JP2000021756A - Pattern forming method and exposure apparatus - Google Patents

Pattern forming method and exposure apparatus

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JP2000021756A
JP2000021756A JP10201336A JP20133698A JP2000021756A JP 2000021756 A JP2000021756 A JP 2000021756A JP 10201336 A JP10201336 A JP 10201336A JP 20133698 A JP20133698 A JP 20133698A JP 2000021756 A JP2000021756 A JP 2000021756A
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exposure
pattern
mask
resist
projection
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Hiroshi Maehara
広 前原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively remove an unnecessary pattern produced in a multiple exposure by performing whole surface etching and surface reforming when a pattern is formed by surface imaging. SOLUTION: A silicon wafer Wa is spin- coated with a resist RE, and for double exposures, the pattern of a reticle A is then transferred to the resist RE and the pattern of a reticle B is then transferred to the same region at the same time. The resist RE is put into contact with a silicon coupling gas over a hot plate at 120 deg.C with a surface reforming apparatus to silylate the surface of the resist. The whole surface of the resist RE is then etched away using a mixed gas of CF4 and O2 under the condition in which the etching rate of a silylated portion is equal to that of a not-silylated portion until an unnecessary portion is etched away. Next, the resist is dry-developed with O2 RIE by using the silylated portion as a mask to obtain an objective pattern.

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、パターン形成方法
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、C
CD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 a pattern forming method and an exposure apparatus, and more particularly, to a method for exposing a photosensitive substrate with a fine circuit pattern to a semiconductor chip such as an IC or LSI.
Display elements such as liquid crystal panels, detection elements such as magnetic heads, C
It is suitable for use in the manufacture of various devices such as an image sensor such as a CD.

【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、
0.5/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。
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,
In order to form an image (circuit pattern image) having a dimension (line width) of 0.5 / μm or less over a wide range, improvement in resolution and enlargement of an exposure area have been attempted.

【0004】従来の投影露光装置の摸式図を図20に示
す。図20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. 20 shows a schematic view of a conventional projection exposure apparatus. In FIG. 20, 191 is an excimer laser as a light source for far ultraviolet exposure, 192 is an illumination optical system, 193 is illumination light emitted from the illumination optical system 192, 194 is 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)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20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。
[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). The mask 19 is adjusted so as to have the illumination light 193 having several NA) or the like.
Light 4 On the mask 194, a pattern having a size obtained by reciprocally multiplying (for example, 2 times, 4 times, or 5 times) the fine pattern formed on the wafer 198 by a projection magnification of the projection optical system 196 is formed on a quartz substrate by chrome or the like. And illumination light 1
93 is transmitted and diffracted by the fine pattern of the mask 194, and becomes the object side exposure light 195. The projection optical system 196 includes:
The object-side exposure light 195 is converted into image-side exposure light 197 that forms a fine pattern of the mask 194 on the wafer 198 at the above-described projection magnification and with sufficiently small aberration. Image side exposure light 19
Reference numeral 7 converges on the wafer 198 at a predetermined numerical aperture NA (= Sin (θ)) as shown in the enlarged view at the bottom of FIG. 20, and forms an image of a fine pattern on the wafer 198. The substrate stage 199 has a plurality of different areas (shot areas: areas to be one or more chips) of the wafer 198.
When sequentially forming a fine pattern, the wafer 19 is moved stepwise along the image plane of the projection optical system.
8 with respect to the projection optical system 196.

【0006】上記の中でも現在主流となりつつあるKr
F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。
Among the above, Kr, which is currently becoming mainstream,
Although a projection exposure apparatus using an F excimer laser as a light source has a high projection resolution, it is technically difficult to form a pattern image of, for example, 0.15 μm or less.

【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、レジスト材料、超解像技術など露光条
件等によって決まる定数であり、通常0.5〜0.7程
度の値である。この(1)式と(2)式から、解像度R
を小さい値とする高解像度化には開口数NAを大きくす
る「高NA化」がある。しかしながら、実際の露光では
投影光学系196の焦点深度DOFをある程度以上の値
にする必要があるため、高NA化をある程度以上に進め
ることが難しいこと、この為、高解像度化には結局、露
光波長λを小さくする「短波長化」が必要となることと
が分かる。
R = k 1 × (λ / NA) ‥‥‥ (1) DOF = k 2 × (λ / NA 2 ) ‥‥‥ (2) where λ is an exposure wavelength, and NA is a projection optical system 196. The numerical apertures k 1 and k 2 on the image side, which represent the brightness of the image, are constants determined by the development process characteristics of the wafer 198, resist materials, exposure conditions such as super-resolution technology, and are generally about 0.5 to 0.7. Is the value of From the equations (1) and (2), the resolution R
In order to achieve a high resolution in which the value of is reduced, there is “high NA” in which the numerical aperture NA is increased. 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やフッ化カルシ
ウム、フッ化マグネシウム等の結晶が現存するが、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
As a glass material manufactured in (nm), there exist crystals such as fused quartz, calcium fluoride, and magnesium fluoride, and the transmittance of the fused quartz also sharply decreases for an exposure wavelength of 193 nm or less. It is very difficult to develop a practical glass material in a region having an exposure wavelength of 150 nm or less corresponding to a fine pattern having a line width of 0.15 μm or less. In addition, the glass material used in the deep ultraviolet region must satisfy various conditions such as durability, uniformity of refractive index, optical distortion, workability, etc. in addition to transmittance. Existence is at stake.

