JP2940553B2 - Exposure method - Google Patents

Exposure method

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JP2940553B2
JP2940553B2 JP63320615A JP32061588A JP2940553B2 JP 2940553 B2 JP2940553 B2 JP 2940553B2 JP 63320615 A JP63320615 A JP 63320615A JP 32061588 A JP32061588 A JP 32061588A JP 2940553 B2 JP2940553 B2 JP 2940553B2
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projection optical
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体素子や液晶素子等を製造するため
に、マスクに形成された原画パターンを感応基板上に転
写する露光方法に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method for transferring an original pattern formed on a mask onto a sensitive substrate in order to manufacture a semiconductor device, a liquid crystal device, and the like. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体素子の製造においては年々微細化と高集積化が
進み、1Mbitメモリ、4Mbitメモリと増々線幅の細いリソ
グラフィ工程が要求されてきている。
In the manufacture of semiconductor devices, miniaturization and high integration are progressing year by year, and a lithography process of a 1 Mbit memory and a 4 Mbit memory, which is increasingly thinner, is required.

この要求に答えるべく、現在リソグラフィ工程で使わ
れる露光装置は、縮小投影硬露光装置(ステッパー)が
主流である。特に原画パターンを有するレクチルを1/5
縮小投影レンズでは15×15mm角程度に縮小してウェハ上
のレジスト層に露光する方法が多用されている。
In order to respond to this demand, a reduction projection hard exposure apparatus (stepper) is mainly used as an exposure apparatus currently used in a lithography process. Especially 1/5 of reticle with original pattern
In a reduction projection lens, a method of exposing a resist layer on a wafer by reducing the size to about 15 × 15 mm square is often used.

このステッパーの投影レンズは年々、解像力を上げる
ために高開口数(N.A.)化され、露光用照明光の波長が
436nm(g線)のとき、N.A.=0.48程度のもが実用化さ
れている。
Each year, the stepper projection lens has a higher numerical aperture (NA) to increase the resolution, and the wavelength of the exposure illumination light
At 436 nm (g-line), a NA of about 0.48 has been put to practical use.

このように投影レンズの開口数を大きくすることは、
それに応じて実効的な焦点深度が小さくなることを意味
し、N.A.=0.48にした投影レンズの焦点深度は、例えば
±0.8μm以下である。すなわち、ウェハ上の1つのシ
ョット領域を15×15mm角とすると、この領域全体の表面
(レジスト層)が、投影レンズの最良結像面に対して±
0.8μm以内(望ましくは±0.2μm以内)に正確に位置
決めされなければならない。
Increasing the numerical aperture of the projection lens in this way requires:
This means that the effective depth of focus decreases accordingly, and the depth of focus of the projection lens with NA = 0.48 is, for example, ± 0.8 μm or less. That is, assuming that one shot area on the wafer is 15 × 15 mm square, the entire surface (resist layer) of this area is ±± with respect to the best imaging plane of the projection lens.
It must be accurately positioned within 0.8 μm (preferably within ± 0.2 μm).

そこで投影レンズの焦点深度の不足に対応するため
に、投影レンズに対してウェハを光軸方向に変位させつ
つ、同一レチクルのパターンを多重露光する方法が提案
されている。
In order to cope with the shortage of the depth of focus of the projection lens, a method has been proposed in which a pattern of the same reticle is multiple-exposed while displacing the wafer with respect to the projection lens in the optical axis direction.

この方法は、投影レンズのみかけ上の焦点深度を増大
させることになり、1つの有効な露光方法である。
This method increases the apparent depth of focus of the projection lens, and is one effective exposure method.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

この多重焦点露光方法は、ベストフォーカスのコント
ラストは若干低下させるものの、広い焦点範囲に渡って
コントラストを保証しようとするものである。この方法
は実験等の結果から、レチクルのパターン面がほとんど
暗部(遮へい部)であり、その中に矩形の開口部(透過
部)が散在するような、所謂コンタクトホール工程用の
パターンに対しては有効であるが、その他のパターン、
特に明暗の直線状パターンが繰返されるような配線層等
のレチクルパターンに対しては、コンタクトホールの場
合ほどには有効でないのが現状である。このような配線
層等のレチクルパターンでは、焦点位置を変化させると
ウェハ上で本来暗線となるべき部分に明線部のデフォー
カス像による光強度が与えられる結果、コントラストが
急激に低下してレジストの膜減りが生じるためである。
また投影露光方法では、投影レンズの性能上、転写可能
な繰返しパターンの周期である値以上に制限されてい
る。この値は投影レンズの解像限界とも呼ばれており、
現在実用化されているものでは、g線で1/5縮小、N.A.
=0.45のとき繰返しパターンの明線と暗線の線幅はウェ
ハ上で0.8μm(レチクル上で4μm)程度となってい
る。
This multifocal exposure method attempts to guarantee the contrast over a wide focal range, although the contrast at the best focus is slightly reduced. According to the results of experiments and the like, this method has been applied to a pattern for a so-called contact hole process in which the pattern surface of the reticle is almost a dark area (shielding area) and rectangular openings (transmission areas) are scattered therein. Is valid, but other patterns,
In particular, at present, it is not as effective as a contact hole for a reticle pattern such as a wiring layer in which a bright and dark linear pattern is repeated. In such a reticle pattern such as a wiring layer, when the focal position is changed, light intensity due to a defocused image of a bright line portion is given to a portion that should be a dark line on the wafer, resulting in a sharp decrease in contrast and a decrease in resist. This is because the film is reduced.
Further, in the projection exposure method, the performance is limited to a value that is equal to or longer than the cycle of the repetitive pattern that can be transferred due to the performance of the projection lens. This value is also called the resolution limit of the projection lens,
Currently practically used, g-line reduces 1/5, NA
When = 0.45, the line width of the bright line and the dark line of the repeated pattern is about 0.8 μm on the wafer (4 μm on the reticle).

従って、レチクル上のパターンの線幅を細くしても、
それ以下の線幅のパターンは正常に露光されることがな
く、投影露光法によるリソグラフィの限界は、もっぱら
投影レンズの性能(解像力)で決まると考えられてい
る。
Therefore, even if the line width of the pattern on the reticle is reduced,
It is considered that a pattern having a line width smaller than that is not normally exposed, and the limit of lithography by the projection exposure method is determined solely by the performance (resolution) of the projection lens.

またプロキシミティ露光法においても、照明光の波長
に応じて生じる回折現象から、マスク上の明線と暗線の
繰り返し周期は、ある値よりも小さくすることは難し
く、極力波長を短くすることで対応している。このため
軟X線等の特別なエネルギー線を必要とした。
Also in the proximity exposure method, it is difficult to make the repetition period of the bright and dark lines on the mask smaller than a certain value due to the diffraction phenomenon that occurs according to the wavelength of the illumination light. doing. For this reason, special energy rays such as soft X-rays were required.

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、
より微細なパターンを投影光学系の開口数の極端な増
大、照明光の極端な短波長化を計ることなく転写可能に
することを第1の目的とする。
The present invention has been made in view of these problems,
It is a first object of the present invention to transfer a finer pattern without extremely increasing the numerical aperture of a projection optical system and reducing the wavelength of illumination light.

さらに本発明は、投影露光法、プロキシミティ露光法
を問わず、より微細なパターンの転写を可能とする方法
を得ることを第2の目的とする。
Further, a second object of the present invention is to obtain a method capable of transferring a finer pattern irrespective of a projection exposure method or a proximity exposure method.

さらに本発明は、コンタクトホール以外のほとんどの
パターンに対しても、多重焦点露光法による効果が十分
に得られるような方法を得ることを第3の目的とする。
It is a third object of the present invention to provide a method capable of sufficiently obtaining the effect of the multifocal exposure method even for most patterns other than the contact holes.

〔問題点を解決する為の手段〕[Means to solve the problem]

本願第1発明は、第1パターンと第2パターンとを順
次基板上の同一感応層に露光して、所望の全体パターン
を基板上に露光する方法であって、第1パターンと第2
パターンのうちの一方のパターンが基板表面の凸部に露
光され、他方が基板表面の凹部に露光されるように、全
体パターンを分解している。
The first invention of the present application is a method of exposing a first pattern and a second pattern to the same sensitive layer on a substrate sequentially to expose a desired entire pattern on the substrate.
The entire pattern is disassembled such that one of the patterns is exposed to a projection on the substrate surface and the other is exposed to a depression on the substrate surface.

また、本願第2発明は、第1パターンと第2パターン
とを順次基板上の同一感応層に露光して、所定のパター
ンを基板上に形成する方法であって、第1パターンと第
2パターンのうちの一方のパターンを用いて基板凹面の
凸部が露光され、他方のパターンを用いて基板表面の凹
部が露光されるときに、その一方のパターンを用いた露
光と他方を用いた露光とで、投影光学系によるパターン
結像面と基板との位置関係を変更するようにした。
The second invention of the present application is a method of forming a predetermined pattern on a substrate by sequentially exposing a first pattern and a second pattern to the same sensitive layer on the substrate, wherein the first pattern and the second pattern are formed. When the convex part of the substrate concave surface is exposed using one of the patterns, and the concave part of the substrate surface is exposed using the other pattern, the exposure using the one pattern and the exposure using the other Thus, the positional relationship between the pattern image plane by the projection optical system and the substrate is changed.

