JP2000021755A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周期パターンの露光と通常のパターン露光の
２重露光によって任意形状の高解像度のパターンが得ら
れる露光方法及び露光装置を得ること。 【解決手段】 互いに異なるパターンを有する複数のマ
スクパターンを用いて感光基板上の同一ショット又は同
一ショットの異なるチップ領域をステップ移動して多重
露光する露光方法であって、該複数のマスクをステップ
方向と垂直方向に配置して該感光基板上を同時に露光し
ていること。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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、
０．５／μｍ以下の寸法（線幅）の像（回路パターン
像）を広範囲に形成するべく、解像度の向上と露光面積
の拡大が計られている。

【０００４】従来の投影露光装置の摸式図を図２７に示
す。図２７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。

【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）等
を持つ照明光１９３となるように調整され、マスク１９
４を照明する。マスク１９４にはウエハ１９８上に形成
する微細パターンを投影光学系１９６の投影倍率の逆数
倍（例えば２倍や４倍や５倍）した寸法のパターンがク
ロム等によって石英基板上に形成されており、照明光１
９３はマスク１９４の微細パターンによって透過回折さ
れ、物体側露光光１９５となる。投影光学系１９６は、
物体側露光光１９５を、マスク１９４の微細パターンを
上記投影倍率で且つ充分小さな収差でウエハ１９８上に
結像する像側露光光１９７に変換する。像側露光光１９
７は図２７の下部の拡大図に示されるように、所定の開
口数ＮＡ（＝Ｓｉｎ（θ））でウエハ１９８上に収束
し，ウエハ１９８上に微細パターンの像を結ぶ。基板ス
テージ１９９は、ウエハ１９８の互いに異なる複数の領
域（ショット領域：１個又は複数のチップとなる領域）
に順次、微細パターンを形成する場合に、投影光学系の
像平面に沿ってステップ移動することによりウエハ１９
８の投影光学系１９６に対する位置を変えている。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００１２】２光束干渉露光の原理を図２８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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】２光束干渉露光は、基
本的に干渉縞の光強度分（露光量分布）に相当する単純
な縞パターンしか得られないので、所望の形状の回路パ
ターンをウエハに形成することが難しい。

【００１８】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。

【００１９】しかしながら、上記米国特許第５４１５８
３５号公報の多重露光の方法は、２光束干渉露光用の露
光装置にウエハを設置して露光した後で、別の通常露光
用の露光装置にウエハを設置し直して露光を行うので、
時間がかかるという問題があった。

【００２０】本発明の目的は、比較的短い時間で多重露
光が行える露光方法及び露光装置を提供することにあ
る。

【００２１】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つの露光を感光基板（ウエハ）面
上の異なった領域で同時に行うことにより、複雑な形状
の回路パターンをウエハに高いスループットで形成する
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。

【００２２】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。

【００２３】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つの露光法が同時に実施できる露光装置
を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の露光方法は、 (1-1) 互いに異なるパターンを有する複数のマスクパタ
ーンを用いて感光基板上の同一ショット又は同一ショッ
トの異なるチップ領域をステップ移動して多重露光する
露光方法であって、該複数のマスクをステップ方向と垂
直方向に配置して該感光基板上を同時に露光しているこ
とを特徴としている。

【００２５】特に、 (1-1-1) 前記複数のマスクは互いに異なる照明条件で照
明していることを特徴としている。

【００２６】本発明の露光装置は、 (2-1) 構成(1-1) 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。

【００２７】本発明のデバイスの製造方法は、 (3-1) 構成(1-1) の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。

【００２８】(3-2) 構成(1-1) 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。

【００２９】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。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の露光装置の実施形
態１の要部概略図である。

【００３１】図１は２光束干渉用露光と通常の投影露光
の双方が同時に行える高解像度の露光装置を示してい
る。

【００３２】図１において、２２１はＫｒＦ又はＡｒＦ
エキシマレーザー、２２２は照明光学系であり、後述す
るようにマスク２２３面上の互いに異なるパターンより
成るＦＭマスクとＲＭマスクを異なった照明条件で照明
している。２２３はマスク（レチクル）であり、後述す
るように周期的パターン（微細パターン）より成る高密
度のＦＭマスクと回路パターン（通常パターン）より成
るＲＭマスクが同一基板上（同一平面上）に設けてい
る。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、２２５はマスク（レチクル）チェンジャであり、ス
テージ２２４に、通常のレチクルとレベンソン位相シフ
トマスク（レチクル）、エッジシフタ型のマスク（レチ
クル）、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）等のうち少なくとも２つのマスクが設けら
れたマスク２２３を選択的に供給する為に設けてある。