【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16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θ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. Θ represents the angle of incidence (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=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 = 248 nm (KrF excimer) and NA = 0.6
In this case, R = 0.10 μm is obtained.

【0017】一方、レジスト層に投影した潜像のパター
ンをパターン化する方法の1つにDESIRE(Diffus
ion Enhanced Silylating Resist)プロセス、所謂シリ
ル化プロセスがある。
On the other hand, one of the methods of patterning the pattern of the latent image projected on the resist layer is DESIRE (Diffus Diffus).
There is a so-called silylation process.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらシリル化
プロセス等の表面改質工程を用いたパターン形成方法に
おいては目的とするパターン以外にレジスト表面の一部
が改質され、現像後、不要パターンが生じる場合がある
ことが分かった。
However, in a pattern forming method using a surface modification step such as a silylation process, a part of the resist surface is modified in addition to an intended pattern, and an unnecessary pattern is generated after development. Turns out there are cases.

【0019】この不要パターンの発生は前記米国特許の
多重露光のパターン潜像でも多く発生してくる。
The generation of the unnecessary pattern frequently occurs also in the multiple exposure pattern latent image of the aforementioned US Patent.

【0020】即ち多重露光によるシリル化プロセスにお
いてはレジスト装置に最終的にパターンの形成されない
部分も弱くシリル化される部分が発生し、不要パターン
が形成される。この状態でO2 RIEによるドライ現像
を行うとこの弱くシリル化された部分がエッチングマス
クとなり、目的パターン以外に不要パターンが形成され
てしまう。一般にこのときの目的パターンは露光量が多
く、不要パターンは露光量が少ない為に、シリル化され
た反応に差が生じてくる。
That is, in the silylation process by multiple exposure, a portion where a pattern is not finally formed in the resist device also has a weakly silylated portion, and an unnecessary pattern is formed. If dry development by O 2 RIE is performed in this state, the weakly silylated portion becomes an etching mask, and an unnecessary pattern other than the target pattern is formed. In general, the target pattern at this time has a large exposure amount, and the unnecessary pattern has a small exposure amount, so that a difference occurs in the silylated reaction.

【0021】本発明は、シリル化反応による表層イメー
ジングとによってパターンを形成するとき不要パターン
を効果的に除去することにより目的パターンのみを効果
的に形成することができるパターン形成方法及び露光装
置の提供を目的とする。
The present invention provides a pattern forming method and an exposure apparatus capable of effectively forming only a target pattern by effectively removing unnecessary patterns when forming a pattern by surface imaging by a silylation reaction. With the goal.

【0022】特に本発明は多重露光において多く発生し
ている不要パターンを効果的に除去することができるパ
ターン形成方法及び露光装置の提供を目的とする。
In particular, it is an object of the present invention to provide a pattern forming method and an exposure apparatus which can effectively remove unnecessary patterns which are frequently generated in multiple exposure.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明のパターン形成方
法は、 (1-1) 表層イメージングによってパターンを形成するパ
ターン形成方法において、全面エッチング工程と表面改
質工程を含むことを特徴としている。
The pattern forming method of the present invention is characterized in that: (1-1) a pattern forming method for forming a pattern by surface imaging includes a whole surface etching step and a surface modification step.

【0024】(1-2) 感光基板状の同一領域を互いに異な
ったパターンで多重露光し、表層イメージングによって
パターンを形成するパターン形成方法において、全面エ
ッチング工程と表面改質工程を含んでいることを特徴と
している。
(1-2) A pattern forming method for performing multiple exposure of the same region of a photosensitive substrate with different patterns to form a pattern by surface imaging includes a whole surface etching step and a surface modification step. Features.

【0025】特に、 (1-1-1) 全面エッチング工程が選択比1の条件で行われ
ること。
In particular, (1-1-1) the entire surface etching step is performed under the condition of a selectivity of 1.

【0026】(1-1-2) 前記表面改質工程がシリル化プロ
セスであること。
(1-1-2) The surface modification step is a silylation process.

【0027】(1-1-3) 前記パターン形成方法は、第1露
光工程→第2露光工程→シリル化工程→ドライ現像工程
の工程を含み、前記全面エッチング工程が該第2露光工
程とドライ現像工程との間に含むこと。
(1-1-3) The pattern forming method includes a first exposing step, a second exposing step, a silylation step, and a dry developing step. To be included between the development process.

【0028】(1-1-4) 前記パターン形成方法は、第1露
光工程→シリル化工程→第2露光工程→シリル化工程→
ドライ現像工程の工程を含み、前記全面エッチング工程
が該第2露光工程とドライ現像工程との間に含むこと。
等を特徴としている。
(1-1-4) The pattern forming method comprises the following steps: first exposure step → silylation step → second exposure step → silylation step →
Including a dry development step, the entire surface etching step is included between the second exposure step and the dry development step.
And so on.

【0029】本発明の露光装置は、 (2-1) 構成(1-1) のパターン形成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 pattern forming method of the constitution (1-1).

【0030】本発明のデバイスの製造方法は、 (3-1) 構成(1-1) のパターン形成方法を用いてデバイス
を製造していることを特徴としている。
The method of manufacturing a device according to the present invention is characterized in that the device is manufactured using the pattern forming method of (3-1) Configuration (1-1).