ここで本発明の概要を第1図に基づいて説明する。第
1図において、感応基板上に形成すべき全体パターン
は、チップ(又はショット)領域CP内に作られるパター
ンPA、PBであり、パターンPAはライン・アンド・スペー
ス(L/S)状で90゜に屈曲したパターンであり、パター
ンPBは単純なL/Sパターンである。
Here, the outline of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the whole patterns to be formed on the sensitive substrate are patterns PA and PB formed in a chip (or shot) area CP, and the pattern PA is a line-and-space (L / S) pattern. The pattern PB is a simple L / S pattern.

パターンPA、PBは、それぞれ3つの分解パターンに分
けられ、各分解パターンは3枚のレチクルR1、R2、R3
形成される。各レチクルR1、R2、R3はチップ領域CPに対
応した遮光帯SBが周囲に形成され、その内部の夫々にパ
ターンPAを分解した3つのパターンPTA1、PTA2、PTA
3と、パターンPBを分解した3つのパターンPTB1、PT
B2、PTB3とが形成されている。また各レチクルR1、R2
R3にはアライメント用のマークRM1、RM2、RM3、RM4が設
けられ、チップ領域CPに付随して設けられたマークW
M1、WM2、WM3、WM4との位置合わせに使われる。
The patterns PA and PB are each divided into three decomposition patterns, and each decomposition pattern is formed on three reticles R 1 , R 2 and R 3 . Each of the reticles R 1 , R 2 , and R 3 has three patterns PTA 1 , PTA 2 , and PTA in which a light-shielding band SB corresponding to the chip area CP is formed around the periphery, and a pattern PA is decomposed into the inside thereof.
3 and three patterns PTB 1 and PT
B 2 and PTB 3 are formed. Each reticle R 1 , R 2 ,
R 3 is provided with alignment marks RM 1 , RM 2 , RM 3 , RM 4 , and a mark W provided along with the chip area CP.
M 1, WM 2, WM 3 , are used for alignment and WM 4.

パターンPTA1、PTA2、PTA3、PTB1、PTB2、PTB3は図で
は暗線で示すが、実際には光透過部による明線である。
パターンPTA1、PTB1をチップ領域CPに位置決めして露光
した後、レクチルR2に変えて、パターンPTA2、PTB2をチ
ップ領域CPに位置決めして露光し、次いでレクチルR3
位置決めしてパターンPTA3、PTB3を露光する。
The patterns PTA 1 , PTA 2 , PTA 3 , PTB 1 , PTB 2 , and PTB 3 are shown by dark lines in the figure, but are actually bright lines by the light transmitting portion.
After positioning and exposing the patterns PTA 1 and PTB 1 to the chip area CP, changing to the reticle R 2 and positioning and exposing the patterns PTA 2 and PTB 2 to the chip area CP, and then positioning the reticle R 3 The patterns PTA 3 and PTB 3 are exposed.

パターンPTB1、PTB2、PTB3の夫々は、パターンPBのL/
Sパターンのうち、明線に対応した線状パターンを2本
おきに取り出してまとめたもので、ライン・アンド・ス
ペースのピッチは全体パターンのときの3倍(デューテ
ィは1/3)になっている。パターンPTA1、PTA2、PTA3
夫々についても同様であるが、各パターン中には、パタ
ーンPAの各ラインのように、90゜で屈曲して連続したラ
インが生じないように分解してある。そして90゜の屈曲
部は互いに直行する2本のライン(各ラインは別レチク
ルに形成)の端部が一部重なり合うように定められれて
いる。このように、ライン・アンド・スペースパターン
の場合は、互いに隣り合う明線同志は、それぞれ別のレ
チクルに形成するようにし、1枚のレチクル中では明線
のパターン密度を低下(第1図の場合は1/3)させて明
線の孤立化を計るようにした。
Each of the patterns PTB 1 , PTB 2 and PTB 3 is L / L of the pattern PB.
Of the S pattern, a line pattern corresponding to a bright line is taken out every two lines and put together. The pitch of the line and space is three times that of the whole pattern (duty is 1/3) I have. The same applies to each of the patterns PTA 1 , PTA 2 , and PTA 3 .However, in each pattern, as in each line of the pattern PA, the pattern is decomposed so that a continuous line bent at 90 ° does not occur. is there. The 90 ° bend is defined so that the ends of two lines (each line is formed on a separate reticle) that are perpendicular to each other partially overlap. As described above, in the case of the line-and-space pattern, adjacent bright lines are formed on different reticles, and the pattern density of the bright lines in one reticle is reduced (see FIG. 1). In this case, 1/3) was used to measure the isolation of the bright line.

〔作 用〕(Operation)

第2図(A)はライン・アンド・スペース状の全体パ
ターンPaをそのまま1枚のレチクルRに形成した場合を
示し、第2図(B)は第2図(A)のパターンPaの明線
を1本おきに形成した分解パターンPbの場合を示す。こ
こでPa、Pbの明線の幅は等しく、dである。これらのレ
チクルRに照明光が照射されると、それぞれのパターン
ピッチPに応じた方向に回折光が発生する。このn次回
折光の回折角θは照明光の波長をλとして、 と表わされる。すなわち、パターンピッチが大きい分解
パターンPbの方が同一回折次数の回折角が小さくなり、
その結果一次以上の結像に寄与する回折光が増加し、イ
メージ・コントラストが大きくなることになる。以下に
その実例を示す。
FIG. 2 (A) shows a case of forming the entire pattern P a line-and-space form as it is one of the reticle R, FIG. 2 (B) is the pattern P a of FIG. 2 (A) shows the case of a degradation pattern P b forming the bright line on every other. Here P a, the width of the bright lines of P b are equal, it is d. When these reticles R are irradiated with illumination light, diffracted light is generated in a direction corresponding to each pattern pitch P. The diffraction angle θ of the n-th order diffracted light is represented by It is expressed as That is, the diffraction angle it is the same diffraction orders greater degradation pattern P b is the pattern pitch becomes small,
As a result, the amount of diffracted light that contributes to the primary or higher order imaging increases, and the image contrast increases. An example is shown below.

第2図(C)、(D)、(E)にg線、N.A.=0.45、
σ=0.5の投影レンズを用いて、感光基板上に0.4μmL/S
(0.4μm幅の明線と暗線の繰り返しパターン)を投影
露光する際のベストフォーカスでの空間像の計算値(シ
ミュレーション)を示す。ここでσ値とは投影レンズの
入射瞳の面積と光源像との面積の比を表わす。第2図
(C)は1枚のレチクルにより露光した場合の空間像の
強度分布を表わし、横軸はある明線の中心を原点として
感光基板上の位置(μm)であり、縦軸は相対強度であ
る。第2図(F)は2枚のレチクルに分解して各々露光
した空間像強度の和を示し、第2図(D)、(E)はそ
れぞれ分解されたパターンの空間像の強度分布を表わ
す。このシミュレーションより明らかなように、パター
ンを分割して露光することにより空間像のコントラスト
が向上する。
2 (C), (D) and (E) show g-line, NA = 0.45,
0.4μmL / S on a photosensitive substrate using a σ = 0.5 projection lens
The figure shows the calculated value (simulation) of the aerial image at the best focus when projecting (exposure pattern of 0.4 μm wide bright line and dark line). Here, the σ value represents the ratio of the area of the entrance pupil of the projection lens to the area of the light source image. FIG. 2 (C) shows the intensity distribution of the aerial image when exposed by one reticle. The horizontal axis is the position (μm) on the photosensitive substrate with the center of a certain bright line as the origin, and the vertical axis is relative. Strength. FIG. 2 (F) shows the sum of the aerial image intensities separated into two reticles and each exposed, and FIGS. 2 (D) and (E) show the intensity distribution of the aerial image of the decomposed pattern, respectively. . As is clear from this simulation, the contrast of the aerial image is improved by dividing and exposing the pattern.

すなわち、L/S状のパターンの場合は、2つ以上の分
解パターンにすることで、同じ開口数の投影レンズを使
ったとしても、より多くの高次光を結像に使うことがで
きるのである。このことはより詳細な線状パターンを、
投影レンズの性能で決まる解像限度まで最大限結像させ
ることを意味し、パターンの像質(レジストパターンの
像質)を良好なものにする。
That is, in the case of an L / S pattern, by using two or more decomposition patterns, even if a projection lens having the same numerical aperture is used, more high-order light can be used for imaging. This gives a more detailed linear pattern,
This means that the image is formed as much as possible up to the resolution limit determined by the performance of the projection lens, and the image quality of the pattern (image quality of the resist pattern) is improved.

さらに、全体パターンPaに対して明部の比率を低くし
たパターンPbにすることにより、投影レンズの最良結像
面と感光基板表面とがデフォーカスした場合でも、パタ
ーンPbの暗部のデフォーカス像はあくまで暗部を維持
し、明線化することがなく、明線像の強度のみが低下す
るだけになる。このため、、多重焦点露光法を各分解パ
ターン毎に行なえば、コンタクトホールのときと同様に
みかけ上の焦点深度を増大させた効果が得られる。
Further, by making the pattern P b were low ratio of bright portions for the entire pattern P a, even when the best imaging plane and the photosensitive substrate surface of the projection lens is defocused, the dark portion of the pattern P b de The focused image keeps the dark portion to the last, does not become brighter, and only the intensity of the brighter image is reduced. Therefore, if the multifocal exposure method is performed for each of the decomposition patterns, an effect of increasing the apparent depth of focus can be obtained as in the case of the contact hole.

