JP2000040656A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 市松模様が得られる２光束干渉露光と投影露
光を融合し、所定の形状のパターン像が容易に得られる
マスク及びそれを用いた露光方法を得ること。 【解決手段】 通常露光との多重露光により所望のパタ
ーンを感光基板上にパターンを転写する為のマスクであ
って、該マスクは基板上に透過率又は／及び位相が市松
模様に異なるように構成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。

【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。

【０００４】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。

【０００５】従来の投影露光装置の摸式図を図３７に示
す。図３７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。

【０００６】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。

【０００７】像側露光光１９７は図３７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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】 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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】２光束干渉露光の原理を図３８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。

【００１５】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。

【００１６】 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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】

【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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】本発明は、２光束干渉露光に代表されるパ
ターン露光として市松模様のパターン露光と通常の回路
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。

【００２４】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。

【００２５】また本発明の他の目的は市松模様パターン
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。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明のマスクは、 （１−１）多重露光により所望のパターンを感光基板上
に転写する為のマスクであって、該マスクは基板上に透
過率又は／及び位相が市松模様に異なるように構成した
ことを特徴としている。

【００２７】本発明の露光方法は、 （２−１）構成（１−１）のマスクを用いて、感光基板
上に該マスクのパターンを露光転写していることを特徴
としている。

【００２８】（２−２）感光基板上に市松模様のパター
ン露光と粗パターン露光の多重露光を行って、所定形状
のパターンを得ていることを特徴としている。

【００２９】（２−３）前記粗パターン露光は多値露光
であることを特徴としている。

【００３０】本発明の露光装置は、 （３−１）構成（２−１）又は（２−２）又は（２−
３）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。

【００３１】本発明のデバイスの製造方法は、 （４−１）構成（２−１）又は（２−２）又は（２−
３）の露光方法を用いて、レチクル面上のパターンをウ
エハ面上に転写した後、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。

【００３２】（４−２）構成（３−１）の露光装置を用
いて、レチクル面上のパターンをウエハ面上に転写した
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。

【００３３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の露光装置の実施形
態１の要部概略図である。本実施形態は２光束干渉を互
いに直交する２方向で１組又は２組（４光束干渉）で同
時に行い、感光基板上に市松模様のパターンを１度の投
影露光で形成している。そして、このときの市松模様の
パターン（微細パターン）とゲートパターンなどの回路
パターン( 通常パターン) との多重露光を行い、後述す
るように感光基板のしきい値を適切に設定することによ
り、任意のパターンを得ている。

【００３４】図１では簡単の為に一方向のみの2 光束干
渉状態を示している。尚、ここで多重露光とは現像処理
工程を介さずに、互いに異なったパターンで感光基板上
を複数回露光することである。

【００３５】次に図１の露光装置に関して説明を加え
る。図１は例えば全屈折系によって従来から実現されて
いる投影光学系を用いた露光装置であり、現状で波長24
8nm に対してＮＡ0.6 以上のものも存在する。図中、８
０は照明系であり、コヒーレント照明と部分的コヒーレ
ント照明ができるようになっている。８１はマスク、８
２は物体側露光光、８３は投影光学系、８４は開口絞
り、８５は像側露光光、８６は感光基板をそれぞれ表
し、また８７は投影光学系８３の瞳面での光束の位置を
示す摸式図である。

【００３６】この図では一方向での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８２および
像側露光光８５は共に２つの平行光束からなっている。
実際には紙面と直交する方向においても同様の２光束干
渉を行っている。

【００３７】このような通常の投影露光装置において2
光束干渉露光を行うための実施形態について説明する。
まず、マスク８１と照明方法を図２、図３のように設定
した例について説明する。

【００３８】図２（Ａ）はレベンソン型の位相シフトマ
スク９０の要部断面図であり、クロム遮光部９１の水平
方向と垂直方向のピッチを式（ａ１）、シフター９２の
ピッチを式（ａ２）でそれぞれ構成したものである。

【００３９】 Ｐ₀ ＝ＭＰ＝２ＭＲ＝Ｍ（λ／（２ＮＡ）） ‥‥‥（ａ１） P_0S ＝２P₀ ＝Ｍ（λ／ＮＡ） ‥‥‥（ａ２） ただし、ここでＲは解像力、Ｍは投影光学系８３の倍
率、λは波長、ＮＡは投影光学系８３の像側ＮＡをそれ
ぞれ示す。