【0031】(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.

【0032】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".

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】図1は本発明のパターン形成方法
の要部ブロック図である。本発明は表層イメージングに
よるパターン形成方法において、プロセス工程の中に全
面エッチング工程そして表面改質工程を含むことを特徴
としている。
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a pattern forming method according to the present invention. The present invention is characterized in that a process for forming a pattern by surface layer imaging includes a whole surface etching step and a surface modification step in the process steps.

【0034】そして、このときの表面改質工程としてシ
リル化プロセスを利用していることを特徴としている。
特に多重露光によるパターン像の形成の際に多く発生し
てくる不要パターンを全面エッチング工程を介すること
により効果的に除去していることを特徴としている。
In this case, a silylation process is used as a surface modification step.
Particularly, the present invention is characterized in that unnecessary patterns, which are frequently generated when a pattern image is formed by multiple exposure, are effectively removed through an entire surface etching process.

【0035】次に図1のパターン形成方法について説明
する。同図は多重露光として2重露光の場合を示してい
るが単一露光や2重露光以上の多重露光であっても良
い。
Next, the pattern forming method of FIG. 1 will be described. Although FIG. 2 shows the case of double exposure as multiple exposure, single exposure or multiple exposure of double exposure or more may be used.

【0036】同図(A)ではシリコンウエハWa上にレ
ジストREを膜厚1μmにスピンコートした後に2重露
光を行う為のレチクル( 第1のマスク) Aのパターンを
レジストRE上に転写し、次いでレチクル(第2のマス
ク)Bのパターンを同様に同一領域に転写する。この
時、各々のレチクルはあらかじめ形成しておいたアライ
メントマークに逐次位置合わせを行っても良いし、又は
レチクルAで形成された潜像に対して位置合わせを行っ
ても良い。
In FIG. 3A, a pattern of a reticle (first mask) A for performing double exposure after spin-coating a resist RE to a thickness of 1 μm on a silicon wafer Wa is transferred onto the resist RE. Next, the pattern of the reticle (second mask) B is similarly transferred to the same region. At this time, each reticle may be sequentially aligned with an alignment mark formed in advance, or may be aligned with a latent image formed by reticle A.

【0037】次いで同図Bに示すように、表面改質装置
にて120℃のホットプレート上でシリコンカップリン
グ剤であるHMDS(ヘキサメチルジシラザン)のガス
に接触させレジスト表面のシリル化を行う。この時先の
露光時の露光量に応じてレジスト層でのシリル化反応に
よるシリル化の深さが異なる。この後、同図(C)に示
すように、CF4 と02 の混合ガスを用いて、該シリル
化された部分としてシリル化されていない部分のエッチ
ング速度が等しくなる条件で、不要なシリル化部分がな
くなるまで全面エッチングを行う。次いで同図(D)に
示すように、O2 RIE単独でシリル化部分をマスクに
レジストをドライ現像し、目的とするパターンを得てい
る。
Next, as shown in FIG. B, the surface of the resist is silylated by contact with a gas of HMDS (hexamethyldisilazane), which is a silicon coupling agent, on a hot plate at 120 ° C. using a surface modification apparatus. . At this time, the depth of the silylation by the silylation reaction in the resist layer differs depending on the exposure amount at the time of the previous exposure. Thereafter, as shown in FIG. (C), using a mixed gas of CF 4 and 0 2, under the condition that the etching rate of the portion which is not silylated as the silylated portions are equal, unnecessary silyl The entire surface is etched until there is no oxidized portion. Next, as shown in FIG. 3D, the resist is dry-developed with O 2 RIE alone using the silylated portion as a mask to obtain a desired pattern.

【0038】本実施形態では露光(レチクルA)→露光
(レチクルB)→シリル化→全面エッチング→ドライ現
像(O2 RIE)の工程を経ている。
In this embodiment, the steps of exposure (reticle A) → exposure (reticle B) → silylation → entire etching → dry development (O 2 RIE) are performed.

【0039】尚、本実施形態においてレジストとして化
学増幅型レジストを用いても良い。
In this embodiment, a chemically amplified resist may be used as the resist.

【0040】尚、本発明のパターン形成方法において、
各種の工程の順序を実施形態1の他に次の如く行っても
良い。
In the pattern forming method of the present invention,
The order of various steps may be performed as follows in addition to the first embodiment.

【0041】(ア-1)第1露光工程→第2露光工程→全面
エッチング工程(O2 RIE)→シリル化工程→O2
IE(ドライ現像)工程 全面エッチング工程をシリル化工程の後に行っても良
い。
(A-1) First exposure step → Second exposure step → Overall etching step (O 2 RIE) → Silylation step → O 2 R
IE (Dry Development) Step The entire surface etching step may be performed after the silylation step.

【0042】(ア-2)第1露光工程→第2露光工程→シリ
ル化工程→O2 RIE(ドライ現像)工程 全面エッチング工程が第2露光の後又はシリル化工程の
後に含まれる。
(A-2) First Exposure Step → Second Exposure Step → Silylation Step → O 2 RIE (Dry Development) Step The whole surface etching step is included after the second exposure or after the silylation step.

