JP2000039699A

JP2000039699A - パターン計算装置及びパターン計算方法

Info

Publication number: JP2000039699A
Application number: JP22109698A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Sugita; 充朗杉田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2000-02-08
Anticipated expiration: 2018-07-21
Also published as: JP3639726B2

Abstract

(57)【要約】【課題】周期パターンの露光と通常のパターン露光の
２重露光によって任意形状の高解像度の回路パターンを
得るときの設計に好適なパターン計算装置及びパターン
計算方法を得ること。【解決手段】微細線パターンデータを作成および／ま
たは表示する微細線パターン取扱手段と、任意のラフパ
ターンデータを作成およびまたは表示するラフパターン
取扱手段と、パターン形成演算のための特性パラメータ
を入力および／または表示する特性パラメータ取扱手段
と、前記微細線パターン取扱手段とラフパターン取扱手
段から各々出力される微細線パターンデータおよびラフ
パターンデータと、前記特性パラメータ取扱手段から出
力される特性パラメータを演算して、演算結果の形成パ
ターンデータを出力する多重像演算手段と、当該形成パ
ターンデータを表示する形成パターン取扱手段を具備し
たこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パターン計算装置
及びパターン計算方法に関し、例えば微細な回路パター
ンで感光基板上を露光し、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を製造す
る際の露光方法を考慮した回路パターンの設計システム
に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ，ＬＳＩ、液晶パネル等
のデバイスをフォトリソグラフィー技術を用いて製造す
るときには、フォトマスク又はレチクル等（以下、「マ
スク」と記す。）の面上に形成した回路パターンを投影
光学系によってフォトレジスト等が塗布されたシリコン
ウエハ又はガラスプレート等（以下、「ウエハ」と記
す。）の感光基板上に投影し、そこに転写する（露光す
る）投影露光方法及び投影露光装置が使用されている。

【０００３】近年、上記デバイスの高集積化に対応し
て、ウエハに転写するパターンの微細化、即ち高解像度
化が要求されている。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、０．３／μｍ以下の寸法（線幅）の像
（回路パターン像）を形成するべく、解像度の向上が計
られている。

【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。

【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。

【０００６】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１９７は図２０の下部の
拡大図に示されるように、所定の開口数ＮＡ（＝Ｓｉｎ
（θ））でウエハ１９８上に収束し、ウエハ１９８上に
微細パターンの像を結ぶ。基板ステージ１９９は、ウエ
ハ１９８の互いに異なる複数の領域（ショット領域：１
個又は複数のチップとなる領域）に順次、微細パターン
を形成する場合に、投影光学系の像平面に沿ってステッ
プ移動することによりウエハ１９８の投影光学系１９６
に対する位置を変えている。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】この（１）式と（２）式から、解像度Ｒを
小さい値とする高解像度化には開口数ＮＡを大きくする
「高ＮＡ化」がある。しかしながら、実際の露光では投
影光学系１９６の焦点深度ＤＯＦをある程度以上の値に
する必要があるため、高ＮＡ化をある程度以上に進める
ことが難しいこと、この為、高解像度化には結局、露光
波長λを小さくする「短波長化」が必要となることとが
分かる。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】米国特許第５４１５８３５号公報は２光束
干渉露光によって敏細パターンを形成する技術を開示し
ており、この２光束干渉露光によれば、ウエハに線幅
０．１５μｍ以下のパターンを形成することができる。

【００１５】２光束干渉露光の原理を図２０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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】

【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。

【００２１】そこで上記米国特許第５４１５８３５号公
報は、２光束干渉露光によって単純な縞パターン（周期
パターン）即ち２値的な露光量分布をウエハ（のレジス
ト）に与えた後、露光装置の分解能の範囲内の大きさの
ある開口が形成されたマスクを用いて通常リソグラフィ
ー（露光）を行なって更に別の２値的な露光量分布をウ
エハに与えることにより、孤立の線（パターン）を得る
ことを提案している。

【００２２】しかしながら上記米国特許第５４１５８３
５号公報の露光方法は、２光束干渉露光と通常露光の２
つの露光法の夫々において通常の２値的な露光量分布し
か形成していないので、より複雑な形状の回路パターン
を得ることが難しい。

【００２３】また、上記米国特許第５４１５８３５号公
報は２光束干渉露光と通常露光の２つの露光法を組み合
わせることは開示しているが、このような組み合せを達
成する露光装置を具体的に示してはいない。

【００２４】本発明は、2 光束干渉露光に代表される周
期パターン（微細線パターン）露光と周期パターンを含
まない通常パターン（ラフパターン）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ときの設計段階で用いる
パターン計算装置及びパターン計算方法の提供を目的と
する。

【００２５】又、本発明は、多重露光（感光基板上の同
一領域を互いに異なる光パターンで途中に現像処理工程
を介佐須に露光すること）を利用して、所望の形状のパ
ターンを得るときに該所望のパターン形状や、多重露光
を行う複数のマスクのパターン形状や感光基板（レジス
ト）の感度特性、そして露光量等をパラメータとし、こ
れらのパラメータのうちいくつかを特定したときにどの
ようなパターンや特性を選択すれば良いかを演算し、画
面に表示し、設計段階で利用することができるパターン
計算装置及びパターン計算方法の提供を目的とする。

【００２６】又、本発明の他の目的は、線幅０．１５μ
ｍ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。

【００２７】又、本発明の他の目的は、周期パターン露
光と通常露光の２つの露光方法が実施できる露光装置を
提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明のパターン計算装
置は、（１−１）微細線パターンデータを作成および／
または表示する微細線パターン取扱手段と、任意のラフ
パターンデータを作成およびまたは表示するラフパター
ン取扱手段と、パターン形成演算のための特性パラメー
タを入力および／または表示する特性パラメータ取扱手
段と、前記微細線パターン取扱手段とラフパターン取扱
手段から各々出力される微細線パターンデータおよびラ
フパターンデータと、前記特性パラメータ取扱手段から
出力される特性パラメータを演算して、演算結果の形成
パターンデータを出力する多重像演算手段と、当該形成
パターンデータを表示する形成パターン取扱手段を具備
したことを特徴としている。