【００４０】図４は図２（Ａ）のレベンソン型の位相シ
フトマスク９０の要部平面図である。また、図２（Ｂ）
はクロムの遮光部のないシフターエッジ型の位相シフト
マスク９４であり、レベンソン型と同様にシフター９２
の水平方向と垂直方向のピッチP_0S を式（ａ２）で構成
したものである。

【００４１】図２（Ａ），（Ｂ）の両位相シフトマスク
は共に、照明系の有効光源を図６に示すように照明を垂
直入射の平行光束（コヒーレンスファクターσ＝０）で
行った場合、０次回折方向、即ち垂直方向の透過光に関
してはシフターにより隣り合う透過光の位相πであるこ
とから打ち消し合い、存在しなくなる。そして互いに強
め合う±1 次の回折光の２光束はパターン列方向と４５
°をなし、投影光学系の光軸に対して対称に発生する。
また、2 次以上の高次の回折光は投影光学系のＮＡの制
限により結像には寄与しない。尚、図７はこのときの瞳
８７上での光強度分布である。

【００４２】図７では瞳面８７上の光束７１，７２，７
３，７４の４光束が干渉する。これにより感光基板８６
上に市松模様の光強度分布（微細パターン）を形成して
いる。

【００４３】図８はレベンソンマスク９０を用い、照明
系として斜入射照明したときの有効光源の説明図であ
る。照明系は図８に示すように、０°，９０°，１８０
°，２７０°の方向に４つの有効光源が位置する４重極
照明としている。

【００４４】図９は瞳面８７上の光強度分布の説明図で
ある。図９（Ａ）は斜入射照明しないと瞳８７内に回折
光が形成されず像ができない状態を示している。

【００４５】図９（Ｂ）は照明系で、斜入射照明するこ
とにより（４方向からの斜入射光により）瞳（８７ａ〜
８７ｄ）に各々±１次光が入射する状態を重ねて示して
いる。

【００４６】図１０は図９の瞳８７上での光強度分布が
８７ａ〜８７ｄで示す４つの瞳面上での光強度分布の合
成より成っていることの説明図である。瞳８７ａ〜８７
ｄはそれぞれ各光源（黒点で示す）からの光束で2 光束
干渉を起こしている。

【００４７】即ち、８７ａでの２光束干渉と８７ｂでの
２光束干渉と８７ｃでの２光束干渉と８７ｄでの２光束
干渉が同時におこり、これらの重ね合せ像が感光基板上
に形成される。この場合、有効光源の４点照明系におい
て、ハエの目等のインテグレータにより互いにインコヒ
ーレントな関係にあるとすれば、強度重ね合せとなる。

【００４８】次に図３に示したマスクを用いた方法につ
いて説明する。図３のマスクは通常のクロムマスク１０
１であるが、そのクロム遮光部１０２の水平方向と垂直
方向のピッチは式（ａ３）で与えられる。なおこれは式
（ａ１）と同一である。

【００４９】 Ｐ₀ ＝ＭＰ＝２ＭＲ＝Ｍ（λ／（２ＮＡ）） ‥‥‥（ａ３） 図５は図３の通常のクロムマスク１０１の要部平面図で
ある。図３の位相シフト法でないマスクの場合には照明
光が照明系の有効光源を例えば図１１に示すような０
°，９０°，１８０°，２７０°の４つの有効光源が位
置する４重極となるような斜入射照明とする。この場合
の入射光は角度θ₀ の平行光束となる。ただしここでθ
₀ は式（ａ４）で表される。

【００５０】ｓｉｎθ₀ ＝Ｍ／ＮＡ ‥‥‥（ａ４） このような入射光に対して、マスク１０１を透過する光
は、同じく角度θ₀ に直進する０次光と、それと投影光
学系の光軸に対して対称に進む角度−θ₀ 方向の−１次
光の２光束が投影光学系の瞳を通過し、結像に寄与す
る。

【００５１】図１２はこのときの瞳８７上の光強度分布
の説明図である。図１２（Ａ）は照明系が垂直入射照明
だと瞳８７上に０次光のみしか入射せず、パターン像が
形成されない状態を示している。

【００５２】図１２（Ｂ）は４方向から各々斜入射する
ことにより（４方向からの斜入射光により）瞳面（８７
ａ〜８７ｄ）に各々０次光と＋１次光（又は−１次光）
が入射する状態を重ねて示している。