〔実施例〕〔Example〕

第3図は本発明の実施例に好適な投影型露光装置(ス
テッパー)の構成を示す斜視図である。このステッパー
の基本構成は、例えば特開昭62−145730号公報に開示さ
れたものと同様であるので、以下簡単に説明する。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a projection type exposure apparatus (stepper) suitable for the embodiment of the present invention. The basic configuration of this stepper is the same as that disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-145730, and will be briefly described below.

露光用光源2からの照明光は、レクチルブラインド
(照明視野絞り)等を有する照明光学系4を通り、レチ
クルステージ6上の1枚のレチクルを照明する。レチク
ルステージ6には、ここでは4枚のレチクルR1、R2
R3、R4が同時に載置可能で、x、y方向に2次元移動す
る。このレチクルステージ6には、位置計測用のレーザ
干渉計10からのレーザビームを反射する移動鏡8x、8yが
互いに直角に固定されている。レチクルアライメント系
12はレチクルのアライメントマークRM1〜RM4を検出する
とともに、ウェハW上のマークWM1〜WM4も検出可能に設
けられる。このため、アライメント系12は4枚のうちの
1枚のレチクルを載置に対して位置決めする場合、ある
いはマークRM1〜RM4とマークWM1〜WM4を同時に検出して
ダイ・バイ・ダイアライメントする場合の両方に利用で
きる。尚、第3図ではアライメント系12は1ケ所にしか
設けられていないが、第1図に示した各マークRM1、R
M2、RM3、RM4に対応して複数ケ所に配置されている。マ
ークRM1〜RM4、又はマークWM1〜WM4の光電検出は、マー
ク検出系14によって行なわれる。
Illumination light from the exposure light source 2 passes through an illumination optical system 4 having a reticle blind (illumination field stop) and the like, and illuminates one reticle on a reticle stage 6. The reticle stage 6 has four reticles R 1 , R 2 ,
R 3 and R 4 can be placed at the same time and move two-dimensionally in the x and y directions. On the reticle stage 6, movable mirrors 8x and 8y for reflecting a laser beam from a laser interferometer 10 for position measurement are fixed at right angles to each other. Reticle alignment system
12 detects the alignment marks RM 1 ~RM 4 reticle mark WM 1 ~WM 4 on the wafer W is also provided to be detected. Therefore, the alignment system 12 is four one case a reticle positioned relative placement or simultaneously detects and die-by-die marks RM 1 ~RM 4 marked WM 1 ~WM 4, of the It can be used for both alignment. Although only one alignment system 12 is provided in FIG. 3, each of the marks RM 1 , R 2 shown in FIG.
Corresponding to M 2, RM 3, RM 4 are arranged in a plurality places. Photoelectric detector of marks RM 1 ~RM 4, or marks WM 1 ~WM 4 is performed by the mark detection system 14.

さて、レチクルのパターン領域の像は投影レンズ系16
を介してウェハW上に予め形成されたチップ領域CPに結
像投影される。ウェハWはx、y方向に移動するウェハ
ステージ26上に載置されるが、このウェハステージはy
方向に移動するYステージ26y、Yステージ26y上をx方
向に移動するXステージ26x、Xステージ26x上で投影光
軸方向(Z方向)に微動するZステージ26zで構成され
る。Zステージ26z上には、レーザ干渉計30x、30yから
のレーザビームを反射する移動鏡28x、28yが互いに直角
に固定されている。またZステージ26zには、ウェハW
とほぼ同じ高さになるように基準マークFMが固定されて
いる。Xステージ26x、Yステージ26yの各軸方向の駆動
モータ27x、27yで行なわれる。ここで投影レンズ系16に
は、結像補正機構18が組み込まれ、露光光の入射による
エネルギー蓄積状態、環境条件等によって変動する投影
レンズ系16の光学特性(倍率、焦点、ある種のディスト
ーション等)を時々刻々自動的に補正している。この結
像補正機構18は、例えば特開昭60−78454号公報に詳し
く開示されているので、ここでは説明を省略する。ま
た、このステッパーには、レチクルステージ6の下方か
ら投影レンズ系16のみを介してウェハW上のマーク(WM
1〜WM4等)を検出するアライメント光学系20と、このア
ライメント光学系20で検出されたマーク光情報を光電検
出するマーク検出系22で構成されたTTL(スルーザレン
ズ)方式のアライメント系と、投影レンズ系16の直近に
別設されたオフ・アクシス方式のアライメント系24とを
備えている。
Now, the image of the reticle pattern area is projected by the projection lens system 16.
Are image-formed and projected on a chip area CP formed in advance on the wafer W via the. The wafer W is placed on a wafer stage 26 that moves in the x and y directions.
A Y stage 26y moves in the direction, an X stage 26x moves on the Y stage 26y in the x direction, and a Z stage 26z moves slightly on the X stage 26x in the projection optical axis direction (Z direction). On the Z stage 26z, moving mirrors 28x and 28y that reflect laser beams from the laser interferometers 30x and 30y are fixed at right angles to each other. The wafer W is placed on the Z stage 26z.
The reference mark FM is fixed so that the height is substantially the same as that of the reference mark FM. The driving is performed by drive motors 27x and 27y in the X-axis stage 26x and the Y-stage 26y in respective axial directions. Here, the projection lens system 16 incorporates an imaging correction mechanism 18, and the optical characteristics (magnification, focus, certain types of distortion, etc.) of the projection lens system 16 that fluctuate depending on the energy accumulation state due to the exposure light exposure, environmental conditions, and the like. ) Is automatically corrected every moment. The image forming correction mechanism 18 is disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-78454, and the description thereof is omitted here. In addition, a mark (WM) on the wafer W is provided from below the reticle stage 6 via only the projection lens system 16 to this stepper.
1 to WM 4 ) and a TTL (through-the-lens) type alignment system including a mark detection system 22 that photoelectrically detects mark light information detected by the alignment optical system 20. And an off-axis type alignment system 24 separately provided in the vicinity of the projection lens system 16.

また第3図には示していないが、特開昭60−78454号
公報に開示されているのと同様に、ウェハWの表面の高
さ位置を高分解能で検出する斜入射光式フォーカスセン
サーが設けられ、Zステージ26zとともに、投影レンズ
系の最良結像面とウェハ表面とを常に合致させる自動焦
点合わせ機構として動作する。
Although not shown in FIG. 3, an oblique incidence light type focus sensor for detecting the height position of the surface of the wafer W with high resolution is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-78454. And operates together with the Z stage 26z as an automatic focusing mechanism for always matching the best imaging plane of the projection lens system with the wafer surface.

ここで第3図の構成における照明光学系4と投影レン
ズ系16との光学的な関係を第4図を用いて説明する。照
明光学系4は、投影レンズ系16の瞳EP内に2次光源像
(面光源)を投射するように構成され、所謂ケーラー照
明法が採用される。瞳EPの大きさに対して、面光源像は
わずかに小さくなるように設定されている。今、全体パ
ターンPaを有するレチクルRの1点に着目してみると、
この点に到達する照明光ILには、ある立体角θr/2が存
在する。この立体角θr/2は全体パターンPaを透過した
後も保存され、0次光の光束Da0として投影レンズ系16
に入射する。この照明光ILの立体角θr/2は、照明光の
開口数とも呼ばれている。また投影レンズ系16が両側テ
レセントリツク系であるものとすると、レチクルR側と
ウェハW側の夫々で、瞳EPの中心(光軸AXが通る点)を
通る主光線l1は光軸AXと平行になる。こうして瞳EPを通
った光束はウェハW側で結像光束ILmとなってウェハW
上の1点に結像する。この場合、投影レンズ系16の縮小
倍率が1/5であると、光束ILmの立体角θw/2はθ=5
・θの関係になる。立体角θw/2のウェハW上での結
像光束の開口数とも呼ばれている。また投影レンズ系16
単体でのウェハ側の開口数は、瞳EPいっぱいに光束を通
したときの光束ILmの立体角で定義される。
Here, the optical relationship between the illumination optical system 4 and the projection lens system 16 in the configuration of FIG. 3 will be described with reference to FIG. The illumination optical system 4 is configured to project a secondary light source image (surface light source) into the pupil EP of the projection lens system 16, and employs a so-called Koehler illumination method. The surface light source image is set to be slightly smaller than the size of the pupil EP. Now, looking focusing on one point of the reticle R with an entire pattern P a,
The illumination light IL reaching this point has a certain solid angle θ r / 2. The solid angle theta r / 2 is stored after having passed through the entire pattern P a, the projection lens system as a light flux D a0 of the zero-order light 16
Incident on. The solid angle θ r / 2 of the illumination light IL is also called the numerical aperture of the illumination light. Further assuming that the projection lens system 16 is bilateral telecentricity stick system, a people husband reticle R side and the wafer W side, the principal ray l 1 passing through the center of the pupil EP (point where the optical axis AX passes) is an optical axis AX Be parallel. Light beam passing through the pupil EP thus the wafer W becomes imaging light beam IL m at the wafer W side
An image is formed at one point above. In this case, the reduction magnification of the projection lens system 16 is 1/5, the solid angle theta w / 2 of the light beam IL m is theta w = 5
· Θ a relationship of r. It is also called the numerical aperture of the imaging light beam on the wafer W having the solid angle θ w / 2. The projection lens system 16
The numerical aperture of the wafer side alone is defined by the solid angle of the light beam IL m when passed through the light beam to fill the pupil EP.

