JP2000031036A - Exposing method and aligner - Google Patents

Exposing method and aligner

Info

Publication number
JP2000031036A
JP2000031036A JP11118613A JP11861399A JP2000031036A JP 2000031036 A JP2000031036 A JP 2000031036A JP 11118613 A JP11118613 A JP 11118613A JP 11861399 A JP11861399 A JP 11861399A JP 2000031036 A JP2000031036 A JP 2000031036A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exposure
pattern
periodic
resist
periodic pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11118613A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3123543B2 (en
Inventor
Miyoko Kawashima
美代子 川島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP11118613A priority Critical patent/JP3123543B2/en
Publication of JP2000031036A publication Critical patent/JP2000031036A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3123543B2 publication Critical patent/JP3123543B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable forming a circuit pattern of complex shape on a wafer, by setting periodical pattern exposure having specified light intensity distribution, pattern exposure and a specified ratio of quantity of lights. SOLUTION: When double exposure of periodical pattern exposure and pattern exposure different from it is performed on a substrate to be exposed, the maximum value of light intensity distribution of periodical pattern is set as I0, and the minimum value is set as I1. An intensity value at a central position of a pattern having the minimum line width of light intensity distribution of pattern exposure is set as (b), an intensity value at a central position between the pattern having the minimum line width and the other pattern having the minimum line width is set as (c), and a light sensitive threshold value of resist formed on the substrate to be exposed is set as Ic. When the ratio l:k of quantity of lights of the periodical pattern exposure and the pattern exposure is properly set, the light intensity distribution and the ratio (k) of quantity of lights are so set that k×b+I0>Ic and k×c+I1<Ic when the resist is a negative type, and that k×b+I1<Ic and k×c+I0>Ic when the resist is a positive type.

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19に示
す。図19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. 19 shows a schematic view of a conventional projection exposure apparatus. In FIG. 19, 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, 1
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19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198
の投影光学系196に対する位置を変えている。
[0005] The laser light emitted from the excimer laser 191 is guided to the illumination optical system 192 by the routing optical systems (190a, 190b), and the illumination optical system 192 provides a predetermined light intensity distribution, light distribution, and opening angle (Sekiguchi). 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
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. 19, and forms an image of a fine pattern on the wafer 198. The substrate stage 199 moves stepwise along the image plane of the projection optical system when a fine pattern is sequentially formed in a plurality of different areas (shot areas: areas forming one or more chips) of the wafer 198. The wafer 198
Are changed with respect to the projection optical system 196.

【0006】現在主流となりつつある上記のエキシマレ
ーザを光源とする投影露光装置は高い投影解像力を有し
ているが、例えば0.15μm以下のパターン像を形成
することが技術的に困難である。
A projection exposure apparatus using the above-described excimer laser as a light source has a high projection resolution, but it is technically difficult to form a pattern image of, for example, 0.15 μm or less.

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

【0008】 R=k1=(λ/NA)…(1) DOF=k2=(λ/NA2)…(2) ここで、λは露光波長、NAは投影光学系196の明る
さを表す像側の開口数、k1,k2はウエハ198の現像
プロセス特性等によって決まる定数であり、通常0.5
〜0.7程度の値である。この(1)式と(2)式か
ら、解像度Rを小さい値とする高解像度化には開口数N
Aを大きくする「高NA化」がある。しかしながら、実
際の露光では投影光学系196の焦点深度DOFをある
程度以上の値にする必要があるため、高NA化をある程
度以上に進めることが難しいこと、この為、高解像度化
には結局、露光波長λを小さくする「短波長化」が必要
となることとが分かる。
R = k 1 = (λ / NA) (1) DOF = k 2 = (λ / NA 2 ) (2) where λ is the exposure wavelength, and NA is the brightness of the projection optical system 196. The numerical apertures k 1 and k 2 on the image side are constants determined by the development process characteristics of the wafer 198 and the like.
The value is about 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0.1
5μm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 line width of 0.1 mm is formed on a wafer.
A pattern of 5 μm or less can be formed.

【0012】2光束干渉露光の原理を図15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), that is, the brightness of the interference fringes. The width of each part is shown. Β represents an incident angle (absolute value) of each 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
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。
The above-mentioned US Pat. No. 5,415,835 discloses that a simple fringe pattern (periodic pattern), that is, a binary exposure distribution is given to a wafer (resist) by two-beam interference exposure, and then the resolution range of the exposure apparatus is changed. By performing lithography (exposure) using a mask in which a large opening is formed and giving another binary exposure distribution to the wafer, it is possible to obtain an isolated line (pattern). is suggesting.

【0019】しかしながら上記米国特許第541583
5号の露光方法は、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.
In the exposure method of No. 5, since only the ordinary binary exposure amount distribution is formed in each of the two exposure methods of the two-beam interference exposure and the normal exposure, 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。
Although US Pat. No. 5,415,835 discloses that two exposure methods, two-beam interference exposure and normal exposure, are combined, an exposure apparatus that achieves such a combination will be specifically described. Not in.

【0021】本発明は、2光束干渉露光に代表される周
期パターン露光と周期パターンを含まない通常パターン
露光(通常露光)の2つの露光方法を用いることによ
り、複雑な形状の回路パターンをウエハに形成すること
が可能な露光方法及び露光装置の提供を目的とする。
According to the present invention, a circuit pattern having a complicated shape is formed on a wafer by using two exposure methods: periodic pattern exposure represented by two-beam interference exposure and normal pattern exposure (normal exposure) not including a periodic pattern. An object is to provide an exposure method and an exposure apparatus which can be formed.

【0022】また本発明の他の目的は線幅0.15μm
以下の部分を備える回路パターンを容易に得ることが可
能な露光方法及び露光装置の提供にある。
Another object of the present invention is to provide a line width of 0.15 μm.
An exposure method and an exposure apparatus capable of easily obtaining a circuit pattern including the following parts are provided.

【0023】また本発明の他の目的は周期パターン露光
と通常露光の2つの露光法が実施できる露光装置を提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing two exposure methods, periodic pattern exposure and normal exposure.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の露光方
法は、被露光基板上に周期パターン露光とこれとは異な
るパターン露光の二重露光を行う露光方法において、周
期パターンの光強度分布の最大値をI0、最小値をI1
し、パターン露光の光強度分布の最小線幅をもつパター
ンの中心位置の強度値をb,最小線幅をもつパターンと
もう一方の最小線幅をもつパターンの中心位置の強度値
をcとし、該被露光基板上に設けたレジストの感光しき
い値をIc、周期パターン露光とパターン露光の光量比
1:kを適切に設定したとき、該レジストがネガ型の場
合、 k×b+I0>Ic k×c+I1<Ic 該レジストがポジ型の場合、 k×b+I1<Ic k×c+I0>Ic となるような、光強度分布となる周期パターン露光と、
パターン露光、そして光量比kとを設定したことを特徴
としている。
According to the present invention, there is provided an exposure method for performing double exposure of a periodic pattern exposure and a different pattern exposure on a substrate to be exposed. Is the maximum value of I 0 , the minimum value is I 1 , the intensity value at the center position of the pattern having the minimum line width of the light intensity distribution of the pattern exposure is b, the pattern having the minimum line width and the other minimum line width are When the intensity value at the center position of the pattern is c, the exposure threshold value of the resist provided on the substrate to be exposed is I c , and the light amount ratio between the periodic pattern exposure and the pattern exposure 1: k is appropriately set. When the resist is a negative type, k × b + I 0 > I c k × c + I 1 <I c When the resist is a positive type, k × b + I 1 <I c k × c + I 0 > I c Periodic pattern exposure to be distributed;
A feature is that pattern exposure and a light amount ratio k are set.

【0025】請求項2の発明の露光方法は、被露光基板
上にパターン露光と周期パターン露光の二重露光を行う
露光方法において、パターンの一部は周期パターンの1
本以上にまたがっており、前記周期パターンの光強度分
布の最大値をI0、最小値をI1とし、パターン露光の光
強度分布のうち、該パターンの一部の強度値をa、該被
露光基板上に設けたレジストの感光しきい値をIc、周
期パターン露光とパターン露光の光量比1:kに設定し
たとき、レジストパターンを形成する部分の強度が該レ
ジストがネガ型の場合、 k×a+I0>Ic k×a+I1>Ic 該レジストがポジ型の場合、 k×a+I1<Ic k×a+I0<Ic となるような、光強度分布となる周期パターン露光と、
パターン露光、そして光量比kとを設定したことを特徴
としている。
According to a second aspect of the present invention, in the exposure method of performing double exposure of pattern exposure and periodic pattern exposure on a substrate to be exposed, a part of the pattern is one of the periodic patterns.
The maximum value of the light intensity distribution of the periodic pattern is I 0 , the minimum value is I 1, and the intensity value of a part of the pattern in the light intensity distribution of pattern exposure is a, When the exposure threshold value of the resist provided on the exposure substrate is set to I c , and the light intensity ratio between the periodic pattern exposure and the pattern exposure is set to 1: k, when the intensity of the resist pattern forming portion is negative, k × a + I 0 > I c k × a + I 1 > I c When the resist is of a positive type, a periodic pattern exposure having a light intensity distribution such that k × a + I 1 <I c k × a + I 0 <I c ,
A feature is that pattern exposure and a light amount ratio k are set.

【0026】請求項3の発明の露光方法は、被露光基板
上に周期パターン露光とこれとは異なるパターン露光の
二重露光を行う露光方法において、パターンの一部は周
期パターンの1本以上にまたがっており、前記周期パタ
ーンの光強度分布の最大値をI0、最小値をI1とし、パ
ターン露光の光強度分布のうち、パターンの周辺部の光
強度分布をIs、該被露光基板上に設けたレジストの感
光しきい値をIc、周期パターン露光とパターン露光の
光量比を1:kとしたとき、レジストパターンの形成さ
れない部分の強度がレジストがネガ型の場合、 k×Is+I0<Ic レジストがポジ型の場合、 k×Is+I1<Ic となるような、光強度分布となる周期パターン露光と、
パターン露光、そして光量比kとを設定したことを特徴
としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method for performing double exposure of a periodic pattern exposure and a different pattern exposure on a substrate to be exposed, wherein a part of the pattern is one or more of the periodic patterns. The maximum value of the light intensity distribution of the periodic pattern is I 0 , the minimum value is I 1, and the light intensity distribution of the peripheral portion of the pattern in the light intensity distribution of the pattern exposure is I s , When the exposure threshold of the resist provided above is I c and the light amount ratio between the periodic pattern exposure and the pattern exposure is 1: k, the intensity of the portion where the resist pattern is not formed is k × I s + I 0 <I c When the resist is of a positive type, a periodic pattern exposure having a light intensity distribution such that k × I s + I 1 <I c ;
A feature is that pattern exposure and a light amount ratio k are set.

【0027】請求項4の発明は請求項1,2又は3の発
明において、周期パターン露光と、パターン露光で照明
方法を変えることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect, the illumination method is changed between the periodic pattern exposure and the pattern exposure.

【0028】請求項5の発明は請求項1から4の何れか
1項の発明において、周期パターン露光とパターン露光
の光量比を1:kとなるように露光ごとに露光量を変え
る事を特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the exposure amount is changed for each exposure so that the light amount ratio between the periodic pattern exposure and the pattern exposure becomes 1: k. And

【0029】請求項6の発明は請求項4の発明におい
て、周期パターン露光はσを0.3以下にする事を特徴
としている。
A sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect of the present invention, the periodic pattern exposure makes σ 0.3 or less.

【0030】請求項7の発明は請求項4の発明におい
て、パターン露光はσを0.6以上にする事を特徴とし
ている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the pattern exposure is performed by setting σ to 0.6 or more.

【0031】請求項8の発明は請求項4の発明におい
て、パターン露光は、照度分布の内側が外側に比べて低
い輪帯照明にする事を特徴としている。
An eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect of the present invention, the pattern exposure is performed by using annular illumination in which the inside of the illuminance distribution is lower than the outside.

【0032】請求項9の発明は請求項5の発明におい
て、パターン露光を露光するときは、周期パターンを露
光するときの約2倍の露光量とする事を特徴としてい
る。
A ninth aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect of the present invention, when the pattern exposure is performed, the exposure amount is about twice that when the periodic pattern is exposed.

【0033】請求項10の発明は請求項5の発明におい
て、周期パターン露光がσ=0.3で、パターン露光の
σが0.8より小さいときは、パターン露光の露光量を
周期パターン露光の露光量より2倍以下にする事を特徴
としている。
According to a tenth aspect of the present invention, when the periodic pattern exposure is σ = 0.3 and the σ of the pattern exposure is smaller than 0.8, the exposure amount of the pattern exposure is reduced by the periodic pattern exposure. It is characterized in that the exposure amount is twice or less.

【0034】請求項11の発明は請求項5の発明におい
て、周期パターン露光がσ=0.3で、パターン露光が
輪帯照明のときは、輪帯の巾が小さいときは、パターン
を露光する露光量が周期パターンを露光するときの露光
量より2倍以上にする事を特徴としている。
According to an eleventh aspect of the present invention, when the periodic pattern exposure is σ = 0.3 and the pattern exposure is annular illumination, the pattern is exposed when the width of the annular zone is small. It is characterized in that the exposure amount is at least twice the exposure amount when exposing the periodic pattern.

【0035】請求項12の発明は請求項5の発明におい
て、周期パターン露光の照明条件1のσが0.3より小
さいときは、パターンを露光する露光量は、周期パター
ンを露光するときの露光量より2倍以上にする事を特徴
としている。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the fifth aspect, when σ of the illumination condition 1 for the periodic pattern exposure is smaller than 0.3, the exposure amount for exposing the pattern is the same as the exposure amount for exposing the periodic pattern. It is characterized by more than twice the amount.

【0036】請求項13の発明は請求項1,2又は3の
発明において、周期パターンを露光するときは、パター
ンの微細パターンの方向に平行にするように回転して二
重に露光する事を特徴としている。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect of the present invention, when exposing a periodic pattern, the exposure is performed by rotating the periodic pattern so as to be parallel to the fine pattern direction. Features.

【0037】請求項14の発明の露光装置は、請求項1
〜13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して
いる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus according to the first aspect.
13. A pattern on a mask is transferred to a photosensitive substrate by using the exposure method according to any one of (13) to (13).

