JP2000021762A - Method of exposure and aligner - Google Patents

Method of exposure and aligner

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JP2000021762A JP10201343A JP20134398A JP2000021762A JP 2000021762 A JP2000021762 A JP 2000021762A JP 10201343 A JP10201343 A JP 10201343A JP 20134398 A JP20134398 A JP 20134398A JP 2000021762 A JP2000021762 A JP 2000021762A
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of exposure and an aligner in which arbitrary high-resolution patterns are produced by double exposure which is obtained with a periodic pattern exposure and an ordinary exposure. SOLUTION: In a method of exposure, in which illumination light from an illumination optics system having a light source means 11 illuminates the region of a prescribed form to be illuminated and patterns of a mask 14 placed in the region to be illuminated is projected onto a photoreceptive substrate through a projection optics system 18, the mask 14 has repeated patterns of light transmitting parts arranged by repetition of a basic pattern, the neighboring transmitting parts of the basic pattern mutually have an optical phase difference of approximately 180 deg., and the photoreceptive substrate is exposed plural number times by changing the illumination conditions of the illumination optics system 12 and the light transmission condition at the pupil plane of the projection optics system 18.

Description

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

【0001】[0001]

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

【0002】[0002]

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

【0003】近年、上記デバイスの高集積化に対応し
て、ウエハに転写するパターンの微細化、即ち高解像度
化とウエハにおける1チップの大面積化とが要求されて
いる。従ってウエハに対する微細加工技術の中心を成す
上記投影露光方法及び投影露光装置においても、現在、
0.5/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】現在主流となりつつある上記のエキシマレ
ーザを光源とする投影露光装置は高い投影解像力を有し
ているが、例えば0.15μm以下のパターン像を形成
することが技術的に困難である。
A projection exposure apparatus using the above-described excimer laser as a light source has a high projection resolution, but it is technically difficult to form a pattern image of, for example, 0.15 μm or less.

【0007】投影光学系196は、露光(に用いる)波
長に起因する光学的な解像度と焦点深度との間のトレー
ドオフによる解像度の限界がある。投影露光装置による
解像パターンの解像度Rと焦点深度DOFは,次の
(1)式と(2)式の如きレーリーの式によって表され
る。
[0007] The projection optical system 196 has a resolution limit due to a trade-off between the optical resolution due to (exposure) wavelength and the depth of focus. The resolution R of the resolution pattern and the depth of focus DOF by the projection exposure apparatus are expressed by the following Rayleigh formulas (1) and (2).

【0008】 R=k1 =(λ/NA) ‥‥‥(1) DOF=k2 =(λ/NA2 ) ‥‥‥(2) ここで、λは露光波長、NAは投影光学系196の明る
さを表す像側の開口数、k1 ,k2 はウエハ198の現
像プロセス特性等によって決まる定数であり、通常0.
5〜0.7程度の値である。この(1)式と(2)式か
ら、解像度Rを小さい値とする高解像度化には開口数N
Aを大きくする「高NA化」がある。しかしながら、実
際の露光では投影光学系196の焦点深度DOFをある
程度以上の値にする必要があるため、高NA化をある程
度以上に進めることが難しいこと、この為、高解像度化
には結局、露光波長λを小さくする「短波長化」が必要
となることとが分かる。
R = k 1 = (λ / NA) ‥‥‥ (1) DOF = k 2 = (λ / NA 2 ) ‥‥‥ (2) where λ is an exposure wavelength, and NA is a projection optical system 196. Are the image side numerical apertures, k 1 and k 2, which are constants determined by the development process characteristics of the wafer 198.
The value is about 5 to 0.7. From the equations (1) and (2), it is apparent that the numerical aperture N
There is "higher NA" to increase A. However, in actual exposure, the depth of focus DOF of the projection optical system 196 needs to be set to a certain value or more, so that it is difficult to increase the NA to a certain value or more. It is understood that "short wavelength" for reducing the wavelength λ is required.

【0009】ところが露光波長の短波長化を進めていく
と重大な問題が発生してくる。それは投影光学系196
を構成するレンズの硝材がなくなってしまうことであ
る。殆どの硝材の透過率は遠紫外線領域では0に近く、
特別な製造方法を用いて露光装置用(露光波長約248
nm)に製造された硝材として溶融石英が現存するが、
この溶融石英の透過率も波長193nm以下の露光波長
に対しては急激に低下するし。線幅0.15μm以下の
微細パターンに対応する露光波長150nm以下の領域
では実用的な硝材の開発は非常に困難である。また遠紫
外線領域で使用される硝材は、透過率以外にも、耐久
牲,屈折率均一性,光学的歪み,加工性等の複数条件を
満たす必要があり、この事から、実用的な硝材の存在が
危ぶまれている。
However, as the exposure wavelength becomes shorter, a serious problem arises. It is the projection optical system 196
Is that the glass material of the lens that constitutes is lost. The transmittance of most glass materials is close to 0 in the deep ultraviolet region,
Using a special manufacturing method for exposure equipment (exposure wavelength about 248
nm), fused quartz exists as a glass material.
The transmittance of 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21を用いて説
明する。2光束干渉露光は、レーザ151からの可干渉
牲を有し且つ平行光線束であるレーザ光L151をハー
フミラー152によってレーザ光L151a,L151
abの2光束に分割し、分割した2光束を夫々平面ミラ
ー153a,153bによって反射することにより2個
のレーザ光(可干渉性の平行光線束)を0より大きく9
0度末満のある角度を成してウエハ154面上で交差さ
せることにより交差部分に干渉縞を形成している。この
干渉縞(の光強度分布)によってウエハ154を露光し
て感光させることで干渉縞の光強度分布に応じた微細な
周期パターンをウエハ154に形成するものである。
The principle of two-beam interference exposure will be described with reference to FIG. In the two-beam interference exposure, a laser beam L151 having coherence from a laser 151 and being a parallel beam is converted into laser beams L151a and L151 by a half mirror 152.
The two laser light beams (coherent parallel light beams) are divided from larger than 0 to 9 by being split into two light beams of ab and reflecting the split two light beams by the plane mirrors 153a and 153b, respectively.
An interference fringe is formed at the intersection by intersecting at an angle of less than 0 degree on the surface of the wafer 154. By exposing and exposing the wafer 154 with (the light intensity distribution of) the interference fringes, a fine periodic pattern corresponding to the light intensity distribution of the interference fringes is formed on the wafer 154.

【0013】2光束L151a,L151bがウエハ1
54面の立てた垂線に対して互いに逆方向に同じ角度だ
け傾いた状態でウエハ面で交差する場合、この2光束干
渉露光における解像度Rは次の(3)式で表される。
The two light beams L151a and L151b are
In the case where the wafer intersects with the perpendiculars formed on the 54 surfaces in a state inclined at the same angle in the opposite directions to each other on the wafer surface, the resolution R in the two-beam interference exposure is expressed by the following equation (3).

【0014】 R=λ/(4sinθ) =λ/4NA =0.25(λ/NA) ‥‥‥(3) ここで、RはL&S(ライン・アンド・スペース)の夫
々の幅、即ち干渉縞の明部と暗部の夫々の幅を示してい
る。又βは2光束の夫々の像面に対する入射角度(絶対
値)を表し、NA=Sinθである。
R = λ / (4 sin θ) = λ / 4NA = 0.25 (λ / NA) (3) where R is the width of each L & S (line and space), ie, interference fringes. The width of each of the light and dark portions is shown. Β represents the incident angle (absolute value) of the two light beams with respect to each image plane, and NA = Sin θ.

【0015】通常の投影露光における解像度の式である
(l)式と2光束干渉露光における解像度の式である
(3)式とを比較すると、2光束干渉露光の解像度Rは
(1)式においてk1 =0.25とした場合に相当する
から、2光束干渉露光ではk1=0.5〜0.7である
通常の投影露光の解像度より2倍以上の解像度を得るこ
とが可能である。
Comparing equation (1), which is the equation for resolution in normal projection exposure, and equation (3), which is the equation for resolution in two-beam interference exposure, the resolution R of two-beam interference exposure is expressed by equation (1). Since this corresponds to the case where k 1 = 0.25, it is possible to obtain a resolution twice or more as high as that of a normal projection exposure in which k 1 = 0.5 to 0.7 in two-beam interference exposure. .

【0016】上記米国特許には開示されていないが、例
えばλ=0.248nm(KrFエキシマ)でNA=
0.6の時は、R=0.10μmが得られる。
Although not disclosed in the above US patent, for example, when λ = 0.248 nm (KrF excimer) and NA =
At 0.6, R = 0.10 μm is obtained.

【0017】[0017]

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

【0018】そこで上記米国特許第5415835号公
報は、2光束干渉露光によって単純な縞パターン(周期
パターン)即ち2値的な露光量分布をウエハ(のレジス
ト)に与えた後、露光装置の分解能の範囲内の大きさの
ある開口が形成されたマスクを用いて通常リソグラフィ
ー(露光)を行なって更に別の2値的な露光量分布をウ
エハに与えることにより、孤立の線(パターン)を得る
ことを提案している。
In the above-mentioned US Pat. No. 5,415,835, a simple fringe pattern (periodic pattern), that is, a binary exposure amount distribution is given to a wafer (resist) by two-beam interference exposure, and then the resolution of the exposure apparatus is increased. Obtaining an isolated line (pattern) by performing normal lithography (exposure) using a mask in which an opening having a size within the range is formed and giving another binary exposure distribution to the wafer Has been proposed.