【００３３】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２２
３を回転させる機能を持たせてある。

【００３４】図１の２２９は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。

【００３５】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。

【００３６】図２はマスク（Ｍ）の実施形態１の説明図
である。本実施形態のマスク２２３はＦＭマスクとＲＭ
マスクの２つのマスクを同一基板２２３ａ上又は同一平
面上に設けている。ＦＭマスクは通常の投影露光では改
造できない程度の微細なパターンを周期的に配列した周
期的パターンＦＭＰより成っている。ＲＭマスクは投影
露光で改造できる線幅より成る通常の回路パターン（例
えばゲートパターン等）ＲＭＰより成っている。同図の
最下図は断面を示しており、ＦＭパターンは位相型パタ
ーンより成る場合を示している。

【００３７】図３はウエハ２２８面上におけるマスク２
２３のＦＭマスクとＲＭマスクのパターンＦ，Ｍの露光
状態の説明図である。

【００３８】同図はマスク基板ＭＰ上のＦＭマスクの投
影パターン像ＦとＲＭマスクの投影パターン像Ｒが感光
基板( ウエハ) Ｗ面上に矢印方向にステップ露光されて
いる状態を示している。

【００３９】同図は１ショット領域ＳＰが１チップに相
当している。１ショット領域ＳＰ内にＦＭマスクとＲＭ
マスクのパターン像を矢印方向（ステップ方向）ＳＴに
順次、ステップ露光し、次に逆方向に１ショット分だけ
ずらして露光し、これにより同一のショット領域を多重
露光（２重露光）している。

【００４０】尚、マスク２２３はステップ方向ＳＴと垂
直方向にＦＭマスクとＲＭマスクとを配置し、互いに異
なったショット領域ＳＰに各々の同時にパターン像を投
影している。

【００４１】本実施形態ではマスクＭは通常の大きさの
２倍となっている。このようなステップ露光を繰り返し
て同一ショットＳＰ内を異なったパターンで高いスルー
プットで多重露光（二重露光）している。

【００４２】図２９は従来のマスクＭのパターンをウエ
ハ面上に投影露光するときの投影パターン像とウエハ面
上のショット領域を示す説明図である。従来の方法で多
重露光をしようとすると同図に示すように１ショット領
域内を１つのマスクパターンでステップ露光し、それが
終了したら次の新たなマスクを用いて同様にステップ露
光するようになる。

【００４３】これに対して本実施形態では図３に示すよ
うな露光方法を用いることにより高いスループットで多
重露光を行うことができる。

【００４４】図４は本実施形態における他の実施形態の
ウエハ面上におけるＲＭマスクとＲＲマスクのパターン
Ｆ，Ｍの露光状態の説明図である。

【００４５】本実施形態は図３の実施形態に比べてマス
クＭ面上のＦＭマスクとＲＭマスクのステップ方向と垂
直方向の大きさを１／２とし、マスクＭ全体としての大
きさを通常のマスクと同じ大きさにしている点が異なっ
ている。

【００４６】１ショット領域ＳＰに２つのチップ領域Ｃ
Ｐを設けている。ＦＭマスクのパターン像ＦとＲＭマス
クによるパターン像Ｒを１ショットＳＰ内の各チップ領
域ＣＰに同時に投影露光し、これを図３と同様に矢印方
向にステップ露光し、次いで逆方向に１チップ領域だけ
ずらしてステップ露光して同一のチップ領域を異なった
パターンＦ, Ｍで多重露光している。

【００４７】本実施形態では１チップ領域がスクライブ
ラインも含めて隣り合うショット内のチップと等間隔と
なるようにしている。

【００４８】図１の露光装置の照明光学系２２２は後述
するように部分的コヒーレント照明とがコヒーレント照
明とが同時に行えるように構成してあり、コヒーレント
照明は、ブロック２３０内の図示した前述した（１ａ）
又は（１ｂ）の照明光を、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等の一方のマスクに供給
し、部分的コヒーレント照明はブロック２３０内に図示
した（２ａ）の照明光を他の通常パターンのマスクに供
給する。部分的コヒーレント照明とコヒーレント照明の
同時照明は、後述するように、光学系２２２が有する複
数のフライアイレンズのうち、中央領域の複数のフライ
アイレンズと周辺領域の複数のフライアイレンズの配置
角度や形状などを調整して、それから出射する光束の出
射角度を変えて行っている。

【００４９】本発明の露光方法及び露光装置における２
重露光における露光波長は４００ｎｍ以下であり、好ま
しくは２５０ｎｍ以下である。２５０ｎｍ以下の露光波
長の光を得るにはＫｒＦエキシマレーザ（約２４８ｎ
ｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（約１９３ｎｍ）を用い
る。