【００５３】図１３は図１２（Ｂ）の瞳８７上での光強
度分布が８７ａ〜８７ｄで示す４つの瞳面上での光強度
分布の合成より成っていることの説明図である。

【００５４】以上が通常の投影露光装置を用いて2 光束
干渉露光を行うためのマスクと照明方法の例の説明であ
り、以上のように設定すれば投影光学系のＮＡの最大領
域を用いることができる。

【００５５】本実施形態は２次元的に２光束干渉露光の
パターンを露光し、市松模様のパターンを得ることがで
きる構成より成っている。図１４は本実施形態におい
て、２次元的な２光束干渉露光を行った場合の感光基板
上での露光パターンを露光量のマップとして表した摸式
図である。本実施形態では最終的に得られる露光パター
ンのために、２光束干渉露光の２つの方向の露光量を同
じ値としている。

【００５６】図１４に示す露光パターンでは２つの２光
束干渉露光の結果、露光量は０から２までの３段階とな
っている。これに対し、通常投影露光により、干渉露光
の最小サイズの２倍の大きさの粗いパターンを０〜３の
４段階の路光量で二重露光する。

【００５７】そして感光基板の露光しきい値は２光束干
渉露光の露光量の最大値である２より大きく、かつ図１
５に示すように通常パターンの投影露光の露光量の最大
値３未満に設定する。例えば２．５とする。図１５は２
光束干渉露光と通常パターンの投影露光との２重露光に
よって得られるパターンの説明図である。

【００５８】図１５においてマスクＭは４段階の透過率
を有する通常パターンのマスクを摸式的に示している。

【００５９】図１４に示す２光束干渉露光とこのような
４段階（０，１，２，３） の露光量を与えるマスクＭ
での投影露光を行った結果の露光パターンの各露光量を
図１５の下方に示した。またハッチング部は露光しきい
値以上の場所を表し、これが多重露光による最終的な露
光パターンとなる。

【００６０】図１７は本実施形態の露光パタ−ンを示す
説明図である。上述した図１５に示すブロック単位で投
影露光の露光量を変化させてより広い面積に複雑でかつ
微細なパタ−ンを形成した。

【００６１】このような４段階（０，１，２，３）の露
光量での投影露光を図１５に示した多値の透過率を持
ち、位相差は２πの整数倍となる。ハーフトーンマスク
Ｍを用いることにより１回の露光で行った。

【００６２】また、しきい値を１から２の間に設定すれ
ば、２光束干渉のみによって図１６に示すようなパター
ンが得られ、図１５に示したように、４段階の露光量を
生じるために４段階の透過率を有している。このうち０
％のブロックはクロムにより遮光した。また、１００％
のブロックは透明な石英基板のみで構成されている。

【００６３】透過率として、例えば２５％，５０％のブ
ロックはそれぞれ、 ｎ／ｃ＝（ｍλ）／（−１ｎＴ） を満たす屈折率ｎと吸収係数ｃを持つ物質を真空蒸着し
て形成したものである。ただしここでＴは０．２５，
０．５０であり、ｍはそれぞれ１，２の整数である。ま
たλは波長である。

【００６４】このような構成をとることにより、それぞ
れ透過率の変化する境界部においても位相変化量が２π
の整数倍となり、露光パタ−ンに位相シフト効果による
変化を受けることがなく、２光束干渉露光と重ね合わせ
ることにより、図１７の所望のパタ−ンを形成すること
ができた。

【００６５】尚、以上の各実施形態では、透過型のハー
フトーンマスクについて説明したが、反射型のハーフト
ーンマスクであっても基本構成は全く同様である。

【００６６】図３９は照明系として４重極照明を用い、
４つの有効光源Ｓ１とＳ３の強度とが等しく、光源Ｓ２
と光源Ｓ４との強度が等しいが、光源Ｓ１，Ｓ３より弱
い場合である。

【００６７】マスクとしてはレベンソンマスク９０を用
いている。図４０（Ａ）は照明系として斜入射照明した
ときの有効光源の説明図である。有効光源は図３９に示
すように、０°，９０°，１８０°，２７０°の４つの
有効光源が位置する４重極照明としている。

【００６８】図４０は瞳８７上の光強度分布の説明図で
ある。図４０（Ａ）は瞳８７内に回折光が形成されず像
ができない状態を示している。

【００６９】図４０（Ｂ）は照明系で、斜入射照明する
ことにより（４方向からの斜入射光により）瞳（８７ａ
〜８７ｄ）に各々±１次光が入射する状態を重ねて示し
ている。