【0043】以上の実施形態においては各工程間の時間
管理を高精度で行うことでC/Dコントロールを向上さ
せている。
In the above embodiment, the C / D control is improved by performing time management between each process with high accuracy.

【0044】尚、本実施形態では2重露光工程に限ら
ず、1回の露光工程でレジスト層に表層イメージングを
行うプロセスにも同様に適用することができる。
In the present embodiment, the present invention is not limited to the double exposure process, and can be similarly applied to a process of performing surface imaging on the resist layer in one exposure process.

【0045】次に本発明に係る多重露光により感光基板
上に表層イメージングによりパターンを形成する方法に
ついて説明する。
Next, a method for forming a pattern on a photosensitive substrate by surface imaging by multiple exposure according to the present invention will be described.

【0046】尚、以下の各実施形態では、全面エッチン
グ工程と表面改質工程については特に説明をしていない
が、前述した各工程を利用してパターン化している。又
レジスト層に形成される(表層イメージングによる)パ
ターン像は簡単の為に層全体がパターン化されるように
示している。
In the following embodiments, the entire surface etching step and the surface modification step are not particularly described, but are patterned using the above-described steps. Also, the pattern image (by surface imaging) formed on the resist layer shows that the entire layer is patterned for simplicity.

【0047】図2〜図10は本発明に係る露光方法(多
重露光)の実施形態1の説明図である。図2は本発明に
係る露光方法を示すフローチャートである。図2には本
発明に係る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. 2 to 10 are explanatory views of the first embodiment of the exposure method (multiple exposure) according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing the exposure method according to the present invention. FIG. 2 shows a periodic pattern exposure step, a projection exposure step (normal pattern exposure step), which constitutes the exposure method according to the present invention,
Each block of the development step and its flow are shown. 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.

【0048】本発明に係る露光方法及び露光装置は、被
露光基板(感光基板)に対して周期パターン露光と通常
の露光の二重露光を行うことを特徴としている。
An exposure method and an exposure apparatus according to the present invention are characterized in that double exposure of periodic pattern exposure and normal exposure is performed on a substrate to be exposed (photosensitive substrate).

【0049】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図20に示した投影光
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 in which the resolution is lower than that of the periodic pattern exposure, but the exposure can be performed in an arbitrary pattern. As a typical example, the projection optical system shown in FIG. Exposure.

【0050】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.

【0051】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.

【0052】二重露光で周期パターン露光をする際、そ
の通常パターンの最も微細なパターンの方向に、周期パ
ターンの方向を合致させることが重要である。
When performing periodic pattern exposure by double exposure, it is important to match the direction of the periodic pattern with the direction of the finest pattern of the normal pattern.

【0053】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 such 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.

【0054】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.

【0055】本発明に係る露光方法及び露光装置の周期
パターン露光と通常パターン露光のそれぞれは、1回ま
たは、複数回の露光段階よりなり、複数回の露光段階を
取る場合は、各露光階ごとに異なる露光量分布を感光基
板に与えている。
Each of the periodic pattern exposure and the normal pattern exposure of the exposure method and the exposure apparatus according to the present invention comprises one or a plurality of exposure steps. Different exposure dose distributions are given to the photosensitive substrate.

【0056】図2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3に示
すような周期パターンで露光する。図3中の数字は露光
量を表しており、図3(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. 3 represent the exposure amounts. The hatched portions in FIG. 3A indicate the exposure amount 1 (actually arbitrary) and the white portions indicate the exposure amount 0.

【0057】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3(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3(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。尚、ここでの露光しきい値Ethはシリル化プ
ロセスによってパターン化される最小の露光量をいう。
以下同じ。
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. 3B shows a finally obtained lithography pattern (concavo-convex pattern). Here, the exposure threshold value Eth refers to the minimum exposure amount patterned by the silylation process.
same as below.

【0058】図4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。シリル化プロセスの場合、通常の現像後と使用し
たプロセスとは逆にネガ型の場合は露光しきい値Eth
以上の場合に、ポジ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。尚、ここでの現像
とは図1のドライ現像のことである。以下同じ。
FIG. 4 shows the relationship between the exposure amount dependency of the film thickness after development and the exposure threshold value of the resist on the photosensitive substrate in this case and the negative type resist. Each of the resists (hereinafter referred to as “negative type”) is shown. In the case of the silylation process, the exposure threshold value Eth is used in the case of the negative type, which is opposite to the process after the normal development and the process used.
In the above case, in the case of the positive type, the film thickness after development becomes 0 when the exposure threshold value Eth or less. The development here is the dry development in FIG. same as below.

【0059】図5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. 5 is a schematic diagram showing a state in which a lithography pattern is formed through the development and etching processes in the case of performing such exposure, for a negative type and a positive type.

【0060】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6(図3(A)と同じ)及び図7
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3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、ここではポジ型を用いた場合の例
を用いて本発明の説明を行うが、本発明はネガ型の場合
も実施できる。) 尚、図7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 the present embodiment, unlike the normal exposure sensitivity setting, FIG. 6 (same as FIG. 3A) and FIG.
As shown in the figure, when the central exposure amount in the periodic pattern exposure is 1, the exposure threshold value Eth of the resist on the exposed substrate is 1
It is set larger than. When the exposure pattern (exposure amount distribution) obtained by performing only the base pattern exposure shown in FIG. 3 is developed, the exposure amount of the photosensitive substrate becomes insufficient. Does not occur, and no lithography pattern is formed by etching. This can be regarded as the disappearance of the periodic pattern. (Here, the present invention will be described using an example in which a positive type is used, but the present invention can also be implemented in a negative type.) In FIG. 7, the upper part shows a lithography pattern (what The lower graph 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.