【0019】しかしながら上記米国特許第541583
5号公報の露光方法は、2光束干渉露光と通常露光の2
つの露光法の夫々において通常の2値的な露光量分布し
か形成していないので、より複雑な形状の回路パターン
を得ることが難しい。
However, US Pat. No. 5,415,583 mentioned above.
The exposure method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-205
In each of the two exposure methods, only a normal binary exposure amount distribution is formed, so that it is difficult to obtain a circuit pattern having a more complicated shape.

【0020】また、上記米国特許第5415835号公
報は2光束干渉露光と通常露光の2つの露光法を組み合
わせることは開示しているが、このような組み合せを達
成する露光装置を具体的に示してはいない。
The above-mentioned US Pat. No. 5,415,835 discloses that two exposure methods, two-beam interference exposure and normal exposure, are combined. An exposure apparatus which achieves such a combination is specifically shown. Not.

【0021】以上のように、2光束干渉露光方式では半
導体素子の回路パターンのような任意のパターンを露光
することができないという根本的な問題がある。即ち2
光束干渉による露光では前述した交わり領域全体に渡る
等ピッチのパターンしか実質的に露光できない。これを
改良しようとして例えば像面付近に絞りを設定して露光
領域を制限し、例えばパターンとして必要となる数本の
ライン&スペースパターンを方向を変えながら逐次移動
しながら十分小さい領域に露光領域を制限しようとして
小さい絞りを設けたと同時にそれぞれの光束自体の回折
により光り強度分布が変化し、有効な干渉縞を形成する
ことができなくなる。
As described above, the two-beam interference exposure method has a fundamental problem that an arbitrary pattern such as a circuit pattern of a semiconductor element cannot be exposed. That is, 2
In the exposure by the light beam interference, only the pattern having the same pitch over the entire intersection area can be substantially exposed. To improve this, for example, an aperture is set near the image plane to limit the exposure area. For example, several line and space patterns required as a pattern are sequentially moved while changing the direction, and the exposure area is reduced to a sufficiently small area. At the same time that a small stop is provided in an attempt to limit the light intensity, the light intensity distribution changes due to the diffraction of each light beam itself, so that effective interference fringes cannot be formed.

【0022】このように2光束干渉露光では0.15μ
m以下の解像度は達成できるもののパターンが等ピッチ
の者に限られ、実素子に必要な種類の回路パターンの露
光ができないという問題点があった。
As described above, in the two-beam interference exposure, 0.15 μm is used.
Although a resolution of m or less can be achieved, the pattern is limited to those having the same pitch, and there has been a problem that a circuit pattern of a type required for an actual element cannot be exposed.

【0023】この2光束干渉露光の解像の原理を応用し
た技術に図22に示すようなレベンソン型の位相シフト
マスクがある。この位相シフトマスク173では1:1
の線幅の周期パターン等を持つマスクに、透過率のみで
なく位相変化を与える位相シフタ172を図22に示す
ように配置して、マスク透過後の光束が2つの略平行光
束となるようにしている。
A technique utilizing the principle of the resolution of the two-beam interference exposure is a Levenson type phase shift mask as shown in FIG. In this phase shift mask 173, 1: 1
A phase shifter 172 for giving not only transmittance but also a phase change is arranged as shown in FIG. 22 on a mask having a periodic pattern or the like having a line width of, so that the light beam transmitted through the mask becomes two substantially parallel light beams. ing.

【0024】尚、171はクロムにより成る遮光部であ
る。又、Poは遮光部171のピッチ、Posは位相シ
フタ172のピッチである。
Reference numeral 171 denotes a light shielding portion made of chrome. Po is the pitch of the light shielding portion 171, and Pos is the pitch of the phase shifter 172.

【0025】図23は図22のレベンソン型位相シフト
マスク173を用いた露光装置の要部概略図である。
FIG. 23 is a schematic view of a main part of an exposure apparatus using the Levenson-type phase shift mask 173 of FIG.

【0026】図23中、173はレベンソン型位相シフ
トマスク、162はマスク173から出て投影光学系1
43に入射する物体側露光光、163は投影光学系、1
64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は感光儀反で
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23は2光束干渉露光を行っている状態の模
式図であり、物体側露光光162と像側露光光165は
双方とも、2つの平行光線束だけから成っている。
In FIG. 23, 173 is a Levenson-type phase shift mask, 162 is a projection optical system 1
Reference numeral 163 denotes an object-side exposure light which enters the projection optical system 43;
Numeral 64 denotes an aperture stop, 165 denotes an image-side exposure light coming out of the projection optical system 163 and entering the wafer 166, 166 denotes a wafer which is a photosensitive device, and 167 denotes a light beam on a pupil plane corresponding to a circular aperture of the stop 164 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the position of the black spot by a pair of black dots. FIG. 23 is a schematic diagram showing a state in which the two-beam interference exposure is being performed. Both the object-side exposure light 162 and the image-side exposure light 165 are composed of only two parallel light beams.

【0027】この2つの略平行光束は開口絞り面(瞳
面)164では最外の2点となり、決像面の前では再び
2光束となり、この投影光学系に解像可能な最も微細な
周期パターンを再結像する。このレベンソン型の位相シ
フトマスク173は周期パターン以外でも作成可能であ
るが、1:1の線幅の周期パターン以外の任意パターン
については効果が薄れ、照明条件によっては逆に形成パ
ターンが悪化することもあった。この為、一般の回路パ
ターンに適用して十分な解像度と十分なパターン種類を
得ることができなかった。
These two substantially parallel light beams become the outermost two points on the aperture stop surface (pupil surface) 164, and become two light beams again before the image-defining surface, and have the finest period that can be resolved by this projection optical system. Re-image the pattern. The Levenson-type phase shift mask 173 can be formed with a pattern other than the periodic pattern. However, the effect is weak for an arbitrary pattern other than the periodic pattern having a line width of 1: 1. There was also. For this reason, it was not possible to obtain a sufficient resolution and a sufficient pattern type when applied to a general circuit pattern.

【0028】本発明は、2光束干渉装置を別途設けるよ
うな特別な露光装置の増設がなく、照明条件、開口絞り
の切り替え、小程度の改良を施すことで前述した高解像
度が得られる露光方法及び露光装置の提供を目的とす
る。
According to the present invention, there is provided an exposure method in which the above-described high resolution can be obtained by changing the illumination conditions, the aperture stop, and the like to a small extent without adding a special exposure device such as separately providing a two-beam interference device. And an exposure apparatus.

【0029】本発明の更なる目的は、適切に設定した位
相型マスクと多重露光を用いた露光方法により、線幅
0.15μm以下のパターン形成を実現可能とする露光
方法及びそれを用いた線幅0.15μm以下の実回路パ
ターン露光が可能な露光装置を提供することである。
A further object of the present invention is to provide an exposure method capable of forming a pattern having a line width of 0.15 μm or less by an exposure method using an appropriately set phase mask and multiple exposure, and a line using the same. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus capable of exposing an actual circuit pattern having a width of 0.15 μm or less.

【0030】本発明ではレベンソン型位相マスクを1:
1L&S周期パターン以外のパターンに用いることによ
り(前述したように1:1L&S周期パターン以外のレ
ベンソンマスクでの露光は効果が薄れるが)、照明光学
系の照明条件と投影光学系の開口絞りを制御して多重露
光することによって微細なL&S周期パターンをレベン
ソンマスクで露光した場合と近い解像度で、またその他
の任意パターン部分も形状などが悪化させずに露光を行
うことのできる露光方法及び露光装置の提供を目的とし
ている。
In the present invention, the Levenson-type phase mask is defined as:
By using it for patterns other than the 1L & S periodic pattern (exposure with a Levenson mask other than the 1: 1 L & S periodic pattern is less effective as described above), the illumination conditions of the illumination optical system and the aperture stop of the projection optical system are controlled. And an exposure apparatus capable of performing exposure with a resolution close to that obtained when a fine L & S periodic pattern is exposed using a Levenson mask by performing multiple exposures, and without deteriorating the shape of other arbitrary pattern portions. It is an object.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】本発明の露光方法は、 (1-1) 光源手段からの露光光で照明光学系によって所定
形状の照明領域を照明し、該照明領域に設けたマスクの
パターンを投影光学系で感光基板に投影する露光方法に
おいて、該マスクは光透過部分で構成される複数の基本
パターンを繰り返し配置した繰り返しパターンを有し、
該繰り返しパターンの隣接する透過部分は互いに略18
0度の光学的な位相差を有しており、該マスクのパター
ンで照明光学系の照明条件及び投影光学系の瞳面上の光
透過条件を変えて該感光基板上を多重露光していること
を特徴としている。
An exposure method according to the present invention comprises: (1-1) illuminating an illumination area of a predetermined shape by an illumination optical system with exposure light from a light source means, and a mask pattern provided in the illumination area. In an exposure method of projecting a photosensitive substrate with a projection optical system, the mask has a repetitive pattern in which a plurality of basic patterns composed of light transmitting portions are repeatedly arranged,
Adjacent transmissive portions of the repeating pattern are approximately 18
It has an optical phase difference of 0 degrees, and the exposure condition of the illumination optical system and the light transmission condition on the pupil plane of the projection optical system are changed by the pattern of the mask to perform multiple exposure on the photosensitive substrate. It is characterized by:

【0032】特に、 (1-1-1) 前記基本パターンは1対の透過パターンから成
り、当該1対の透過パターンの対応する光透過部分は互
いに光学的な位相差が略180度であること。
In particular, (1-1-1) the basic pattern includes a pair of transmission patterns, and the corresponding light transmission portions of the pair of transmission patterns have an optical phase difference of about 180 degrees from each other. .