【0038】請求項15の発明のデバイスの製造方法
は、請求項1〜13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
とを特徴としている。
According to a fifteenth aspect of the invention, there is provided a device manufacturing method, comprising: exposing a pattern on a mask surface to a wafer surface by using the exposure method according to any one of the first to thirteenth aspects; It is characterized in that devices are manufactured through processes.

【0039】請求項16の発明のデバイスの製造方法
は、請求項14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。
According to a sixteenth aspect of the invention, there is provided a device manufacturing method, wherein a pattern on a mask surface is exposed on a wafer surface using the exposure apparatus of the fourteenth aspect, and then the wafer is manufactured through a developing process. It is characterized by doing.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】図1〜図9は本発明の露光方法の
実施形態1の説明図である。図1は本発明の露光方法を
示すフローチャートである。図1には本発明の露光方法
を構成する周期パターン露光ステップ、投影露光ステッ
プ(パターン露光ステップ,周期パターン露光とは異な
るパターン露光で以下「通常パターン露光」とい
う。)、現像ステップの各ブロックとその流れが示して
ある。同図において周期パターン露光ステップと投影露
光ステップの順序は、逆でもいいし、どちらか一方のス
テップが複数回の露光段階を含む場合は各ステップを交
互に行うことも可能である。また、各露光ステップ間に
は.精密な位置合わせを行なうステップ等があるが、こ
こでは図示を略した。
1 to 9 are explanatory views of an exposure method according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a flowchart showing the exposure method of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing a periodic pattern exposure step, a projection exposure step (pattern exposure step, a pattern exposure different from the periodic pattern exposure, hereinafter referred to as "normal pattern exposure"), and a development step which constitute the exposure method of the present invention. The flow is shown. In the figure, the order of the periodic pattern exposure step and the projection exposure step may be reversed, and when one of the steps includes a plurality of exposure steps, each step may be performed alternately. Also, between each exposure step. Although there is a step of performing precise alignment, the illustration is omitted here.

【0041】本発明の露光方法及び露光装置は、被露光
基板(感光基板)に対して周期パターン露光と通常の露
光の二重露光を行うことを特徴としている。
An exposure method and an exposure apparatus according to the present invention are characterized in that a substrate to be exposed (photosensitive substrate) is subjected to double exposure of periodic pattern exposure and normal exposure.

【0042】ここで通常パターン露光とは周期パターン
露光より解像度が低いが任意のパターンで露光が行える
露光であり、代表的なものとして図19に示した投影光
学系によってマスクのパターンを投影する投影露光があ
げられる。
Here, the normal pattern exposure is an exposure in which the resolution is lower than that of the periodic pattern exposure, but the exposure can be performed in an arbitrary pattern. As a typical example, the projection optical system shown in FIG. Exposure.

【0043】通常パターン露光によって露光されるパタ
ーン(通常パターン)は解像度以下の微細なパターンを
含み、周期パターン露光はこの微細なパターンと略同線
幅の周期パターンを形成するようにする。通常パターン
露光の解像度以上の大きなパターンは、周期パターン露
光の線幅に限定されないが整数倍が効果的である。
The pattern (normal pattern) exposed by the normal pattern exposure includes a fine pattern having a resolution equal to or less than the resolution. The periodic pattern exposure forms a periodic pattern having substantially the same line width as the fine pattern. A large pattern having a resolution equal to or larger than the resolution of the normal pattern exposure is not limited to the line width of the periodic pattern exposure, but an integer multiple is effective.

【0044】通常パターン露光は任意の形状をしている
のでいろいろな方向を向いていてもよい。一般にICパ
ターンでは、方向がある方向とそれに直行する方向の2
方向を向いている場合が多く、最も微細なパターンはあ
る特定の1方向のみに限定される場合が多い。
Normally, the pattern exposure has an arbitrary shape and may be oriented in various directions. Generally, an IC pattern has two directions, one direction and the direction perpendicular to the other.
In many cases, it is oriented in a direction, and the finest pattern is often limited to only one specific direction.

【0045】二重露光で周期パターン露光をする際、そ
の通常パターンの最も微細なパターンの方向に、周期パ
ターンの方向を合致させることが重要である。
When performing periodic pattern exposure by double exposure, it is important to match the direction of the periodic pattern with the direction of the finest pattern of the normal pattern.

【0046】また、周期パターンのピークの中心は、通
常パターンにおける解像度以下の微細なパターンの中心
に合致するように露光する。
Further, the exposure is performed such that the center of the peak of the periodic pattern coincides with the center of a fine pattern having a resolution lower than the resolution of the normal pattern.

【0047】本発明における二重露光とは周期パターン
露光と通常パターン露光の二重露光という意味であっ
て、周期パターン露光は、通常パターン露光の最も微細
なパターンの方向に平行にして何回繰り返して露光して
も良い。
The double exposure in the present invention means a double exposure of a periodic pattern exposure and a normal pattern exposure. The periodic pattern exposure is repeated several times in parallel with the direction of the finest pattern of the normal pattern exposure. Exposure.

【0048】本発明の露光方法及び露光装置の周期パタ
ーン露光と通常パターン露光のそれぞれは、1回また
は、複数回の露光段階よりなり、複数回の露光段階を取
る場合は、各露光階ごとに異なる露光量分布を感光基板
に与えている。
Each of the periodic pattern exposure and the normal pattern exposure of the exposure method and exposure apparatus of the present invention comprises one or a plurality of exposure steps. Different exposure dose distributions are given to the photosensitive substrate.

【0049】図1のフローに従って露光を行なう場合、
まず周期パターンによりウエハ(感光基板)を図2に示
すような周期パターンで露光する。図2中の数字は露光
量を表しており、図2(A)の斜線部は露光量1(実際
は任意)で白色部は露光量0である。
When exposure is performed according to the flow of FIG.
First, the wafer (photosensitive substrate) is exposed in a periodic pattern as shown in FIG. The numbers in FIG. 2 represent the exposure amounts. The hatched portions in FIG. 2A indicate the exposure amount 1 (actually arbitrary) and the white portions indicate the exposure amount 0.

【0050】このような周期パターンのみを露光後現像
する場合、通常,感光基板のレジストの露光しきい値E
thは図2(B)の下部のグラフに示す通り露光量0と
1の間に設定する。尚、図2(B)の上部は最終的に得
られるリソグラフィーパターン(凹凸パターン)を示し
ている。
When developing only such a periodic pattern after exposure, usually, the exposure threshold value E of the resist on the photosensitive substrate is used.
th is set between the exposure amounts 0 and 1 as shown in the lower graph of FIG. The upper part of FIG. 2B shows a finally obtained lithography pattern (concavo-convex pattern).

【0051】図3に、この場合の感光基板のレジストに
関して、現像後の膜厚の露光量依存性と露光しきい値と
をポジ型レジスト(以下、「ポジ型」と記す。)とネガ
型レジスト(以下、「ネガ型」配す。)の各々について
示す。ポジ型の場合は露光しきい値Eth以上の場合
に、ネガ型の場合は露光しきい値Eth以下の場合に、
現像後の膜厚が0となる。
FIG. 3 shows the relationship between the exposure amount dependency of the film thickness after development and the exposure threshold value of the resist on the photosensitive substrate in this case, that is, the positive resist (hereinafter, referred to as “positive”) and the negative resist. Each of the resists (hereinafter referred to as “negative type”) is shown. In the case of the positive type, when the exposure threshold value Eth or more, and in the case of the negative type, the exposure threshold value Eth or less,
The film thickness after development becomes zero.

【0052】図4はこのような露光を行った場合の現像
とエッチングプロセスを経てリソグラフィーパターンが
形成される様子を、ネガ型とポジ型の場合に関して示し
た摸式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which a lithography pattern is formed through the development and etching processes in the case of performing such exposure, for a negative type and a positive type.

【0053】本実施形態においては、この通常の露光感
度設定とは異なり、図5(図2(A)と同じ)及び図6
に示す通り、周期パターン露光での中心露光量を1とし
たとき、露光基板のレジストの露光しきい値Ethを1
よりも大きく設定している。この感光基板は図2に示す
下地パターン露光のみ行った露光パターン(露光量分
布)を現像した場合は露光量が不足するので、多少の膜
厚変動はあるものの現像によって膜厚が0となる部分は
生じず、エッチングによってリソグラフィーパターンは
形成されない。これは即ち周期パターンの消失と見做す
ことができる(尚、ここではネガ型を用いた場合の例を
用いて本発明の説明を行うが、本発明はポジ型の場合も
実施できる)。
In this embodiment, unlike the normal exposure sensitivity setting, FIGS. 5 (same as FIG. 2A) and FIG.
As shown in the figure, when the central exposure amount in the periodic pattern exposure is 1, the exposure threshold value Eth of the resist on the exposed substrate is 1
It is set larger than. When the exposure pattern (exposure amount distribution) obtained by performing only the base pattern exposure shown in FIG. 2 is developed on the photosensitive substrate, the exposure amount becomes insufficient. Does not occur, and no lithography pattern is formed by etching. This can be regarded as the disappearance of the periodic pattern (note that the present invention will be described using an example using a negative type, but the present invention can also be implemented in a positive type).

【0054】尚、図6において、上部はリソグラフィー
パターンを示し(何もできない)、下部のグラフは露光
量分布と露光しきい値の関係を示す。尚、下部に記載の
1は周期パターン露光における露光量を、E2は通常の
投影露光における露光量を表している。
In FIG. 6, the upper part shows the lithography pattern (nothing can be done), and the lower part shows the relationship between the exposure amount distribution and the exposure threshold value. Incidentally, E 1 according to bottom the exposure amount in the periodic pattern exposure, E 2 represents an exposure amount in the conventional projection exposure.

【0055】本実施形態の特徴は、周期パターン露光の
みでは一見消失する高解像度の露光パターンを通常の投
影露光による露光装置の分解能以下の大きさのパターン
を含む任意の形状の露光パターンと融合して所望の領域
のみ選択的にレジストの露光しきい値以上の露光をし、
最終的に所望のリソグラフィーパターンを形成できると
ころにある。
The feature of this embodiment is that a high-resolution exposure pattern, which is apparently lost only by periodic pattern exposure, is fused with an exposure pattern of an arbitrary shape including a pattern having a size equal to or smaller than the resolution of an exposure apparatus by ordinary projection exposure. And selectively exposing only the desired area to the exposure threshold or more of the resist,
Finally, a desired lithography pattern can be formed.

【0056】図7(A)は通常の投影露光(通常パター
ン露光)による露光パターンであり、微細なパターンで
ある為、解像できずに被露光物体上での強度分布はぼけ
て広がっている。本実施形態では通常の投影露光の解像
度の約半分の紙幅の微細パターンとしている。
FIG. 7A shows an exposure pattern by normal projection exposure (normal pattern exposure), which is a fine pattern and cannot be resolved, and the intensity distribution on the object to be exposed is blurred and wide. . In the present embodiment, a fine pattern having a paper width of about half the resolution of normal projection exposure is used.

【0057】図7(A)の露光パターンを作る投影露光
を、図5の周期パターン露光の後に、現像工程なしで、
同一レジストの同一領域に重ねて行ったとすると、この
レジスト面上への合計の露光量分布は図7(B)の下部
のグラフのようになる。尚、ここでは周期パターン露光
の露光量E1と投影露光の露光量E2の比が1:1、レジス
トの露光しきい値Ethが露光量E1(=1)と露光量
1と投影露光の露光量E2の和(=2)の間に設定され
ている為、図7(B)の上部に示したリソグラフィーパ
ターンが形成される。
The projection exposure for forming the exposure pattern shown in FIG. 7A is performed after the periodic pattern exposure shown in FIG.
Assuming that the exposure is performed on the same region of the same resist, the total exposure distribution on the resist surface is as shown in the lower graph of FIG. 7B. Here, 1 is the ratio of the exposure amount E 2 of the exposure amount E 1 and the projection exposure of the periodic pattern exposure: 1, the exposure amount exposed threshold Eth is resist E 1 (= 1) and the exposure amount E 1 projection Since the exposure amount is set between the sum (= 2) of the exposure amounts E 2 , the lithography pattern shown in the upper part of FIG. 7B is formed.

【0058】その際、通常パターンの中心が周期パター
ンのピークと合致させておく。又、通常パターンの方向
と周期パターンの方向とを合致させている。
At this time, the center of the normal pattern is made to coincide with the peak of the periodic pattern. Also, the direction of the normal pattern and the direction of the periodic pattern are matched.

【0059】図7(B)の上部に示す孤立線パターン
は、解像度が周期パターン露光のものであり且つ単純な
周期パターンもない。従って通常の投影露光で実現でき
る解像度以上の高解像度のパターンが得られたことにな
る。
The isolated line pattern shown in the upper part of FIG. 7B has a resolution of periodic pattern exposure and has no simple periodic pattern. Therefore, a high-resolution pattern higher than the resolution that can be realized by ordinary projection exposure is obtained.

【0060】ここで仮に、図8の露光パターンを作る投
影露光(図5の露光パターンの2倍の線幅で露光しきい
値以上(ここではしきい値の2倍の露光量)の投影露
光)を、図5の周期パターン露光の後に、現像工程なし
で、同一レジストの同一領域に重ねる。この際、通常パ
ターンの中心が周期パターン露光のピーク位置と合致さ
せることで重ね合わせたパターンの対称性が良く、良好
なるパターン像が得られる。
Here, suppose that the projection exposure for forming the exposure pattern shown in FIG. 8 (the line width twice as large as the exposure pattern in FIG. 5 and the exposure threshold or more (here, the exposure amount twice as large as the threshold)). 5) is superimposed on the same region of the same resist without the development step after the periodic pattern exposure of FIG. At this time, by making the center of the normal pattern coincide with the peak position of the periodic pattern exposure, the symmetry of the superposed pattern is good, and a good pattern image can be obtained.

【0061】このレジストの合計の露光量分布は図8
(B)のようになり、2光束干渉露光(周期パターン露
光)の露光パターンは消失して最終的に投影露光による
リソグラフィーパターンのみが形成される。
The total exposure distribution of this resist is shown in FIG.
As shown in (B), the exposure pattern of the two-beam interference exposure (periodic pattern exposure) disappears, and finally only the lithography pattern by the projection exposure is formed.

