JP2000021753A - Exposure method and apparatus - Google Patents

Exposure method and apparatus

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JP2000021753A
JP2000021753A JP10201333A JP20133398A JP2000021753A JP 2000021753 A JP2000021753 A JP 2000021753A JP 10201333 A JP10201333 A JP 10201333A JP 20133398 A JP20133398 A JP 20133398A JP 2000021753 A JP2000021753 A JP 2000021753A
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exposure
pattern
optical system
projection
aberration
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Miyoko Kawashima
美代子 川島
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/7045Hybrid exposures, i.e. multiple exposures of the same area using different types of exposure apparatus, e.g. combining projection, proximity, direct write, interferometric, UV, x-ray or particle beam

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce high resolution by matching the direction in which the resolution of a projecting optical system is best with the direction of diffraction light emitted by a fine pattern on the surface of a first body. SOLUTION: A resolution determined by measurements is best in a direction Xa at an angle θ in the counterclockwise direction with respect to a standard direction SD. The direction Xa is a direction in which RMS(root mean square) of resolutions (aberrations) calculated in all directions from the standard direction SD is minimum. Next, a mask is turned counterclockwise an angle of θ' from the standard direction SD in such a way that the direction of diffraction light emitted by a fine pattern on the mask (first body) agrees with the Xa direction and a wafer is then turned counterclockwise an angle of (θ-θ') from the standard direction SD to match the Xa direction of the mask with the baking direction Xb of the wafer.

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。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、
0.5μm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。
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. Therefore, even in the above-described projection exposure method and projection exposure apparatus that form the center of microfabrication technology for wafers,
Image (circuit pattern image) with dimensions (line width) of 0.5 μm or less
In order to form an image over a wide range, the resolution is increased and the exposure area is increased.

【0004】従来の投影露光装置の摸式図を図28に示
す。図28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. 28 is a schematic diagram of a conventional projection exposure apparatus. In FIG. 28, reference numeral 191 denotes an excimer laser as a light source for exposure to far ultraviolet rays, 192 denotes an illumination optical system, 193 denotes illumination light emitted from the illumination optical system 192, 194 denotes a mask,
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.

【0005】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)、
投影倍率等を持つ照明光193となるように調整され、
マスク194を照明する。マスク194にはウエハ19
8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193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。像
側露光光197は図28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19
8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。
[0005] 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). Number NA),
It is adjusted to become the illumination light 193 having the projection magnification and the like,
The mask 194 is illuminated. The mask 194 has a wafer 19
8 is formed on the quartz substrate by chrome or the like, the pattern having a size obtained by reciprocally multiplying (for example, 2 times, 4 times, or 5 times) the projection magnification of the projection optical system 196 with respect to the fine pattern to be formed on the quartz substrate. Are transmitted and diffracted by the fine pattern of the mask 194 to become the object side exposure light 195. The projection optical system 196 converts the object-side exposure light 195 into image-side exposure light 197 that forms a fine pattern of the mask 194 on the wafer 198 with the above-described projection magnification and sufficiently small aberration. As shown in the enlarged view at the bottom of FIG. 28, the image-side exposure light 197 has a predetermined numerical aperture NA (= Sin (θ)).
8 and forms an image of a fine pattern on the wafer 198. The substrate stage 199 moves stepwise along the image plane of the projection optical system when a fine pattern is sequentially formed in a plurality of different areas (shot areas: areas forming one or more chips) of the wafer 198. This changes the position of the wafer 198 with respect to the projection optical system 196.

【0006】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。
A projection exposure apparatus using the above-described excimer laser as a light source has a high projection resolution, but it is technically difficult to form a pattern image of, for example, 0.15 μm or less.

【0007】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。
[0007] 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).

【0008】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N
A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 = k 1 (λ / NA) ‥‥‥ (1) DOF = k 2 (λ / NA 2 ) ‥‥‥ (2) where λ is the exposure wavelength, and NA is the brightness of the projection optical system 196. The numerical apertures on the image side, k 1 and k 2 , which represent the image quality, are constants determined by the development process characteristics of the wafer 198 and the like.
The value is about 5 to 0.7. From the equations (1) and (2), it is apparent that the numerical aperture N
There is "higher NA" to increase A. However, in actual exposure, the depth of focus DOF of the projection optical system 196 needs to be set to a certain value or more, so that it is difficult to increase the NA to a certain value or more. It is understood that "short wavelength" for reducing the wavelength λ is required.

【0009】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 becomes shorter, 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 this fused quartz also sharply decreases with respect to the exposure wavelength of 193 nm or less, and practical glass material development is extremely difficult in the region of 150 nm or less corresponding to fine patterns with a line width of 0.15 μm or less. Difficult. 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.

【0010】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.

【0011】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.

【0012】2光束干渉露光の原理を図20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
ab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9
0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.
The two laser light beams (coherent parallel light beams) are divided from larger than 0 to 9 by being split into two light beams of ab and reflecting the split two light beams by the plane mirrors 153a and 153b, respectively.
An interference fringe is formed at the intersection by intersecting at an angle of less than 0 degree on the surface of the wafer 154. 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.

【0013】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).

【0014】 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 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.

【0015】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, and 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 k 1 = 0.25, it is possible to obtain a resolution twice or more as high as that of a normal projection exposure in which k 1 = 0.5 to 0.7 in two-beam interference exposure. .

【0016】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.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】露光装置に用いられる
最近の投影レンズは設計技術もすすみ、設計値ではほと
んど収差がゼロに近いが、製作時の誤差によっておこる
ランダムな収差が残存する。この製作時の収差は、空中
像から波面収差を測定し、波面各点の収差の詳細な量が
分かっている。
A recent projection lens used in an exposure apparatus has advanced design techniques, and although the aberrations are almost zero in design values, random aberrations caused by errors in manufacturing remain. As for the aberration at the time of this production, the wavefront aberration is measured from the aerial image, and the detailed amount of the aberration at each point of the wavefront is known.

【0018】収差の影響は、例えば球面収差があると像
がぼけるため線幅が広がったり、デフォーカスのプラス
とマイナスで線幅が違ってくる。またコマ収差がある
と、パターンの左側と右側の線幅が違うなどの悪影響が
ある。
Regarding the influence of aberration, for example, if there is a spherical aberration, the image is blurred and the line width is widened, or the line width is different between plus and minus of defocus. Also, the presence of coma has adverse effects such as a difference in line width between the left and right sides of the pattern.

【0019】特に投影光学系は製作誤差より、光軸に対
して回転非対称な収差の発生により、光軸に対して直交
する面内において方向によって投影解像力にバラツキが
生じてくる。
In particular, in the projection optical system, due to a production error, a rotationally asymmetric aberration with respect to the optical axis occurs, and the projection resolution varies depending on the direction in a plane perpendicular to the optical axis.

【0020】又、投影レンズの波面収差は中心部より周
辺部の方が収差が大きいため、パターンが微細化してく
ると収差の影響が大きくでる。そのため、微細パターン
の線幅はマスクの設計値通りにならず、線幅再現性が非
常に悪いものとなっている。
Further, the wavefront aberration of the projection lens is larger at the peripheral portion than at the central portion. Therefore, as the pattern becomes finer, the influence of the aberration becomes greater. Therefore, the line width of the fine pattern does not conform to the design value of the mask, and the line width reproducibility is very poor.

【0021】又前述した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 above-described 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. Therefore, a circuit pattern having a desired shape is formed on the wafer. It is difficult.

【0022】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。
In the above-mentioned US Pat. No. 5,415,835, a simple fringe pattern (periodic pattern), that is, a binary exposure amount 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.

【0023】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.

【0024】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.

【0025】この為マスク面上のパターンを投影光学系
によりウエハ面上に投影露光するとき、投影光学系の最
も解像力の良い方向(解像力方向)が微細パターンの形
成方向と合っていないと良好なる解像度が得られない。
For this reason, when the pattern on the mask surface is projected and exposed on the wafer surface by the projection optical system, it is preferable that the direction of the highest resolution (resolution direction) of the projection optical system does not match the direction of forming the fine pattern. I can't get the resolution.

【0026】特に2光束干渉露光と通常露光で多重露光
する露光方法においては解像力の良い方向に微細パター
ンの形成方向が一致していないと良好なるパターン像が
得られない。
In particular, in an exposure method in which multiple exposure is performed by two-beam interference exposure and normal exposure, a good pattern image cannot be obtained unless the direction of forming a fine pattern does not coincide with the direction of good resolution.

【0027】本発明は、投影光学系の解像力方向とマス
クの微細パターンの方向とを適切に設定することによ
り、高い解像力が容易に得られる露光方法及び露光装置
の提供を目的とする。
An object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus capable of easily obtaining a high resolution by appropriately setting the direction of the resolution of the projection optical system and the direction of the fine pattern of the mask.

【0028】この他本発明は、2光束干渉露光に代表さ
れる周期パターン露光と周期パターンを含まない通常パ
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の提供を目的とす
る。
In addition, the present invention employs two exposure methods, a periodic pattern exposure typified by two-beam interference exposure and a normal pattern exposure (normal exposure) not including a periodic pattern, thereby forming a circuit pattern having a complicated shape. It is an object of the present invention to provide an exposure method and an exposure apparatus which can be formed on a wafer.

【0029】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.

【0030】また本発明の他の目的は周期パターン露光
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。
Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing two exposure methods, periodic pattern exposure and normal exposure.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】本発明の露光方法は、 (1-1) 第1物体面上のパターンを投影光学系により第2
物体面上に投影露光する投影方法において、該投影光学
系の解像力が最も良くなる方向と、該第1物体面上の微
細パターンの回折光の出射方向とが一致するようにして
いることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided an exposure method comprising the steps of: (1-1) patterning a pattern on a first object plane by a projection optical system;
In a projection method of projecting and exposing on an object plane, a direction in which the resolving power of the projection optical system is the best and an emission direction of the diffracted light of the fine pattern on the first object plane coincide with each other. And

【0032】特に、 (1-1-1) 前記投影光学系の複数の像高において解像力が
最も良くなる方向を計測しておき、前記第1物体面上の
微細パターンの位置するパターン像高と同じ高さでの投
影光学系の像高における解像力が最も良い方向とを一致
させていることを特徴としている。
In particular, (1-1-1) the direction in which the resolving power is the best at a plurality of image heights of the projection optical system is measured, and the pattern image height at which the fine pattern is located on the first object plane is determined. It is characterized in that the resolving power at the image height of the projection optical system at the same height coincides with the direction in which the resolution is the best.

【0033】(1-2) 互いに異なったパターンを有する複
数の第1物体を用いて投影光学系で第2物体上の同一領
域を異なったパターンで多重露光する露光方法におい
て、該投影光学系の解像力が最も良くなる方向と、該第
1物体面上の微細パターンの回折光の出射方向とが一致
するようにしていることを特徴としている。
(1-2) In an exposure method, a plurality of first objects having mutually different patterns are used to perform multiple exposures of the same area on a second object with different patterns using a projection optical system. It is characterized in that the direction in which the resolving power is the best coincides with the emission direction of the diffracted light of the fine pattern on the first object plane.

【0034】特に、 (1-2-1) 前記投影光学系の解像力が最も良くなる方向を
複数の像高において計測しておき、前記第1物体面上の
微細パターンの位置するパターン像高と同じ高さでの投
影光学系の像高における解像力が最も良い方向とを一致
させていることを特徴としている。
In particular, (1-2-1) the direction in which the resolving power of the projection optical system is the best is measured at a plurality of image heights, and the pattern image height at which the fine pattern is located on the first object plane is determined. It is characterized in that the resolving power at the image height of the projection optical system at the same height coincides with the direction in which the resolution is the best.

【0035】この他構成(1-1) 又は(1-2) において、 (1-2-2)前記投影レンズの解像力が最も良い方向は測定
した波面収差のrms(root mean squar
e)が最も小さくなる方向であること。
In the other configurations (1-1) and (1-2), (1-2-2) the direction in which the resolution of the projection lens is the best is the rms (root mean square) of the measured wavefront aberration.
e) is the direction in which it becomes the smallest.

【0036】(1-2-3) 前記第1物体面のパターンの最も
微細なパターンの回折光の出射方向は、最も微細なパタ
ーンの長手方向に直角な方向とすること。
(1-2-3) The direction of emission of the diffracted light of the finest pattern of the pattern on the first object plane is perpendicular to the longitudinal direction of the finest pattern.

【0037】(1-2-4)前記像高と測定されたこの像高で
の収差量、あるいはZernike展開された係数を露
光装置のコントロール部に記憶しておき、各方向の収差
量のrmsを計算すること。
(1-2-4) The image height and the aberration amount at this measured image height or the coefficient expanded by Zernike are stored in the control unit of the exposure apparatus, and the rms of the aberration amount in each direction is stored. To calculate.

【0038】(1-2-5)あらかじめ計算されたrmsが最
も最小になる方向を露光装置のコントロール部に記憶し
ておき、この記憶から読み込むこと。
(1-2-5) The direction in which the previously calculated rms is minimized is stored in the control unit of the exposure apparatus, and is read from this storage.