【００５０】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。

【００５１】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同時照明が可能なマスク照
明光学系２２２とを有し、部分的コヒーレント照明によ
ってＦＭマスクの通常パターンの露光を行い、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、Ｒ
Ｍマスクの周期パターン露光を同時に行うことを特徴と
している。「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。

【００５２】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。

【００５３】図５，図６は本発明の実施形態における、
マスク照明光学系２２２として部分的コヒーレント照明
とコヒーレント照明とを同時に行える光学系の説明図で
ある。

【００５４】同図において、５１はフライアイレンズ
（オプティカルインテグレータ）であり、出射面に複数
の２次光源を形成している。フライアイレンズ５１は中
央領域の複数のフライアイレンズ５１ａからの光束の出
射角度と、周辺領域の複数のフライアイレンズ５１ｂか
らの光束の出射角度が互いに異なるようにフライアイレ
ンズ５１ａと５１ｂの傾き、形状などを設定している。
フライアイレンズ５１ａ( ５１ｂ) の出射面の２次光源
からの光束は絞り５２を通過し、コンデンサーレンズ５
３によって絞り５４面上の一方の面５４ａ（５４ｂ）を
重ね合わせるようにしている。

【００５５】５５は集光レンズであり、絞り５４の開口
５４ａ（５４ｂ）を通過した光束でマスクＭのＦＭマス
ク( ＲＭマスク) を照明している。ここで図５の小σ照
明系を構成し、図６は大σ（輪帯）照明系を構成してい
る。

【００５６】尚、図５，図６の光学系においてはＦＭマ
スクとＲＭマスクの照明強度を調整する為の光量調整手
段( ＮＤフィルター等) を一方の光路中に設けるのが良
い。

【００５７】図７は図５，図６の照明系における有効光
源とマスクとの関係を示す説明図である。図７（Ａ）は
図５の小σ照明系の場合を示し、図７( Ｂ) は図６の大
σ照明系の場合を示している。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】図５の照明系によって照明されたＦＭマス
クのパターンの投影状態を図８〜図１０を用いて説明す
る。

【００６２】図８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。図８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１６５は双方とも、図１７の通常の投影露
光とは異なり、２つの平行光線束だけから成っている。

【００６３】図８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９又は図１０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。

【００６４】図９（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１７１
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。

【００６５】 Ｐ₀ ＝ＭＰ＝２ＭＲ＝Ｍλ／（２ＮＡ） ‥‥‥（４） Ｐ_OS＝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。

【００６６】一方、図９（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１７５
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。

【００６７】図９（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９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。

【００６８】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。

【００６９】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８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１６
４の開口に入射しないので結像には寄与しない。

【００７０】図１０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。

【００７１】 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。

【００７２】図１０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。

【００７３】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。

【００７４】図１０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。

【００７５】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。

【００７６】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、図１９に示したような通常
の投影露光装置の照明光学系を前述の如く構成してある
ので、図１０の照明光学系の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。

【００７７】図１１〜図１９は本発明の露光方法の実施
形態１の説明図である。図１１は本発明の露光方法を示
すフローチャートである。図１１には本発明の露光方法
を構成するＦＭマスクによる周期パターン露光ステッ
プ、ＲＭマスクによる投影露光ステップ（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。

【００７８】同図において（１ショット内を多重露光す
るときの）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、逆でも良い。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。

【００７９】本発明の露光方法及び露光装置は、被露光
基板（感光基板）の各チップ領域に対して周期パターン
露光と通常の露光を同時に行い、これを前述したように
ステップ方向に繰り返すことにより二重露光を行うこと
を特徴としている。

【００８０】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
露光である。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】図１１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１
２に示すような周期パターンで露光する。図１２中の数
字は露光量を表しており、図１２（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。

【００８８】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１２（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１２（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。

【００８９】図１３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。

【００９０】図１４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。

【００９１】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１５（図１２（Ａ）と同じ）及び
図１６に示す通り、周期パターン露光での中心露光量を
１としたとき、露光基板のレジストの露光しきい値Ｅｔ
ｈを１よりも大きく設定している。この感光基板は図１
２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。）尚、図１６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。

【００９２】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。

【００９３】図１７（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。

【００９４】図１７（Ａ）の露光パターンを作る投影露
光を、図１５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１７（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１７（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。

【００９５】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。

【００９６】図１７（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。

【００９７】ここで仮に、図１８の露光パターンを作る
投影露光（図１５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５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。

【００９８】このレジストの合計の露光量分布は図１８
（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。