さて、全体パターンPaが第2図(A)で示したものと
同等であると、1次以上の高次回折光Da1、Da2、……が
発生する。これら高次光には、0次光束Da0の外側に広
がって発生するものと、0次光束Da0の内側に分布して
発生するものとがある。特に0次光束Da0の外側に分布
する高次光の一部は、例え投影レンズ系16に入射したと
しても瞳EPでけられることになり、ウェハWへは達しな
い。従って、より多くの高次回折光を結像に利用すると
なると、瞳EPの径をできるだけ大きくすること、すなわ
ち投影レンズ系16の開口数(N.A.)をさらに大きくしな
ければならない。あるいは、照明光ILの開口数(立体角
θr/2)を小さくすること(面光源像の径を小さくする
こと)で、パターンPaからの高次光Da1、Da2等の広がり
角を小さく押えることも可能である。ただしこの場合、
ウェハW側で0次の結像光束ILmの開口数(立体角θw/
2)を極端に小さくしてしまうと、本来の解像性能を損
うことになる。さらに元来、パターンPaのピッチやデュ
ーティによって高次光の回折角は一義的に決まってしま
うので、仮りに照明光ILの立体角θr/2を零に近づける
ことが可能だとしても、高次回折光のうちのある次数以
上は瞳EPでけられることになる。ところが、本実施例の
ように、全体パターンを複数の分解パターンに分ける
と、第2図(B)からも明らかなように、0次光束の外
側に広がる高次光の回折角が小さく抑えられるため、瞳
EPを容易に通過させることが可能となる。
Now, the entire pattern P a is the is equivalent to that shown in FIG. 2 (A), 1 or higher-order diffracted light D a1, D a2, ...... occurs. These higher-order light and to those generated flare outwardly of 0 Tsugikotaba D a0, to that generated and distributed to the inside of 0 Tsugikotaba D a0 is. In particular some of the high-order light distributed outside of the 0 Tsugikotaba D a0 is, even if will be eclipsed by the pupil EP as incident on the projection lens system 16, it does not reach the wafer W. Therefore, if more higher-order diffracted light is to be used for imaging, the diameter of the pupil EP must be as large as possible, that is, the numerical aperture (NA) of the projection lens system 16 must be further increased. Alternatively, by reducing the numerical aperture of the illumination light IL (solid angle theta r / 2) (to reduce the diameter of the surface light source image), small divergence angle, such as higher-order light D a1, D a2 from the pattern P a It is also possible to hold down. However, in this case,
In the wafer W side 0-order numerical aperture of the imaging light beam IL m (solid angle theta w /
If 2) is made extremely small, the original resolution performance will be impaired. Further Originally, since the diffraction angle of the higher-order light by the pitch or duty of the pattern P a will uniquely determined, even it can be brought close to the solid angle theta r / 2 of the illuminating light IL to zero temporarily, high-order More than a certain order of the folded light will be cut off by the pupil EP. However, when the entire pattern is divided into a plurality of decomposition patterns as in the present embodiment, as is clear from FIG. 2B, the diffraction angle of the high-order light spreading outside the 0-order light beam can be suppressed to a small value. pupil
EP can be easily passed.

ところで、第3図においては4枚のレチクルR1〜R4
同一のレチクルステージ6上に載置され、そのうち任意
の1枚のレチクルの中心が投影レンズ系16の光軸AX上に
位置するように交換可能である。この交換時の各レチク
ルの位置決め精度は、レーザ干渉計10を用いているた
め、極めて高精度(例えば±0.02μm)にできる。この
ため、4枚のレチクルR1〜R4の相互の位置関係を予め精
密に計測しておけば、レーザ干渉計10の座標計測値のみ
に基づいてレチクルステージ6を移動させることで各レ
チクルを位置決めできる。また各レチクルR1〜R4の相互
位置関係を予め計測しない場合であっても、各レチクル
枚にアライメント系12、マーク検出系14、基準マークFM
等を用いて精密に位置決めすることができる。
In FIG. 3, four reticles R 1 to R 4 are mounted on the same reticle stage 6, and the center of any one of the reticles is located on the optical axis AX of the projection lens system 16. Is interchangeable. Since the laser interferometer 10 is used, the positioning accuracy of each reticle at the time of replacement can be made extremely high (for example, ± 0.02 μm). Therefore, if the mutual positional relationship between the four reticles R 1 to R 4 is precisely measured in advance, each reticle is moved by moving the reticle stage 6 based only on the coordinate measurement values of the laser interferometer 10. Can be positioned. Even if the mutual positional relationship between the reticles R 1 to R 4 is not measured in advance, the alignment system 12, the mark detection system 14, the reference mark FM
Positioning can be precisely performed by using the method described above.

さらに本実施例では、分解パターンを有する各レチク
ルR1〜R4は露光時に、多重焦点露光法を併用するものと
する。このため、ウェハW上の1つのチップ領域(ショ
ット領域)CPを、あるレチクルを用いて露光する際、斜
入射光式フォーカスセンサーがベストフォーカス点とし
て検出したウェハ表面の高さ位置Z0と、この位置Z0から
例えば0.5μm程度上の高さ位置Z1、及びZ0から例えば
0.5μm程度下の高さ位置Z2の3つの焦点位置の各々で
繰り返し露光を行なうようにする。従ってあるチップ領
域CPを1つのレチクルで露光する間に、ウェハWの高さ
はZステージ26zにより0.5μmステップで上下動され
る。
Further, in the present embodiment, each of the reticles R 1 to R 4 having the decomposition pattern uses the multiple focus exposure method at the time of exposure. For this reason, when exposing one chip area (shot area) CP on the wafer W using a certain reticle, the height position Z 0 of the wafer surface detected as the best focus point by the oblique incident light type focus sensor; For example, a height position Z 1 above this position Z 0 by about 0.5 μm and a height position Z 0
Repeatedly to perform the exposure in each of the three focal positions of the height position Z 2 of under about 0.5 [mu] m. Therefore, while exposing a certain chip area CP with one reticle, the height of the wafer W is moved up and down in 0.5 μm steps by the Z stage 26z.

尚、Zステージ26zを露光動作中に上下動させる代り
に、結像補正機構18を用いて、投影レンズ系16そのもの
の最良結像面(レチクル共役面)を上下動させて同様の
効果が得られる。この場合、特開昭60−78454号公報に
開示されているように、結像補正機構18は投影レンズ系
16内の密封されたレンズ空間内の気体圧力を調整する方
式であるので、本来の補正のための圧力調整値に、結像
面を±0.5μm程度上下動させるためのオフセット圧力
値を露光動作中に加えればよい。この際、圧力オフセッ
トによって焦点面のみを変動させ、倍率やディストーシ
ョン等は変動させないようなレンズ空間の組み合わせを
選定する必要がある。
Incidentally, instead of moving the Z stage 26z up and down during the exposure operation, the same effect can be obtained by moving the best imaging plane (reticle conjugate plane) of the projection lens system 16 itself up and down using the imaging correction mechanism 18. Can be In this case, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-78454, the image forming correction mechanism 18 includes a projection lens system.
Since it is a method of adjusting the gas pressure in the sealed lens space in 16, the exposure operation uses the offset pressure value for moving the image plane up and down by about ± 0.5 μm to the pressure adjustment value for the original correction. Just add it inside. At this time, it is necessary to select a combination of lens spaces that changes only the focal plane due to the pressure offset and does not change the magnification, distortion, and the like.

さらに、投影レンズ系16が両側テレセントリックであ
る利点を使って、レチクルを上下動させることで、同様
に最良結像面の高さ位置を変化させることができる。一
般に縮小投影の場合、像側(ウェハ側)での焦点ずれ量
は、物体側(レチクル側)の焦点ずれ量に換算すると、
縮小倍率の2乗で決まってくる。このため、ウェハ側で
±0.5μmの焦点ずれが必要なとき、縮小倍率を1/5とす
ると、レチクル側では±0.5/(1/5)=±12.5μmと
なる。
Further, by taking advantage of the fact that the projection lens system 16 is telecentric on both sides, by moving the reticle up and down, the height position of the best imaging plane can be similarly changed. In general, in the case of reduced projection, the defocus amount on the image side (wafer side) is converted into the defocus amount on the object side (reticle side).
It is determined by the square of the reduction magnification. For this reason, when the defocus of ± 0.5 μm is required on the wafer side, if the reduction magnification is set to 1/5, then ± 0.5 / (1/5) 2 = ± 12.5 μm on the reticle side.

次に、全体パターンを分解パターンへ分割する手法と
しては本願発明と直接関係がないが、その分割手法のい
くつかの例を第5図、第6図、第7図、第8図を参照し
て説明する。
Next, although there is no direct relationship with the present invention as a method of dividing the entire pattern into the decomposition patterns, some examples of the division method will be described with reference to FIGS. 5, 6, 7, and 8. Will be explained.