【0062】また、図9に示すように、図5の露光パタ
ーンの3倍の線幅で行う場合も理屈は同様であり、4倍
以上の線幅の露光パターンでは、基本的に2倍の線幅の
露光パターンと3倍の線幅の露光パターンの組み合わせ
から、最終的に得られるリソグラフィーパターンの線幅
は自明でであり、投影露光で実現できるリソグラフィー
パターンは全て、本実施形態でも、形成可能である。
As shown in FIG. 9, the principle is the same when the exposure is performed with a line width three times as large as that of the exposure pattern shown in FIG. 5. For an exposure pattern with a line width four times or more, basically two times as large. From the combination of the line width exposure pattern and the triple line width exposure pattern, the line width of the finally obtained lithography pattern is obvious, and all the lithography patterns that can be realized by projection exposure are also formed in this embodiment. It is possible.

【0063】以上簡潔に説明した周期パターン露光と投
影露光の夫々による露光量分布(絶対値及び分布)と感
光基板のレジストのしきい値の調整を行うことにより、
図6,図7(B),図8(B),及び図9(B)で示し
たような多種のパターンの組み合わせより成り且つ最小
線幅が周期パターン露光の解像度(図7(B)のパター
ンとなる回路パターンを形成することができる。
By adjusting the exposure amount distribution (absolute value and distribution) and the resist threshold value of the photosensitive substrate by each of the periodic pattern exposure and the projection exposure briefly described above,
The minimum line width is composed of a combination of various patterns as shown in FIGS. 6, 7B, 8B, and 9B, and the minimum line width is the resolution of the periodic pattern exposure (of FIG. 7B). A circuit pattern serving as a pattern can be formed.

【0064】以上の露光方法の原理をまとめると、 (ア-1) 投影露光(通常パターン露光)をしないパターン
領域即ちレジストの露光しきい値以下の周期露光パター
ンは現像により消失する。
The principles of the above-described exposure methods can be summarized as follows: (A-1) A pattern area that is not subjected to projection exposure (normal pattern exposure), that is, a periodic exposure pattern equal to or less than the exposure threshold of a resist disappears by development.

【0065】(ア-2) レジストの露光しきい値以下の露光
量で行った投影露光のパターン領域に関しては投影露光
と周期パターン露光のパターンの組み合わせにより決ま
る周期パターン露光の解像度を持つ露光パターンが形成
される。
(A-2) Regarding the pattern area of the projection exposure performed with the exposure amount equal to or less than the exposure threshold value of the resist, the exposure pattern having the resolution of the periodic pattern exposure determined by the combination of the projection exposure and the periodic pattern exposure is used. It is formed.

【0066】(ア-3) 露光しきい値以上の露光量で行った
投影露光のパターン領域は投影露光のみでは解像しなか
った微細パターンも同様に(マスクに対応する)形成す
る。ということになる。更に露光方法の利点として、最
も解像力の高い周期パターン露光を2光束干渉露光で行
えば、通常の露光に比してはるかに大きい焦点深度が得
られることが挙げられる。
(A-3) In the pattern area of the projection exposure performed with the exposure amount equal to or more than the exposure threshold value, a fine pattern (corresponding to a mask) which is not resolved only by the projection exposure is similarly formed. It turns out that. Further, as an advantage of the exposure method, if the periodic pattern exposure having the highest resolution is performed by two-beam interference exposure, a much larger depth of focus can be obtained as compared with normal exposure.

【0067】以上の説明では周期パターン露光と投影露
光の順番は周期パターン露光を先としたが、この順番に
限定されない。
In the above description, the order of the periodic pattern exposure and the projection exposure is the order of the periodic pattern exposure, but is not limited to this order.

【0068】次に本発明の実施形態2を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0069】本実施形態は露光により得られる回路パタ
ーン(リソグラフィーパターン)として、図10に示す
所謂ゲート型のパターンを対象としている。
The present embodiment is directed to a so-called gate type pattern shown in FIG. 10 as a circuit pattern (lithography pattern) obtained by exposure.

【0070】図10のゲートパターンは横方向の即ち図
中A−A’方向の最小線幅が0.1μmであるのに対し
て、縦方向では0.2μm以上である。本発明によれ
ば、このような1次元方向のみ高解像度を求められる2
次元パターンに対しては2光束干渉露光(周期パターン
露光)をかかる高解像度の必要な1次元方向のみで行え
ばいい。
The gate pattern of FIG. 10 has a minimum line width of 0.1 μm in the horizontal direction, that is, the direction of AA ′ in the figure, whereas it has a minimum line width of 0.2 μm or more in the vertical direction. According to the present invention, it is possible to obtain a high resolution only in such a one-dimensional direction.
For two-dimensional patterns, two-beam interference exposure (periodic pattern exposure) may be performed only in one-dimensional directions that require such high resolution.

【0071】本実施形態では、図11を用いて1次元方
向のみの2光束干渉露光と通常の投影露光の組み合わせ
の一例を示す。
In this embodiment, an example of a combination of two-beam interference exposure only in one-dimensional direction and ordinary projection exposure will be described with reference to FIG.

【0072】図11において、図11(A)は1次元方
向のみの2光束干渉露光による周期的な露光パターンを
示す。この露光パターンの周期は0.2μmであり、こ
の露光パターンは線幅0.1μmL&Sパターンに相当
する。図11の下部における数値は露光量を表すもので
ある。
FIG. 11A shows a periodic exposure pattern by two-beam interference exposure only in one-dimensional direction. The period of this exposure pattern is 0.2 μm, and this exposure pattern corresponds to a line width of 0.1 μmL & S pattern. Numerical values in the lower part of FIG. 11 represent exposure amounts.

【0073】このような2光束干渉露光を実現する露光
装置としては、図15で示すような、レーザ151,ハ
ーフミラー152,平面ミラー153による干渉計型の
分波合波光学系を備えるものや、図16で示すような、
投影露光装置においてマスクと照明方法を図17又は図
18のように構成した装置がある。
As an exposure apparatus for realizing such two-beam interference exposure, an exposure apparatus having an interferometer-type demultiplexing / multiplexing optical system using a laser 151, a half mirror 152, and a plane mirror 153 as shown in FIG. , As shown in FIG.
There is a projection exposure apparatus in which a mask and an illumination method are configured as shown in FIG. 17 or FIG.

【0074】図15の露光装置について説明を行う。The exposure apparatus shown in FIG. 15 will be described.

【0075】図15の露光装置では前述した通り合波す
る2光束の夫々が角度θでウエハ154に斜入射し、ウ
エハ154に形成できる干渉縞パターン(露光パター
ン)の線幅は前記(3)式で表される。角度θと分波合
波光学系の像面側のNAとの関係はNA=sinθであ
る。角度θは一対の平面ミラー153(153a,15
3b)の夫々の角度を変えることにより任意に調整、設
定可能で、一対の平面ミラーで角度θの値を大きく設定
すれば干渉縞パターンの夫々の縞の線幅は小さくなる。
例えば2光束の波長が248nm(KrFエキシマ)の
場合、θ=38度でも各縞の線幅は約0.1μmの干渉
縞パターンが形成できる。尚、この時のNA=sinθ
=0.62である。角度θを38度よりも大きく設定す
れば、より高い解像度が得られるということは言うまで
もない。
In the exposure apparatus shown in FIG. 15, as described above, each of the two multiplexed light beams is obliquely incident on the wafer 154 at an angle θ, and the line width of the interference fringe pattern (exposure pattern) that can be formed on the wafer 154 is as described in (3) above. It is expressed by an equation. The relationship between the angle θ and the NA on the image plane side of the demultiplexing / multiplexing optical system is NA = sin θ. The angle θ is a pair of flat mirrors 153 (153a, 15a).
3b) can be arbitrarily adjusted and set by changing each angle. If the value of the angle θ is set to be large with a pair of plane mirrors, the line width of each interference fringe pattern becomes small.
For example, when the wavelength of the two light beams is 248 nm (KrF excimer), an interference fringe pattern having a line width of about 0.1 μm can be formed even at θ = 38 degrees. In this case, NA = sin θ
= 0.62. If the angle θ is set to be larger than 38 degrees, it goes without saying that higher resolution can be obtained.

【0076】次に図16乃至図18の露光装置に関して
説明する。
Next, the exposure apparatus shown in FIGS. 16 to 18 will be described.

【0077】図16の露光装置は、例えば通常のステッ
プアンドリピート方式又はステップアンドスキャン方式
の縮小投影光学系(多数枚のレンズより成る)を用いた
投影露光装置であり、現状で露光波長248nmに対し
てNA0.6以上のものが存在する。
The exposure apparatus shown in FIG. 16 is, for example, a projection exposure apparatus using a normal step-and-repeat type or step-and-scan type reduction projection optical system (comprising a large number of lenses), and currently has an exposure wavelength of 248 nm. On the other hand, there are those having NA of 0.6 or more.

【0078】図16中、161はマスク、162はマス
ク161から出て光学系163に入射する物体側露光
光、163は投影光学系、164は開口絞り、165は
投影光学系163から出てウエハ166に入射する像側
露光光、166は感光基板であるウエハを示し、167
は絞り164の円形開口に相当する瞳面での光束の位置
を一対の黒点で示した説明図である。図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と像側露光光165は双方とも、図19の通常の
投影露光とは異なり、2つの平行光線束だけから成って
いる。
In FIG. 16, reference numeral 161 denotes a mask; 162, object-side exposure light which emerges from the mask 161 and enters the optical system 163; 163, a projection optical system; 164, an aperture stop; 165, a wafer which emerges from the projection optical system 163; Image-side exposure light 166 incident on the wafer 166 indicates a wafer serving as a photosensitive substrate.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the position of a light beam on the pupil plane corresponding to the circular opening of the stop 164 by a pair of black dots. FIG. 16 is a schematic diagram showing a state in which the two-beam interference exposure is performed. Both the object-side exposure light 162 and the image-side exposure light 165 are different from the normal projection exposure in FIG. Consists only of

【0079】図16に示すような通常の投影露光装置に
おいて2光束干渉露光(周期パターン露光)を行う為に
は、マスク161とその照明方法を図17又は図18の
ように設定すれば良い。以下これら3種の例について説
明する。
In order to perform two-beam interference exposure (periodic pattern exposure) in a normal projection exposure apparatus as shown in FIG. 16, the mask 161 and its illumination method may be set as shown in FIG. 17 or FIG. Hereinafter, these three examples will be described.

【0080】図17(A)はレベンソン型の位相シフト
マスク173を示しており、クロムより成る遮光部17
1のピッチP0が(4)式で0、位相シフタ172のピ
ッチP0sが(5)式で表されるマスクである。
FIG. 17A shows a Levenson-type phase shift mask 173, in which a light shielding portion 17 made of chrome is used.
The pitch P 0 of 1 is 0 in the equation (4), and the pitch P 0s of the phase shifter 172 is the mask represented by the equation (5).

【0081】 P0=P/M=2R/M=λ/M(2NA)…(4) P0s=2P0=λ/M(NA)…(5) ここで、Mは投影光学系163の投影倍率、λは露光波
長、NAは投影光学系163の像側の開口数を示す。
P 0 = P / M = 2R / M = λ / M (2NA) (4) P 0s = 2P 0 = λ / M (NA) (5) where M is the projection optical system 163. The projection magnification, λ indicates the exposure wavelength, and NA indicates the numerical aperture of the projection optical system 163 on the image side.

【0082】一方、図17(B)が示すマスク174は
クロムより成る遮光部のないシフタエッジ型の位相シフ
トマスクであり、レベンソン型と同様に位相シフタ17
5のピッチP0sを上記(5)式を満たすように構成した
ものである。
On the other hand, a mask 174 shown in FIG. 17B is a shifter-edge type phase shift mask made of chrome without a light-shielding portion, and is similar to the Levenson type.
The pitch P 0s of 5 is configured to satisfy the above equation (5).

【0083】図17(A),(B)の夫々の位相シフト
マスクを用いて2光束干渉露光を行うには、これらのマ
スクをσ=0(又は0に近い値)所謂コヒーレント照明
を行う。具体的には図17に示すようにマスク面170
に対して垂直な方向(光軸に平行な方向)から平行光線
束をマスク170に照射する。
In order to perform two-beam interference exposure using the phase shift masks shown in FIGS. 17A and 17B, these masks are subjected to so-called coherent illumination with σ = 0 (or a value close to 0). Specifically, as shown in FIG.
The mask 170 is irradiated with a parallel light beam from a direction perpendicular to the mask (a direction parallel to the optical axis).

【0084】ここで、σ=照明光学系の開口数/投影光
学系の開口数 である。
Here, σ = numerical aperture of the illumination optical system / numerical aperture of the projection optical system.

【0085】このような照明を行うと、マスク170か
ら上記垂直な方向に出る0次透過回折光に関しては、位
相シフタ172(175)により隣り合う透過光の位相
差がπとなって打ち消し合い存在しなくなり、±1次の
透過回折光の2平行光線束はマスク170から投影光学
系163の光軸に対して対称に発生し、図16の2個の
物体側露光165がウエハ166上で干渉する。また2
次以上の高次の回折光は投影光学系163の開口絞り1
64の開口に入射しないので結像には寄与しない。
When such illumination is performed, the phase shifter 172 (175) cancels out the 0th-order transmitted diffracted light exiting in the vertical direction from the mask 170 because the phase difference between the adjacent transmitted lights becomes π. The two parallel light beams of ± 1st-order transmitted diffraction light are generated symmetrically from the mask 170 with respect to the optical axis of the projection optical system 163, and the two object-side exposures 165 in FIG. I do. Also 2
The higher-order diffracted light of higher order is transmitted through the aperture stop 1 of the projection optical system 163.
Since it does not enter the aperture 64, it does not contribute to imaging.

【0086】図18に示したマスク180は、クロムよ
り成る遮光部181のピッチP0が(4)式と同様の
(6)式で表されるマスクである。
The mask 180 shown in FIG. 18 is a mask in which the pitch P 0 of the light-shielding portion 181 made of chrome is represented by the following equation (6) similar to the equation (4).

【0087】 P0=P/M=2R/M=λ/M(2NA)…(6) ここで、Mは投影光学系163の投影倍率、λは露光波
長、NAは投影光学系163の像側の開口数を示す。
P 0 = P / M = 2R / M = λ / M (2NA) (6) where M is the projection magnification of the projection optical system 163, λ is the exposure wavelength, and NA is the image of the projection optical system 163. The numerical aperture on the side is shown.

【0088】図18の位相シフタを有していないマスク
には、1個又は2個の平行光線束による斜入射照明とす
る。この場合の平行光線束のマスク180への入射角θ
0は(7)式を満たすように設定される。2個の平行光
線束を用いる場合が、光軸を基準にして互いに逆方向に
θ0傾いた平行光線束によりマスクを照明する。
The mask having no phase shifter shown in FIG. 18 is subjected to oblique incidence illumination using one or two parallel light beams. In this case, the incident angle θ of the parallel light beam to the mask 180
0 is set to satisfy Expression (7). When two parallel light fluxes are used, the mask is illuminated with parallel light fluxes inclined by θ 0 in opposite directions with respect to the optical axis.