【0039】(1-2-6)収差が最も小さくなる方向を露光
時に入力すること。
(1-2-6) Input the direction in which the aberration is minimized at the time of exposure.

【0040】(1-2-7)前記第1物体の微細パターンのあ
る部分の像高と、微細パターンの回折光の出射方向を第
1物体のバーコードに書き込むこと。
(1-2-7) Writing the image height of a portion of the first object having the fine pattern and the emission direction of the diffracted light of the fine pattern in a bar code of the first object.

【0041】(1-2-8)第1物体のアライメント時に第1
物体のバーコードを読み取ること。
(1-2-8) First alignment at the time of alignment of the first object
To read a bar code on an object.

【0042】(1-2-9) 第1物体のパターンの最も微細な
パターンの回折光の出射方向を露光時に入力すること。
(1-2-9) The direction of emission of the diffracted light of the finest pattern of the pattern of the first object is input at the time of exposure.

【0043】(1-2-10) 前記投影レンズをある一方向だ
けが収差が小さくなるように調整して製作し、その方向
を基準方向としておくこと。
(1-2-10) The projection lens is manufactured such that aberration is reduced in only one direction, and that direction is set as a reference direction.

【0044】(1-2-11) 一方向の収差を補正できる収差
補正系を回転できるようにして、微細パターンの回折光
の出射方向を収差補正すること。
(1-2-11) To correct the aberration of the emission direction of the diffracted light of the fine pattern by rotating the aberration correction system capable of correcting the aberration in one direction.

【0045】(1-2-12)前記投影レンズの収差量のrms
が最も最小になる方向に直角にスキャンして露光してい
ること。等を特徴としている。
(1-2-12) Rms of aberration amount of the projection lens
Scanning at a right angle in the direction that minimizes the exposure. And so on.

【0046】本発明の露光装置は、 (2-1) 構成(1-1) 又は(1-2) の露光方法を用いて感光性
の基板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。
The exposure apparatus of the present invention is characterized in that (2-1) the pattern on the mask is transferred to a photosensitive substrate using the exposure method of the constitution (1-1) or (1-2). And

【0047】本発明のデバイスの製造方法は、 (3-1) 構成(1-1) 又は(1-2) の露光方法を用いてマスク
面上のパターンをウエハ面上に露光した後、該ウエハを
現像処理工程を介してデバイスを製造していることを特
徴としている。
The method for manufacturing a device according to the present invention comprises the steps of: (3-1) exposing a pattern on a mask surface to a wafer surface using the exposure method of the constitution (1-1) or (1-2); It is characterized in that devices are manufactured through a wafer development process.

【0048】(3-2) 構成(2-1) の露光装置を用いてマス
ク面上のパターンをウエハ面上に露光した後、該ウエハ
を現像処理工程を介してデバイスを製造していることを
特徴としている。
(3-2) After the pattern on the mask surface is exposed on the wafer surface using the exposure apparatus of the configuration (2-1), the wafer is subjected to a developing process to manufacture a device. It is characterized by.

【0049】尚、本発明において「多重露光」とは「感
光基板上の同一領域を互いに異なる光パターンで途中に
現像処理工程を介さずに露光すること」を言う。
In the present invention, "multiple exposure" refers to "exposing the same area on a photosensitive substrate with different light patterns without passing through a developing process".

【0050】[0050]

【発明の実施の形態】図1は本発明の2光束干渉用露光
と通常の投影露光の双方が行える高解像度の露光装置を
示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a high-resolution exposure apparatus according to the present invention which can perform both two-beam interference exposure and ordinary projection exposure.

【0051】本実施形態は解像限界付近の微細なパター
ンの線幅再現性を向上するために、マスクパターンの最
も微細なパターンに直角な方向を投影レンズの収差が最
も小さくなる方向に合わせて露光するようにマスクとウ
エハを同一方向に同量、投影レンズに対して相対的に回
転できるようにする。
In this embodiment, in order to improve the line width reproducibility of a fine pattern near the resolution limit, the direction perpendicular to the finest pattern of the mask pattern is adjusted to the direction in which the aberration of the projection lens is minimized. The mask and the wafer can be rotated in the same direction by the same amount and relative to the projection lens for exposure.

【0052】あるいは1方向の収差を補正できる収差補
正系を回転できるようにして、マスクパターンの最も微
細なパターンに直角な方向に平行にして収差補正を行う
ことを特徴としている。
Another feature is that the aberration correction system capable of correcting the aberration in one direction can be rotated so that the aberration is corrected in parallel to a direction perpendicular to the finest pattern of the mask pattern.

【0053】図1において、221はKrF又はArF
エキシマレーザー、222は照明光学系、223はマス
ク(レチクル)、224はマスクステージ、227はマ
スク223の回路パターンをウエハ228上に縮小投影
する投影光学系で231の補正光学系が含まれる。23
1は1方向のみの収差補正系であり、任意の回転が可能
である。225はマスク(レチクル)チェンジャであ
り、ステージ224に、通常のレチクルと前述したレベ
ンソン位相シフトマスク(レチクル)又はエッジシフタ
型のマスク(レチクル)又は位相シフタを有していない
周期パターンマスク(レチクル)の一方を選択的に供給
する為に設けてある。
In FIG. 1, 221 denotes KrF or ArF
Excimer laser, 222 is an illumination optical system, 223 is a mask (reticle), 224 is a mask stage, 227 is a projection optical system for reducing and projecting the circuit pattern of the mask 223 onto a wafer 228, and includes a correction optical system 231. 23
Reference numeral 1 denotes an aberration correction system in only one direction, which can rotate arbitrarily. Reference numeral 225 denotes a mask (reticle) changer. The stage 224 includes a normal reticle and the above-mentioned Levenson phase shift mask (reticle), an edge shifter type mask (reticle), or a periodic pattern mask (reticle) having no phase shifter. It is provided for selectively supplying one.

【0054】また、マスクステージは微細パターンの方
向と周期パターンの方向と平行にする為に、予めマスク
にバーコード等に描かれてある情報をもとにマスクを回
転させる機能を持たせてある。
The mask stage is provided with a function of rotating the mask based on information previously drawn on a bar code or the like in order to make the direction of the fine pattern parallel to the direction of the periodic pattern. .

【0055】図1の229は2光束干渉露光と投影露光
で共用される1つのXYZステージであり、このステー
ジ229は、光学系227の光軸に直交する平面及びこ
の光軸方向に移動可能で、レーザー干渉計等を用いてそ
のXY方向の位置が正確に制御される。224,229
は記憶された或いは入力された投影レンズの収差が最も
小さくなる方向の情報とマスクの微細パターンの回折光
の出射方向の情報により相対的に回転がなされる。
Reference numeral 229 in FIG. 1 denotes one XYZ stage shared by the two-beam interference exposure and the projection exposure. This stage 229 is movable in a plane perpendicular to the optical axis of the optical system 227 and in the optical axis direction. The position in the XY directions is accurately controlled using a laser interferometer or the like. 224,229
Is relatively rotated based on the stored or input information on the direction in which the aberration of the projection lens is minimized and the information on the emission direction of the diffracted light of the fine pattern of the mask.

【0056】また、図1の装置は、不図示のレチクル位
置合わせ光学系、ウエハ位置合わせ光学系(オフアクシ
ス位置合わせ光学系とTTL位置合わせ光学系とTTR
位置合わせ光学系)とを備える。
The apparatus shown in FIG. 1 includes a reticle positioning optical system (not shown) and a wafer positioning optical system (off-axis positioning optical system, TTL positioning optical system, and TTR).
Positioning optical system).

【0057】図1の露光装置の照明光学系222は部分
的コヒーレント照明とコヒーレント照明とを切換え可能
に構成してあり、コヒーレント照明の場合には、ブロッ
ク230内の図示した前述した(1a)又は(1b)の
照明光を、前述したレベンソン型位相シフトレチクル又
はエッジシフタ型レチクル又は位相シフタを有していな
い周期パターンレチクルの1つに供給し、部分的コヒー
レント照明の場合にはブロック230内に図示した(2
a)の照明光を所望のレチクルに供給する。部分的コヒ
ーレント照明からコヒーレント照明とを切換えは、通常
光学系222のフライアイレンズの直後に置かれる開口
絞りを、この絞りに比して開口径が十分に小さいコヒー
レント照明用絞りと交換すればいい。
The illumination optical system 222 of the exposure apparatus shown in FIG. 1 is configured to be able to switch between partially coherent illumination and coherent illumination. In the case of coherent illumination, the above-mentioned (1a) or (1a) shown in the block 230 is used. The illumination light of (1b) is supplied to one of the above-described Levenson-type phase shift reticles or edge shifter-type reticles or one of the periodic pattern reticles having no phase shifter, and is illustrated in a block 230 in the case of partial coherent illumination. (2
The illumination light of a) is supplied to a desired reticle. Switching from partial coherent illumination to coherent illumination can be achieved by replacing the aperture stop usually placed immediately after the fly-eye lens of the optical system 222 with a coherent illumination stop having an aperture diameter sufficiently smaller than this aperture stop. .

【0058】次に本実施形態の特徴について説明する。
本実施形態ではまず露光装置全体を組み立てて、この時
の状態を基準状態としている。そして、この基準状態の
位置でマスク(第1物体)面上のパターンをウエハ(第
2物体)面上に投影光学系(投影レンズ)227を基準
状態の位置より光軸を回転中心として段階的に何度か回
動しながら順次投影露光する。
Next, the features of this embodiment will be described.
In the present embodiment, first, the entire exposure apparatus is assembled, and the state at this time is set as a reference state. Then, the pattern on the mask (first object) plane is projected onto the wafer (second object) plane at this reference state position with the projection optical system (projection lens) 227 set in a stepwise manner with the optical axis as the rotation center from the reference state position. Is sequentially exposed while rotating several times.

【0059】又は画面全体にわたり解像力チャート(パ
ターン)が配置されているマスクをウエハ面上に投影露
光する。そしてウエハ面上に投影されたパターン像を測
定して投影光学系の画面上で最も解像力の良い方向(収
差が最も補正された方向)を検出する。
Alternatively, a mask on which a resolution chart (pattern) is arranged over the entire screen is projected and exposed on the wafer surface. Then, the pattern image projected on the wafer surface is measured, and the direction having the highest resolution (the direction in which the aberration is most corrected) is detected on the screen of the projection optical system.

【0060】このとき、投影光学系の各像高における最
も解像力の良い方向も同時に検出しておく、あるいはあ
らかじめ波面収差測定機により空中像から直接波面収差
を測定しておく。以下、この方向「解像力方向」ともい
う。
At this time, the direction of the highest resolving power at each image height of the projection optical system is simultaneously detected, or the wavefront aberration is directly measured from the aerial image by a wavefront aberration measuring device in advance. Hereinafter, this direction is also referred to as “resolution direction”.

【0061】図2は投影レンズの基準方向SDに対して
反時計方向に角度θ回転した方向が測定により求めた最
も解像力の良い方向(xa方向)であることを示してい
る。
FIG. 2 shows that the direction rotated by an angle θ in the counterclockwise direction with respect to the reference direction SD of the projection lens is the direction (xa direction) with the best resolution determined by measurement.

【0062】このXa方向は投影レンズの基準方向SD
からの各方向での解像力(収差量)のrms(root
mean square)を計算し、rmsが最も小さ
い方向として求めている。
This Xa direction is the reference direction SD of the projection lens.
Rms (root) of the resolving power (amount of aberration) in each direction from
(mean square) is calculated to determine the direction in which rms is the smallest.

【0063】次に図3に示すようにマスク(第1物体)
M面上の微細パターン(最も線幅の小さいパターン)M
Pから生じる回折光の出射方向DPとXa方向とが一致
するようにマスクMを基準方向SDより角度θ′だけ反
時計方向に回動させる。
Next, as shown in FIG. 3, a mask (first object)
Fine pattern on M surface (pattern with the smallest line width) M
The mask M is rotated counterclockwise by an angle θ ′ from the reference direction SD so that the emission direction DP of the diffracted light generated from P coincides with the Xa direction.

【0064】図4は投影レンズのXa方向とマスクのD
P方向とを一致させた状態を示している。
FIG. 4 shows the Xa direction of the projection lens and the D of the mask.
This shows a state in which the direction P is matched.

【0065】次に図5に示すようにウエハ(第2物体)
Wを基準位置SDより角度θ−θ′だけ反時計方向に回
動させる。これによってマスクのXa方向とウエハの焼
き付け方向Xbとを一致させている。
Next, as shown in FIG. 5, the wafer (second object)
W is rotated counterclockwise by an angle θ-θ ′ from the reference position SD. This makes the Xa direction of the mask coincide with the baking direction Xb of the wafer.

