JP2000031035A - Aligner and manufacture of device - Google Patents

Aligner and manufacture of device

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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70308Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift

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  • 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 enable performing multiple exposure more simply, by containing two exposures which are performed in a state where zero-order light is shielded with a filter and a state where zero-order light is not shielded with the filter, in a multiple exposure mode. SOLUTION: A mask 161 is almost coherently illuminated from the almost perpendicular direction. Under the illumination, a light permeating through the mask 161 contains a zero-order light which travels straight, and a -1-order light of angle -θ0 direction and a +1-order light of angle +θ0 direction which symmetrically travel to a light axis 163a of a projection optical system 163, around the zero-order light as the center. The above three luminous fluxes enter the projection optical system 163. In this case, a retractable pupil filter 164 is arranged in the vicinity of a pupil (i.e., in the vicinity of an aperture stop) of the projection optical system 163. The zero-order light is eliminated by the filter 164, only the ±1-order diffracted lights practically contribute to imagery, and the zero-order light does not contribute to imagery. Thereby two luminous fluxes interference exposure step is performed by using a projection aligner, and multiple exposure is enabled with the common projection aligner.

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、IC,LSI等の
半導体、液晶パネル、磁気ヘッド、CCD(撮像素子)
等のデバイスのパターンでシリコンプレートやガラスプ
レート等の感光基板を露光する露光装置及びデバイスの
製造方法に関する。
The present invention relates to semiconductors such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, magnetic heads, and CCDs (imaging devices).
The present invention relates to an exposure apparatus that exposes a photosensitive substrate such as a silicon plate or a glass plate with a pattern of a device such as a device, and a method of manufacturing a device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、IC、LSI、液晶素子等を
フォトリソグラフィ−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(以下「マスク」と総称す
る。)のパタ−ンを、投影光学系を介して、フォトレジ
スト等が塗布されたシリコンプレート又はガラスプレ−
ト等(以下「ウエハ」と総称する。)の基板上に投影露
光する投影露光装置を使用している。
2. Description of the Related Art Conventionally, when manufacturing ICs, LSIs, liquid crystal elements and the like by using photolithography technology,
A pattern of a photomask or a reticle (hereinafter collectively referred to as a “mask”) is transferred to a silicon plate or a glass plate coated with a photoresist or the like via a projection optical system.
(Hereinafter referred to as a "wafer") is used.

【0003】図19は従来の露光装置の原理的な摸式図
である。
FIG. 19 is a schematic diagram showing the principle of a conventional exposure apparatus.

【0004】図19中、191は光源であるところのK
rFエキシマ−レ−ザ(波長約248nm)である。1
92は照明光学系、193は照明光、194はマスク、
195は物体側露光光、196は投影光学系、197は
像側露光光、198は感光基板(ウエハ)、199は感
光基板198を保持する基板ステージ、を表す。
In FIG. 19, reference numeral 191 denotes a light source K
rF excimer laser (wavelength: about 248 nm). 1
92 is an illumination optical system, 193 is illumination light, 194 is a mask,
195 denotes an object-side exposure light, 196 denotes a projection optical system, 197 denotes an image-side exposure light, 198 denotes a photosensitive substrate (wafer), and 199 denotes a substrate stage that holds the photosensitive substrate 198.

【0005】この露光装置では、まずエキシマレ−ザ1
91より出射したレ−ザ光が照明光学系192に導光さ
れ、所定の光強度分布、配光分布等を持つ照明光193
となって、マスク194に入射する。マスク194に
は、感光基板上に形成するべき回路パタ−ンがクロム等
を用いて形成されており、照明光193はこの回路パタ
ーンで透過回折して物体側露光光195となる。投影光
学系196は露光光195を上記回路パターンを所定の
倍率で且つ充分小さな収差で感光基板198上に結像す
る像側露光光197に変換する。像側露光光197は図
19の下部拡大図に示したように、所定のNA(開口
数、=sinθ)で感光基板198上に収束し、結像す
る。基板ステ−ジ199は、感光基板198上の複数の
ショット領域に回路パタ−ンを形成するために、ステッ
プ移動して感光基板198と投影光学系196の相対的
な位置を変える機能を持っている。
In this exposure apparatus, first, an excimer laser 1 is used.
The laser light emitted from the light source 91 is guided to the illumination optical system 192, and the illumination light 193 having a predetermined light intensity distribution, light distribution, and the like.
Then, the light enters the mask 194. A circuit pattern to be formed on the photosensitive substrate is formed on the mask 194 by using chrome or the like, and the illumination light 193 is transmitted and diffracted by this circuit pattern to become the object side exposure light 195. The projection optical system 196 converts the exposure light 195 into image-side exposure light 197 that forms the circuit pattern on the photosensitive substrate 198 at a predetermined magnification and with a sufficiently small aberration. The image-side exposure light 197 converges on the photosensitive substrate 198 with a predetermined NA (numerical aperture, = sin θ) and forms an image, as shown in the lower enlarged view of FIG. The substrate stage 199 has a function of changing the relative positions of the photosensitive substrate 198 and the projection optical system 196 by step-moving in order to form circuit patterns in a plurality of shot areas on the photosensitive substrate 198. I have.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したようなK
rFエキシマレーザを用いた投影露光装置では、線幅
0.15μm以下のパタ−ン像の形成が困難である。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, K
With a projection exposure apparatus using an rF excimer laser, it is difficult to form a pattern image having a line width of 0.15 μm or less.

【0007】その理由を以下に説明する。まず投影光学
系には露光光の波長に起因する光学的な解像度と焦点深
度のトレ−ドオフによる限界がある。投影露光装置によ
る解像パタ−ンの解像度Rと焦点深度DOFは、下記の
式(1)および(2)の、レ−リ−の式によって表わす
ことができる。
The reason will be described below. First, the projection optical system has a limitation due to a trade-off in optical resolution and depth of focus due to the wavelength of exposure light. The resolution R of the resolution pattern and the depth of focus DOF by the projection exposure apparatus can be expressed by the following formulas (1) and (2).

【0008】[0008]

【数1】 (Equation 1)

【0009】ここで、λは露光光の波長、NAは前述し
た光学系の明るさを表す光射出側の開口数、k1,k2
感光基板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程度の値をとる。
Here, λ is the wavelength of the exposure light, NA is the numerical aperture on the light emission side representing the brightness of the optical system described above, and k 1 and k 2 are constants determined by the development process characteristics of the photosensitive substrate, etc. Usually, it takes a value of about 0.5 to 0.7.

【0010】この式(1)、(2)より、解像度R を
小さい値とする高解像度化には波長λを小さくする「短
波長化」か、NAを大きくする「高NA化」が必要であ
る。しかしながら同時に投影光学系の性能として求めら
れる焦点深度DOFはある程度の値以上に維持する必要
がある。このため、高NA化をあまり進めることはでき
ないからである。
From the equations (1) and (2), to increase the resolution to reduce the resolution R requires a "short wavelength" to reduce the wavelength λ or a "high NA" to increase the NA. is there. However, at the same time, the depth of focus DOF required as the performance of the projection optical system needs to be maintained at a certain value or more. For this reason, it is impossible to increase the NA much.