【0089】sinθ0=M/NA…(7) ここでも、Mは投影光学系163の投影倍率、NAは投
影光学系163の像側の開口数を示す。
[0089] sinθ 0 = M / NA ... ( 7) again, M is the projection magnification, NA of the projection optical system 163 represents a numerical aperture on the image side of the projection optical system 163.

【0090】図18が示す位相シフタを有していないマ
スクを上記(7)式を満たす平行光線束により斜入射照
明を行うと、マスク180からは、光軸に対して角度θ
0で直進する0次透過回折光とこの0次透過回折光の光
路と投影光学系の光軸に関して対称な光路に沿って進む
(光軸に対して角度−θ0で進む)−1次透過回折光の
2光束が図16の2個の物体側露光光162として生
じ、この2光束が投影光学系163の開口絞り164の
開口部に入射し、結像が行われる。
When obliquely illuminating a mask having no phase shifter shown in FIG. 18 with a parallel light beam satisfying the above equation (7), the mask 180 outputs an angle θ with respect to the optical axis.
0- order transmitted diffracted light that travels straight at 0, and travels along an optical path symmetrical with respect to the optical path of the 0-order transmitted diffracted light and the optical axis of the projection optical system (travels at an angle -θ 0 with respect to the optical axis) —first-order transmission Two light beams of the diffracted light are generated as two object-side exposure light beams 162 in FIG. 16, and these two light beams enter the opening of the aperture stop 164 of the projection optical system 163 to form an image.

【0091】尚、本発明においてはこのような1個又は
2個の平行光線束による斜入射照明も「コヒーレント照
明」として取り扱う。
In the present invention, such oblique incidence illumination using one or two parallel light beams is also treated as "coherent illumination".

【0092】以上が通常の投影露光装置を用いて2光束
干渉露光を行う技術であり、図19に示したような通常
の投影露光装置の照明光学系は部分的コヒーレント照明
を行うように構成してあるので、図19の照明光学系の
0<σ<1に対応する不図示の開口絞りをσ≒0に対応
する特殊開口絞りに交換可能にする等して、投影露光装
置において実質的にコヒーレント照明を行うよう構成す
ることができる。
The technique for performing two-beam interference exposure using an ordinary projection exposure apparatus has been described above. The illumination optical system of the ordinary projection exposure apparatus as shown in FIG. 19 is configured to perform partial coherent illumination. 19, the aperture stop (not shown) corresponding to 0 <σ <1 of the illumination optical system in FIG. 19 can be replaced with a special aperture stop corresponding to σ ≒ 0, etc. It can be configured to provide coherent illumination.

【0093】図10及び図11が示す実施形態2の説明
に戻る。本実施形態では前述した2光束干渉露光(周期
パターン露光)の次に行う通常の投影露光(通常パター
ン露光)(例えば図19の装置でマスクに対して部分的
コヒーレント照明を行うもの)によって図11(B)が
示すゲートパターンの露光を行う。図11(C)の上部
には2光束干渉露光による露光パターンとの相対的位置
関係と通常の投影露光の露光パターンの領域での露光量
を示し、同図の下部は、通常の投影露光によるウエハの
レジストに対する露光量を縦横を最小線幅のピッチの分
解能でマップ化したものである。
Returning to the description of the second embodiment shown in FIGS. In the present embodiment, a normal projection exposure (normal pattern exposure) (for example, an apparatus of FIG. 19 that performs partial coherent illumination on a mask) subsequent to the two-beam interference exposure (periodic pattern exposure) described above is used in FIG. Exposure is performed on the gate pattern shown in FIG. The upper part of FIG. 11C shows the relative positional relationship with the exposure pattern by two-beam interference exposure and the exposure amount in the area of the exposure pattern of normal projection exposure, and the lower part of FIG. The exposure amount of the resist on the wafer is mapped vertically and horizontally with a resolution of a pitch of a minimum line width.

【0094】図11の下部に示す露光量分布は、マスク
から入射される光強度を1としてウエハに露光される強
度分布を示したものである。
The exposure amount distribution shown in the lower part of FIG. 11 shows an intensity distribution for exposing the wafer with the light intensity incident from the mask as 1.

【0095】図11(A)の周期パターンの露光による
露光量分布は、理想的には1と0の矩形波であるはずだ
が、2光束干渉露光の解像限界付近の線幅を用いている
ので、0次光と1次光のみで形成されるsin波となって
いる。そのsin波の最大値をI 0、最小値をI1とあらわ
す。このとき、照明条件のσによって、I0とI1の値が
定まる。
By exposure of the periodic pattern shown in FIG.
Exposure distribution should ideally be a square wave of 1s and 0s
Uses the line width near the resolution limit of two-beam interference exposure
Therefore, it becomes a sine wave formed only by the zero-order light and the first-order light.
I have. The maximum value of the sin wave is I 0, The minimum value is I1And
You. At this time, I0And I1Is the value of
Is determined.

【0096】図11(B)の通常の投影露光による露光
量分布は、各部分での代表的な値を示している。この投
影露光による露光パターンの最小線幅の部分は、解像せ
ずぼけて広がり、光強度の各店の値は下がる。露光量
は、大まかにパターン中心部をb,両サイドをd,パタ
ーンの両側からのぼけ像がくる中心部をcとする。最小
線幅の2倍の線幅は、露光量b,c,dの値よりも大き
いが、投影露光の解像限界付近の線幅であるため、少し
ぼけて露光量aの値をとる。これら、a,b,c,dの
値は、照明条件によって変化する。
The exposure amount distribution by the normal projection exposure in FIG. 11B shows typical values in each part. The minimum line width portion of the exposure pattern by this projection exposure is blurred and widened without resolution, and the value of the light intensity at each store decreases. The exposure amount is roughly set to b at the center of the pattern, d at both sides, and c at the center where blurred images from both sides of the pattern come. The line width twice as large as the minimum line width is larger than the values of the exposure amounts b, c and d. However, since the line width is near the resolution limit of the projection exposure, the value of the exposure amount a is slightly blurred. These values of a, b, c, and d change depending on the lighting conditions.

【0097】図11(C)の露光量分布は、図11
(A)の露光パターンと図11(B)の露光パターンの
露光量の加算した結果生じたものである。
The exposure amount distribution of FIG.
This is obtained as a result of adding the exposure amounts of the exposure pattern of FIG. 11A and the exposure pattern of FIG.

【0098】2光束干渉露光と投影露光の各露光での光
量比は、それぞれの露光の照明条件により異なる。加算
における各露光での光量比は、照明系の照度比として、 2光束干渉露光:投影露光=1:k とし、kの値は次のようにして求める。
The light amount ratio in each of the two-beam interference exposure and the projection exposure differs depending on the illumination conditions of each exposure. The light amount ratio in each exposure in the addition is set as two-beam interference exposure: projection exposure = 1: k as the illuminance ratio of the illumination system, and the value of k is obtained as follows.

【0099】図11(C)の露光量分布は、上記の露光
量分布、光量比を用いて、以下の式で表せる。
The exposure distribution shown in FIG. 11C can be expressed by the following equation using the above exposure distribution and light amount ratio.

【0100】レジストがネガレジストの場合には、 a'=k×a+I0 a"=k×a+I1 b'=k×b+I0 c'=k×c+I1 d'=k×d+I1 所望のゲートパターンを得るためには、レジストの感光
のしきい値Icとの関係式を得る。たとえば、レジスト
がネガ型の場合、以下のようになる。
When the resist is a negative resist, a ′ = k × a + I 0 a ″ = k × a + I 1 b ′ = k × b + I 0 c ′ = k × c + I 1 d ′ = to obtain k × d + I 1 desired gate pattern, obtaining a relational expression of the threshold I c of the photosensitive resist. for example, the resist is negative-working, is as follows.

【0101】a'>IC a">IC b'>IC c'<IC d'<IC a',a",b'は差が小さい方が望ましく、c'と特にb'
との差がある方が望ましい。これらの式を解くことによ
り、各照明条件での最適光量比が求められる。
A ′> I C a ″> I C b ′> I C c ′ <I C d ′ <I C a ′, a ″, b ′ is preferably smaller, and c ′ and especially b ′
It is desirable to have a difference with By solving these equations, the optimum light amount ratio under each illumination condition can be obtained.

【0102】レジストがネガ型の場合、特に微細パター
ンの関係する。次の2式が重要である。
In the case where the resist is a negative type, it is particularly related to a fine pattern. The following two equations are important.

【0103】k×b+I0>IC k×c+I1<IC となる。図25はレジストがポジ型の場合を、図11と
同様に示したものである。
K × b + I 0 > I C k × c + I 1 <I C FIG. 25 shows a case where the resist is of a positive type, similarly to FIG.

【0104】レジストがポジ型の場合、 a'=k×a+I1<Ic a"=k×a+I0<Ic b'=k×b+I1<Ic c'=k×c+I0>Ic d'=k×d+I0>Ic となり、次の2式が重要である。When the resist is a positive type, a '= k × a + I 1 <I c a ″ = k × a + I 0 <I c b ′ = k × b + I 1 <I c c ′ = k × c + I 0> I c d '= k × d + I 0> I c , and the following two equations are important.

【0105】k×b+I1<IC k×c+I0>IC レジストがポジ型の場合、露光量分布の大小関係が反転
し、レジストしきい値I cとの不等号が逆になるが、同
様に最適光量比が求められる。
K × b + I1<IC k × c + I0> IC If the resist is positive, the magnitude relationship of the exposure distribution is inverted
And the resist threshold I cThe inequality sign is reversed.
Thus, the optimum light quantity ratio is required.

【0106】以上説明した2光束干渉露光と通常の投影
露光の照明方法の異なった2つを組み合わせによって図
12の微細回路パターンが形成される様子について述べ
る。本実施形態においては2光束干渉露光と通常の投影
露光の間には現像過程はない。従って各露光の露光パタ
ーンが重なる領域での露光量は加算され、加算後の露光
量(分布)により新たな露光パターンが生じることと成
る。
The manner in which the fine circuit pattern of FIG. 12 is formed by combining two different illumination methods of the two-beam interference exposure and the ordinary projection exposure described above will be described. In this embodiment, there is no developing process between the two-beam interference exposure and the normal projection exposure. Therefore, the exposure amount in the region where the exposure pattern of each exposure overlaps is added, and a new exposure pattern is generated by the added exposure amount (distribution).

【0107】図12,図13,図14は波長248nmのK
rFエキシマステッパーを用いたときの具体的な実施例
である。
FIG. 12, FIG. 13 and FIG. 14 show K at a wavelength of 248 nm.
This is a specific example using an rF excimer stepper.

【0108】図12に示すような、最小線幅0.12μmの
ゲートパターンを通常露光し、重ねてレベンソンタイプ
の位相シフトマスクで、その最小線幅と重なるように周
期パターンを露光したものである。
As shown in FIG. 12, a gate pattern having a minimum line width of 0.12 μm is normally exposed, and a periodic pattern is overlapped with a Levenson-type phase shift mask so as to overlap the minimum line width.

【0109】投影レンズのNAは0.6、照明系のσは、レ
ベンソンマスクによる露光では、0.3とした。通常マス
ク露光時では、σ=0.3,0.6,0.8,輪帯照明とした。
The NA of the projection lens was 0.6, and the σ of the illumination system was 0.3 in exposure using a Levenson mask. At the time of normal mask exposure, σ = 0.3, 0.6, 0.8 and annular illumination.

【0110】位相シフトマスクなどの2光束干渉により
周期パターンを露光する場合の、コヒーレント照明はσ
の値がゼロまたは、それに近い値であるが、あまり小さ
くすると単位時間当たりの露光量が小さくなり、露光に
要する時間が長くなるので実際的でない。
In the case of exposing a periodic pattern by two-beam interference such as a phase shift mask, coherent illumination is σ
Is zero or a value close to it, but if it is too small, the amount of exposure per unit time will be small and the time required for exposure will be long, which is not practical.

【0111】周期パターン露光のときはσが0.3以下で
あることが望ましく、レベンソンマスクによる露光では
その最大であるσ=0.3とした。
In the case of periodic pattern exposure, σ is desirably 0.3 or less, and the maximum σ = 0.3 in exposure using a Levenson mask.

【0112】通常露光では、一般的に部分的コヒーレン
ト照明にするが、σを大きくすると複雑な形状の再現性
はよくなり、かつ深度は広がる。照度分布が外側に比べ
て内側が低いいわゆる輪帯照明では、この傾向は顕著に
なるが、コントラストは落ちるという欠点がある。
In normal exposure, partial coherent illumination is generally used. However, when σ is increased, reproducibility of a complicated shape is improved and the depth is increased. In a so-called annular illumination in which the illuminance distribution is lower on the inner side than on the outer side, this tendency is remarkable, but there is a disadvantage that the contrast is reduced.

【0113】図13(A)に示すように、通常露光のσ
を周期パターン露光のσと同じ0.3にして同じ照明条件
で二重露光を行うと、ゲートパターンがデフォーカス0
±0.2μmの範囲で解像されるが、線パターンの部分が
うねっており、くびれた部分が断線の原因となるため好
ましくない。
As shown in FIG. 13A, the σ of the normal exposure
Is set to 0.3 which is the same as σ of the periodic pattern exposure, and the double exposure is performed under the same illumination condition, the gate pattern is defocused to 0.
Although the resolution is within the range of ± 0.2 μm, the line pattern portion is undulating, and the narrow portion causes disconnection, which is not preferable.

【0114】又、通常パターン露光のときはσ=0.6以
上にするのが良い。図13(B)に示すように、通常露
光のσを0.6にするとデフォーカス0±0.4μmの範囲で
ゲートパターンが解像されるようになり、線パターンの
部分がうねりは解消されている。通常露光と周期パター
ン露光の露光量比を通常露光:周期パターン露光=1.5:
1とした。
In the case of normal pattern exposure, it is preferable that σ = 0.6 or more. As shown in FIG. 13B, when σ of the normal exposure is set to 0.6, the gate pattern can be resolved within the range of defocus 0 ± 0.4 μm, and the undulation of the line pattern is eliminated. Set the exposure amount ratio between normal exposure and periodic pattern exposure to normal exposure: periodic pattern exposure = 1.5:
It was set to 1.