【0066】以上により投影レンズの解像力方向にマス
クを角度θ′回動させて、マスク面上の微細パターンか
らの回折光出射方向を一致させ、更にウエハも角度θ′
回動させて投影露光準備を完了している。
As described above, the mask is rotated by the angle θ ′ in the direction of the resolving power of the projection lens so that the directions of the diffracted light from the fine pattern on the mask surface coincide with each other.
By turning, the projection exposure preparation is completed.

【0067】次にステップアンドリピート方式における
投影露光やステップアンドスキャン方式(スキャナー)
における投影走査露光、そして後述する多重露光等を行
っている。
Next, projection exposure in a step-and-repeat method and a step-and-scan method (scanner)
, And multiple exposure, which will be described later.

【0068】特にスキャナーに対しては投影レンズの収
差量のrmsが最も最小になる方向に直角にスキャンす
るようにするのが良い。
In particular, it is preferable to scan the scanner at right angles to the direction in which the rms amount of aberration of the projection lens is minimized.

【0069】本実施形態では、このような操作を行うこ
とにより、マスク面上のパターンをウエハ面上に高い解
像力で投影露光ができるようにしている。
In the present embodiment, by performing such operations, the pattern on the mask surface can be projected and exposed on the wafer surface with a high resolution.

【0070】尚、本実施形態において投影光学系の解像
力方向を各像高毎に求めておいて、マスク(第1物体)
面上の微細パターンが位置している像高と対応させて、
投影光学系の解像力方向とマスクのDP方向とを一致さ
せるのが良い。
In this embodiment, the direction of the resolving power of the projection optical system is determined for each image height, and a mask (first object) is obtained.
Corresponding to the image height where the fine pattern on the surface is located,
The direction of the resolving power of the projection optical system and the direction of the DP of the mask are preferably matched.

【0071】この他、像高と測定されたこの像高での波
面各点での収差量、あるいはZernike展開された
係数を露光装置のコントロール部に記憶しておき、収差
量のrmsを計算してもいいし、あるいは像高とこの像
高でのrmsが最も最小になる方向をあらかじめ計算し
て露光装置のコントロール部に記憶しておき、この記憶
から読み込むようにしても良い。又は露光時に入力して
も良い。これによれば、より高解像度のパターン像が容
易に得られる。
In addition, the aberration amount at each point of the wavefront at the image height measured at this image height or the Zernike-expanded coefficient is stored in the control unit of the exposure apparatus, and the rms of the aberration amount is calculated. Alternatively, the image height and the direction in which the rms at this image height is minimized may be calculated in advance, stored in the control unit of the exposure apparatus, and read from this storage. Alternatively, it may be input at the time of exposure. According to this, a higher-resolution pattern image can be easily obtained.

【0072】本実施形態においては投影光学系の光路中
に収差補正系を回転可能に設けて、該収差補正系を回動
させてあらかじめわかっている収差を補正してこの方向
にマスクのDP方向1及びウエハの焼き付け方向とを一
致させるようにしても良い。
In the present embodiment, an aberration correction system is provided rotatably in the optical path of the projection optical system, and the aberration correction system is rotated to correct the aberration known in advance, and in this direction, the DP direction of the mask is changed. 1 and the baking direction of the wafer may be matched.

【0073】又マスクの微細パターンの回折方向の出射
方向は、微細パターンのある部分の像高と微細パターン
の回折光の出射方向をマスクのバーコードに書き込み、
マスクアライメント時にマスクのバーコードを読み取
り、マスクとウエハを同一方向に同量回転する。また
は、露光時に入力しても良い。
As for the emission direction in the diffraction direction of the fine pattern of the mask, the image height of a portion where the fine pattern is present and the emission direction of the diffracted light of the fine pattern are written in the bar code of the mask
At the time of mask alignment, the bar code of the mask is read, and the mask and the wafer are rotated by the same amount in the same direction. Alternatively, it may be input at the time of exposure.

【0074】又投影レンズをある一方向だけが収差が小
さくなるように調整して製作し、その方向を基準方向と
してマスクとウエハを同一方向に同量回転するようにし
ても良い。
The projection lens may be manufactured by adjusting the aberration in only one direction so that the aberration is reduced, and the mask and the wafer may be rotated by the same amount in the same direction with the direction as a reference direction.

【0075】本実施形態はマスク面上のパターンをウエ
ハ面上に1回露光する露光装置に適用できる他に多重露
光においても同様に適用することができる。
The present embodiment can be applied not only to an exposure apparatus for exposing a pattern on a mask surface once onto a wafer surface but also to multiple exposure.

【0076】次に前述したように投影光学系とマスクそ
して、ウエハとを調整してウエハ面上の同一領域に異な
ったパターンを複数、投影露光する多重露光について説
明する。
Next, the multiple exposure for projecting and exposing a plurality of different patterns to the same area on the wafer surface by adjusting the projection optical system, the mask, and the wafer as described above will be described.

【0077】本発明の露光方法及び露光装置における2
重露光における前記第1露光と前記第2露光の露光波長
は、第2露光が投影露光の場合、双方とも400nm以
下であり、好ましくは250nm以下である。250n
m以下の露光波長の光を得るにはKrFエキシマレーザ
(約248nm)やArFエキシマレーザ(約193n
m)を用いる。
The exposure method and exposure apparatus of the present invention
When the second exposure is a projection exposure, the exposure wavelength of the first exposure and the second exposure in the double exposure is 400 nm or less, and preferably 250 nm or less. 250n
In order to obtain light having an exposure wavelength of less than m, a KrF excimer laser (about 248 nm) or an ArF excimer laser (about 193 n) is used.
m).

【0078】尚、本発明において「投影露光」というの
は、マスクに形成された任意のパターンからの3個以上
の平行光線束が互いに異なる様々な角度で像面に入射し
て露光が行なわれるものである。
In the present invention, the term "projection exposure" refers to exposure in which three or more parallel light beams from an arbitrary pattern formed on a mask are incident on an image plane at various angles different from each other. Things.

【0079】本発明の露光装置はマスクのパターンをウ
エハに投影する投影光学系と、部分的コヒーレント照明
とコヒーレント照明の双方の照明が可能なマスク照明光
学系とを有し、部分的コヒーレント照明によって通常の
露光を行い、コヒーレント照明によって2光束干渉露光
を行うことにより、周期パターン露光を特徴とする。
「部分的コヒーレント照明」とはσ=(照明光学系の開
口数/投影光学系の開口数)の値がゼロより大きく1よ
り小さい照明であり、「コヒーレント照明」とは、σの
値がゼロまたはそれに近い値であり、部分的コヒーレン
ト照明のσに比べて相当小さい値である。
The exposure apparatus of the present invention has a projection optical system for projecting a mask pattern onto a wafer, and a mask illumination optical system capable of performing both partial coherent illumination and coherent illumination. By performing normal exposure and performing two-beam interference exposure by coherent illumination, it is characterized by periodic pattern exposure.
“Partial coherent illumination” is illumination in which the value of σ = (numerical aperture of the illumination optical system / numerical aperture of the projection optical system) is greater than zero and less than 1, and “coherent illumination” means that the value of σ is zero. Or a value close thereto, which is considerably smaller than σ of the partially coherent illumination.

【0080】周期パターン露光でのコヒーレント照明で
はσを0.3以下にする。通常露光を行う際の部分的コ
ヒーレント照明はσを0.6以上にする。σ=0.8が
望ましい。さらに照度分布が外側に比べて内側が低い輪
帯照明にすると、なお効果的である。
In coherent illumination in periodic pattern exposure, σ is set to 0.3 or less. Partial coherent illumination during normal exposure makes σ 0.6 or more. σ = 0.8 is desirable. Furthermore, it is still more effective to use annular illumination in which the illuminance distribution is lower on the inside than on the outside.

【0081】この露光装置の露光波長は、400nm以
下であり、好ましくは250nm以下である。250n
m以下の露光波長の光を得るにはKrFエキシマレーザ
(約248nm)やArFエキシマレーザ(約193n
m)を用いる。
The exposure wavelength of this exposure apparatus is 400 nm or less, preferably 250 nm or less. 250n
In order to obtain light having an exposure wavelength of less than m, a KrF excimer laser (about 248 nm) or an ArF excimer laser (about 193 n) is used.
m).

【0082】本発明の実施形態においては、マスク照明
光学系として部分的コヒーレント照明とコヒーレント照
明とが切換え可能な光学系を開示している。
In the embodiment of the present invention, an optical system capable of switching between partially coherent illumination and coherent illumination is disclosed as a mask illumination optical system.

【0083】本発明の露光装置は2光束干渉露光装置と
通常(投影)露光装置を両装置で共用される被露光基板
(感光基板)を保持する移動ステージとを有している。
The exposure apparatus of the present invention has a two-beam interference exposure apparatus and a moving stage for holding a substrate to be exposed (photosensitive substrate) which is shared by both apparatuses.

【0084】この露光装置の露光波長も、400nm以
下であり、好ましくは250nm以下である。250n
m以下の露光波長の光を得るにはKrFエキシマレーザ
(約248nm)やArFエキシマレーザ(約193n
m)を用いている。
The exposure wavelength of this exposure apparatus is also 400 nm or less, preferably 250 nm or less. 250n
In order to obtain light having an exposure wavelength of less than m, a KrF excimer laser (about 248 nm) or an ArF excimer laser (about 193 n) is used.
m).

【0085】以上説明した露光方法及び露光装置を用い
て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が可能である。
Using the above-described exposure method and exposure apparatus, various devices such as semiconductor chips such as ICs and LSIs, display elements such as liquid crystal panels, detection elements such as magnetic heads, and image pickup elements such as CCDs can be manufactured. .

【0086】本発明は以上説明した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲におい
て種々に変更することが可能である。特に2光束干渉露
光及び通常露光の各ステップでの露光回数や露光量の段
数は適宜選択することが可能であり、更に露光の重ね合
わせもずらして行なう等適宜調整することが可能であ
る。このような調整を行うことで形成可能な回路パター
ンにバリエーションが増える。
The present invention is not limited to the embodiment described above, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention. In particular, the number of exposures and the number of exposure steps in each step of the two-beam interference exposure and the normal exposure can be appropriately selected, and the exposure can be appropriately adjusted such that the exposure is superimposed and shifted. By performing such an adjustment, variations in circuit patterns that can be formed increase.

【0087】図6〜図14は本発明の多重露光方法(以
下単に「露光方法」ともいう。)の実施形態1の説明図
である。図6は本発明の露光方法を示すフローチャート
である。図6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。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。
FIGS. 6 to 14 are explanatory diagrams of Embodiment 1 of the multiple exposure method (hereinafter, also simply referred to as "exposure method") of the present invention. FIG. 6 is a flowchart showing the exposure method of the present invention. FIG. 6 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. Also, between each exposure step. Although there is a step of performing precise alignment, the illustration is omitted here.

【0088】本発明の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露
光の二重露光を行うことを特徴としている。
The exposure method and the exposure apparatus according to the present invention are characterized in that double exposure of periodic pattern exposure and normal exposure is performed on a substrate to be exposed (photosensitive substrate).

【0089】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、代表的なものとして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 an exposure which has a lower resolution than that of the periodic pattern exposure but can perform exposure in an arbitrary pattern, and a typical example is a projection exposure in which a mask pattern is projected by a projection optical system.

【0090】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.

【0091】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 directed 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.

【0092】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 that the direction of the periodic pattern matches the direction of the finest pattern of the normal pattern.

【0093】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.

【0094】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.

【0095】本発明の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 of the present invention comprises one or a plurality of exposure steps. Different exposure dose distributions are given to the photosensitive substrate.

【0096】図6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7に示
すような周期パターンで露光する。図7中の数字は露光
量を表しており、図7(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 exposure is performed according to the flow of FIG.
First, the wafer (photosensitive substrate) is exposed in a periodic pattern as shown in FIG. The numbers in FIG. 7 represent the exposure amount, and the hatched portions in FIG. 7A indicate the exposure amount 1 (actually arbitrary) and the white portions indicate the exposure amount 0.

【0097】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7(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7(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 set between the exposure amounts 0 and 1 as shown in the lower graph of FIG. The upper part of FIG. 7B shows a finally obtained lithography pattern (concavo-convex pattern).

【0098】図8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. 8 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, as a positive resist (hereinafter referred to as "positive") and a 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.

【0099】図9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. 9 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.

【0100】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10(図7(A)と同じ)及び図
11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Eth
を1よりも大きく設定している。この感光基板は図7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。)。
In this embodiment, unlike the normal exposure sensitivity setting, as shown in FIGS. 10 (same as FIG. 7A) and FIG. 11, the central exposure amount in the periodic pattern exposure is set to 1
, The exposure threshold Eth of the resist on the exposed substrate
Is set to be larger than 1. When the exposure pattern (exposure amount distribution) obtained by performing only the base pattern exposure shown in FIG. 7 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). .

【0101】尚、図11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. 11, 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. Incidentally, E 1 according to bottom the exposure amount in the periodic pattern exposure, E 2 represents an exposure amount in the conventional projection exposure.

【0102】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 this embodiment is that a high-resolution exposure pattern, which is apparently lost only by the periodic pattern exposure, is fused with an exposure pattern of an arbitrary 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.