【0011】一方、上記の式(1)、(2)に依存しな
い露光方式もある。図15はこの露光方式を説明するた
めの摸式図である。図15においてレーザ光源151か
らの可干渉光をハーフミラー152で2光束に分割し、
この2光束をミラー153a,153bで互いに角度を
つけて感光基板154面上で交わるように感光基板15
4に入射させることにより、2光束の交わり部分に干渉
縞を形成する。そしてこの干渉縞により、その光強度分
布に応じて感光基板154の感材を感光させ、光強度分
布に応じた周期的凹凸パタ−ンを現像により形成するも
のである。
On the other hand, there is also an exposure method which does not depend on the above equations (1) and (2). FIG. 15 is a schematic diagram for explaining this exposure method. In FIG. 15, the coherent light from the laser light source 151 is split into two light beams by the half mirror 152,
The two light fluxes are angled by mirrors 153a and 153b and intersect on the surface of the photosensitive substrate 154 so as to intersect.
By making the light beam 4 incident, interference fringes are formed at the intersection of the two light beams. The interference fringes expose the photosensitive material of the photosensitive substrate 154 according to the light intensity distribution, and form a periodic uneven pattern according to the light intensity distribution by development.

【0012】この露光方式による解像度Rは式(3)で
表される。ただし、RはL&S(ライン・アンド・スペ
ース)のそれぞれの幅、即ち干渉縞の明と暗のそれぞれ
の幅とし、θは2光束151a,151bの基板154
表面に対する入射角度を表し、NA=sinθである。
The resolution R by this exposure method is expressed by the following equation (3). Here, R is each width of L & S (line and space), that is, each width of light and dark of the interference fringes, and θ is the substrate 154 of the two light fluxes 151a and 151b.
Represents the angle of incidence on the surface, where NA = sin θ.

【0013】[0013]

【数2】 (Equation 2)

【0014】式(3)と式(1)を比較すると分るとお
り、図15の露光方式ではk1=0.25となるため、
従来の投影露光方式k1の値が0.5〜0.7であるこ
とを考慮すると、従来に比べて約2 倍以上の解像度を
得ることが可能である。例えば、λ=0.248μm、
NA=0.6とすると、R=0.10μmが得られる。
As can be seen from a comparison between the equations (3) and (1), k 1 = 0.25 in the exposure method shown in FIG.
When the value of the conventional projection exposure system k 1 is considered to be 0.5 to 0.7, it is possible to obtain more than twice the resolution as compared with the prior art. For example, λ = 0.248 μm,
If NA = 0.6, R = 0.10 μm is obtained.

【0015】しかしながら、図15が示す露光方式では
半導体素子の様々な形の回路パタ−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、図の2光束
の干渉による露光では前述した交わり領域全体に渡る等
ピッチのライン&スペースパタ−ンしか露光できない。
However, the exposure method shown in FIG. 15 has a fundamental problem that various types of circuit patterns of a semiconductor element cannot be exposed. That is, in the exposure by interference of two light beams shown in the figure, only the line-and-space pattern having the same pitch over the entire intersection region can be exposed.

【0016】この問題を解決するために、図19の装置
による投影露光と例えば図15の装置による2光束干渉
露光とを順次、間で感光基板を現像することなく、この
感光基板状の同一領域に対して行なうような多重露光技
術がある。
In order to solve this problem, the same area of the photosensitive substrate is exposed without sequentially developing the photosensitive substrate between the projection exposure by the apparatus of FIG. 19 and the two-beam interference exposure by the apparatus of FIG. For multiple exposure techniques.

【0017】しかしながら、従来の多重露光技術におけ
る2光束干渉露光は、投影露光装置以外の図15の装置
が必要であったり、投影露光装置を用いる場合には位相
シフトマスクといった特殊なマスクが必要であった。
However, the two-beam interference exposure in the conventional multiple exposure technique requires the apparatus shown in FIG. 15 other than the projection exposure apparatus, or requires a special mask such as a phase shift mask when using a projection exposure apparatus. there were.

【0018】本発明は、従来よりも簡単に多重露光が行
なえる露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法の
提供を目的とする。
An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing multiple exposures more easily than in the past and a method of manufacturing a device using the same.

【0019】この他本発明は、2光束干渉露光と投影露
光を融合した露光方法を用いることにより、線幅0.1
5μm以下のパタ−ン像の形成を実現可能とする露光方
法およびそれを用いた線幅0.15μm以下の実回路パ
タ−ン露光をレベンソンレチクル等の特殊なレチクルを
用いずに形成することが可能な露光装置及びそれを用い
たデバイスの製造方法の提供を目的とする。
In addition, the present invention employs an exposure method in which two-beam interference exposure and projection exposure are combined to achieve a line width of 0.1.
Exposure method capable of realizing formation of a pattern image of 5 μm or less and real circuit pattern exposure with a line width of 0.15 μm or less using the same without using a special reticle such as a Levenson reticle. An object of the present invention is to provide a possible exposure apparatus and a method for manufacturing a device using the same.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の露光装
置は、多重露光モードを有する露光装置であって、該露
光装置は照明系と投影系を有しており、該投影系は該照
明系により照明されたマスクからの複数の光のうちの0
次光を遮るフィルターを光路中に供給する供給手段を有
し、該多重露光モードは、該フィルターにより0次光を
遮った状態で行なう第1の露光と、該フィルターにより
0次光を遮らない状態で行なう第2の露光を含むことを
特徴としている。
An exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus having a multiple exposure mode, wherein the exposure apparatus has an illumination system and a projection system, and the projection system has the 0 of the lights from the mask illuminated by the illumination system
The multi-exposure mode includes supply means for supplying a filter for blocking the next light in the optical path, wherein the first exposure is performed in a state where the zero-order light is blocked by the filter, and the zero-order light is not blocked by the filter. It is characterized by including a second exposure performed in a state.

【0021】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、前記フィルターは、前記投影系の瞳の位置又はその
近傍に供給されることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the filter is provided at or near a pupil position of the projection system.

【0022】請求項3の発明は請求項2の発明におい
て、前記フィルターが前記投影系の瞳の位置またはその
近傍に供給されるときに使用される前記マスクは、像平
面に形成したい周期パターン像のピッチPを投影倍率で
割った値の、2倍のピッチの周期パターンを有すること
を特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the mask used when the filter is supplied at or near the position of a pupil of the projection system is a periodic pattern image to be formed on an image plane. Is characterized by having a periodic pattern having a pitch twice as large as a value obtained by dividing the pitch P by the projection magnification.

【0023】請求項4の発明は請求項3の発明におい
て、前記多重露光モードにおける前記第1の露光は、露
光の対象物のしきい値を越えない露光量の露光パターン
が対象物に形成され、前記多重露光モードにおける前記
第2の露光を含む露光段階では、前記しきい値を超える
露光量と前記しきい値を超えない露光量を有する露光パ
ターンが対象物に形成され、これらの露光パターンを合
成した露光パターンと前記しきい値とが、所望の回路パ
ターンが形成される関係になるように、前記各露光量を
定めていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, in the first exposure in the multiple exposure mode, an exposure pattern having an exposure amount not exceeding a threshold value of the object to be exposed is formed on the object. In the exposure step including the second exposure in the multiple exposure mode, an exposure pattern having an exposure amount exceeding the threshold value and an exposure amount not exceeding the threshold value is formed on an object, and these exposure patterns The exposure amounts are determined so that the exposure pattern obtained by combining the above and the threshold value has a relationship of forming a desired circuit pattern.

【0024】請求項5の発明の露光装置は請求項1から
4のいずれか1項の露光装置において前記第1の露光
は、前記マスクからの±1次回折光を干渉させて行なう
ことを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the first exposure is performed by interfering ± 1st-order diffracted light from the mask. I have.

【0025】請求項6の発明の露光装置は請求項1から
5のいずれか1項の露光装置において、前記第1,第2
露光の順、又はその逆の順で露光を行なうことを特徴と
している。
According to a sixth aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the first and the second
It is characterized in that exposure is performed in the order of exposure or vice versa.