【0061】本実施形態の特徴は、周期パターン露光の
みでは一見消失する高解像度の露光パターンを通常の投
影露光による露光装置の分解能以下の大きさのパターン
を含む任意の形状の露光パターンと融合して所望の領域
のみ選択的にレジストの露光しきい値以上の露光をし、
最終的に所望のリソグラフィーパターンを形成できると
ころにある。
The feature of the present embodiment is that a high-resolution exposure pattern that is apparently lost only by 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.

【0062】図8(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. 8A 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.

【0063】図8(A)の露光パターンを作る投影露光
を、図6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8(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8(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。
The projection exposure for forming the exposure pattern of FIG. 8A is performed without the development process after the periodic pattern exposure of FIG.
Assuming that the exposure is performed on the same region of the same resist, the total exposure distribution on the resist surface is as shown in the lower graph of FIG. 8B. Here, 1 is the ratio of the exposure amount E 2 of the exposure amount E 1 and the projection exposure of the periodic pattern exposure: 1, the exposure amount exposed threshold Eth is resist E 1 (= 1) and the exposure amount E 1 projection since that is set between the sum of the exposure amount E 2 exposure (= 2), lithography pattern shown in the upper portion shown in FIG. 8 (B) is formed.

【0064】その際、通常パターンの中心が周期パター
ンのピークと合致させておく。又、通常パターンの方向
と周期パターンの方向とを合致させている。
At this time, the center of the normal pattern is matched with the peak of the periodic pattern. Also, the direction of the normal pattern and the direction of the periodic pattern are matched.

【0065】図8(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. 8B has the resolution of the 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.

【0066】ここで仮に、図9の露光パターンを作る投
影露光(図6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6の周期パターン露光の後に、現像工程なし
で、同一レジストの同一領域に重ねる。この際、通常パ
ターンの中心が周期パターン露光のピーク位置と合致さ
せることで重ね合わせたパターンの対称性が良く、良好
なるパターン像が得られる。
Here, suppose that the projection exposure for forming the exposure pattern shown in FIG. 9 (projection exposure with a line width twice as large as the exposure pattern in FIG. 6 and an exposure threshold or more (here, an exposure amount twice as large as the threshold)) 6) is superimposed on the same region of the same resist without the development step after the periodic pattern exposure of FIG. At this time, by making the center of the normal pattern coincide with the peak position of the periodic pattern exposure, the symmetry of the superposed pattern is good, and a good pattern image can be obtained.

【0067】このレジストの合計の露光量分布は図9
(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.

【0068】また、図10に示すように、図6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. 10, the same principle applies when the exposure is performed with a line width three times the exposure pattern of FIG.
In an exposure pattern having a line width of twice or more, basically, a 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 lithography patterns that can be realized by projection exposure can be formed in this embodiment as well.

【0069】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7,図8(B),図9(B),及び図10(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8(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,
The minimum line width is composed of a combination of various patterns as shown in FIG. 7, FIG. 8 (B), FIG. 9 (B), and FIG. A circuit pattern serving as a pattern can be formed.

【0070】以上の露光方法の原理をまとめると、 (ア-1) 投影露光(通常パターン露光)をしないパターン
領域即ちレジストの露光しきい値以下の周期露光パター
ンは現像により消失する。
The principles of the above-described exposure methods can be summarized as follows: (a-1) A pattern area 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.

【0071】(ア-2) レジストの露光しきい値以下の露光
量で行った投影露光のパターン領域に関しては投影露光
と周期パターン露光のパターンの組み合わせにより決ま
る周期パターン露光の解像度を持つ露光パターンが形成
される。
(A-2) Regarding the pattern area of the projection exposure performed with the exposure amount equal to or less than the exposure threshold value of the resist, the exposure pattern having the resolution of the periodic pattern exposure determined by the combination of the projection exposure and the periodic pattern exposure is used. It is formed.

【0072】(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 similarly 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.

【0073】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.

【0074】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.

【0075】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11に示す
所謂ゲート型のパターンを対象としている。
The present embodiment is directed to a so-called gate type pattern shown in FIG. 11 as a circuit pattern (lithography pattern) obtained by exposure.

【0076】図11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。
The gate pattern in FIG. 11 has a minimum line width of 0.1 μm in the horizontal direction, that is, in the direction of AA ′ in the figure, whereas it has a minimum line width of 0.2 μm or more in the vertical direction. 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.

【0077】本実施形態では、図12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 ordinary projection exposure will be described with reference to FIG.

【0078】図12において、図12(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12の下部における数値は露光量を表すもので
ある。
FIG. 12A 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. 12 represent exposure amounts.

【0079】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16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17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18又は図
19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. 18 or FIG.

【0080】図16の露光装置について説明を行う。The exposure apparatus shown in FIG. 16 will be described.

【0081】図16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. 16, as described above, each of the two light beams to be multiplexed is obliquely incident on the wafer 154 at an angle θ, and the line width of the interference fringe pattern (exposure pattern) 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.