【0103】図12(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. 12A shows an exposure pattern by normal projection exposure (normal pattern exposure), which is a fine pattern and 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.

【0104】図12(A)の露光パターンを作る投影露
光を、図10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12(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12(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. 12A is performed over the same region of the same resist without the development step after the periodic pattern exposure of FIG.
FIG. 12B shows the total exposure distribution on the resist surface.
It looks like the graph below. Here, the ratio of the exposure amount E 2 of the exposure amount E 1 and the projection exposure of the periodic pattern exposure is 1:
1. The exposure threshold value Eth of the resist is equal to the exposure amount E 1 (=
1) The sum of the exposure amount E 1 and the exposure amount E 2 of the projection exposure (= 2)
Therefore, the lithography pattern shown in the upper part of FIG. 12B is formed.

【0105】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 made to coincide with the peak of the periodic pattern. Also, the direction of the normal pattern and the direction of the periodic pattern are matched.

【0106】図12(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. 12 (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.

【0107】ここで仮に、図13の露光パターンを作る
投影露光(図10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10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, it is assumed that the projection exposure for forming the exposure pattern shown in FIG. 13 (the line width twice as large as the exposure pattern shown in FIG. 10 and the exposure threshold or more (here, the exposure amount twice as large as the threshold)). ) Is overlaid 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.

【0108】このレジストの合計の露光量分布は図13
(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.

【0109】また、図14に示すように、図10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. 14, 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.

【0110】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11,図12(B),図13(B),及び図14
(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12
(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 threshold value of the resist on the photosensitive substrate by each of the periodic pattern exposure and the projection exposure briefly described above,
11, 12 (B), 13 (B), and 14
The minimum line width is formed by a combination of various patterns as shown in FIG.
A circuit pattern serving as the pattern (B) can be formed.

【0111】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 exposure methods can be summarized as follows: (A-1) A pattern area 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.

【0112】(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 It is formed.

【0113】(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。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。
(A-3) In the pattern area of the projection exposure performed with the exposure amount not less than the exposure threshold value, a fine pattern (corresponding to a mask) which is not resolved only by the projection exposure is formed. It turns out that. 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.

【0114】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.

【0115】次に本発明の実施形態2を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0116】本実施形態は露光により得られる回路パタ
ーン(リソグラフィーパターン)として、図15に示す
所謂ゲート型のパターンを対象としている。
This embodiment is directed to a so-called gate type pattern shown in FIG. 15 as a circuit pattern (lithography pattern) obtained by exposure.

【0117】図15のゲートパターンは横方向の即ち図
中A−A’方向の最小線幅が0.1μmであるのに対し
て、縦方向では0.2μm以上である。本発明によれ
ば、このような1次元方向のみ高解像度を求められる2
次元パターンに対しては2光束干渉露光(周期パターン
露光)をかかる高解像度の必要な1次元方向のみで行え
ばいい。
In the gate pattern of FIG. 15, the minimum line width in the horizontal direction, that is, in the AA ′ direction in the figure is 0.1 μm, whereas in the vertical direction, it is 0.2 μm or more. According to the present invention, it is possible to obtain a high resolution only in such a one-dimensional direction.
For two-dimensional patterns, two-beam interference exposure (periodic pattern exposure) may be performed only in one-dimensional directions that require such high resolution.

【0118】本実施形態では、図16を用いて1次元方
向のみの2光束干渉露光と通常の投影露光の組み合わせ
の一例を示す。
In this embodiment, an example of a combination of two-beam interference exposure only in one-dimensional direction and normal projection exposure will be described with reference to FIG.

【0119】図16において、図16(A)は1次元方
向のみの2光束干渉露光による周期的な露光パターンを
示す。この露光パターンの周期は0.2μmであり、こ
の露光パターンは線幅0.1μmL&Sパターンに相当
する。図16の下部における数値は露光量を表すもので
ある。
FIG. 16A shows a periodic exposure pattern by two-beam interference exposure only in one-dimensional direction. The period of this exposure pattern is 0.2 μm, and this exposure pattern corresponds to a line width of 0.1 μmL & S pattern. Numerical values in the lower part of FIG. 16 represent exposure amounts.

【0120】このような2光束干渉露光を実現する露光
装置としては、図20で示すような、レーザ151,ハ
ーフミラー152,平面ミラー153による干渉計型の
分波合波光学系を備えるものや、図21で示すような、
投影露光装置においてマスクと照明方法を図22又は図
23のように構成した装置がある。
As an exposure apparatus for realizing such two-beam interference exposure, an exposure apparatus having an interferometer-type demultiplexing / multiplexing optical system using a laser 151, a half mirror 152, and a plane mirror 153 as shown in FIG. , As shown in FIG.
There is a projection exposure apparatus in which a mask and an illumination method are configured as shown in FIG. 22 or FIG.

【0121】図20の露光装置について説明を行う。The exposure apparatus shown in FIG. 20 will be described.

【0122】図20の露光装置では前述した通り合波す
る2光束の夫々が角度θでウエハ154に斜入射し、ウ
エハ154に形成できる干渉縞パターン(露光パター
ン)の線幅は前記(3)式で表される。角度θと分波合
波光学系の像面側のNAとの関係はNA=sinθであ
る。角度θは一対の平面ミラー153(153a,15
3b)の夫々の角度を変えることにより任意に調整、設
定可能で、一対の平面ミラーで角度θの値を大きく設定
すれば干渉縞パターンの夫々の縞の線幅は小さくなる。
例えば2光束の波長が248nm(KrFエキシマ)の
場合、θ=38度でも各縞の線幅は約0.1μmの干渉
縞パターンが形成できる。尚、この時のNA=sinθ
=0.62である。角度θを38度よりも大きく設定す
れば、より高い解像度が得られるということは言うまで
もない。
In the exposure apparatus shown in FIG. 20, as described above, each of the two multiplexed light beams obliquely enters the wafer 154 at an angle θ, and the line width of the interference fringe pattern (exposure pattern) that can be formed on the wafer 154 is as described in (3) above. It is expressed by an equation. The relationship between the angle θ and the NA on the image plane side of the demultiplexing / multiplexing optical system is NA = sin θ. The angle θ is a pair of flat mirrors 153 (153a, 15a).
3b) can be arbitrarily adjusted and set by changing each angle. If the value of the angle θ is set to be large with a pair of plane mirrors, the line width of each interference fringe pattern becomes small.
For example, when the wavelength of the two light beams is 248 nm (KrF excimer), an interference fringe pattern having a line width of about 0.1 μm can be formed even at θ = 38 degrees. In this case, NA = sin θ
= 0.62. If the angle θ is set to be larger than 38 degrees, it goes without saying that higher resolution can be obtained.

【0123】次に図21乃至図23の露光装置に関して
説明する。
Next, the exposure apparatus shown in FIGS. 21 to 23 will be described.

【0124】図21の露光装置は、例えば通常のステッ
プアンドリピート方式又はステップアンドスキャン方式
の縮小投影光学系(多数枚のレンズより成る)を用いた
投影露光装置であり、現状で露光波長248nmに対し
てNA0.6以上のものが存在する。
The exposure apparatus shown in FIG. 21 is, for example, a projection exposure apparatus using an ordinary step-and-repeat or step-and-scan type reduction projection optical system (comprising a large number of lenses), and currently has an exposure wavelength of 248 nm. On the other hand, there are those having NA of 0.6 or more.

【0125】図21中、161はマスク、162はマス
ク161から出て光学系163に入射する物体側露光
光、163は投影光学系、164は開口絞り、165は
投影光学系163から出てウエハ166に入射する像側
露光光、166は感光基板であるウエハを示し、167
は絞り164の円形開口に相当する瞳面での光束の位置
を一対の黒点で示した説明図である。
In FIG. 21, reference numeral 161 denotes a mask; 162, an object-side exposure light which emerges from the mask 161 and enters the optical system 163; 163, a projection optical system; 164, an aperture stop; 165, a wafer which emerges from the projection optical system 163; Image-side exposure light 166 incident on the wafer 166 indicates a wafer serving as a photosensitive substrate.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the position of a light beam on the pupil plane corresponding to the circular opening of the stop 164 by a pair of black dots.

【0126】図21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と像側露光光16
5は双方とも、通常の投影露光とは異なり、2つの平行
光線束だけから成っている。
FIG. 21 is a schematic diagram showing a state in which the two-beam interference exposure is being performed, and shows the object-side exposure light 162 and the image-side exposure light 16.
Both 5 are different from normal projection exposures and consist of only two parallel light beams.

【0127】図21に示すような通常の投影露光装置に
おいて2光束干渉露光(周期パターン露光)を行う為に
は、マスク161とその照明方法を図22又は図23の
ように設定すれば良い。以下これら3種の例について説
明する。
In order to perform two-beam interference exposure (periodic pattern exposure) in a normal projection exposure apparatus as shown in FIG. 21, the mask 161 and its illumination method may be set as shown in FIG. 22 or FIG. Hereinafter, these three examples will be described.

【0128】図22(A)はレベンソン型の位相シフト
マスク173を示しており、クロムより成る遮光部17
1のピッチPOが(4)式で0、位相シフタ172のピ
ッチPOSが(5)式で表されるマスクである。
FIG. 22A shows a Levenson-type phase shift mask 173, in which a light-shielding portion 17 made of chrome is used.
The pitch PO of 1 is 0 in the equation (4), and the pitch POS of the phase shifter 172 is the mask of the equation (5).

【0129】 P0 =MP=2MR=Mλ/(2NA) ‥‥‥(4) POS=2P0 =Mλ/(NA) ‥‥‥(5) ここで、Mは投影光学系163の投影倍率、λは露光波
長、NAは投影光学系163の像側の開口数を示す。
P 0 = MP = 2MR = Mλ / (2NA) ‥‥‥ (4) P OS = 2P 0 = Mλ / (NA) ‥‥‥ (5) where M is the projection magnification of the projection optical system 163. , Λ indicates the exposure wavelength, and NA indicates the numerical aperture of the projection optical system 163 on the image side.

【0130】一方、図22(B)が示すマスク174は
クロムより成る遮光部のないシフタエッジ型の位相シフ
トマスクであり、レベンソン型と同様に位相シフタ17
5のピッチPOSを上記(5)式を満たすように構成し
たものである。
On the other hand, the mask 174 shown in FIG. 22B is a shifter edge type phase shift mask made of chrome without a light-shielding portion, and is similar to the Levenson type.
The pitch POS of No. 5 is configured to satisfy the above equation (5).

【0131】図22(A),(B)の夫々の位相シフト
マスクを用いて2光束干渉露光を行うには、これらのマ
スクをσ=0(又は0に近い値)所謂コヒーレント照明
を行う。具体的には図22に示すようにマスク面170
に対して垂直な方向(光軸に平行な方向)から平行光線
束をマスク170に照射する。
In order to perform two-beam interference exposure using the phase shift masks shown in FIGS. 22A and 22B, these masks are subjected to so-called coherent illumination with σ = 0 (or a value close to 0). Specifically, as shown in FIG.
The mask 170 is irradiated with a parallel light beam from a direction perpendicular to the mask (a direction parallel to the optical axis).

【0132】ここで、σ=照明光学系の開口数/投影光
学系の開口数 である。
Here, σ = numerical aperture of the illumination optical system / numerical aperture of the projection optical system.

【0133】このような照明を行うと、マスク170か
ら上記垂直な方向に出る0次透過回折光に関しては、位
相シフタ172(175)により隣り合う透過光の位相
差がπとなって打ち消し合い存在しなくなり、±1次の
透過回折光の2平行光線束はマスク170から投影光学
系163の光軸に対して対称に発生し、図16の2個の
物体側露光165がウエハ166上で干渉する。また2
次以上の高次の回折光は投影光学系163の開口絞り1
64の開口に入射しないので結像には寄与しない。
When such illumination is performed, the phase difference between adjacent transmitted lights becomes π by the phase shifter 172 (175), and the 0th-order transmitted diffracted light emitted from the mask 170 in the vertical direction cancels out. The two parallel ray bundles of ± 1st-order transmitted diffraction light are generated symmetrically from the mask 170 with respect to the optical axis of the projection optical system 163, and the two object-side exposures 165 in FIG. I do. Also 2
The higher-order diffracted light of higher order is transmitted through the aperture stop 1 of the projection optical system 163.
Since it does not enter the aperture 64, it does not contribute to imaging.

【0134】図23に示したマスク180は、クロムよ
り成る遮光部181のピッチPOが(4)式と同様の
(6)式で表されるマスクである。
The mask 180 shown in FIG. 23 is a mask in which the pitch PO of the light shielding portion 181 made of chrome is expressed by the same expression (6) as the expression (4).

【0135】 P0 =MP=2MR=Mλ/(2NA) ‥‥‥(6) ここで、Mは投影光学系163の投影倍率、λは露光波
長、NAは投影光学系163の像側の開口数を示す。
P 0 = MP = 2MR = Mλ / (2NA) ‥‥‥ (6) where M is the projection magnification of the projection optical system 163, λ is the exposure wavelength, and NA is the image-side aperture of the projection optical system 163. Indicates a number.