【0026】請求項7の発明のデバイスの製造方法は請
求項1から6のいずれか1項の露光装置を用いてデバイ
スパターンを被露光体にプリントする段階を含むことを
特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a device, comprising a step of printing a device pattern on an object using the exposure apparatus according to any one of the first to sixth aspects.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態は、照明系及
び投影系を有し、該投影系は、多重露光モードの時、前
記照明系により照明されたマスクからの複数の光のうち
の0次光を遮るフィルターを光路中に自動又は手動で供
給する手段を有する。ここで、該フィルターが前記光路
中に供給された状態で、前記多重露光のうちの±1次回
折光による2光束干渉の露光を行う。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention includes an illumination system and a projection system, wherein the projection system, when in a multiple exposure mode, includes a plurality of lights from a mask illuminated by the illumination system. Means for automatically or manually supplying a filter for blocking the zero-order light into the optical path. Here, in a state where the filter is supplied in the optical path, exposure of two-beam interference by ± 1st-order diffracted light in the multiple exposure is performed.

【0028】又本発明では、上記各形態において、前記
フィルターは、前記投影系の瞳の位置またはその近傍に
供給している。前記フィルターが前記投影系の瞳の位置
またはその近傍に供給される時に使用される前記マスク
は、像平面に形成したい周期パターン像のピッチPを投
影倍率で割った値の、2倍のピッチの周期パターンを有
している。
According to the present invention, in each of the above-mentioned embodiments, the filter is supplied at or near the position of a pupil of the projection system. The mask used when the filter is supplied at or near the position of a pupil of the projection system has a pitch twice as large as a value obtained by dividing a pitch P of a periodic pattern image to be formed on an image plane by a projection magnification. It has a periodic pattern.

【0029】また、本発明では、多重露光モードとし
て、これにおる前記所定の露光は、露光の対象(レジス
ト)のしきい値を越えない露光量の露光パターンが形成
され、前記多重露光モードにおける前記所定の露光とは
異なる露光段階では、前記しきい値を越える露光量と前
記しきい値を越えない露光量を有する露光パターンが形
成され、これらの露光パターンを合成した露光パターン
と前記しきい値とが、所望の回路パターンが形成される
関係になるように、前記各露光量を定めている。
According to the present invention, in the multiple exposure mode, the predetermined exposure is performed such that an exposure pattern having an exposure amount not exceeding a threshold value of an exposure target (resist) is formed. In an exposure step different from the predetermined exposure, an exposure pattern having an exposure amount exceeding the threshold value and an exposure amount not exceeding the threshold value is formed, and an exposure pattern obtained by combining these exposure patterns and the threshold value are formed. The respective exposure amounts are determined so that the values and the values have a relationship of forming a desired circuit pattern.

【0030】次に、図1から図9を用いて本発明が適用
される多重露光方法の1つを説明する。
Next, one of the multiple exposure methods to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.

【0031】図1はこの多重露光方法の基本的なフロ−
チャ−トを表す図である。図1中には多重露光を構成す
る2光束干渉露光と投影露光に加え現像ステップが示し
てある。2光束干渉露光ステップと投影露光ステップは
この図の順でなくともよく、投影露光ステップが先でも
よい。また、各露光ステップを複数回行なう場合は交互
に行うことも可能である。また、各露光間にはアライメ
ントステップ等を適宜挿入して像形成精度を上げること
も可能であり、本発明は、この図により、その構成を何
ら限定されるものではない。
FIG. 1 shows the basic flow of the multiple exposure method.
It is a figure showing a chart. FIG. 1 shows a developing step in addition to the two-beam interference exposure and the projection exposure that constitute the multiple exposure. The two-beam interference exposure step and the projection exposure step need not be in the order shown in this figure, and the projection exposure step may be performed first. When each exposure step is performed a plurality of times, the exposure steps can be performed alternately. In addition, an alignment step or the like may be appropriately inserted between each exposure to increase the image forming accuracy, and the configuration of the present invention is not limited by this diagram.

【0032】図1のフロ−が示す多重露光の場合、まず
2光束の干渉により感光基板を干渉縞より成る周期パタ
−ンで露光する。図2はこの周期パタ−ンを示す摸式図
である。図中の数字は露光量を表したものであり、斜線
部は露光量1、白色部は露光量0である(図2
(A))。このような周期パタ−ンで露光された感光基
板を現像する場合、感光基板の露光しきい値Ethは0
と1の間に設定する(図2(B))。
In the case of the multiple exposure shown in the flow chart of FIG. 1, the photosensitive substrate is first exposed by a periodic pattern of interference fringes due to interference of two light beams. FIG. 2 is a schematic diagram showing this periodic pattern. The numbers in the figure represent the exposure amount, and the hatched portions represent the exposure amount 1 and the white portions represent the exposure amount 0 (FIG. 2).
(A)). When developing the photosensitive substrate exposed in such a periodic pattern, the exposure threshold value Eth of the photosensitive substrate is 0.
And 1 (FIG. 2B).

【0033】図3(A),(B)にこの感光基板のレジ
スト部分に関する現像後の膜厚の露光量依存性と露光し
きい値Ethとをポジ型レジストおよびネガ型レジスト
について示した。ポジ型レジストの場合は露光しきい値
Eth以上の露光量で露光された部分が、ネガ型レジス
トの場合は露光量が露光しきい値Eth以下の場合に現
像後膜厚dが0となる。
FIGS. 3 (A) and 3 (B) show the dependence of the developed film thickness on the amount of exposure and the exposure threshold value Eth of the resist portion of the photosensitive substrate for the positive type resist and the negative type resist. In the case of a positive resist, a portion exposed with an exposure amount equal to or more than the exposure threshold value Eth is obtained.

【0034】図4はこのような露光を行った場合の現
像、エッチングプロセスを経てリソグラフィ−パタ−ン
が形成される様子をネガ型レジストとポジ型レジストの
各々の場合で示した摸式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which a lithography pattern is formed through development and etching processes in the case of performing such an exposure, for each of a negative resist and a positive resist. is there.

【0035】図1における多重露光では2光束干渉露光
ステップでの最大露光量を1としたとき、レジストの露
光しきい値を1よりも大きく設定する。このような感光
基板では図5に示す2光束干渉露光のみ行った露光パタ
−ンを現像した場合には露光量が不足し、多少の膜厚変
動はあるものの、膜厚が0となる部分は生じず、リソグ
ラフィーパタ−ンは形成されない(図6参照)。これは
即ち2光束干渉露光パタ−ンの消失と見做すことができ
る。(なお、ここではネガ型レジストを用いた場合の例
を用いて説明を行うが、明らかなように、本発明ではネ
ガ型かポジ型かに依存するものではなく、両タイプのレ
ジストを用いることができ、任意にこれを選ぶことがで
きる)。
In the multiple exposure in FIG. 1, when the maximum exposure amount in the two-beam interference exposure step is 1, the exposure threshold value of the resist is set to be larger than 1. In such a photosensitive substrate, when the exposure pattern obtained by performing only the two-beam interference exposure shown in FIG. 5 is developed, the exposure amount is insufficient, and although there is a slight variation in the film thickness, the portion where the film thickness becomes 0 is reduced. No lithography pattern is formed (see FIG. 6). This can be regarded as the disappearance of the two-beam interference exposure pattern. (Note that the description will be made using an example in which a negative resist is used. However, it is apparent that the present invention does not depend on whether the resist is a negative resist or a positive resist. And you can arbitrarily choose this).