【００７０】図４１は図４０の瞳８７上での光強度分布
が８７ａ〜８７ｄで示す４つの瞳面上での光強度分布の
合成より成っていることの説明図である。図４２は本実
施形態において、２次元的な２光束干渉露光を行った場
合の感光基板上での露光パターンを露光量のマップとし
て表した摸式図である。本実施形態では最終的に得られ
る露光パターンのために、２光束干渉露光の２つの方向
の露光量を異なった値としている。

【００７１】図４２に示す露光パターンでは２つの２光
束干渉露光の結果、露光量は０から３までの４段階とな
っている。これに対し、通常投影露光により粗いパター
ンを０から４の５段階の露光量で二重露光する。

【００７２】そして感光基板の露光しきい値は２光束干
渉露光の露光量の最大値である３より大きく、かつ図４
３に示すように通常パターンの投影露光の露光量の最大
値４未満に設定する。

【００７３】図４３は２光束干渉露光と通常パターンの
投影露光との２重露光によって得られるパターンの説明
図である。

【００７４】図４３においてマスクＭは５段階の透過率
を有する通常パターンのマスクを摸式的に示している。

【００７５】図４２に示す２光束干渉露光とこのような
５段階（０，１，２，３，４）の露光量を与えるマスク
Ｍでの投影露光を行った結果の露光パターンの各露光量
を図４３の下方に示した。またハッチング部は露光しき
い値以上の場所を表し、これが多重露光による最終的な
露光パターンとなる。

【００７６】図４４，図４５は本実施形態の露光パタ−
ンを示す説明図である。上述した図４３に示すブロック
単位で投影露光の露光量を変化させてより広い面積にパ
タ−ンを形成した。

【００７７】このような５段階（０，１，２，３，４）
の露光量での投影露光を図４３に示した多値のハーフト
ーンマスクＭを用いることにより１回の露光で行った。

【００７８】図４３に示したように、５段階の露光量を
生じるために５段階の透過率を有している。このうち０
％のブロックはクロムにより遮光した。また、１００％
のブロックは透明な石英基板のみで構成されている。

【００７９】透過率として、例えば２５％，５０％，７
５％のブロックはそれぞれ、 ｎ／ｃ＝（ｍλ）／（−１ｎＴ） を満たす屈折率ｎと吸収係数ｃを持つ物質を真空蒸着し
て形成したものである。ただしここでＴは０．２５，
０．５０，０．７５であり、ｍはそれぞれ１，２，３の
整数である。またλは波長である。このような構成をと
ることにより、それぞれ透過率の変化する境界部におい
ても位相変化量が２πの整数倍となり、露光パタ−ンに
位相シフト効果による変化を受けることがなく、２光束
干渉露光と重ね合わせることにより、図４３の所望のパ
タ−ンを形成することができた。尚、以上の各実施形態
では、透過型のハーフトーンマスクについて説明した
が、反射型のハーフトーンマスクであっても基本構成は
全く同様である。

【００８０】次に、図３に示すクロムマスクを用いた露
光装置の実施形態２について以下に図１８を用いて説明
する。

【００８１】図１８は本発明の露光装置の一形態を示す
摸式図である。図中、１１は露光光源、１２は照明光学
系、１３は照明モードの摸式図、１４は本発明で用いる
クロムマスク（図１９）、１５は交換用マスク、１６は
マスクチェンジャー、１７はマスクステージ、１８は投
影光学系、１９は瞳フィルター、２０は瞳フィルターチ
ェンジャー、２１はウエハ、２２はウエハステージをそ
れぞれ表す。

【００８２】この露光装置では、２光束干渉を行う場合
には照明光学系１２の有効光源を図２２に示すようにし
て、図１８の１３ａで示したように、照明はコヒーレン
ト照明（マスクに垂直に入射する平行又は略平行光束を
用いる所謂σ（シグマ）の小さな照明) で瞳フィルター
１９ａを用い、後述する２光束干渉用マスク１４に切り
替える。また、通常の投影露光を行う場合には図中１３
ｂで示したように、照明は適宜部分コヒーレント照明等
に切り替え、また瞳フィルターも適宜切り替えるかある
いは退避させ使用せず、マスクも適宜切り替える。

【００８３】次に図１８の露光装置において2 光束干渉
露光を行う原理を瞳フィルターと２光束干渉用マスクの
構成の説明を含めて、図２０，図２１の摸式図を用いて
説明する。