【００２９】特に、（１−１−１）前記微細線パターン取扱手段は、微細線
パターンの周期、位置、階調のうち少なくとも一つを入
力可能であること。

【００３０】（１−１−２）前記微細線パターン取扱手
段は、微細線パターンの周期、位置、階調のうち少なく
とも一つを表示すること。

【００３１】（１−１−３）前記微細線パターン取扱手
段は、周期的な微細線パターンを複数重ねて形成したパ
ターンを取扱うこと。

【００３２】（１−１−４）前記ラフパターン取扱手段
は、パターンの位置、大きさ、階調のうち少なくとも一
つを表示すること。

【００３３】（１−１−５）前記多重像演算手段は、微
細線パターンデータとラフパターンデータの互いに同じ
位置の階調データを加算して出力し、出力された加算後
のデータに対し、前記特性パラメータ取扱手段により与
えられる各階調に対するフィルタリング係数を乗算して
各位置の階調データを求め、出力すること。等を特徴と
している。

【００３４】（１−２）微細線パターンデータを作成お
よび／または表示する微細線パターン取扱手段と、任意
のラフパターンデータを作成およびまたは表示するラフ
パターン取扱手段と、パターン形成演算のための特性パ
ラメータを入力および／または表示する特性パラメータ
取扱手段と、最終的な形成パターンデータを入力および
／または表示する形成パターン取扱手段と、前記4 つの
取扱手段のうち、いずれか3 つの取扱手段によりデータ
が入力された場合に、残り1 つのデータを演算し出力す
る多重像演算手段とを具備していることを特徴としてい
る。

【００３５】特に、（１−２−１）前記多重像演算手段は、前記微細線パタ
ーン取扱手段とラフパターン取扱手段から各々出力され
る微細線パターンデータおよびラフパターンデータと、
前記特性パラメータ取扱手段から出力される特性パラメ
ータとを演算することにより形成パターンデータが得ら
れる形成パターン演算過程に対して矛盾のないように最
適化演算されること。

【００３６】（１−２−２）前記形成パターン演算過程
は、微細線パターンデータとラフパターンデータの互い
に同じ位置の階調データを加算して出力し、出力された
加算後のデータに対し、特性パラメータ取扱手段により
与えられる各階調に対するフィルタリング係数を乗算し
て各位置の階調データを求め、出力すること。等を特徴
としている。

【００３７】（１−３）微細線パターンデータ又は／及
び微細線パターン像データを作成および／または表示す
る微細線パターン取扱手段と、任意のラフパターンデー
タ又は／及びラフパターン像データを作成およびまたは
表示するラフパターン取扱手段と、パターン形成演算の
ための特性パラメータを入力および／または表示する特
性パラメータ取扱手段と、最終的な形成パターンデータ
を入力および／または表示する形成パターン取扱手段
と、該微細線パターンデータを露光装置を介したときに
生成される微細線パターンデータの演算及びその逆変換
の演算をすると共にラフパターンデータを露光装置を介
したときに生成されるラフパターン像データの演算及び
その逆変換を演算し出力する像演算手段と、前記4 つの
取扱手段のうち、いずれか3 つの取扱手段によりデータ
が入力された場合に、残り1 つのデータを演算し出力す
る多重像演算手段とを具備していることを特徴としてい
る。

【００３８】特に、（１−３−１）前記多重像演算手段は、前記微細線パタ
ーン取扱手段とラフパターン取扱手段から各々出力され
る微細線パターンデータおよびラフパターンデータと、
前記特性パラメータ取扱手段から出力される特性パラメ
ータとを演算することにより形成パターンデータが得ら
れる形成パターン演算過程に対して矛盾のないように最
適化演算されること。

【００３９】（１−３−２）前記形成パターン演算過程
は、微細線パターンデータとラフパターンデータの互い
に同じ位置の階調データを加算して出力し、出力された
加算後のデータに対し、特性パラメータ取扱手段により
与えられる各階調に対するフィルタリング係数を乗算し
て各位置の階調データを求め、出力すること。等を特徴
としている。

【００４０】本発明のパターン計算方法は、（２−１）微細線パターン取扱手段により作成された微
細線パターンデータとラフパターン取扱手段により作成
された任意のラフパターンデータと特性パラメータ取扱
手段により入力されたパターン形成演算のための特性パ
ラメータとを用いて、多重像演算手段で演算し、当該演
算結果の形成パターンデータを形成パターン取扱手段に
出力すること。

【００４１】（２−２）微細線パターン取扱手段により
作成された微細線パターンデータとラフパターン取扱手
段により作成された任意のラフパターンデータと特性パ
ラメータ取扱手段により入力されたパターン形成演算の
ための特性パラメータと、形成パターン取扱手段より作
成された最終的な形成パターンデータの4 つの取扱手段
からのデータのうちいずれか3 つの取扱手段からのデー
タを用いて、残りの1つのデータを演算し、出力するこ
と。等を特徴としている。

【００４２】本発明の露光方法は、（３−１）構成（１−１）又は（１−２）又は（１−
３）のパターン計算装置を利用して得たマスクのパター
ンを感光基板に転写露光していることを特徴としてい
る。

【００４３】（３−２）構成（２−１）又は（２−２）
のパターン計算方法を利用して得たマスクのパターンを
感光基板に転写露光していることを特徴としている。

【００４４】本発明の露光装置は、（４−１）構成（３−１）又は（３−２）の露光方法を
用いて感光性の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。

【００４５】本発明のデバイスの製造方法は、（５−１）構成（４−１）の露光装置を用いてマスク面
上のパターンをウエハ面上に露光した後、該ウエハを現
像処理工程を介してデバイスを製造していることを特徴
としている。

【００４６】本発明のマスクは、（６−１）構成（１−１）又は（１−２）又は（１−
３）のパターン計算装置を利用して製造したことを特徴
としている。

【００４７】本発明のソフトウエアは、（７−１）構成（２−１）又は（２−２）の計算方法に
基づいてプログラムしたことを特徴としている。

【００４８】本発明の記録媒体は、（８−１）構成（７−１）のソフトウエアを記録してい
ることを特徴としている。

【００４９】

【発明の実施の形態】まず、本発明において多重露光を
行い、感光基板上に所望の任意のパターンを形成する露
光方法の原理について説明する。

【００５０】本発明は、多重露光方法及び露光装置を用
いて素子（デバイス）を作成する技術に好適なものであ
り、特に素子の設計方法及び設計装置を与えるものであ
り、本発明の設計方法及び設計装置を用いることで、0.
15μｍ以下の解像度のパターンを持つ素子の製造に関し
てより効率的に素子の設計が行えるようになる。