【0036】この実施例の多重露光は上述したように2
光束干渉露光のみでは一見消失する高解像度の周期パタ
−ンを投影露光によるパタ−ンと融合して、且つその融
合により選択的に復活させ、再現し、リソグラフィ−パ
タ−ンを形成できるところにある。
As described above, the multiple exposure of this embodiment
A lithography pattern is formed by fusing a high-resolution periodic pattern that appears to be lost only by light beam interference exposure with a pattern formed by projection exposure, and selectively restoring and reproducing the pattern by the fusion. is there.

【0037】図7(A)は投影露光ステップでのパター
ン(像)を示す。投影露光ステップにおける解像度は2
光束干渉露光ステップのそれの約半分であるため、ここ
では、2光束干渉露光で得られる最小線幅の約2倍の線
幅の大きなパタ−ンが形成されたとして示してある。
FIG. 7A shows a pattern (image) in the projection exposure step. The resolution in the projection exposure step is 2
Since it is about half that of the light beam interference exposure step, it is shown here that a large pattern having a line width about twice the minimum line width obtained by the two light beam interference exposure is formed.

【0038】この図7(A)のパタ−ンの投影露光ステ
ップを図5の2光束干渉露光ステップの後に、現像工程
なしで、場所を重ねて行ったとすると、合計の露光量の
分布は図7(B)の下図のようになる。ここで2光束干
渉露光と投影露光の露光量比は1:1としている。露光
しきい値Ethは図6のパタ−ン消失時と同様に露光量
1と露光量2の間に設定している。このため、二重露光
の後に現像すると図7(B)の上図に示したリソグラフ
ィーパタ−ンが形成される。このパターンはネガレジス
トの場合は凸パターン、ポジレジストの場合は凹パター
ンとなる。このパタ−ンは解像度が2光束干渉露光のも
のであり、かつ、周期パタ−ンでなく、孤立パターンで
ある。即ちこの多重露光によれば、投影露光で実現でき
る解像度以上であって且つ2光束干渉露光のみでは得ら
れない高解像度のパタ−ンが得られたことになる。
Assuming that the projection exposure step of the pattern shown in FIG. 7A is performed after the two-beam interference exposure step shown in FIG. 5 without any development step, the distribution of the total exposure amount is as shown in FIG. 7 (B) is as shown below. Here, the exposure amount ratio between the two-beam interference exposure and the projection exposure is 1: 1. The exposure threshold value Eth is set between the exposure amount 1 and the exposure amount 2 as in the case of the pattern disappearing in FIG. Therefore, when the development is performed after the double exposure, the lithography pattern shown in the upper part of FIG. 7B is formed. This pattern is a convex pattern in the case of a negative resist, and a concave pattern in the case of a positive resist. This pattern has a resolution of two-beam interference exposure, and is not a periodic pattern but an isolated pattern. That is, according to this multiple exposure, a high-resolution pattern that is higher than the resolution achievable by projection exposure and cannot be obtained by only two-beam interference exposure is obtained.

【0039】図8(A)に示すように前述の2倍の線幅
の大きなパターンで露光しきい値Eth以上の露光量
(ここではEthの2倍の露光量)で投影露光を行った
後で現像すると、図8(B)の上図に示したように、2
光束干渉露光のパタ−ンは消失し、投影露光によるリソ
グラフィーパタ−ンのみが形成される。
As shown in FIG. 8 (A), after the projection exposure is performed with an exposure amount equal to or greater than the exposure threshold value Eth (here, an exposure amount twice Eth) in the pattern having the double line width as described above. Developing as shown in the upper diagram of FIG.
The pattern of the light beam interference exposure disappears, and only the lithography pattern by the projection exposure is formed.

【0040】これは図9(A),(B)に示すように2
光束干渉露光における最小線幅の3倍の線幅の大きなパ
ターンで行っても同様であり、それ以上の大きさの線幅
では、基本的に2倍の線幅と3倍の線幅の組み合わせ等
を考えれば、投影露光で実現できるパタ−ンに関してそ
の全てが形成可能であることが明らかである。
This is shown in FIGS. 9A and 9B.
The same applies to a pattern having a line width three times as large as the minimum line width in the light beam interference exposure. For a line width larger than that, basically a combination of a double line width and a triple line width Considering the above, it is clear that all of the patterns that can be realized by projection exposure can be formed.

【0041】以上示したように2光束干渉露光と投影露
光を組み合わせて行い、このとき感光基板のレジストの
露光しきい値Ethに対して各露光での露光量を適宜調
整しておくことにより、図7(B)と図8(B)及び/
又は図9(B)とを有するような多種のパターンを含み
かつ最小線幅が2光束干渉の解像度となるようなパタ−
ンを形成することができる。
As described above, the two-beam interference exposure and the projection exposure are performed in combination, and at this time, the exposure amount in each exposure is appropriately adjusted with respect to the exposure threshold value Eth of the resist on the photosensitive substrate. 7 (B) and 8 (B) and / or
Alternatively, a pattern including various patterns as shown in FIG. 9B and having a minimum line width having a resolution of two-beam interference.
Can be formed.

【0042】以上が本発明が適用される多重露光方法の
一例であり、まとめれば、 (ア−1)投影露光ステップ後の合計露光量が露光しき
い値以下の、2光束干渉露光ステップによるパタ−ンは
現像により消失する。
The above is one example of the multiple exposure method to which the present invention is applied. (A-1) The pattern by the two-beam interference exposure step in which the total exposure amount after the projection exposure step is equal to or less than the exposure threshold value. -Disappears by development.

【0043】(ア−2)投影露光ステップで露光しきい
値以下の露光量で露光が行なわれたパタ−ン領域に関し
ては投影露光ステップと2光束干渉露光のステップの合
計露光量が露光しきい値Ethを越える部分が選択的に
生じ、現像により2光束干渉露光の解像度でリソグラフ
ィーパタ−ンが形成される。
(A-2) For a pattern area exposed at an exposure amount equal to or less than the exposure threshold value in the projection exposure step, the total exposure amount of the projection exposure step and the two-beam interference exposure step is the exposure threshold. A portion exceeding the value Eth is selectively generated, and a lithography pattern is formed by development at the resolution of two-beam interference exposure.

【0044】(ア−3)投影露光ステップで露光しきい
値以上の露光量で露光が行なわれたパタ−ン領域は、現
像によりそのままリソグラフィーパタ−ンがを形成され
る。ということになる。尚、2光束干渉露光ステップに
おける焦点深度はかなり大きいので、パターン形成に有
利である。なお、2光束干渉露光と投影露光の順番は、
この順でも逆でも良い。
(A-3) The lithography pattern is formed as it is in the pattern area exposed in the projection exposure step with the exposure amount not less than the exposure threshold value. It turns out that. Since the depth of focus in the two-beam interference exposure step is considerably large, it is advantageous for pattern formation. The order of two-beam interference exposure and projection exposure is as follows.
The order may be reversed.

【0045】次に、本発明の露光装置の実施形態につい
て以下に図18を用いて説明する。
Next, an embodiment of the exposure apparatus of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0046】図18は本発明の露光方法と露光装置の一
形態を示す摸式図である。図中、11はKrFエキシマ
レーザーArFエキシマレーザ等の露光用光源で、露光
光の波長は、248nm,193nmといった400n
m以下である。12は照明光学系、13は照明モ−ドの
摸式図、14はマスク、15はマスク14と交換される
マスク、16はマスクチェンジャ−、17はマスクステ
−ジ、18は投影光学系、19a,19bは瞳フィルタ
−、20は瞳フィルタ−を自動又は手動で取入れ、交換
するフィルターチェンジャ−、21はウエハ、22はウ
エハステ−ジをそれぞれ表す。
FIG. 18 is a schematic view showing an embodiment of the exposure method and the exposure apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a light source for exposure such as a KrF excimer laser or an ArF excimer laser, and the wavelength of the exposure light is 400 n such as 248 nm and 193 nm.
m or less. 12 is an illumination optical system, 13 is a schematic diagram of an illumination mode, 14 is a mask, 15 is a mask to be replaced with the mask 14, 16 is a mask changer, 17 is a mask stage, 18 is a projection optical system, and 19a. , 19b denotes a pupil filter, 20 denotes a filter changer for automatically or manually taking in and replacing the pupil filter, 21 denotes a wafer, and 22 denotes a wafer stage.