【0033】(1-1-2)前記照明条件の1つとして、有効
光源の小さい略コヒーレント照明を用いること。
(1-1-2) As one of the illumination conditions, substantially coherent illumination with a small effective light source is used.

【0034】(1-1-3) 前記投影光学系の瞳面上の光透過
条件の1つは前記マスク上のパターン解像度の高い方向
に長い開口部を有する開口絞りを用いて透過領域を制限
することであること。
(1-1-3) One of the light transmission conditions on the pupil plane of the projection optical system is to limit the transmission area by using an aperture stop having a long opening in the direction of high pattern resolution on the mask. That is to do.

【0035】(1-1-4)前記開口絞りは、複数の可動な遮
光板を有し、該遮光板を前記多重露光の切り替え時に投
影光学系内に挿入すること。
(1-1-4) The aperture stop has a plurality of movable light shielding plates, and the light shielding plates are inserted into the projection optical system when the multiple exposure is switched.

【0036】(1-1-5)複数の照明絞りのうちの1つを前
記照明光学系の光路中に挿脱可能となるように構成した
照明絞り保持手段を利用して、多重露光の切り替え時に
前記照明条件を変えていること。
(1-1-5) Switching of multiple exposure using an illumination stop holding means configured so that one of a plurality of illumination stops can be inserted into and removed from the optical path of the illumination optical system. The lighting conditions are sometimes changed.

【0037】(1-1-6)1つ以上の開口を持つ遮光板と該
遮光板の保持手段を備え、該遮光板を前記多重露光の切
り替え時に照明光学系内で回転させる遮光板回転制御手
段を用いて前記照明条件を変えていること。等を特徴と
している。
(1-1-6) A light-shielding plate rotation control comprising a light-shielding plate having one or more openings and holding means for the light-shielding plate, wherein the light-shielding plate is rotated in the illumination optical system when the multiple exposure is switched. Means for changing the lighting conditions. And so on.

【0038】本発明の露光装置は、 (2-1) 構成(1-1) の露光方法を用いて感光性の基板にマ
スク上のパターンを転写していることを特徴としてい
る。
The exposure apparatus of the present invention is characterized in that (2-1) the pattern on the mask is transferred to a photosensitive substrate by using the exposure method of the constitution (1-1).

【0039】本発明のデバイスの製造方法は、 (3-1) 構成(1-1) の露光方法を用いてマスク面上のパタ
ーンをウエハ面上に露光した後、該ウエハを現像処理工
程を介してデバイスを製造していることを特徴としてい
る。
The method for manufacturing a device according to the present invention comprises the following steps: (3-1) After exposing a pattern on a mask surface onto a wafer surface using the exposure method of the constitution (1-1), the wafer is subjected to a developing process. The device is manufactured via

【0040】(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 constitution (2-1), the wafer is subjected to a developing process to manufacture a device. It is characterized by.

【0041】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".

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】図1は本発明の露光装置の実施形
態1の要部概略図である。図1に示す露光装置はマスク
(位相シフト型マスク)14のパターンをウエハに投影
する投影光学系18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照明光学系12とを
有し、部分的コヒーレント照明によってラフ露光を行
い、コヒーレント照明によって微細線露光を行うことに
より、マスク14上の所定のパターンを投影露光してい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of an exposure apparatus according to the present invention. The exposure apparatus shown in FIG. 1 has a projection optical system 18 for projecting a pattern of a mask (phase shift mask) 14 onto a wafer, and an illumination optical system 12 capable of performing both partial coherent illumination and coherent illumination. A predetermined pattern on the mask 14 is projected and exposed by performing rough exposure using partial coherent illumination and performing fine line exposure using coherent illumination.

【0043】ここで「部分的コヒーレント照明」とはσ
=(照明光学系12の開口数/投影光学系18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。尚、図1の構成の詳細については後
述する。
Here, "partially coherent illumination" means σ
= (Numerical aperture of the illumination optical system 12 / numerical aperture of the projection optical system 18) is an illumination that is larger than zero and smaller than 1.
The term “coherent illumination” means that the value of σ is zero or a value close thereto, and is considerably smaller than σ of partially coherent illumination. The details of the configuration in FIG. 1 will be described later.

【0044】本発明の露光方法の原理は、照明条件によ
るレベンソン型マスクの持つ空間周波数スペクトルの制
御と、投影光学系の持つ空間周波数スペクトルの制御を
組み合わせることによって略2光束干渉となる空間周波
数成分を抽出し、マスクに含まれる通常の露光では解像
できない極微細な線パターンを最も好ましい略2光束干
渉条件で独立に露光し、これを通常の露光で潜像として
重ね、その後積算された潜像をもとに現像を行い、パタ
ーン像を得るというものである。
The principle of the exposure method according to the present invention is that the spatial frequency component of the Levenson-type mask and the control of the spatial frequency spectrum of the projection optical system are combined by controlling the spatial frequency spectrum of the Levenson type mask and the projection optical system. Is extracted, and a very fine line pattern which cannot be resolved by the normal exposure included in the mask is independently exposed under the most preferable nearly two-beam interference condition, and this is superimposed as a latent image by the normal exposure, and then the integrated latent image is exposed. Development is performed based on the image to obtain a pattern image.

【0045】そして本発明は、この多重露光により1 マ
スク内に含まれる多様なパターンをそれぞれ露光装置の
限界能力を用いて露光可能となり、単純な一露光では制
限されている投影露光装置の能力を最大限引き出してい
る。
According to the present invention, various patterns included in one mask can be exposed by using the limit capability of the exposure apparatus by the multiple exposure, and the capability of the projection exposure apparatus which is limited by a simple single exposure can be reduced. I have pulled out to the maximum.

【0046】このように本発明によれば、例えばNA
0.6のKrFエキシマレーザ露光装置で0.1μmの
パターンを露光することも可能であり、これは通常限界
とされている0.2μmパターンの約2倍の解像度とな
る。さらに、微細線部の均一性、焦点深度の拡大等の効
果もある。
As described above, according to the present invention, for example, NA
It is also possible to expose a 0.1 μm pattern with a 0.6 KrF excimer laser exposure apparatus, which has about twice the resolution of a 0.2 μm pattern, which is usually regarded as a limit. Furthermore, there are effects such as uniformity of the fine line portion and expansion of the depth of focus.

【0047】さらに、本発明は多重露光を行う時のマス
クが1枚で良く、マスク自体のコスト及びマスクの交換
やそれに伴うアライメントなどのスループットを低下さ
せる作業を省いている。
Furthermore, in the present invention, only one mask is required for performing multiple exposure, and the cost of the mask itself and the work of lowering the throughput such as mask replacement and associated alignment are omitted.

【0048】図2は本発明の露光方法のフローチャート
である。図2には本発明の露光方法を構成する線幅の比
較的大きなパターンの投影露光を行うラフ露光ステッ
プ、線幅の小さなパターンの投影露光を行う微細線露光
ステップ、現像ステップとその流れが示してある。
FIG. 2 is a flowchart of the exposure method of the present invention. FIG. 2 shows a rough exposure step for projecting and exposing a pattern having a relatively large line width, a fine line exposure step for projecting and exposing a pattern having a small line width, and a developing step, which constitute the exposure method of the present invention. It is.

【0049】ここでラフ露光ステップと微細線露光ステ
ップはこの図の順でなくとも良く、微細線露光ステップ
が先でも良く、また複数回露光する場合は交互に行うこ
とも可能である。
Here, the rough exposure step and the fine line exposure step do not have to be in the order shown in this figure, the fine line exposure step may be performed first, and when the exposure is performed a plurality of times, they can be performed alternately.

【0050】また、各露光ステップ閑にはアライメント
ステップ等を適宜挿入して、像形成精度をあげることも
可能であり、本発明はこの図により、そのステップ構成
をなんら限定されるものではない。
Further, an alignment step or the like can be appropriately inserted in each exposure step to improve image forming accuracy, and the present invention is not limited to this step configuration by this figure.

【0051】次にこれらのステップにより本発明の効果
がいかに実現されるかについてその原理を説明する。図
2のフローを用いた場合、まずラフ露光を行い感光基板
上に所望のパターンのマスク像を露光する。
Next, the principle of how the effects of the present invention are realized by these steps will be described. When the flow of FIG. 2 is used, first, rough exposure is performed to expose a mask image of a desired pattern on a photosensitive substrate.