【００５１】本発明の設計方法及び設計装置は、周期的
な微細線パターンデータを作成および／または表示する
微細線パターン取扱手段と、任意のラフパターンデータ
を作成およびまたは表示するラフパターン取扱手段と、
パターン形成演算のためのレジスト特性を入力および／
または表示するレジスト特性取扱手段と、前記微細線パ
ターン取扱手段とラフパターン取扱手段から各々出力さ
れる微細線パターンデータおよびラフパターンデータ
と、前記レジスト特性取扱手段から出力されるレジスト
特性パラメータを演算して、演算結果の形成パターンデ
ータを出力するパターン演算手段と、当該形成パターン
データを表示する形成パターン表示手段を具備してお
り、前記パターン演算手段としては、微細線パターンデ
ータとラフパターンデータの互いに同じ位置の露光光強
度データを加算して出力し、出力された加算後のデータ
に対し、入力されたレジスト特性である、各露光光強度
に対する露光感度および残膜特性を乗算して各位置の残
膜厚データ等を求めるものである。

【００５２】また、周期的な微細線パターンデータを作
成および／または表示する微細線パターン取扱手段と、
任意のラフパターンデータを作成およびまたは表示する
ラフパターン取扱手段と、パターン形成演算のための特
性パラメータを入力および／または表示するレジスト特
性取扱手段と、最終的な形成パターンデータを入力およ
び／または表示する形成パターン取扱手段を備え、前記
4 つの取扱手段のうち、いずれか3 つの取扱手段により
データが入力された場合に、残り1 つのデータを出力す
る最適化演算手段を具備していることを特徴としてい
る。

【００５３】又、当該最適化演算手段において、前記微
細線パターン取扱手段とラフパターン取扱手段から各々
出力される微細線パターンデータおよびラフパターンデ
ータと、前記レジスト特性取扱手段から出力されるレジ
スト特性パラメータを演算することにより形成パターン
データが得られる形成パターン演算過程に対して矛盾の
ないように最適化演算する機能も備えるものである。

【００５４】図１〜図９は本発明に係る多重露光におけ
る露光方法の実施形態の説明図である。図１は本発明に
係る露光方法を示すフローチャートである。図１には本
発明に係る露光方法を構成する周期パターン（微細線パ
ターン）露光ステップ、投影露光ステップ（通常パター
ン（ラフパターン）露光ステップ）、現像ステップの各
ブロックとその流れが示してある。同図において周期パ
ターン露光ステップと投影露光ステップの順序は、逆で
もいいし、どちらか一方のステップが複数回の露光段階
を含む場合は各ステップを交互に行うことも可能であ
る。また、各露光ステップ間には．精密な位置合わせを
行なうステップ等があるが、ここでは図示を略した。

【００５５】本発明に係る露光方法及び露光装置は、被
露光基板（感光基板）に対して周期パターン露光と通常
の露光の二重露光を行うことを特徴としている。

【００５６】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、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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】本発明に係る露光方法及び露光装置の周期
パターン露光と通常パターン露光のそれぞれは、１回ま
たは、複数回の露光段階よりなり、複数回の露光段階を
取る場合は、各露光階ごとに異なる露光量分布を感光基
板に与えている。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。）。

【００６８】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
Ｅ₁は周期パターン露光における露光量を、Ｅ₂ は通常
の投影露光における露光量を表している。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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Ｅ₁ と投影露光の露光量Ｅ₂ の和（＝２）の間に設
定されている為、図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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】以上の露光方法の原理をまとめると、 (ａ−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。

【００７９】(ａ−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。

【００８０】(ａ−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。

【００８１】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。

【００８２】図１０は本実施形態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、所謂ゲート
型のパターンを示している。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】図１５の露光装置について説明を行う。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。

【００８８】角度θは一対の平面ミラー１５３（１５３
ａ、１５３ｂ）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０．１μ
ｍの干渉縞パターンが形成できる。

【００８９】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。

【００９０】次に図１６乃至図１８の露光装置に関して
説明する。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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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ＰＯが（４）式で０、位相シフタ１７２のピ
ッチＰＯＳが（５）式で表されるマスクである。

【００９４】Ｐ₀ ＝ＭＰ＝２ＭＲ＝Ｍλ／（２ＮＡ） ‥‥‥（４）Ｐ_OS＝２Ｐ₀ ＝Ｍλ／（ＮＡ） ‥‥‥（５）ここで、Ｍは投影光学系１６３の投影倍率、λは露光波
長、ＮＡは投影光学系１６３の像側の開口数を示す。

【００９５】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ＰＯＳを上記（５）式を満たすように構成し
たものである。

【００９６】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。

【００９７】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。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１６４の開口に入射しないので結像には寄与し
ない。

【００９８】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ＰＯが（４）式と同様の
（６）式で表されるマスクである。

【００９９】Ｐ₀ ＝ＭＰ＝２ＭＲ＝Ｍλ／（２ＮＡ） ‥‥‥（６）ここで、Ｍは投影光学系１６３の投影倍率、λは露光波
長、ＮＡは投影光学系１６３の像側の開口数を示す。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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、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、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。

【０１０５】図１０及び図１１が示す実施形態の説明に
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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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Io、最小値をI₁ とあらわ
す。このとき、照明条件のσによって、I₀ とI₁ の値
が定まる。

【０１０９】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、両側
からのぼけ像がくる中心部をｃとする。最小線幅の２倍
の線幅は、b 、c 、d の値よりも大きいが、投影露光の
解像限界付近の線幅であるため、少しぼけてa の値をと
る。これら、a ，b ，c ，d の値は、照明条件によって
変化する。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】 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。

【０１１４】 a' ＞I_C a" ＞I_C b' ＞I_C c' ＜I_C d' ＜I_C a'，a"，b'は差が小さい方が望ましく、c'と特にb'との
差がある方が望ましい。これらの式を解くことにより、
各照明条件での最適光量比が求められる。特に微細パタ
ーンの関係する以下の２式は重要である。

【０１１５】レジストがネガ型の場合、ｋ×ｂ＋I₀＞I_C ｋ×ｃ＋I₁＜I_C レジストがポジ型の場合、ｋ×ｂ＋I₁＜I_C ｋ×ｃ＋I₀＞I_C レジストがポジ型の場合、露光量分布の大小関係が反転
し、レジストしきい値Icとの不等号が逆になるが、同様
に最適光量比が求められる。