【００８４】図２０は例えば全屈折系によって従来から
実現されている投影光学系を用いた露光装置であり、現
状で波長２４８nm に対してNA0.6 以上のものも存在す
る。図中、１６１は２光束干渉用マスクであり、例えば
図１９に示すパターンより成っている。１６２は物体側
露光光、１６３は投影光学系、１６４は開口絞り、１６
５は像側露光光、１６６は感光基板（ウエハ）、１６７
は瞳面１６４での光束の位置を示す摸式図である。

【００８５】この図では２光束干渉露光を行っている状
態の摸式図であり、物体側露光光１６２および像側露光
光１６５は共に２つの平行光束からなっている。

【００８６】このような通常の投影露光装置において２
光束干渉露光を行うために本発明では２光束干渉用マス
ク１６１と照明方法を図２１のように設定している。以
下これについて説明する。

【００８７】図２１はクロム遮光部１７１の水平方向と
垂直方向のピッチを式（ｂ１）でそれぞれ構成した２次
元周期パターンを持つ２光束干渉用マスクの断面図であ
る。

【００８８】 Ｐ₀ ＝２ＭＰ＝４ＭＲ＝Ｍ（λ／ＮＡ） ‥‥‥（ｂ１） ただし、ここでＲは解像力、Ｐ_O は２光束干渉用マスク
１６１上の周期パターンのピッチ、Ｐは感光基板１６６
上の周期パターンのピッチ、Ｍは投影光学系１６３の倍
率、λは波長、ＮＡは投影光学系の像側ＮＡをそれぞれ
示す。

【００８９】図２０に示すように本発明では入射光は略
垂直な光束を用いた略コヒーレント照明とした。この照
明下では通常、２光束干渉用マスク１６１を透過する光
は、直進する０次光と、それを中心に投影光学系１６３
の光軸１６３ａに対して対称に進む角度−θ₀ 方向の−
１次光および角度＋θ₀ 方向の＋１次光の３光束が投影
光学系１６３を通過し、結像に寄与するが、本発明では
投影光学系の瞳近傍に配置し、出し入れ可能な瞳フィル
タ（開口絞り）１６４により０次光を除去して結像に寄
与しないようにしている。瞳フィルタ１６４としては、
この他透過振幅、又は透過光位相を制御するものであっ
ても良い。

【００９０】瞳フィルター１６４としては図４６に示す
光軸中央領域を遮光部とするフィルターＡや十字状の領
域を遮光部とするフィルターＢが適用できる。

【００９１】フィルターとしては、図４７に示すように
４つの有効光源ＬＳ１〜ＬＳ４のみ通過すればどのよう
なフィルターでも良い。

【００９２】図２３（Ａ）は瞳１６７上での光強度分布
（物体スペクトル）の説明図である。同図は０次光と±
１次光の合わせて５つの光が分布している状態を示して
いる。

【００９３】図２３（Ｂ）は０次光をカットするフィル
ター（例えば図４６）により０次光をカットした状態を
示している。

【００９４】図４８は本実施形態において、図２３の４
つの有効光源ＬＳ１〜ＬＳ４を用いて４光束干渉露光を
行った場合の感光基板上での露光パターンを露光量のマ
ップとして表した摸式図である。４光束干渉では光の振
幅を加え合わせた結果の干渉状態を取り扱うことにな
る。

【００９５】本実施形態では最終的に得られる露光パタ
ーンのために、４光束干渉露光の各光源からの露光量を
同じ値としている。

【００９６】図４８に示す露光パターンでは４光束干渉
露光の結果、露光量は０と１の２段階となっている。こ
れに対し、通常露光により、粗いパターンを０〜２の３
段階の露光量で二重露光する。

【００９７】そして感光基板の露光しきい値は４光束干
渉露光の露光量の最大値である１より大きく、かつ図４
９に示すように通常パターンの投影露光の露光量の最大
値２未満に設定する。例えば１．５とする。

【００９８】図４９は４光束干渉露光と通常パターンの
投影露光との２重露光によって得られるパターンの説明
図である。

【００９９】図４９においてマスクＭは３段階の透過率
を有する通常パターンのマスクを摸式的に示している。

【０１００】図４８に示す４光束干渉露光とこのような
３段階(0,1,2) の露光量を与えるマスクＭでの投影露光
を行った結果の露光パターンの各露光量を図４９の下方
に示した。またハッチング部は露光しきい値以上の場所
を表し、これが多重露光による最終的な露光パターンと
なる。

