なうステップ等があるが、ここでは図示を略
した。
In addition, between each exposure step. Although there is a step of performing precise alignment, the illustration is omitted here.

【0115】本発明に係る露光方法及び露光装置は、被
露光基板(感光基板)に対して周期パターン露光と通常
のパターン露光の二重露光を行うことを特徴としてい
る。
An exposure method and an exposure apparatus according to the present invention are characterized in that double exposure of periodic pattern exposure and normal pattern exposure is performed on a substrate to be exposed (photosensitive substrate).

【0116】ここで通常パターン露光とは周期パターン
露光より解像度が低いが任意のパターンで露光が行える
露光であり、投影光学系によってマスクのパターンを投
影する投影露光があげられる。
Here, the normal pattern exposure is exposure in which the resolution is lower than that of the periodic pattern exposure, but the exposure can be performed with an arbitrary pattern, such as projection exposure in which a mask pattern is projected by a projection optical system.

【0117】通常パターン露光によって露光されるパタ
ーン(通常パターン)は解像度以下の微細なパターンを
含み、周期パターン露光はこの微細なパターンと略同線
幅の周期パターンを形成するようにする。通常パターン
露光の解像度以上の大きなパターンは、周期パターン露
光の線幅に限定されないが整数倍が効果的である。
The pattern (normal pattern) exposed by the normal pattern exposure includes a fine pattern having a resolution equal to or less than the resolution, and the periodic pattern exposure forms a periodic pattern having substantially the same line width as the fine pattern. A large pattern having a resolution equal to or larger than the resolution of the normal pattern exposure is not limited to the line width of the periodic pattern exposure, but an integer multiple is effective.

【0118】通常パターン露光は任意の形状をしている
のでいろいろな方向を向いていてもよい。一般にICパ
ターンでは、方向がある方向とそれに直行する方向の2
方向を向いている場合が多く、最も微細なパターンはあ
る特定の1方向のみに限定される場合が多い。
Normally, the pattern exposure has an arbitrary shape and may be oriented in various directions. Generally, an IC pattern has two directions, one direction and the direction perpendicular to the other.
In many cases, it is oriented in a direction, and the finest pattern is often limited to only one specific direction.

【0119】二重露光で周期パターン露光をする際、そ
の通常パターンの最も微細なパターンの方向に、周期パ
ターンの方向を合致させることが重要である。
When performing periodic pattern exposure by double exposure, it is important to make the direction of the periodic pattern coincide with the direction of the finest pattern of the normal pattern.

【0120】また、周期パターンのピークの中心は、通
常パターンにおける解像度以下の微細なパターンの中心
に合致するように露光する。
The exposure is performed so that the center of the peak of the periodic pattern coincides with the center of a fine pattern having a resolution lower than that of the normal pattern.

【0121】本発明における二重露光とは周期パターン
露光と通常パターン露光の二重露光という意味であっ
て、周期パターン露光は、通常パターン露光の最も微細
なパターンの方向に平行にして何回繰り返して露光して
も良い。
The double exposure in the present invention means a double exposure of a periodic pattern exposure and a normal pattern exposure. The periodic pattern exposure is repeated several times in parallel with the direction of the finest pattern of the normal pattern exposure. Exposure.

【0122】本発明に係る露光方法及び露光装置の周期
パターン露光と通常パターン露光のそれぞれは、1回ま
たは、複数回の露光段階よりなり、複数回の露光段階を
取る場合は、各露光階ごとに異なる露光量分布を感光基
板に与えている。
Each of the periodic pattern exposure and the normal pattern exposure of the exposure method and the exposure apparatus according to the present invention comprises one or a plurality of exposure steps. Different exposure dose distributions are given to the photosensitive substrate.

【0123】図25のフローに従って露光を行なう場
合、まず周期パターンによりウエハ(感光基板)を図2
6に示すような周期パターンで露光する。図26中の数
字は露光量を表しており、図26(A)の斜線部は露光
量1(実際は任意)で白色部は露光量0である。
When performing exposure according to the flow of FIG. 25, first, a wafer (photosensitive substrate) is
Exposure is performed in a periodic pattern as shown in FIG. The numbers in FIG. 26 represent the exposure amount, and the hatched portions in FIG. 26A indicate the exposure amount 1 (actually arbitrary) and the white portions indicate the exposure amount 0.

【0124】このような周期パターンのみを露光後現像
する場合、通常,感光基板のレジストの露光しきい値E
thは図26(B)の下部のグラフに示す通り露光量0
と1の間に設定する。尚、図26(B)の上部は最終的
に得られるリソグラフィーパターン(凹凸パターン)を
示している。
When developing only such a periodic pattern after exposure, usually, the exposure threshold value E of the resist on the photosensitive substrate is used.
th is the exposure amount 0 as shown in the lower graph of FIG.
Set between 1 and 1. The upper part of FIG. 26B shows a lithography pattern (concavo-convex pattern) finally obtained.