【0052】本発明は、投影光学系で解像できる限界線
幅以下の解像度を露光するものである為、マスクに形成
された所望のパターンは限界線幅以下のパターンを含ん
でいる。
In the present invention, since the exposure is performed with a resolution equal to or less than the limit line width that can be resolved by the projection optical system, the desired pattern formed on the mask includes a pattern having a size equal to or smaller than the limit line width.

【0053】このようなマスク面上に形成したパターン
の一例を図3に示す。図3において33は基本的パター
ンであり、31,32は光り透過部分(線)である。基
本パターン33を繰り返し配列して繰り返しパターンを
構成している。
FIG. 3 shows an example of a pattern formed on such a mask surface. In FIG. 3, 33 is a basic pattern, and 31 and 32 are light transmitting portions (lines). The basic pattern 33 is repeatedly arranged to form a repeated pattern.

【0054】このパターンは半導体デバイスのASIC
に用いられる所謂ゲートパターン(基本パターン)であ
る。
This pattern is an ASIC for a semiconductor device.
This is a so-called gate pattern (basic pattern) used for the above.

【0055】図中、31のゲート線はスイッチングを司
る主要部分であり、この線幅は極微細化が望まれてい
る。一方、32の配線コンタクト部はある程度の面積が
必要であり、ゲート線に比べて大きなパターンとなって
いる。このようなパターンでは、即ち、微細線とそれに
比べて大き目のパターンが混在している。さらに図4に
示すように、ゲートパターン同志はできる限り集積化さ
れることがICの機能上好ましい為、パターン間の隙間
9も微細線パターンの幅aと同一となることがある。
In the figure, the gate line 31 is a main part for controlling the switching, and the line width is desired to be extremely fine. On the other hand, the 32 wiring contact portions require a certain area and have a larger pattern than the gate lines. In such a pattern, a fine line and a pattern larger than the fine line are mixed. Further, as shown in FIG. 4, since it is preferable from the viewpoint of the function of the IC that the gate patterns are integrated as much as possible, the gap 9 between the patterns may be the same as the width a of the fine line pattern.

【0056】図5は本発明で用いるマスクMについての
模式図である。このマスクMはゲートパターン33が一
対のパターンから成っていることを利用し、この対のパ
ターンを等価する光の位相差がそれぞれ略π(180
度)となるように作成されている。同図においても透明
部分と斜線部分とで180度の位相差がある。
FIG. 5 is a schematic view of a mask M used in the present invention. The mask M utilizes the fact that the gate pattern 33 is composed of a pair of patterns, and the phase difference of light equivalent to the pair of patterns is approximately π (180
Degree). Also in the figure, there is a phase difference of 180 degrees between the transparent portion and the hatched portion.

【0057】また、ゲートパターンの上下の列(紙面上
下)でも隣り合うパターン同志の位相差が同様にπとな
るように作成している。このように作成することによ
り、隣り合うパターンの境界部で位相差により光が弱ま
ることでパターン像の解像度を向上する効果を得てい
る。
Further, the upper and lower rows of the gate patterns (upper and lower sides of the paper) are formed so that the phase difference between adjacent patterns is also π. By forming in this way, the effect of improving the resolution of the pattern image is obtained by weakening the light due to the phase difference at the boundary between the adjacent patterns.

【0058】但しラフ露光ステップのみでは、このよう
なレベンソンマスクを用いてもこのようなゲート線部等
の限界線幅以下の微細線は完全には解像されず、また焦
点深度などが浅い。尚、ここで略180度とは180度
±10度のことである。
However, in the rough exposure step alone, even if such a Levenson mask is used, a fine line having a width smaller than the limit line width such as the gate line portion is not completely resolved, and the depth of focus is shallow. Here, approximately 180 degrees means 180 degrees ± 10 degrees.

【0059】次に第2ステップとして、微細線露光を行
う先のラフ露光が行われた後の感光基板上に微細線を露
光する。現像は未だ行わない。
Next, as a second step, fine lines are exposed on the photosensitive substrate after the rough exposure prior to the fine line exposure. No development has yet been performed.

【0060】微細線露光ではマスクMの位置はそのまま
ラフ露光と同一位置とし、照明光学系12の照明条件と
投影光学系18の開口絞りの調整を行った後に露光を行
う。
In the fine line exposure, the position of the mask M is kept at the same position as the rough exposure, and the exposure is performed after adjusting the illumination conditions of the illumination optical system 12 and the aperture stop of the projection optical system 18.

【0061】図6は本発明の露光条件とそれぞれの露光
で得られるパターンの模式図である。微細線露光の照明
条件としては、照明光学系12中に絞り等を設けて図6
の右側に示すような小σ照明(所謂コヒーレント照明に
近い照明)を用い、投影光学系の瞳面に設ける開口絞り
としては図の右の中程に示すような長方形の開口を有す
るものとした。マスクMは図5と同じである。
FIG. 6 is a schematic view of the exposure conditions of the present invention and the pattern obtained by each exposure. Illumination conditions for fine line exposure are as follows.
And a small σ illumination (illumination similar to so-called coherent illumination) as shown on the right side of the figure, and an aperture stop provided on the pupil plane of the projection optical system has a rectangular aperture as shown in the middle of the right side of the figure. . The mask M is the same as in FIG.

【0062】尚、それぞれ図中のx軸とy軸は図3で示
したゲートパターン中に示したx軸とy軸に揃えてあ
る。
The x-axis and y-axis in the figure are aligned with the x-axis and y-axis shown in the gate pattern shown in FIG.

【0063】図7は図6で示す露光を行ったときのパタ
ーンの光強度分布の説明図である。そして、図8は図7
と同一の光強度分布を、図3に示したゲートパターンの
ゲート線部(図中A−A’)に関して示した光強度分布
のグラフである。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the light intensity distribution of the pattern when the exposure shown in FIG. 6 is performed. FIG. 8 shows FIG.
FIG. 4 is a graph of light intensity distribution showing the same light intensity distribution with respect to the gate line portion (AA ′ in the figure) of the gate pattern shown in FIG. 3.

【0064】これらの図はネガ露光を行った結果であ
り、それぞれ左からラフ露光ステップ、微細線露光ステ
ップとその二重露光の積算結果を示した。
These figures show the results of negative exposure, and show the results of integrating the rough exposure step, the fine line exposure step, and the double exposure thereof from the left.

【0065】図7より明かのように、ラフ露光では微細
線部は解像せず、ぼけ像となっており、光強度はコンタ
クト部の強度に比べて低いことが分かる。そして微細線
露光部はゲート線部をよく解像しており、さらに良い点
として、ゲート線方向でもゲート線がある部分に光が集
中していることが挙げられる。
As is clear from FIG. 7, in the rough exposure, the fine line portion is not resolved but is a blurred image, and the light intensity is lower than the intensity of the contact portion. The fine line exposure portion has a good resolution of the gate line portion, and a better point is that light is concentrated on a portion where the gate line exists even in the gate line direction.

【0066】最終的に多重露光して積算された光強度が
右図であり、目的とするパターン像がよく再現されてい
ることがわかる。
The light intensity integrated by the multiple exposure is shown in the right figure, and it can be seen that the target pattern image is well reproduced.

【0067】また、図8よりラフ露光ではゲート線を形
成できる許容露光量の幅(裕度)が狭いのに対し、二重
露光積算では、微細線露光によりコントラストの大きい
ゲート線パターン部の光強度分布が積算されることによ
って、許容露光量の幅が約2倍に拡大されていることが
分かる。
Further, as shown in FIG. 8, the width (margin) of the allowable exposure amount capable of forming a gate line is small in the rough exposure, while the light of the gate line pattern portion having a large contrast is obtained by the fine line exposure in the double exposure integration. It can be seen that by integrating the intensity distributions, the width of the allowable exposure amount is approximately doubled.

【0068】以上に示したように、本発明によれば前述
のようにマスク及び照明条件と開口絞りなどを調整した
多重露光を用いることにより、通常の露光限界よりも解
像度の高いパターン像を安定して投影露光することが可
能となった。
As described above, according to the present invention, a pattern image having a higher resolution than the normal exposure limit can be stably obtained by using multiple exposures in which the mask, illumination conditions, aperture stop, etc. are adjusted as described above. Projection exposure.

【0069】図9は本実施例の微細線露光で用いたレベ
ンソンマスク(レベンソン型位相マスク)による露光の
効果を示す模式図である。図中、(A)が通常の露光装
置の限界解像の使用状態、(B)が通常の使用状態で限
界解像の2倍ピッチのパターンを露光しようと試みた場
合、(C)が本実施例のレベンソンマスクで2倍ピッチ
のパターンを露光する様子を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic view showing the effect of exposure using a Levenson mask (Levenson-type phase mask) used in the fine line exposure of this embodiment. In the figure, (A) shows the state of use of the limit resolution of the normal exposure apparatus, (B) shows the case where an attempt is made to expose a pattern at twice the pitch of the limit resolution in the state of normal use, and (C) shows the state of the book. It is a schematic diagram which shows a mode that the pattern of 2 times pitch is exposed by the Levenson mask of an Example.

【0070】171はクロムによる遮光部、P1,P2
は周期パターンのピッチである。
171 is a light-shielding portion made of chromium, P1, P2
Is the pitch of the periodic pattern.