第5図は全体パターンが、第5図(A)に示すように
幅D1の明線パターンPLcと幅D2(D2≒D1)の明線パター
ンPLsとが交互に繰り返されたライン・アンド・スペー
スの場合に、2枚のレチクルの夫々に第5図(B)、
(C)に示すような分解パターンを形成する例である。
第5図(B)の分解パターンと第5図(C)の分解パタ
ーンでは、ともに明線パターンPLcが全体パターンにく
らべて1本おきに形成されている。そして2つの分解パ
ターン同志では、明線パターンPLcの位置が相補的にな
っている。この場合、全体パターンでのピッチはD1+D2
(≒2D1)、デューティはD1/(D1+D2)≒1/2である
が、分解パターンでのピッチは2D1+2D2(≒4D1)、デ
ューティはD1/(2D1+2D2)≒1/4になる。このため各レ
チクル上での明線パターンPLcの孤立化が計られること
になる。
Entire pattern Fig. 5 is a bright line pattern PL s of FIG. 5 bright line pattern with a width D 1 as shown in (A) PL c and width D 2 (D 2 ≒ D 1 ) are alternately repeated In the case of a line and space, each of the two reticles is shown in FIG.
This is an example of forming a decomposition pattern as shown in FIG.
The degradation pattern of degradation pattern and the fifth view of FIG. 5 (B) (C), both bright line pattern PL c is formed on every other than the entire pattern. And in two degradation pattern comrades, the position of the bright line pattern PL c is in complementary. In this case, the pitch in the entire pattern is D 1 + D 2
(≒ 2D 1 ), the duty is D 1 / (D 1 + D 2 ) ≒ 1/2, but the resolution pattern pitch is 2D 1 + 2D 2 (≒ 4D 1 ), and the duty is D 1 / (2D 1 + 2D) 2 ) It becomes ≒ 1/4. Therefore so that isolation of the bright line pattern PL c on each reticle is timed.

第6図は、全体パターンが第6図(A)のようにL/S
状のとき、各明線パターンPLc毎に別々のレチクルへふ
り分けるのではなく、各明線パターンを全て微笑な矩形
明部PLdに分解して、第6図(B)、(C)のように互
いに相補的に配置した様子を示すものである。この方法
では、2つの分解パターンは、ともに孤立化した矩形明
部PLdがL/Sのピッチ方向では互いに直交する方向にずれ
るように定められている。従って任意の1つの矩形明部
PLdに着目すると、L/Sのピッチ方向の両脇については、
幅(D1+2D2)の暗部が存在することになり、ピッチ方
向のデューティは約1/4になっている。
FIG. 6 shows that the overall pattern is L / S as shown in FIG. 6 (A).
When Jo, rather than divide pretend to each bright line pattern PL c separate reticle for each, to decompose the respective bright line patterns all smile rectangular light portion PL d, FIG. 6 (B), (C) It shows a state where they are arranged complementarily to each other as shown in FIG. In this way, the two degradation patterns are rectangular bright portion PL d which together isolate is defined so as to shift in a direction orthogonal to each other in the pitch direction L / S. Therefore, any one rectangular bright part
Focusing on PL d , on both sides of the L / S pitch direction,
A dark portion having a width (D 1 + 2D 2 ) exists, and the duty in the pitch direction is about 1/4.

第7図は、第7図(A)のように全体パターンでは直
角に屈曲する線状パターンを第7図(B)、(C)に示
すように屈曲部で方向別に分割して2本の直線状パター
ンPTe、PTfにした様子を示す。ここでパターンPTe、PTf
の内部は透明部で、その周囲が遮へい部である。ここで
2つのパターンPTe、PTfが明部であると、屈曲部のとこ
ろでは一部オーバーラップさせるとよい。ただし、オー
バラップする部分は2つのパターンPTe、PTfの夫々の長
手方向に対してともに約45゜になるようにする。このた
め、パターンPTe、PTfの接続部は、直角にするのではな
く、例えば45゜で切り取った形状にしておく。このよう
に、90゜で屈曲した線状パターンを2本のパターンP
Te、PTfに分解して重ね合わせ露光すると、特に屈曲部
のレジスト上での像再生が良好になり、90゜でまがった
内側のコーナー部の形状がきれいに露光される。またそ
の他の角度で屈曲した直線状パターンについても同様の
方法を適用し得る。さらに直線状パターンでなくとも、
鋭角(90゜以下)で屈曲したエッジをもつパターンの場
合は、エッジの2つの方向によって2つのパターンに分
解するとよい。
FIG. 7 shows a linear pattern which is bent at a right angle in the entire pattern as shown in FIG. 7 (A) and is divided into two directions by bending portions as shown in FIGS. 7 (B) and (C). This shows how linear patterns PT e and PT f are formed. Where the patterns PT e , PT f
The inside is a transparent part and the surrounding is a shielding part. Here, if the two patterns PT e and PT f are bright portions, they may be partially overlapped at the bent portions. However, the overlapping portion is set to be approximately 45 ° with respect to the longitudinal direction of each of the two patterns PT e and PT f . For this reason, the connecting portions of the patterns PT e and PT f are not formed at a right angle but are formed, for example, at a shape cut out at 45 °. Thus, the linear pattern bent at 90 ° is formed into two patterns P
When decomposed into T e and PT f and superposed and exposed, especially the image reproduction on the resist at the bent portion becomes good, and the shape of the inner corner portion rounded at 90 ° is exposed clearly. The same method can be applied to a linear pattern bent at another angle. Even if it is not a linear pattern,
In the case of a pattern having an edge bent at an acute angle (90 ° or less), the pattern may be decomposed into two patterns according to the two directions of the edge.

第8図は、第8図(A)のようにT字状に交差する全
体パターンを、第8図(B)、(C)のように方向によ
って2つの線状パターンPTg、PThに分解した場合を示
す。線状パターンPTg、PThはともに明部であるものとす
ると、線状パターンPT9の先端は90゜以上の角度をもつ
二等辺三角形にしておき、この三角形の部分が第8図
(C)のように、パターンPThの直線エッジに一部オー
バーラップするようにする。このようにすると、T字状
パターンの90゜のコーナー部が、レジスト像の上では極
めて鮮明になり、丸みをおびたりすることが少なくな
る。
FIG. 8 shows the entire pattern intersecting in a T-shape as shown in FIG. 8 (A) into two linear patterns PT g and PT h depending on the directions as shown in FIGS. 8 (B) and (C). Shows the case of decomposition. Assuming that the linear patterns PT g and PT h are both bright portions, the tip of the linear pattern PT 9 is an isosceles triangle having an angle of 90 ° or more, and this triangular portion is shown in FIG. as a), so as to partially overlap the straight edge of the pattern PT h. In this way, the 90-degree corners of the T-shaped pattern are extremely sharp on the resist image, and are less likely to be rounded.

以上、パターン分解のいくつかの例を示したが、第1
図で示した全体パターンPAに対しては、第5図の方法と
第7図の方法を併用して、複数の分解パターンPTA1、PT
A2、PTA3に分けたのである。尚、分解する数は2以上で
あればよく、特に制限はない。ただし、分解したパター
ン(レチクル)の数が多いと、重ね合わせ露光時の誤差
がそれだけ累積されることになり、スループットの点で
も不利である。
As described above, several examples of the pattern decomposition have been described.
For the entire pattern PA shown in FIG, in combination with FIG. 5 manner as FIG. 7, a plurality of degradation pattern PTA 1, PT
It was divided into A 2, PTA 3. The number to be decomposed may be two or more, and there is no particular limitation. However, if the number of decomposed patterns (reticles) is large, errors during superposition exposure are accumulated accordingly, which is disadvantageous in terms of throughput.

さらに分解した各パターンは、それぞれ別のレチクル
R1〜R4に形成するようにしたが、特開昭62−145730号公
報に開示されているように、一枚の大型ガラス基板上
に、複数の同一サイズのパターン領域を設け、分解した
各パターンを各パターン領域内に設けるようにしてもよ
い。
Each decomposed pattern is a separate reticle.
Was to form the R 1 to R 4 but, as disclosed in JP-A-62-145730, a single large glass substrate, a plurality of pattern regions of the same size, and decompose Each pattern may be provided in each pattern area.

次に第9図を参照して本実施例の代表的なシーケンス
を説明する。
Next, a typical sequence of this embodiment will be described with reference to FIG.