【００９９】また、図１９に示すように、図５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。

【０１００】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１６，図１７（Ｂ），図１８（Ｂ），及び図１９
（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１７
（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。

【０１０１】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。

【０１０２】(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。

【０１０３】(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。

【０１０４】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。

【０１０５】次に本発明の実施形態２を説明する。

【０１０６】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２０に示す
所謂ゲート型のパターンを対象としている。

【０１０７】図２０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。

【０１０８】本実施形態では、図２１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。

【０１０９】図２１において、図２１（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２１の下部における数値は露光量を表すもので
ある。このような２光束干渉露光を前述の露光装置で行
っている。。

【０１１０】本実施形態では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）によって図２１（Ｂ）が示すゲートパターンの露光
を行う。図２１（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。

【０１１１】図２１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。

【０１１２】図２１（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。

【０１１３】図２１(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。

【０１１４】図２１(C) の露光量分布は、図２１(A) の
露光パターンと図２１(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。

【０１１５】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。

【０１１６】図２１(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。

【０１１７】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。

【０１１８】a' ＞I_C a" ＞I_C b' ＞I_C c' ＜I_C d' ＜I_C 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。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＞I_C ｋ×ｃ＋I₁＜I_C レジストがポジ型の場合、 ｋ×ｂ＋I₁＜I_C ｋ×ｃ＋I₀＞I_C 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。

【０１１９】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
２２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
露光を同時に行うので、そ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。

【０１２０】図２２，図２３，図２４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。

【０１２１】図２２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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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。

【０１２６】図２３（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。

【０１２７】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２３（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。

【０１２８】図２４（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。

【０１２９】図２４（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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】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。

【０１３３】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。

【０１３４】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２１(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２１(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。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。

【０１３９】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。

【０１４０】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。

【０１４１】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２１(C)
の下部で灰色に示された部分が、現像後の形状である。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】（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。

【０１４８】（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。

【０１４９】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。

【０１５０】図２５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。

【０１５１】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。

【０１５２】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。

【０１５３】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。

【０１５４】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。

【０１５５】図２６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。

【０１５６】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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】

【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。

【０１６０】(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。

【０１６１】(イ-3) 周期パターン露光と通常露光の２つ
の露光法が同時に実施できる露光装置。を、達成するこ
とができる。

【０１６２】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。

【０１６３】(イ-5) 又本発明によれば、周期的なパタ
ーンを有するＦＲマスクと通常パターンを施したＲＲマ
スクをステップ方向に垂直方向に配置して、ＦＲマスク
の周期的パターンとＲＲマスクの通常パターンを投影光
学系を介して同時に感光基板（ウエハ）面上の異なった
ショット領域又は同一ショット領域の異なったチップ領
域に投影露光し、これをステップ方向及びその逆方向に
繰り返すことにより1チップ領域内を異なったパターン
で高いスループットで多重露光することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の実施形態1 の要部概略図

【図２】図１のマスクの説明図

【図３】図１のウエハ面上の投影マスクパターンの説明
図

【図４】図１のウエハ面上の投影マスクパターンの他の
実施形態の説明図

【図５】図１の照明光学系の説明図

【図６】図１の照明光学系の説明図

【図７】図１の露光装置の露光条件の説明図

【図８】図１の露光装置の一部分の説明図

【図９】図１の露光装置の一部分の説明図

【図１０】図１の露光装置の一部分の説明図

【図１１】本発明の露光方法のフローチャート

【図１２】２光束干渉露光による露光パターンを示す説
明図

【図１３】レジストの露光感度特性を示す説明図

【図１４】現像によるパターン形成を示す説明図

【図１５】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

【図１６】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

【図１７】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
図

【図１８】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

【図１９】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

【図２０】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

【図２１】本発明の実施形態２を示す説明図

【図２２】ゲートパターンを説明する図

【図２３】形成されたゲートパターンの説明図

【図２４】形成されたゲートパターンの説明図

【図２５】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図２６】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図２７】従来の投影露光装置を示す概略図

【図２８】従来の２光束干渉用露光装置の一例を示す概
略図

【図２９】従来の露光シーケンスの説明図

【符号の説明】

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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに異なるパターンを有する複数のマ
   スクパターンを用いて感光基板上の同一ショット又は同
   一ショットの異なるチップ領域をステップ移動して多重
   露光する露光方法であって、該複数のマスクをステップ
   方向と垂直方向に配置して該感光基板上を同時に露光し
   ていることを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 前記複数のマスクは互いに異なる照明条
   件で照明していることを特徴とする請求項１の露光方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１又は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
   徴とする露光装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は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
   特徴とするデバイスの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３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。