【０１０１】図５０は本実施形態の露光パタ−ンを示す
説明図である。上述した図４９に示すブロック単位で投
影露光の露光量を変化させてより広い面積にパタ−ンを
形成した。

【０１０２】このような３段階(0,1,2) の露光量での投
影露光を図４９に示した多値のハーフトーンマスクＭを
用いることにより１回の露光で行った。

【０１０３】図４９に示したように、３段階の露光量を
生じるために３段階の透過率を有している。このうち透
過率の値は任意であり、例えば０．５０，１００％とし
ている。このうち０％のブロックはクロムにより遮光し
た。また、１００％のブロックは透明な石英基板のみで
構成されている。

【０１０４】透過率として、例えば５０％のブロックは
それぞれ、 ｎ／ｃ＝（ｍλ）／（−１ｎＴ） を満たす屈折率ｎと吸収係数c を持つ物質を真空蒸着し
て形成したものである。ただしここでＴは０．５０であ
り、ｍはそれぞれ１の整数である。またλは波長であ
る。

【０１０５】このような構成をとることにより、それぞ
れ透過率の変化する境界部においても位相変化量が２π
の整数倍となり、露光パタ−ンに位相シフト効果による
変化を受けることがなく、２光束干渉露光と重ね合わせ
ることにより、図５０の所望のパタ−ンを形成すること
ができた。

【０１０６】尚、以上の各実施形態では、透過型のハー
フトーンマスクについて説明したが、反射型のハーフト
ーンマスクであっても基本構成は全く同様である。

【０１０７】このようにすることで、通常の投影露光と
同様の投影露光装置を共用して、２光束干渉露光を行っ
ている。さらに、この方法によれば、±１次光を用いる
ため、２光束干渉用マスクのピッチを、露光倍率からい
って、通常の２倍で構成することができ、しかもレベン
ソン型のようにマスクに微細な位相膜をつける必要がな
い為、マスク作成等で有利となっている。

【０１０８】以上が通常の投影露光装置を用いて２光束
干渉露光を行うための２光束干渉用マスク１６１と照明
方法の例の説明であり、以上のように各要素を設定すれ
ば投影光学系のNAの最大領域を用いることができる。

【０１０９】図２４（Ａ）はマスク１６１の概略図、図
２４（Ｂ）は本実施形態において瞳フィルター１９ａを
用いて０次光をカットして２光束干渉を水平方向と垂直
方向の２方向で行い、感光基板２１面上で得られる市松
模様のパターン像を示している。

【０１１０】同図は、円形形状のパターン像が２次元的
に周期的に形成されている状態を示しているが、限界解
像付近以下では、空間的高周波成分がなくなり、レジス
トのスレッショルドレベル似よっては、市松模様の矩形
部が丸くなって円形となった微細マトリクス状の分布を
つくることができることを示す。

【０１１１】本発明では２光束干渉露光による市松模様
の高解像度のパターン露光のみでは感光基板のしきい値
の設定により、一見消失するパターンを通常の回路パタ
ーンの投影露光と多重露光することによって、双方のパ
ターン露光の融合効果により選択的に復活させて任意形
状の回路パターンを得ることを目的としている。

【０１１２】次に多重露光によるパターン形成の原理に
ついて説明する。本発明では市松模様のパターン露光と
回路パターンとの２重露光によって任意形状のパターン
を得ているが、以下の２重露光では簡単の為に市松模様
のパターンの代わりに周期的パターンを用い、これと回
路パターンとの２重露光によって任意の形状のパターン
を得る場合について説明する。

【０１１３】図２５〜図３３は本発明に係る露光方法の
説明図である。図２５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２５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
（通常パターン露光ステップ）、現像ステップの各ブロ
ックとその流れが示してある。同図において周期パター
ン露光ステップと投影露光ステップの順序は、逆でもい
いし、どちらか一方のステップが複数回の露光段階を含
む場合は各ステップを交互に行うことも可能である。

【０１１４】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。

【０１１５】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
のパターン露光の二重露光を行うことを特徴としてい
る。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】図２５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
６に示すような周期パターンで露光する。図２６中の数
字は露光量を表しており、図２６（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。

【０１２４】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２６（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２６（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。

【０１２５】図２７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。

【０１２６】図２８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。

【０１２７】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２９（図２６（Ａ）と同じ）及び
図３０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Ｅｔ
ｈを１よりも大きく設定している。

【０１２８】この感光基板は図２６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。）。

【０１２９】尚、図３０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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】図３１（Ａ）の露光パターンを作る投影露
光を、図２９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３１（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３１（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。

【０１３３】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。

【０１３４】図３１（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。

【０１３５】ここで仮に、図３２の露光パターンを作る
投影露光（図２９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２９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。

【０１３６】このレジストの合計の露光量分布は図３２
（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。

【０１３７】また、図３３に示すように、図２９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。

【０１３８】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３０，図３１（Ｂ），図３２（Ｂ），及び図３３
（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３１
（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。

【０１３９】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。

【０１４０】(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。

【０１４１】(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。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】図３４は本発明の露光装置における具体的
な光学系の一実施形態の説明図である。

【０１４５】本実施形態ではサブミクロンやクオーター
ミクロン以下のリソグラフィー用のステップアンドリピ
ート方式またはステップアンドスキャン方式の露光装置
に適用した場合を示している。

【０１４６】図中、レーザ光源２０１からのレーザ光は
ビーム整形ユニット２０５でビーム径を拡大してオプテ
ィカルインテグレータ２０６の入射面２０６ａに入射さ
せている。オプティカルインテグレータ２０６は断面が
４角形状や円柱状の複数の微小レンズ（ハエの目レン
ズ）６−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を２次元的に所定のピッチで
配列して構成しており、その射出面２０６ｂ近傍に２次
光源像を形成している。

【０１４７】２０７は絞りであり、２次光源の形状を決
定している。絞り２０７は照明条件に応じて絞り交換機
構（アクチュエータ）２１６によって種々の絞り２０７
ａ，２０７ｂが光路中に位置するように切り替え可能と
なっている。絞り２０７としては、例えば通常の円形開
口の絞りや、投影レンズ２１３の瞳面２１４上の光強度
分布を変化させる輪帯照明用絞りや、４重極照明用絞
り、小σ値照明用絞り等を有し、これらのうちの１つを
選択して光路中に配置している。

【０１４８】本実施形態では種々の絞り２０７を用いる
ことにより、集光レンズ２０８に入射する光束を種々と
変えて投影光学系２１３の瞳面２１４上の光強度分布を
適切に制御している。集光レンズ２０８はオプティカル
インテグレータ２０６の射出面２０６ｂ近傍の複数の２
次光源から射出し、絞り２０７を透過した複数の光束を
集光し、ミラー２０９で反射させて被照射面としてのマ
スキングブレード２１０面を重畳させて、その面上を均
一に照射している。マスキングブレード２１０は複数の
可動の遮光板より成り、任意の開口形状が形成されるよ
うにしている。

【０１４９】２１１は結像レンズであり、マスキングブ
レード２１０の開口形状を被照射面としてのレチクル
（マスク）２１２面に転写し、レチクル２１２面上の必
要な領域を均一に照明している。

【０１５０】２１３は投影光学系（投影レンズ）であ
り、レチクル２１２面上の回路パターンをウエハチャッ
クに載置したウエハ（基板）２１５面上に縮小投影して
いる。２１４は投影光学系２１３の瞳面である。この瞳
面２１４に図１８で示した種々の開口絞りを挿脱可能に
配置している。

【０１５１】本実施形態における光学系では、マスキン
グブレード２１０とレチクル２１２とウエハ２１５が互
いに共役関係となっている。又、絞り２０７ａと投影光
学系２１３の瞳面２１４とが略共役関係となっている。

【０１５２】本実施形態では以上のような構成により、
レチクル２１２面上のパターンをウエハ２１５面上に縮
小投影露光している。そして所定の現像処理過程を経
て、デバイス（半導体素子）を製造している。

【０１５３】本実施形態では、前述したように対象とす
るレチクル２１２面上のパターン形状に応じて開口形状
の異なった絞りを選択して用いて、投影光学系２１３の
瞳面２１４上に形成される光強度分布を種々と変えてい
る。

【０１５４】尚、本発明において （ａ）照明光学系の照明方法としては、ＫｒＦエキシマ
レーザー、ＡｒＦエキシマレーザー又はＦ２エキシマレ
ーザーから光でマスクパターンを照明することが適用可
能である。

【０１５５】（ｂ）露光装置においては屈折系、反射−
屈折系、又は反射系のいずれかより成る投影光学系によ
って前記マスクパターンを投影することが適用可能であ
る。

【０１５６】（ｃ）露光装置としてはステップアンドリ
ピート方式やステップアンドスキャン方式が適用可能で
ある。

【０１５７】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。

【０１５８】図３５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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】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。

【０１６３】図３６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。

【０１６４】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。

【０１６５】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。

【０１６６】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。

【０１６７】

【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パターン露光と通常
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。

【０１６８】(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。

【０１６９】(イ-3) 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。

【０１７０】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２光束干渉用の露光装置の一例を示す
概略図

【図２】図１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３】図１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４】本発明に係るマスクの説明図

【図５】本発明に係るマスクの説明図

【図６】図１の照明光学系の有効光源の説明図

【図７】図１の瞳面上の光強度分布の説明図

【図８】図１の照明光学系の有効光源の説明図

【図９】図１の瞳面上の光強度分布の説明図

【図１０】図１の瞳面上の光強度分布の説明図

【図１１】図１の照明光学系の有効光源の説明図

【図１２】図１の瞳面上の光強度分布の説明図

【図１３】図１の瞳面上の光強度分布の説明図

【図１４】本発明に係る２光束干渉パターンの説明図

【図１５】本発明に係る２光束干渉パターンと通常パタ
ーンの説明図

【図１６】本発明に係る市松模様のパターンの説明図

【図１７】本発明に係る任意パターンの説明図

【図１８】本発明の露光装置の要部概略図

【図１９】図１８で用いるマスクの説明図

【図２０】本発明に係る２光束干渉の原理説明図

【図２１】本発明に係る２光束干渉のマスクと照明方法
の説明図

【図２２】図２０の有効光源の説明図

【図２３】図２０の瞳面上での光強度分布の説明図

【図２４】図２０のマスクと市松模様のパターン像の説
明図

【図２５】本発明の露光方法のフローチャート

【図２６】２光束干渉露光による露光パターンを示す説
明図

【図２７】レジストの露光感度特性を示す説明図

【図２８】現像によるパターン形成を示す説明図

【図２９】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３０】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３１】本発明の実施形態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３２】本発明の実施形態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３３】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３４】本発明に係る露光装置の要部概略図

【図３５】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図３６】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図３７】従来の投影露光装置を示す説明図

【図３８】従来の２光束干渉用露光装置の一例を示す概
略図

【図３９】本発明に係る照明系の有効光源の説明図

【図４０】本発明に係る露光装置の瞳での光強度分布の
説明図

【図４１】本発明に係る露光装置の瞳での光強度分布の
説明図

【図４２】本発明に係る感光基板上での光パターンの説
明図

【図４３】本発明に係る２光束干渉と通常露光との多重
露光の説明図

【図４４】本発明において得られる回路パターンの説明
図

【図４５】本発明において得られる回路パターンの説明
図

【図４６】本発明に係る瞳フィルターの説明図

【図４７】本発明に係る瞳面上の光強度分布の説明図

【図４８】本発明に係る４光束干渉における感光基板上
の光パターンの説明図

【図４９】本発明に係る４光束干渉と通常露光の多重露
光の説明図

【図５０】本発明に係る４光束干渉と通常露光で得られ
たパターンの説明図

【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 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 ８０ 照明光学系 ８１ マスク ８３ 投影光学系 ８４ 開口絞り ８６ 感光基板 ８７ 瞳面 ９０ レベンソン型マスク ９４，１０１ マスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 謙治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 鈴木 章義 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F046 AA01 AA05 AA25 BA03 BA08 CB17

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多重露光により所望のパターンを感光基
   板上に転写する為のマスクであって、該マスクは基板上
   に透過率又は／及び位相が市松模様に異なるように構成
   したことを特徴とするマスク。
2. 【請求項２】 請求項１のマスクを用いて、感光基板上
   に該マスクのパターンを露光転写していることを特徴と
   する露光方法。
3. 【請求項３】 感光基板上に市松模様のパターン露光と
   粗パターン露光の多重露光を行って、所定形状のパター
   ンを得ていることを特徴とする露光方法。
4. 【請求項４】 前記粗パターン露光は多値露光であるこ
   とを特徴とする請求項３の露光方法。
5. 【請求項５】 請求項２，３又は４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。
6. 【請求項６】 請求項２，３又は４の露光方法を用い
   て、レチクル面上のパターンをウエハ面上に転写した
   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。
7. 【請求項７】 請求項５の露光装置を用いて、レチクル
   面上のパターンをウエハ面上に転写した後、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。