【0115】図14(A)に示すように、通常露光のσ
が0.8と大きくなると、複雑な形状の再現性は若干よく
なる。通常露光と周期パターン露光の露光量比を通常パ
ターン露光:周期パターン露光=2:1とした。通常パタ
ーン露光のときは周期パターン露光に比べて2倍以上の
露光量とするのが良い。
As shown in FIG. 14A, the σ of the normal exposure
When is increased to 0.8, the reproducibility of a complicated shape is slightly improved. The exposure amount ratio between normal exposure and periodic pattern exposure was set to normal pattern exposure: periodic pattern exposure = 2: 1. In the case of normal pattern exposure, the exposure amount is preferably twice or more as compared with the periodical pattern exposure.

【0116】図14(B)では、通常露光を輪帯照明と
し、リング内側の0.6から外側の0.8までの照度を1、リ
ング内側の0.6以下を照度0とした場合の二次元強度分
布である。通常露光と周期パターン露光の露光量比を通
常露光:周期パターン露光=2.5:1とした。
FIG. 14 (B) shows a two-dimensional intensity distribution when the normal exposure is annular illumination, the illuminance from 0.6 inside the ring to 0.8 outside is 1 and the illuminance below 0.6 inside the ring is 0. . The exposure amount ratio between the normal exposure and the periodic pattern exposure was set to normal exposure: periodic pattern exposure = 2.5: 1.

【0117】輪帯照明では、σが0.8の時よりも、複雑
な形状の再現性はよくなり、かつ深度は広がる。デフォ
ーカス±0.4μm以下で良好な像が得られた。
In the annular illumination, the reproducibility of a complex shape is improved and the depth is increased as compared with when σ is 0.8. A good image was obtained with a defocus of ± 0.4 μm or less.

【0118】このように微細な回路パターンは、周期パ
ターン露光との二重露光によって形成される。通常露光
パターンの微細なパターンは光強度が低くコントラスト
も低いので、通常は解像されないが、コントラストが高
い周期パターン露光と二重に露光し重ね合わせることに
よって、微細なパターンはコントラストが増強され解像
されるようになる。
The fine circuit pattern is formed by double exposure with periodic pattern exposure. Normally, the fine pattern of the exposure pattern is not normally resolved because the light intensity is low and the contrast is low. Become imaged.

【0119】一方、通常露光パターンの解像度以上の大
きなパターンも、周期パターン露光の強度と重ね合わさ
れコントラストが増強されるので、周期パターン露光の
線幅の整数倍にするとエッジがシャープな像となる。本
発明の露光方法によって、0.12μmといった微細な線幅
を有する回路パターンが、例えばσや照度の光量比を可
変とする照明条件の切り替え可能な照明光学系を有する
投影露光装置を用いて形成可能としている。
On the other hand, even a large pattern having a resolution equal to or higher than the resolution of the normal exposure pattern is superimposed on the intensity of the periodic pattern exposure to enhance the contrast. According to the exposure method of the present invention, a circuit pattern having a fine line width of 0.12 μm can be formed by using a projection exposure apparatus having an illumination optical system capable of switching illumination conditions such as changing σ or a light amount ratio of illuminance. And

【0120】周期パターン露光と通常パターン露光の光
量比は、照明条件の組み合わせによる最適値を前述の計
算式によって求めた。
The optimum value of the light amount ratio between the periodic pattern exposure and the normal pattern exposure was determined by the above-mentioned formula based on the combination of the illumination conditions.

【0121】以下はレジストがネガレジストのときであ
る。
The following is a case where the resist is a negative resist.

【0122】照明条件1 周期パターンの露光はσ=0.
3、通常パターン露光はσ=0.3図11(A)の下部に示
した周期パターンの露光による露光量分布と、図11
(B)の下部に示した通常の投影露光による露光量分布
(ベストフォーカス)を以下に示す。
Illumination condition 1 Periodic pattern exposure is σ = 0.
3. Normal pattern exposure: σ = 0.3 Exposure amount distribution by periodic pattern exposure shown in the lower part of FIG.
The exposure distribution (best focus) by the normal projection exposure shown in the lower part of (B) is shown below.

【0123】I0=0.80 I1=0.23 a=1.31 b=0.34 c=0.61 d=0.09 k=1.0のとき最適であり、 a'=2.11 a"=1.54 b'=1.21 c'=0.89 d'
=0.32 ゲートパターンの周辺は次の強度分布が存在するが、 k×Is+I0 k×Is+I1 において、ISは通常パターンの周辺強度を示すが、IS
=0であるので、それぞれI0,I1となる。ネガレジス
トでは強度の高いI0が問題となる。
I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 1.31 b = 0.34 c = 0.61 d = 0.09 It is optimal when k = 1.0, and a ′ = 2.11 a ″ = 1.54 b ′ = 1.21 c ′ = 0.89 d ′
= 0.32 although peripheral gate patterns exist next intensity distribution, in the k × I s + I 0 k × I s + I 1, but showing the periphery intensity of I S is usually patterns, I S
Since = 0, they are I 0 and I 1 respectively. In the case of a negative resist, high strength I 0 is a problem.

【0124】後の比較のため、最大値のa'を1で規格
化すると次のようになる。
For later comparison, the maximum value a 'is normalized by 1 as follows.

【0125】a'=1.0 a"=0.73 b'=0.57 c'
=0.42 d'=0.15 周辺として残る最大強度I0=0.38 照明条件2 周期パターンの露光はσ=0.3、通常パタ
ーン露光はσ=0.6 I0=0.80 I1=0.23 a=1.25 b=0.44 c=0.53 d=0.13 k=1.5のとき最適であり、 a'=2.68 a"=2.11 b'=1.46 c'=1.03 d'
=0.43 となり、後の比較のため、最大値のa'を1で規格化す
ると次のようになる。
A '= 1.0 a "= 0.73 b' = 0.57 c '
= 0.42 d '= 0.15 Maximum intensity I 0 = 0.38 remaining around the periphery Illumination condition 2 σ = 0.3 for periodic pattern exposure, σ = 0.6 I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 for normal pattern exposure a = 1.25 b = 0.44 c = Optimal when 0.53 d = 0.13 k = 1.5, a '= 2.68 a "= 2.11 b' = 1.46 c '= 1.03 d'
= 0.43, and for the later comparison, the maximum value a 'is normalized by 1 as follows.

【0126】a'=1.0 a"=0.79 b'=0.55 c'
=0.38 d'=0.16 I0=0.30 照明条件3 周期パターンの露光はσ=0.3、通常パタ
ーン露光はσ=0.8 I0=0.80 I1=0.23 a=1.20 b=0.48 c=0.47 d=0.16 k=2.0のとき最適であり、 a'=3.20 a"=2.63 b'=1.76 c'=1.17 d'
=0.55 となり、最大値のa'を1で規格化すると次のようにな
る。
A ′ = 1.0 a ″ = 0.79 b ′ = 0.55 c ′
= 0.38 d '= 0.16 I 0 = 0.30 Illumination condition 3 σ = 0.3 for periodic pattern exposure, σ = 0.8 for normal pattern exposure I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 1.20 b = 0.48 c = 0.47 d = Optimal when 0.16 k = 2.0, a '= 3.20 a "= 2.63 b' = 1.76 c '= 1.17 d'
= 0.55, and the maximum value a 'is normalized by 1 as follows.

【0127】a'=1.0 a"=0.82 b'=0.55 c'
=0.37 d'=0.17 I0=0.25 照明条件4 周期パターンの露光はσ=0.3、通常パタ
ーン露光はσ=0.8で輪帯照明とし、内側(輪帯内側)
σ0.6以下の照度分布をゼロとした。
A '= 1.0 a "= 0.82 b' = 0.55 c '
= 0.37 d '= 0.17 I 0 = 0.25 Illumination condition 4 Periodic pattern exposure is σ = 0.3, normal pattern exposure is σ = 0.8, and annular illumination is used.
The illuminance distribution of σ0.6 or less was set to zero.

【0128】I0=0.80 I1=0.23 a=1.10 b=0.47 c=0.36 d=0.19 k=2.5のとき最適であり、 a'=3.55 a"=2.98 b'=1.98 c'=1.13 d'
=0.71 となり、最大値のa'を1で規格化すると次のようにな
る。
I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 1.10 b = 0.47 c = 0.36 d = 0.19 k = 2.5 Optimum, a '= 3.55 a "= 2.98 b' = 1.98 c '= 1.13 d'
= 0.71 and the maximum value a 'is normalized by 1 as follows.

【0129】a'=1.0 a"=0.84 b'=0.56 c'
=0.32 d'=0.20 I0=0.23 今までの議論で、レジストしきい値は、最大露光量3の
とき1.5だったので、最大露光量で規格化するとレジス
トしきい値は0.5とするとよい。この規格化された露光
量分布を見ると、a',a",b'は規格化されたレジスト
しきい値0.5より大きく、c',d',周辺最大強度I0はし
きい値より小さい。
A '= 1.0 a "= 0.84 b' = 0.56 c '
= 0.32 d '= 0.20 I 0 = 0.23 In the discussion so far, the resist threshold value was 1.5 when the maximum exposure amount was 3, and therefore, when normalized with the maximum exposure amount, the resist threshold value may be set to 0.5. Looking at this normalized exposure distribution, a ', a ", b ' is greater than the resist threshold 0.5, which is standardized, c ', d', near the maximum intensity I 0 is less than the threshold .

【0130】現像によって露光量がレジストしきい値よ
り大きい部分がのこるから、露光量がa',a",b'のみ
パターンとして現像後残ることになる。従って、図11
(C)の下部で灰色に示された部分が、現像後の形状で
ある。
Since a portion where the exposure amount is larger than the resist threshold value by the development is exposed, only the exposure amount a ′, a ″, and b ′ remains as a pattern after the development.
The part shown in gray at the bottom of (C) is the shape after development.

【0131】次にレジストがポジレジストの場合につい
て最適な光量比を求める。ポジレジストは、現像すると
光透過部分がなくなり、遮光された部分が残る。現像
後、レジストのパターン部分が残るようにするために
は、パターンの周囲を光が透過し、パターン部分が光を
遮光するようなレチクルを用いて露光すればよい。この
ようなレチクルでは、パターンの周囲が光強度が1、パ
ターン部分の光強度は0である。従って、図25におけ
るような通常露光後の光量分布は、パターンの周囲の光
強度が1であると考えてよい。
Next, an optimum light amount ratio is obtained for a case where the resist is a positive resist. When the positive resist is developed, the light transmitting portion disappears and the light shielded portion remains. In order to leave the pattern portion of the resist after the development, exposure may be performed using a reticle that transmits light around the pattern and shields the pattern portion from light. In such a reticle, the light intensity around the pattern is 1 and the light intensity at the pattern portion is 0. Therefore, in the light amount distribution after the normal exposure as shown in FIG. 25, it can be considered that the light intensity around the pattern is 1.

【0132】ポジレジストの場合、合成像の強度分布
は、周期パターンの最大値I0とし最小値をI1とする
と、 a'=k×a+I1 a"=k×a+I0 b'=k×b+I1 c'=k×c+I0 d'=k×d+I0 パターン周辺強度は k×Is+I0 k×Is+I1 であるが通常パターンの周辺強度I最大値をI2max、パタ
ーン周辺強度の最小値をI2minとすると、 I2max=k×1+I0=I2 I2min=k×1+I1=I3 図25(C)の強度分布のマップではI2,I3と示し
た。ここで、パターンとして残したい部分の強度が a'<Ic a"<Ic b'<Ic c'>Ic d'>Ic となるようにしている。
In the case of a positive resist, assuming that the intensity distribution of the composite image is the maximum value I 0 and the minimum value I 1 of the periodic pattern, a ′ = k × a + I 1 a ″ = k × a + I 0 b '= K × b + I 1 c' = k × c + I 0 d '= k × d + I 0 The pattern peripheral intensity is k × I s + I 0 k × I s + I 1 , but the peripheral intensity of the normal pattern I2max the I maximum value, when I2min the minimum value of the pattern around the strength, I2max = k × 1 + I 0 = I 2 I2min = k × 1 + I 1 = I 3 Figure 25 I 2 is the map of the intensity distribution of the (C), I 3 and shown. here, the strength of the portion to be left as a pattern is set to be a '<I c a "< I c b'<I c c '> I c d'> I c.

【0133】図26,図27はポジレジストのゲートパ
ターンと照明条件の説明図であり、図13,図14のネ
ガレジストのゲートパターンの照明条件に対応してい
る。次に図26,図27を参照してポジレジストを用い
たときの照明条件について説明する。
FIGS. 26 and 27 are explanatory diagrams of the gate pattern of the positive resist and the illumination conditions, and correspond to the illumination conditions of the gate pattern of the negative resist in FIGS. Next, an illumination condition when a positive resist is used will be described with reference to FIGS.

【0134】図25(A)の下部に示した周期パターン
の露光による露光量分布と、図25(B)の下部に示し
た通常の投影露光による露光量分布(ベストフォーカ
ス)を以下に示す。
The exposure amount distribution by the exposure of the periodic pattern shown in the lower part of FIG. 25A and the exposure amount distribution (best focus) by the normal projection exposure shown in the lower part of FIG. 25B are shown below.

【0135】照明条件1 周期パターンの露光はσ=0.
3、通常パターン露光はσ=0.3 I0=0.80 I1=0.23 a=0.03 b=0.27 c=0.21 d=0.58 k=1.5のとき a'=0.28 a"=0.85 b'=0.64 c'=1.12 d'
=1.67 I2min=0.28 となり、周辺の強度が1となるように(k×1+1)で割って
規格化すると次のようになる。
Illumination condition 1 Periodic pattern exposure is σ = 0.
3. For normal pattern exposure, σ = 0.3 I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 0.03 b = 0.27 c = 0.21 d = 0.58 When k = 1.5 a ′ = 0.28 a ″ = 0.85 b ′ = 0.64 c ′ = 1.12. d '
= 1.67 I2min = 0.28, and the result is normalized by dividing by (k × 1 + 1) so that the peripheral intensity becomes 1 as follows.