【0125】図27に、この場合の感光基板のレジスト
に関して、現像後の膜厚の露光量依存性と露光しきい値
とをポジ型レジスト(以下、「ポジ型」と記す。)とネ
ガ型レジスト(以下、「ネガ型」配す。)の各々につい
て示す。ポジ型の場合は露光しきい値Eth以上の場合
に、ネガ型の場合は露光しきい値Eth以下の場合に、
現像後の膜厚が0となる。
FIG. 27 shows the dependence of the film thickness after development on the amount of exposure and the exposure threshold value of the resist on the photosensitive substrate in this case, with the positive resist (hereinafter referred to as "positive") and the negative resist. Each of the resists (hereinafter referred to as “negative type”) is shown. In the case of the positive type, when the exposure threshold value Eth or more, and in the case of the negative type, the exposure threshold value Eth or less,
The film thickness after development becomes zero.

【0126】図28はこのような露光を行った場合の現
像とエッチングプロセスを経てリソグラフィーパターン
が形成される様子を、ネガ型とポジ型の場合に関して示
した摸式図である。
FIG. 28 is a schematic diagram showing a state in which a lithography pattern is formed through the development and etching processes when such exposure is performed, for a negative type and a positive type.

【0127】本実施形態においては、この通常の露光感
度設定とは異なり、図29(図26(A)と同じ)及び
図30に示す通り、周期パターン露光での中心露光量を
1としたとき、露光基板のレジストの露光しきい値Et
hを1よりも大きく設定している。
In this embodiment, unlike the normal exposure sensitivity setting, as shown in FIG. 29 (same as FIG. 26A) and FIG. 30, when the central exposure amount in the periodic pattern exposure is set to one. , Exposure threshold Et of the resist on the exposed substrate
h is set to be larger than 1.

【0128】この感光基板は図26に示す下地パターン
露光のみ行った露光パターン(露光量分布)を現像した
場合は露光量が不足するので、多少の膜厚変動はあるも
のの現像によって膜厚が0となる部分は生じず、エッチ
ングによってリソグラフィーパターンは形成されない。
これは即ち周期パターンの消失と見做すことができる
(尚、ここではネガ型を用いた場合の例を用いて本発明
の説明を行うが、本発明はポジ型の場合も実施でき
る。)。
When the exposure pattern (exposure amount distribution) shown in FIG. 26 where only the base pattern exposure is performed is developed, the exposure amount is insufficient. Does not occur, and no lithography pattern is formed by etching.
This can be regarded as the disappearance of the periodic pattern (note that the present invention will be described using an example using a negative type, but the present invention can also be applied to a positive type). .

【0129】尚、図30において、上部はリソグラフィ
ーパターンを示し(何もできない)、下部のグラフは露
光量分布と露光しきい値の関係を示す。尚、下部に記載
のE1は周期パターン露光における露光量を、E2は通
常の投影露光における露光量を表している。
In FIG. 30, the upper part shows the lithography pattern (nothing can be done), and the lower part shows the relationship between the exposure distribution and the exposure threshold. In addition, E1 described below shows an exposure amount in periodic pattern exposure, and E2 shows an exposure amount in normal projection exposure.

【0130】本実施形態の特徴は、周期パターン露光の
みでは一見消失する高解像度の露光パターンを通常の投
影露光による露光装置の分解能以下の大きさのパターン
を含む任意の形状の露光パターンと融合して所望の領域
のみ選択的にレジストの露光しきい値以上の露光をし、
最終的に所望のリソグラフィーパターンを形成できると
ころにある。
The feature of the present embodiment is that a high-resolution exposure pattern, which is apparently lost only by periodic pattern exposure, is fused with an exposure pattern of any shape including a pattern having a size equal to or smaller than the resolution of an exposure apparatus by ordinary projection exposure. And selectively exposing only the desired area to the exposure threshold or more of the resist,
Finally, a desired lithography pattern can be formed.

【0131】図7(A)は通常の投影露光(通常パター
ン露光)による露光パターンであり、微細なパターンで
ある為、解像できずに被露光物体上での強度分布はぼけ
て広がっている。本実施形態では通常の投影露光の解像
度の約半分の紙幅の微細パターンとしている。
FIG. 7A shows an exposure pattern obtained by normal projection exposure (normal pattern exposure). Since the pattern is a fine pattern, it cannot be resolved and the intensity distribution on the object to be exposed is blurred and wide. . In the present embodiment, a fine pattern having a paper width of about half the resolution of normal projection exposure is used.