【0071】以下にそれぞれの場合について説明する。
図9(A)ではマスクM上の線のピッチP1に対応する
1次回折光(角度θ)が投影光学系の物体側NA内にち
ょうど入る状態となっている。即ち、投影光学系を通過
して結像に寄与する光は0次光と±1次光の3光束であ
る。
Hereinafter, each case will be described.
FIG. 9A shows a state where the first-order diffracted light (angle θ) corresponding to the line pitch P1 on the mask M just enters the object side NA of the projection optical system. That is, the light that passes through the projection optical system and contributes to the image formation is three light beams of 0-order light and ± 1st-order light.

【0072】図9(B)ではマスクM上の線パターンの
ピッチP2をピッチP1の2倍としたもので、この場
合、マスクで回折された1次回折光の角度θ2は図9
(A)の場合の角度θ1に比べて2倍となる。
In FIG. 9B, the pitch P2 of the line pattern on the mask M is twice the pitch P1. In this case, the angle θ2 of the first-order diffracted light diffracted by the mask is shown in FIG.
The angle is twice as large as the angle θ1 in the case of (A).

【0073】よって、投影光学系の物体側NA内に入る
のは0次光のみとなり、即ち投影光学系を透過して結像
に寄与する光は0次光だけで、この場合は線パターンの
像は解像されない。
Therefore, only the 0th-order light enters the object side NA of the projection optical system, that is, only the 0th-order light that passes through the projection optical system and contributes to the image formation is obtained. The image is not resolved.

【0074】図9(C)では図9(B)と同じく図9
(A)の2倍のピッチP2のパターンを用いるが、マス
クMをレベンソンマスクとした。この場合、図に示すよ
うに0, ±1次光がそれぞれ斜めにシフトし、その結果
0次光と+1次光(または0次光と−1次光)が投影光
学系の物体側NA内に入り、即ち投影光学系を透過して
結像に寄与する。
FIG. 9C is the same as FIG. 9B as in FIG.
A pattern having a pitch P2 twice that of (A) is used, but the mask M is a Levenson mask. In this case, as shown in the figure, the 0th and ± 1st-order lights are shifted obliquely, and as a result, the 0th-order light and the + 1st-order light (or the 0th-order light and the -1st-order light) are shifted in the object side NA of the projection optical system. , That is, transmitted through the projection optical system and contributes to image formation.

【0075】そしてこれは2光束干渉となっている。こ
の場合0次光と+1次光の結像面でなす角度(NA)は
通常照明の場合の3光束干渉での角度(NA)の2倍で
あり、そのため解像度は2倍である。
This is two-beam interference. In this case, the angle (NA) formed by the image plane of the 0th-order light and the + 1st-order light is twice the angle (NA) of the three-beam interference in the case of normal illumination, and therefore the resolution is twice.

【0076】以上の説明は1次元的な見方であり、もし
マスクが微細線露光専用に1次元周期パターンであれば
上記のレベンソンマスクのみで微細線を露光することが
可能となるが、2次元の微細線以外のパターンを含む場
合には、マスク上のパターンも2次元で、開口絞りも2
次元開口を持っているために、回折光は開口絞り面で2
次元的に分布し、例えレベンソンマスクを用いても2次
元的な種々の角度(NA)の混じった結像となって、前
出した2光束干渉の解像度2倍という利点が得られな
い。このことから、本発明の、パターン中に含まれる微
細線パターンを解像度2倍で露光するという目的に対し
て、以上の構成では目的を完全に達成できないことがわ
かる。
The above description is a one-dimensional view. If the mask is a one-dimensional periodic pattern dedicated to fine line exposure, fine lines can be exposed only by the above-mentioned Levenson mask. When a pattern other than the fine line is included, the pattern on the mask is also two-dimensional, and the aperture stop is also two-dimensional.
Due to the three-dimensional aperture, the diffracted light is 2
Even if a Levenson mask is used, the image is two-dimensionally mixed with various angles (NA), and the resolution of the two-beam interference mentioned above cannot be doubled. From this, it can be understood that the above configuration cannot completely achieve the object with respect to the object of the present invention in which the fine line pattern included in the pattern is exposed at twice the resolution.

【0077】そこで本実施形態では、前述したように、
投影光学系の開口絞り面に長方形状の開口を有する開口
絞りを配置することによって、2次元的な種々の角度が
混ざった光束を微細線解像のために1次元に制限し、そ
して微細線に対応した1次元的な略2 光束結像を実現
し、目的を達成している。
Therefore, in this embodiment, as described above,
By arranging an aperture stop having a rectangular aperture on the aperture stop surface of the projection optical system, a two-dimensional light beam mixed with various angles is limited to one dimension for fine line resolution, and Achieved the purpose by realizing one-dimensional approximately two-beam imaging corresponding to

【0078】次に図1に示した本発明の露光装置の一形
態の模式図について説明する。
Next, a schematic view of one embodiment of the exposure apparatus of the present invention shown in FIG. 1 will be described.

【0079】図中、11は露光光源であり、KrF又は
ArFエキシマレーザーから成っている。12は照明光
学系、13は照明モードの模式図であり、照明光学系1
2から射出される光束の状態を示している。14はマス
クであり、例えば図5に示すように基本パターン33の
繰り返しから成り、隣接する透過領域との光学的な位相
差が180度のパターンを有している。15は照明光学
系12の絞り交換手段、16は交換用の各種の絞りであ
り、絞りを交換して有効光源の形状を変えている。17
はレチクルステージでありマスク14を保持している。
18は投影光学系、19は開口絞りであり、投影光学系
18の瞳面に設けている。20は開口絞り交換手段であ
り、開口絞り85、86を交換可能にしている。21は
ウエハ(感光基板)22はウエハステージである。
In the figure, reference numeral 11 denotes an exposure light source, which comprises a KrF or ArF excimer laser. 12 is an illumination optical system, and 13 is a schematic diagram of an illumination mode.
2 shows a state of a light beam emitted from the light emitting device 2. Reference numeral 14 denotes a mask which is formed by repeating the basic pattern 33 as shown in FIG. 5, for example, and has a pattern having an optical phase difference of 180 degrees between adjacent transmission regions. Reference numeral 15 denotes a diaphragm exchange unit of the illumination optical system 12, and reference numeral 16 denotes various exchange diaphragms. The diaphragms are exchanged to change the shape of the effective light source. 17
Denotes a reticle stage, which holds a mask 14.
Reference numeral 18 denotes a projection optical system, and 19 denotes an aperture stop, which is provided on a pupil plane of the projection optical system 18. Reference numeral 20 denotes an aperture stop changing unit that makes the aperture stops 85 and 86 replaceable. 21 is a wafer (photosensitive substrate) 22 is a wafer stage.

【0080】この露光装置では、マスク14に形成され
ているパターンの線幅が比較的大きいラフパターンを投
影露光するラフ露光を行う場合には図中有効光源64と
して示したように、通常の照明、即ち部分コヒーレント
照明で有効光源σが比較的大きいもの(σ0.6から
0.8程度)を用いる。そして投影光学系18に用いる
開口絞り19についても特別な形状は用いず、絞り86
等の投影光学系の略最大NAでの露光を行う。輪帯照明
等も適宜用いることができるのはいうまでもない。
In this exposure apparatus, when performing rough exposure for projecting and exposing a rough pattern having a relatively large line width of the pattern formed on the mask 14, as shown in FIG. That is, a partially coherent illumination having a relatively large effective light source σ (approximately 0.6 to 0.8) is used. The aperture stop 19 used for the projection optical system 18 does not have any special shape.
Exposure is performed at approximately the maximum NA of the projection optical system. It goes without saying that annular illumination or the like can also be used as appropriate.

【0081】次にこの露光装置では、マスク14に形成
されたパターンの線幅が小さい微細線パターンを投影露
光する。微細線露光を行う場合には、図中有効光源63
として示したように、小σ照明(所謂コヒーレント照明
に近い照明)を用いる。そして投影露光学系18に用い
る開口絞りについてはゲート線に垂直方向、即ち高解像
度方向に長手を持つ長方形の開口絞り85を用いる。
Next, in this exposure apparatus, a fine line pattern having a small line width of the pattern formed on the mask 14 is projected and exposed. When performing fine line exposure, the effective light source 63 in FIG.
, Small σ illumination (illumination close to so-called coherent illumination) is used. As the aperture stop used in the projection exposure system 18, a rectangular aperture stop 85 having a length in the direction perpendicular to the gate line, that is, in the high resolution direction is used.

【0082】ラフ露光と微細線露光の切り替えについて
は、照明光学系12に関しては絞り交換手段15により
絞り16を交換し、投影光学系18中の開口絞り19に
関しては開口絞り交換手段20により開口絞り19を交
換して行う。
For switching between rough exposure and fine line exposure, the aperture 16 is exchanged by the aperture exchange means 15 for the illumination optical system 12, and the aperture stop 19 by the aperture aperture exchange means 20 for the aperture stop 19 in the projection optical system 18. Replace 19.