〔ステップ100〕 まず分解パターンを有する各レチクルR1〜R4をレチク
ルステージ6に載置し、各レチクルR1〜R4をレチクルス
テージ6上ではアライメント系12を用いて正確に位置決
めする。特に各レチクルR1〜R4のローテーション誤差は
十分な精度で小さくする。このため、レチクルステージ
6上の各レチクルR1〜R4を保持する部分には微小回転機
構を設ける。ただし、各レチクルR1〜R4をx、y方向に
微小移動させる機構は省略できる。それはレチクルステ
ージ6そのものがレーザ干渉計10によって座標位置を精
密に管理されているからであり、各レチクルR1〜R4のマ
ークRM1〜RM4をアライメント系12で検出するようにレチ
クルステージ6を位置決めしたときの各座標値を記憶し
ておけばよい。また各レチクルR1〜R2のローテーション
の基準は、実際にはウェハステージ側のレーザ干渉計30
x、30yで規定される座標系であるから、基準マークFMと
マークRM1〜RM4をアライメント系12で検出して、各レチ
クルR1〜R4のローテーション誤差がウェハステージ側の
座標系において零になるように追い込む必要がある。こ
のようなレチクルのローテーションに関するアライメン
ト手法は、例えば特開昭60−186845号公報に詳しく開示
されている。
Each reticle R 1 to R 4 having the [Step 100] First degradation pattern is placed on the reticle stage 6, the respective reticle R 1 to R 4 on the reticle stage 6 is accurately positioned by using the alignment system 12. In particular, the rotation error of each of the reticles R 1 to R 4 is reduced with sufficient accuracy. For this reason, a micro-rotation mechanism is provided at a portion of the reticle stage 6 that holds each of the reticles R 1 to R 4 . However, a mechanism for minutely moving each of the reticles R 1 to R 4 in the x and y directions can be omitted. It is because itself reticle stage 6 is precisely controlled coordinate position by the laser interferometer 10, the reticle stage 6 to detect marks RM 1 ~RM 4 of the reticle R 1 to R 4 in the alignment system 12 It is sufficient to store each coordinate value when positioning is performed. The rotation standard of each reticle R 1 to R 2 is actually based on the laser interferometer 30 on the wafer stage side.
x, since a coordinate system defined by 30y, by detecting the reference mark FM and the mark RM 1 ~RM 4 in alignment system 12, a rotation error of each reticle R 1 to R 4 is in the coordinate system of the wafer stage side It is necessary to drive to zero. An alignment method relating to such reticle rotation is disclosed in detail, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-186845.

〔ステップ101〕 次に照明光学系4内に設けられた照明視野絞りとして
のレチクルブラインドの開口形状や寸法を、レチクルの
遮光帯SBに合わせるように設定する。
[Step 101] Next, the opening shape and dimensions of a reticle blind as an illumination field stop provided in the illumination optical system 4 are set to match the light-shielding band SB of the reticle.

〔ステップ102〕 続いて、フォトレジストを塗布したウェハWをウェハ
ステージ上にローディングし、オフ・アクシス方式のア
ライメント系24、あるいはTTL方式のアライメント光学
系20を用いて、ウェハW上のいくつかのチップ領域CPに
付随したマークを検出して、ウェハ全体のアライメント
(グローバルアライメント)を行ない、ウェハW上のチ
ップ領域CPの配列座標と投影レンズ系16の光軸AX(レチ
クルのパターン領域中心点)とのx−y平面内での位置
関係を規定する。ここで、ウェハWへの露光がファース
ト・プリントのときは、マークWM1〜WM4が存在しないの
で、ステップ102は省略される。
[Step 102] Subsequently, the wafer W coated with the photoresist is loaded on a wafer stage, and several wafers W on the wafer W are formed using an off-axis type alignment system 24 or a TTL type alignment optical system 20. A mark attached to the chip area CP is detected, alignment of the entire wafer (global alignment) is performed, and the arrangement coordinates of the chip area CP on the wafer W and the optical axis AX of the projection lens system 16 (the center point of the reticle pattern area). Is defined in the xy plane. Here, when the exposure of the wafer W is first print, since the mark WM 1 ~WM 4 is not present, step 102 is omitted.

〔ステップ103〕 次に分解パターンの数、すなわちレチクルの枚数に対
応したパターン番号nと、ウェハW上に露光すべきチッ
プ領域CPの数に対応したチップ番号mがコンピュータを
含む主制御装置に登録される。ここでパターン番号n
は、レチクルの枚数Aのうちのいずれか1つの数にセッ
トされ、チップ番号mは最大9として、初期状態では1
にセットされる。
[Step 103] Next, the number of decomposition patterns, that is, the pattern number n corresponding to the number of reticles and the chip number m corresponding to the number of chip areas CP to be exposed on the wafer W are registered in the main controller including the computer. Is done. Where pattern number n
Is set to any one of the numbers A of the reticle, and the chip number m is set to 9 at maximum, and 1 in the initial state.
Is set to

〔ステップ104〕 次にパターン番号nに対応したレチクルが投影レンズ
系16の直上にくるように、レチクルステージ6を精密に
位置決めする。
[Step 104] Next, the reticle stage 6 is precisely positioned so that the reticle corresponding to the pattern number n is directly above the projection lens system 16.

〔ステップ105〕 そして、ウェハステージを、チップ番号mに基づい
て、ステッピングさせ、露光すべきm番目のチップ領域
CPを投影レンズ系16の直下に位置決めする。このとき、
n番目のレチクルの中心とm番目のチップ領域CPの中心
とは、グローバルアライメント時の結果に応じて、通常
±1μm程度の範囲内にアライメントされる。
[Step 105] Then, the wafer stage is stepped based on the chip number m, and the m-th chip area to be exposed
The CP is positioned immediately below the projection lens system 16. At this time,
The center of the n-th reticle and the center of the m-th chip area CP are usually aligned within a range of about ± 1 μm according to the result of global alignment.

〔ステップ106〕 次に、ダイ・バイ・ダイ・アライメントを実行するも
のとすると、アライメント光学系12、あるいはアライメ
ント光学系20を用いてチップ領域CPに付随したマークWM
1〜WM4のレチクルマークRM1〜RM4に対する位置ずれを精
密に計測し、その位置ずれが許容範囲内になるまでウェ
ハステージ26、又はレチクルステージ6のいずれか一方
の微動させる。
[Step 106] Next, assuming that die-by-die alignment is to be executed, the mark WM attached to the chip area CP is used by using the alignment optical system 12 or the alignment optical system 20.
The positional deviation of the reticle mark RM 1 ~RM 4 of 1 ~WM 4 precisely measured, the wafer stage 26 to the position deviation is within the allowable range, or any to one of the fine movement of the reticle stage 6.

尚、TTL方式のアライメント光学系20、又はアライメ
ント光学系12によってタイ・バイ・ダイ・アライメント
を行なう代りに、特開昭61−44429号公報に開示されて
いるように、ウェハW上の3〜9個のチップ領域CPのマ
ークWM1〜WM4の各位置を計測し、その計測値に基づいて
統計的な演算手法により全てのチップ領域のステッピン
グ位置を求めるエンハンスト・グローバルアライメント
(E.G.A)法等を採用してもよい。
Incidentally, instead of performing tie-by-die alignment using the alignment optical system 20 or the alignment optical system 12 of the TTL system, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. nine measures the respective position of the mark WM 1 ~WM 4 chip area CP, all enhanced global alignment seeking stepping position of the chip area (EGA) method by statistical calculation method based on the measurement value May be adopted.

〔ステップ107〕 次に、m番目のチップ領域CPに対して、n番目のレチ
クルで露光を行なうが、ここでは各チップ領域毎に多重
焦点露光法を適用するので、まず、チップ領域に対して
斜入射光式デフォーカスセンサーを働かせ、最良結像面
に対するチップ領域表面の高さ位置を精度に計測する。
そして、Zステージ26zによってベストフォーカス位置
に調整してから、通常の露光量の1/3程度でレチクルの
パターンを露光する。次に、例えばウェハW上で0.5μ
mのL/Sパターンが正確に結像される位置をベストフォ
ーカスとした場合、この高さ位置に対して+0.5μm、
−0.5μm程度変化させた2ケ所の各々にZステージ26z
をオフセットさせ、各高さ位置でそれぞれ約1/3の露光
量で露光を行う。すなわち本実施例では、ベストフォー
カス点、その前後の点の計3つの高さ位置で3重露光を
行なう。多重露光の各露光時における露光量は、ほぼ通
常の露光量の1/3でよいが、微妙に調整するとよい。
尚、結像補正機構18を使って、最良結像面そのものを上
下動させるときは、段階的に像面位置を固定する代り
に、±0.5μmの間で連続的に像面を移動させつつ露光
を行なうこともできる。この場合、照明光学系4内に設
けられたシャッターは、1つのチップ領域CPに対して1
回だけ開けばよく、スループット的には極めて有利であ
る。
[Step 107] Next, the m-th chip area CP is exposed with the n-th reticle. Here, since the multifocal exposure method is applied to each chip area, first, the chip area is exposed. The height position of the surface of the chip area with respect to the best imaging plane is accurately measured by operating the oblique incident light type defocus sensor.
Then, after adjusting to the best focus position by the Z stage 26z, the reticle pattern is exposed at about 1/3 of the normal exposure amount. Next, for example, 0.5 μm on the wafer W
When the position where the L / S pattern of m is accurately imaged is set as the best focus, +0.5 μm with respect to this height position,
Z stage 26z at each of two places changed by about -0.5μm
Is offset, and exposure is performed at each height position with an exposure amount of about 1/3. That is, in this embodiment, triple exposure is performed at a total of three height positions, that is, the best focus point and points before and after the best focus point. The exposure amount at each exposure of the multiple exposure may be approximately 1/3 of the normal exposure amount, but may be finely adjusted.
When the best image plane itself is moved up and down using the image correction mechanism 18, instead of fixing the image plane position stepwise, the image plane is continuously moved within ± 0.5 μm. Exposure can also be performed. In this case, the shutter provided in the illumination optical system 4 has one shutter for one chip area CP.
It only needs to be opened once, which is extremely advantageous in terms of throughput.

〔ステップ108〕 m番目のチップ領域の露光が完了すると、セットされ
たmの値を1だけインクリメントする。
[Step 108] When the exposure of the m-th chip area is completed, the set value of m is incremented by one.