【０１１６】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。

【０１１７】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。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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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
±0.2 μｍの範囲で解像されるが、線パターンの部分が
うねっており、くびれた部分が断線の原因となるため好
ましくない。

【０１２３】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±0.4 μｍの範
囲でゲートパターンが解像されるようになり、線パター
ンの部分がうねりは解消されている。通常露光と周期パ
ターン露光の露光量比を通常露光：周期パターン露光=
1.5 ：１とした。

【０１２４】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。

【０１２５】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。

【０１２６】輪帯照明では、σが0.8 の時よりも、複雑
な形状の再現性はよくなり、かつ深度は広がる。デフォ
ーカス±0.4 μｍ以下で良好な像が得られた。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】 I₀ = 0.80 I₁ = 0.23 a = 1.31 b = 0.34 c = 0.61 d = 0.09 k = 1.0 のとき最適であり、 a' = 2.11 a" = 1.54 b'= 1.21 c'= 0.89 d'= 0.32 となり、後の比較のため、最大値のa'を１で規格化する
と次のようになる。

【０１３２】a' = 1.0 a" = 0.73 b'= 0.57 c'= 0.42
d'= 0.15 I₀ = 0.38 照明条件２周期パターンの露光はσ=0.3、通常パター
ン露光はσ=0.6 I₀ = 0.80 I₁ = 0.23 a = 1.25 b = 0.44 c = 0.53 d = 0.13 k = 1.5 のとき最適であり、 a' = 2.68 a" = 2.11 b'= 1.46 c'= 1.03 d'= 0.43 となり、後の比較のため、最大値のa'を１で規格化する
と次のようになる。

【０１３３】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。

【０１３４】a' = 1.0 a" = 0.82 b'= 0.55 c'= 0.37
d'= 0.17 I₀ = 0.25 照明条件４周期パターンの露光はσ=0.3、通常パター
ン露光はσ=0. ８で輪帯照明とし、内側（輪帯内側）σ
0.６以下の照度分布をゼロとした。

【０１３５】 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。

【０１３６】a' = 1.0 a" = 0.84 b'= 0.56 c'= 0.32
d'=0.20 I₀ = 0.23 今までの議論で、レジストしきい値は、最大露光量３の
とき1.5 だったので、最大露光量で規格化するとレジス
トしきい値は0.5 となる。

【０１３７】この規格化された露光量分布を見ると、
a'，a"，b'は規格化されたレジストしきい値0.5 より大
きく、c'，d'，I₀ はしきい値より小さい。

【０１３８】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。

【０１３９】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。

【０１４０】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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】図２１は本発明に係る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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】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。

【０１４９】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。

【０１５０】図２２は本発明に係る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。

【０１５１】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。

【０１５２】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。

【０１５３】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。

【０１５４】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。

【０１５５】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。

【０１５６】本発明に係る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４００ｎ
ｍ以下であり、好ましくは２５０ｎｍ以下である。２５
０ｎｍ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１
９３ｎｍ）を用いる。

【０１５７】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。

【０１５８】本発明に係る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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】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。

【０１６５】次に本発明のパターン計算方法及びパター
ン表示方法について説明する。本発明では微細線パター
ンとラフパターン（回路パターン）を感光基板（レジス
ト）上に多重露光（感光基板上の同一領域を互いに異な
る光パターンで途中に現像処理工程を介さずに露光する
こと）してパターンを形成するときに・微細線パターンデータ（又は露光装置を介することに
よって選られる微細線パターン像データ）・ラフパターンデータ（又は露光装置を介することによ
って得られるラフパターン像データ）・レジスト特性データ（特性パラメータ）・形成パターンデータの４つのデータのパラメータのうち３つのパラメータを
既知データとして多重露光演算手段（最適化演算手段）
に入力し、残りの１つのデータを多重露光演算手段で演
算し、形成パターン表示手段（形成パターン取扱手段）
に表示することを特徴としている。

【０１６６】図２３は本発明のパターン計算装置の実施
形態１の要部ブロック図である。本実施形態は微細線パ
ターン、ラフパターン、そしてレジスト特性データ（特
性パラメータ）の3 つのデータを既知データとし、これ
より未知の形成パターンデータを得る方法を示してい
る。

【０１６７】本実施形態では多重露光により、感光基板
（ウエハ）上で所望のパターン像（形成パターンデー
タ）を得る為に各種の表示／入力手段（取扱手段）から
多重露光演算手段に所望のデータを入力している。

【０１６８】具体的には（ア−１）微細線パターン表示／入力手段（微細線パタ
ーン取扱手段）から微細線パターンデータＦＤ（形状、
ピッチ、露光量等）を多重露光演算手段に入力する。

【０１６９】（ア−２）ラフパターン表示／入力手段
（ラフパターン取扱手段）からラフパターンデータＲＤ
（ゲートパターン等の回路パターンの形状に基づくデー
タや露光量）を多重露光演算手段入力する。

【０１７０】（ア−３）レジスト特性表示／入力手段
（特性パラメータ取扱手段）からレジスト特性データ
（特性パラメータ、例えばレジストの閾値、ガンマ特性
（露光量に対する現像後の膜厚との関係）等）ＴＨを多
重露光演算手段に入力する。

【０１７１】多重露光演算手段ではこれら各種のデータ
ＦＤ，ＲＤ，ＴＨに基づいて多重露光したとき、感光基
板（ウエハ）上にどのようなパターンが形成されるかを
演算する。

【０１７２】そして多重露光演算手段で演算し求めた形
成パターンデータＦＲＤを形成パターン表示／入力手段
に入力する。形成パターン表示／入力手段は多重露光演
算手段で求めた形成パターンを表示する。

【０１７３】図２４は本実施形態における表示手段（形
成パターン表示／入力手段）で表示する画面表示方法の
概略図である。

【０１７４】図２４において、３１はメニューウインド
ウである。操作を行う者は、マウス等の入力指示機器を
用いて画面上のポインタを適宜移動し、クリックやプル
ダウン等の操作によりウインドウ内のメニューを選択し
て入力することができる。

【０１７５】メニューには、ＶＩＥＷ−表示（確認）、
ＥＤＩＴ−編集（入力）、ＣＡＬＣ−計算（最適化演
算）、ＰＲＩＮＴ−印刷がある。これ以外のメニューを
適宜追加できることは言うまでもない。

【０１７６】ＶＩＥＷ−表示（確認）では表示のみが行
われ、編集等はできない。もちろん全てのデータ（パタ
ーンデータ、レジスト特性データ等）が矛盾なく演算さ
れている。

【０１７７】ＥＤＩＴ−編集（入力）では各マスクパタ
ーンやレジスト特性の入力を行うものであり、いずれか
一つのウインドウを選択して入力を行うことができる。
またＥＤＩＴでは順演算を常に行っており、即ち微細線
パターン及びラフパターン、レジスト特性値の入力がな
されると、それに応じて演算手段により演算された形成
パターンが形成パターンウインドウにリアルタイムで表
示される。

【０１７８】ＣＡＬＣ−計算（最適化演算）では、目的
とする形成パターンを入力することができる。目的とす
る形成パターンの他に、例えば微細線マスクパターンと
レジスト特性パラメータを入力することができ、残りの
ラフパターンを逆演算により演算して求め、これをラフ
パターンウインドウに表示する。形成パターン以外の２
つの入力は適宜選択することができる。

【０１７９】ＰＲＩＮＴ−印刷では画面に表示されてい
る結果を適宜レイアウト調整等して、プリンタ等の出力
装置又は画像ファイル等に出力する。

【０１８０】以下は実際のＧＵＩ（グラフィカルユーザ
インターフェイス）も含めた、より具体的な説明であ
る。

【０１８１】図２４の状態はＥＤＩＴを選択している状
態であり、ＭＡＳＫ２と示されたラフパターンの入力を
行っている状態である。ラフパターンの入力は図中３６
のカーソルをマウスによってプルダウン、即ちボタンを
押さえて四角形の一頂点を選択したまま動かすことによ
ってラフパターン中の図形を変形して行われている。

【０１８２】このとき図２３に示した機能ブロック図に
よれば、順演算、即ち微細線パターンデータとラフパタ
ーンデータとレジスト特性パラメータが演算手段により
演算されて、形成パターンデータを算出する演算が、リ
アルタイムで行われ、図２４中の形成パターン表示入力
ウインドウＰＡに同時に変化している様子が結果として
表示されている。

【０１８３】この様子は、表示部ＰＡ中のカーソル３７
によって示されている。カーソル３６が動かされると、
それに伴って、カーソル３７も移動し、カーソル３７の
示している形成パターンも同時に変化する。

【０１８４】同様にレジスト特性表示入力ウインドウＴ
Ａの中にもカーソル３８が存在し、このカーソルを指定
してマウス等により、入力値であるレジストの特性グラ
フを変化させることができる。カーソル３８によりグラ
フの曲線を直接変形させることも可能であるし、またＥ
ｔｈ（レジスト閾値）を不図示の入力ダイアログにより
読み込むこと等も可能である。

【０１８５】このようにして入力されたレジスト特性は
前述したラフデータの入力の際と同様に、演算手段に受
け渡され演算されて、リアルタイムに形成パターンを変
化させて表示する。

【０１８６】ＦＡは微細線パターンデータＦＤに基づく
微細線パターンＦＰ（ＭＡＳＫ１）を表示する表示部、
ＲＡはラフパターンデータＲＤに基づくラフパターンＲ
Ｐ（ＭＡＳＫ２）を表示する表示部である。

【０１８７】尚、表示部ＲＡにはラフパターンRPと表示
部ＦＡで表示した微細線パターンＦＰとの位置関係を理
解しやすいように双方を示している。ＰＡは形成パター
ンデータＦＲＤに基づく形成パターンＦＲＰを表示する
表示部である。

【０１８８】表示部ＰＡには微細線パターンＦＰと形成
パターンＦＲＰとの位置関係を理解しやすいように双方
を示している。ＴＡはレジスト特性データＴＨに基づく
ガンマ特性γを表示する表示部である。

【０１８９】本実施形態では、これらの各表示部に図２
３のパターン計算装置で計算し、求めた各種のデータを
リアルタイムで演算し、表示している。例えば、３つの
データを入力し、残りの１つのデータを演算し、これら
のデータを各々の表示部に表示して計算段階で利用して
いる。

【０１９０】図２５は本実施形態における表示手段で表
示する画面表示方法の概略図である。同図は図２４の表
示手段に比べて微細線パターンデータＦＤに基づく微細
線パターンＦＰ（ＭＡＳＫ１）を表示する表示部ＦＡ
と、ラフパターンＲＤに基く該パターンＲＰ（ＭＡＳＫ
２）を表示する表示部ＲＡ、そして多重露光演算手段で
演算し、実際に得られる形成パターンデータＦＲＤに基
くパターンＦＲＰ（ＰＡＴＴＥＲＮ）を表示する表示部
ＰＡを画面上で縦方向に連続して表示している。

【０１９１】これによって、各パターン（ＦＰ，ＲＰ，
ＦＲＰ）が互いにどのような位置関係になっているかを
画面上で容易に認識できるようにしている。

【０１９２】図２５を例にして本発明の演算（特に最適
化演算）の効果を説明する。図２５は図中ＭＡＳＫ１と
表示された微細線パターンＦＰと、ＭＡＳＫ２と表示さ
れた形成パターンＲＰと、ＰＡＴＴＥＲＮと表示された
形成パターンＦＲＰを1 つのウインドウに互いに位置関
係（オーバーレイ）がわかりやすいように表示したもの
である。

【０１９３】例えばＰＡＴＴＥＲＮ（目的とする形成パ
ターン）とＭＡＳＫ１（微細線パターン）を入力して、
ＭＡＳＫ２（ラフ露光パターン）を求めるような設計を
行う場合に本発明は大きな効果を発揮する。なぜなら
ば、通常直感的には入力されたＰＡＴＴＥＲＮとＭＡＳ
Ｋ１が両者とも対称性があり、即ちＰＡＴＴＥＲＮの基
本単位のゲートパターンが左右対称であり、さらにＭＡ
ＳＫ１の周期パターンも同様に左右対称である為に求め
るべきＭＡＳＫ２のパターンも同様に左右対称であると
考えるのが普通である。これは、多重露光とレジスト閾
値でフィルタする演算がそれほど複雑ではなく、左右対
称性を崩さないと思われるからである。

【０１９４】しかしながら実際は、図中ＭＡＳＫ２に示
したように明らかに非対称なパターンが答えとなってい
る。これはラフパターンとして、ハーフトーンを用いた
場合の一つのパターンのブロックのサイズが微細線パタ
ーンの周期の２倍、（即ち多重露光の裸婦露光の解像度
が微細線露光の１／２の解像度）であるという制約のた
めである。

【０１９５】この例の示すところは、単純な加算をベー
スとした演算であっても、設計者がその答えを見つける
ことは直感的には難しく、計算後の計算能力を活かした
全数検査（メシュ分割して全ての組み合わせで制約条件
に適合する者を探索する）や最適化演算（特定のアルゴ
リズム例えばシミュレーテッドアニーリング法等を用い
た探索）を用いることが必要であるということである。

【０１９６】本発明はこのような多重露光によるパター
ン形成において必要となるマスクパターン等の設計を行
う為のシステムを提供するものであり、本発明により短
時間で効率的に設計を行えるようにする効果が得られ
る。

【０１９７】図２６は本発明のパターン計算装置の実施
形態２の要部ブロック図である。本実施形態は多重露光
演算手段に、（イ−１）微細線パターン表示／入力手段（微細線パタ
ーン取扱手段）から微細線パターンデータＦＤを入力す
る。

【０１９８】（イ−２）レジスト特性表示／入力手段
（特性パラメータ取扱手段）かレジスト特性データＴＨ
を入力する。

【０１９９】（イ−３）形成パターン表示／入力手段
（形成パターン取扱手段）から実際に得たい形状のパタ
ーン、即ち感光基板（ウエハ）で得られる形成パターン
データＦＲＤを入力する。

【０２００】多重露光演算手段（最適化演算手段）では
これらの各種のデータＦＤ、ＴＨ、ＦＲＤに基いて多重
露光することによって形成パターンデータＦＲＤに基く
形成パターンＦＲＰを得る為のラフパターンデータＲＤ
を演算する。

【０２０１】そしてラフパターンデータＲＤをラフパタ
ーン表示／入力手段に出力する。ラフパターン表示／入
力手段では、これによって画面にパターンＲＰを表示す
る。例えば図２４、図２５において、画面内にラフパタ
ーンＲＰを表示する。

【０２０２】本実施形態では４つのデータ（パラメー
タ）のうち任意の３つのデータより残りの１つのデータ
を求めており、このときの３つのデータは任意である。

【０２０３】図２７は本発明のパターン計算装置及びパ
ターン計算方法の実施形態３の要部ブロック図である。
本実施形態では図２３，図２６の実施形態１，２に比べ
て、像演算手段を新たに設け、微細線パターンとラフパ
ターンデータより、実際の露光装置を介したとき、どの
ようなパターン像（微細線パターンデータ、ラフパター
ン像データ）が得られるかを演算している。そして多重
露光演算手段は、このようなデータを用いて形成パター
ンデータを得ている。

【０２０４】具体的には、（ウ−１）微細線パターン表示／入力手段から微細線パ
ターンデータＦＤを像演算手段に入力する。

【０２０５】（ウ−２）ラフパターン表示／入力手段か
らラフパターンデータＲＤを像演算手段に入力する。

【０２０６】（ウ−３）像演算手段では微細線パターン
データＦＤとラフパターンデータＲＤより各々具体的に
露光装置を介したときに得られる微細線パターン像デー
タＦＤＤとラフパターン像データＲＤＤを演算し、これ
らの像データを多重露光演算手段に、又微細線パターン
像データＦＤＤを微細線パターン像表示／入力手段へ、
ラフパターン像データＲＤＤをラフパターン像表示／入
力手段に出力する。

【０２０７】（ウ−４）微細線パターン像表示／入力手
段では微細線パターン像データＦＤＤ又は／及びそのパ
ターンを画面に表示する。

【０２０８】（ウ−５）ラフパターン像表示／入力手段
ではラフパターン像データＲＤＤ又は／及びそのパター
ンを画面に表示する。

【０２０９】（ウ−６）レジスト特性表示／入力手段か
らレジスト特性データＴＨを多重露光演算手段に入力す
る。

【０２１０】（ウ−７）多重露光演算手段では微細線パ
ターン像データＦＤＤ、ラフパターン像データＲＤＤ、
そしてレジスト特性データＴＨより多重露光をしたとき
に感光基板（ウエハ）で得られる形成パターンデータＦ
ＲＤＤを演算し、形成パターン表示／入力手段に出力す
る。

【０２１１】（ウ−８）形成パターン表示／入力手段
は、多重露光演算手段で演算された形成パターンデータ
ＦＲＤＤ又は／及びそのパターンを画面に表示する。

【０２１２】尚、微細線パターン表示／入力手段と微細
線パターン像表示／入力手段は微細線パターン取扱手段
の一要素を構成している。ラフパターン表示／入力手段
とラフパターン像表示／入力手段はラフパターン取扱手
段の一要素を構成している。

【０２１３】図２８は本実施形態における表示手段（形
成パターン表示／入力手段）で表示する画面表示方法の
概略図である。図２８において、ＦＡは微細線パターン
データＦＤに基づく微細線パターンＦＰ（ＭＡＳＫ１）
を表示する表示部、ＲＡはラフパターンデータＲＤに基
づくラフパターンＲＰ（ＭＡＳＫ２）を表示する表示部
である。

【０２１４】尚、表示部ＲＡにはラフパターンRPと表示
部ＦＡの微細線パターンＦＰとの位置関係を理解しやす
いように双方を示している。ＰＡは形成パターンデータ
ＦＲＤに基づく形成パターンＦＲＰを表示する表示部で
ある。ＴＡはレジスト特性データＴＨに基づくガンマ特
性γを表示する表示部である。

【０２１５】ＦＡＡは微細線パターンデータＦＤに基づ
く微細線パターン像データＦＤＤ（ＩＭＡＧＥ１）を表
示する表示部、ＲＡＡはラフパターンデータＲＤに基づ
くラフパターン像データＲＤＤ（ＩＭＡＧＥ２）を表示
する表示部、ＰＡＡは形成パターンデータＦＲＤＤに基
づく形成パターンＦＲＰＰを表示する表示部である。本
実施形態では図２７に示す装置で得た各種のデータを演
算し、リアルタイムで各表示部にデータ及びパターンを
表示している。

【０２１６】図２９は本発明のパターン計算装置及びパ
ターン計算方法の実施形態４の要部ブロック図である。
本実施形態では図２７の実施形態３に比べて、像演算手
段で演算するパラメータ、多重露光演算手段で演算する
パラメータ、そして最終的に得たいパラメータ（ラフパ
ターンデータＲＤ）が異なっているだけであり、基本的
なパターン計算方法やパターン表示方法は同じである。

【０２１７】本実施形態では感光基板で得たい形成パタ
ーンデータを入力し、設計段階における理想的な回路パ
ターン（ラフパターンデータ）をパラメータとして求め
ている。

【０２１８】（エ−１）微細線パターン表示／入力手段
から微細線パターンデータＦＤを像演算手段に入力す
る。

【０２１９】（エ−２）レジスト特性表示／入力手段か
らレジスト特性データＴＨを多重露光演算手段に入力す
る。

【０２２０】（エ−３）形成パターン表示／入力手段か
ら実際に得たい形状のパターン、即ち感光基板（ウエ
ハ）で得られる形成パターンデータＦＲＤＤを多重露光
演算手段に入力する。

【０２２１】（エ−４）像演算手段では微細線パターン
データＦＤより具体的に露光装置を介したときに得られ
る微細線パターン像データＦＤＤを演算し、この像デー
タＦＤＤを多重露光演算手段を微細線パターン像表示／
入力手段に出力する。

【０２２２】（エ−４）微細線パターン像表示／入力手
段では微細線パターン像データＦＤＤ又は／及びそのパ
ターンを画面に表示する。

【０２２３】（エ−５）多重露光演算手段では微細線パ
ターン像データＦＤＤ、形成パターンデータＦＲＤＤ、
そしてレジスト特性データＴＨより多重露光をしたとき
に露光装置で得られるラフパターン像データＲＤＤを演
算し、ラフパターン像表示／入力手段と像演算手段に出
力する。

【０２２４】（エ−６）ラフパターン像表示／入力手段
ではラフパターン像データＲＤＤ又は／及びそのパター
ンを画面に表示する。

【０２２５】（エ−７）像演算手段は微細線パターンデ
ータＦＤより露光装置を介した後の微細線パターン像デ
ータＦＤＤを演算し、微細線パターン像表示／入力手段
に出力する。

【０２２６】又、ラフパターン像データＲＤＤより露光
装置を介する前の（設計値に相当）ラフパターンデータ
ＲＤを演算して、ラフパターン表示／入力手段に出力し
ている。

【０２２７】（エ−８）微細線パターン像表示／入力手
段では微細線パターン像データＦＤＤ又は／及びそのパ
ターンを画面に表示する。

【０２２８】（エ−９）ラフパターン表示／入力手段で
はラフパターンデータＲＤを画面に表示する。

【０２２９】尚、本実施形態では最終的に得たいパラメ
ータをラフパターンデータＲＤとしたが、これに限らず
所定のパラメータのデータを入力すればどのようなパラ
メータでも任意に選択することができる。

【０２３０】以上の各実施形態における微細線パターン
としては周期的パターンに限らず、例えば図３０（Ａ）
に示すような市松模様のパターンであっても良く、又図
３０（Ｂ）に示すような線パターンが等ピッチで配列し
ていないパターンを用いても良い。

【０２３１】本発明のソフトウエアは以上の計算方法に
基づいてプログラムされている。又、本発明の記録媒体
は以上の計算方法に基づいてプログラムされたソフトウ
エアを記録している。

【０２３２】次に上記説明したパターン計算装置で得た
マスク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。

【０２３３】図３１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。

【０２３４】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。

【０２３５】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。

【０２３６】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。

【０２３７】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。

【０２３８】図３２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。

【０２３９】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。

【０２４０】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。

【０２４１】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。

【０２４２】

【発明の効果】本発明は以上のように、（オ−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ときの設計段階で用
いるパターン計算装置及びパターン計算方法。

【０２４３】（オ−２）多重露光（感光基板上の同一領
域を互いに異なる光パターンで途中に現像処理工程を介
佐須に露光すること）を利用して、所望の形状のパター
ンを得るときに該所望のパターン形状や、多重露光を行
う複数のマスクのパターン形状や感光基板（レジスト）
の感度特性、そして露光量等をパラメータとし、これら
のパラメータのうちいくつかを特定したときにどのよう
なパターンや特性を選択すれば良いかを演算し、画面に
表示し、設計段階で利用することができるパターン計算
装置及びパターン計算方法。

【０２４４】（オ−３）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。

【０２４５】（オ−４）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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光方法のフローチャート

【図２】２光束干渉露光による露光パターンを示す説明
図

【図３】レジストの露光感度特性を示す説明図

【図４】現像によるパターン形成を示す説明図

【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

【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

【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

【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

【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

【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

【図１１】本発明の実施形態２を示す説明図

【図１２】ゲートパターンを説明する図

【図１３】形成されたゲートパターンの説明図

【図１４】形成されたゲートパターンの説明図

【図１５】従来の２光束干渉用露光装置の一例を示す概
略図

【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

【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

【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

【図１９】従来の投影露光装置を示す概略図

【図２０】本発明の２光束干渉露光装置の一例を示す概
略図

【図２１】本発明の高解像度の露光装置の一例を示す概
略図

【図２２】本発明の高解像度の露光装置の一例を示す概
略図

【図２３】本発明のパターン計算装置及びパターン計算
方法の実施形態１の要部ブロック図

【図２４】本発明のパターン計算装置及びパターン計算
方法の実施形態１の画面表示の説明図

【図２５】本発明のパターン計算装置及びパターン計算
方法の実施形態１の画面表示の説明図

【図２６】本発明のパターン計算装置及びパターン計算
方法の実施形態２の要部ブロック図

【図２７】本発明のパターン計算装置及びパターン計算
方法の実施形態３の要部ブロック図

【図２８】本発明のパターン計算装置及びパターン計算
方法の実施形態２の画面表示の説明図

【図２９】本発明のパターン計算装置及びパターン計算
方法の実施形態４の要部ブロック図

【図３０】本発明に係る微細線パターンの説明図

【図３１】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図３２】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【符号の説明】

２２１エキシマレーザ２２２照明光学系２２３マスク（レチクル）２２４マスク（レチクル）ステージ２２５２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２２９ＸＹＺステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微細線パターンデータを作成および／ま
たは表示する微細線パターン取扱手段と、任意のラフパ
ターンデータを作成およびまたは表示するラフパターン
取扱手段と、パターン形成演算のための特性パラメータ
を入力および／または表示する特性パラメータ取扱手段
と、前記微細線パターン取扱手段とラフパターン取扱手
段から各々出力される微細線パターンデータおよびラフ
パターンデータと、前記特性パラメータ取扱手段から出
力される特性パラメータを演算して、演算結果の形成パ
ターンデータを出力する多重像演算手段と、当該形成パ
ターンデータを表示する形成パターン取扱手段を具備し
たことを特徴とするパターン計算装置。
【請求項２】前記微細線パターン取扱手段は、微細線
パターンの周期、位置、階調のうち少なくとも一つを入
力可能であることを特徴とする請求項１のパターン計算
装置。
【請求項３】前記微細線パターン取扱手段は、微細線
パターンの周期、位置、階調のうち少なくとも一つを表
示することを特徴とする請求項１のパターン計算装置。
【請求項４】前記微細線パターン取扱手段は、周期的
な微細線パターンを複数重ねて形成したパターンを取扱
うことを特徴とする請求項１のパターン計算装置。
【請求項５】前記ラフパターン取扱手段は、パターン
の位置、大きさ、階調のうち少なくとも一つを表示する
ことを特徴とする請求項１のパターン計算装置。
【請求項６】前記多重像演算手段は、微細線パターン
データとラフパターンデータの互いに同じ位置の階調デ
ータを加算して出力し、出力された加算後のデータに対
し、前記特性パラメータ取扱手段により与えられる各階
調に対するフィルタリング係数を乗算して各位置の階調
データを求め、出力することを特徴とする請求項１のパ
ターン計算装置。
【請求項７】微細線パターンデータを作成および／ま
たは表示する微細線パターン取扱手段と、任意のラフパ
ターンデータを作成およびまたは表示するラフパターン
取扱手段と、パターン形成演算のための特性パラメータ
を入力および／または表示する特性パラメータ取扱手段
と、最終的な形成パターンデータを入力および／または
表示する形成パターン取扱手段と、前記4 つの取扱手段
のうち、いずれか3 つの取扱手段によりデータが入力さ
れた場合に、残り1 つのデータを演算し出力する多重像
演算手段とを具備していることを特徴とするパターン計
算装置。
【請求項８】前記多重像演算手段は、前記微細線パタ
ーン取扱手段とラフパターン取扱手段から各々出力され
る微細線パターンデータおよびラフパターンデータと、
前記特性パラメータ取扱手段から出力される特性パラメ
ータとを演算することにより形成パターンデータが得ら
れる形成パターン演算過程に対して矛盾のないように最
適化演算されることを特徴とする請求項７のパターン計
算装置。
【請求項９】前記形成パターン演算過程は、微細線パ
ターンデータとラフパターンデータの互いに同じ位置の
階調データを加算して出力し、出力された加算後のデー
タに対し、特性パラメータ取扱手段により与えられる各
階調に対するフィルタリング係数を乗算して各位置の階
調データを求め、出力することを特徴とする請求項８の
パターン計算装置。
【請求項１０】微細線パターンデータ又は／及び微細
線パターン像データを作成および／または表示する微細
線パターン取扱手段と、任意のラフパターンデータ又は
／及びラフパターン像データを作成およびまたは表示す
るラフパターン取扱手段と、パターン形成演算のための
特性パラメータを入力および／または表示する特性パラ
メータ取扱手段と、最終的な形成パターンデータを入力
および／または表示する形成パターン取扱手段と、該微
細線パターンデータを露光装置を介したときに生成され
る微細線パターンデータの演算及びその逆変換の演算を
すると共にラフパターンデータを露光装置を介したとき
に生成されるラフパターン像データの演算及びその逆変
換を演算し出力する像演算手段と、前記4 つの取扱手段
のうち、いずれか3 つの取扱手段によりデータが入力さ
れた場合に、残り1 つのデータを演算し出力する多重像
演算手段とを具備していることを特徴とするパターン計
算装置。
【請求項１１】前記多重像演算手段は、前記微細線パ
ターン取扱手段とラフパターン取扱手段から各々出力さ
れる微細線パターンデータおよびラフパターンデータ
と、前記特性パラメータ取扱手段から出力される特性パ
ラメータとを演算することにより形成パターンデータが
得られる形成パターン演算過程に対して矛盾のないよう
に最適化演算されることを特徴とする請求項１０のパタ
ーン計算装置。
【請求項１２】前記形成パターン演算過程は、微細線
パターンデータとラフパターンデータの互いに同じ位置
の階調データを加算して出力し、出力された加算後のデ
ータに対し、特性パラメータ取扱手段により与えられる
各階調に対するフィルタリング係数を乗算して各位置の
階調データを求め、出力することを特徴とする請求項１
１のパターン計算装置。
【請求項１３】微細線パターン取扱手段により作成さ
れた微細線パターンデータとラフパターン取扱手段によ
り作成された任意のラフパターンデータと特性パラメー
タ取扱手段により入力されたパターン形成演算のための
特性パラメータとを用いて、多重像演算手段で演算し、
当該演算結果の形成パターンデータを形成パターン取扱
手段に出力することを特徴とするパターン計算方法。
【請求項１４】微細線パターン取扱手段により作成さ
れた微細線パターンデータとラフパターン取扱手段によ
り作成された任意のラフパターンデータと特性パラメー
タ取扱手段により入力されたパターン形成演算のための
特性パラメータと、形成パターン取扱手段より作成され
た最終的な形成パターンデータの4 つの取扱手段からの
データのうちいずれか3 つの取扱手段からのデータを用
いて、残りの1 つのデータを演算し、出力することを特
徴とするパターン演算方法。
【請求項１５】請求項１から１２のいずれか1 項のパ
ターン計算装置を利用して得たマスクのパターンを感光
基板に転写露光していることを特徴とする露光方法。
【請求項１６】請求項１３又は１４のパターン計算方
法を利用して得たマスクのパターンを感光基板に転写露
光していることを特徴とする露光方法。
【請求項１７】請求項１５又は１６の露光方法を用い
て感光性の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。
【請求項１８】請求項１７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。
【請求項１９】請求項１から１２のいずれか1 項のパ
ターン計算装置を利用して製造したことを特徴とするマ
スク。
【請求項２０】請求項１３又は１４の方法に基づきプ
ログラムしたことを特徴とするソフトウエア。
【請求項２１】請求項２０のソフトウエアを記録した
ことを特徴とする記録媒体。