【0083】ここで、照明光学系12の絞り交換手段1
5としては、図10に示すようにラフ露光用絞り64と
微細線露光用絞り63の2つの絞り(絞りフィルタ)を
1つの保持具61に固定しておき、保持具61を光軸と
直交する面に平行にスライドさせて各絞りが適宜照明光
学系12内の絞り位置62に配置するように交換するも
のや、図7に示すように複数の絞り73〜77を円盤上
の保持具71に固定して、回転させて、同様に照明光学
系12内の絞り位置72に配置させるもの等を適宜用い
ることが可能である。
Here, the diaphragm exchange means 1 of the illumination optical system 12
As 5, as shown in FIG. 10, two apertures (aperture filters) of a rough exposure aperture 64 and a fine line exposure aperture 63 are fixed to one holder 61, and the holder 61 is orthogonal to the optical axis. And a plurality of diaphragms 73 to 77 are replaced by a slide 71 as shown in FIG. It is also possible to appropriately use a device which is fixed to the lens and rotated and similarly arranged at the stop position 72 in the illumination optical system 12.

【0084】また、開口絞り交換手段20については、
図12に示すように微細線露光時に投影光学系18内の
所定位置に開口絞り85を光軸と直交する面に平行にス
ライドすることによって、挿入して配置している。一
方、ラフ露光時には同様に開口絞り85をスライドさせ
て退避させ開口絞り86を挿入する装置や、図13に示
すように露光装置の所定位置に対して外側より2枚の遮
光板94、95を同時に所定位置まで平行にスライドさ
せて挿入して配置し、中心部に長方形状の開口を構成す
る装置等を適宜用いることができる。
The aperture stop changing means 20 is as follows.
As shown in FIG. 12, an aperture stop 85 is inserted and arranged at a predetermined position in the projection optical system 18 at the time of fine line exposure by sliding the aperture stop 85 in parallel to a plane orthogonal to the optical axis. On the other hand, at the time of rough exposure, similarly, the aperture stop 85 is slid and retracted, and the aperture stop 86 is inserted. As shown in FIG. At the same time, a device or the like that slides in parallel to a predetermined position, inserts and arranges, and forms a rectangular opening at the center can be used as appropriate.

【0085】さらに、ラフパターンや微細パターンに合
わせる等の用途で長方形等の非対称開口の方位を変更す
るために、遮光板と挿入退避手段を回転可能にしたも
の、また、多数の方位の異なる遮光板と挿入退避手段を
備えたものが適用できる。また、図14に示すような長
方形開口の開口絞り101を挿入後に回転させる機構等
を用いることもできる。
Further, in order to change the orientation of an asymmetric opening such as a rectangle for the purpose of matching a rough pattern or a fine pattern, the light shielding plate and the insertion / retraction means are made rotatable. The one provided with the plate and the insertion / retraction means can be applied. Further, a mechanism for rotating the aperture stop 101 having a rectangular aperture as shown in FIG. 14 after insertion may be used.

【0086】次に、本発明の実施形態の他の構成につい
て説明する。
Next, another configuration of the embodiment of the present invention will be described.

【0087】本実施形態は図3に示すようなパターンの
集積化をさらに進めた際に、ゲート線方向(図中y方
向)のパターン同士の分離が限界となる場合に適した露
光方法である。
The present embodiment is an exposure method suitable for a case where the pattern integration as shown in FIG. 3 is further advanced and the separation of the patterns in the gate line direction (the y direction in the figure) becomes a limit. .

【0088】本実施例では図15に示すようにラフ露
光、微細線露光1、2の3重露光を行う。微細線露光と
しては図中央の微細線露光1(図6の微細線露光と同
じ)に加えて開口絞り85の開口方向が90度異なった
開口絞りを用いて微細線露光2を行うことで、基本ゲー
トパターン同志の分離境界を強調する効果が得られる。
In this embodiment, as shown in FIG. 15, triple exposure of rough exposure and fine line exposure 1 and 2 is performed. As the fine line exposure, in addition to the fine line exposure 1 in the center of the figure (the same as the fine line exposure in FIG. 6), the fine line exposure 2 is performed using an aperture stop in which the opening direction of the aperture stop 85 differs by 90 degrees. The effect of enhancing the separation boundary between basic gate patterns is obtained.

【0089】微細線露光2は図中に示したように、小σ
照明と開口絞りによる空間周波数調整を行う点では微細
線露光1と同様であるが、開口絞りの長方形開口の方向
を90度回転させて配置してある。これによって、集積
化されたことによって解像度が必要となったy方向(紙
面上下)の解像度を高め、これを重ねて露光することに
より、ゲート線方向の基本パターン同志の分離を容易に
している。
As shown in the figure, the fine line exposure 2
It is similar to the fine line exposure 1 in that spatial frequency adjustment by illumination and an aperture stop is performed, but the direction of the rectangular aperture of the aperture stop is rotated by 90 degrees. In this way, the resolution in the y direction (up and down on the paper surface), for which the resolution is required due to integration, is increased, and exposure is performed in an overlapping manner to facilitate separation of basic patterns in the gate line direction.

【0090】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
てシーケンスの流れ等も種々に変更することが可能であ
る。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and the sequence flow and the like can be variously changed without departing from the spirit of the present invention.

【0091】特に、照明光学系の照明条件や投影光学系
の開口絞り形状は目的とするパターンに合わせて適宜選
択して多重露光することができる。微細線露光として輪
帯照明、4重極照明、楕円上開口絞りや4重極開口絞り
等様々に変化させて用いることもできる。図16は開口
絞りのバリエーションの例である。
In particular, the illumination conditions of the illumination optical system and the shape of the aperture stop of the projection optical system can be appropriately selected in accordance with the intended pattern and can be subjected to multiple exposure. As fine line exposure, various illuminations such as annular illumination, quadrupole illumination, elliptical aperture stop, and quadrupole aperture stop can be used. FIG. 16 shows an example of a variation of the aperture stop.

【0092】また、基本ゲートパターン同志の分離性を
高めたり、線幅、形状等を補正するためにマスク上のゲ
ートパターンの形状を適宜目的とするパターンから部分
的に変更することが可能である。図17は本発明に係る
ゲートパターン同志の分離を目的としたマスクの説明図
である。
In addition, the shape of the gate pattern on the mask can be partially changed from the intended pattern as appropriate in order to enhance the separation between the basic gate patterns and to correct the line width and shape. . FIG. 17 is an explanatory view of a mask for the purpose of separating gate patterns according to the present invention.

【0093】同図において斜線で示した開口部は他の開
口部に対して透過光に180度(π)の位相差を与えて
いる。
In the figure, the opening indicated by oblique lines gives a phase difference of 180 degrees (π) to the transmitted light with respect to the other openings.

【0094】図24は本発明の露光装置における具体的
な光学系の一実施形態の説明図である。
FIG. 24 is an explanatory view of one embodiment of a specific optical system in the exposure apparatus of the present invention.

【0095】本実施形態ではサブミクロンやクオーター
ミクロン以下のリソグラフィー用のステップアンドリピ
ート方式またはステップアンドスキャン方式の露光装置
に適用した場合を示している。
This embodiment shows a case where the present invention is applied to a step-and-repeat type or step-and-scan type exposure apparatus for lithography of submicron or quarter micron or less.

【0096】図中、レーザ光源201からのレーザ光は
ビーム整形ユニット205でビーム径を拡大してオプテ
ィカルインテグレータ206の入射面206aに入射さ
せている。オプティカルインテグレータ206は断面が
4角形状や円柱状の複数の微小レンズ(ハエの目レン
ズ)6−i(i=1〜N)を2次元的に所定のピッチで
配列して構成しており、その射出面206b近傍に2次
光源像を形成している。
In the figure, a laser beam from a laser light source 201 is enlarged in beam diameter by a beam shaping unit 205 and is incident on an incident surface 206 a of an optical integrator 206. The optical integrator 206 is configured by two-dimensionally arranging a plurality of minute lenses (fly-eye lenses) 6-i (i = 1 to N) having a quadrangular or cylindrical cross section at a predetermined pitch. A secondary light source image is formed near the exit surface 206b.

【0097】光量制御手段217はオプティカルインテ
グレータ206の入射面206a近傍に配置しており、
光学系205(照明系)の光軸Laに垂直な平面(XY
平面)及び光軸La方向、そして光軸Laに対して所定
角度方向に移動可能となっている。
The light amount control means 217 is disposed near the incident surface 206a of the optical integrator 206.
A plane (XY) perpendicular to the optical axis La of the optical system 205 (illumination system)
(Plane), in the direction of the optical axis La, and in a predetermined angle direction with respect to the optical axis La.

【0098】光量制御手段217はオプティカルインテ
グレータ206の複数の微小レンズのうちの少なくとも
1つの微小レンズを透過する光量をNDフィルターや遮
光部材からなる光量調整部により制御している。218
は駆動機構であり、後述するマスキングブレード210
又はレチクル(マスク)212又はウエハ215面上の
照度を測定する照度分布測定手段(不図示)からの信号
に基づいて光量制御手段217を光軸上に垂直な平面、
光軸方向、そして光軸に対して所定角度方向に移動させ
て被照射面(マスキングブレード)210上の照度分布
を調整している。
The light amount control means 217 controls the amount of light transmitted through at least one of the plurality of minute lenses of the optical integrator 206 by means of a light amount adjusting section comprising an ND filter and a light shielding member. 218
Denotes a drive mechanism, which is a masking blade 210 described later.
Alternatively, based on a signal from an illuminance distribution measurement unit (not shown) for measuring the illuminance on the reticle (mask) 212 or the wafer 215 surface, the light amount control unit 217 is set to a plane perpendicular to the optical axis,
The illuminance distribution on the illuminated surface (masking blade) 210 is adjusted by moving in the optical axis direction and at a predetermined angle with respect to the optical axis.