【0136】a'=0.11 a"=0.34 b'=0.23 c'
=0.45 d'=0.67 I2min=0.69 規格化レジストしきい値Icは、 a'=k×a+I1<Ic a"=k×a+I0<Ic b'=k×b+I1<Ic パターン以外の周辺はパターンとして残したくないので c'=k×c+I0>Ic I2min=k×1+I1>Ic でなければならないから、0.34<Icかつ0.45<Icここ
でI2min=k×1+I1は通常パターンの周辺強度分布をIs
としたときのI2min=k×IsにおいてIs=1とおいたも
のである。通常パターン(ゲートパターン)の周辺部の
強度分布Isは図25(B)において1,d,c等に相当し
ている。
A '= 0.11 a "= 0.34 b' = 0.23 c '
= 0.45 d '= 0.67 I2min = 0.69 normalized resist threshold I c is, a' = k × a + I 1 <I c a "= k × a + I 0 <I c b '= k × b + I 1 <I c pattern since the periphery of the other I do not want to leave a pattern c '= k × c + I 0> I c I2min = k × 1 + I 1> do not have to be I c, 0.34 <Ic and 0.45 <Ic where I2min = k × 1 + I 1 is the peripheral intensity distribution of the normal pattern I s
In this case, I s = 1 in I 2 min = k × I s . Intensity distribution I s of the peripheral portion of the normal pattern (gate pattern) is equivalent to 1, d, c, etc. in FIG. 25 (B).

【0137】照明条件2 周期パターンの露光はσ=0.
3、通常パターン露光はσ=0.6 I0=0.80 I1=0.23 a=0.04 b=0.26 c=0.23 d=0.58 k=2.0のとき a'=0.31 a"=0.88 b'=0.75 c'=1.26 d'
=1.96 I2min=2.23 となり、周辺の強度が1となるように(k×1+1)で割って
規格化すると次のようになる。
Illumination condition 2 The exposure of the periodic pattern is σ = 0.
3. For normal pattern exposure, σ = 0.6 I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 0.04 b = 0.26 c = 0.23 d = 0.58 When k = 2.0 a ′ = 0.31 a ″ = 0.88 b ′ = 0.75 c ′ = 1.26 d '
= 1.96 I2min = 2.23, and the result is normalized by dividing by (k × 1 + 1) so that the peripheral intensity becomes 1 as follows.

【0138】a'=0.10 a"=0.29 b'=0.25 c'
=0.42 d'=0.65 I2min=0.74 規格化レジストしきい値Icは、0.29<Icかつ0.42>Ic 照明条件3 周期パターンの露光はσ=0.3、通常パタ
ーン露光はσ=0.8 I0=0.80 I1=0.23 a=0.05 b=0.26 c=0.27 d=0.59 k=2.5のとき a'=0.36 a"=0.93 b'=0.88 c'=1.48 d'
=2.28 I2min=2.73 となり、周辺の強度が1となるように(k×1+1)で割って
規格化すると次のようになる。
A '= 0.10 a "= 0.29 b' = 0.25 c '
= 0.42 d '= 0.65 I2min = 0.74 normalized resist threshold I c is, 0.29 <I c and 0.42> I c illumination condition 3 exposed periodic pattern is sigma = 0.3, usually pattern exposure σ = 0.8 I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 0.05 b = 0.26 c = 0.27 d = 0.59 When k = 2.5 a '= 0.36 a "= 0.93 b' = 0.88 c '= 1.48 d'
= 2.28 I2min = 2.73, and normalization by dividing by (k × 1 + 1) so that the surrounding intensity is 1 is as follows.

【0139】a'=0.10 a"=0.26 b'=0.25 c'
=0.42 d'=0.65 I2min=0.78 規格化レジストしきい値Icは、0.26<Ic<0.42 照明条件4 周期パターンの露光はσ=0.3、通常パタ
ーン露光はσ=0.8で輪帯照明とし、内側(輪帯内側)
σ=0.6以下の照度分布をゼロとした。
A '= 0.10 a "= 0.26 b' = 0.25 c '
= 0.42 d '= 0.65 I2min = 0.78 normalized resist threshold I c is, 0.26 <I c <0.42 illumination condition 4 exposed periodic pattern is sigma = 0.3, usually pattern exposure and annular illumination with sigma = 0.8, Inside (inside the ring zone)
The illuminance distribution with σ = 0.6 or less was set to zero.

【0140】I0=0.80 I1=0.23 a=0.06 b=0.26 c=0.35 d=0.62 k=3.0のとき a'=0.41 a"=0.98 b'=1.01 c'=1.85 d'
=2.66 I2min=3.23 となり、周辺の強度が1となるように(k×1+1)で割って
規格化すると次のようになる。
I 0 = 0.80 I 1 = 0.23 a = 0.06 b = 0.26 c = 0.35 d = 0.62 When k = 3.0 a ′ = 0.41 a ″ = 0.98 b ′ = 1.01 c ′ = 1.85 d ′
= 2.66 I2min = 3.23, and normalization by dividing by (k × 1 + 1) so that the peripheral intensity is 1 is as follows.

【0141】a'=0.10 a"=0.25 b'=0.25 c'
=0.46 d'=0.67 I2min=0.81 規格化レジストしきい値Icは、0.25<Ic<0.46 規格化されたレジストしきい値が前記の範囲にあると
き、a',a",b'の規格化された露光量分布の強度はし
きい値より小さく、c',d',I2minはしきい値より大き
い。
A '= 0.10 a "= 0.25 b' = 0.25 c '
= 'Is = 0.67 I2min = 0.81 normalized resist threshold I c, 0.25 <when I c <0.46 normalized resist threshold is in the range of the, a' 0.46 d, a " , b ' of the The intensity of the normalized exposure distribution is smaller than the threshold, and c ′, d ′, and I2min are larger than the threshold.

【0142】現像によって、露光量がレジストしきい値
より小さい部分が残るから、a',a",b'の露光量分布
のみパターンとして現像後残ることになる。従って、図
25(C)の下部で斜線で示された部分が現像後の形状
である。
Since a portion where the exposure amount is smaller than the resist threshold value remains due to the development, only the exposure amount distribution of a ', a ", and b' remains after development as a pattern. The shaded portion at the bottom is the shape after development.

【0143】実施例に示された強度分布は、レチクルに
入射する光量と、ウエハ面上に出射する光量が等しいと
して規格化されたものである。ここで示された光量比
は、この強度分布をもとに算出されたものであり、最適
光量比はそれぞれの照明条件で述べられた光量比付近に
ある。
The intensity distribution shown in the embodiment is standardized on the assumption that the amount of light incident on the reticle is equal to the amount of light emitted on the wafer surface. The light amount ratio shown here is calculated based on this intensity distribution, and the optimum light amount ratio is near the light amount ratio described under each illumination condition.

【0144】実際には、レチクルに入射する光量とウエ
ハ面上に出射する光量が等しくはなく、たとえば、レチ
クル、照明条件、他の条件の違いにより、入射光量と出
射光量の比は変わるから、厳密には最適光量比が異なる
可能性があるが、最適光量比は通常露光と高コントラス
トが得られる周期パターン露光の個々の強度分布から前
述の計算式によってもとめられるものである。
Actually, the amount of light incident on the reticle is not equal to the amount of light emitted on the wafer surface. For example, the ratio between the amount of incident light and the amount of emitted light changes depending on differences in the reticle, illumination conditions, and other conditions. Strictly speaking, the optimum light intensity ratio may be different, but the optimum light intensity ratio can be obtained from the above-described formula from the respective intensity distributions of the normal exposure and the periodic pattern exposure that provides a high contrast.

【0145】つまり、それぞれの露光量を調整すること
によって最適な光量比にし、なおかつ、合成像の露光量
分布がレジストしきい値とこれまで示したような計算式
における大小関係を満たすようにする事が重要である。
露光量分布は、実施例で述べられたように照明条件によ
って変化し、またパターンの大きさによっても変化す
る。
That is, by adjusting the respective exposure amounts, an optimum light amount ratio is obtained, and the exposure amount distribution of the composite image satisfies the magnitude relationship in the above-described calculation formula with the resist threshold value. Things are important.
The exposure distribution changes depending on the illumination conditions as described in the embodiment, and also changes depending on the size of the pattern.

【0146】また、実際のレジストしきい値は、この規
格化レジストしきい値が比例倍されたものであり、合成
像や、それぞれの露光における実際の露光量分布もこの
規格化された露光量分布が比例倍されたものである。
The actual resist threshold value is obtained by proportionally multiplying the normalized resist threshold value. The synthesized image and the actual exposure dose distribution in each exposure are also obtained by the standardized exposure dose. The distribution is proportionally multiplied.

【0147】実際の露光量分布は、実際のレジストしき
い値に応じて多重露光の最適な光量比を保ちながら積算
露光量を適切な露光量となるように露光量調整する。
The actual exposure amount distribution is adjusted so that the integrated exposure amount becomes an appropriate exposure amount while maintaining the optimum light amount ratio of the multiple exposure according to the actual resist threshold value.

【0148】つまり、現像後のパターン形状は、実際の
積算された露光量分布と実際のレジストしきい値との大
小関係で決まり、ポジレジストの場合、レジストしきい
値より露光量分布の小さい部分が残るから、パターンと
して残したい部分の露光量分布をレジストしきい値より
小の露光量となるよう露光量調整してパターンを得る。
In other words, the pattern shape after development is determined by the magnitude relationship between the actual integrated exposure amount distribution and the actual resist threshold value. Is left, the pattern is obtained by adjusting the exposure amount distribution of the portion to be left as a pattern so that the exposure amount is smaller than the resist threshold value.

【0149】一般に、通常露光パターンを露光するとき
は、周期パターンを露光するときの約2倍の露光量が適
切で、通常露光パターンを露光するときの照明条件と、
周期パターンを露光するときの照明条件の組合わせによ
って最適な露光量比があり、前述の計算式で求められ
る。
In general, when exposing a normal exposure pattern, an exposure amount that is about twice as large as that for exposing a periodic pattern is appropriate.
There is an optimum exposure amount ratio depending on a combination of illumination conditions when exposing the periodic pattern, and it can be obtained by the above-described formula.

【0150】前述の計算式から、種々の照明条件の組合
わせを計算した結果、次のことが示された。周期パター
ン露光のときσ=0.3で通常パターン露光の照明条件σ
が0.8より小さいときは、通常パターンを露光するとき
の露光量を周期パターンを露光するときの露光量より2
倍以下にするとよい。
As a result of calculating various combinations of the lighting conditions from the above-mentioned formula, the following was shown. In the case of periodic pattern exposure, σ = 0.3 and the illumination condition σ of normal pattern exposure
Is smaller than 0.8, the exposure amount when exposing a normal pattern is 2 times larger than the exposure amount when exposing a periodic pattern.
It is good to make it twice or less.

【0151】周期パターンのときσ=0.3で通常パター
ンを露光するときの照明条件が輪帯照明のときは、輪帯
の巾が小さいときは、通常パターンを露光する露光量が
周期パターンを露光するときの露光量より2倍以上にす
るとよい。
In the case of a periodic pattern, when σ = 0.3 and the illumination condition for exposing the normal pattern is annular illumination, when the width of the annular zone is small, the exposure amount for exposing the normal pattern exposes the periodic pattern. It is preferable that the exposure amount is twice or more than the exposure amount at that time.

【0152】周期パターンを露光するときの照明条件σ
が0.3より小さいときは、通常パターンを露光する露光
量は、周期パターンを露光するときの露光量より2倍以
上にするとよい。
Illumination condition σ when exposing periodic pattern
Is smaller than 0.3, the exposure amount for exposing the normal pattern should be at least twice the exposure amount for exposing the periodic pattern.

【0153】図20は本発明に係る2光束干渉露光用の
露光装置の一例を示す概略図であり、図20において、
201は2光束干渉露光用の光学系で、基本構成は図1
5の光学系と同じである。202はKrF又はArFエ
キシマレーザー、203はハーフミラー、204(20
4a,204b)は平面ミラー、205は光学系201
との位置関係が固定又は適宜ベースライン(量)として
検出できるオフアクシス型の位置合わせ光学系で、ウエ
ハ206上の2光束干渉用位置合わせマークを観察し、
その位置を検出する。206は感光基板であるウエハ、
207は光学系201の光軸に直交する平面及びこの光
軸方向に移動可能なXYZステージで、レーザー干渉計
等を用いてその位置が正確に制御される。装置205と
XYZステージ207の構成や機能は周知なので具体的
な説明は略す。
FIG. 20 is a schematic view showing an example of an exposure apparatus for two-beam interference exposure according to the present invention.
Reference numeral 201 denotes an optical system for two-beam interference exposure.
This is the same as the optical system No. 5. 202 is a KrF or ArF excimer laser, 203 is a half mirror, 204 (20
4a, 204b) are plane mirrors, 205 is an optical system 201
Observing the two-beam interference alignment mark on the wafer 206 with an off-axis type alignment optical system in which the positional relationship with is fixed or can be appropriately detected as a baseline (amount),
The position is detected. 206 is a wafer which is a photosensitive substrate,
Reference numeral 207 denotes a plane orthogonal to the optical axis of the optical system 201 and an XYZ stage movable in the optical axis direction. The position of the XYZ stage is accurately controlled using a laser interferometer or the like. Since the configurations and functions of the apparatus 205 and the XYZ stage 207 are well known, a specific description is omitted.

【0154】図21は本発明の2光束干渉用露光装置と
通常の投影露光装置より成る高解像度の露光装置を示す
概略図である。
FIG. 21 is a schematic view showing a high-resolution exposure apparatus comprising the two-beam interference exposure apparatus of the present invention and a normal projection exposure apparatus.

【0155】図21において、212は図20の光学系
201、装置205を備える2光束干渉露光装置であ
り、213は、不図示の照明光学系とレチクル位置合わ
せ光学系214、ウエハ位置合わせ光学系(オフアクシ
ス位置合わせ光学系)217とマスク215の回路パタ
ーンをウエハ218上に縮小投影する投影光学系216
とを備える通常の投影露光装置である。
In FIG. 21, reference numeral 212 denotes a two-beam interference exposure apparatus including the optical system 201 and the apparatus 205 shown in FIG. 20, and 213 denotes an illumination optical system (not shown), a reticle positioning optical system 214, and a wafer positioning optical system. (Off-Axis Positioning Optical System) A projection optical system 216 for reducing and projecting the circuit pattern of the mask 215 and the mask 215 onto the wafer 218.
This is a normal projection exposure apparatus including:

【0156】レチクル位置合わせ光学系214はマスク
215上の位置合わせマークを観察し、その位置を検出
する。ウエハ位置合わせ光学系217はウエハ206上
の投影露光用又は2光束干渉と兼用の位置合わせマーク
を観察し、その位置を検出する。光学系214,21
6,217の構成や機能は周知なので、具体的な説明は
略す。
The reticle positioning optical system 214 observes the positioning mark on the mask 215 and detects the position. The wafer alignment optical system 217 observes an alignment mark for projection exposure or dual light beam interference on the wafer 206 and detects its position. Optical systems 214 and 21
6, 217, the configuration and function of which are well-known, and thus a detailed description is omitted.