【0136】図23の位相シフタを有していないマスク
には、1個又は2個の平行光線束による斜入射照明とす
る。この場合の平行光線束のマスク180への入射角θ
0 は(7)式を満たすように設定される。2個の平行光
線束を用いる場合が、光軸を基準にして互いに逆方向に
θ0 傾いた平行光線束によりマスクを照明する。
The mask without the phase shifter shown in FIG. 23 is subjected to oblique incidence illumination using one or two parallel light beams. In this case, the incident angle θ of the parallel light beam to the mask 180
0 is set to satisfy Expression (7). When two parallel light fluxes are used, the mask is illuminated with parallel light fluxes inclined by θ 0 in opposite directions with respect to the optical axis.

【0137】sinθ0 =M/NA ‥‥‥(7) ここでも、Mは投影光学系163の投影倍率、NAは投
影光学系163の像側の開口数を示す。
Sin θ 0 = M / NANA (7) Here, M is the projection magnification of the projection optical system 163, and NA is the image-side numerical aperture of the projection optical system 163.

【0138】図23が示す位相シフタを有していないマ
スクを上記(7)式を満たす平行光線束により斜入射照
明を行うと、マスク180からは、光軸に対して角度θ
0 で直進する0次透過回折光とこの0次透過回折光の光
路と投影光学系の光軸に関して対称な光路に沿って進む
(光軸に対して角度−θ0 で進む)−1次透過回折光の
2光束が図16の2個の物体側露光光162として生
じ、この2光束が投影光学系163の開口絞り164の
開口部に入射し、結像が行われる。
When obliquely illuminating a mask having no phase shifter shown in FIG. 23 with a parallel light beam satisfying the above equation (7), the mask 180 outputs an angle θ with respect to the optical axis.
0 proceeds along symmetrical optical paths with respect to the optical axes of the rectilinear to 0-order transmitted diffracted light and the optical path of the 0-order transmitted diffracted light projection optical system (traveling at an angle - [theta] 0 with respect to the optical axis) -1 order transmission Two light beams of the diffracted light are generated as two object-side exposure light beams 162 in FIG. 16, and these two light beams enter the opening of the aperture stop 164 of the projection optical system 163 to form an image.

【0139】尚、本発明においてはこのような1個又は
2個の平行光線束による斜入射照明も「コヒーレント照
明」として取り扱う。
In the present invention, such oblique incidence illumination using one or two parallel light beams is also treated as "coherent illumination".

【0140】以上が通常の投影露光装置を用いて2光束
干渉露光を行う技術であり、通常の投影露光装置の照明
光学系は部分的コヒーレント照明を行うように構成して
あるので、照明光学系の0<σ<1に対応する不図示の
開口絞りをσ≒0に対応する特殊開口絞りに交換可能に
する等して、投影露光装置において実質的にコヒーレン
ト照明を行うよう構成することができる。
The technique for performing two-beam interference exposure using a normal projection exposure apparatus has been described above. The illumination optical system of the normal projection exposure apparatus is configured to perform partial coherent illumination. By exchanging an aperture stop (not shown) corresponding to 0 <σ <1 with a special aperture stop corresponding to σ ≒ 0, the projection exposure apparatus can be configured to perform substantially coherent illumination. .

【0141】図15及び図16が示す実施形態2の説明
に戻る。本実施形態では前述した2光束干渉露光(周期
パターン露光)の次に行う通常の投影露光(通常パター
ン露光)(例えばマスクに対して部分的コヒーレント照
明を行うもの)によって図16(B)が示すゲートパタ
ーンの露光を行う。
Returning to the description of the second embodiment shown in FIGS. In the present embodiment, FIG. 16B shows a normal projection exposure (normal pattern exposure) (for example, one in which partial coherent illumination is performed on a mask) subsequent to the two-beam interference exposure (periodic pattern exposure) described above. The gate pattern is exposed.

【0142】図16(C)の上部には2光束干渉露光に
よる露光パターンとの相対的位置関係と通常の投影露光
の露光パターンの領域での露光量を示し、同図の下部
は、通常の投影露光によるウエハのレジストに対する露
光量を縦横を最小線幅のピッチの分解能でマップ化した
ものである。
The upper part of FIG. 16C shows the relative positional relationship with the exposure pattern by the two-beam interference exposure and the exposure amount in the area of the exposure pattern of the normal projection exposure, and the lower part of FIG. The exposure amount of the resist on the wafer by projection exposure is mapped in the vertical and horizontal directions with the resolution of the pitch of the minimum line width.

【0143】図16の下部に示す露光量分布は、マスク
から入射される光強度を1としてウエハに露光される強
度分布を示したものである。
The exposure amount distribution shown in the lower part of FIG. 16 shows the intensity distribution for exposing the wafer with the light intensity incident from the mask as 1.

【0144】図16(A)の周期パターンの露光による
露光量分布は、理想的には1と0の矩形波であるはずだ
が、2光束干渉露光の解像限界付近の線幅を用いている
ので、0次光と1次光のみで形成されるsin 波となって
いる。そのsin 波の最大値をIo、最小値をI1とあらわ
す。このとき、照明条件のσによって、I0とI1の値が定
まる。
Although the exposure amount distribution by the exposure of the periodic pattern in FIG. 16A should ideally be a rectangular wave of 1 and 0, a line width near the resolution limit of the two-beam interference exposure is used. Therefore, it is a sine wave formed by only the zero-order light and the first-order light. Io the maximum value of the sin wave, a minimum value represented as I 1. At this time, the values of I 0 and I 1 are determined by σ of the illumination condition.

【0145】図16(B) の通常の投影露光による露光量
分布は、各部分での代表的な値を示している。この投影
露光による露光パターンの最小線幅の部分は、解像せず
ぼけて広がり、光強度の各店の値は下がる。露光量は、
大まかにパターン中心部をb,両サイドをd,両側から
のぼけ像がくる中心部をcとする。最小線幅の2倍の線
幅は、b,c,d の値よりも大きいが、投影露光の解像限界
付近の線幅であるため、少しぼけてa の値をとる。これ
ら、a,b,c,d の値は、照明条件によって変化する。
FIG. 16B shows a typical exposure value of each portion in the exposure amount distribution by the normal projection exposure. The portion of the minimum line width of the exposure pattern by this projection exposure is blurred and widened without resolution, and the value of the light intensity at each store decreases. The exposure is
Generally, the center of the pattern is denoted by b, both sides are denoted by d, and the center of the blurred image from both sides is denoted by c. The line width twice as large as the minimum line width is larger than the values of b, c, and d. However, since the line width is near the resolution limit of the projection exposure, the value of a is slightly blurred. These values of a, b, c, d change depending on the lighting conditions.

【0146】図16(C) の露光量分布は、図16(A) の
露光パターンと図16(B) の露光パターンの露光量の加
算した結果生じたものである。
The exposure amount distribution shown in FIG. 16C is obtained as a result of adding the exposure amounts of the exposure pattern shown in FIG. 16A and the exposure pattern shown in FIG. 16B.

【0147】2光束干渉露光と投影露光の各露光での光
量比は、それぞれの露光の照明条件により異なる。加算
における各露光での光量比は、照明系の照度比として、 2光束干渉露光:投影露光=1:k とし、kの値は次のようにして求める。
The light amount ratio in each of the two-beam interference exposure and the projection exposure differs depending on the illumination conditions of each exposure. The light amount ratio in each exposure in the addition is set as two-beam interference exposure: projection exposure = 1: k as the illuminance ratio of the illumination system, and the value of k is obtained as follows.

【0148】図16(C) の露光量分布は、上記の露光量
分布、光量比を用いて、以下の式で表せる。
The exposure distribution shown in FIG. 16C can be expressed by the following equation using the above exposure distribution and light amount ratio.

【0149】a' = k×a + I0 a" = k×a + I1 b' = k ×b + I0 c' = k×c+ I1 d' = k×d + I1 所望のゲートパターンを得るためには、レジストの感光
のしきい値Icとの関係式を得る。たとえば、レジストが
ネガ型の場合、以下のようになる。
A ′ = k × a + I 0 a ″ = k × a + I 1 b ′ = k × b + I 0 c ′ = k × c + I 1 d ′ = k × d + I 1 desired gate In order to obtain the pattern, a relational expression with the threshold value Ic of exposure of the resist is obtained, for example, when the resist is a negative type,

【0150】a' >IC a" >IC b' >IC c' <IC d' <IC a',a",b'は差が小さい方が望ましく、c'と特にb'との差
がある方が望ましい。
[0150] a '> I C a "> I C b'> I C c '<I C d'<I C a ', a", b' is it is desirable difference is less, c 'and particularly b' It is desirable to have a difference with

【0151】これらの式を解くことにより、各照明条件
での最適光量比が求められる。特に微細パターンの関係
する以下の2式は重要である。 レジストがネガ型の場合、 k×b+I0>IC k×c+I1<IC レジストがポジ型の場合、 k×b+I1<IC k×c+I0>IC レジストがポジ型の場合、露光量分布の大小関係が反転
し、レジストしきい値Icとの不等号が逆になるが、同様
に最適光量比が求められる。
By solving these equations, the optimum light amount ratio under each illumination condition can be obtained. Particularly, the following two equations related to the fine pattern are important. When the resist is negative type, k × b + I 0 > I C k × c + I 1 <I C resist is positive type, k × b + I 1 <I C k × c + I 0 > I C resist is positive type. Although the magnitude relationship of the amount distribution is inverted and the inequality sign is inverted with respect to the resist threshold value Ic, the optimum light amount ratio is similarly obtained.

【0152】以上説明した2光束干渉露光と通常の投影
露光の照明方法の異なった2つを組み合わせによって図
17の微細回路パターンが形成される様子について述べ
る。本実施形態においては2光束干渉露光と通常の投影
露光の間には現像過程はない。従って各露光の露光パタ
ーンが重なる領域での露光量は加算され、加算後の露光
量(分布)により新たな露光パターンが生じることと成
る。
The manner in which the fine circuit pattern shown in FIG. 17 is formed by combining two different illumination methods of the two-beam interference exposure and the ordinary projection exposure described above will be described. In this embodiment, there is no developing process between the two-beam interference exposure and the normal projection exposure. Therefore, the exposure amount in the region where the exposure pattern of each exposure overlaps is added, and a new exposure pattern is generated by the added exposure amount (distribution).

【0153】図17,図18,図19は波長248nm のK
rFエキシマステッパーを用いたときの具体的な実施例
である。
FIG. 17, FIG. 18, and FIG.
This is a specific example using an rF excimer stepper.

【0154】図17に示すような、最小線幅0.12μmの
ゲートパターンを通常露光し、重ねてレベンソンタイプ
の位相シフトマスクで、その最小線幅と重なるように周
期パターンを露光したものである。
As shown in FIG. 17, a gate pattern having a minimum line width of 0.12 μm is normally exposed, and a periodic pattern is superposed and exposed with a Levenson-type phase shift mask so as to overlap the minimum line width.

【0155】投影レンズのNAは0.6 、照明系のσは、レ
ベンソンマスクによる露光では、0.3 とした。通常マス
ク露光時では、σ=0.3,0.6,0.8,輪帯照明とした。
The NA of the projection lens was 0.6, and the σ of the illumination system was 0.3 in exposure using a Levenson mask. At the time of normal mask exposure, σ = 0.3, 0.6, 0.8 and annular illumination.

【0156】位相シフトマスクなどの2光束干渉により
周期パターンを露光する場合の、コヒーレント照明はσ
の値がゼロまたは、それに近い値であるが、あまり小さ
くすると単位時間当たりの露光量が小さくなり、露光に
要する時間が長くなるので実際的でない。
When exposing a periodic pattern by two-beam interference such as a phase shift mask, coherent illumination is σ
Is zero or a value close to it, but if it is too small, the amount of exposure per unit time will be small and the time required for exposure will be long, which is not practical.

【0157】周期パターン露光のときはσが0.3 以下で
あることが望ましく、レベンソンマスクによる露光では
その最大であるσ=0.3とした。通常露光では、一般
的に部分的コヒーレント照明にするが、σを大きくする
と複雑な形状の再現性はよくなり、かつ深度は広がる。
照度分布が外側に比べて内側が低いいわゆる輪帯照明で
は、この傾向は顕著になるが、コントラストは落ちると
いう欠点がある。
In the case of periodic pattern exposure, σ is desirably 0.3 or less, and in exposure using a Levenson mask, the maximum σ is set to 0.3. In general exposure, partial coherent illumination is generally used. However, when σ is increased, reproducibility of a complicated shape is improved and depth is increased.
In so-called annular illumination in which the illuminance distribution is lower on the inside than on the outside, this tendency is remarkable, but there is a disadvantage that the contrast is reduced.