【0099】217は絞りであり、図1の交換絞り16
に相当しており、2次光源の形状を決定している。絞り
217は照明条件に応じて絞り交換機構(アクチュエー
タ)216によって種々の絞り7a,7bが光路中に位
置するように切り替え可能となっている。絞り207と
しては、例えば通常の円形開口の絞りや、投影レンズ2
13の瞳面214上の光強度分布を変化させる輪帯照明
用絞りや、4重極照明用絞り、小σ値照明用絞り等を有
し、これらのうちの1つを選択して光路中に配置してい
る。
Reference numeral 217 denotes an aperture, which is the exchange aperture 16 shown in FIG.
And the shape of the secondary light source is determined. The aperture 217 can be switched by an aperture exchange mechanism (actuator) 216 so that various apertures 7a and 7b are positioned in the optical path according to the illumination conditions. As the stop 207, for example, a stop having a normal circular aperture, the projection lens 2
13, an annular illumination stop, a quadrupole illumination stop, a small σ-value illumination stop, etc., for changing the light intensity distribution on the pupil plane 214 of the thirteenth pupil plane 214. Has been placed.

【0100】本実施形態では種々の絞り207を用いる
ことにより、集光レンズ208に入射する光束を種々と
変えて投影光学系213の瞳面214上の光強度分布を
適切に制御している。集光レンズ208はオプティカル
インテグレータ206の射出面206b近傍の複数の2
次光源から射出し、絞り207を透過した複数の光束を
集光し、ミラー209で反射させて被照射面としてのマ
スキングブレード210面を重畳させて、その面上を均
一に照射している。マスキングブレード210は複数の
可動の遮光板より成り、任意の開口形状が形成されるよ
うにしている。
In this embodiment, by using various apertures 207, the light flux incident on the condenser lens 208 is changed variously, and the light intensity distribution on the pupil plane 214 of the projection optical system 213 is appropriately controlled. The condensing lens 208 includes a plurality of lenses 2 near the exit surface 206 b of the optical integrator 206.
A plurality of light beams emitted from the next light source and transmitted through the stop 207 are condensed, reflected by the mirror 209 and superposed on the surface of the masking blade 210 as a surface to be irradiated, and the surface is uniformly irradiated. The masking blade 210 is composed of a plurality of movable light shielding plates so that an arbitrary opening shape is formed.

【0101】211は結像レンズであり、マスキングブ
レード210の開口形状を被照射面としてのレチクル
(マスク)212面に転写し、レチクル212面上の必
要な領域を均一に照明している。
Reference numeral 211 denotes an image forming lens which transfers the shape of the opening of the masking blade 210 onto a reticle (mask) 212 as a surface to be irradiated, and uniformly illuminates a required area on the reticle 212.

【0102】213は投影光学系(投影レンズ)であ
り、レチクル217面上の回路パターンをウエハチャッ
クに載置したウエハ(基板)215面上に縮小投影して
いる。214は投影光学系213の瞳面である。この瞳
面214に図1で示した種々の開口絞り19を挿脱可能
に配置している。
Reference numeral 213 denotes a projection optical system (projection lens) which reduces and projects a circuit pattern on the reticle 217 surface onto a wafer (substrate) 215 surface mounted on a wafer chuck. Reference numeral 214 denotes a pupil plane of the projection optical system 213. On the pupil plane 214, the various aperture stops 19 shown in FIG.

【0103】本実施形態における光学系では、発光部2
01aと第2焦点204とオプティカルインテグレータ
206の入射面206aとマスキングブレード210と
レチクル212とウエハ215が互いに共役関係となっ
ている。又、絞り207aと投影光学系213の瞳面2
14とが略共役関係となっている。
In the optical system according to the present embodiment, the light emitting section 2
01a, the second focal point 204, the incident surface 206a of the optical integrator 206, the masking blade 210, the reticle 212, and the wafer 215 have a conjugate relationship with each other. Also, the stop 207a and the pupil plane 2 of the projection optical system 213
14 has a substantially conjugate relationship.

【0104】本実施形態では以上のような構成により、
レチクル212面上のパターンをウエハ215面上に縮
小投影露光している。そして所定の現像処理過程を経
て、デバイス(半導体素子)を製造している。
In the present embodiment, with the above configuration,
The pattern on the reticle 212 surface is subjected to reduced projection exposure on the wafer 215 surface. The device (semiconductor element) is manufactured through a predetermined development process.

【0105】本実施形態では、前述したように対象とす
るレチクル212面上のパターン形状に応じて開口形状
の異なった絞りを選択して用いて、投影光学系213の
瞳面214上に形成される光強度分布を種々と変えてい
る。
In the present embodiment, as described above, a stop having a different aperture shape is selected and used on the pupil plane 214 of the projection optical system 213 according to the pattern shape on the target reticle 212 surface. The light intensity distribution is varied.

【0106】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 an illumination method of an illumination optical system, it is applicable to illuminate a mask pattern with light from a KrF excimer laser, an ArF excimer laser or an F2 excimer laser.

【0107】(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) Refraction system, reflection
It is applicable to project the mask pattern by a projection optical system composed of either a refraction system or a reflection system.

【0108】(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, etc. are applied. It is possible.

【0109】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described projection exposure apparatus will be described.

【0110】図18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. 18 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).

【0111】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.

【0112】一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.

【0113】次のステップ5(組立)は後工程と呼ば
れ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシ
ング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封
入)等の工程を含む。
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer prepared in step 4, and includes an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). And the like.

【0114】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).

【0115】図19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. 19 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.

【0116】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.

【0117】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.

【0118】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。
By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to easily manufacture a highly integrated semiconductor device which has conventionally been difficult to manufacture.

【0119】[0119]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、 (ア-1) 2光束干渉装置を別途設けるような特別な露光装
置の増設がなく、照明条件、開口絞りの切り替え、小程
度の改良を施すことで前述した高解像度が得られる露光
方法及び露光装置を達成することができる。
As described above, according to the present invention, (a-1) there is no need to add a special exposure device such as separately providing a two-beam interference device, and it is possible to improve the illumination conditions, switch the aperture stop, and to a small extent. By performing the above, it is possible to achieve an exposure method and an exposure apparatus capable of obtaining the high resolution described above.

【0120】(ア-2) 多重露光を用いた露光方法により、
線幅0.15μm以下のパターン形成を実現可能とする
露光方法及びそれを用いた線幅0.15μm以下の実回
路パターン露光が可能な露光装置を達成することができ
る。
(A-2) By the exposure method using multiple exposure,
An exposure method capable of forming a pattern with a line width of 0.15 μm or less and an exposure apparatus capable of exposing a real circuit pattern with a line width of 0.15 μm or less using the same can be achieved.

【0121】(ア-3) レベンソン型位相マスクを1:1L
&S周期パターン以外のパターンに用いることにより
(前述したように1:1L&S周期パターン以外のレベ
ンソンマスクでの露光は効果が薄れるが)、照明光学系
の照明条件と投影光学系の開口絞りを制御して多重露光
することによって微細なL&Sパターンをレベンソンマ
スクで露光した場合と近い解像度で、またその他の任意
パターン部分も形状などが悪化させずに露光を行うこと
のできる露光方法及び露光装置を達成することができ
る。
(A-3) Levenson type phase mask is 1: 1L
By using it for patterns other than the & S periodic pattern (exposure with a Levenson mask other than the 1: 1 L & S periodic pattern is less effective as described above), the illumination conditions of the illumination optical system and the aperture stop of the projection optical system are controlled. To achieve an exposure method and an exposure apparatus capable of performing exposure with a resolution close to that obtained when a fine L & S pattern is exposed using a Levenson mask by performing multiple exposures without exacerbating the shape and the like of other arbitrary pattern portions. be able to.

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

【図1】本発明の露光装置の一例を示す図FIG. 1 is a view showing an example of an exposure apparatus of the present invention.

【図2】本発明の露光方法のフローの一例を示す図FIG. 2 is a diagram showing an example of a flow of an exposure method of the present invention.

【図3】ゲートパターン形状を示す模式図FIG. 3 is a schematic diagram showing a gate pattern shape.

【図4】集積化されたゲートチャート形状を示す模式図FIG. 4 is a schematic diagram showing an integrated gate chart shape.

【図5】本発明に係るレベンソンマスクの一例を示す模
式図
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a Levenson mask according to the present invention.

【図6】本発明の実施形態1の露光条件と像強度を示す
模式図
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating exposure conditions and image intensity according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態1のパターン像の光強度分布
を示す模式図
FIG. 7 is a schematic diagram showing a light intensity distribution of a pattern image according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態1の微細線部分強度分布と露
光裕度を示す模式図
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a fine line portion intensity distribution and exposure latitude according to the first embodiment of the present invention.