【0047】この露光装置では、高解像で投影露光が行
なえる2光束干渉露光を行う場合には、図中、19aで
示す中央に遮光エリアをもつ暗フィルターを用い、コヒ
−レント照明(マスクに垂直に入射する平行又は略平行
光束を用いる所謂σ(シグマ)の小さな照明)を後述す
る繰り返しパターンを有する通常のマスクに施す。ま
た、通常の投影露光を行う場合には、照明は適宜比較的
σ(シグマ)が大きい部分コヒ−レント照明等に切り替
え、また瞳フィルタ−もフィルター19bに切り替える
か、あるいはフィルター19aを退避させ且つ他のフィ
ルターも使用せず、マスクは他のパターンを有するマス
クに切り替える。
In this exposure apparatus, when performing two-beam interference exposure capable of performing projection exposure at high resolution, a coherent illumination (mask) is used by using a dark filter having a light shielding area at the center indicated by 19a in the figure. Is applied to a normal mask having a repetitive pattern, which will be described later, using a parallel or substantially parallel light beam perpendicularly incident on the mask. When performing normal projection exposure, the illumination is appropriately switched to partial coherent illumination or the like having a relatively large σ (sigma), and the pupil filter is also switched to the filter 19b, or the filter 19a is retracted and The mask is switched to a mask having another pattern without using other filters.

【0048】次に図18の露光装置において2光束干渉
露光の場合の瞳フィルタ−19aとマスク14の構成を
説明する。
Next, the configuration of the pupil filter 19a and the mask 14 in the case of two-beam interference exposure in the exposure apparatus of FIG. 18 will be described.

【0049】さて図16は例えば屈折系より成る投影光
学系を用いた投影露光装置を示し、例えば設計波長24
8nm、NA0.6以上のものである。図中、161は
マスク、162は物体側露光光、163は投影光学系、
164は瞳フィルター、165 は像側露光光、166
は感光基板(ウエハ)、167 は瞳面での光束の位
置を示す摸式図、斜線部はフィルター164の遮光部で
ある。この図16は2光束干渉露光を行っている状態の
摸式図であり、物体側露光光162および像側露光光1
65はそれぞれ3つ、2つの平行光束からなっている。
FIG. 16 shows a projection exposure apparatus using a projection optical system composed of, for example, a refraction system.
8 nm, NA of 0.6 or more. In the figure, 161 is a mask, 162 is object-side exposure light, 163 is a projection optical system,
164 is a pupil filter, 165 is an image side exposure light, 166
Is a photosensitive substrate (wafer), 167 is a schematic diagram showing the position of the light beam on the pupil plane, and the hatched portion is the light shielding portion of the filter 164. FIG. 16 is a schematic diagram showing a state in which the two-beam interference exposure is performed, and the object-side exposure light 162 and the image-side exposure light 1 are shown.
Reference numeral 65 includes three and two parallel light beams, respectively.

【0050】通常の投影露光装置において2 光束干渉
露光を行うために、本発明ではマスクとマスクへの照明
方法を図17のように設定している。
In order to perform two-beam interference exposure in a normal projection exposure apparatus, in the present invention, a mask and a method of illuminating the mask are set as shown in FIG.

【0051】図17の右図は(4)式でピッチPoが表
わされているクロム遮光部171の1次元周期パタ−ン
を持つマスク161を示す。
The right view of FIG. 17 shows a mask 161 having a one-dimensional periodic pattern of the chrome light shielding portion 171 in which the pitch Po is expressed by the equation (4).

【0052】[0052]

【数3】 (Equation 3)

【0053】ただし、ここでR は解像力、Poはマス
ク161上の遮光部171の配列ピッチ、Pは感光基板
166上の周期パターン像のピッチ、Mは投影光学系1
63の倍率、λは波長、NAは投影光学系の像側NAを
それぞれ示す。
Here, R is the resolving power, Po is the arrangement pitch of the light shielding portions 171 on the mask 161, P is the pitch of the periodic pattern image on the photosensitive substrate 166, and M is the projection optical system 1
63 denotes a magnification, λ denotes a wavelength, and NA denotes an image-side NA of the projection optical system.

【0054】図17の左図に示すようにマスク161は
略垂直な方向から略コヒ−レント照明とされる。この照
明下では、マスク161を透過する光は、直進する0次
光と、それを中心に投影光学系163の光軸163aに
対して対称に進む角度−θ0方向の−1次光および角度
+θ0方向の+1次光の3光束が投影光学系163に入
射するが、ここでは投影光学系163の瞳近傍(つまり
開口絞り近傍)に出し入れ可能な瞳フィルタ164を配
置し、このフィルタ164により0次光を除去して実質
的に±1次回折光のみが結像に寄与し、0次光が結像に
寄与しないようにしている。
As shown in the left diagram of FIG. 17, the mask 161 is substantially coherently illuminated from a substantially vertical direction. Under this illumination, the light transmitted through the mask 161 is composed of a zero-order light that travels straight, and a -1st-order light and an angle in the -θ0 direction that travel symmetrically with respect to the optical axis 163a of the projection optical system 163 around the zero -order light. Three luminous fluxes of + 1st-order light in the + θ 0 direction enter the projection optical system 163. Here, a pupil filter 164 that can be moved in and out of the pupil of the projection optical system 163 (that is, near the aperture stop) is arranged. The zero-order light is removed so that substantially only the ± first-order diffracted light contributes to the image formation, and the zero-order light does not contribute to the image formation.

【0055】このようにすることで、投影露光装置を利
用して、図1における2光束干渉露光ステップを行い多
重露光を共通の投影露光装置で実施が可能である。さら
に、この方法によれば、±1次光を用いるため、マスク
の周期パターンのピッチを、通常の2倍で構成すること
ができ、しかもレベンソン型のようにマスクに微細な位
相膜をつける必要がない為、マスク作成等で有利となっ
ている。
In this manner, the two-beam interference exposure step shown in FIG. 1 can be performed by using the projection exposure apparatus, and the multiple exposure can be performed by the common projection exposure apparatus. Further, according to this method, since the ± 1st-order light is used, the pitch of the periodic pattern of the mask can be configured to be twice as large as that of a normal pattern, and a fine phase film needs to be provided on the mask like a Levenson type. This is advantageous for mask making and the like.

【0056】次に、本発明の多重露光方法の実施形態2
について図10と図11で説明する。本実施形態では露
光により得られる回路パタ−ンとして、図10に示す所
謂ゲート型のパタ−ンを対象としている。このゲートパ
タ−ンは、横方向の即ちA−A'方向の最小線幅が0.
1μmであるのに対して、縦方向の最小線幅は0.2μ
mである。ここでは2光束干渉露光ステップによる高解
像度パターンを高解像度の必要な縦パターン100のみ
に適用する。
Next, a second embodiment of the multiple exposure method of the present invention.
This will be described with reference to FIGS. 10 and 11. In the present embodiment, a so-called gate type pattern shown in FIG. 10 is used as a circuit pattern obtained by exposure. In this gate pattern, the minimum line width in the horizontal direction, that is, in the AA 'direction is 0.
1 μm, whereas the minimum line width in the vertical direction is 0.2 μm.
m. Here, the high-resolution pattern by the two-beam interference exposure step is applied only to the vertical pattern 100 that requires high resolution.

【0057】図11(A)は2光束干渉露光による1次
元の周期的な露光パタ−ン(像強度又は露光量の分布)
を示す。周期は0.2μmであり、0.1μmL&Sの
周期パターン像に相当する。ここでは、この周期パター
ン像を、図16〜図18で説明した、0次光カット瞳フ
ィルタ付の露光装置と通常のライン&スペースマスクパ
ターンとを用いて作成する。図11(A)の下図におけ
る数値1.0は露光量を表すものである。
FIG. 11A shows a one-dimensional periodic exposure pattern (distribution of image intensity or exposure amount) by two-beam interference exposure.
Is shown. The period is 0.2 μm, which corresponds to a periodic pattern image of 0.1 μmL & S. Here, this periodic pattern image is created using the exposure apparatus with the 0th-order light cut pupil filter and the normal line & space mask pattern described with reference to FIGS. The numerical value 1.0 in the lower diagram of FIG. 11A represents the exposure amount.

【0058】この2光束干渉露光ステップの次に投影露
光として図11(B)の露光パタ−ン110の露光を行
う。この投影露光も図18で示した投影露光装置を用い
る。図11(B)の上図には2光束干渉露光の露光パタ
ーンと投影露光の露光パターンの位置関係と、本投影露
光ステップにおけるステップの各領域での露光量を示し
た。図11(B)の下図はこの投影露光ステップにおけ
る露光量を0.1μmピッチの分解能でマップしたもの
である。
After the two-beam interference exposure step, the exposure of the exposure pattern 110 shown in FIG. This projection exposure also uses the projection exposure apparatus shown in FIG. The upper part of FIG. 11B shows the positional relationship between the exposure pattern of the two-beam interference exposure and the exposure pattern of the projection exposure, and the exposure amount in each region of the steps in the main projection exposure step. The lower part of FIG. 11B maps the exposure amount in this projection exposure step with a resolution of 0.1 μm pitch.

【0059】図11(B)から、この投影露光ステップ
の露光パタ−ンの最小線幅は、2光束干渉露光のそれの
線幅の2倍の0.2μmであることが分かる。
From FIG. 11B, it can be seen that the minimum line width of the exposure pattern in this projection exposure step is 0.2 μm, which is twice the line width of the two-beam interference exposure.

【0060】また、このような領域によって露光量が異
なる露光パターンを供給する投影露光を行う方法として
は、図11(B)中1で示した領域に対応する透過率T
%の開口部、2で示した領域に対応する透過率2T%の
開口部を有する複数段(多値)透過率を持つマスクを用
いる方法があり、この方法では投影露光を一回の露光で
完了することができる。この場合の各ステップでの露光
量比は感光基板上で、2光束干渉露光:透過率Tの開口
部の投影露光:透過率2Tの開口部の投影露光=1:
1:2である。
As a method of performing projection exposure for supplying an exposure pattern having a different exposure amount depending on such a region, the transmittance T corresponding to the region indicated by 1 in FIG.
%, There is a method using a mask having a plurality of (multi-valued) transmittances having openings having a transmittance of 2T% corresponding to the area indicated by 2. In this method, projection exposure is performed by one exposure. Can be completed. In this case, the exposure ratio in each step is as follows: two-beam interference exposure: projection exposure of an opening having a transmittance T: projection exposure of an opening having a transmittance 2T on the photosensitive substrate = 1:
1: 2.

【0061】領域によって露光量が異なる露光パターン
を供給する、他のタイプのマスクとしては、図10に示
すゲートパターンと相似の開口部をもつマスクがある。
この場合、最小の線幅をもつ縦パターン100の像は解
像できないので、他の部分と比して露光量が小さくな
り、図11(B)上図に示すものと近い露光パターンが
得られる。
As another type of mask for supplying an exposure pattern having a different exposure amount depending on the region, there is a mask having an opening similar to the gate pattern shown in FIG.
In this case, since the image of the vertical pattern 100 having the minimum line width cannot be resolved, the exposure amount is smaller than that of the other portions, and an exposure pattern close to that shown in the upper part of FIG. .

【0062】さらに、別の方法としては図11(D)の
上下に示すような所定露光量の露光パターンを供給する
2種類のマスクを使って2回露光する方法がある。この
場合には露光量は一段で良いため、マスクは透過率が1
段のみ、通常のマスクで済む。この場合の露光量比は感
光基板上で、2光束干渉露光:第1回投影露光:第2回
投影露光=1:1:1である。
Further, as another method, there is a method of performing exposure twice using two types of masks for supplying an exposure pattern of a predetermined exposure amount as shown in the upper and lower portions of FIG. In this case, since the exposure amount may be one step, the transmittance of the mask is 1 unit.
Only the step requires a normal mask. In this case, the exposure ratio on the photosensitive substrate is two-beam interference exposure: first projection exposure: second projection exposure = 1: 1: 1.

【0063】上記の2光束干渉露光と投影露光の組み合
わせによるリソグラフィーパタ−ンの形成について述べ
る。本多重露光においては2光束干渉露光ステップと投
影露光ステップの間には現像ステップはない。そのた
め、各ステップでのそれぞれ露光パタ−ンの露光量は加
算される。そして加算後、新たな露光パタ−ン(露光量
分布又は潜像強度分布)が形成される。
The formation of the lithography pattern by the combination of the two-beam interference exposure and the projection exposure will be described. In this multiple exposure, there is no development step between the two-beam interference exposure step and the projection exposure step. Therefore, the exposure amount of each exposure pattern in each step is added. After the addition, a new exposure pattern (exposure amount distribution or latent image intensity distribution) is formed.

【0064】図11(C)上図は本実施形態の2種の露
光ステップの露光量の加算結果を表す図である。そし
て、図11(C)下図はこの露光パタ−ンに対して現像
を行った結果のリソグラフィーパタ−ンを灰色で示した
ものである。なお、本実施形態では感光基板としては露
光しきい値Ethが1以上2未満であるものを用いた。
また、このリソグラフィーパターンは、ネガレジストの
場合は凸パターン、ポジレジストの場合は凹パターンと
なる。
The upper part of FIG. 11C is a diagram showing the result of adding the exposure amounts in the two exposure steps of this embodiment. The lower part of FIG. 11C shows the lithography pattern as a result of developing the exposure pattern in gray. In the present embodiment, a photosensitive substrate having an exposure threshold value Eth of 1 or more and less than 2 is used.
The lithography pattern is a convex pattern in the case of a negative resist, and a concave pattern in the case of a positive resist.

【0065】灰色で示したリソグラフィーパタ−ンは図
10に示したゲートパタ−ンと一致し、本実施形態の露
光方法によりこのパタ−ン形成が可能であることが分
る。
The lithography pattern shown in gray matches the gate pattern shown in FIG. 10, and it can be seen that this pattern can be formed by the exposure method of this embodiment.

【0066】次に、本発明の実施形態3につき図面を参
照して説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0067】本実施形態も図16〜図18で説明した0
次光カット瞳フィルタ付投影露光装置を用いるもので、
2光束干渉露光ステップで、2次元的な周期パターンを
形成する。図12はこの2次元的な2光束干渉露光を行
った場合の露光パタ−ンを露光量のマップとして表した
摸式図である。本実施形態では最終的に得られる露光パ
タ−ンのバリエ−ションを増やすために、2光束干渉露
光ステップで作る互いに異なる2つの方向(X方向とY
方向)の干渉縞(周期パターン)の露光量を互いに異な
る値とした。具体的には一方が他方の露光量の倍の露光
量を持つようにした。尚、この2つの露光量は同一でも
よい。
In the present embodiment, the 0 shown in FIGS.
It uses a projection exposure apparatus with a secondary light cut pupil filter,
In a two-beam interference exposure step, a two-dimensional periodic pattern is formed. FIG. 12 is a schematic diagram showing an exposure pattern in the case of performing the two-dimensional two-beam interference exposure as a map of the exposure amount. In this embodiment, in order to increase the variation of the exposure pattern finally obtained, two different directions (X direction and Y direction) formed in the two-beam interference exposure step are used.
Direction), the exposure amounts of the interference fringes (periodic patterns) were set to different values. Specifically, one has an exposure amount that is twice the exposure amount of the other. The two exposure amounts may be the same.

【0068】図12の露光パタ−ンではX,Yの2方向
についての2光束干渉露光ステップの結果、レジストに
対する露光量は0から3までの4段階(4値)となって
いる。このような2光束干渉露光ステップに対して充分
に効果のある投影露光の露光量段数は5段以上である。
そして感光基板のレジストの露光しきい値は2光束干渉
露光の露光量の最大値である3より大きく、かつ投影露
光の露光量の最大値4未満に設定している。
In the exposure pattern shown in FIG. 12, as a result of the two-beam interference exposure step in the two directions of X and Y, the exposure amount for the resist has four steps (0 value) from 0 to 3. The number of exposure steps of projection exposure that is sufficiently effective for such two-beam interference exposure step is five or more.
The exposure threshold value of the resist on the photosensitive substrate is set to be larger than 3, which is the maximum value of the exposure amount of the two-beam interference exposure, and smaller than 4, which is the maximum value of the exposure amount of the projection exposure.

【0069】このような5段階(0,1,2,3,4)
の露光量での投影露光を行った結果の露光パタ−ンの各
露光量を図13に示した。図13におけるハッチング部
は露光しきい値以上の場所を表し、これが最終的に現像
によりリソグラフィーパターンに変換される露光パタ−
ンとなる。
Such five steps (0, 1, 2, 3, 4)
FIG. 13 shows the respective exposure amounts of the exposure pattern as a result of performing the projection exposure at the exposure amount of. The hatched portion in FIG. 13 indicates a location above the exposure threshold, which is the exposure pattern that is finally converted into a lithography pattern by development.
It becomes.

【0070】なお、図13は投影露光ステップでの解像
度を2光束干渉露光ステップの半分として、投影露光に
関し2光束干渉露光のブロック2倍の長さの辺を持つブ
ロックで示したものである。このようなブロック単位で
投影露光の露光量を変化させて、より広い面積に露光パ
タ−ンを形成した例を図14に示す。2光束干渉露光ス
テップでの解像度を持ち、周期パタ−ン以外のパターン
を含むバリエ−ション豊かな露光パタ−ンが形成できて
いる。
FIG. 13 shows the projection exposure step as a block having sides twice as long as the two-beam interference exposure block with half the resolution of the two-beam interference exposure step. FIG. 14 shows an example in which an exposure pattern is formed over a wider area by changing the amount of projection exposure in such a block unit. An exposure pattern having a resolution in the two-beam interference exposure step and rich in variations including a pattern other than the periodic pattern can be formed.

【0071】本実施形態における投影露光ステップは2
光束干渉露光ステップでの辺の2倍の辺のブロックを単
位として行ったが、本発明は、これに限定されることな
く、投影露光の解像度内の任意の線幅サイズで投影露光
ステップを行うことができ、それぞれに応じて2光束干
渉露光ステップと組み合わさった露光パタ−ンを得るこ
とができる。
The projection exposure step in the present embodiment has two steps.
In the present embodiment, the projection exposure step is performed with an arbitrary line width size within the resolution of the projection exposure, but the present invention is not limited to this. And an exposure pattern combined with a two-beam interference exposure step can be obtained accordingly.

【0072】また、本実施形態では2光束干渉露光の線
幅は2つの方向で同一として説明したが、2つの方向で
互いに変えてもよい。さらに2つの方向間で成す角度即
ち2種の干渉縞の成す角度も任意に選ぶ事ができる。
In the present embodiment, the line width of the two-beam interference exposure is described as being the same in the two directions. However, the line width may be mutually changed in the two directions. Further, the angle formed between the two directions, that is, the angle formed by the two types of interference fringes can be arbitrarily selected.

【0073】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、多重露光のシーケンスや瞳フィルタの具体的構成な
どは種々に変更する事が可能である。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and the sequence of the multiple exposure and the specific configuration of the pupil filter can be variously changed without departing from the gist of the present invention. is there.

【0074】特に2光束干渉露光ステップおよび投影露
光ステップのそれぞれ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、さらに各露光の重ね合わせ
も、露光位置をずらして行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−ンにバリエ−ションができる。
In particular, the number of exposures and the number of exposure steps in each of the two-beam interference exposure step and the projection exposure step can be selected as appropriate, and the exposures can be appropriately superimposed by shifting the exposure position. It is possible to By performing such adjustments, variations can be made in the circuit patterns that can be formed.

【0075】又、上述の多重露光方法に限らず、マスク
と投影露光装置を使って2光束干渉露光を行なう露光ス
テップを有する公知の各種多重露光方法にも本発明は適
用できる。
The present invention can be applied not only to the above-described multiple exposure method but also to various known multiple exposure methods having an exposure step of performing two-beam interference exposure using a mask and a projection exposure apparatus.

【0076】次に以上説明した複数の露光モードのうち
の一つとして先に説明した多重露光モードを有するとこ
ろの実行可能な投影露光装置を利用した半導体デバイス
の製造方法の実施例を説明する。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using an executable projection exposure apparatus having the multiple exposure mode described above as one of the plurality of exposure modes described above will be described.

【0077】図20は半導体デバイス(ICやLSI等
の半導体チップ、或は液晶パネルやCCD等)の製造の
フローを示す。
FIG. 20 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).

【0078】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.

【0079】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)は前行程と呼ばれ、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 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.

【0080】次のステップ5(組立)は後行程と呼ば
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 step of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes an assembly step (dicing and bonding) and a packaging step (chip encapsulation). And the like.

【0081】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).

【0082】図21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. 21 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.

【0083】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.

【0084】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)ではエッチングが済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), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0085】本実施例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製造するこ
とができる。
By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device which has conventionally been difficult to manufacture.

【0086】[0086]

【発明の効果】本発明によれば、従来よりも簡単に多重
露光が行なえる露光装置及びそれを用いたデバイスの製
造方法を達成することができる。
According to the present invention, it is possible to achieve an exposure apparatus capable of performing multiple exposures more easily than in the past and a method of manufacturing a device using the same.

【0087】この他本発明によれば、2光束干渉露光と
投影露光を融合した露光方法を用いることにより、線幅
0.15μm以下のパタ−ン像の形成を実現可能とする
露光方法およびそれを用いた線幅0.15μm以下の実
回路パタ−ン露光をレベンソンレチクル等の特殊なレチ
クルを用いずに形成することが可能な露光装置及びそれ
を用いたデバイスの製造方法を達成することができる
In addition, according to the present invention, an exposure method capable of forming a pattern image with a line width of 0.15 μm or less by using an exposure method in which two-beam interference exposure and projection exposure are combined, and It is possible to achieve an exposure apparatus capable of forming an actual circuit pattern exposure having a line width of 0.15 .mu.m or less without using a special reticle such as a Levenson reticle and a method of manufacturing a device using the same. it can

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

【図1】 本発明の露光方法のフロー図FIG. 1 is a flowchart of an exposure method of the present invention.