【0158】また通常露光では、レンズ周辺の収差が大
きいと微細パターンの解像では影響がでやすく、同じ微
細線幅の周期パターン露光では収差の影響がでにくい。
なぜならば、周期パターンでは微細線が微細線と同じ幅
の間隔で多数本並んでいて、ピッチが一定の繰り返しパ
ターンなのでピッチが固定されパターンの両端以外では
左右などの位置による線幅の差はでにくく、ここで行わ
れる多重露光では周期パターンの中央付近の一部を使う
ためである。なおかつ、深度が通常露光に比べて非常に
広いので、デフォーカスの非対称性もでにくいからであ
る。
In the normal exposure, if the aberration around the lens is large, the influence is likely to be exerted on the resolution of the fine pattern, and the influence of the aberration is hard to occur in the periodic pattern exposure having the same fine line width.
Because, in the periodic pattern, many fine lines are arranged at the same width interval as the fine lines, and since the pitch is a repetitive pattern, the pitch is fixed. This is because, in the multiple exposure performed here, a part near the center of the periodic pattern is used. In addition, since the depth is much wider than that of the normal exposure, the defocus is less likely to be asymmetric.

【0159】露光装置に用いられるレンズは、よく調整
され充分な収差補正がなされており、通常の解像力範囲
では収差による影響はほとんどなく、問題とならない
が、解像度以下の微細なパターンには影響を及ぼす。こ
の例を図19(A)に示し、本発明の方法を用いて露光
した結果を図19(B)に示す。
The lens used in the exposure apparatus is well adjusted and sufficiently corrected for aberrations. In a normal resolution range, there is almost no influence of aberration, and there is no problem. Exert. FIG. 19A shows this example, and FIG. 19B shows the result of exposure using the method of the present invention.

【0160】図19(A)は比較のために調整前の収差
が大きく残っているレンズの収差のrmsが最大となる
方向と、微細パターン回折光の出射方向を一致させて露
光した結果である。
FIG. 19 (A) shows the result of exposure in which the direction in which the aberration rms of the lens in which the aberration before adjustment is large remains largely for comparison and the emission direction of the fine pattern diffracted light coincide with each other. .

【0161】非対称性収差の影響で特に微細部分が左右
非対称な形状をしており、また球面収差の影響でデフォ
ーカスに対して非対称な結果となっている。
In particular, the fine portion has a left-right asymmetric shape due to the effect of asymmetric aberration, and the result is asymmetric with respect to defocus due to the influence of spherical aberration.

【0162】図19(B)は収差のrmsが最小となる
方向と、微細パターン回折光の出射方向を一致させて非
対称性収差を最小にして、かつ球面収差を1方向収差補
正系を用いて収差を補正した露光装置により露光した結
果を示す。
FIG. 19B shows a case where the direction in which the aberration rms is minimized and the emission direction of the fine pattern diffracted light are matched to minimize the asymmetric aberration, and the spherical aberration is corrected using a one-way aberration correction system. The result of exposing by the exposure device in which aberration was corrected is shown.

【0163】この図においてパターンは左右対称な形状
になり、デフォーカスに対しても対称な結果となり、デ
フォーカス±0.1μm以下で良好な像が得られた。
In this figure, the pattern has a symmetrical shape, and the result is also symmetric with respect to defocus. A good image was obtained at a defocus of ± 0.1 μm or less.

【0164】従って、本発明の方法を実現した露光装置
において、形状の再現性はよくなり、かつ深度は広が
る。
Therefore, in the exposure apparatus that realizes the method of the present invention, the reproducibility of the shape is improved and the depth is increased.

【0165】このように微細な回路パターンは周期パタ
ーン露光との二重露光によって形成される。通常露光パ
ターンの微細なパターンは光強度が低くコントラストも
低いので、通常は解像されないが、コントラストが高い
周期パターン露光と二重に露光し重ねあわせる事によっ
て、微細なパターンはコントラストが増強され、解像さ
れるようになる。
As described above, a fine circuit pattern is formed by double exposure with periodic pattern exposure. Normally, the fine pattern of the exposure pattern has low light intensity and low contrast, so it is not usually resolved.However, by overlapping double exposure and periodic pattern exposure with high contrast, the fine pattern has enhanced contrast, It will be resolved.

【0166】このとき通常露光では収差の影響がでやす
いので、微細パターン回折光の出射方向に収差が最小と
なる方向を一致させて露光すると収差の影響が最小とな
る。さらに、微細パターン回折光の出射方向の収差を補
正すれば、一層効果的である。
At this time, since the influence of aberration is likely to occur in the normal exposure, the influence of the aberration is minimized by aligning the direction in which the aberration is minimized with the emission direction of the fine pattern diffraction light. Furthermore, it is more effective if the aberration in the emission direction of the fine pattern diffracted light is corrected.

【0167】一方、通常露光の解像度以上の大きなパタ
ーンでは収差による影響は比較的少ないので、任意の形
状をした回折光の出射方向が任意な方向を持つパターン
であっても、前に述べたように、通常の解像力範囲では
形状の悪化は問題とはならない。しかも、周期パターン
露光の線幅の整数倍にすると、収差の影響がでにくい周
期パターン露光と重ね合わされることによってコントラ
ストが増強され、エッジがシャープな像となり、形状も
補正される。
On the other hand, since the influence of aberration is relatively small in a large pattern having a resolution higher than that of the normal exposure, even if the pattern has an arbitrary shape and the emission direction of the diffracted light has an arbitrary direction, as described above. However, the deterioration of the shape is not a problem in a normal resolution range. Moreover, when the line width is an integral multiple of the line width of the periodic pattern exposure, it is superimposed on the periodic pattern exposure, which is hardly affected by aberration, thereby enhancing the contrast, forming a sharp edge image, and correcting the shape.

【0168】本発明の露光方法によって0.12μmと
いった微細な線幅を有する回路パターンが、例えば微細
パターン回折光の出射方向に収差が最小となる方向を一
致させる手段、あるいは微細パターン回折光の出射方向
の収差を補正する収差補正系、σや照度の光量比を可変
とする照明条件の切り替え可能な照明光学系を有する投
影露光装置を用いて形成可能としている。
According to the exposure method of the present invention, a circuit pattern having a fine line width of 0.12 μm can be formed, for example, by means of matching the direction in which aberration is minimized with the emission direction of the fine pattern diffracted light, or by emitting the fine pattern diffracted light. It can be formed using a projection exposure apparatus having an aberration correction system for correcting directional aberration, and an illumination optical system capable of changing illumination conditions for changing the light amount ratio of σ and illuminance.

【0169】周期パターンと通常露光パターンの光量比
は、照明条件の組み合わせによる最適値を前述の組み合
わせによる最適値を前述の計算式によって求めた。
The light amount ratio between the periodic pattern and the normal exposure pattern was determined by the above-mentioned formula using the optimum value based on the combination of the illumination conditions and the optimum value based on the above-described combination.

【0170】図18(A)に示すように、通常露光のσ
を周期パターン露光のσと同じ0.3にして同じ照明条件
で二重露光を行うと、ゲートパターンがデフォーカス0
±0.2 μmの範囲で解像されるが、線パターンの部分が
うねっており、くびれた部分が断線の原因となるため好
ましくない。
As shown in FIG. 18A, the σ of the normal exposure
Is set to 0.3 which is the same as σ of the periodic pattern exposure, and the double exposure is performed under the same illumination condition, the gate pattern is defocused to 0.
Although the resolution is within the range of ± 0.2 μm, the line pattern portion is undulating, and the narrow portion causes disconnection, which is not preferable.

【0171】又、通常パターン露光のときはσ=0.6
以上にするのが良い。図18(B)に示すように、通常
露光のσを0.6 にするとデフォーカス0±0.4 μmの範
囲でゲートパターンが解像されるようになり、線パター
ンの部分がうねりは解消されている。通常露光と周期パ
ターン露光の露光量比を 通常露光:周期パターン露光=
1.5 :1とした。
In the case of normal pattern exposure, σ = 0.6
It is better to do above. As shown in FIG. 18B, when σ of the normal exposure is set to 0.6, the gate pattern is resolved within the range of defocus 0 ± 0.4 μm, and the undulation of the line pattern is eliminated. Set the exposure amount ratio between normal exposure and periodic pattern exposure to normal exposure: periodic pattern exposure =
1.5: 1.

【0172】図19(A)に示すように、通常露光のσ
が0.8 と大きくなると、複雑な形状の再現性は若干よく
なる。通常露光と周期パターン露光の露光量比を通常パ
ターン露光:周期パターン露光=2 :1とした。通常パ
ターン露光のときは周期パターン露光に比べて2倍以上
の露光量とするのが良い。
As shown in FIG.
When is increased to 0.8, the reproducibility of a complicated shape is slightly improved. The exposure amount ratio between normal exposure and periodic pattern exposure was set to normal pattern exposure: periodic pattern exposure = 2: 1. In the case of normal pattern exposure, the exposure amount is preferably twice or more as compared with the periodical pattern exposure.

【0173】図19(B)では、通常露光を輪帯照明と
し、リング内側の0.6 から外側の0.8 までの照度を1、
リング内側の0.6 以下を照度0とした場合の二次元強度
分布である。通常露光と周期パターン露光の露光量比を
通常露光:周期パターン露光=2.5:1とした。
In FIG. 19 (B), the normal exposure is annular illumination, and the illuminance from 0.6 inside the ring to 0.8 outside the ring is 1, and
This is a two-dimensional intensity distribution in the case where the illuminance is set to 0 or less inside 0.6 of the ring. The exposure amount ratio between normal exposure and periodic pattern exposure was set to normal exposure: periodic pattern exposure = 2.5: 1.

【0174】輪帯照明では、σが0.8 の時よりも、複雑
な形状の再現性はよくなり、かつ深度は広がる。デフォ
ーカス±0.4 μm以下で良好な像が得られた。
In the annular illumination, the reproducibility of a complicated shape is improved and the depth is increased as compared with when σ is 0.8. A good image was obtained with a defocus of ± 0.4 μm or less.

【0175】このように微細な回路パターンは、周期パ
ターン露光との二重露光によって形成される。通常露光
パターンの微細なパターンは光強度が低くコントラスト
も低いので、通常は解像されないが、コントラストが高
い周期パターン露光と二重に露光し重ね合わせることに
よって、微細なパターンはコントラストが増強され解像
されるようになる。
The fine circuit pattern is formed by double exposure with periodic pattern exposure. Normally, the fine pattern of the exposure pattern is not normally resolved because the light intensity is low and the contrast is low. Become imaged.

【0176】一方、通常露光パターンの解像度以上の大
きなパターンも、周期パターン露光の強度と重ね合わさ
れコントラストが増強されるので、周期パターン露光の
線幅の整数倍にするとエッジがシャープな像となる。本
発明の露光方法によって、0.12μmといった微細な線幅
を有する回路パターンが、例えばσや照度の光量比を可
変とする照明条件の切り替え可能な照明光学系を有する
投影露光装置を用いて形成可能としている。
On the other hand, even a large pattern having a resolution equal to or larger than the resolution of the normal exposure pattern is superimposed on the intensity of the periodic pattern exposure, and the contrast is enhanced. According to the exposure method of the present invention, a circuit pattern having a fine line width of 0.12 μm can be formed by using a projection exposure apparatus having an illumination optical system capable of switching illumination conditions such as changing σ or a light amount ratio of illuminance. And

【0177】周期パターン露光と通常パターン露光の光
量比は、照明条件の組み合わせによる最適値を前述の計
算式によって求めた。
The optimum value of the light quantity ratio between the periodic pattern exposure and the normal pattern exposure was determined by the above-mentioned formula using the combination of the illumination conditions.

【0178】照明条件1 周期パターンの露光はσ=0.
3、通常パターン露光はσ=0.3 図16(A) の下部に示した周期パターンの露光による露
光量分布と、図16(B)の下部に示した通常の投影露光
による露光量分布(ベストフォーカス)を以下に示す。
Lighting condition 1 The exposure of the periodic pattern is σ = 0.
3. Normal pattern exposure: σ = 0.3 Exposure amount distribution by periodic pattern exposure shown in the lower part of FIG. 16A and exposure amount distribution by normal projection exposure shown in the lower part of FIG. ) Are shown below.

【0179】 I0 = 0.80 I1 = 0.23 a = 1.31 b = 0.34 c = 0.61 d = 0.09 k = 1.0 のとき最適であり、 a' = 2.11 a" = 1.54 b'= 1.21 c'= 0.89 d'= 0.32 となり、後の比較のため、最大値のa'を1で規格化する
と次のようになる。
I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 1.31 b = 0.34 c = 0.61 d = 0.09 k = 1.0 is optimal, a '= 2.11 a "= 1.54 b' = 1.21 c '= 0.89 d' = 0.32. For the later comparison, the maximum value a 'is normalized by 1 as follows.

【0180】a' = 1.0 a" = 0.73 b'= 0.57 c'= 0.42
d'= 0.15 I0 = 0.38 照明条件2 周期パターンの露光はσ=0.3、通常パター
ン露光はσ=0.6 I0 = 0.80 I1 = 0.23 a = 1.25 b = 0.44 c = 0.53 d = 0.13 k = 1.5 のとき最適であり、 a' = 2.68 a" = 2.11 b'= 1.46 c'= 1.03 d'= 0.43 となり、後の比較のため、最大値のa'を1で規格化する
と次のようになる。
A '= 1.0 a "= 0.73 b' = 0.57 c '= 0.42
d '= 0.15 I 0 = 0.38 Illumination condition 2 σ = 0.3 for periodic pattern exposure, σ = 0.6 I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 1.25 b = 0.44 c = 0.53 d = 0.13 k = 1.5 for normal pattern exposure Is optimal, and a '= 2.68 a "= 2.11 b' = 1.46 c '= 1.03 d' = 0.43. For later comparison, when the maximum value a 'is normalized by 1, the following is obtained. .

【0181】a' = 1.0 a" = 0.79 b'= 0.55 c'= 0.38
d'= 0.16 I0 = 0.30 照明条件3 周期パターンの露光はσ=0.3、通常パター
ン露光はσ=0. 8 I0 = 0.80 I1 = 0.23 a = 1.20 b = 0.48 c = 0.47 d = 0.16 k = 2.0 のとき最適であり、 a' = 3.20 a" = 2.63 b'= 1.76 c'= 1.17 d'= 0.55 となり、最大値のa'を1で規格化すると次のようにな
る。
A '= 1.0 a "= 0.79 b' = 0.55 c '= 0.38
d '= 0.16 I 0 = 0.30 Illumination condition 3 σ = 0.3 for periodic pattern exposure, σ = 0.8 for normal pattern exposure I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 1.20 b = 0.48 c = 0.47 d = 0.16 k = 2.0 is optimal, and a '= 3.20 a "= 2.63 b' = 1.76 c '= 1.17 d' = 0.55. Normalizing the maximum value a 'to 1 gives the following.

【0182】a' = 1.0 a" = 0.82 b'= 0.55 c'= 0.37
d'= 0.17 I0 = 0.25 照明条件4 周期パターンの露光はσ=0.3、通常パター
ン露光はσ=0. 8で輪帯照明とし、内側(輪帯内側)σ
0.6以下の照度分布をゼロとした。
A '= 1.0 a "= 0.82 b' = 0.55 c '= 0.37
d '= 0.17 I 0 = 0.25 Illumination condition 4 Periodic pattern exposure is σ = 0.3, normal pattern exposure is σ = 0.8, annular illumination, inner (inner zone) σ
Illuminance distribution of 0.6 or less was set to zero.

【0183】I0 = 0.80 I1 = 0.23 a = 1.10 b = 0.47 c = 0.36 d = 0.19 k = 2.5 のとき最適であり、 a' = 3.55 a" = 2.98 b'= 1.98 c'= 1.13 d'=0.71 となり、最大値のa'を1で規格化すると次のようにな
る。
I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 1.10 b = 0.47 c = 0.36 d = 0.19 k = 2.5 is optimal, and a '= 3.55 a "= 2.98 b' = 1.98 c '= 1.13 d' = 0.71 and the maximum value a ′ is normalized by 1 as follows.

【0184】a' = 1.0 a" = 0.84 b'= 0.56 c'= 0.32
d'=0.20 I0 = 0.23 今までの議論で、レジストしきい値は、最大露光量3の
とき1.5 だったので、最大露光量で規格化するとレジス
トしきい値は0.5 となる。この規格化された露光量分布
を見ると、a',a",b'は規格化されたレジストしきい値0.
5 より大きく、c',d',I0 はしきい値より小さい。
A '= 1.0 a "= 0.84 b' = 0.56 c '= 0.32
d '= 0.20 I 0 = 0.23 In the discussion so far, the resist threshold value was 1.5 when the maximum exposure amount was 3, so if normalized with the maximum exposure amount, the resist threshold value would be 0.5. Looking at this normalized exposure distribution, a ', a ", b' are normalized resist threshold values of 0.
It is larger than 5 and c ', d', I 0 is smaller than the threshold.

【0185】現像によって露光量がレジストしきい値よ
り大きい部分がのこるから、露光量がa',a",b'のみパタ
ーンとして現像後残ることになる。従って、図16(C)
の下部で灰色に示された部分が、現像後の形状である。
Since a portion where the exposure amount is larger than the resist threshold value by development is left, only the exposure amount a ′, a ″, and b ′ remains after development as a pattern.
The part shown in gray below is the shape after development.

【0186】一般に、通常露光パターンを露光するとき
は、周期パターンを露光するときの約2倍の露光量が適
切で、通常露光パターンを露光するときの照明条件と、
周期パターンを露光するときの照明条件の組合わせによ
って最適な露光量比があり、前述の計算式で求められ
る。
In general, when exposing a normal exposure pattern, an exposure amount approximately twice as large as that for exposing a periodic pattern is appropriate.
There is an optimum exposure amount ratio depending on a combination of illumination conditions when exposing the periodic pattern, and it can be obtained by the above-described formula.

【0187】前述の計算式から、種々の照明条件の組合
わせを計算した結果、次のことが示された。周期パター
ン露光のときσ=0.3で通常パターン露光の照明条件
σが0.8 より小さいときは、通常パターンを露光すると
きの露光量を周期パターンを露光するときの露光量より
2倍以下にするとよい。
As a result of calculating various combinations of illumination conditions from the above-described formula, the following was shown. When σ = 0.3 at the time of periodic pattern exposure and the illumination condition σ of the normal pattern exposure is smaller than 0.8, the exposure amount at the time of exposing the normal pattern is set to be twice or less than the exposure amount at the time of exposing the periodic pattern. Good.

【0188】周期パターンのときσ=0.3で通常パタ
ーンを露光するときの照明条件が輪帯照明のときは、輪
帯の巾が小さいときは、通常パターンを露光する露光量
が周期パターンを露光するときの露光量より2倍以上に
するとよい。
In the case of a periodic pattern, when σ = 0.3 and the illumination condition for exposing the normal pattern is annular illumination, when the width of the annular pattern is small, the exposure amount for exposing the normal pattern is equal to the periodic pattern. It is preferable that the exposure amount is twice or more than the exposure amount at the time of exposure.

【0189】周期パターンを露光するときの照明条件σ
が0.3 より小さいときは、通常パターンを露光する露光
量は、周期パターンを露光するときの露光量より2倍以
上にするとよい。
Illumination condition σ when exposing periodic pattern
Is smaller than 0.3, the exposure amount for exposing the normal pattern should be at least twice the exposure amount for exposing the periodic pattern.

【0190】図24は本発明に係る2光束干渉露光用の
露光装置の一例を示す概略図であり、図24において、
201は2光束干渉露光用の光学系で、基本構成は図2
0の光学系と同じである。202はKrF又はArFエ
キシマレーザー、203はハーフミラー、204(20
4a,204b)は平面ミラー、205は光学系201
との位置関係が固定又は適宜ベースライン(量)として
検出できるオフアクシス型の位置合わせ光学系で、ウエ
ハ206上の2光束干渉用位置合わせマークを観察し、
その位置を検出する。206は感光基板であるウエハ、
207は光学系201の光軸に直交する平面及びこの光
軸方向に移動可能なXYZステージで、レーザー干渉計
等を用いてその位置が正確に制御される。装置205と
XYZステージ207の構成や機能は周知なので具体的
な説明は略す。
FIG. 24 is a schematic view showing an example of an exposure apparatus for two-beam interference exposure according to the present invention.
Reference numeral 201 denotes an optical system for two-beam interference exposure.
0 is the same as the optical system. 202 is a KrF or ArF excimer laser, 203 is a half mirror, 204 (20
4a, 204b) are plane mirrors, 205 is an optical system 201
Observing the two-beam interference alignment mark on the wafer 206 with an off-axis type alignment optical system in which the positional relationship with the position can be fixed or appropriately detected as a baseline (amount).
The position is detected. 206 is a wafer which is a photosensitive substrate,
Reference numeral 207 denotes a plane orthogonal to the optical axis of the optical system 201 and an XYZ stage movable in the optical axis direction. The position of the XYZ stage is accurately controlled using a laser interferometer or the like. Since the configurations and functions of the device 205 and the XYZ stage 207 are well known, a detailed description is omitted.

【0191】図25は本発明の2光束干渉用露光装置と
前述した如く解像力方向を設定した投影露光装置より成
る高解像度の露光装置を示す概略図である。
FIG. 25 is a schematic view showing a high-resolution exposure apparatus comprising the two-beam interference exposure apparatus of the present invention and the projection exposure apparatus in which the resolution direction is set as described above.

【0192】図25において、212は図24の光学系
201、装置205を備える2光束干渉露光装置であ
り、213は、不図示の照明光学系とレチクル位置合わ
せ光学系214、ウエハ位置合わせ光学系(オフアクシ
ス位置合わせ光学系)217とマスク215の回路パタ
ーンをウエハ218上に縮小投影する投影光学系216
とを備える通常の投影露光装置である。
In FIG. 25, reference numeral 212 denotes a two-beam interference exposure apparatus including the optical system 201 and the apparatus 205 shown in FIG. 24. Reference numeral 213 denotes an illumination optical system (not shown), a reticle positioning optical system 214, and a wafer positioning optical system. (Off-Axis Positioning Optical System) A projection optical system 216 for reducing and projecting the circuit pattern of the mask 215 and the mask 215 onto the wafer 218.
This is a normal projection exposure apparatus including:

【0193】レチクル位置合わせ光学系214はマスク
215上の位置合わせマークを観察し、その位置を検出
する。ウエハ位置合わせ光学系217はウエハ206上
の投影露光用又は2光束干渉と兼用の位置合わせマーク
を観察し、その位置を検出する。光学系214,21
6,217の構成や機能は周知なので、具体的な説明は
略す。
The reticle positioning optical system 214 observes the positioning mark on the mask 215 and detects the position. The wafer alignment optical system 217 observes an alignment mark for projection exposure or dual light beam interference on the wafer 206 and detects its position. Optical systems 214 and 21
6, 217, the configuration and function of which are well-known, and thus a detailed description is omitted.

【0194】図25の219は2光束干渉用露光装置2
12と投影露光装置213で共用される1つのXYZス
テージであり、このステージ219は、装置212、2
13の各光軸に直交する平面及びこの光軸方向に移動可
能で、レーザー干渉計等を用いてそのXY方向の位置が
正確に制御される。
In FIG. 25, reference numeral 219 denotes a two-beam interference exposure apparatus 2
12 is one XYZ stage shared by the projection exposure apparatus 213, and this stage 219
A plane orthogonal to each of the optical axes 13 and in the optical axis direction can be moved, and its position in the XY directions can be accurately controlled using a laser interferometer or the like.

【0195】ウエハ218を保持したステージ219
は、図25の位置(1)に送り込まれてその位置が正確
に測定され、測定結果に基づいて位置(2)で示す装置
212の露光位置に送り込まれてウエハ218へ2光束
干渉露光が行われ、その後、位置(3)に送り込まれて
その位置が正確に測定され位置(4)で示す装置213
の露光位置に送り込まれてウエハ218へ投影露光が行
われる。
Stage 219 holding wafer 218
25 is sent to the position (1) in FIG. 25, the position is accurately measured, and based on the measurement result, the light is sent to the exposure position of the device 212 indicated by the position (2), and the two-beam interference exposure is performed on the wafer 218. The device 213 is then fed into position (3) and its position is accurately measured and indicated by position (4).
And the wafer 218 is subjected to projection exposure.

【0196】装置213においては、オフアクシスの位
置合わせ光学系217の代わりに、投影光学系216を
介してウエハ218の位置合わせマークを観察し、その
位置を検出する不図示のTTLの位置合わせ光学系や、
投影光学系216とマスク(レチクル)215とを介し
てウエハ218上の位置合わせマークを観察し、その位
置を検出する不図示のTTRの位置合わせ光学系も使用
できる。
In the apparatus 213, instead of the off-axis positioning optical system 217, a TTL positioning optical system (not shown) for observing the positioning mark of the wafer 218 via the projection optical system 216 and detecting the position is detected. System and
A TTR alignment optical system (not shown) for observing an alignment mark on the wafer 218 via the projection optical system 216 and the mask (reticle) 215 and detecting the position can also be used.

【0197】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.

【0198】(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.

【0199】(c)露光装置としては本発明の露光方法
を露光モードとして有するステップアンドリピート型縮
小投影露光装置や本発明の露光方法を露光モードとして
有するステップアンドスキャン型縮小投影露光装置等が
適用可能である。
(C) As the exposure apparatus, a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus having the exposure method of the present invention as an exposure mode, a step-and-scan type reduction projection exposure apparatus having the exposure method of the present invention as an exposure mode, and the like are applied. It is possible.

【0200】尚、本発明において、投影光学系の製作誤
差に伴う光学性能の補正に関しては本出願人が先の特願
平8−357746号で提案した方法が適用できる。
In the present invention, the method proposed by the applicant of the present invention in Japanese Patent Application No. 8-357746 can be applied to the correction of the optical performance due to the manufacturing error of the projection optical system.

【0201】例えば、図29に示すような補正レンズ2
31を投影光学系中に設ければ良い。
For example, a correction lens 2 as shown in FIG.
31 may be provided in the projection optical system.

【0202】同図は一方向の収差補正系を示しており、
これは2枚の平行平面板からなり、向かい合う面の面形
状は、次のようなxの関数として表される非球面形状を
している。
This figure shows a one-way aberration correction system.
It is composed of two parallel plane plates, and the facing surfaces have an aspherical shape expressed as a function of x as follows.

【0203】z=f(x) この関数は補正される収差によって異なり、例えば、低
次の球面収差補正ならば、z=ax5 であり、aは収
差補正量と相対偏心量によってきまる定数である。
[0203] z = f (x) This function depends aberrations to be corrected, for example, if the low order spherical aberration correction, z = ax is 5, a is a constant determined by the aberration correction amount and the relative eccentricity is there.

【0204】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 of manufacturing a semiconductor device using the above-described projection exposure apparatus will be described.

【0205】図26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. 26 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).

【0206】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), the circuit of the semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design.

【0207】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。
In step 3 (wafer manufacture), 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.

【0208】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 produced in step 4, and includes an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). And the like.

【0209】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).

【0210】図27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. 27 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.

【0211】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.

【0212】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.

【0213】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 this embodiment, it is possible to easily manufacture a highly integrated semiconductor device which has conventionally been difficult to manufacture.

【0214】[0214]

【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周期パターン露光と
周期パターンを含まない通常パターン露光(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, the present invention provides (a-1) periodic pattern exposure represented by two-beam interference exposure and normal pattern exposure not including the periodic pattern (normal exposure)
An exposure method and an exposure apparatus capable of forming a circuit pattern having a complicated shape on a wafer by using the two exposure methods.

【0215】(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.

【0216】(イ-3) 周期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, periodic pattern exposure and normal exposure. Can be achieved.

【0217】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) it is possible to obtain a complicated pattern having a fine line width of, for example, 0.15 μm or less by fusing two-beam interference exposure with ordinary exposure.

【0218】又、本発明によれば (イ-5) 投影光学系の解像力方向とマスクの微細パターン
の方向とを適切に設定することにより、高い解像力が容
易に得られる露光方法及び露光装置を達成することがで
きる。
According to the present invention, (a-5) an exposure method and an exposure apparatus which can easily obtain a high resolution by appropriately setting the direction of the resolution of the projection optical system and the direction of the fine pattern of the mask. Can be achieved.

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

【図1】本発明の露光装置の実施形態の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of an embodiment of an exposure apparatus of the present invention.

【図2】本発明の露光装置の実施形態1の一部分の説明
FIG. 2 is a diagram illustrating a part of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の露光装置の実施形態1の一部分の説明
FIG. 3 is an explanatory view of a part of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の露光装置の実施形態1の一部分の説明
FIG. 4 is an explanatory view of a part of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の露光装置の実施形態1の一部分の説明
FIG. 5 is an explanatory view of a part of the first embodiment of the exposure apparatus of the present invention.

【図6】本発明の露光方法のフローチャートFIG. 6 is a flowchart of an exposure method according to the present invention.

【図7】2光束干渉露光による露光パターンを示す説明
FIG. 7 is an explanatory view showing an exposure pattern by two-beam interference exposure.

【図8】レジストの露光感度特性を示す説明図FIG. 8 is an explanatory diagram showing exposure sensitivity characteristics of a resist.

【図9】現像によるパターン形成を示す説明図FIG. 9 is an explanatory view showing pattern formation by development.

【図10】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. 10 is an explanatory view showing an exposure pattern by ordinary two-beam interference exposure.

【図11】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. 11 is an explanatory view showing an exposure pattern by two-beam interference exposure in the present invention.

【図12】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. 12 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13】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)の他の一例を示す
説明図
FIG. 13 is an explanatory view showing another example of an exposure pattern (lithography pattern) that can be formed in the first embodiment of the present invention.

【図14】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)の他の一例を示す
説明図
FIG. 14 is an explanatory view showing another example of an exposure pattern (lithography pattern) that can be formed in the first embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施形態2に係るゲートパターンを
示す説明図
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a gate pattern according to the second embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施形態2を示す説明図FIG. 16 is an explanatory view showing Embodiment 2 of the present invention.

【図17】ゲートパターンを説明する図FIG. 17 illustrates a gate pattern.

【図18】形成されたゲートパターンの説明図FIG. 18 is an explanatory diagram of a formed gate pattern.

【図19】形成されたゲートパターンの説明図FIG. 19 is an explanatory diagram of a formed gate pattern.

【図20】従来の2光束干渉用露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 20 is a schematic view showing an example of a conventional two-beam interference exposure apparatus.

【図21】2光束干渉露光を行なう投影露光装置の一例
を示す概略図
FIG. 21 is a schematic diagram illustrating an example of a projection exposure apparatus that performs two-beam interference exposure.

【図22】図16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. 22 is an explanatory view showing an example of a mask and an illumination method used in the apparatus shown in FIG.

【図23】図16の装置に使用するマスク及び照明方法
の他の1例を示す説明図
23 is an explanatory view showing another example of a mask and an illumination method used in the apparatus shown in FIG. 16;

【図24】本発明の2光束干渉露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 24 is a schematic view showing an example of a two-beam interference exposure apparatus of the present invention.

【図25】本発明の高解像度の露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 25 is a schematic view showing an example of a high-resolution exposure apparatus of the present invention.

【図26】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 26 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【図27】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 27 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【図28】従来の投影露光装置を示す概略図FIG. 28 is a schematic view showing a conventional projection exposure apparatus.

【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 221 Excimer laser 222 Illumination optical system 223 Mask (reticle) 224 Mask (reticle) stage 225 2 Beam interference mask and mask for normal projection exposure 226 Mask (reticle) changer 227 Projection optical system 228 Wafer 229 XYZ stage

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1物体面上のパターンを投影光学系に
より第2物体面上に投影露光する投影方法において、該
投影光学系の解像力が最も良くなる方向と、該第1物体
面上の微細パターンの回折光の出射方向とが一致するよ
うにしていることを特徴とする露光方法。
1. A projection method for projecting and exposing a pattern on a first object plane onto a second object plane by a projection optical system, wherein: a direction in which the resolving power of the projection optical system is the best; An exposure method, wherein an emission direction of a diffracted light of a fine pattern is made to coincide.
【請求項2】 前記投影光学系の複数の像高において解
像力が最も良くなる方向を計測しておき、前記第1物体
面上の微細パターンの位置するパターン像高と同じ高さ
での投影光学系の像高における解像力が最も良い方向と
を一致させていることを特徴とする請求項1の露光方
法。
2. A direction in which the resolving power is the best at a plurality of image heights of the projection optical system is measured, and the projection optics at the same height as the pattern image height at which the fine pattern on the first object plane is located. 2. The exposure method according to claim 1, wherein the direction in which the resolving power at the image height of the system is the best is matched.
【請求項3】 互いに異なったパターンを有する複数の
第1物体を用いて投影光学系で第2物体上の同一領域を
異なったパターンで多重露光する露光方法において、該
投影光学系の解像力が最も良くなる方向と、該第1物体
面上の微細パターンの回折光の出射方向とが一致するよ
うにしていることを特徴とする露光方法。
3. An exposure method in which a plurality of first objects having mutually different patterns are used to perform multiple exposures of the same area on a second object with different patterns using a projection optical system. An exposure method, wherein the direction in which the light beam is improved and the direction in which the diffracted light of the fine pattern on the first object surface is emitted coincide with each other.
【請求項4】 前記投影光学系の解像力が最も良くなる
方向を複数の像高において計測しておき、前記第1物体
面上の微細パターンの位置するパターン像高と同じ高さ
での投影光学系の像高における解像力が最も良い方向と
を一致させていることを特徴とする請求項3の露光方
法。
4. A direction in which the resolving power of the projection optical system is best measured at a plurality of image heights, and the projection optical system at the same height as the pattern image height at which the fine pattern on the first object plane is located. 4. The exposure method according to claim 3, wherein the direction in which the resolving power at the image height of the system is the best is matched.
【請求項5】 前記投影レンズの解像力が最も良い方向
は測定した波面収差のrms(root mean sq
uare)が最も小さくなる方向であることを特徴とす
る請求項1,2,3又は4の露光方法。
5. The direction in which the resolution of the projection lens is the best is the rms (root mean sq) of the measured wavefront aberration.
5. The exposure method according to claim 1, wherein ure) is the direction in which the ure is smallest.
【請求項6】 前記第1物体面のパターンの最も微細な
パターンの回折光の出射方向は、最も微細なパターンの
長手方向に直角な方向とすることを特徴とする請求項
1,2,3又は4の露光方法。
6. The output direction of the diffracted light of the finest pattern of the pattern on the first object plane is perpendicular to the longitudinal direction of the finest pattern. Or the exposure method of 4.
【請求項7】 前記像高と測定されたこの像高での収差
量、あるいはZernike展開された係数を露光装置
のコントロール部に記憶しておき、各方向の収差量のr
msを計算することを特徴とする請求項2又は4の露光
方法。
7. The image height and the aberration amount at this measured image height or the Zernike-expanded coefficient are stored in a control unit of the exposure apparatus, and the r of the aberration amount in each direction is stored.
5. The exposure method according to claim 2, wherein ms is calculated.
【請求項8】 あらかじめ計算されたrmsが最も最小
になる方向を露光装置のコントロール部に記憶してお
き、この記憶から読み込むことを特徴とする請求項1,
2,3又は4の露光方法。
8. The exposure apparatus according to claim 1, wherein a direction in which the previously calculated rms is minimized is stored in a control unit of the exposure apparatus, and is read from the storage.
2, 3 or 4 exposure methods.
【請求項9】 収差が最も小さくなる方向を露光時に入
力することを特徴とする請求項1,2,3又は4の露光
方法。
9. The exposure method according to claim 1, wherein a direction in which aberration is minimized is input at the time of exposure.
【請求項10】 前記第1物体の微細パターンのある部
分の像高と、微細パターンの回折光の出射方向を第1物
体のバーコードに書き込むことを特徴とする請求項2又
は4の露光方法。
10. The exposure method according to claim 2, wherein an image height of a portion of the first object having the fine pattern and an emission direction of the diffracted light of the fine pattern are written in a barcode of the first object. .
【請求項11】 第1物体のアライメント時に第1物体
のバーコードを読み取ることを特徴とする請求項1,
2,3又は4の露光方法。
11. The barcode of the first object is read at the time of alignment of the first object.
2, 3 or 4 exposure methods.
【請求項12】 第1物体のパターンの最も微細なパタ
ーンの回折光の出射方向を露光時に入力することを特徴
とする請求項1,2,3又は4の露光方法。
12. The exposure method according to claim 1, wherein the direction of emission of the diffracted light of the finest pattern of the pattern of the first object is inputted at the time of exposure.
【請求項13】 前記投影レンズをある一方向だけが収
差が小さくなるように調整して製作し、その方向を基準
方向としておくことを特徴とする請求項1,2,3又は
4の露光方法。
13. The exposure method according to claim 1, wherein said projection lens is manufactured by adjusting such that aberration is reduced in only one direction, and said direction is set as a reference direction. .
【請求項14】 一方向の収差を補正できる収差補正系
を回転できるようにして、微細パターンの回折光の出射
方向を収差補正することを特徴とする請求項1,2,3
又は4の露光方法。
14. An aberration correcting system for correcting an aberration in a direction in which diffracted light of a fine pattern is emitted by rotating an aberration correcting system capable of correcting an aberration in one direction.
Or the exposure method of 4.
【請求項15】 前記投影レンズの収差量のrmsが最
も最小になる方向に直角にスキャンして露光しているこ
とを特徴とする請求項1,2,3又は4の露光方法。
15. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure is performed by scanning at right angles to a direction in which the rms amount of aberration of the projection lens is minimized.
【請求項16】 請求項1から15のいずれか1項の露
光方法を用いて感光性の基板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。
16. An exposure apparatus, wherein a pattern on a mask is transferred onto a photosensitive substrate using the exposure method according to claim 1. Description:
【請求項17】 請求項1〜15のいずれか1項の露光
方法を用いてマスク面上のパターンをウエハ面上に露光
した後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製
造していることを特徴とするデバイスの製造方法。
17. A device is manufactured by exposing a pattern on a mask surface to a wafer surface by using the exposure method according to claim 1, and then subjecting the wafer to a development process. A method for manufacturing a device, comprising:
【請求項18】 請求項16の露光装置を用いてマスク
面上のパターンをウエハ面上に露光した後、該ウエハを
現像処理工程を介してデバイスを製造していることを特
徴とするデバイスの製造方法。
18. A device according to claim 16, wherein after the pattern on the mask surface is exposed on the wafer surface using the exposure apparatus according to claim 16, the wafer is subjected to a developing process to produce a device. Production method.
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