【0157】図21の219は2光束干渉用露光装置2
12と投影露光装置213で共用される1つのXYZス
テージであり、このステージ219は、装置212、2
13の各光軸に直交する平面及びこの光軸方向に移動可
能で、レーザー干渉計等を用いてそのXY方向の位置が
正確に制御される。
In FIG. 21, reference numeral 219 denotes a two-beam interference exposure apparatus 2
12 is one XYZ stage shared by the projection exposure apparatus 213, and this stage 219
A plane orthogonal to each optical axis 13 and the optical axis can be moved in the optical axis direction, and its position in the XY directions is accurately controlled using a laser interferometer or the like.

【0158】ウエハ218を保持したステージ219
は、図21の位置(1)に送り込まれてその位置が正確
に測定され、測定結果に基づいて位置(2)で示す装置
212の露光位置に送り込まれてウエハ218へ2光束
干渉露光が行われ、その後、位置(3)に送り込まれて
その位置が正確に測定され位置(4)で示す装置213
の露光位置に送り込まれてウエハ218へ投影露光が行
われる。
Stage 219 holding wafer 218
21 is sent to the position (1) in FIG. 21 and the position is accurately measured. Based on the measurement result, the light is sent to the exposure position of the device 212 indicated by the position (2) and the two-beam interference exposure is performed on the wafer 218. The device 213 is then fed into position (3) and its position is accurately measured and indicated by position (4).
And the wafer 218 is subjected to projection exposure.

【0159】装置213においては、オフアクシスの位
置合わせ光学系217の代わりに、投影光学系216を
介してウエハ218の位置合わせマークを観察し、その
位置を検出する不図示のTTLの位置合わせ光学系や、
投影光学系216とマスク(レチクル)215とを介し
てウエハ218上の位置合わせマークを観察し、その位
置を検出する不図示のTTRの位置合わせ光学系も使用
できる。
In the apparatus 213, instead of the off-axis alignment optical system 217, a TTL alignment optical system (not shown) for observing the alignment mark of the wafer 218 via the projection optical system 216 and detecting the position is detected. System and
A TTR alignment optical system (not shown) for observing an alignment mark on the wafer 218 via the projection optical system 216 and the mask (reticle) 215 and detecting the position can also be used.

【0160】図22は本発明の2光束干渉用露光と通常
の投影露光の双方が行える高解像度の露光装置を示す概
略図である。
FIG. 22 is a schematic view showing a high-resolution exposure apparatus according to the present invention which can perform both two-beam interference exposure and normal projection exposure.

【0161】図22において、221はKrF又はAr
Fエキシマレーザー、222は照明光学系、223はマ
スク(レチクル)、224はマスクステージ、227は
マスク223の回路パターンをウエハ228上に縮小投
影する投影光学系、225はマスク(レチクル)チェン
ジャであり、ステージ224に、通常のレチクルと前述
したレベンソン位相シフトマスク(レチクル)又はエッ
ジシフタ型のマスク(レチクル)又は位相シフタを有し
ていない周期パターンマスク(レチクル)の一方を選択
的に供給する為に設けてある。
In FIG. 22, 221 denotes KrF or Ar
F excimer laser, 222 is an illumination optical system, 223 is a mask (reticle), 224 is a mask stage, 227 is a projection optical system for reducing and projecting the circuit pattern of the mask 223 onto the wafer 228, and 225 is a mask (reticle) changer. To selectively supply a normal reticle and the aforementioned Levenson phase shift mask (reticle), edge shifter type mask (reticle), or periodic pattern mask (reticle) having no phase shifter to the stage 224. It is provided.

【0162】また、マスクステージは微細パターンの方
向と周期パターンの方向と平行にする為に、予めマスク
にバーコード等に描かれてある情報をもとにマスクを回
転させる機能を持たせてある。
The mask stage has a function of rotating the mask based on information previously drawn on a bar code or the like in order to make the direction of the fine pattern parallel to the direction of the periodic pattern. .

【0163】図22の229は2光束干渉露光と投影露
光で共用される1つのXYZステージであり、このステ
ージ229は、光学系227の光軸に直交する平面及び
この光軸方向に移動可能で、レーザー干渉計等を用いて
そのXY方向の位置が正確に制御される。
Reference numeral 229 in FIG. 22 denotes one XYZ stage shared by the two-beam interference exposure and the projection exposure. The stage 229 is movable in a plane orthogonal to the optical axis of the optical system 227 and in the optical axis direction. The position in the XY directions is accurately controlled using a laser interferometer or the like.

【0164】また、図22の装置は、不図示のレチクル
位置合わせ光学系、ウエハ位置合わせ光学系(図21で
説明したオフアクシス位置合わせ光学系とTTL位置合
わせ光学系とTTR位置合わせ光学系)とを備える。
The apparatus shown in FIG. 22 includes a reticle positioning optical system (not shown) and a wafer positioning optical system (off-axis positioning optical system, TTL positioning optical system, and TTR positioning optical system described with reference to FIG. 21). And

【0165】図22の露光装置の照明光学系222は部
分的コヒーレント照明とコヒーレント照明とを切換え可
能に構成してあり、コヒーレント照明の場合には、ブロ
ック230内の図示した前述した(1a)又は(1b)
の照明光を、前述したレベンソン型位相シフトレチクル
又はエッジシフタ型レチクル又は位相シフタを有してい
ない周期パターンレチクルの1つに供給し、部分的コヒ
ーレント照明の場合にはブロック230内に図示した
(2a)の照明光を所望のレチクルに供給する。部分的
コヒーレント照明からコヒーレント照明あるいは輪帯照
明とを切換えは、通常光学系222のフライアイレンズ
の直後に置かれる開口絞りを、この絞りに比して開口径
が十分に小さいコヒーレント照明用絞りと交換すればい
い。
The illumination optical system 222 of the exposure apparatus shown in FIG. 22 is configured to be able to switch between partially coherent illumination and coherent illumination. In the case of coherent illumination, the above-described (1a) or (1a) shown in the block 230 is used. (1b)
Is supplied to one of the above-mentioned Levenson-type phase shift reticles or edge shifter-type reticles or one of the periodic pattern reticles having no phase shifter, and in the case of partial coherent illumination, is illustrated in block 230 (2a). ) Is supplied to a desired reticle. Switching from partial coherent illumination to coherent illumination or annular illumination is performed by using an aperture stop, which is usually placed immediately after the fly-eye lens of the optical system 222, with a coherent illumination stop having an aperture diameter sufficiently smaller than the aperture stop. Just replace it.

【0166】本発明の露光方法及び露光装置における2
重露光における前記第1露光と前記第2露光の露光波長
は、第2露光が投影露光の場合、双方とも400nm以
下であり、好ましくは250nm以下である。250n
m以下の露光波長の光を得るにはKJrFエキシマレー
ザ(約248nm)やArFエキシマレーザ(約193
nm)を用いる。
The exposure method and exposure apparatus of the present invention
When the second exposure is a projection exposure, the exposure wavelength of the first exposure and the second exposure in the double exposure is 400 nm or less, and preferably 250 nm or less. 250n
In order to obtain light having an exposure wavelength of less than m, a KJrF excimer laser (about 248 nm) or an ArF excimer laser (about 193 nm) is used.
nm).

【0167】尚、本発明において「投影露光」というの
は、マスクに形成された任意のパターンからの3個以上
の平行光線束が互いに異なる様々な角度で像面に入射し
て露光が行なわれるものである。
In the present invention, the term "projection exposure" refers to exposure in which three or more parallel light beams from an arbitrary pattern formed on a mask are incident on an image plane at various angles different from each other. Things.

【0168】本発明の露光装置はマスクのパターンをウ
エハに投影する投影光学系と、部分的コヒーレント照明
とコヒーレント照明の双方の照明が可能なマスク照明光
学系とを有し、部分的コヒーレント照明によって通常の
露光を行い、コヒーレント照明によって2光束干渉露光
を行うことにより、周期パターン露光を特徴とする。
「部分的コヒーレント照明」とはσ=(照明光学系の開
口数/投影光学系の開口数)の値がゼロより大きく1よ
り小さい照明であり、「コヒーレント照明」とは、σの
値がゼロまたはそれに近い値であり、部分的コヒーレン
ト照明のσに比べて相当小さい値である。
The exposure apparatus of the present invention has a projection optical system for projecting a mask pattern onto a wafer, and a mask illumination optical system capable of performing both partial coherent illumination and coherent illumination. By performing normal exposure and performing two-beam interference exposure by coherent illumination, it is characterized by periodic pattern exposure.
“Partial coherent illumination” is illumination in which the value of σ = (numerical aperture of the illumination optical system / numerical aperture of the projection optical system) is greater than zero and less than 1, and “coherent illumination” means that the value of σ is zero. Or a value close thereto, which is considerably smaller than σ of the partially coherent illumination.

【0169】周期パターン露光でのコヒーレント照明で
はσを0.3以下にする。通常露光を行う際の部分的コ
ヒーレント照明はσを0.6以上にする。σ=0.8が
望ましい。さらに照度分布が外側に比べて内側が低い輪
帯照明にすると、なお効果的である。
In coherent illumination in periodic pattern exposure, σ is set to 0.3 or less. Partial coherent illumination during normal exposure makes σ 0.6 or more. σ = 0.8 is desirable. Furthermore, it is still more effective to use annular illumination in which the illuminance distribution is lower on the inside than on the outside.

【0170】この露光装置の露光波長は、400nm以
下であり、好ましくは250nm以下である。250n
m以下の露光波長の光を得るにはKrFエキシマレーザ
(約248nm)やArFエキシマレーザ(約193n
m)を用いる。
The exposure wavelength of this exposure apparatus is 400 nm or less, preferably 250 nm or less. 250n
In order to obtain light having an exposure wavelength of less than m, a KrF excimer laser (about 248 nm) or an ArF excimer laser (about 193 nm)
m).

【0171】発明の実施形態においては、マスク照明光
学系として部分的コヒーレント照明とコヒーレント照明
とが切換え可能な光学系を開示している。
In the embodiments of the present invention, an optical system which can switch between partially coherent illumination and coherent illumination is disclosed as a mask illumination optical system.

【0172】本発明の露光装置は2光束干渉露光装置と
通常(投影)露光装置を両装置で共用される被露光基板
(感光基板)を保持する移動ステージとを有している。
The exposure apparatus of the present invention has a two-beam interference exposure apparatus and a moving stage for holding a substrate to be exposed (photosensitive substrate), which is shared by both apparatuses.

【0173】この露光装置の露光波長も、400nm以
下であり、好ましくは250nm以下である。250n
m以下の露光波長の光を得るにはKrFエキシマレーザ
(約248nm)やArFエキシマレーザ(約193n
m)を用いている。
The exposure wavelength of this exposure apparatus is also 400 nm or less, preferably 250 nm or less. 250n
In order to obtain light having an exposure wavelength of less than m, a KrF excimer laser (about 248 nm) or an ArF excimer laser (about 193 n) is used.
m).

【0174】以上説明した露光方法及び露光装置を用い
てIC,LSI等の半導体チップ、液晶パネル等の表示
素子、磁気ヘッド等の検出素子、CCD等の撮像素子と
いった各種デバイスの製造が可能である。
Using the above-described exposure method and exposure apparatus, various devices such as semiconductor chips such as ICs and LSIs, display elements such as liquid crystal panels, detection elements such as magnetic heads, and image pickup elements such as CCDs can be manufactured. .

【0175】本発明は以上説明した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲におい
て種々に変更することが可能である。特に2光束干渉露
光及び通常露光の各ステップでの露光回数や露光量の段
数は適宜選択することが可能であり、更に露光の重ね合
わせもずらして行なう等適宜調整することが可能であ
る。このような調整を行うことで形成可能な回路パター
ンにバリエーションが増える。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention. In particular, the number of exposures and the number of exposure steps in each step of the two-beam interference exposure and the normal exposure can be appropriately selected, and the exposure can be appropriately adjusted such that the exposure is superimposed and shifted. By performing such an adjustment, variations in circuit patterns that can be formed increase.

【0176】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.

【0177】図23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. 23 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).

【0178】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.

【0179】一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4
(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.

【0180】次のステップ5(組立)は後工程と呼ば
れ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシ
ング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封
入)等の工程を含む。
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). And the like.

【0181】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).

【0182】図24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. 24 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.

【0183】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.

【0184】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 (developing), 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.

【0185】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.

【0186】[0186]

【発明の効果】本発明は以上のように、 (イ-1) 2光束干渉露光に代表される周期パターン露光と
周期パターンを含まない通常パターン露光(通常露光)
の2つの露光方法を用いることにより、複雑な形状の回
路パターンをウエハに形成することが可能な露光方法及
び露光装置。
As described above, the present invention provides (a-1) periodic pattern exposure represented by two-beam interference exposure and normal pattern exposure not including the periodic pattern (normal exposure)
An exposure method and an exposure apparatus capable of forming a circuit pattern having a complicated shape on a wafer by using the two exposure methods.

【0187】(イ-2) 線幅0.15μm以下の部分を備え
る回路パターンを容易に得ることが可能な露光方法及び
露光装置。
(A-2) An exposure method and an exposure apparatus capable of easily obtaining a circuit pattern having a portion having a line width of 0.15 μm or less.

【0188】(イ-3) 周期パターン露光と通常露光の2つ
の露光法が実施できる露光装置。を、達成することがで
きる。
(A-3) An exposure apparatus capable of performing two exposure methods, periodic pattern exposure and normal exposure. Can be achieved.

【0189】特に、本発明によれば、 (イ-4) 2光束干渉露光と通常の露光を融合して例えば
0.15μm以下の微細な線幅を有する複雑なパターン
を得ることができる。
In particular, according to the present invention, (a-4) a complex pattern having a fine line width of, for example, 0.15 μm or less can be obtained by fusing two-beam interference exposure with ordinary exposure.

【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チャートFIG. 1 is a flowchart of an exposure method according to the present invention.

【図2】2光束干渉露光による露光パターンを示す説明
FIG. 2 is an explanatory view 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説明図FIG. 3 is an explanatory diagram showing exposure sensitivity characteristics of a resist.