【図9】レベンソンマスクの効果を説明する模式図FIG. 9 is a schematic view illustrating the effect of a Levenson mask.

【図10】本発明に係る照明条件制御手段の他の一例を
示す模式図
FIG. 10 is a schematic diagram showing another example of the illumination condition control means according to the present invention.

【図11】本発明に係る照明条件制御手段の他の一例を
示す模式図
FIG. 11 is a schematic diagram showing another example of the illumination condition control means according to the present invention.

【図12】投影光学系の開口絞り制御手段の一例を示す
模式図
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of an aperture stop control unit of the projection optical system.

【図13】投影光学系の開口絞り制御手段の他の一例を
示す模式図
FIG. 13 is a schematic view showing another example of the aperture stop control unit of the projection optical system.

【図14】投影光学系の開口絞りの回転手段の一例を示
す模式図
FIG. 14 is a schematic view showing an example of a rotation unit of an aperture stop of the projection optical system.

【図15】本発明の実施形態3の露光条件と像強度を示
す模式図
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating exposure conditions and image intensity according to a third embodiment of the present invention.

【図16】本発明の他の実施形態を示す模式図FIG. 16 is a schematic view showing another embodiment of the present invention.

【図17】本発明のマスクの他の一例を示す模式図FIG. 17 is a schematic view showing another example of the mask of the present invention.

【図18】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 18 is a flowchart of a device manufacturing method according to the present invention.

【図19】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 19 is a flowchart of a device manufacturing method according to the present invention.

【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】従来の2光束干渉露光装置の一例を示す概略
FIG. 21 is a schematic view showing an example of a conventional two-beam interference exposure apparatus.

【図22】レベンソン型位相シフトマスクの説明図FIG. 22 is an explanatory diagram of a Levenson-type phase shift mask.

【図23】従来の2光束干渉用露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 23 is a schematic view showing an example of a conventional two-beam interference exposure apparatus.

【図24】本発明の露光装置の光学系の説明図FIG. 24 is an explanatory diagram of an optical system of the exposure apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 エキシマレーザー 12 照明光学系 14 マスク(レチクル) M,17 マスク(レチクル)ステージ 15 マスク(レチクル) チェンジャ 18 投影光学系 21 ウエハ 22 XYZステージ 16,63,64 照明用絞り 19,85,86 開口絞り 173 位相シフト型マスク 94,95 遮光部 33 基本パターン 171 クロム(遮光部) 172 位相シフト 173 レベンソン型位相シフトマスク Reference Signs List 11 excimer laser 12 illumination optical system 14 mask (reticle) M, 17 mask (reticle) stage 15 mask (reticle) changer 18 projection optical system 21 wafer 22 XYZ stage 16, 63, 64 illumination diaphragm 19, 85, 86 aperture diaphragm 173 Phase shift type mask 94,95 Light shielding part 33 Basic pattern 171 Chrome (light shielding part) 172 Phase shift 173 Levenson type phase shift mask

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源手段からの露光光で照明光学系によ
って所定形状の照明領域を照明し、該照明領域に設けた
マスクのパターンを投影光学系で感光基板に投影する露
光方法において、該マスクは光透過部分で構成される複
数の基本パターンを繰り返し配置した繰り返しパターン
を有し、該繰り返しパターンの隣接する透過部分は互い
に略180度の光学的な位相差を有しており、該マスク
のパターンで照明光学系の照明条件及び投影光学系の瞳
面上の光透過条件を変えて該感光基板上を多重露光して
いることを特徴とする露光方法。
An exposure method for illuminating an illumination area having a predetermined shape with an illumination optical system with exposure light from a light source means and projecting a mask pattern provided in the illumination area onto a photosensitive substrate with a projection optical system. Has a repeating pattern in which a plurality of basic patterns composed of light transmitting portions are repeatedly arranged, and adjacent transmitting portions of the repeating pattern have an optical phase difference of about 180 degrees from each other, and An exposure method, wherein the photosensitive substrate is subjected to multiple exposure by changing illumination conditions of an illumination optical system and light transmission conditions on a pupil plane of a projection optical system in a pattern.
【請求項2】 前記基本パターンは1対の透過パターン
から成り、当該1対の透過パターンの対応する光透過部
分は互いに光学的な位相差が略180度であることを特
徴とする請求項1の露光方法。
2. The basic pattern according to claim 1, wherein a corresponding light transmitting portion of the pair of transmitting patterns has an optical phase difference of about 180 degrees. Exposure method.
【請求項3】 前記照明条件の1つとして、有効光源の
小さい略コヒーレント照明を用いることを特徴とする請
求項1の露光方法。
3. The exposure method according to claim 1, wherein as one of the illumination conditions, substantially coherent illumination with a small effective light source is used.
【請求項4】 前記投影光学系の瞳面上の光透過条件の
1つは前記マスク上のパターン解像度の高い方向に長い
開口部を有する開口絞りを用いて透過領域を制限するこ
とであることを特徴とする請求項1の露光方法。
4. One of the light transmission conditions on the pupil plane of the projection optical system is to limit a transmission area by using an aperture stop having a long opening in a direction of high pattern resolution on the mask. The exposure method according to claim 1, wherein:
【請求項5】 前記開口絞りは、複数の可動な遮光板を
有し、該遮光板を前記多重露光の切り替え時に投影光学
系内に挿入することを特徴とする請求項4の露光方法。
5. The exposure method according to claim 4, wherein the aperture stop has a plurality of movable light shielding plates, and the light shielding plates are inserted into the projection optical system when the multiple exposure is switched.
【請求項6】 複数の照明絞りのうちの1つを前記照明
光学系の光路中に挿脱可能となるように構成した照明絞
り保持手段を利用して、多重露光の切り替え時に前記照
明条件を変えていることを特徴とする請求項1の露光方
法。
6. An illumination stop holding unit configured so that one of a plurality of illumination stops can be inserted into and removed from the optical path of the illumination optical system, and the illumination condition is changed when switching between multiple exposures. 2. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure method is changed.
【請求項7】 1つ以上の開口を持つ遮光板と該遮光板
の保持手段を備え、該遮光板を前記多重露光の切り替え
時に照明光学系内で回転させる遮光板回転制御手段を用
いて前記照明条件を変えていることを特徴とする請求項
1の露光方法。
7. A light-shielding plate having one or more openings and holding means for the light-shielding plate, wherein the light-shielding plate rotation control means for rotating the light-shielding plate in the illumination optical system when the multiple exposure is switched is used. 2. The exposure method according to claim 1, wherein illumination conditions are changed.
【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項の露光方
法を用いて感光性の基板にマスク上のパターンを転写し
ていることを特徴とする露光装置。
8. An exposure apparatus, wherein a pattern on a mask is transferred to a photosensitive substrate by using the exposure method according to claim 1.
【請求項9】 請求項1〜7のいずれか1項の露光方法
を用いてマスク面上のパターンをウエハ面上に露光した
後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造し
ていることを特徴とするデバイスの製造方法。
9. After exposing a pattern on a mask surface to a wafer surface using the exposure method according to claim 1, the device is manufactured through a development process on the wafer. A method for manufacturing a device, comprising:
【請求項10】 請求項8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。
10. A device according to claim 8, wherein after the pattern on the mask surface is exposed on the wafer surface using the exposure apparatus according to claim 8, the wafer is subjected to a developing process to produce a device. Production method.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002324743A (en) * 2001-04-24 2002-11-08 Canon Inc Exposing method and equipment thereof
KR100533145B1 (en) * 2002-04-23 2005-12-02 캐논 가부시끼가이샤 Method for setting mask pattern and its illumination condition
JP2007515772A (en) * 2003-10-29 2007-06-14 カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー Diaphragm changer
JP2007227896A (en) * 2006-01-27 2007-09-06 Fujitsu Ltd Semiconductor manufacturing method
JP2007533128A (en) * 2004-04-09 2007-11-15 カール ツァイス エスエムテー アクチェンゲゼルシャフト Substrate patterning method using multiple exposure
US7523438B2 (en) 2001-08-21 2009-04-21 Asml Masktools B.V. Method for improved lithographic patterning utilizing optimized illumination conditions and high transmission attenuated PSM
JP2010287892A (en) * 2009-06-15 2010-12-24 Asml Netherlands Bv Radiation beam modification apparatus and method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002324743A (en) * 2001-04-24 2002-11-08 Canon Inc Exposing method and equipment thereof
US7523438B2 (en) 2001-08-21 2009-04-21 Asml Masktools B.V. Method for improved lithographic patterning utilizing optimized illumination conditions and high transmission attenuated PSM
KR100533145B1 (en) * 2002-04-23 2005-12-02 캐논 가부시끼가이샤 Method for setting mask pattern and its illumination condition
JP2007515772A (en) * 2003-10-29 2007-06-14 カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー Diaphragm changer
JP2007533128A (en) * 2004-04-09 2007-11-15 カール ツァイス エスエムテー アクチェンゲゼルシャフト Substrate patterning method using multiple exposure
JP2007227896A (en) * 2006-01-27 2007-09-06 Fujitsu Ltd Semiconductor manufacturing method
JP2010287892A (en) * 2009-06-15 2010-12-24 Asml Netherlands Bv Radiation beam modification apparatus and method

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