【図2】 2光束干渉露光による露光パタ−ンを示す摸
式図
FIG. 2 is a schematic diagram showing an exposure pattern by two-beam interference exposure.

【図3】 レジストの露光感度特性を示す摸式図FIG. 3 is a schematic diagram showing exposure sensitivity characteristics of a resist.

【図4】 現像によるパタ−ン形成を示す摸式図FIG. 4 is a schematic diagram showing pattern formation by development.

【図5】 2光束干渉露光による露光パタ−ンを示す模
式図
FIG. 5 is a schematic view showing an exposure pattern by two-beam interference exposure.

【図6】 本発明による形成パタ−ンを示す模式図FIG. 6 is a schematic view showing a pattern formed according to the present invention.

【図7】 本発明の実施形態1による形成パタ−ンの一
例を示す模式図
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a formation pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施形態1による形成パタ−ンの他
の一例を示す模式図
FIG. 8 is a schematic view showing another example of the formation pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施形態1による形成パタ−ンの他
の一例を示す模式図
FIG. 9 is a schematic view showing another example of the formation pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図10】 典型的な回路パタ−ンを示す模式図FIG. 10 is a schematic diagram showing a typical circuit pattern.

【図11】 本発明の実施形態2を説明する摸式図FIG. 11 is a schematic diagram illustrating Embodiment 2 of the present invention.

【図12】 本発明の実施形態3の2光束干渉露光パタ
−ンを説明する模式図
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a two-beam interference exposure pattern according to a third embodiment of the present invention.

【図13】 2次元プロックでの形成パタ−ンを示す模
式図
FIG. 13 is a schematic view showing a pattern formed by a two-dimensional block.

【図14】 本発明の実施形態3で形成可能なパタ−ン
の1例を示す模式図
FIG. 14 is a schematic view showing an example of a pattern that can be formed in Embodiment 3 of the present invention.

【図15】 従来の2光束干渉露光法の説明図FIG. 15 is an explanatory view of a conventional two-beam interference exposure method.

【図16】 本発明に係る2光束干渉露光について示す
模式図
FIG. 16 is a schematic view showing two-beam interference exposure according to the present invention.

【図17】 本発明に係るマスクおよび照明方法を示す
模式図
FIG. 17 is a schematic view showing a mask and an illumination method according to the present invention.

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

【図19】 従来の投影露光装置を示す模式図FIG. 19 is a schematic view showing a conventional projection exposure apparatus.

【図20】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャ
ート
FIG. 20 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【図21】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャ
ート
FIG. 21 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 露光光源 12 照明光学系 13 照明モ−ド 14 マスク 15 交換用マスク 16 マスクチェンジャ− 17 マスクステ−ジ 18 投影光学系 19 瞳フィルタ− 20 瞳フィルタ−チェンジャ− 21 ウエハ 22 ウエハステ−ジ 161 マスク 162 物体側露光光 163 投影光学系 164 開口絞り 165 像側露光光 166 感光基板 167 瞳フィルタ−および瞳上での光束位置 171 クロム遮光部 191 エキシマレ−ザ光源 192 照明光学系 193 照明光 194 マスク 195 物体側露光光 196 投影光学系 197 像側露光光 198 感光基板 199 基板ステ−ジ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Exposure light source 12 Illumination optical system 13 Illumination mode 14 Mask 15 Replacement mask 16 Mask changer 17 Mask stage 18 Projection optical system 19 Pupil filter 20 Pupil filter changer 21 Wafer 22 Wafer stage 161 Mask 162 Object Side exposure light 163 Projection optical system 164 Aperture stop 165 Image side exposure light 166 Photosensitive substrate 167 Pupil filter and luminous flux position on pupil 171 Chrome light shield 191 Excimer laser light source 192 Illumination optical system 193 Illumination light 194 Mask 195 Object side Exposure light 196 Projection optical system 197 Image side exposure light 198 Photosensitive substrate 199 Substrate stage

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多重露光モードを有する露光装置であっ
て、該露光装置は照明系と投影系を有しており、該投影
系は該照明系により照明されたマスクからの複数の光の
うちの0次光を遮るフィルターを光路中に供給する供給
手段を有し、該多重露光モードは、該フィルターにより
0次光を遮った状態で行なう第1の露光と、該フィルタ
ーにより0次光を遮らない状態で行なう第2の露光を含
むことを特徴とする露光装置。
1. An exposure apparatus having a multiple exposure mode, the exposure apparatus having an illumination system and a projection system, wherein the projection system includes a plurality of light beams from a mask illuminated by the illumination system. The multi-exposure mode includes a first exposure that is performed in a state where the zero-order light is blocked by the filter, and a zero-order light that is blocked by the filter. An exposure apparatus including a second exposure performed in a state where the exposure is not interrupted.
【請求項2】 前記フィルターは、前記投影系の瞳の位
置又はその近傍に供給されることを特徴とする請求項1
の露光装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the filter is provided at or near a position of a pupil of the projection system.
Exposure equipment.
【請求項3】 前記フィルターが前記投影系の瞳の位置
またはその近傍に供給されるときに使用される前記マス
クは、像平面に形成したい周期パターン像のピッチPを
投影倍率で割った値の、2倍のピッチの周期パターンを
有することを特徴とする請求項2の露光装置。
3. The mask used when the filter is supplied at or near the position of a pupil of the projection system, the mask having a value obtained by dividing a pitch P of a periodic pattern image to be formed on an image plane by a projection magnification. 3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the exposure apparatus has a periodic pattern having a double pitch.
【請求項4】 前記多重露光モードにおける前記第1の
露光は、露光の対象物のしきい値を越えない露光量の露
光パターンが対象物に形成され、前記多重露光モードに
おける前記第2の露光を含む露光段階では、前記しきい
値を超える露光量と前記しきい値を超えない露光量を有
する露光パターンが対象物に形成され、これらの露光パ
ターンを合成した露光パターンと前記しきい値とが、所
望の回路パターンが形成される関係になるように、前記
各露光量を定めていることを特徴とする請求項3の露光
装置。
4. The first exposure in the multiple exposure mode, wherein an exposure pattern having an exposure amount not exceeding a threshold value of the exposure target is formed on the target, and the second exposure in the multiple exposure mode is performed. In the exposure step including, an exposure pattern having an exposure amount exceeding the threshold value and an exposure amount not exceeding the threshold value is formed on the target object, and an exposure pattern obtained by synthesizing these exposure patterns and the threshold value are formed. 4. The exposure apparatus according to claim 3, wherein each of the exposure amounts is determined so that a desired circuit pattern is formed.
【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項の露光装
置において、前記第1の露光は、前記マスクからの±1
次回折光を干渉させて行なうことを特徴とする露光装
置。
5. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the first exposure is performed by ± 1 from the mask.
An exposure apparatus characterized by performing interference by the next-order diffracted light.
【請求項6】 請求項1から5のいずれか1項の露光装
置において、前記第1,第2露光の順、又はその逆の順
で露光を行なうことを特徴とする露光装置。
6. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure is performed in the order of the first and second exposures or in the reverse order.
【請求項7】 請求項1から6のいずれか1項の露光装
置を用いてデバイスパターンを被露光体にプリントする
段階を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
7. A method for manufacturing a device, comprising printing a device pattern on an object to be exposed using the exposure apparatus according to claim 1. Description:
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