【図4】現像によるパターン形成を示す説明図FIG. 4 is an explanatory view showing pattern formation by development.

【図5】通常の2光束干渉露光による露光パターンを示
す説明図
FIG. 5 is an explanatory view showing an exposure pattern by ordinary two-beam interference exposure.

【図6】本発明における2光束干渉露光による露光パタ
ーンを示す説明図
FIG. 6 is an explanatory view showing an exposure pattern by two-beam interference exposure in the present invention.

【図7】本発明の実施形態1において形成できる露光パ
ターン(リソグラフィーパターン)の一例を示す説明図
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of an exposure pattern (lithography pattern) that can be formed in the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態1において形成できる露光パ
ターン(リソグラフィーパターン)の他の一例を示す説
明図
FIG. 8 is an explanatory view showing another example of an exposure pattern (lithography pattern) that can be formed in the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施形態1において形成できる露光パ
ターン(リソグラフィーパターン)の他の一例を示す説
明図
FIG. 9 is an explanatory view showing another example of an exposure pattern (lithography pattern) that can be formed in the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施形態2に係るゲートパターンを
示す説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a gate pattern according to a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施形態2を示す説明図FIG. 11 is an explanatory view showing a second embodiment of the present invention.

【図12】ゲートパターンを説明する図FIG. 12 illustrates a gate pattern.

【図13】形成されたゲートパターンの説明図FIG. 13 is an explanatory diagram of a formed gate pattern.

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

【図15】従来の2光束干渉用露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 15 is a schematic view showing an example of a conventional two-beam interference exposure apparatus.

【図16】2光束干渉露光を行なう投影露光装置の一例
を示す概略図
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example of a projection exposure apparatus that performs two-beam interference exposure.

【図17】図16の装置に使用するマスク及び照明方法
の1例を示す説明図
FIG. 17 is an explanatory view showing an example of a mask and an illumination method used in the apparatus of FIG.

【図18】図16の装置に使用するマスク及び照明方法
の他の1例を示す説明図
FIG. 18 is an explanatory view showing another example of a mask and an illumination method used in the apparatus in FIG. 16;

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

【図20】本発明の2光束干渉露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 20 is a schematic view showing an example of a two-beam interference exposure apparatus of the present invention.

【図21】本発明の高解像度の露光装置の一例を示す概
略図
FIG. 21 is a schematic view showing an example of a high-resolution exposure apparatus of the present invention.

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

【図23】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 23 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

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

【図25】本発明の実施形態3の説明図FIG. 25 is an explanatory diagram of Embodiment 3 of the present invention.

【図26】形成されたゲートパターンの説明図FIG. 26 is an explanatory diagram of a formed gate pattern.

【図27】形成されたゲートパターンの説明図FIG. 27 is an explanatory diagram of a formed gate pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

221 エキシマレーザ 222 照明光学系 223 マスク(レチクル) 224 マスク(レチクル)ステージ 225 2光束干渉用マスクと通常投影露光用のマス
ク 226 マスク(レチクル)チェンジャ 227 投影光学系 228 ウエハ 229 XYZステージ
221 Excimer laser 222 Illumination optical system 223 Mask (reticle) 224 Mask (reticle) stage 225 2 Light flux interference mask and mask for normal projection exposure 226 Mask (reticle) changer 227 Projection optical system 228 Wafer 229 XYZ stage

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被露光基板上に周期パターン露光とこれ
とは異なるパターン露光の二重露光を行う露光方法にお
いて、周期パターンの光強度分布の最大値をI0、最小
値をI1とし、パターン露光の光強度分布の最小線幅を
もつパターンの中心位置の強度値をb,最小線幅をもつ
パターンともう一方の最小線幅をもつパターンの中心位
置の強度値をcとし、該被露光基板上に設けたレジスト
の感光しきい値をIc、周期パターン露光とパターン露
光の光量比1:kを適切に設定したとき、該レジストが
ネガ型の場合、 k×b+I0>Ic k×c+I1<Ic 該レジストがポジ型の場合、 k×b+I1<Ic k×c+I0>Ic となるような、光強度分布となる周期パターン露光と、
パターン露光、そして光量比kとを設定したことを特徴
とする露光方法。
1. An exposure method for performing double exposure of a periodic pattern exposure and a different pattern exposure on a substrate to be exposed, wherein a maximum value of a light intensity distribution of the periodic pattern is I 0 , a minimum value is I 1 , The intensity value at the center position of the pattern having the minimum line width in the light intensity distribution of the pattern exposure is represented by b, and the intensity value at the center position of the pattern having the minimum line width and the other pattern having the minimum line width are represented by c. When the exposure threshold value of the resist provided on the exposure substrate is appropriately set to I c , and the light amount ratio between the periodic pattern exposure and the pattern exposure 1: k is appropriately set, when the resist is a negative type, k × b + I 0 > I c k × c + I 1 <I c When the resist is of a positive type, a periodic pattern exposure having a light intensity distribution such that k × b + I 1 <I c k × c + I 0 > I c ;
An exposure method, wherein a pattern exposure and a light amount ratio k are set.
【請求項2】 被露光基板上にパターン露光と周期パタ
ーン露光の二重露光を行う露光方法において、パターン
の一部は周期パターンの1本以上にまたがっており、前
記周期パターンの光強度分布の最大値をI0、最小値を
1とし、パターン露光の光強度分布のうち、該パター
ンの一部の強度値をa、該被露光基板上に設けたレジス
トの感光しきい値をIc、周期パターン露光とパターン
露光の光量比1:kに設定したとき、レジストパターン
を形成する部分の強度が該レジストがネガ型の場合、 k×a+I0>Ic k×a+I1>Ic 該レジストがポジ型の場合、 k×a+I1<Ic k×a+I0<Ic となるような、光強度分布となる周期パターン露光と、
パターン露光、そして光量比kとを設定したことを特徴
とする露光方法。
2. An exposure method for performing a double exposure of a pattern exposure and a periodic pattern exposure on a substrate to be exposed, wherein a part of the pattern extends over one or more of the periodic patterns, and the light intensity distribution of the periodic pattern is The maximum value is I 0 , the minimum value is I 1 , the intensity value of a part of the pattern in the light intensity distribution of the pattern exposure is a, and the photosensitive threshold value of the resist provided on the substrate to be exposed is I c. When the light intensity ratio between the periodic pattern exposure and the pattern exposure is set to 1: k, and the intensity of the resist pattern forming portion is negative, k × a + I 0 > I c k × a + I 1 > I c When the resist is of a positive type, periodic pattern exposure having a light intensity distribution such that k × a + I 1 <I c k × a + I 0 <I c ;
An exposure method, wherein a pattern exposure and a light amount ratio k are set.
【請求項3】 被露光基板上に周期パターン露光とこれ
とは異なるパターン露光の二重露光を行う露光方法にお
いて、パターンの一部は周期パターンの1本以上にまた
がっており、前記周期パターンの光強度分布の最大値を
0、最小値をI1とし、パターン露光の光強度分布のう
ち、パターンの周辺部の光強度分布をIs、該被露光基
板上に設けたレジストの感光しきい値をIc、周期パタ
ーン露光とパターン露光の光量比を1:kとしたとき、
レジストパターンの形成されない部分の強度がレジスト
がネガ型の場合、 k×Is+I0<Ic レジストがポジ型の場合、 k×Is+I1<Ic となるような、光強度分布となる周期パターン露光と、
パターン露光、そして光量比kとを設定したことを特徴
とする露光方法。
3. An exposure method for performing double exposure of a periodic pattern exposure and a different pattern exposure on a substrate to be exposed, wherein a part of the pattern extends over one or more of the periodic patterns. The maximum value of the light intensity distribution is I 0 , the minimum value is I 1, and among the light intensity distributions of the pattern exposure, the light intensity distribution at the periphery of the pattern is I s , and the sensitivity of the resist provided on the substrate to be exposed is increased. When the threshold value is I c and the light amount ratio between the periodic pattern exposure and the pattern exposure is 1: k,
If the strength of the formed parts not resist pattern resist is a negative type, if k × I s + I 0 < I c resist of a positive type, such that k × I s + I 1 < I c, and the light intensity distribution Periodic pattern exposure,
An exposure method, wherein a pattern exposure and a light amount ratio k are set.
【請求項4】 周期パターン露光と、パターン露光で照
明方法を変えることを特徴とする請求項1,2又は3の
露光方法。
4. The exposure method according to claim 1, wherein an illumination method is changed between the periodic pattern exposure and the pattern exposure.
【請求項5】 周期パターン露光とパターン露光の光量
比を1:kとなるように露光ごとに露光量を変える事を
特徴とする請求項1から4のいずれか1項の露光方法。
5. The exposure method according to claim 1, wherein an exposure amount is changed for each exposure so that a light amount ratio between the periodic pattern exposure and the pattern exposure becomes 1: k.
【請求項6】 周期パターン露光はσを0.3以下にす
る事を特徴とする請求項4の露光方法。
6. The exposure method according to claim 4, wherein in the periodic pattern exposure, σ is set to 0.3 or less.
【請求項7】 パターン露光はσを0.6以上にする事
を特徴とする請求項4の露光方法。
7. The exposure method according to claim 4, wherein in the pattern exposure, σ is set to 0.6 or more.
【請求項8】 パターン露光は、照度分布の内側が外側
に比べて低い輪帯照明にする事を特徴とする請求項4の
露光方法。
8. The exposure method according to claim 4, wherein in the pattern exposure, the annular illumination is lower inside the illuminance distribution than outside.
【請求項9】 パターン露光を露光するときは、周期パ
ターンを露光するときの約2倍の露光量とする事を特徴
とする請求項5の露光方法。
9. The exposure method according to claim 5, wherein the amount of exposure in pattern exposure is about twice as large as that in exposure of a periodic pattern.
【請求項10】 周期パターン露光がσ=0.3で、パ
ターン露光のσが0.8より小さいときは、パターン露
光の露光量を周期パターン露光の露光量より2倍以下に
する事を特徴とする請求項5の露光方法。
10. When the periodic pattern exposure is .sigma. = 0.3 and the .sigma. Of the pattern exposure is smaller than 0.8, the exposure amount of the pattern exposure is set to twice or less than the exposure amount of the periodic pattern exposure. 6. The exposure method according to claim 5, wherein
【請求項11】 周期パターン露光がσ=0.3で、パ
ターン露光が輪帯照明のときは、輪帯の巾が小さいとき
は、パターンを露光する露光量が周期パターンを露光す
るときの露光量より2倍以上にする事を特徴とする請求
項5の露光方法。
11. When the periodic pattern exposure is σ = 0.3 and the pattern exposure is annular illumination, when the width of the annular zone is small, the exposure amount for exposing the pattern is the exposure amount for exposing the periodic pattern. 6. The exposure method according to claim 5, wherein the amount is at least twice the amount.
【請求項12】 周期パターン露光の照明条件1のσが
0.3より小さいときは、パターンを露光する露光量
は、周期パターンを露光するときの露光量より2倍以上
にする事を特徴とする請求項5の露光方法。
12. When σ of the illumination condition 1 for periodic pattern exposure is smaller than 0.3, the exposure amount for exposing the pattern is at least twice as large as the exposure amount for exposing the periodic pattern. The exposure method according to claim 5, wherein
【請求項13】 周期パターンを露光するときは、パタ
ーンの微細パターンの方向に平行にするように回転して
二重に露光する事を特徴とする請求項1,2又は3の露
光方法。
13. The exposure method according to claim 1, wherein, when exposing the periodic pattern, the exposure is performed so that the periodic pattern is rotated so as to be parallel to the direction of the fine pattern.
【請求項14】 請求項1〜13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。
14. An exposure apparatus, wherein a pattern on a mask is transferred to a photosensitive substrate using the exposure method according to claim 1. Description:
【請求項15】 請求項1〜13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。
15. After the pattern on the mask surface is exposed on the wafer surface by using the exposure method according to claim 1, a device is manufactured through the developing process of the wafer. A method for manufacturing a device, comprising:
【請求項16】 請求項14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。
16. A device according to claim 14, wherein after the pattern on the mask surface is exposed on the wafer surface using the exposure apparatus according to claim 14, the wafer is subjected to a developing process to produce a device. Production method.
JP11118613A 1998-05-02 1999-04-26 Exposure method and exposure apparatus Expired - Fee Related JP3123543B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11118613A JP3123543B2 (en) 1998-05-02 1999-04-26 Exposure method and exposure apparatus

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10-137473 1998-05-02
JP13747398 1998-05-02
JP11118613A JP3123543B2 (en) 1998-05-02 1999-04-26 Exposure method and exposure apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000031036A true JP2000031036A (en) 2000-01-28
JP3123543B2 JP3123543B2 (en) 2001-01-15

Family

ID=26456520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11118613A Expired - Fee Related JP3123543B2 (en) 1998-05-02 1999-04-26 Exposure method and exposure apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3123543B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004110035A (en) * 2002-09-16 2004-04-08 Numerical Technologies Inc Using second exposure to assist psm exposure in printing tight space adjacent to large feature

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2346456T3 (en) 2008-10-10 2021-11-08 Implantica Patent Ltd. An apparatus for temporary male contraception

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004110035A (en) * 2002-09-16 2004-04-08 Numerical Technologies Inc Using second exposure to assist psm exposure in printing tight space adjacent to large feature

Also Published As

Publication number Publication date
JP3123543B2 (en) 2001-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3101594B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP2001297976A (en) Method of exposure and aligner
JP3123548B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
US6377337B1 (en) Projection exposure apparatus
JP3647272B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP2000021720A (en) Exposure method and manufacture of aligner
JP3296296B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP2001007020A (en) Exposure method and aligner
JP3262074B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP3647270B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP3323815B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP4194200B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP3984710B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP2000349010A (en) Method and apparatus for exposure as well as manufacture of device
JP3123543B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP3554246B2 (en) Exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP3337983B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP3647271B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP3262073B2 (en) Exposure method and exposure apparatus
JP3278802B2 (en) Mask and exposure method using the same
JP2000021756A (en) Pattern forming method and exposure apparatus
JP2000021757A (en) Method of exposure and aligner
JP2000021760A (en) Exposure method and apparatus
JP2000019711A (en) Mask and exposure method using it
JP3639726B2 (en) Calculation apparatus and calculation method

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071027

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081027

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091027

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091027

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101027

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101027

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111027

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111027

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121027

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131027

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees