JP2001244190A - Mask for multiple exposure, exposure method by use thereof, aligner, and method of manufacturing device - Google Patents

Mask for multiple exposure, exposure method by use thereof, aligner, and method of manufacturing device

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JP2001244190A
JP2001244190A JP2000057505A JP2000057505A JP2001244190A JP 2001244190 A JP2001244190 A JP 2001244190A JP 2000057505 A JP2000057505 A JP 2000057505A JP 2000057505 A JP2000057505 A JP 2000057505A JP 2001244190 A JP2001244190 A JP 2001244190A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask, which is capable of making the optimal exposures of patterns coincide with each other, a line width change in the patterns uniform to exposure, and a range of exposure common to the patterns wide, an exposure method by the use of the same, an aligner, and a method of manufacturing device. SOLUTION: A first pattern comprising cyclic patterns and a second pattern comprising fine line groups which are equal to each other in line width but different from each other in line pitch are subjected to an-exposure operation using a first pattern mask in a multi-exposure process, wherein the first pattern forms a mask, having cyclic patterns that are equal to each other in the ratio of a line width to a line pitch and overlap each other with one of the above fine line groups.

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、多重露光を行うた
めのマスク、該マスクによる露光方法、露光装置、およ
びデバイス製造方法に関し、特に微細な回路パターンを
感光基板上に露光する多重露光を行うためのマスクに関
するものであり、該マスクは、例えばIC・LSIなど
の半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッ
ドなどの検出素子、CCDなどの撮像素子といった各種
デバイス、マイクロメカニクスで用いる広域なパターン
の製造に用いられる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask for performing multiple exposure, an exposure method using the mask, an exposure apparatus, and a device manufacturing method, and more particularly to performing multiple exposure for exposing a fine circuit pattern onto a photosensitive substrate. The mask is, for example, a semiconductor chip such as an IC / LSI, a display element such as a liquid crystal panel, a detection element such as a magnetic head, various devices such as an imaging element such as a CCD, and a wide area used in micromechanics. Used in the manufacture of patterns.

【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 by photolithography, a circuit pattern of a photomask or a reticle (hereinafter, referred to as a "mask") is projected onto a projection optical system. A projection exposure method and a projection exposure apparatus are used for projecting onto a photosensitive substrate such as a silicon wafer or a glass plate or the like (hereinafter, referred to as a “wafer”) coated with a photoresist or the like and transferring (exposing) the same onto the photosensitive substrate. ing.

【0003】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おり、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、0.5μm
以下の寸法(線幅)の像を広範囲に形成するべく、解像
度と露光面積の向上が図られている。
In response to the high integration of the above devices, there is a demand for miniaturization of a pattern to be transferred to a wafer, that is, high resolution, and an increase in the area of one chip on the wafer. In the projection exposure method and the projection exposure apparatus,
In order to form an image having the following dimensions (line width) over a wide range, resolution and exposure area are improved.

【0004】従来の投影露光装置の模式図を図20に示
す。図20中、191は遠紫外線露光用光源であるエキ
シマレーザ、192は照明光学系、193は照明光、1
94はマスク、195はマスク194から出て光学系1
96に入射する物体側露光光、196は縮小投影光学
系、197は光学系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、199
は感光基板を保持する基板ステージを、示す。
FIG. 20 shows a schematic view of a conventional projection exposure apparatus. In FIG. 20, reference numeral 191 denotes an excimer laser as a light source for exposure to far ultraviolet rays, 192 denotes an illumination optical system, 193 denotes illumination light,
Reference numeral 94 denotes a mask, and 195 denotes an optical system 1 coming out of the mask 194.
An object-side exposure light 196 is incident on a reduction projection optical system, 196 is an image-side exposure light exiting from an optical system 196 and incident on a substrate 198, 198 is a wafer as a photosensitive substrate, 199
Denotes a substrate stage for holding a photosensitive substrate.

【0005】エキシマレーザー191から出射したレー
ザ光は、引き回し光学系によって照明光学系192に導
光され、照明光学系192に導光され、照明光学系19
2により所定の光強度分布、配光分布、開き角(開口数
NA)等を持つ照明光193となるように調整され、マ
スク194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
率の逆倍数(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193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1
96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1
98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(=sinθ)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1
98の投影光学系196に対する位置を変える。
The laser light emitted from the excimer laser 191 is guided to the illumination optical system 192 by the routing optical system, guided to the illumination optical system 192, and
2, the mask 194 is illuminated by adjusting the illumination light 193 to have a predetermined light intensity distribution, a light distribution, an opening angle (numerical aperture NA), and the like. The mask 194 has a wafer 198
A pattern having a size obtained by multiplying the fine pattern formed thereon by an inverse multiple (for example, 2 times, 4 times, or 5 times) of the projection magnification of the projection optical system 196 is formed on a quartz substrate by chrome or the like.
The illumination light 193 is transmitted and diffracted by the fine pattern of the mask 194, and becomes the object side exposure light 195. Projection optical system 1
Reference numeral 96 denotes an object-side exposure light 195 which reflects the fine pattern of the mask 194 on the wafer 1 at the above-mentioned projection magnification and with a sufficiently small aberration.
The light is converted into image-side exposure light 197 that forms an image on the image 98. As shown in the enlarged view at the bottom of FIG.
The light converges on the wafer 198 at a predetermined numerical aperture NA (= sin θ), 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 sequentially forming a fine pattern in a plurality of different areas (shot areas: areas forming one or more chips) of the wafer 198. Wafer 1
The position of the projection optical system 98 with respect to the projection optical system 196 is changed.

【0006】しかしながら、現在主流の上記のエキシマ
レーザーを光源とする投影露光装置は0.15μm以下
のパターンを形成することが困難である。投影光学系1
96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。 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」があるが、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化をある程度以上進める
ことは不可能となることと、高解像度化には結局露光波
長λを小さくする「短波長化」が必要となることが分か
る。
However, it is difficult for a projection exposure apparatus using the above-described excimer laser as a light source to form a pattern of 0.15 μm or less. Projection optical system 1
96 has a resolution limit due to a trade-off between optical resolution and depth of focus due to the exposure wavelength used. The resolution R of the resolution pattern and the depth of focus DOF by the projection exposure apparatus are represented by the following Rayleigh formulas (1) and (2). 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. , And K 1 and K 2 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 from the equations (1) and (2) that the numerical aperture N
Although there is a “high NA” that increases A, in actual exposure, the depth of focus DOF of the projection optical system 196 needs to be a certain value or more, so that it is impossible to increase the NA higher than a certain value. It can be seen that, in order to increase the resolution, it is necessary to “short-wavelength” the exposure wavelength λ to be eventually reduced.

【0007】ところが、短波長化を進めていくと重大な
問題が発生する。この問題とは投影光学系196のレン
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248nm)に製造され
た硝材として溶融石英や螢石が現存するが、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、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、耐久性、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。
[0007] However, as the wavelength is shortened, a serious problem occurs. This problem is that the glass material of the lens of the projection optical system 196 runs out. The transmittance of most glass materials is close to 0 in the deep ultraviolet region, and fused quartz and fluorite are present as glass materials manufactured for exposure equipment (exposure wavelength: about 248 nm) using a special manufacturing method. Also sharply decreases at an exposure wavelength of 193 nm or less, and it is very difficult to develop a practical glass material in an exposure wavelength of 150 nm or less. In addition, the glass material used in the deep ultraviolet region must satisfy a plurality of conditions such as durability, uniformity of refractive index, optical distortion, workability, etc., in addition to transmittance. Existence is at stake.

【0008】一方、被露光基板(感光基板)に対して、
周期パターン露光と通常露光の二重露光を行う露光方法
および露光装置によって、露光波長を短くすることな
く、0.15μm以下の部分を備える回路パターンを作
成することが可能である。
On the other hand, for the substrate to be exposed (photosensitive substrate),
By using an exposure method and an exposure apparatus that performs double exposure of periodic pattern exposure and normal exposure, it is possible to create a circuit pattern having a portion of 0.15 μm or less without shortening the exposure wavelength.

【0009】ここで、上記二重露光の原理について、ま
ず、説明をしておく。二重露光は、通常露光と周期パタ
ーン露光を現像の工程を介さないでおこなうものであ
る。これは、レジストの露光しきい値以下で周期パター
ンを露光し、その後、露光量が多値の分布を持つ通常露
光を行うものである。通常露光の露光量は、露光パター
ン領域(露光領城)の小領域ごとに異なる露光量分布を
持ち、ぞれぞれの露光量は、露光しきい値以上であって
も以下であってもよい。ここで言う露光量とは、すべ
て、レジスト上の露光量を示している。
Here, the principle of the double exposure will be described first. In the double exposure, the normal exposure and the periodic pattern exposure are performed without a developing step. In this method, a periodic pattern is exposed below the exposure threshold value of a resist, and thereafter, normal exposure is performed in which the exposure amount has a multi-value distribution. The exposure amount of the normal exposure has a different exposure amount distribution for each small area of the exposure pattern area (exposure area), and each exposure amount is equal to or more than the exposure threshold value. Good. All the exposure amounts mentioned here indicate the exposure amounts on the resist.

【0010】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19(2)または(3)
に示すいわゆるゲートパターンを例に説明する。図19
のゲートパターンは横方向の最小線幅が0.1μmであ
るのに対して縦方向では、線幅は装置の通常露光による
解像力の範囲内である0.2μm以上である。二重露光
法によれば、このような横方向のみの1次元方向にのみ
高解像度を求められる最小線幅パターンを持つ二次元パ
ターンに対しては、例えば二光束干渉露光による周期パ
ターン露光をかかる高解像度の必要な一次元方向のみで
おこなう。
FIG. 19 (2) or (3) shows a circuit pattern (lithography pattern) obtained by exposure.
A description will be given by taking the so-called gate pattern shown in FIG. FIG.
Has a minimum line width of 0.1 μm in the horizontal direction, while the line width in the vertical direction is 0.2 μm or more, which is within the range of the resolving power by the normal exposure of the apparatus. According to the double exposure method, for such a two-dimensional pattern having a minimum line width pattern requiring high resolution only in the one-dimensional direction only in the horizontal direction, periodic pattern exposure by, for example, two-beam interference exposure is performed. Perform only in the one-dimensional direction that requires high resolution.

【0011】図18は各露光段階における露光量分布を
示している。図18の図中に示される数値はレジストに
おける露光量を表すものである。図18において、図1
8(1)は1次元方向のみに操り返しパターンが生じる
周期的な露光パターンによる露光量分布である。パター
ン以外の露光量はゼロであり、パターン部分は1となっ
ている。図18(2)は多値の通常露光による露光量分
布である。パターン以外の露光量はゼロであり、パター
ン部分は1と2の、ここでは2値の分布となっている。
これらの露光を現像の工程を介さないで二重露光をおこ
なうと、レジスト上にそれぞれの露光量の和の分布が生
じ、図18(3)のような露光量分布となる。ここで、
レジストの感光しきい値が1から2の間にあるとき、1
より大きな部分が感光し、図18(3)の図中、太線で
示されたようなパターンが現像により形成される。
FIG. 18 shows an exposure amount distribution at each exposure stage. Numerical values shown in FIG. 18 represent exposure amounts of the resist. In FIG. 18, FIG.
8 (1) is an exposure amount distribution based on a periodic exposure pattern in which a repeat pattern occurs only in one-dimensional direction. The exposure amount other than the pattern is zero, and the pattern part is 1. FIG. 18B shows an exposure amount distribution by multi-valued normal exposure. The exposure amount other than the pattern is zero, and the pattern portion has a distribution of 1 and 2, here a binary value.
When these exposures are performed by double exposure without going through the development process, a distribution of the sum of the respective exposure amounts is generated on the resist, and the exposure amount distribution is as shown in FIG. here,
When the exposure threshold of the resist is between 1 and 2, 1
A larger portion is exposed, and a pattern shown by a thick line in FIG. 18 (3) is formed by development.

【0012】即ち、太線で囲まれた外部にある、周期パ
ターン露光による露光パターンは、レジストの露光しき
い値以下であり、現像により消失する。通常露光の、レ
ジストの露光しきい値以下の露光量が分布する部分に関
しては、通常露光と周期パターン露光の各露光パターン
の和が、レジストの露光しきい値以上となる部分が現像
により形成される。従って、通常露光と周期パターン露
光の各露光パターンの重なる、周期パターン露光の露光
パターンと同じ解像度を持つ露光パターンが形成され
る。通常露光の、レジストの露光しきい値以上の露光量
が分布する露光パターン領域に関しては、通常露光と周
期パターン露光の各露光パターンの重なる、通常露光の
露光パターンと同じ解像度を持つ露光パターンが形成さ
れる。
That is, the exposure pattern by the periodic pattern exposure, which is outside the area surrounded by the thick line, is equal to or less than the exposure threshold value of the resist and disappears by development. With respect to the portion where the exposure amount equal to or less than the exposure threshold value of the resist is distributed in the normal exposure, the portion where the sum of the respective exposure patterns of the normal exposure and the periodic pattern exposure is equal to or greater than the exposure threshold value of the resist is formed by development. You. Accordingly, an exposure pattern having the same resolution as the exposure pattern of the periodic pattern exposure, which overlaps the respective exposure patterns of the normal exposure and the periodic pattern exposure, is formed. In the exposure pattern area where the exposure amount equal to or more than the exposure threshold value of the resist is distributed in the normal exposure, an exposure pattern having the same resolution as the exposure pattern of the normal exposure is formed, which overlaps the exposure patterns of the normal exposure and the periodic pattern exposure. Is done.

【0013】図19は図18で示された露光量分布を形
成するためのパターンおよびマスクを示している。図1
9(1)は高解像度の必要な一次元方向のみに繰り返し
パターンが生じるパターンおよびマスクであり、例えば
レベンソン型位相シフトマスクによって実現が可能であ
る。レベンソン型位相シフトマスクの場合、図の白色部
分と灰色部分は位相が互いに反転し、位相反転の効果に
より2光束干渉露光による高コントラストな周期的な露
光パターンが形成される。マスクは、レベンソン型位相
シフトマスクに限定されず、このような露光量分布を形
成するのであれば、どのようなものであってもよい。
FIG. 19 shows a pattern and a mask for forming the exposure distribution shown in FIG. FIG.
Reference numeral 9 (1) denotes a pattern and a mask in which a repetitive pattern is generated only in a one-dimensional direction that requires high resolution, and can be realized by, for example, a Levenson-type phase shift mask. In the case of the Levenson-type phase shift mask, the white portion and the gray portion in the figure have phases inverted from each other, and a high-contrast periodic exposure pattern is formed by two-beam interference exposure due to the phase inversion effect. The mask is not limited to the Levenson-type phase shift mask, and may be any mask as long as it forms such an exposure distribution.

【0014】この露光パターンのピッチは0.2μmと
し、この露光パターンはラインとスペースのそれぞれの
線幅が0.1μmのラインアンドスペースパターンによ
り図18(1)で示された露光量分布が形成される。多
値のパターンを形成するためのパターンおよびマスク
は、最終的に形成したい回路パターンと相似のパターン
が描かれたマスクを用いる。この場合、図19(2)で
示されたゲートパターンが描かれたマスクを用いる。
The pitch of this exposure pattern is 0.2 μm, and the exposure pattern forms the exposure dose distribution shown in FIG. 18A by a line and space pattern in which each line and space has a line width of 0.1 μm. Is done. As a pattern and a mask for forming a multi-value pattern, a mask on which a pattern similar to a circuit pattern to be finally formed is drawn. In this case, a mask on which the gate pattern shown in FIG. 19B is drawn is used.

【0015】前述したようにゲートパターンの微細線か
らなる部分は、通常の露光の解像度以下のパターンなの
で、レジスト上では、微細線の2本線部分は解像され
ず、強度の弱い一様な分布となるが、これに対して微細
線の両端のパターンは、装置の通常露光による解像力の
範囲内である線幅なので強度の高いパターンとして解像
される。
As described above, the portion composed of the fine lines of the gate pattern is a pattern having a resolution lower than that of a normal exposure. Therefore, on the resist, the two lines of the fine lines are not resolved and a uniform distribution having a weak intensity is obtained. On the other hand, the pattern at both ends of the fine line is resolved as a pattern having a high intensity because the line width is within the range of the resolving power by the normal exposure of the apparatus.

【0016】従って図19(2)で示されたパターンお
よびマスクを露光すると、図18(2)で示された多値
の露光量分布が形成される。この例では、形成したいパ
ターンが露光量分布が光透過型のもので示したが、光遮
光型のパターンも、図19(3)に示したようなマスク
を用いれば可能である。光遮光型のパターンは、パター
ン以外の部分に光が透過し、パターン部分に光を遮光し
たマスクを用いることによって実現可能になる。
Therefore, when the pattern and the mask shown in FIG. 19B are exposed, a multi-level exposure distribution shown in FIG. 18B is formed. In this example, the pattern to be formed has a light transmission type light exposure distribution, but a light shielding type pattern can also be formed by using a mask as shown in FIG. The light-shielding type pattern can be realized by using a mask that transmits light to portions other than the pattern and shields light from the pattern portion.

【0017】光遮光型パターンの場合、解像度以上のパ
ターンは光を遮光し、露光量分布がゼロになるのに対
し、解像度以下の微細パターンは、完全には遮光され
ず、パターン周辺の露光量分布の半分の露光量が分布す
るので、多値の露光量分布が形成される。
In the case of a light-shielding type pattern, a pattern having a resolution higher than the resolution blocks light, and the exposure amount distribution becomes zero. Since an exposure amount that is half of the distribution is distributed, a multivalued exposure amount distribution is formed.

【0018】以上の、二重露光の原理をまとめると、 1.通常露光の露光パターンと融合されない周期パター
ン露光領域、即ちレジストの露光閾値以下の周期露光パ
ターンは現像により消失する。 2.レジストの露光しきい値以下の露光量でおこなった
通常露光のパターン領域に関しては、通常露光と周期パ
ターン露光の双方の露光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所望の回路パタ
ーンの一部である露光パターンが形成される。 3.レジストの露光しきい値以上の露光量でおこなった
通常露光のパターン領域は、マスクパターンに対応した
露光パターンが形成される。さらに、この多重露光方法
の利点として、最も高い解像力が要求される周期パター
ン露光を位相シフト形マスク等を用いた2光束干渉露光
でおこなえば、大きい焦点深度が得られることが挙げら
れる。以上の説明では、周期パターン露光と通常露光の
順番は、周期パターン露光を先としたが、逆あるいは同
時でもよい。
The principle of the double exposure described above is summarized as follows. The periodic pattern exposure area that is not fused with the exposure pattern of the normal exposure, that is, the periodic exposure pattern equal to or less than the exposure threshold of the resist disappears by development. 2. Regarding the pattern area of the normal exposure performed with the exposure amount equal to or less than the exposure threshold value of the resist, one of the desired circuit patterns having the resolution of the periodic pattern exposure, which is determined by a combination of the exposure patterns of the normal exposure and the periodic pattern exposure. An exposure pattern as a part is formed. 3. An exposure pattern corresponding to the mask pattern is formed in the pattern area of the normal exposure performed with the exposure amount equal to or more than the exposure threshold value of the resist. Further, as an advantage of the multiple exposure method, a large depth of focus can be obtained by performing a two-beam interference exposure using a phase shift mask or the like for a periodic pattern exposure requiring the highest resolution. In the above description, the order of the periodic pattern exposure and the normal exposure is the order of the periodic pattern exposure, but may be reversed or simultaneous.

【0019】ここでの「通常露光」とは、周期パターン
露光より解像度は低いが、任意のパターンを露光するこ
とが可能な露光方法であり、代表的なものとして、投影
光学系によってマスクのパターンを投影することが可能
な投影露光が挙げられる。
The "normal exposure" here is an exposure method capable of exposing an arbitrary pattern although the resolution is lower than that of the periodic pattern exposure. As a typical example, the pattern of a mask is projected by a projection optical system. Projection exposure capable of projecting

【0020】通常露光によって露光されるパターンは、
(以下通常露光パターンという)解像度以下の微細なパ
ターンを含んでおり、その結果、前記に示すように像強
度が多値の分布となっている。また、周期パターン露光
は、この通常露光の微細なパターン部分と同線幅の周期
パターンなどを形成するものである。この周期パターン
露光には、レベンソン型の位相シフトマスクなどが用い
られる。その1例を図1に示した。図18で示した二重
露光によって、パターンの明暗が反転したポジレジスト
に転写するためのマスクパターンは図1のようになる。
図1の周期パターンとの通常露光パターンを同じ位
置に露光し、その合成像である微細なパターンを得る
ことが可能になる。
The pattern exposed by the normal exposure is
It contains a fine pattern with a resolution lower than the resolution (hereinafter referred to as a normal exposure pattern). As a result, the image intensity has a multi-value distribution as described above. The periodic pattern exposure forms a periodic pattern having the same line width as the fine pattern portion of the normal exposure. For this periodic pattern exposure, a Levenson-type phase shift mask or the like is used. One example is shown in FIG. By the double exposure shown in FIG. 18, the mask pattern to be transferred to the positive resist in which the brightness of the pattern is reversed becomes as shown in FIG.
By exposing the normal exposure pattern and the periodic pattern shown in FIG. 1 to the same position, it becomes possible to obtain a fine pattern which is a composite image of the pattern.

【0021】このように、最終的に作成したいパターン
は通常露光パターンとして露光するが、この通常露光パ
ターンには解像度以下の微細線を含んでいるため、同位
置に高解像度の周期パターンを露光することによって、
その通常露光パターンの解像度を向上し、最終的に解像
度以下の微細線を含んだ、所望のパターンを作成するこ
とが出来るものである。
As described above, a pattern to be finally formed is exposed as a normal exposure pattern. Since the normal exposure pattern includes fine lines of a resolution or less, a high-resolution periodic pattern is exposed at the same position. By
The resolution of the normal exposure pattern can be improved, and finally a desired pattern including fine lines having a resolution lower than the resolution can be formed.

【0022】上記で説明したように、図1のの通常露
光パターンの解像度を向上するために、図1のの高解
像度周期パターンを同位置に露光することで、図1の
の通常露光パターンだけでは作成することが出来なかっ
た微細線を、高解像度周期パターンと合成することで作
成出来るのである。
As described above, in order to improve the resolution of the normal exposure pattern of FIG. 1, by exposing the high resolution periodic pattern of FIG. 1 to the same position, only the normal exposure pattern of FIG. A fine line that could not be created can be created by combining it with a high-resolution periodic pattern.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】ところで、回路パター
ンは一般に、設計ルールと呼ばれる最小の微細線を線幅
の単位とし、この線幅では、線幅誤差が厳しく制御され
る。これより大きな線幅は、解像が容易であることに加
えて線幅制御は厳しいものではない。ある任意の回路パ
ターンを半導体基板上に転写する場合、微細線の線幅精
度が重要であり、最小の微細線は一般には線幅の±10
%以下、場合によっては±5%以下の誤差しか許容され
ない。
Generally, a circuit pattern uses a minimum fine line called a design rule as a unit of line width, and a line width error is strictly controlled with this line width. Larger line widths are easier to resolve and have less severe line width control. When transferring an arbitrary circuit pattern onto a semiconductor substrate, the line width accuracy of fine lines is important, and the minimum fine line is generally ± 10% of the line width.
% Or less, and in some cases only ± 5% or less.

【0024】さらに、パターンによってピッチが異なる
場合が多いため、さらに微細線の線幅制御が難しい。な
ぜなら、同じ線幅の微細線を持つパターンの場合でも、
ピッチが大きなものは比較的容易に解像し、ピッチの小
さいものは解像が難しくなる。そのため、同じ線幅の微
細線を持ったパターンであっても、そのパターンのピッ
チが異なる場合では、それらの微細線の線幅が一様とな
らないためである。
Further, since the pitch often differs depending on the pattern, it is more difficult to control the line width of fine lines. Because, even for patterns with fine lines of the same line width,
Those with a large pitch are relatively easily resolved, and those with a small pitch are difficult to resolve. Therefore, even if patterns have fine lines having the same line width, if the patterns have different pitches, the line widths of the fine lines are not uniform.

【0025】二重露光の方法によれば、通常露光のレチ
クルとして、回路パターンと相似なパターンからなるレ
チクルを用いるが、周期パターン露光はこの回路パター
ンの微細線のみに着目する。この周期パターン露光は、
回路パターンから微細線のみを抽出したパターン(A)
とピッチが同じで、この微細線抽出パターン(A)を含
む周期パターン(Aよりは周期数が同じかそれ以上)を
露光する。この周期パターン露光はレチクルを用いない
方法もあるが、ここではレチクルを用いる方法とする。
According to the double exposure method, a reticle having a pattern similar to a circuit pattern is used as a reticle for normal exposure, but periodic pattern exposure focuses only on fine lines of this circuit pattern. This periodic pattern exposure
Pattern (A) in which only fine lines are extracted from the circuit pattern
Then, a periodic pattern including the fine line extraction pattern (A) (having the same or greater number of cycles than A) including the fine line extraction pattern (A) is exposed. Although there is a method that does not use a reticle for this periodic pattern exposure, a method using a reticle is used here.

【0026】ここで、通常露光用のレチクルに配置され
る複数のパターンの中には、前述したようにピッチの異
なるパターンが混在していることは良くある。通常露光
パターンは回路パターンと相似なパターンであるため、
回路パターンが決まると自動的に決定する。そのため、
周期パターンは、この通常露光パターンに合わせたパタ
ーンを用いることになる。
Here, a plurality of patterns arranged on the reticle for normal exposure often include patterns having different pitches as described above. Since the normal exposure pattern is similar to the circuit pattern,
When the circuit pattern is determined, it is automatically determined. for that reason,
As the periodic pattern, a pattern matching this normal exposure pattern is used.

【0027】この場合、周期パターンのピッチは、通常
露光パターンのピッチと等しくすることが望ましい。ま
た、周期パターンのピッチを構成する線幅には特に決ま
りはなく、通常露光パターンの線幅と同じものにしても
良いし、異なる場合でも良い。このように、周期パター
ンのピッチを構成する線幅には特に決まりがないため、
その線幅は同じ場合や異なる場合など、色々な場合があ
った。
In this case, it is desirable that the pitch of the periodic pattern is equal to the pitch of the normal exposure pattern. Further, the line width constituting the pitch of the periodic pattern is not particularly limited, and may be the same as the line width of the normal exposure pattern, or may be different. As described above, since the line width forming the pitch of the periodic pattern is not particularly determined,
There were various cases where the line width was the same or different.

【0028】通常行われている二重露光では、ある露光
量で同一レチクル内のすべての通常露光パターンを露光
する。そして、線幅制御の厳しい最小線幅が所定の線幅
になるよう、周期パターン露光の露光量を調節しながら
周期パターン露光を行う。二重露光においては、通常露
光パターンに対応した周期パターンを作成していること
から、周期パターンを構成する線幅の取り方によって、
最終的に得られる合成像の微細線の線幅が、すべてのパ
ターンで一様にならない場合があった。
In the usual double exposure, all normal exposure patterns in the same reticle are exposed at a certain exposure amount. Then, the periodic pattern exposure is performed while adjusting the exposure amount of the periodic pattern exposure so that the minimum line width for which the line width control is strict becomes a predetermined line width. In double exposure, since a periodic pattern corresponding to the normal exposure pattern is created, depending on the line width of the periodic pattern,
In some cases, the line width of the fine lines of the finally obtained composite image is not uniform in all patterns.

【0029】そのため、周期パターンのピッチを構成す
る線幅に特に決まりない場合は、その線幅の取り方によ
って各パターンごとに最適露光量が異なったり、露光量
に対する線幅変化が異なる現象が生じ、結果として同一
マスク上のすべてのパターンに共通の露光量範囲が狭く
なる場合も起こるのである。
Therefore, when the line width constituting the pitch of the periodic pattern is not particularly determined, a phenomenon occurs in which the optimum exposure amount differs for each pattern or the line width changes with respect to the exposure amount depending on how the line width is taken. As a result, the exposure range common to all the patterns on the same mask may be narrowed.

【0030】このように、周期パターンのピッチを構成
する線幅によって、各パターンごとの露光量特性が変化
するため、すべての最適露光量を揃え、かつ露光量に対
する線幅変化も出来るだけ等しくし、すべてのパターン
に共通の広い露光量範囲を確保するためにも、最適な周
期パターンを構成する線幅を決定することが、非常に重
要な課題になるのである。
As described above, since the exposure characteristic of each pattern changes depending on the line width constituting the pitch of the periodic pattern, all the optimum exposure amounts are made uniform and the line width change with respect to the exposure amount is made as equal as possible. In order to secure a wide exposure amount range common to all the patterns, it is very important to determine the line width forming the optimal periodic pattern.

【0031】以下に、この点の課題について、図2及び
図3の例を用いて詳しく説明する。図2は、光透過部で
パターンを作成するネガレジストを用いる場合であっ
て、最上段の2つの設計パターン(パターン1とパター
ン2)をウエハ上に転写したい場合を示した。ここで、
図2のの通常露光パターンは設計パターンと相似ある
いは類似したパターンであって、本来は露光装置の倍率
を含めて考える必要があるが、ここでは分かりやすく倍
率1として示している。また、図2のの周期パターン
は、設計パターンと相似あるいは類似したの通常パタ
ーンの微細線部分に着目し、この微細線のみを抽出した
パターンとピッチを同じにする。そして、周期数は、こ
の微細線のみを抽出したパターンと同じ数かそれ以上の
数にする。
Hereinafter, the problem in this respect will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows a case where a negative resist for forming a pattern in the light transmitting portion is used, and a case where the two uppermost design patterns (pattern 1 and pattern 2) are to be transferred onto a wafer. here,
The normal exposure pattern in FIG. 2 is a pattern similar or similar to the design pattern, and it is originally necessary to consider the magnification of the exposure apparatus, but here, it is shown as a magnification of 1 for easy understanding. The periodic pattern shown in FIG. 2 focuses on the fine line portions of the normal pattern similar or similar to the design pattern, and has the same pitch as the pattern obtained by extracting only these fine lines. Then, the number of periods is set to the same number or more than the pattern from which only the fine lines are extracted.

【0032】以上のように、設計パターンから通常露光
パターンが作成され、この通常露光パターンから周期パ
ターンが作成されることを説明してきた。しかし、この
周期パターンにおいて、通常露光パターンより、周期パ
ターンのピッチと周期数は決定できるものの、周期パタ
ーンのピッチを構成する線幅に関しては、何も決まりが
ない。現在は、光遮光部でパターンを作成するポジレジ
ストの方が一般的なので、図3にポジレジストの例を示
し、周期パターンのピッチを構成する線幅の取り方によ
って生じる問題点についてさらに説明する。図3も同じ
ように、最上段の2つのパターンを設計パターンとして
ウエハ上に転写したい場合である。
As described above, it has been described that the normal exposure pattern is created from the design pattern and the periodic pattern is created from the normal exposure pattern. However, in this periodic pattern, although the pitch of the periodic pattern and the number of periods can be determined from the normal exposure pattern, the line width constituting the pitch of the periodic pattern is not determined at all. At present, a positive resist that forms a pattern with a light-shielding portion is more common. Therefore, an example of a positive resist is shown in FIG. 3, and a problem caused by how to obtain a line width forming a pitch of a periodic pattern will be further described. . Similarly, FIG. 3 shows a case where it is desired to transfer the two uppermost patterns as design patterns onto a wafer.

【0033】通常露光パターンのパターン1はピッチP
1で、1種類の微細線(線幅L)で構成されている。一
方、通常露光パターンのパターン2はピッチP2で、2
種類の線幅(線幅L・2L)で構成されている。通常露
光パターンのパターン1・パターン2における微細線の
線幅Lが同じことから、まず周期パターンの線幅は、互
いのピッチが異なっても同じ線幅で構成する場合を考え
る。例えば、ピッチP1が2L、ピッチP2が3Lの場
合、 1)パターン1、パターン2ともに周期パターンの線幅
が1Lの場合と、 2)パターン1、パターン2ともに周期パターンの線幅
が1.5Lの場合が考えられる。図2及び図3には、上
記1)の場合を示した。
The pattern 1 of the normal exposure pattern has a pitch P
1 and is composed of one type of fine line (line width L). On the other hand, the pattern 2 of the normal exposure pattern has a pitch P2 of 2
It is composed of different types of line widths (line width L · 2L). Since the line widths L of the fine lines in the pattern 1 and the pattern 2 of the normal exposure pattern are the same, first, a case is considered in which the line widths of the periodic patterns have the same line width even if their pitches are different. For example, when the pitch P1 is 2L and the pitch P2 is 3L, 1) when the line width of the periodic pattern is 1L for both the patterns 1 and 2, and 2) when the line width of the periodic pattern is 1.5L for both the patterns 1 and 2. Is the case. 2 and 3 show the case 1).

【0034】図4は、二重露光によって作成された合成
像において、図3のA断面に関する露光量とA断面の線
幅の関係を示したものである。図3に示したようにパタ
ーン1の周期パターンの線幅をL1とし、パターン2の
周期パターン線幅をL2とした。図4はパターン1のピ
ッチが2L、パターン2のピッチが3L(L=130n
m)の場合で、 1)パターン1とパターン2がともに周期パターンの線
幅が1Lの場合(L1=L2=1L) 2)パターン1とパターン2がともに周期パターンの線
幅が1.5Lの場合(L1=L2=1.5L) 2種類の場合を示している。
FIG. 4 shows the relationship between the exposure amount for section A in FIG. 3 and the line width of section A in the composite image created by double exposure. As shown in FIG. 3, the line width of the periodic pattern of pattern 1 was L1, and the line width of the periodic pattern of pattern 2 was L2. FIG. 4 shows that the pitch of pattern 1 is 2L and the pitch of pattern 2 is 3L (L = 130n).
1) When both the pattern 1 and the pattern 2 have a line width of 1L (L1 = L2 = 1L) 2) Both the pattern 1 and the pattern 2 have a line width of 1.5L Case (L1 = L2 = 1.5L) Two cases are shown.

【0035】この図4は、パターン2の微細線Lが設計
線幅(L=130nm)になった露光量を基準露光量と
設定し、この基準露光量をグラフの中心にし、露光量に
対する線幅変化をプロットした。破線がパターン1、実
線がパターン2の変化を示している。同じ露光量ですべ
てのパターンを形成するためには、同一露光量のパター
ン1とパターン2の線幅はどちらも等しくなるべきであ
る。つまり、2本のグラフはぴったり一致する、また
は、非常に近づくべきである。しかし、図4の1)2)
どちらのグラフにおいても2本の線は大きく離れている
ことから、同露光量ではパターン1とパターン2の線幅
が異なる、つまり設計の線幅になる最適露光量がずれて
いることが分かる。
FIG. 4 shows that the exposure amount at which the fine line L of the pattern 2 becomes the design line width (L = 130 nm) is set as a reference exposure amount, and this reference exposure amount is set at the center of the graph. The width change was plotted. A dashed line indicates a change in pattern 1 and a solid line indicates a change in pattern 2. In order to form all the patterns with the same exposure, the line widths of pattern 1 and pattern 2 having the same exposure should both be equal. That is, the two graphs should exactly match or be very close. However, FIG.
In both graphs, since the two lines are largely separated from each other, it can be seen that the line widths of the pattern 1 and the pattern 2 are different at the same exposure amount, that is, the optimum exposure amount which becomes the designed line width is shifted.

【0036】これは、同一マスク上にあるピッチが異な
るパターンを作成する場合において、周期パターンの線
幅が、全てのパターンにおいて等しい場合では、各パタ
ーンごとの最適露光量を揃えることが出来ないことを示
している。また、図4の1)2)どちらのグラフとも
に、実線と破線のグラフの傾きを比較すると、実線(パ
ターン2)の傾きの方が急であることから、パターン2
の方が露光量変化に対して線幅変化が大きいことが分か
る。つまり、パターンごとに、露光量変化に対する線幅
変化が異なっているのである。つまり、線幅ばらつきの
許容範囲を、設計線幅の10%以内とした場合、パター
ンごとに最適露光量とその許容領域が異なるため、2つ
のパターンに共通な露光量範囲が非常に狭くなり、問題
となるのである。
This is because, when patterns having different pitches on the same mask are formed, if the line widths of the periodic patterns are equal in all the patterns, it is impossible to equalize the optimum exposure amount for each pattern. Is shown. Further, in both graphs 1) and 2), when comparing the slopes of the solid line and the broken line graph, the slope of the solid line (pattern 2) is steeper.
It can be seen that the line width change is larger with respect to the exposure amount change. In other words, the line width change with respect to the exposure amount changes for each pattern. In other words, if the allowable range of the line width variation is within 10% of the design line width, the optimum exposure amount and the allowable region are different for each pattern, so that the exposure amount range common to the two patterns becomes very narrow. It is a problem.

【0037】このように、構成する線幅が等しい周期パ
ターンを用いたのでは、各パターンごとに最適露光量
や、露光量変化に対する線幅変化が異なるため、すべて
のパターンに共通な許容領域が非常に狭くなってしま
う。今まで述べたように、周期パターンの線幅によって
パターンごとの露光量特性が変化するため、すべてのパ
ターンの最適露光量を揃え、かつ露光量変化と線幅変化
の関係も揃えるために、最適な周期パターンの線幅を決
定することが重要になるのである。
As described above, when a periodic pattern having the same line width is used, the optimum exposure amount and the line width change with respect to the change in the exposure amount are different for each pattern. It becomes very narrow. As described above, since the exposure characteristic for each pattern changes depending on the line width of the periodic pattern, it is necessary to optimize the optimal exposure for all patterns and the relationship between the exposure variation and the line width variation. It is important to determine the line width of a proper periodic pattern.

【0038】そこで、本発明は、上記課題を解決し、パ
ターン間の最適露光量を一致させ、かつパターン間の露
光量に対する線幅変化を揃えることができ、パターンに
共通な露光量範囲を広く取ることが可能となる多重露光
を行うためのマスク、該マスクによる露光方法、露光装
置、およびデバイス製造方法を提供するものである。
Accordingly, the present invention solves the above-mentioned problems, makes it possible to match the optimum exposure amount between patterns, and to equalize the line width change with respect to the exposure amount between patterns, thereby widening the exposure amount range common to patterns. An object of the present invention is to provide a mask for performing multiple exposure that can be taken, an exposure method using the mask, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.

【0039】[0039]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、つぎの(1)〜(16)のように構成し
た多重露光を行うためのマスク、該マスクによる露光方
法、露光装置、およびデバイス製造方法を提供するもの
である。 (1)被露光基板上に、周期パターンを有する第1パタ
ーンの露光と互いに線幅が同じで線幅同志の間隔が異な
る複数の微細線群を有する第2パターンの露光を含む多
重露光を行うための前記第1パターンのマスクであっ
て、前記第1パターンは、それぞれ前記微細線群の1つ
と重なる線幅と線幅同志の間隔との比率が互いに等しい
複数の周期パターンを有することを特徴とするマスク。 (2)前記第1パターンの前記複数の周期パターンの線
幅は、互いに等しいことを特徴とする上記(1)に記載
のマスク。 (3)前記周期パターンを有する第1パターンが、複数
のパターンブロックを有することを特徴とする上記
(1)または上記(2)に記載のマスク。 (4)前記微細線を有する第2パターンが、設計パター
ンと相似あるいは類似したパターンであることを特徴と
する上記(1)〜(3)のいずれかに記載のマスク。 (5)前記微細線を有する第2パターンが、複数の線幅
で構成されていることを特徴とする上記(1)〜(4)
のいずれかに記載のマスク。 (6)前記微細線を有する第2パターンは、線幅の異な
るパターンが離れて存在するパターンで構成されている
ことを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載
のマスク。 (7)前記微細線を有する第2パターンは、該微細線の
方向が混在したパターンで構成されていることを特徴と
する上記(1)〜(4)のいずれかに記載のマスク。 (8)前記微細線を有する第2パターンは、該微細線の
方向が直交したL字パターンを有することを特徴とする
上記(1)〜(4)のいずれかに記載のマスク。 (9)前記微細線を有する第2パターンは、該微細線の
方向が斜めとされたパターンを有することを特徴とする
上記(1)〜(4)のいずれかに記載のマスク。 (10)上記(1)〜上記(9)のいずれかに記載のマ
スクを用い、該マスクパターンを感光基板上に露光転写
することを特徴とする露光方法。 (11)前記第1パターンによる露光は、ある像コント
ラストのパターン露光であり、前記第2のパターンによ
る露光は、第1のパターンよりも像コントラストが低い
パターン露光であることを特徴とする上記(10)に記
載の露光方法。 (12)前記マスクが有する周期パターンのピッチP、
露光光の波長をλ、前記マスクパターンを感光基板上に
露光転写する際に用いる投影光学系の開口数をNAと
し、k1=P/(λ/NA)としたとき、 0.5≦k1≦1.0 の関係を満たすことを特徴とする上記(10)または上
記(11)に記載の露光方法。 (13)請求項1〜9のいずれか1項に記載のマスクを
用い、該マスクのパターンを投影光学系で感光基板上に
投影する多重露光モードを有することを特徴とする露光
装置。 (14)前記第1パターンによる露光を、微細線で構成
されたパターン露光とし、前記第2のパターンによる露
光を、第1のパターンよりも像コントラストが低いパタ
ーン露光とし投影露光するように構成されていることを
特徴とする上記(13)に記載の露光装置。 (15)前記マスクが有する周期パターンのピッチ
P、、露光光の波長をλ、前記マスクパターンを感光基
板上に露光転写する際に用いる投影光学系の開口数をN
Aとし、k1=P/(λ/NA)としたとき、 0.5≦k1≦1.0 の関係を満たすように構成されていることを特徴とする
上記(13)または上記(14)に記載の露光装置。 (16)上記(10)〜(12)のいずれかに記載の露
光方法、または上記(13)〜(15)のいずれかに記
載の露光装置によって、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
デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方
法。
In order to achieve the above object, the present invention provides a mask for performing multiple exposures as described in the following (1) to (16), an exposure method using the mask, and an exposure method. An apparatus and a device manufacturing method are provided. (1) Multiple exposure including exposure of a first pattern having a periodic pattern and exposure of a second pattern having a plurality of fine line groups having the same line width and different intervals between line widths are performed on the substrate to be exposed. Wherein the first pattern has a plurality of periodic patterns having the same ratio between a line width overlapping with one of the fine line groups and an interval between the line widths. Mask. (2) The mask according to (1), wherein the line widths of the plurality of periodic patterns of the first pattern are equal to each other. (3) The mask according to the above (1) or (2), wherein the first pattern having the periodic pattern has a plurality of pattern blocks. (4) The mask according to any one of (1) to (3), wherein the second pattern having the fine line is a pattern similar or similar to a design pattern. (5) The above (1) to (4), wherein the second pattern having the fine lines has a plurality of line widths.
The mask according to any one of the above. (6) The mask according to any one of the above (1) to (4), wherein the second pattern having the fine line is configured by a pattern in which patterns having different line widths are separated from each other. (7) The mask according to any one of the above (1) to (4), wherein the second pattern having the fine lines is constituted by a pattern in which the directions of the fine lines are mixed. (8) The mask according to any one of (1) to (4), wherein the second pattern having the fine lines has an L-shaped pattern in which the directions of the fine lines are orthogonal. (9) The mask according to any one of the above (1) to (4), wherein the second pattern having the fine line has a pattern in which the direction of the fine line is oblique. (10) An exposure method using the mask according to any one of (1) to (9) and exposing and transferring the mask pattern onto a photosensitive substrate. (11) The exposure using the first pattern is a pattern exposure with a certain image contrast, and the exposure using the second pattern is a pattern exposure with a lower image contrast than the first pattern. The exposure method according to 10). (12) The pitch P of the periodic pattern of the mask,
When the wavelength of the exposure light is λ, the numerical aperture of the projection optical system used for exposing and transferring the mask pattern onto the photosensitive substrate is NA, and k1 = P / (λ / NA), 0.5 ≦ k1 ≦ The exposure method according to the above (10) or (11), wherein the relationship of 1.0 is satisfied. (13) An exposure apparatus using the mask according to any one of claims 1 to 9 and having a multiple exposure mode for projecting a pattern of the mask onto a photosensitive substrate by a projection optical system. (14) The exposure by the first pattern is a pattern exposure composed of fine lines, and the exposure by the second pattern is a pattern exposure having a lower image contrast than that of the first pattern, and the projection exposure is performed. The exposure apparatus according to the above (13), wherein: (15) The pitch P of the periodic pattern of the mask, the wavelength of the exposure light is λ, and the numerical aperture of the projection optical system used when exposing and transferring the mask pattern onto the photosensitive substrate is N.
A, and when k1 = P / (λ / NA), the configuration is such that the relationship of 0.5 ≦ k1 ≦ 1.0 is satisfied. Exposure apparatus according to the above. (16) The pattern on the reticle surface is transferred onto the wafer surface by the exposure method according to any one of (10) to (12) or the exposure apparatus according to any one of (13) to (15). Forming a device on the wafer through a development process.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
周期パターンと通常露光パターンの二重露光を行う場合
であって、複数のパターンが同一マスク上にあり、それ
ら複数のパターンを同一条件の露光で作成する場合にお
いて、上記した構成の多重露光を行うためのマスクを用
いることによって、前述した課題を達成することができ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In an embodiment of the present invention,
In the case where double exposure of a periodic pattern and a normal exposure pattern is performed, and a plurality of patterns are on the same mask and the plurality of patterns are created by exposure under the same condition, multiple exposure having the above configuration is performed. The above-described problem can be achieved by using a mask for the purpose.

【0041】すなわち、周期パターンのピッチに関わら
ず、すべての周期パターンにおいてデューティを等しく
することで、各パターンの最適露光量を揃え良好な合成
像を作成出来るだけでなく、すべてのパターン共通の露
光量範囲を広げることが出来るのである。デューティが
等しいという意味は、ピッチを構成している線幅と間隔
の比を等しくするということである。
That is, irrespective of the pitch of the periodic patterns, by making the duties equal in all the periodic patterns, not only can the optimum exposure amount of each pattern be made uniform and a good composite image can be formed, but also the exposure The amount range can be extended. The fact that the duties are equal means that the ratio between the line width and the interval constituting the pitch is made equal.

【0042】例えば、前記課題で述べた、通常露光パタ
ーンとしてパターン1(ピッチP1)とパターン2(ピ
ッチP2)の2つのパターンが同一レチクル上に混在す
る場合においては、図5に示したように、ピッチに関係
なく線幅と間隔の比を等しくするのである。ここで図5
の通り、パターン1のピッチをP1・周期パターンの線
幅をL1・間隔をS1とし、パターン2のピッチをP2
・周期パターンの線幅をL2・間隔をS2としたとき、
次式の関係を満たすように構成する。 L1:S1=L2:S2(P1=L1+S1 P2=L
2+S2) このように、複数のパターンが同一マスク上に構成され
ている場合、そのパターンのピッチにかかわらず、すべ
てデューティが等しい周期パターンを用いることによっ
て、最適露光量で良好な合成像を得るだけでなく、すべ
てのパターン共通の露光量範囲を広げることが可能とな
る。
For example, in the case where two patterns of pattern 1 (pitch P1) and pattern 2 (pitch P2) are mixed on the same reticle as the normal exposure patterns described in the above-mentioned problem, as shown in FIG. , The ratio between the line width and the interval is made equal regardless of the pitch. Here, FIG.
The pitch of pattern 1 is P1, the line width of the periodic pattern is L1, the interval is S1, and the pitch of pattern 2 is P2.
When the line width of the periodic pattern is L2 and the interval is S2,
It is configured to satisfy the following equation. L1: S1 = L2: S2 (P1 = L1 + S1 P2 = L
2 + S2) As described above, when a plurality of patterns are formed on the same mask, a good synthesized image can be obtained with an optimal exposure amount by using a periodic pattern having the same duty regardless of the pitch of the patterns. Instead, it is possible to widen the exposure amount range common to all patterns.

【0043】周期パターンの最適なデューティに関して
は、パターンを構成する線幅・周期パターンと通常露光
パターンを合成する際の露光量比によって最適値が変化
することが分かっている。そのため、実際に露光する条
件に合わせて、この周期パターンの線幅比率を決定する
ことが望ましいが、すべてのデューティが等しい周期パ
ターンを用いることに変わりない。また、ここでは、光
透過部を線幅とし、光遮光部を間隔と表現したが、光遮
光部を線幅とし、光透過部を間隔とした場合でも、本発
明の目的、効果はかわらない。ここで用いる周期パター
ンは位相が0と180度と反転している位相シフトマス
クであっても良いし、2つの平面波の干渉によって作成
する場合でも同様の効果がある。
It is known that the optimum value of the optimum duty of the periodic pattern changes depending on the exposure ratio when the line width / periodic pattern forming the pattern and the normal exposure pattern are combined. Therefore, it is desirable to determine the line width ratio of this periodic pattern according to the conditions for actual exposure, but it is still the same as using a periodic pattern in which all duties are equal. Further, here, the light transmitting portion is expressed as a line width, and the light shielding portion is expressed as an interval. However, even if the light shielding portion is expressed as a line width and the light transmitting portion is formed as an interval, the object and effect of the present invention are not changed. . The periodic pattern used here may be a phase shift mask in which the phase is inverted between 0 and 180 degrees, and the same effect is obtained even when the periodic pattern is formed by interference of two plane waves.

【0044】[0044]

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する
が、その前にこれらの実施例の理解を容易にするため
に、二重露光手法について、図6の二重露光手法のフロ
ーチャートを示しておく。この図6では、周期パターン
露光・通常パターン露光・現像の各ブロックの流れを示
しているが、周期パターン露光と通常パターン露光の順
序はこの通りであってもその逆でもよく、また複数回の
露光段階を含む場合には、もちろん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
わせを行うステップが行われるが、この処理に関する詳
細は省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but before that, in order to facilitate understanding of these embodiments, a flowchart of the double exposure method of FIG. Keep it. FIG. 6 shows the flow of each block of the periodic pattern exposure, the normal pattern exposure, and the development. However, the order of the periodic pattern exposure and the normal pattern exposure may be the same or the reverse, and a plurality of times may be performed. When the exposure step is included, the exposure step can be performed alternately. In addition, a step of performing precise alignment is performed between each exposure step, but details regarding this processing are omitted.

【0045】なお、周期パターン露光ではコントラスト
が高い像が得られ、通常露光パターンではコントラスト
が低い像が得られるが、以下の各実施例は、波長248
nmのkrFエキシマステッパーを用い、周期パターン
露光・通常パターン露光の二重露光を行う際の周期パタ
ーンに工夫を施したものである。本発明は、以下に説明
する各実施例等に何ら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。
It should be noted that a high contrast image can be obtained by the periodic pattern exposure and a low contrast image can be obtained by the normal exposure pattern.
Using a krF excimer stepper of nm, a periodic pattern is devised when performing double exposure of periodic pattern exposure and normal pattern exposure. The present invention is not limited to the embodiments described below, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

【0046】[実施例1]本発明の実施例1は、光遮光
部でパターンを作成する場合であって、通常露光パター
ンはピッチが等しい2つのパターンの場合について、図
7を用いて説明する。この図7は、実際に使用する周
期パターンと通常露光パターン、それらを二重露光す
る位置関係を合成パターンとして示している。この
2つのパターンを合成することによって、最終的には
図7のの通常露光パターンと同じ形のパターンを得る
ことが目的である。
[Embodiment 1] Embodiment 1 of the present invention relates to a case where a pattern is formed by a light shielding portion, and a case where a normal exposure pattern is two patterns having the same pitch will be described with reference to FIG. . FIG. 7 shows a periodic pattern and a normal exposure pattern that are actually used, and a positional relationship of double exposure thereof as a composite pattern. The purpose is to finally obtain a pattern having the same shape as the normal exposure pattern in FIG. 7 by combining these two patterns.

【0047】図7に示した通常露光パターンのパターン
1とパターン2のピッチは等しく(P1)、同線幅の微
細線を含んだパターンである。このような、ピッチが等
しい2種類のパターンの最適露光量を一致させ、露光量
変化に対する線幅変化が基準内である露光量範囲を出来
る限り広く取るためには、パターンのピッチにかかわら
ず、図7のに示したように、すべてのパターンにおい
て線幅と間隔の比が等しい(デューティが等しい)周期
パターンを用いる。ここでは図7の通り、パターン1の
ピッチをP1・周期パターンの線幅をL1・間隔をS1
とし、パターン2のピッチをP1・周期パターンの線幅
をL2・間隔をS2としたとき、次式の関係を満たすよ
うに構成する。 L1:S1=L2:S2(P1=L1+S1 P1=L
2+S2) ここで、両者のパターンともにピッチが3L(L=13
0nm)と等しく、通常露光パターンの線幅が、パタ
ーン1が1L、パターン2が1Lと2Lの場合を例に、
図8を用いて効果を説明する。図8は、二重露光によっ
て作成された合成像において、図7のA断面に関する露
光量とA断面の線幅の関係を示したものである。 1)は2つの周期パターンのデューティが異なる場合 2)は2つの周期パターンのデューティが等しい場合 を示している。
The pitch of the pattern 1 and the pattern 2 of the normal exposure pattern shown in FIG. 7 are equal (P1) and include fine lines of the same line width. In order to make the optimal exposure amounts of two types of patterns having the same pitch coincide with each other, and to take as wide an exposure amount range that the line width change with respect to the exposure amount is within the standard, regardless of the pattern pitch, As shown in FIG. 7, a periodic pattern having the same ratio between the line width and the interval (equal duty) is used in all the patterns. Here, as shown in FIG. 7, the pitch of pattern 1 is P1, the line width of the periodic pattern is L1, and the interval is S1.
When the pitch of the pattern 2 is P1, the line width of the periodic pattern is L2, and the interval is S2, the following relationship is satisfied. L1: S1 = L2: S2 (P1 = L1 + S1 P1 = L
2 + S2) Here, the pitch of both patterns is 3L (L = 13
0 nm) and the line width of the normal exposure pattern is 1 L for pattern 1 and 1 L and 2 L for pattern 2 as an example.
The effect will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows the relationship between the exposure amount and the line width of the A section in FIG. 7 in the composite image created by the double exposure. 1) shows the case where the duties of the two periodic patterns are different. 2) shows the case where the duties of the two periodic patterns are equal.

【0048】具体的な寸法は、パターン1、パターン2
ともにピッチが3L(L=130nm)の場合であって、 1)パターン1の周期パターンの線幅が1.5L、間隔
が1.5L(L1:S1=1:1) パターン2の周期パターンの線幅が1L、間隔が2L(L
2:S2=1:2) 2)パターン1の周期パターンの線幅が1.5L、間隔
が1.5L(L1:S1=1:1) パターン2の周期パターンの線幅が1.5L、間隔が
1.5L(L2:S2=1:1) となっている。
The specific dimensions are pattern 1 and pattern 2
In both cases, the pitch is 3L (L = 130nm). 1) The line width of the periodic pattern of pattern 1 is 1.5L and the interval is 1.5L (L1: S1 = 1: 1) Line width is 1L, interval is 2L (L
2: S2 = 1: 2) 2) The line width of the periodic pattern of pattern 1 is 1.5L, the interval is 1.5L (L1: S1 = 1: 1) The line width of the periodic pattern of pattern 2 is 1.5L, The interval is 1.5 L (L2: S2 = 1: 1).

【0049】この図8は、パターン2の微細線Lが設計
線幅(L=130nm)になった露光量を基準露光量と
設定し、この基準露光量をグラフの中心にし、露光量に
対する線幅変化をプロットした。破線がパターン1、実
線がパターン2の変化を示している。
FIG. 8 shows an exposure amount where the fine line L of the pattern 2 has reached the design line width (L = 130 nm) as a reference exposure amount, and this reference exposure amount is set at the center of the graph. The width change was plotted. A dashed line indicates a change in pattern 1 and a solid line indicates a change in pattern 2.

【0050】同じ露光量ですべてのパターンを形成する
ためには、同一露光量のパターン1とパターン2の線幅
はどちらも等しくなるべきである。図8の2)では、2
本の線はぴったり重なっており、両者のパターンの最適
露光量が一致している上、露光量と線幅の関係も等しく
なっている。つまり、2つの周期パターンのデューティ
が等しい場合は、露光量特性が非常に良好であり、すべ
てのパターンの最適露光量を一致できるだけでなく、露
光量に対する線幅変化の関係も揃っているため、最も露
光量範囲を広げることが出来るのである。
In order to form all patterns with the same exposure, the line widths of pattern 1 and pattern 2 having the same exposure should both be equal. In 2) of FIG. 8, 2
The lines are exactly overlapped with each other, so that the optimal exposure amounts of the two patterns are the same, and the relationship between the exposure amount and the line width is also equal. In other words, when the duty of the two periodic patterns is equal, the exposure characteristic is very good, and not only can the optimum exposure of all the patterns match, but the relationship between the exposure and the line width change is also uniform. The exposure range can be expanded most.

【0051】一方、図8の1)のグラフにおける2本の
線は大きく離れていることから、同露光量ではパターン
1とパターン2の線幅が異なる、つまり所定の線幅にな
る最適露光量がずれていることが分かる。また、図8の
1)のグラフにおいて、実線と破線のグラフの傾きを比
較すると、破線(パターン1)の傾きの方が急であるこ
とから、パターン1の方が露光量変化に対して線幅変化
が大きいことが分かる。図8の1)の場合は、パターン
ごとに露光量変化に対する線幅変化が異なっているので
ある。
On the other hand, since the two lines in the graph of 1) in FIG. 8 are largely separated from each other, the line widths of the pattern 1 and the pattern 2 are different at the same exposure amount, that is, the optimum exposure amount becomes a predetermined line width. It can be seen that is shifted. In the graph of 1) in FIG. 8, when the slopes of the solid line and the broken line are compared, the slope of the broken line (pattern 1) is steeper. It can be seen that the width change is large. In the case of 1) in FIG. 8, the line width change with respect to the change in the exposure amount differs for each pattern.

【0052】つまり、2つの周期パターンのデューティ
が異なる場合は、線幅ばらつきの許容範囲を設計線幅の
10%以内とした場合、パターンごとに最適露光量とそ
の許容領域が異なるため、2つのパターンに共通な露光
量範囲が非常に狭くなってしまうのである。仮に、最適
露光量が一致するように、基準露光量で2つのパターン
の線幅が等しくなるよう、線幅補正を行ったとしても、
その露光量からずれたときの線幅変化量がパターンごと
に異なっていることから、パターン共通の露光量範囲が
狭くなってしまうのである。
In other words, when the duty of the two periodic patterns is different, when the allowable range of the line width variation is within 10% of the design line width, the optimum exposure amount and the allowable area are different for each pattern. The exposure amount range common to the patterns becomes very narrow. Even if the line width is corrected so that the line widths of the two patterns are equal at the reference exposure amount so that the optimum exposure amounts match,
Since the amount of change in line width when deviating from the exposure amount differs for each pattern, the exposure amount range common to the patterns becomes narrow.

【0053】上記からも分かるように、光遮光部でパタ
ーンを作成する場合であって、パターンのピッチが等し
い2つのパターンの場合は、周期パターンのデューティ
が等しいパターンを用いることによって、基準露光量で
すべてのパターンの線幅を一致できるだけでなく、露光
量に対する線幅変化をすべてのパターンで一致させるこ
とが出来、すべてのパターンに共通な露光量範囲を最も
向上することが出来るのである。
As can be seen from the above, in the case where a pattern is created by the light-shielding portion and two patterns having the same pattern pitch are used, the pattern having the same duty as the periodic pattern is used. Thus, not only can the line widths of all the patterns be matched, but also the line width change with respect to the exposure can be matched for all the patterns, and the exposure range common to all the patterns can be improved most.

【0054】本実施例1では、すべてのパターンにおい
て、デューティL:S=1:1の場合が最も良好な結果
を示したが、デューティは1:1に限定されるものでは
ない。本発明はすべての周期パターンのデューティを等
しくすることが重要である。
In the first embodiment, the best results were obtained when the duty ratio L: S = 1: 1 in all the patterns. However, the duty ratio is not limited to 1: 1. In the present invention, it is important to make the duty of all the periodic patterns equal.

【0055】[実施例2]本発明の実施例2は、実施例
1と同様、光遮光部でパターンを作成する場合であっ
て、通常露光パターンはピッチが異なるパターンの場合
について、図9を用いて説明する。
[Embodiment 2] In Embodiment 2 of the present invention, as in Embodiment 1, a case where a pattern is created by a light-shielding portion, and FIG. It will be described using FIG.

【0056】この図9は、実際に使用する周期パター
ンと通常露光パターン、それらを二重露光する位置関
係を図9の合成パターンとして示している。この図9
の2つのパターンを合成することによって、最終的
には図9のの通常露光パターンと同じ形のパターンを
得ることが目的である。
FIG. 9 shows the actually used periodic pattern and the normal exposure pattern, and the positional relationship of double exposure thereof as the composite pattern of FIG. This figure 9
The purpose is to finally obtain a pattern having the same shape as the normal exposure pattern in FIG. 9 by synthesizing these two patterns.

【0057】図9に示した通常露光パターンのパターン
1とパターン2のピッチは異なっているが、同線幅の微
細線(L)を含んだパターンである。このような、ピッ
チが異なる2種類のパターンの最適露光量を出来るだけ
一致させ、露光量変化に対する線幅変化が基準内である
露光量範囲を出来る限り広く取るためには、パターンの
ピッチにかかわらず、図9のに示したように、すべて
のパターンにおいて線幅と間隔の比が等しい(デューテ
ィが等しい)周期パターンを用いる。ここでは図9の通
り、パターン1のピッチをP1・周期パターンの線幅を
L1・間隔をS1とし、パターン2のピッチをP2・周
期パターンの線幅をL2・間隔をS2としたとき、次式
の関係を満たすように構成する。 L1:S1=L2:S2(P1=L1+S1 P2=L
2+S2) ここで、パターン1のピッチが2L、パターン2のピッ
チが3Lの場合で(L=130nm)、通常露光パター
ンの線幅が、パターン1が1L、パターン2が1Lと
2Lの場合を例に、図10を用いて効果を説明する。図
10は、二重露光によって作成された合成像において、
図9のA断面に関する露光量とA断面の線幅の関係を示
したものである。図10の1)及び2)は2つの周期パ
ターンのデューティが異なる場合、図10の3)は2つ
の周期パターンのデューティが等しい場合を示してい
る。具体的には、パターン1のピッチが2L、パターン
2のピッチが3L(L=130nm)の場合であって、 1)パターン1のピッチP1が2L、周期パターンがL
1:S1=1.5L:0.5L=3:1 パターン2のピッチP2が3L、周期パターンがL2:
S2=1.5L:1.5L=1:1 2)パターン1のピッチP1が2L、周期パターンがL
1:S1=1L:1L=1:1 パターン2のピッチP2が3L、周期パターンがL2:
S2=2L:1L=2:1 3)パターン1のピッチP1が2L、周期パターンがL
1:S1=1L:1L=1:1 パターン2のピッチP2が3L、周期パターンがL2:
S2=1.5L:1.5L=1:1 の3種類の周期パターンの場合を示している。
Although the pitches of the pattern 1 and the pattern 2 of the normal exposure pattern shown in FIG. 9 are different from each other, the pattern includes fine lines (L) having the same line width. In order to make the optimum exposure amounts of the two types of patterns having different pitches coincide with each other as much as possible, and to make the exposure amount range in which the line width change with respect to the exposure amount is within the standard as wide as possible, it is necessary to set the optimum exposure amount regardless of the pattern pitch. Instead, as shown in FIG. 9, a periodic pattern in which the ratio between the line width and the interval is equal (the duty is equal) is used in all the patterns. Here, as shown in FIG. 9, when the pitch of pattern 1 is P1, the line width of the periodic pattern is L1 and the interval is S1, and the pitch of pattern 2 is P2, the line width of the periodic pattern is L2 and the interval is S2, It is configured to satisfy the relationship of the expression. L1: S1 = L2: S2 (P1 = L1 + S1 P2 = L
2 + S2) Here, the case where the pitch of pattern 1 is 2L and the pitch of pattern 2 is 3L (L = 130nm), and the case where the line width of the normal exposure pattern is 1L for pattern 1 and 1L and 2L for pattern 2 Next, the effect will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows a composite image created by double exposure,
10 illustrates a relationship between an exposure amount and a line width of the A section in FIG. 9. 1) and 2) in FIG. 10 show the case where the duties of the two periodic patterns are different, and 3) in FIG. 10 show the case where the duties of the two periodic patterns are equal. Specifically, this is the case where the pitch of pattern 1 is 2L and the pitch of pattern 2 is 3L (L = 130nm). 1) The pitch P1 of pattern 1 is 2L and the periodic pattern is L
1: S1 = 1.5L: 0.5L = 3: 1 Pitch P2 of pattern 2 is 3L, periodic pattern is L2:
S2 = 1.5L: 1.5L = 1: 1 2) Pitch P1 of pattern 1 is 2L, periodic pattern is L
1: S1 = 1L: 1L = 1: 1 Pitch P2 of pattern 2 is 3L, periodic pattern is L2:
S2 = 2L: 1L = 2: 1 3) Pitch P1 of pattern 1 is 2L, periodic pattern is L
1: S1 = 1L: 1L = 1: 1 Pitch P2 of pattern 2 is 3L, periodic pattern is L2:
The case of three types of periodic patterns of S2 = 1.5L: 1.5L = 1: 1 is shown.

【0058】この図10は、パターン2の微細線Lが設
計線幅(L=130nm)になった露光量を基準露光量
と設定し、この基準露光量をグラフの中心にし、露光量
に対する線幅変化をプロットした。破線がパターン1、
実線がパターン2の変化を示している。
In FIG. 10, the exposure amount at which the fine line L of the pattern 2 has reached the design line width (L = 130 nm) is set as the reference exposure amount, and this reference exposure amount is set at the center of the graph. The width change was plotted. The broken line is pattern 1,
The solid line indicates the change of the pattern 2.

【0059】同じ露光量ですべてのパターンを形成する
ためには、同一露光量のパターン1とパターン2の線幅
はどちらも等しくなるべきである。図10の3)では、
2本の線の差は最も小さくなっており、その上2本の線
の傾きが最も小さくなっているため、両者のパターンの
最適露光量が比較的一致している上、露光量と線幅の関
係も等しくなっている。つまり、2つの周期パターンの
デューティが等しい場合は、露光量特性が非常に良好で
あり、すべてのパターンの最適露光量を一致できるだけ
でなく、露光量に対する線幅変化の関係も揃っているた
め、最もすべてのパターンに共通な露光量範囲を広げる
ことが出来るのである。
In order to form all patterns with the same exposure, both the pattern 1 and the pattern 2 having the same exposure should have the same line width. In 3) of FIG.
Since the difference between the two lines is the smallest, and the inclination of the two lines is the smallest, the optimum exposure amounts of both patterns are relatively equal, and the exposure amount and the line width The relationship is also equal. In other words, when the duty of the two periodic patterns is equal, the exposure characteristic is very good, and not only can the optimum exposure of all the patterns match, but the relationship between the exposure and the line width change is also uniform. It is possible to extend the exposure range common to all patterns.

【0060】一方、図10の1)及び2)のグラフにお
ける2本の線は大きく離れていることから、同露光量で
はパターン1とパターン2の線幅が異なる、つまり所定
の線幅になる最適露光量がずれていることが分かる。ま
た、図10の1)及び2)のグラフにおいて、実線と破
線のグラフの傾きを比較すると、図10の1)では実線
(パターン2)の傾きの方が急であり、図10の2)で
は破線(パターン1)の傾きの方が急である。このよう
に、図10の1)及び2)の場合は、パターンごとに露
光量変化に対する線幅変化が異なっているのである。
On the other hand, since the two lines in the graphs 1) and 2) in FIG. 10 are largely separated from each other, the line widths of the pattern 1 and the pattern 2 are different at the same exposure amount, that is, a predetermined line width is obtained. It can be seen that the optimum exposure amount is shifted. Further, in the graphs 1) and 2) of FIG. 10, when comparing the slopes of the solid line and the broken line, the slope of the solid line (pattern 2) is steeper in 1) of FIG. Then, the slope of the broken line (pattern 1) is steeper. As described above, in the cases 1) and 2) of FIG. 10, the line width change with respect to the change in the exposure amount differs for each pattern.

【0061】つまり、2つの周期パターンのデューティ
が異なる場合は、線幅ばらつきの許容範囲を設計線幅の
10%以内とした場合、パターンごとに最適露光量とそ
の許容領域が異なるため、2つのパターンに共通な露光
量範囲が非常に狭くなってしまうのである。仮に、最適
露光量が一致するように、基準露光量で2つのパターン
の線幅が等しくなるよう、線幅補正を行ったとしても、
その露光量からずれたときの線幅変化量がパターンごと
に異なっていることから、パターン共通の露光量範囲が
狭くなってしまうのである。
That is, when the duty of the two periodic patterns is different, when the allowable range of the line width variation is within 10% of the design line width, the optimum exposure amount and the allowable area are different for each pattern. The exposure amount range common to the patterns becomes very narrow. Even if the line width is corrected so that the line widths of the two patterns are equal at the reference exposure amount so that the optimum exposure amounts match,
Since the amount of change in line width when deviating from the exposure amount differs for each pattern, the exposure amount range common to the patterns becomes narrow.

【0062】上記からも分かるように、光遮光部でパタ
ーンを作成する場合であって、パターンのピッチが等し
い2つのパターンの場合は、周期パターンのデューティ
が等しいパターンを用いることによって、基準露光量で
すべてのパターンの線幅を一致できるだけでなく、露光
量に対する線幅変化をすべてのパターンで一致させるこ
とが出来、すべてのパターンに共通な露光量範囲を最も
向上することが出来るのである。
As can be seen from the above description, in the case where a pattern is formed in the light shielding portion and two patterns having the same pattern pitch are used, the pattern having the same duty as the periodic pattern is used. Thus, not only can the line widths of all the patterns be matched, but also the line width change with respect to the exposure can be matched for all the patterns, and the exposure range common to all the patterns can be improved most.

【0063】ここでは、すべてのパターンにおいて、デ
ューティL:S=1:1の場合のみについて説明した
が、デューティは1:1に限ったことではなく、すべて
の周期パターンのデューティを等しくすることが重要で
ある。最適なデューティに関しては、パターンを構成す
る線幅・周期パターンと通常露光パターンを合成する際
の露光量比などによって最適値が変化することが分かっ
ている。そのため、実際に露光する条件に合わせて、こ
の周期パターンの線幅比率を決定することが望ましい。
基本的には、光遮光部でパターンを形成する場合は、光
透過部の線幅が広いほどコントラストが高くなる。実施
例1と実施例2から、ピッチが同じでも異なる場合で
も、ピッチには関係なく、デューティが等しい周期パタ
ーンをすべてのパターンについて用いることが最も有効
であることが分かる。
Here, in all the patterns, only the case where the duty L: S = 1: 1 has been described. However, the duty is not limited to 1: 1. It is possible to make the duty of all the periodic patterns equal. is important. Regarding the optimum duty, it is known that the optimum value varies depending on the exposure ratio when the line width / periodic pattern forming the pattern and the normal exposure pattern are combined, and the like. Therefore, it is desirable to determine the line width ratio of this periodic pattern according to the conditions for actual exposure.
Basically, when a pattern is formed by the light shielding portion, the wider the line width of the light transmitting portion, the higher the contrast. It can be seen from the first embodiment and the second embodiment that, even when the pitch is the same or different, it is most effective to use a periodic pattern having the same duty for all patterns regardless of the pitch.

【0064】[実施例3]本発明の実施例3は、実施例
1と同様に通常露光パターンはピッチが等しい2つのパ
ターンの場合で、光透過部でパターンを作成する場合に
ついて、図11を用いて説明する。この図11は、実際
に使用する周期パターンと通常露光パターン、それ
らを二重露光する位置関係を合成パターンとして示し
ている。この図11の及びの2つのパターンを合成
することによって、最終的には図11のの通常露光パ
ターンと同じ形のパターンを得ることが目的である。図
11に示した通常露光パターンのパターン1とパターン
2のピッチは等しく、パターン1は1種類の微細線、パ
ターン2は微細線を含んだ2種類の線幅で構成されたパ
ターンである。
[Embodiment 3] In Embodiment 3 of the present invention, as in Embodiment 1, the normal exposure pattern is two patterns having the same pitch, and FIG. It will be described using FIG. FIG. 11 shows a periodic pattern and a normal exposure pattern that are actually used, and a positional relationship in which they are double-exposed as a composite pattern. The purpose is to finally obtain a pattern having the same shape as the normal exposure pattern of FIG. 11 by combining the two patterns of FIG. 11 and. The pitch of the pattern 1 and the pattern 2 of the normal exposure pattern shown in FIG. 11 are equal, and the pattern 1 is a pattern composed of one kind of fine line and the pattern 2 is composed of two kinds of line widths including the fine line.

【0065】このような、ピッチが等しい2種類のパタ
ーンの最適露光量を一致させ、露光量変化に対する線幅
変化が基準内である、パターンに共通な露光量範囲を出
来る限り広く取るためには、通常露光パターンの線幅に
よらず、図11のに示したように、すべてのパターン
において光遮光部と光透過部の線幅比率関係が等しい、
(デューティが等しい)周期パターンを用いる必要があ
るのである。ここでは図11の通り、パターン1のピッ
チをP1・周期パターンの線幅をL1・間隔をS1と
し、パターン2のピッチはP1・周期パターンの線幅を
L2・間隔をS2としたとき、次式の関係を満たすよう
に構成する。 L1:S1=L2:S2(P1=L1+S1 P2=L
2+S2) このように、光透過部でパターンを形成する場合で、ピ
ッチが等しい複数のパターンが同一マスク上に存在する
場合、デューティの等しい周期パターンを用いることに
よって、基準露光量でのパターンごとの線幅差を出来る
だけ小さくできるだけでなく、露光量に対する線幅変化
をすべてのパターンで一致させることが出来、共通な露
光量範囲を最も向上することが出来るのである。
In order to make the optimum exposure amounts of two types of patterns having the same pitch coincide with each other and to make the exposure range common to the patterns as wide as possible, in which the line width change with respect to the exposure amount change is within the standard. Regardless of the line width of the normal exposure pattern, as shown in FIG. 11, the line width ratio relationship between the light shielding portion and the light transmitting portion is equal in all patterns.
It is necessary to use a periodic pattern (equal in duty). Here, as shown in FIG. 11, when the pitch of pattern 1 is P1, the line width of the periodic pattern is L1, and the interval is S1, and the pitch of pattern 2 is P1, the line width of the periodic pattern is L2, and the interval is S2. It is configured to satisfy the relationship of the expression. L1: S1 = L2: S2 (P1 = L1 + S1 P2 = L
2 + S2) As described above, when a plurality of patterns having the same pitch are present on the same mask in the case where the pattern is formed by the light transmitting portion, by using a periodic pattern having the same duty, each pattern at the reference exposure amount is used. Not only can the line width difference be made as small as possible, but also the line width change with respect to the exposure can be matched for all patterns, and the common exposure range can be maximized.

【0066】[実施例4]本発明の実施例4は、光遮光
部でパターンを作成する場合であって、通常露光パター
ンにおいて、ピッチが異なる2種類のパターンが同一マ
スク上にあり、かつ微細線の方向が混在しているパター
ンの場合について、図12を用いて説明する。この図1
2は、二重露光により合成パターンを得るために、実際
に使用する周期パターンと図12のの通常露光パタ
ーンを示している。この図12の及び2つのパター
ンを合成することによって、最終的には図12のの通
常露光パターンと同じ形のパターンを得ることが目的で
ある。
[Embodiment 4] Embodiment 4 of the present invention relates to a case where a pattern is formed by a light shielding portion. In a normal exposure pattern, two types of patterns having different pitches are formed on the same mask and are fine. A case of a pattern in which line directions are mixed will be described with reference to FIG. This figure 1
Reference numeral 2 denotes a periodic pattern actually used to obtain a combined pattern by double exposure and a normal exposure pattern in FIG. The purpose is to finally obtain a pattern having the same shape as the normal exposure pattern in FIG. 12 by combining the two patterns in FIG. 12 and the two patterns.

【0067】図12に示した通常露光パターンのパター
ン1とパターン2のピッチは異なっており、パターン1
は1種類の微細線、パターン2は微細線を含んだ2種類
の線幅で構成されたパターンである。微細線を解像する
ために用いる周期パターン図12のは、微細線の方向
に合わせるため、2つのパターンの周期方向は直交して
いる。ただし、この周期パターンの線幅は、実施例2と
同様に考えることが出来る。
The pitch of the pattern 1 and the pattern 2 of the normal exposure pattern shown in FIG.
Is a type of fine line, and pattern 2 is a pattern composed of two types of line widths including the fine line. In the periodic pattern shown in FIG. 12 used for resolving the fine line, the periodic directions of the two patterns are orthogonal to each other in order to match the direction of the fine line. However, the line width of this periodic pattern can be considered as in the second embodiment.

【0068】つまり、ピッチが等しい2種類のパターン
の最適露光量を一致させ、露光量変化に対する線幅変化
が基準内である、パターンに共通な露光量範囲を出来る
限り広く取るためには、図12のに示したように、す
べてのパターンにおいて周期パターンの光遮光部L1と
光透過部S1の線幅比率関係が等しい、つまりデューテ
ィが等しい周期パターンを用いる必要があるのである。
ただし、周期の方向は微細線の方向と一致させる。ここ
では図12の通り、パターン1のピッチをP1・周期パ
ターンの線幅をL1・間隔をS1とし、パターン2のピ
ッチをP2・周期パターンの線幅をL1・間隔をS1と
したとき、次式の関係を満たすように構成する。 L1:S1=L2:S2(P1=L1+S1 P2=L
2+S2) このように、光遮光部でパターンを形成する場合で、ピ
ッチが異なり、微細線の方向も異なる複数のパターンが
同一マスク上に存在する場合でも、デューティの等しい
周期パターンを用いることによって、基準露光量でのパ
ターンごとの線幅差を出来るだけ小さくできるだけでな
く、露光量に対する線幅変化をすべてのパターンで一致
させることが出来、共通な露光量範囲を最も向上するこ
とが出来るのである。本実施例では、2つのパターンの
ピッチが異なっていたが、勿論ピッチが同じ場合でも同
様に、デューティの等しい周期パターンを用いることが
必要になる。
That is, in order to make the optimum exposure amounts of two types of patterns having the same pitch coincide with each other and to make the exposure range common to the patterns as wide as possible, in which the line width change with respect to the exposure amount change is within the standard, FIG. As shown in FIG. 12, it is necessary to use a periodic pattern having the same line width ratio between the light shielding portion L1 and the light transmitting portion S1 of the periodic pattern in all the patterns, that is, having the same duty.
However, the direction of the period is made to coincide with the direction of the fine line. Here, as shown in FIG. 12, when the pitch of pattern 1 is P1, the line width of the periodic pattern is L1, and the interval is S1, and the pitch of pattern 2 is P2, the line width of the periodic pattern is L1, and the interval is S1, It is configured to satisfy the relationship of the expression. L1: S1 = L2: S2 (P1 = L1 + S1 P2 = L
2 + S2) As described above, even when a plurality of patterns having different pitches and different fine line directions are present on the same mask when a pattern is formed by the light shielding portion, by using a periodic pattern having the same duty, Not only can the line width difference for each pattern at the reference exposure amount be minimized, but also the line width change with respect to the exposure amount can be matched for all patterns, and the common exposure range can be improved most. . In the present embodiment, the pitches of the two patterns are different. Of course, even when the pitch is the same, it is necessary to use a periodic pattern having the same duty.

【0069】[実施例5]本発明の実施例5は、光遮光
部でパターンを作成する場合であって、通常露光パター
ンの微細線の方向が直交したL字パターンを含んだ場合
について、図13を用いて説明する。この図13は、二
重露光により合成パターンを得るために、実際に使用す
る周期パターンと通常露光パターンを示している。
この図13の及び2つのパターンを合成することに
よって、最終的には図13のの通常露光パターンと同
じ形のパターンを得ることが目的である。
[Embodiment 5] Embodiment 5 of the present invention relates to a case where a pattern is formed by a light-shielding portion, in which an ordinary exposure pattern includes an L-shaped pattern in which the direction of fine lines is orthogonal. 13 will be described. FIG. 13 shows a periodic pattern and a normal exposure pattern actually used to obtain a combined pattern by double exposure.
The purpose is to finally obtain a pattern having the same shape as the normal exposure pattern in FIG. 13 by synthesizing the two patterns in FIG. 13 and the two patterns.

【0070】図13に示した通常露光パターンのパター
ン1とパターン2のピッチは異なっており、パターン1
は1種類の微細線、パターン2は微細線を含んだ2種類
の線幅で構成されたパターンである。微細線を解像する
ために用いる周期パターン図13のは、微細線の方向
に合わせるため、パターン1の周期パターンはL字にな
り、周期方向が直交している。ただし、この場合でも周
期パターンの線幅は、実施例2と同様に考えることが出
来る。
The pitch between pattern 1 and pattern 2 of the normal exposure pattern shown in FIG.
Is a type of fine line, and pattern 2 is a pattern composed of two types of line widths including the fine line. Periodic pattern used for resolving fine lines In FIG. 13, the periodic pattern of pattern 1 is L-shaped, and the periodic directions are orthogonal to each other in order to match the direction of the fine lines. However, even in this case, the line width of the periodic pattern can be considered in the same manner as in the second embodiment.

【0071】つまり、ピッチが異なる2種類のパターン
の最適露光量を一致させ、露光量変化に対する線幅変化
が基準内である、パターンに共通な露光量範囲を出来る
限り広く取るためには、図13のに示したように、す
べてのパターンにおいて周期パターンの光遮光部と光透
過部の線幅比率関係が等しい、つまりデューティが等し
い周期パターンを用いる必要があるのである。ただし、
周期の方向は微細線の方向と一致させる。ここでは図1
3の通り、パターン1のピッチをP1・周期パターンの
線幅をL1・間隔をS1とし、パターン2のピッチをP
2・周期パターンの線幅をL1・間隔をS1としたと
き、次式の関係を満たすように構成する。 L1:S1=L2:S2(P1=L1+S1 P2=L
2+S2) このように、光遮光部でパターンを形成する場合で、ピ
ッチが異なり、微細線の方向も異なるL字パターンを含
む複数のパターンが同一マスク上に存在する場合でも、
デューティの等しい周期パターンを用いることによっ
て、基準露光量でのパターンごとの線幅差を出来るだけ
小さくできるだけでなく、露光量に対する線幅変化をす
べてのパターンで一致させることが出来、共通な露光量
範囲を最も向上することが出来るのである。図14のよ
うに、コンタクトホール部が接続されている場合でも同
様の効果があるといえる。
That is, in order to make the optimum exposure amounts of two types of patterns having different pitches coincide with each other, and to make the exposure range common to the patterns as wide as possible, in which the line width change with respect to the exposure amount change is within the standard, FIG. As shown in FIG. 13, it is necessary to use a periodic pattern having the same line width ratio between the light-shielding portion and the light-transmitting portion of the periodic pattern in all the patterns, that is, having the same duty. However,
The direction of the period coincides with the direction of the fine line. Here, Figure 1
As shown in FIG. 3, the pitch of pattern 1 is P1, the line width of the periodic pattern is L1, the interval is S1, and the pitch of pattern 2 is P1.
2. When the line width of the periodic pattern is L1 and the interval is S1, the configuration is such that the following equation is satisfied. L1: S1 = L2: S2 (P1 = L1 + S1 P2 = L
2 + S2) As described above, in the case where a pattern is formed by the light shielding portion, even when a plurality of patterns including an L-shaped pattern having different pitches and different fine line directions are present on the same mask,
By using periodic patterns with the same duty, not only the line width difference between patterns at the reference exposure amount can be made as small as possible, but also the line width change with respect to the exposure amount can be matched for all patterns, and the common exposure amount The range can be improved most. It can be said that the same effect is obtained even when the contact hole portion is connected as shown in FIG.

【0072】[実施例6]本発明の実施例6は、光遮光
部でパターンを作成する場合であって、通常露光パター
ンの微細線の方向が斜めのパターンを含んだ場合につい
て、図15を用いて説明する。この図15は、二重露光
により合成パターンを得るために、実際に使用する図1
5の周期パターンと図15の通常露光パターンを示
している。この2つのパターンを合成することによ
って、最終的には図15のの通常露光パターンと同じ
形のパターンを得ることが目的である。
[Embodiment 6] Embodiment 6 of the present invention relates to a case where a pattern is formed by a light shielding portion, and shows a case where a fine line direction of a normal exposure pattern includes an oblique pattern. It will be described using FIG. FIG. 15 shows an example of FIG. 1 actually used to obtain a composite pattern by double exposure.
5 and the normal exposure pattern of FIG. The purpose is to finally obtain a pattern having the same shape as the normal exposure pattern of FIG. 15 by combining these two patterns.

【0073】図15に示した通常露光パターンにおい
て、2つの方向に伸びる微細線のピッチは異なってい
る。図15に示したように、方向1のピッチをP1、周
期パターンの線幅をL1・間隔をS1とし、方向2のピ
ッチをP2、周期パターンの線幅をL2・間隔をS2と
している。微細線を解像するために用いる周期パターン
図15のは、微細線の方向に合わせるため、周期パタ
ーンは斜め方向を含んでいる。ただし、この場合でも周
期パターンの線幅は、実施例2と同様に考えることが出
来る。
In the normal exposure pattern shown in FIG. 15, fine lines extending in two directions have different pitches. As shown in FIG. 15, the pitch in the direction 1 is P1, the line width of the periodic pattern is L1 · interval S1, the pitch in the direction 2 is P2, and the line width of the periodic pattern is L2 · S2. The periodic pattern used for resolving the fine line In FIG. 15, the periodic pattern includes an oblique direction in order to match the direction of the fine line. However, even in this case, the line width of the periodic pattern can be considered in the same manner as in the second embodiment.

【0074】つまり、ピッチが異なる2種類の方向を持
つパターンの最適露光量を一致させ、露光量変化に対す
る線幅変化が基準内である、パターンに共通な露光量範
囲を出来る限り広く取るためには、図15のに示した
ように、光遮光部と光透過部の線幅比率関係が等しい、
つまりデューティが等しい周期パターンを用いる必要が
あるのである。ただし、周期の方向は微細線の方向と一
致させ、次式の関係を満たすように構成する。 L1:S1=L2:S2(P1=L1+S1 P2=L
2+S2) このように、光遮光部でパターンを形成する場合で、ピ
ッチが異なり、斜め方向の微細線を持つパターンを含む
複数のパターンが同一マスク上に存在する場合でも、デ
ューティの等しい周期パターンを用いることによって、
基準露光量でのパターンごとの線幅差を出来るだけ小さ
くできるだけでなく、露光量に対する線幅変化をすべて
のパターンで一致させることが出来、共通な露光量範囲
を最も向上することが出来るのである。勿論このパター
ンにコンタクトホール部が接続されている場合でも同様
の効果があるといえる。
In other words, in order to make the optimal exposure doses of patterns having two kinds of directions having different pitches coincide with each other and to make the exposure dose range common to the patterns in which the line width change with respect to the exposure dose change is within the standard as wide as possible. As shown in FIG. 15, the line width ratio relationship between the light shielding portion and the light transmitting portion is equal.
That is, it is necessary to use a periodic pattern having the same duty. However, the direction of the period is made to coincide with the direction of the fine line, and is configured so as to satisfy the following equation. L1: S1 = L2: S2 (P1 = L1 + S1 P2 = L
2 + S2) As described above, even when a plurality of patterns including a pattern having a different pitch and a diagonal fine line are present on the same mask when a pattern is formed by the light shielding portion, a periodic pattern having the same duty is used. By using
Not only can the line width difference for each pattern at the reference exposure amount be minimized, but also the line width change with respect to the exposure amount can be matched for all patterns, and the common exposure range can be improved most. . Of course, the same effect can be said to be obtained even when the contact hole portion is connected to this pattern.

【0075】[実施例7]本発明の実施例7は、光遮光
部でパターンを作成する場合であって、通常露光パター
ンが周期パターンのピッチの整数倍である場合につい
て、図16を用いて説明する。この図16は、実際に使
用する周期パターンと通常露光パターン、それらを
二重露光する位置関係を合成パターンとして示してい
る。この2つのパターンを合成することによって、
最終的には図16のの通常露光パターンと同じ形のパ
ターンを得ることが目的である。
[Embodiment 7] Embodiment 7 of the present invention relates to a case where a pattern is formed by a light-shielding portion and a case where a normal exposure pattern is an integral multiple of the pitch of a periodic pattern with reference to FIG. explain. FIG. 16 shows, as a composite pattern, a periodic pattern and a normal exposure pattern that are actually used, and a positional relationship in which they are double-exposed. By combining these two patterns,
Finally, the purpose is to obtain a pattern having the same shape as the normal exposure pattern shown in FIG.

【0076】図16に示したように、パターン1とパタ
ーン2のピッチは異なっている。周期パターンにおけ
るパターン1のピッチはP1で、パターン2の周期パタ
ーンのピッチはP2で、通常露光パターンのピッチがP
2の2倍になっている。このように、通常露光パターン
と周期パターンのピッチが整数倍の関係になっているパ
ターンを含んだ場合でも、同じ関係が成り立つのであ
る。
As shown in FIG. 16, the pitches of pattern 1 and pattern 2 are different. In the periodic pattern, the pitch of pattern 1 is P1, the pitch of the periodic pattern of pattern 2 is P2, and the pitch of the normal exposure pattern is P1.
It is twice as large as 2. As described above, even when a pattern in which the pitch between the normal exposure pattern and the periodic pattern has an integer multiple relationship is included, the same relationship holds.

【0077】つまり、ピッチが異なる2種類のパターン
の最適露光量を一致させ、露光量変化に対する線幅変化
が基準内である、パターンに共通な露光量範囲を出来る
限り広く取るためには、図16のに示したように、す
べてのパターンにおいて周期パターンの線幅と間隔の比
が等しい、次式の関係を満たすように構成する。つまり
デューティが等しい周期パターンを用いる必要があるの
である。 L1:S1=L2:S2(P1=L1+S1 P2=L
2+S2) このように、光透過部でパターンを形成する場合で、互
いにピッチが異なり、通常露光パターンと周期パターン
のピッチの関係が整数倍であるパターンが同一マスク上
に存在する場合でも、デューティの等しい周期パターン
を用いることによって、基準露光量でのパターンごとの
線幅差を出来るだけ小さくできるだけでなく、露光量に
対する線幅変化をすべてのパターンで一致させることが
出来、共通な露光量範囲を最も向上することが出来るの
である。
That is, in order to make the optimum exposure amounts of two types of patterns having different pitches coincide with each other, and to make the exposure range common to the patterns as wide as possible, in which the line width change with respect to the exposure amount change is within the standard, FIG. As shown in FIG. 16, in all patterns, the ratio between the line width and the interval of the periodic pattern is equal, and the following relationship is satisfied. That is, it is necessary to use a periodic pattern having the same duty. L1: S1 = L2: S2 (P1 = L1 + S1 P2 = L
2 + S2) As described above, when the patterns are formed by the light transmitting portions, the pitches are different from each other, and even if a pattern in which the relationship between the pitch of the normal exposure pattern and the pitch of the periodic pattern is an integral multiple exists on the same mask, the duty of the By using the same periodic pattern, not only the line width difference for each pattern at the reference exposure amount can be made as small as possible, but also the line width change with respect to the exposure amount can be matched for all patterns, and the common exposure amount range It can be improved the most.

【0078】以上をまとめると、通常露光パターンと周
期パターンの2重露光を行う露光方法において、前記周
期パターンのピッチにかかわらず、周期パターンの線幅
と間隔の比である“デューティの等しい”周期パターン
を用いることによって、すべてのパターンの最適露光量
を一致させ、かつ露光量に対する線幅変化を揃えること
ができ、すべてのパターンに共通な露光量範囲を広く取
ることを可能とするものである。そして、通常露光パタ
ーンが、複数の線幅で構成された場合であっても、同一
マスク上に線幅の異なるパターンが離れて存在する場合
でも、方向が混在している場合であっても、デューティ
の等しい周期パターンを用いることで、上記した本発明
の課題を達成することができる。
In summary, in an exposure method for performing double exposure of a normal exposure pattern and a periodic pattern, regardless of the pitch of the periodic pattern, the “equal duty” cycle, which is the ratio of the line width to the interval of the periodic pattern, By using patterns, it is possible to make the optimal exposure amounts of all the patterns coincide, and to make the line width change with respect to the exposure amounts uniform, thereby making it possible to widen the exposure amount range common to all the patterns. . And even if the normal exposure pattern is configured with a plurality of line widths, even if patterns with different line widths are separated on the same mask, even if the directions are mixed, By using a periodic pattern having the same duty, the above-described object of the present invention can be achieved.

【0079】つぎに、上記した各実施例におけるマスク
を用いた高解像度露光装置について説明する。図17
は、上記した各実施例を適用し得る周期パターンの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
露光装置を示す概略図である。図17において、221
はKrF又はArFエキシマレーザ、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2
28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型位相シフトマスク(レ
チクル)又はエッジシフタ型マスク(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ために設けてある。
Next, a high-resolution exposure apparatus using a mask in each of the above embodiments will be described. FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing a high-resolution exposure apparatus capable of performing both exposure for two-beam interference of a periodic pattern and ordinary projection exposure to which the above-described embodiments can be applied. In FIG. 17, 221
Is a KrF or ArF excimer laser, 222 is an illumination optical system, 223 is a mask (reticle), 224 is a mask stage, 227 is a circuit pattern of the mask 223 on the wafer 2.
A projection optical system 225 for reducing and projecting on the reference numeral 28 is a mask (reticle) changer. The stage 224 has a normal reticle and the above-mentioned Levenson-type phase shift mask (reticle), edge shifter type mask (reticle) or phase shifter. It is provided for selectively supplying one of the periodic pattern masks (reticles) that is not provided.

【0080】図17の229は2光束干渉露光と投影露
光で共用される一つの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。図17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(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。
Reference numeral 229 in FIG. 17 denotes one XYZ stage shared by the two-beam interference exposure and the projection exposure. This stage 229 is movable in a plane perpendicular to the optical axis of the optical system 227 and in the direction of the optical axis. The position in the XY directions is accurately controlled using a laser interferometer or the like. The apparatus shown in FIG. 17 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).

【0081】図17の装置の照明光学系222は小σの
部分的コヒーレント照明と大σの部分的コヒーレント照
明とを切り換え可能に構成してあり、小σの照明の場合
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一つに供給し、
大σ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(2)の照明光を所望のレチクルに供給す
る。大σの部分的コヒーレント照明から小σの部分的コ
ヒーレント照明との切り換えは、通常光学系222のフ
ライアイレンズの直後におかれる開口絞りを、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
と交換すれば良い。さらに、図21に示されるような構
成のX線露光装置を用いて、本実施例の方法によって露
光を行うことも可能である。
The illumination optical system 222 of the apparatus shown in FIG. 17 is configured so as to be able to switch between small coherent illumination and small coherent illumination with small σ. Supplies the illumination light of (1a) or (1b) shown above to one of the aforementioned Levenson-type phase shift reticles, edge shifter-type reticles, or one of the periodic pattern reticles having no phase shifter,
Block 230 for large σ partial coherent illumination
The illumination light shown in (2) is supplied to a desired reticle. Switching from the large σ partial coherent illumination to the small σ partial coherent illumination is performed by changing the aperture stop provided immediately after the fly-eye lens of the optical system 222 to a coherent illumination having an aperture diameter sufficiently smaller than this aperture stop. What is necessary is just to replace it with an illumination diaphragm. Further, exposure can be performed by the method of this embodiment using an X-ray exposure apparatus having a configuration as shown in FIG.

【0082】[0082]

【発明の効果】以上に説明したのように、本発明によれ
ば、被露光基板上に、周期パターンを有する第1パター
ンの露光と微細線を有する第2パターンの露光を含む多
重露光を行うためのマスクであって、前記第1パターン
の線幅と該線幅の間隔の比率を等しくしたマスクを構成
することで、パターン間の最適露光量を一致させ、かつ
露光量に対する線幅変化を揃えることができ、パターン
に共通な露光量範囲を広く取ることが可能となる多重露
光を行うためのマスク、該マスクによる露光方法、露光
装置、およびデバイス製造方法を実現することができ
る。
As described above, according to the present invention, multiple exposures including exposure of a first pattern having a periodic pattern and exposure of a second pattern having fine lines are performed on a substrate to be exposed. A mask having the same ratio between the line width of the first pattern and the interval between the line widths, so that the optimum exposure amount between the patterns is matched and the line width change with respect to the exposure amount is reduced. It is possible to realize a mask for performing multiple exposure that can be aligned and to obtain a wide exposure amount range common to patterns, an exposure method using the mask, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.

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

【図1】二重露光のパターン配置(ポジレジストの場
合)を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a pattern arrangement of double exposure (in the case of a positive resist).

【図2】ネガレジストを用いてパターンを作成する場合
における課題を説明するための図。
FIG. 2 is a diagram for explaining a problem when a pattern is created using a negative resist.

【図3】ポジレジストを用いてパターンを作成する場合
における課題を説明するための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining a problem when a pattern is formed using a positive resist.

【図4】図2及び図3のA断面に関する露光量とA断面
の線幅の関係を示す図。
FIG. 4 is a view showing a relationship between an exposure amount and a line width of the A section in FIGS. 2 and 3;

【図5】ピッチに関係なく線幅と間隔の比を等しくした
最適パターンの配置例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an optimal pattern arrangement in which the ratio between the line width and the interval is equal regardless of the pitch.

【図6】二重露光のフローチャート図。FIG. 6 is a flowchart of double exposure.

【図7】本発明の実施例1におけるパターンの作成を説
明するための図。
FIG. 7 is a diagram illustrating the creation of a pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例1における露光量と線幅の関係
を示す図
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between an exposure amount and a line width according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例2におけるパターンの作成を説
明するための図。
FIG. 9 is a diagram illustrating the creation of a pattern according to the second embodiment of the present invention.

【図10】実施例2における露光量と線幅の関係を示
す。
FIG. 10 shows a relationship between an exposure amount and a line width in Example 2.

【図11】本発明の実施例3におけるパターンの作成を
説明するための図。
FIG. 11 is a diagram illustrating the creation of a pattern according to a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例4におけるパターンの作成を
説明するための図。
FIG. 12 is a diagram illustrating the creation of a pattern according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例5におけるパターンの作成を
説明するための図。
FIG. 13 is a diagram illustrating the creation of a pattern according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例5におけるパターンの作成を
説明するための図。
FIG. 14 is a diagram illustrating the creation of a pattern according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例6におけるパターンの作成を
説明するための図。
FIG. 15 is a diagram illustrating the creation of a pattern according to a sixth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例7におけるパターンの作成を
説明するための図。
FIG. 16 is a diagram illustrating the creation of a pattern according to a seventh embodiment of the present invention.

【図17】二重露光を行う高解像度露光装置の概略図。FIG. 17 is a schematic view of a high-resolution exposure apparatus that performs double exposure.

【図18】二重露光の原理を説明するための図。FIG. 18 is a view for explaining the principle of double exposure.

【図19】二重露光の原理を説明するための図。FIG. 19 is a view for explaining the principle of double exposure.

【図20】従来の投影露光装置の模式図。FIG. 20 is a schematic view of a conventional projection exposure apparatus.

【図21】X線露光装置の概略図。FIG. 21 is a schematic view of an X-ray exposure apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

191:遠紫外線露光用光源 192:照明光学系 193:照明光 194:マスク 195:物体側露光光 196:光学系 197:像側露光光 198:基板 199:基板ステージ 221:KrF又はArFエキシマレーザ 222:照明光学系 223:マスク 224:マスクステージ 225:マスクチェンジャ 227:撮影光学系 228:ウエハ 229:ステージ 230:ブロック 191: Light source for far ultraviolet exposure 192: Illumination optical system 193: Illumination light 194: Mask 195: Object side exposure light 196: Optical system 197: Image side exposure light 198: Substrate 199: Substrate stage 221: KrF or ArF excimer laser 222 : Illumination optical system 223: mask 224: mask stage 225: mask changer 227: photographing optical system 228: wafer 229: stage 230: block

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被露光基板上に、周期パターンを有する第
1パターンの露光と互いに線幅が同じで線幅同志の間隔
が異なる複数の微細線群を有する第2パターンの露光を
含む多重露光を行うための前記第1パターンのマスクで
あって、前記第1パターンは、それぞれ前記微細線群の
1つと重なる線幅と線幅同志の間隔との比率が互いに等
しい複数の周期パターンを有することを特徴とするマス
ク。
1. A multiple exposure including exposure of a first pattern having a periodic pattern on a substrate to be exposed and exposure of a second pattern having a plurality of fine lines having the same line width and different intervals between the line widths. Wherein the first pattern has a plurality of periodic patterns in which the ratio between the line width overlapping with one of the fine line groups and the interval between the line widths is equal to each other. A mask characterized by the above-mentioned.
【請求項2】前記第1パターンの前記複数の周期パター
ンの線幅は、互いに等しいことを特徴とする請求項1に
記載のマスク。
2. The mask according to claim 1, wherein the line widths of the plurality of periodic patterns of the first pattern are equal to each other.
【請求項3】前記周期パターンを有する第1パターン
が、複数のパターンブロックを有することを特徴とする
請求項1または請求項2に記載のマスク。
3. The mask according to claim 1, wherein the first pattern having the periodic pattern has a plurality of pattern blocks.
【請求項4】前記微細線を有する第2パターンが、設計
パターンと相似あるいは類似したパターンであることを
特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のマス
ク。
4. The mask according to claim 1, wherein the second pattern having the fine lines is a pattern similar or similar to a design pattern.
【請求項5】前記微細線を有する第2パターンが、複数
の線幅で構成されていることを特徴とする請求項1〜4
のいずれか1項に記載のマスク。
5. The method according to claim 1, wherein the second pattern having the fine lines has a plurality of line widths.
The mask according to any one of the above items.
【請求項6】前記微細線を有する第2パターンは、線幅
の異なるパターンが離れて存在するパターンで構成され
ていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に
記載のマスク。
6. The mask according to claim 1, wherein the second pattern having the fine lines is formed by a pattern in which patterns having different line widths are separated from each other. .
【請求項7】前記微細線を有する第2パターンは、該微
細線の方向が混在したパターンで構成されていることを
特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のマス
ク。
7. The mask according to claim 1, wherein the second pattern having the fine lines is a pattern in which directions of the fine lines are mixed.
【請求項8】前記微細線を有する第2パターンは、該微
細線の方向が直交したL字パターンを有することを特徴
とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のマスク。
8. The mask according to claim 1, wherein the second pattern having the fine lines has an L-shaped pattern in which the directions of the fine lines are perpendicular to each other.
【請求項9】前記微細線を有する第2パターンは、該微
細線の方向が斜めとされたパターンを有することを特徴
とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のマスク。
9. The mask according to claim 1, wherein the second pattern having the fine line has a pattern in which the direction of the fine line is oblique.
【請求項10】請求項1〜9のいずれか1項に記載のマ
スクを用い、該マスクパターンを感光基板上に露光転写
することを特徴とする露光方法。
10. An exposure method using the mask according to claim 1 and exposing and transferring the mask pattern onto a photosensitive substrate.
【請求項11】前記第1パターンによる露光は、ある像
コントラストのパターン露光であり、前記第2のパター
ンによる露光は、第1のパターンよりも像コントラスト
が低いパターン露光であることを特徴とする請求項10
に記載の露光方法。
11. The exposure according to claim 1, wherein the exposure with the first pattern is a pattern exposure with a certain image contrast, and the exposure with the second pattern is a pattern exposure with a lower image contrast than the first pattern. Claim 10
Exposure method according to 1.
【請求項12】前記マスクが有する周期パターンのピッ
チP、露光光の波長をλ、前記マスクパターンを感光基
板上に露光転写する際に用いる投影光学系の開口数をN
Aとし、k1=P/(λ/NA)としたとき、 0.5≦k1≦1.0 の関係を満たすことを特徴とする請求項10または請求
項11に記載の露光方法。
12. The pitch P of the periodic pattern of the mask, the wavelength of the exposure light is λ, and the numerical aperture of the projection optical system used when exposing and transferring the mask pattern onto a photosensitive substrate is N.
The exposure method according to claim 10, wherein when A is set and k1 = P / (λ / NA), a relationship of 0.5 ≦ k1 ≦ 1.0 is satisfied.
【請求項13】請求項1〜9のいずれか1項に記載のマ
スクを用い、該マスクのパターンを投影光学系で感光基
板上に投影する多重露光モードを有することを特徴とす
る露光装置。
13. An exposure apparatus having a multiple exposure mode using the mask according to claim 1 and projecting a pattern of the mask onto a photosensitive substrate by a projection optical system.
【請求項14】前記第1パターンによる露光を、ある像
コントラストのパターン露光とし、前記第2のパターン
による露光を、第1のパターンよりも像コントラストが
低いパターン露光とし投影露光するように構成されてい
ることを特徴とする請求項13に記載の露光装置。
14. An exposure apparatus according to claim 1, wherein said first pattern is exposed as a pattern exposure having a certain image contrast, and said second pattern is exposed as a pattern exposure having a lower image contrast than said first pattern. The exposure apparatus according to claim 13, wherein:
【請求項15】前記マスクが有する周期パターンのピッ
チP、、露光光の波長をλ、前記マスクパターンを感光
基板上に露光転写する際に用いる投影光学系の開口数を
NAとし、k1=P/(λ/NA)としたとき、 0.5≦k1≦1.0 の関係を満たすように構成されていることを特徴とする
請求項13または請求項14に記載の露光装置。
15. A pitch P of a periodic pattern of the mask, a wavelength of exposure light λ, a numerical aperture of a projection optical system used for exposing and transferring the mask pattern onto a photosensitive substrate, and k1 = P The exposure apparatus according to claim 13, wherein, when // (λ / NA), 0.5 ≦ k1 ≦ 1.0 is satisfied.
【請求項16】請求項10〜12のいずれか1項に記載
の露光方法、または請求項13〜15のいずれか1項に
記載の露光装置によって、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
てデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方
法。
16. A pattern on a reticle surface is transferred onto a wafer surface by the exposure method according to any one of claims 10 to 12 or the exposure apparatus according to any one of claims 13 to 15. Forming a device on the wafer through a developing process.
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CN103426810A (en) * 2012-05-15 2013-12-04 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Double patterning method in back-end-of-line
CN113223936A (en) * 2021-03-30 2021-08-06 江苏师范大学 Preparation method of InP-based nano periodic structure

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