〔ステップ109〕 ここでウェハW上のすべてのチップ領域の露光が完了
したか否かを判断する。ここではmの最大値を9とした
ので、この時点でmが10以上になっていれば次のステッ
プ110へ進み、9以下のときはステップ105に戻り、次の
チップ領域へのステッピングが行なわれる。
[Step 109] Here, it is determined whether or not exposure of all chip areas on the wafer W has been completed. Here, since the maximum value of m is 9, if m is 10 or more at this point, the process proceeds to the next step 110. If m is 9 or less, the process returns to step 105, and stepping to the next chip area is performed. It is.

〔ステップ110〕 ウェハW上にn番目のレチクルが露光されると、ウェ
ハステージを1番目のチップ領域に対する露光位置へリ
セットし、チップ番号mを1にセットする。
[Step 110] When the n-th reticle is exposed on the wafer W, the wafer stage is reset to the exposure position for the first chip area, and the chip number m is set to 1.

〔ステップ111〕 ここで用意した分解パターンのすべてのレチクルが露
光されているときは、1枚のウェハに対する露光が終了
したことになる。まだ残っているレチクルがあるとき
は、ステップ112に進む。
[Step 111] When all the reticles of the prepared decomposition pattern have been exposed, it means that the exposure for one wafer has been completed. If there are any remaining reticles, the process proceeds to step 112.

〔ステップ112〕 次にパターン番号nは他のレチクルに対応した値に変
更し、再びステップ104へ戻り、同様の動作を繰り返
す。
[Step 112] Next, the pattern number n is changed to a value corresponding to another reticle, the process returns to step 104, and the same operation is repeated.

以上の各ステップで、ファースト・プリントの際は先
のステップ102以外に、ステップ106も省略されることは
言うまでもない。
In each of the above steps, it goes without saying that step 106 is omitted in addition to step 102 in the first print.

以上のようにして、次々にウェハWの処理を行なう
が、例えば同一プロセスをへた複数枚のウェハを処理す
るときは、そのロット内の全てのウェハに対して1枚目
のレチクルで露光してから、レチクル交換を行ない、次
のレチクルでロット内の全てのウェハを露光するような
シーケーンスにしてもよい。また、ステップ106でダイ
・バイ・ダイ・アライメントを行なうときは、チップ領
域CPに付随した1種類のマークを、各レチクルR1〜R4
夫々とのアライメント時に共通に使うようにしておけ
ば、ウェハW上に転写される各レチクル毎のパターンの
間での相対位置ずれを最小にすることができる。
As described above, the wafers W are sequentially processed. For example, when processing a plurality of wafers through the same process, all wafers in the lot are exposed with the first reticle. After that, the reticle may be replaced and the sequence may be such that all wafers in the lot are exposed by the next reticle. Further, when performing the die-by-die alignment in step 106, one kind of mark accompanying the chip area CP, if as used in common when the alignment of the respective each reticle R 1 to R 4 The relative displacement between the patterns of each reticle transferred onto the wafer W can be minimized.

さらに、E.G.A法を採用するときは、露光シーケンス
中の各アライメント系、駆動系等のドリフトが問題とな
る可能性もあるが、基準マークFMを使ってレチクル交換
のたび、又はウェハ露光終了のたびに各系のドリフトを
チェックすることで、仮りにドリフトが生じてもただち
に補正することができる。
Furthermore, when using the EGA method, there is a possibility that the drift of each alignment system, drive system, etc. during the exposure sequence may be a problem, but each time the reticle is replaced using the reference mark FM, or each time the wafer exposure is completed. By checking the drift of each system in advance, even if drift occurs, it can be corrected immediately.

以上本実施例では、孤立化された分解パターンの夫々
を、複数点の焦点位置で値重露光を行なうために、解像
限界の増大と焦点深度の増大とがともに得られることに
なる。ここで言う解像限界とは、レチクル上の全体パタ
ーンがL/S状のように密なために、回折現象等によっ
て、レジスト上にパターン転写したときの明線と暗線が
良好に分離して解像されない限界のことを意味し、投影
レンズ系16単体の理論解像力とは別の意味である。本実
施例では全体パターン中の各線状パターンを孤立化する
ように分解しておき、孤立化されたパターンを投影する
ので、ほとんど投影レンズ系16の理論解像力までいっぱ
いに使って、より微細な線状パターンを転写することが
できる。この効果は多重焦点露光法を併用しない場合、
すなわち第9図中のステップ107でZステージ26zをベス
トフォーカスに固定したまま、各分解パターンのレチク
ルR1〜R4を重ね合わせ露光する場合であっても同様に得
られるものである。
As described above, in this embodiment, since each of the isolated decomposition patterns is subjected to multiple-value exposure at a plurality of focal positions, both the resolution limit and the depth of focus can be obtained. The resolution limit mentioned here means that the whole pattern on the reticle is dense like L / S, so the diffraction and other phenomena cause the bright and dark lines when the pattern is transferred onto the resist to separate well. This means a limit at which resolution cannot be achieved, and is different from the theoretical resolution of the projection lens system 16 alone. In the present embodiment, each linear pattern in the entire pattern is decomposed so as to be isolated, and the isolated pattern is projected, so that almost all of the theoretical resolution of the projection lens system 16 is used to obtain a finer line. Pattern can be transferred. This effect is obtained when the multi-focus exposure method is not used.
That while fixing the Z stage 26z in best focus in step 107 in FIG. 9, it is obtained in the same manner even in the case of overlay exposure reticle R 1 to R 4 each degradation pattern.

次に本発明の第2の実施例によるパターン分解の手法
と、それに伴った露光方法を説明する。第10図(A)は
ウェハW上に形成される回路パターン構成の一例を模式
的に表わした断面であり、製造の後半ではウェハ表面に
微小な凹凸が形成される。この微小凹凸は場合によって
は投影レンズ系16の焦点深度(例えば±0.8μm)より
も大きくなることもある。第10図(A)ではウェハ表面
にレジスト層PRが形成され、ウェハ上の凸部にパターン
Pr1、Pr2、Pr4を露光し、凹部にパターンPr3を露光する
場合を示す。この場合、従来の露光方法では、1枚のレ
チクル上に透明部としてのパターンPr1〜Pr4の全てを形
成していたが、本実施例では凸部のところに露光される
パターンPr1、Pr2、Pr4は第10図(B)のようにレチク
ルR1上に透過部Ps1、Ps2、Ps4として形成しておき、凹
部のところに露光されるパターンPr3は第10図(C)の
ようにレチクルR2上に透過部Ps3として形成しておく。
Next, a method of pattern decomposition according to a second embodiment of the present invention and a corresponding exposure method will be described. FIG. 10A is a cross-sectional view schematically showing an example of a circuit pattern configuration formed on the wafer W, and minute irregularities are formed on the wafer surface in the latter half of manufacturing. The minute unevenness may be larger than the depth of focus (for example, ± 0.8 μm) of the projection lens system 16 in some cases. In FIG. 10 (A), a resist layer PR is formed on the wafer surface, and a pattern is formed on the convex portion on the wafer.
Exposing the P r1, P r2, P r4 , shows the case of exposing a pattern P r3 in the recess. In this case, in the conventional exposure method has been to form all the patterns P r1 to P r4 as a transparent portion on a single reticle, the pattern P r1 in this embodiment that are exposed at the convex portion, P r2, P r4 reticle transmissive portion P s1 on R 1, previously formed as a P s2, P s4, the pattern P r3 to be exposed at the recess Figure 10 as shown in Figure 10 (B) preliminarily formed as a transparent portion P s3 so on reticle R 2 as (C).

そして、それぞれのレチクルR1、R2を用いて重ね合わ
せ露光する際、レチクルR1のときは投影レンズ系16の最
良結像面をウェハW上の凸部側に合わせるようにして露
光し、レチクルR2のときは最良結像面を凹部側に合わせ
るようにして露光する。このようにすれば、チップ領域
CP内の全てのパターンが極めて解像力よく露光され、凸
部、凹部に投影されて、部分的なデフォオカスを起すこ
とが防止できる。
Then, when performing the overlap exposure using the respective reticles R 1 and R 2 , when the reticle R 1 is used, the exposure is performed such that the best imaging surface of the projection lens system 16 is aligned with the convex portion side on the wafer W, when the reticle R 2 is exposed so as to match the concave side of the best focus plane. In this way, the chip area
It is possible to prevent all the patterns in the CP from being exposed with extremely high resolving power and projected onto the convex portions and the concave portions, thereby causing partial defogging.

本実施例ではさらに、各レチクルR1、R2の露光時に、
第1実施例で説明した多重焦点露光法を併用してもよ
い。また線状パターンがウェハW上の凹部から凸部にか
けて露光されるようなときは、レチクル上ではその線状
パターンを長手方向で分解して凸部にかかる部分と凹部
にかかる部分とに分ければよい。さらにウェハW上の凸
部、凹部を3段階に分けて、3つの分解パターンを作
り、3つの焦点位置に分けて露光してもよい。もちろ
ん、第5図〜第8図で説明した分解ルールを併用しても
よい。
In this embodiment, further, when exposing each of the reticles R 1 and R 2 ,
The multiple focus exposure method described in the first embodiment may be used together. When the linear pattern is exposed from the concave portion to the convex portion on the wafer W, the linear pattern is decomposed in the longitudinal direction on the reticle and divided into a portion corresponding to the convex portion and a portion corresponding to the concave portion. Good. Further, the convex portion and the concave portion on the wafer W may be divided into three stages to form three decomposition patterns, and exposure may be performed at three focal positions. Of course, you may use together the decomposition | disassembly rule demonstrated by FIG. 5-FIG.