【0132】図31(A)の露光パターンを作る投影露
光を、図29の周期パターン露光の後に、現像工程なし
で、同一レジストの同一領域に重ねて行ったとすると、
このレジスト面上への合計の露光量分布は図31(B)
の下部のグラフのようになる。尚、ここでは周期パター
ン露光の露光量E1 と投影露光の露光量E2 の比が
1:1、レジストの露光しきい値Ethが露光量E1
(=1)と露光量E1 と投影露光の露光量E2 の和
(=2)の間に設定されている為、図31(B)の上部
に示したリソグラフィーパターンが形成される。
Assuming that the projection exposure for forming the exposure pattern of FIG. 31A is performed on the same region of the same resist without the development step after the periodic pattern exposure of FIG. 29,
FIG. 31B shows the total exposure distribution on the resist surface.
It looks like the graph below. Here, the ratio of the exposure amount E1 of the periodic pattern exposure to the exposure amount E2 of the projection exposure is 1: 1, and the exposure threshold value Eth of the resist is equal to the exposure amount E1.
(= 1) and the sum (= 2) of the exposure amount E1 and the exposure amount E2 of the projection exposure, the lithography pattern shown in the upper part of FIG. 31B is formed.

【0133】その際、通常パターンの中心が周期パター
ンのピークと合致させておく。又、通常パターンの方向
と周期パターンの方向とを合致させている。
At this time, the center of the normal pattern is matched with the peak of the periodic pattern. Also, the direction of the normal pattern and the direction of the periodic pattern are matched.

【0134】図31(B)の上部に示す孤立線パターン
は、解像度が周期パターン露光のものであり且つ単純な
周期パターンもない。従って通常の投影露光で実現でき
る解像度以上の高解像度のパターンが得られたことにな
る。
The isolated line pattern shown in the upper part of FIG. 31 (B) has a resolution of periodic pattern exposure and has no simple periodic pattern. Therefore, a high-resolution pattern higher than the resolution that can be realized by ordinary projection exposure is obtained.

【0135】ここで仮に、図32の露光パターンを作る
投影露光(図29の露光パターンの2倍の線幅で露光し
きい値以上(ここではしきい値の2倍の露光量)の投影
露光)を、図29の周期パターン露光の後に、現像工程
なしで、同一レジストの同一領域に重ねる。この際、通
常パターンの中心が周期パターン露光のピーク位置と合
致させることで重ね合わせたパターンの対称性が良く、
良好なるパターン像が得られる。
Here, suppose that the projection exposure for forming the exposure pattern shown in FIG. 32 (the line width twice as large as that of the exposure pattern shown in FIG. 29 and the exposure threshold or more (here, the exposure amount twice as large as the threshold)). ) Is superimposed on the same region of the same resist without the development step after the periodic pattern exposure of FIG. At this time, the symmetry of the superposed pattern is good by making the center of the normal pattern coincide with the peak position of the periodic pattern exposure,
A good pattern image is obtained.

【0136】このレジストの合計の露光量分布は図32
(B)のようになり、2光束干渉露光(周期パターン露
光)の露光パターンは消失して最終的に投影露光による
リソグラフィーパターンのみが形成される。
The total exposure distribution of this resist is shown in FIG.
As shown in (B), the exposure pattern of the two-beam interference exposure (periodic pattern exposure) disappears, and finally only the lithography pattern by the projection exposure is formed.

【0137】また、図33に示すように、図29の露光
パターンの3倍の線幅で行う場合も理屈は同様であり、
4倍以上の線幅の露光パターンでは、基本的に2倍の線
幅の露光パターンと3倍の線幅の露光パターンの組み合
わせから、最終的に得られるリソグラフィーパターンの
線幅は自明でであり、投影露光で実現できるリソグラフ
ィーパターンは全て、本実施形態でも、形成可能であ
る。
As shown in FIG. 33, the principle is the same when the exposure is performed with a line width three times the exposure pattern of FIG.
With an exposure pattern having a line width of four times or more, the line width of a finally obtained lithography pattern is obvious from a combination of an exposure pattern having a double line width and an exposure pattern having a triple line width. All the lithography patterns that can be realized by projection exposure can also be formed in the present embodiment.

【0138】以上簡潔に説明した周期パターン露光と投
影露光の夫々による露光量分布(絶対値及び分布)と感
光基板のレジストのしきい値の調整を行うことにより、
図30,図31(B),図32(B),及び図33
(B)で示したような多種のパターンの組み合わせより
成り且つ最小線幅が周期パターン露光の解像度(図31
(B)のパターンとなる回路パターンを形成することが
できる。
By adjusting the exposure amount distribution (absolute value and distribution) and the resist threshold value of the photosensitive substrate by each of the periodic pattern exposure and the projection exposure briefly described above,
FIGS. 30, 31 (B), 32 (B), and 33
The minimum line width is composed of a combination of various types of patterns as shown in FIG.
A circuit pattern serving as the pattern (B) can be formed.

【0139】以上の露光方法の原理をまとめると、 (ア-1) 投影露光(通常パターン露光)をしないパターン
領域即ちレジストの露光しきい値以下の周期露光パター
ンは現像により消失する。
The principles of the above-described exposure methods can be summarized as follows: (a-1) A pattern area that is not subjected to projection exposure (normal pattern exposure), that is, a periodic exposure pattern equal to or less than the exposure threshold of a resist, disappears by development.

【0140】(ア-2) レジストの露光しきい値以下の露光
量で行った投影露光のパターン領域に関しては投影露光
と周期パターン露光のパターンの組み合わせにより決ま
る周期パターン露光の解像度を持つ露光パターンが形成
される。
(A-2) Regarding the pattern area of the projection exposure performed with the exposure amount equal to or less than the exposure threshold value of the resist, the exposure pattern having the resolution of the periodic pattern exposure determined by the combination of the projection exposure and the periodic pattern exposure is used. It is formed.

【0141】(ア-3) 露光しきい値以上の露光量で行った
投影露光のパターン領域は投影露光のみでは解像しなか
った微細パターンも同様に(マスクに対応する)形成す
る。
(A-3) In the pattern area of the projection exposure performed with the exposure amount equal to or more than the exposure threshold value, a fine pattern (corresponding to a mask) which is not resolved by the projection exposure alone is similarly formed.

【0142】ということになる。更に露光方法の利点と
して、最も解像力の高い周期パターン露光を2光束干渉
露光で行えば、通常の露光に比してはるかに大きい焦点
深度が得られることが挙げられる。
That is to say. Further, as an advantage of the exposure method, if the periodic pattern exposure having the highest resolution is performed by two-beam interference exposure, a much larger depth of focus can be obtained as compared with normal exposure.

【0143】以上の説明では周期パターン露光と投影露
光の順番は周期パターン露光を先としたが、この順番に
限定されない。
In the above description, the order of the periodic pattern exposure and the projection exposure is the order of the periodic pattern exposure, but is not limited to this order.

【0144】図34は本発明の露光装置における具体的
な光学系の一実施形態の説明図である。
FIG. 34 is an explanatory diagram of one embodiment of a specific optical system in the exposure apparatus of the present invention.

【0145】本実施形態ではサブミクロンやクオーター
ミクロン以下のリソグラフィー用のステップアンドリピ
ート方式またはステップアンドスキャン方式の露光装置
に適用した場合を示している。
This embodiment shows a case where the present invention is applied to a step-and-repeat or step-and-scan exposure apparatus for lithography of submicron or quarter micron or less.

【0146】図中、レーザ光源201からのレーザ光は
ビーム整形ユニット205でビーム径を拡大してオプテ
ィカルインテグレータ206の入射面206aに入射さ
せている。オプティカルインテグレータ206は断面が
4角形状や円柱状の複数の微小レンズ(ハエの目レン
ズ)6−i(i=1〜N)を2次元的に所定のピッチで
配列して構成しており、その射出面206b近傍に2次
光源像を形成している。
In the figure, a laser beam from a laser light source 201 is enlarged in beam diameter by a beam shaping unit 205 and is incident on an incident surface 206 a of an optical integrator 206. The optical integrator 206 is configured by two-dimensionally arranging a plurality of minute lenses (fly-eye lenses) 6-i (i = 1 to N) having a quadrangular or cylindrical cross section at a predetermined pitch. A secondary light source image is formed near the exit surface 206b.

【0147】207は絞りであり、2次光源の形状を決
定している。絞り207は照明条件に応じて絞り交換機
構(アクチュエータ)216によって種々の絞り207
a,207bが光路中に位置するように切り替え可能と
なっている。絞り207としては、例えば通常の円形開
口の絞りや、投影レンズ213の瞳面214上の光強度
分布を変化させる輪帯照明用絞りや、4重極照明用絞
り、小σ値照明用絞り等を有し、これらのうちの1つを
選択して光路中に配置している。
A stop 207 determines the shape of the secondary light source. The diaphragm 207 is operated by a diaphragm exchange mechanism (actuator) 216 in accordance with the illumination conditions.
a and 207b can be switched so as to be located in the optical path. As the stop 207, for example, an ordinary circular aperture stop, an annular illumination stop for changing the light intensity distribution on the pupil plane 214 of the projection lens 213, a quadrupole illumination stop, a small σ value illumination stop, etc. And one of them is selected and arranged in the optical path.