【0082】次に図17乃至図19の露光装置に関して
説明する。
Next, the exposure apparatus shown in FIGS. 17 to 19 will be described.

【0083】図17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. 17 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.

【0084】図17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17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20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。
In FIG. 17, reference numeral 161 denotes a mask; 162, 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. FIG. 17 is a schematic diagram showing a state in which the two-beam interference exposure is performed. Both the object-side exposure light 162 and the image-side exposure light 165 are different from the normal projection exposure in FIG. Consists only of

【0085】図17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18又は図19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. 17, the mask 161 and its illumination method may be set as shown in FIG. 18 or FIG. Hereinafter, these three examples will be described.

【0086】図18(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. 18A 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).

【0087】 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.

【0088】一方、図18(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, a mask 174 shown in FIG. 18B 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).

【0089】図18(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18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. 18A and 18B, 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).

【0090】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.

【0091】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) with respect to the 0th-order transmitted diffracted light emitted from the mask 170 in the above-described vertical direction, and the 0-order transmitted diffracted lights cancel each other. The two parallel light beams 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.

【0092】図19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. 19 is a mask in which the pitch PO of the light shielding portion 181 made of chrome is represented by the following equation (6) similar to the equation (4).

【0093】 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 aperture on the image side of the projection optical system 163. Indicates a number.

【0094】図19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. 19 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.

【0095】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 / NA ‥‥‥ (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.

【0096】図19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 a mask having no phase shifter shown in FIG. 19 is subjected to oblique incidence illumination 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.

【0097】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".

【0098】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20に示したような通常
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、図20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。
The technique for performing two-beam interference exposure using an ordinary projection exposure apparatus has been described above. The illumination optical system of the ordinary projection exposure apparatus as shown in FIG. 20 is configured to perform partial coherent illumination. Therefore, the aperture stop (not shown) corresponding to 0 <σ <1 of the illumination optical system in FIG. It can be configured to provide coherent illumination.

【0099】図11及び図12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)(例えば図20の装置で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12(B)が
示すゲートパターンの露光を行う。図12(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。
Returning to the description of the second embodiment shown in FIGS. In the present embodiment, the normal projection exposure (normal pattern exposure) (for example, the apparatus shown in FIG. 20 that performs partial coherent illumination on a mask) subsequent to the two-beam interference exposure (periodic pattern exposure) described above is used in FIG. Exposure is performed on the gate pattern shown in FIG. The upper part of FIG. 12C 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 is mapped vertically and horizontally with a resolution of a pitch of a minimum line width.

【0100】図12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. 12 shows the intensity distribution for exposing the wafer with the light intensity incident from the mask as 1.

【0101】図12(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。
The exposure amount distribution by the exposure of the periodic pattern in FIG. 12A should ideally be a rectangular wave of 1 and 0, but uses a line width near the resolution limit of the two-beam interference exposure. 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.

【0102】図12(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。
The exposure amount distribution by the normal projection exposure shown in FIG. 12B shows typical values in each part. 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.

【0103】図12(C) の露光量分布は、図12(A) の
露光パターンと図12(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 distribution shown in FIG. 12C is a result of adding the exposure amounts of the exposure pattern shown in FIG. 12A and the exposure pattern shown in FIG. 12B.

【0104】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 at each exposure in the addition is the illuminance ratio of the illumination system,
Two-beam interference exposure: projection exposure = 1: k, and the value of k is determined as follows.

【0105】図12(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. 12C can be expressed by the following equation using the above-described exposure distribution and light amount ratio.

【0106】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,

【0107】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。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。
[0107] 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 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.

【0108】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
13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. 13 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).

【0109】図13,図14,図15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. 13, FIG. 14 and FIG. 15 show K at a wavelength of 248 nm.
This is a specific example using an rF excimer stepper.

【0110】図13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. 13, a gate pattern having a minimum line width of 0.12 μm is usually exposed, and a periodic pattern is overlapped with a Levenson-type phase shift mask so as to overlap the minimum line width.

【0111】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 for exposure using a Levenson mask. At the time of normal mask exposure, σ = 0.3, 0.6, 0.8 and annular illumination.

【0112】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。
In the case of 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.

【0113】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。
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.

【0114】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 normal 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.

【0115】図14(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. 14A, 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.

【0116】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14(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. 14B, 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.

【0117】図15(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. 15A, the σ of the normal exposure
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.

【0118】図15(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. 15 (B), the normal exposure is the 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.

【0119】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.

【0120】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.

【0121】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 higher than the resolution of the normal exposure pattern is superimposed on the intensity of the periodic pattern exposure to enhance the contrast. 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

【0122】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 according to the combination of the illumination conditions.

【0123】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12(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12(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。
Illumination condition 1 Periodic pattern exposure is σ = 0.
3. Normal pattern exposure: σ = 0.3 Exposure amount distribution by periodic pattern exposure shown in the lower part of FIG. 12A and exposure amount distribution by normal projection exposure shown in the lower part of FIG. ) Are shown below.

【0124】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 Optimum, 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.

【0125】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. .

【0126】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.

【0127】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.

【0128】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 It is optimal when 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.

【0129】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.

【0130】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12(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 the development is exposed, only the exposure amount a ′, a ″, and b ′ remains as a pattern after the development, so that FIG.
The part shown in gray below is the shape after development.

【0131】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 that is about 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.

【0132】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 the illumination conditions from the above-mentioned 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.

【0133】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 ring illumination, when the width of the ring 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.

【0134】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.

【0135】図21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21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1
6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. 21 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.
This is the same as the optical system No. 6. 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.

【0136】図22は本発明の2光束干渉用露光装置と
通常の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. 22 is a schematic view showing a high-resolution exposure apparatus comprising the two-beam interference exposure apparatus of the present invention and a normal projection exposure apparatus.

【0137】図22において、212は図20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. 22, reference numeral 212 denotes a two-beam interference exposure apparatus including the optical system 201 and the apparatus 205 shown in FIG. 20, and 213, 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 217 and the mask 215 onto the wafer 218.
This is a normal projection exposure apparatus including:

【0138】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.

【0139】図22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。
Reference numeral 219 in FIG. 22 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.

【0140】ウエハ218を保持したステージ219
は、図22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
22 is sent to the position (1) in FIG. 22, 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.

【0141】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 alignment optical system 217, a TTL alignment optical system (not shown) for observing the alignment mark on 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.

【0142】図23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. 23 is a schematic view showing a high-resolution exposure apparatus according to the present invention which can perform both two-beam interference exposure and normal projection exposure.

【0143】図23において、221はKrF又はAr
F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、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. 23, 221 is KrF or Ar
F 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 the wafer 228, and 225 is a mask (reticle) changer. To selectively supply the stage 224 with a normal reticle and one of the aforementioned Levenson phase shift mask (reticle), edge shifter type mask (reticle), or periodic pattern mask (reticle) having no phase shifter. It is provided.

【0144】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 has 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. .

【0145】図23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。
In FIG. 23, reference numeral 229 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.

【0146】また、図23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(図22で
説明した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. 23 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 described with reference to FIG. 22). And

【0147】図23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
(2a)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. 23 is configured so as to be able to switch between partially coherent illumination and coherent illumination. In the case of coherent illumination, the above-mentioned (1a) shown in FIG. (1b)
Is supplied to one of the above-mentioned Levenson-type phase shift reticles or edge shifter-type reticles or one of the periodic pattern reticles having no phase shifter, and in the case of partial coherent illumination, is illustrated in block 230 (2a). ) Is supplied to a desired reticle. Switching from partially coherent lighting to coherent lighting
The aperture stop usually placed immediately after the fly-eye lens of the optical system 222 may be replaced with a coherent illumination stop whose aperture diameter is sufficiently smaller than this stop.

【0148】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KJrFエキシマレー
ザ(約248nm)やArFエキシマレーザ(約193
nm)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 KJrF excimer laser (about 248 nm) or an ArF excimer laser (about 193 nm) is used.
nm).

【0149】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, “projection exposure” is performed by exposing three or more parallel light beams from an arbitrary pattern formed on a mask to an image plane at various angles different from each other. Things.

【0150】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.

【0151】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.

【0152】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).

【0153】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 embodiments 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.

【0154】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 commonly used by both apparatuses.

【0155】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).

【0156】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. .

【0157】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 embodiments described above, and 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.

【0158】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.

【0159】(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.

【0160】(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.

【0161】尚、以上の各実施形態において周期パター
ンに限らず、周期性のないパターンであってもよい。
In each of the above embodiments, the present invention is not limited to the periodic pattern, but may be a pattern having no periodicity.

【0162】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device using the above-described projection exposure apparatus will be described.

【0163】図24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. 24 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).

【0164】ステップ1(回路設計)では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
In step 1 (circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design.

【0165】一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.

【0166】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.

【0167】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).

【0168】図25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. 25 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.

【0169】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.

【0170】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.

【0171】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。
By using the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to easily manufacture a highly integrated semiconductor device which has conventionally been difficult to manufacture.

【0172】[0172]

【発明の効果】本発明は以上のように、 (イ-1) シリル化反応による表層イメージングとによって
パターンを形成するとき不要パターンを効果的に除去す
ることにより目的パターンのみを効果的に形成すること
ができるパターン形成方法及び露光装置を達成すること
ができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to effectively form only a target pattern by effectively removing unnecessary patterns when forming a pattern by surface imaging by a silylation reaction. A pattern forming method and an exposure apparatus that can be achieved.

【0173】(イ-2) 多重露光において多く発生してい
る不要パターンを効果的に除去することができるパター
ン形成方法及び露光装置を達成することができる。
(A-2) It is possible to achieve a pattern forming method and an exposure apparatus capable of effectively removing unnecessary patterns that are frequently generated in multiple exposure.

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

【図1】本発明のパターン形成方法の要部ブロック図FIG. 1 is a main block diagram of a pattern forming method of the present invention.

【図2】本発明の露光方法のフローチャートFIG. 2 is a flowchart of an exposure method according to the present invention.

【図3】2光束干渉露光による露光パターンを示す説明
FIG. 3 is an explanatory view showing an exposure pattern by two-beam interference exposure.

【図4】レジストの露光感度特性を示す説明図FIG. 4 is an explanatory diagram showing exposure sensitivity characteristics of a resist.

【図5】現像によるパターン形成を示す説明図FIG. 5 is an explanatory view showing pattern formation by development.

【図6】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. 6 is an explanatory view showing an exposure pattern by ordinary two-beam interference exposure.

【図7】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. 7 is an explanatory view showing an exposure pattern by two-beam interference exposure in the present invention.

【図8】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
FIG. 8 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9】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. 9 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10】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. 10 is an explanatory diagram showing another example of an exposure pattern (lithography pattern) that can be formed in the first embodiment of the present invention.

【図11】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. 11 is an explanatory view showing a gate pattern according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施形態2を示す説明図FIG. 12 is an explanatory diagram showing Embodiment 2 of the present invention.

【図13】ゲートパターンを説明する図FIG. 13 illustrates a gate pattern.

【図14】形成されたゲートパターンの説明図FIG. 14 is an explanatory diagram of a formed gate pattern.

【図15】形成されたゲートパターンの説明図FIG. 15 is an explanatory diagram of a formed gate pattern.

【図16】従来の2光束干渉用露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 16 is a schematic view showing an example of a conventional two-beam interference exposure apparatus.

【図17】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. 17 is a schematic diagram illustrating an example of a projection exposure apparatus that performs two-beam interference exposure.

【図18】図17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
18 is an explanatory view showing an example of a mask and an illumination method used in the apparatus shown in FIG.

【図19】図17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
FIG. 19 is an explanatory view showing another example of a mask and an illumination method used in the apparatus of FIG. 17;

【図20】従来の投影露光装置を示す概略図FIG. 20 is a schematic view showing a conventional projection exposure apparatus.

【図21】本発明の2光束干渉露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 21 is a schematic view showing an example of a two-beam interference exposure apparatus according to the present invention.

【図22】本発明の高解像度の露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 22 is a schematic view showing an example of a high-resolution exposure apparatus of the present invention.

【図23】本発明の高解像度の露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 23 is a schematic view showing an example of a high-resolution exposure apparatus of the present invention.

【図24】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 24 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【図25】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 25 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

221 エキシマレーザ 222 照明光学系 223 マスク(レチクル) 224 マスク(レチクル)ステージ 225 2光束干渉用マスクと通常投影露光用のマスク 226 マスク(レチクル)チェンジャ 227 投影光学系 228 ウエハ 229 XYZステージ 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 (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表層イメージングによってパターンを形
成するパターン形成方法において、全面エッチング工程
と表面改質工程を含むことを特徴とするパターン形成方
法。
1. A pattern forming method for forming a pattern by surface imaging, comprising a whole surface etching step and a surface modification step.
【請求項2】 感光基板状の同一領域を互いに異なった
パターンで多重露光し、表層イメージングによってパタ
ーンを形成するパターン形成方法において、全面エッチ
ング工程と表面改質工程を含んでいることを特徴とする
パターン形成方法。
2. A pattern forming method for performing multiple exposure of the same region of a photosensitive substrate with different patterns and forming a pattern by surface layer imaging, comprising a whole surface etching step and a surface modification step. Pattern formation method.
【請求項3】 全面エッチング工程が選択比1の条件で
行われることを特徴とする請求項1又は2のパターン形
成方法。
3. The pattern forming method according to claim 1, wherein the entire surface etching step is performed under a condition of a selectivity of 1.
【請求項4】 前記表面改質工程がシリル化プロセスで
あることを特徴とする請求項1又は2のパターン形成方
法。
4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the surface modification step is a silylation process.
【請求項5】 前記パターン形成方法は、第1露光工程
→第2露光工程→シリル化工程→ドライ現像工程の工程
を含み、前記全面エッチング工程が該第2露光工程とド
ライ現像工程との間に含むことを特徴とする請求項2,
3又は4のパターン形成方法。
5. The pattern forming method includes a first exposure step, a second exposure step, a silylation step, and a dry development step, wherein the entire surface etching step is performed between the second exposure step and the dry development step. Claim 2, characterized in that
The pattern forming method of 3 or 4.
【請求項6】 前記パターン形成方法は、第1露光工程
→シリル化工程→第2露光工程→シリル化工程→ドライ
現像工程の工程を含み、前記全面エッチング工程が該第
2露光工程とドライ現像工程との間に含むことを特徴と
する請求項2,3又は4のパターン形成方法。
6. The pattern forming method includes a first exposure step, a silylation step, a second exposure step, a silylation step, and a dry development step, wherein the entire surface etching step includes the second exposure step and the dry development step. The pattern forming method according to claim 2, 3 or 4, wherein the method is included between the steps.
【請求項7】 請求項1から6のいずれか1項のパター
ン形成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。
7. An exposure apparatus, wherein a pattern on a mask is transferred to a photosensitive substrate by using the pattern forming method according to claim 1. Description:
【請求項8】 請求項1から6のいずれか1項のパター
ン形成方法を用い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。
8. A device manufacturing method, wherein a device is manufactured using the pattern forming method according to claim 1.
【請求項9】 請求項7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。
9. A device according to claim 7, wherein after the pattern on the mask surface is exposed on the wafer surface using the exposure apparatus according to claim 7, the wafer is subjected to a developing process to produce a device. Production method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009016653A (en) * 2007-07-06 2009-01-22 Tokyo Electron Ltd Substrate processing method and computer-readable storage medium
JP2011036244A (en) * 2009-08-06 2011-02-24 G D Spa Method and equipment for monitoring external integrity of tobacco product

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