【0148】本実施形態では種々の絞り207を用いる
ことにより、集光レンズ208に入射する光束を種々と
変えて投影光学系213の瞳面214上の光強度分布を
適切に制御している。集光レンズ208はオプティカル
インテグレータ206の射出面206b近傍の複数の2
次光源から射出し、絞り207を透過した複数の光束を
集光し、ミラー209で反射させて被照射面としてのマ
スキングブレード210面を重畳させて、その面上を均
一に照射している。マスキングブレード210は複数の
可動の遮光板より成り、任意の開口形状が形成されるよ
うにしている。
In the present embodiment, by using various apertures 207, the light flux incident on the condenser lens 208 is changed variously, and the light intensity distribution on the pupil plane 214 of the projection optical system 213 is appropriately controlled. The condensing lens 208 includes a plurality of lenses 2 near the exit surface 206 b of the optical integrator 206.
A plurality of light beams emitted from the next light source and transmitted through the stop 207 are condensed, reflected by the mirror 209 and superposed on the surface of the masking blade 210 as a surface to be irradiated, and the surface is uniformly irradiated. The masking blade 210 is composed of a plurality of movable light shielding plates so that an arbitrary opening shape is formed.

【0149】211は結像レンズであり、マスキングブ
レード210の開口形状を被照射面としてのレチクル
(マスク)212面に転写し、レチクル212面上の必
要な領域を均一に照明している。
Reference numeral 211 denotes an image forming lens which transfers the shape of the opening of the masking blade 210 onto a reticle (mask) 212 as a surface to be irradiated, and uniformly illuminates a required area on the reticle 212.

【0150】213は投影光学系(投影レンズ)であ
り、レチクル212面上の回路パターンをウエハチャッ
クに載置したウエハ(基板)215面上に縮小投影して
いる。214は投影光学系213の瞳面である。この瞳
面214に図18で示した種々の開口絞りを挿脱可能に
配置している。
Reference numeral 213 denotes a projection optical system (projection lens) for reducing and projecting a circuit pattern on the reticle 212 onto a wafer (substrate) 215 placed on a wafer chuck. Reference numeral 214 denotes a pupil plane of the projection optical system 213. On the pupil plane 214, various aperture stops shown in FIG.

【0151】本実施形態における光学系では、マスキン
グブレード210とレチクル212とウエハ215が互
いに共役関係となっている。又、絞り207aと投影光
学系213の瞳面214とが略共役関係となっている。
In the optical system according to the present embodiment, the masking blade 210, the reticle 212, and the wafer 215 have a conjugate relationship with each other. Also, the stop 207a and the pupil plane 214 of the projection optical system 213 have a substantially conjugate relationship.

【0152】本実施形態では以上のような構成により、
レチクル212面上のパターンをウエハ215面上に縮
小投影露光している。そして所定の現像処理過程を経
て、デバイス(半導体素子)を製造している。
In this embodiment, with the above configuration,
The pattern on the reticle 212 surface is subjected to reduced projection exposure on the wafer 215 surface. The device (semiconductor element) is manufactured through a predetermined development process.

【0153】本実施形態では、前述したように対象とす
るレチクル212面上のパターン形状に応じて開口形状
の異なった絞りを選択して用いて、投影光学系213の
瞳面214上に形成される光強度分布を種々と変えてい
る。
In the present embodiment, as described above, apertures having different aperture shapes are selected and used on the pupil plane 214 of the projection optical system 213 according to the pattern shape on the target reticle 212 surface. The light intensity distribution is varied.

【0154】尚、本発明において (a)照明光学系の照明方法としては、KrFエキシマ
レーザー、ArFエキシマレーザー又はF2エキシマレ
ーザーから光でマスクパターンを照明することが適用可
能である。
In the present invention, (a) as the illumination method of the illumination optical system, it is applicable to illuminate the mask pattern with light from a KrF excimer laser, an ArF excimer laser or an F2 excimer laser.

【0155】(b)露光装置においては屈折系、反射−
屈折系、又は反射系のいずれかより成る投影光学系によ
って前記マスクパターンを投影することが適用可能であ
る。
(B) In an exposure apparatus, a refracting system and a reflecting system
It is applicable to project the mask pattern by a projection optical system composed of either a refraction system or a reflection system.

【0156】(c)露光装置としてはステップアンドリ
ピート方式やステップアンドスキャン方式が適用可能で
ある。
(C) As the exposure apparatus, a step-and-repeat method or a step-and-scan method can be applied.

【0157】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device using the above-described projection exposure apparatus will be described.

【0158】図35は半導体デバイス(ICやLSI等
の半導体チップ、或いは液晶パネルやCCD等)の製造
のフローを示す。
FIG. 35 shows a flow of manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD).

【0159】ステップ1(回路設計)では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
In step 1 (circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design.

【0160】一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.

【0161】次のステップ5(組立)は後工程と呼ば
れ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシ
ング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封
入)等の工程を含む。
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer prepared in step 4, and includes an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). And the like.

【0162】ステップ6(検査)ではステップ5で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷(ステップ7)される。
In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0163】図36は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。
FIG. 36 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface.

【0164】ステップ13(電極形成)ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打
込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer.

【0165】ステップ17(現像)では露光したウエハ
を現像する。ステップ18(エッチング)では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ19(レジス
ト剥離)ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0166】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。
By using the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to easily manufacture a highly integrated semiconductor device which has conventionally been difficult to manufacture.

【0167】[0167]

【発明の効果】本発明は以上のように、 (イ-1) 2光束干渉露光に代表されるパターン露光と通常
パターン露光(通常露光)の2つの露光方法を用いるこ
とにより、複雑な形状の回路パターンをウエハに形成す
ることが可能な露光方法及び露光装置。
As described above, according to the present invention, (a-1) the use of two exposure methods, pattern exposure represented by two-beam interference exposure and normal pattern exposure (normal exposure), An exposure method and an exposure apparatus capable of forming a circuit pattern on a wafer.

【0168】(イ-2) 線幅0.15μm以下の部分を備え
る回路パターンを容易に得ることが可能な露光方法及び
露光装置。
(A-2) An exposure method and an exposure apparatus capable of easily obtaining a circuit pattern having a portion having a line width of 0.15 μm or less.

【0169】(イ-3) パターン露光と通常露光の2つの露
光法が実施できる露光装置。を、達成することができ
る。
(A-3) An exposure apparatus capable of performing two exposure methods, pattern exposure and normal exposure. Can be achieved.

【0170】特に、本発明によれば、 (イ-4) 2光束干渉露光と通常の露光を融合して例えば
0.15μm以下の微細な線幅を有する複雑なパターン
を得ることができる。
In particular, according to the present invention, (a-4) a complex pattern having a fine line width of, for example, 0.15 μm or less can be obtained by fusing two-beam interference exposure with ordinary exposure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の2光束干渉用の露光装置の一例を示す
概略図
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an exposure apparatus for two-beam interference of the present invention.

【図2】図1の装置に使用するマスク及び照明方法の1
例を示す説明図
FIG. 2 shows a mask and an illumination method used in the apparatus of FIG.
Explanatory diagram showing an example

【図3】図1の装置に使用するマスク及び照明方法の1
例を示す説明図
FIG. 3 shows a mask and an illumination method used in the apparatus shown in FIG.
Explanatory diagram showing an example

【図4】本発明に係るマスクの説明図FIG. 4 is an explanatory view of a mask according to the present invention.

【図5】本発明に係るマスクの説明図FIG. 5 is an explanatory view of a mask according to the present invention.

【図6】図1の照明光学系の有効光源の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of an effective light source of the illumination optical system in FIG. 1;

【図7】図1の瞳面上の光強度分布の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of a light intensity distribution on a pupil plane in FIG. 1;

【図8】図1の照明光学系の有効光源の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of an effective light source of the illumination optical system of FIG. 1;

【図9】図1の瞳面上の光強度分布の説明図FIG. 9 is an explanatory diagram of a light intensity distribution on a pupil plane in FIG. 1;

【図10】図1の瞳面上の光強度分布の説明図FIG. 10 is an explanatory diagram of a light intensity distribution on a pupil plane in FIG. 1;

【図11】図1の照明光学系の有効光源の説明図11 is an explanatory diagram of an effective light source of the illumination optical system in FIG.

【図12】図1の瞳面上の光強度分布の説明図FIG. 12 is an explanatory diagram of a light intensity distribution on a pupil plane in FIG. 1;

【図13】図1の瞳面上の光強度分布の説明図FIG. 13 is an explanatory diagram of a light intensity distribution on a pupil plane in FIG. 1;

【図14】本発明に係る2光束干渉パターンの説明図FIG. 14 is an explanatory diagram of a two-beam interference pattern according to the present invention.

【図15】本発明に係る2光束干渉パターンと通常パタ
ーンの説明図
FIG. 15 is an explanatory diagram of a two-beam interference pattern and a normal pattern according to the present invention.

【図16】本発明に係る市松模様のパターンの説明図FIG. 16 is an explanatory diagram of a checkered pattern according to the present invention.

【図17】本発明に係る任意パターンの説明図FIG. 17 is an explanatory diagram of an arbitrary pattern according to the present invention.

【図18】本発明の露光装置の要部概略図FIG. 18 is a schematic view of a main part of the exposure apparatus of the present invention.

【図19】図18で用いるマスクの説明図FIG. 19 is an explanatory diagram of a mask used in FIG. 18;

【図20】本発明に係る2光束干渉の原理説明図FIG. 20 is a diagram illustrating the principle of two-beam interference according to the present invention.

【図21】本発明に係る2光束干渉のマスクと照明方法
の説明図
FIG. 21 is an explanatory diagram of a two-beam interference mask and an illumination method according to the present invention.

【図22】図20の有効光源の説明図FIG. 22 is an explanatory diagram of the effective light source in FIG. 20;

【図23】図20の瞳面上での光強度分布の説明図FIG. 23 is an explanatory diagram of a light intensity distribution on a pupil plane in FIG. 20;

【図24】図20のマスクと市松模様のパターン像の説
明図
FIG. 24 is an explanatory diagram of the mask and the checkerboard pattern image of FIG. 20;

【図25】本発明の露光方法のフローチャートFIG. 25 is a flowchart of the exposure method of the present invention.

【図26】2光束干渉露光による露光パターンを示す説
明図
FIG. 26 is an explanatory view showing an exposure pattern by two-beam interference exposure.

【図27】レジストの露光感度特性を示す説明図FIG. 27 is an explanatory diagram showing exposure sensitivity characteristics of a resist.

【図28】現像によるパターン形成を示す説明図FIG. 28 is an explanatory view showing pattern formation by development.

【図29】通常の2光束干渉露光による露光パターンを
示す説明図
FIG. 29 is an explanatory view showing an exposure pattern by ordinary two-beam interference exposure

【図30】本発明における2光束干渉露光による露光パ
ターンを示す説明図
FIG. 30 is an explanatory view showing an exposure pattern by two-beam interference exposure in the present invention.

【図31】本発明の実施形態において形成できる露光パ
ターン(リソグラフィーパターン)の一例を示す説明図
FIG. 31 is an explanatory view showing an example of an exposure pattern (lithography pattern) that can be formed in the embodiment of the present invention.

【図32】本発明の実施形態において形成できる露光パ
ターン(リソグラフィーパターン)の他の一例を示す説
明図
FIG. 32 is an explanatory view showing another example of the exposure pattern (lithography pattern) that can be formed in the embodiment of the present invention.

【図33】本発明の実施形態1において形成できる露光
パターン(リソグラフィーパターン)の一例を示す説明
FIG. 33 is an explanatory view showing an example of an exposure pattern (lithography pattern) that can be formed in the first embodiment of the present invention.

【図34】本発明に係る露光装置の要部概略図FIG. 34 is a schematic view of a main part of an exposure apparatus according to the present invention.

【図35】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 35 is a flowchart of a device manufacturing method according to the present invention.

【図36】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 36 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【図37】従来の投影露光装置を示す説明図FIG. 37 is an explanatory view showing a conventional projection exposure apparatus.

【図38】従来の2光束干渉用露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 38 is a schematic view showing an example of a conventional two-beam interference exposure apparatus.

【図39】本発明に係る照明系の有効光源の説明図FIG. 39 is an explanatory diagram of an effective light source of the illumination system according to the present invention.

【図40】本発明に係る露光装置の瞳での光強度分布の
説明図
FIG. 40 is an explanatory diagram of a light intensity distribution at a pupil of the exposure apparatus according to the present invention.

【図41】本発明に係る露光装置の瞳での光強度分布の
説明図
FIG. 41 is an explanatory diagram of a light intensity distribution at a pupil of the exposure apparatus according to the present invention.

【図42】本発明に係る感光基板上での光パターンの説
明図
FIG. 42 is an explanatory diagram of a light pattern on a photosensitive substrate according to the present invention.

【図43】本発明に係る2光束干渉と通常露光との多重
露光の説明図
FIG. 43 is an explanatory diagram of multiple exposure of two-beam interference and normal exposure according to the present invention.

【図44】本発明において得られる回路パターンの説明
FIG. 44 is an explanatory diagram of a circuit pattern obtained in the present invention.

【図45】本発明において得られる回路パターンの説明
FIG. 45 is an explanatory diagram of a circuit pattern obtained in the present invention.

【図46】本発明に係る瞳フィルターの説明図FIG. 46 is an explanatory diagram of a pupil filter according to the present invention.

【図47】本発明に係る瞳面上の光強度分布の説明図FIG. 47 is an explanatory diagram of a light intensity distribution on a pupil plane according to the present invention.

【図48】本発明に係る4光束干渉における感光基板上
の光パターンの説明図
FIG. 48 is an explanatory diagram of a light pattern on a photosensitive substrate in four-beam interference according to the present invention.

【図49】本発明に係る4光束干渉と通常露光の多重露
光の説明図
FIG. 49 is an explanatory diagram of multiple exposure of four-beam interference and normal exposure according to the present invention.

【図50】本発明に係る4光束干渉と通常露光で得られ
たパターンの説明図
FIG. 50 is an explanatory diagram of a pattern obtained by four-beam interference and normal exposure according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

221 エキシマレーザ 222 照明光学系 223 マスク(レチクル) 224 マスク(レチクル)ステージ 225 2光束干渉用マスクと通常投影露光用のマスク 226 マスク(レチクル)チェンジャ 227 投影光学系 228 ウエハ 229 XYZステージ 80 照明光学系 81 マスク 83 投影光学系 84 開口絞り 86 感光基板 87 瞳面 90 レベンソン型マスク 94,101 マスク 221 Excimer laser 222 Illumination optical system 223 Mask (reticle) 224 Mask (reticle) stage 225 2 Light flux interference mask and mask for normal projection exposure 226 Mask (reticle) changer 227 Projection optical system 228 Wafer 229 XYZ stage 80 Illumination optical system Reference Signs List 81 mask 83 projection optical system 84 aperture stop 86 photosensitive substrate 87 pupil plane 90 Levenson-type mask 94, 101 mask

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 章義 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−226362(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akiyoshi Suzuki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-7-226362 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 521

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】照明系を用いて有効光源からの光でマスク
を照明し、該マスクからの光を感光基板上に導いて所定
形状のパターンを得る露光方法であって、 市松模様のパターンを有する第1のマスクを照明するこ
とにより感光基板を露光する第1露光工程と、 第2のマスクを照明することにより前記感光基板を露光
する通常パターン露光を行う第2露光工程とを有し、 前記第1露光工程と前記第2露光工程は現像工程を挟ま
ずに実行され、 前記第1露光工程では前記感光基板の第1領域を露光閾
値より小さな露光量で露光し且つ、 前記第2露光工程では前記感光基板の第2領域を0より
大きく前記露光閾値より小さな露光量で露光すると共に
前記感光基板の第3領域を前記露光閾値より大きな露光
量で露光することにより、 前記第1領域と前記第2領域とが重なった領域の一部と
前記第3領域とによって前記所定形状のパターンを得る
ようにしており、 前記第1露光工程における前記有効光源の形状が4重極
であることを特徴とする露光方法。
1. A mask using light from an effective light source using an illumination system.
To illuminate the light, guide the light from the mask onto the photosensitive substrate, and
An exposure method for obtaining a shape pattern, comprising illuminating a first mask having a checkerboard pattern.
A first exposure step of exposing the photosensitive substrate by means of: exposing the photosensitive substrate by illuminating a second mask
A second exposure step of performing a normal pattern exposure, wherein the first exposure step and the second exposure step sandwich a development step.
It is performed without, the first region of the photosensitive substrate in the first exposure step exposing threshold
And exposing the second region of the photosensitive substrate to 0 in the second exposure step.
Exposure with an exposure amount that is significantly smaller than the exposure threshold
Exposing a third area of the photosensitive substrate to a value greater than the exposure threshold
By exposing the first region and the second region, a portion of the region where the first region and the second region
Obtaining the pattern of the predetermined shape by the third region
And the shape of the effective light source in the first exposure step is quadrupole.
An exposure method, characterized in that:
【請求項2】前記第2のマスクが3段階又は4段階又は
5段階の透過率を有することを特徴とする請求項1記載
の露光方法。
2. The method according to claim 1, wherein the second mask has three or four steps,
2. The light transmission device according to claim 1, wherein the light transmission device has five transmittances.
Exposure method.
【請求項3】前記第2のマスクにより、前記感光基板に
3段階又は4段階又は5段階の露光量を与えることを特
徴とする請求項1又は2記載の露光方法。
3. The photosensitive substrate according to claim 2, wherein
It is particularly important to provide three, four or five exposure levels.
The exposure method according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】前記通常パターン露光は多値露光であるこ
とを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
露光方法。
4. The exposure method according to claim 1, wherein said normal pattern exposure is a multi-value exposure.
【請求項5】前記第1露光工程において、2光束干渉を
行うことを特徴とする請求項1乃至 4のいずれか1項に
記載の露光方法。
5. The method according to claim 1, wherein in the first exposure step, two-beam interference
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein
Exposure method according to the above.
【請求項6】前記第1露光工程において、2光束干渉を
互いに直交する2方向で同時に行うことを特徴とする請
求項1乃至5のいずれか1項に記載の露光方法。
6. In the first exposure step, two-beam interference is prevented.
The contract is performed simultaneously in two directions orthogonal to each other.
An exposure method according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】請求項1乃至6のいずれか1項に記載の露
光方法を用いて、前記感光基板上にマスク上のパターン
を転写していることを特徴とする露光装置。
7. The dew drop according to any one of claims 1 to 6,
Using a light method, the pattern on the mask on the photosensitive substrate
An exposure apparatus for transferring an image.
【請求項8】請求項1乃至6のいずれか1項に記載の露
光方法を用いて、マスクのパターンを前記感光基板上に
転写する露光工程と、 該露光工程の後、前記感光基板を現像する現像処理工程
とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
8. The dew according to any one of claims 1 to 6,
Using a light method, a mask pattern is formed on the photosensitive substrate.
An exposing step of transferring, and a developing step of developing the photosensitive substrate after the exposing step
And a method for manufacturing a device.
【請求項9】請求項7に記載の露光装置を用いて、マス
クのパターンを前記感光基板上に転写する露光工程と、 該露光工程の後、前記感光基板を現像する現像処理工程
とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
9. An exposure apparatus according to claim 7, wherein
An exposure step of transferring a pattern of the pattern onto the photosensitive substrate, and a developing step of developing the photosensitive substrate after the exposure step
And a method for manufacturing a device.
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