第11図は、第3の実施例によるパターン分解手法を説
明する図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining a pattern decomposition method according to the third embodiment.

近年、レチクル上に形成された微小孤立パターン(コ
ンタクトホール等)やコーナーエッジの形状を正確に再
現して露光する目的でサブ・スペース・マークを入れる
ことが提案されている。第11図(A)はコンタクトホー
ルとしてレチクル上に形成される微小矩形開口部Pcm
表わし、この開口部Pcmはウェハ上に露光したとき1〜
2μm角程度になる。この種の開口部Pcmは投影露光す
ると、レジスト上では90゜の角度がつぶれて丸まること
が多い。そこで投影光学系では解像されない程小さいサ
イズ(例えばウェハ上で0.2μm角)のサブ・スペース
・マークMspを開口部Pcmの4隅の角部近傍に設ける。
In recent years, it has been proposed to insert a sub-space mark for the purpose of accurately reproducing a minute isolated pattern (such as a contact hole) or a corner edge formed on a reticle for exposure. Figure 11 (A) represents a minute rectangular opening P cm is formed on a reticle as a contact hole, the opening portion P cm is 1 when exposed on the wafer
It is about 2 μm square. When this type of opening Pcm is exposed by projection, the angle of 90 ° is often collapsed and rounded on the resist. So providing a sub-space mark M sp small size enough not resolved (e.g. 0.2μm square on the wafer) in the vicinity of the corner portions of the four corners of the opening portion P cm in the projection optical system.

このように本来の開口部Pcmの他にサブ・スペース・
マークMspを形成する場合、開口部Pcmの配列ピッチが狭
くなると、従来のレチクルではサブ・スペース・マーク
Mspを入れることが難しくなる。ところが本発明のよう
に、全体ターンにおける開口部Pcmを1つおきにサブ・
スペース・マークMspと共に別々のレチクル(又は別々
の分解パターン)に形成しておけば、1つの開口部Pcm
の周囲には充分なスペース(遮へい部)ができるので、
サブ・スペース・マークMspの設け方に自由度が得られ
るといった利点がある。
Thus, in addition to the original opening P cm , the sub space
When forming the mark M sp , if the arrangement pitch of the openings P cm becomes narrow, the sub-space mark
It becomes difficult to insert M sp . However, as in the present invention, every other opening P cm in the entire turn is sub-
By forming a separate reticle (or separate degradation pattern) with a space mark M sp, 1 one opening P cm
There is enough space (shield) around
There is an advantage that the degree of freedom in obtaining the sub space mark Msp can be obtained.

第11図(B)はラインパターンPlmの端部近傍の両側
に線状のサブ・スペース・マークMspを設けた場合を示
す。全体パターンを分解パターンに分けたとき、露光す
べき矩形状、又はライン状パターンに付随したサブ・ス
ペース・マークMspはかならず分解されたそのパターン
とともにレチクル上に形成しておく必要がある。また1
つの全体パターン(例えば屈曲した線状パターン)を複
数のパターンに分解したとき、各分解パターン中にコー
ナーエッジが生まれたときは、そのコーナーエッジ近傍
等に新たにサブ・スペース・マークを設けておいてもよ
い。
FIG. 11B shows a case in which linear sub-space marks Msp are provided on both sides near the end of the line pattern Plm . When the entire pattern is divided into decomposed patterns, the sub-space mark Msp attached to the rectangular or linear pattern to be exposed needs to be formed on the reticle together with the decomposed pattern. Also one
When one whole pattern (for example, a bent linear pattern) is decomposed into a plurality of patterns, and a corner edge is generated in each of the decomposition patterns, a new sub space mark is provided near the corner edge or the like. May be.

第12図は第4の実施例によるパターン分解手法を説明
する図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a pattern decomposition method according to the fourth embodiment.

本実施例では、いままでの各実施例で説明した効果以
外に、投影光学系の解像限界を超えた微小線幅のリソグ
ラフィが達成されるといった効果が得られる。
In the present embodiment, in addition to the effects described in the previous embodiments, an effect is obtained that lithography with a fine line width exceeding the resolution limit of the projection optical system is achieved.

第12図(A)はウェハWの断面の一例を示し、レジス
ト層PRに紙面と直交する方向に伸びた細いラインパター
ンPr5、Pr6、Pr7をレジスト像として残す場合を示す。
FIG. 12A shows an example of a cross section of the wafer W, and shows a case where thin line patterns Pr5 , Pr6 , and Pr7 extending in a direction perpendicular to the paper surface of the resist layer PR are left as resist images.

レジスト層PR上でパターンPr5、Pr6、Pr7の周囲は全
て感光させるものとすると、レチクル上の分解パターン
は第12図(B)、(C)のように2つに分ける。第12図
(B)、(C)で、2枚のレチクルの夫々には、パター
ンPr5、Pr6、Pr7のところで互いにオーバーラップする
ような遮光部が形成される。オーバーラップする遮光部
の幅ΔDがターンPr5、Pr6、Pr7の線幅を決定する。こ
こで明らかなように、従来の方法では、パターンPr5、P
r6、Pr7の夫々に対応した1本の暗線パターンを露光す
るため、各パターンPr5〜Pr7の線幅は投影レンズの性能
等で制限されてしまう。しかしながら本実施例では2枚
のレチクルの夫々に分解されたパターン上での暗部の幅
は極めて大きなものになり、回折の影響をほとんど受け
ない。このため投影レンズの性能、回折等の制限を受け
ずに、幅ΔDを極めて小さくでき、例えば0.8μmを解
像限界とする露光装置を使って0.4μmのラインパター
ンを作ることができる。本実施例の場合、ウェハW上へ
転写されるパターン像の寸法精度は、2枚のレチクル
(各分解パターン)の各アライメント精度、ウェハW上
の各チップ領域CPとのアライメント精度、及び2枚のレ
チクル間でのパターン領域の作製誤差等に依存して悪化
することが考えられる。しかしながらアライメント精度
は年々向上してきており、また各レチクルのパターン領
域の作成誤差、マーク打ち込み誤差等は、予め計測し
て、アライメント時に位置補正するようなシーケンスを
とれば実用上の問題は少ないと考えられる。さらに第12
図(B)、(C)のパターン分解手法からも明らかでは
あるが、2つの分解パターンの夫々での露光時の光量
は、どちらの分解パターンに対してもほぼ適正露光量に
しておけばよい。またレジスト層PRはポジ型、ネジ型の
いずれでもよく、多重焦点露光法との併用も有効であ
る。
Assuming that the entire periphery of the patterns Pr5 , Pr6 , and Pr7 on the resist layer PR is exposed, the decomposition pattern on the reticle is divided into two as shown in FIGS. 12 (B) and 12 (C). In FIGS. 12 (B) and 12 (C), a light-shielding portion is formed on each of the two reticles so as to overlap each other at the patterns Pr5 , Pr6 and Pr7 . The width ΔD of the overlapping light-shielding portion determines the line width of the turns Pr5 , Pr6 , Pr7 . As is clear here, in the conventional method, the patterns P r5 , P
r6, for exposing one of the dark line pattern corresponding to each of the P r7 s, the line width of each pattern P r5 to P r7 is is limited by the performance of the projection lens. However, in the present embodiment, the width of the dark portion on the pattern of each of the two reticles decomposed is extremely large, and is hardly affected by diffraction. Therefore, the width ΔD can be made extremely small without being limited by the performance, diffraction, etc. of the projection lens. For example, a 0.4 μm line pattern can be formed using an exposure apparatus having a resolution limit of 0.8 μm. In the case of this embodiment, the dimensional accuracy of the pattern image transferred onto the wafer W is the alignment accuracy of the two reticles (each of the disassembled patterns), the alignment accuracy with each chip area CP on the wafer W, and the two It is conceivable that the deterioration will depend on the manufacturing error of the pattern area between the reticles. However, alignment accuracy is improving year by year, and it is thought that there will be few practical problems if a sequence in which errors in creating the pattern area of each reticle, errors in marking, etc. are measured in advance and the position is corrected during alignment is taken. Can be And the twelfth
As is clear from the pattern separation methods shown in FIGS. (B) and (C), the light amount at the time of exposure in each of the two separation patterns may be set to a substantially appropriate exposure amount for either of the separation patterns. . The resist layer PR may be either a positive type or a screw type, and it is effective to use the resist layer PR in combination with a multifocal exposure method.

次に本発明の第5の実施例を第13図(A)、(B)を
参照して説明する。第3図に示したステッパーの光源と
して、近年エキシマレーザ光源を用いることが注目され
ている。エキシマレーザ光源はレーザ媒質として希ガス
・ハライド(XeCl、KrF、ArF等)のように、レーザ・ゲ
ンの高いものが使われる。このためレーザチューブ内の
電極間に高圧放電を起すと、特別な共振キラーがなくて
も紫外域の強力な光を誘導放出し得る。この場合放出さ
れた光のスペクトルはブロードなものであり、時間的に
も空間的にもコーヒレンシィは低い。このようなブロー
ドバンドの光は、投影レンズの材質にもよるが、著しく
大きな色収差を発生する。紫外域の光を効率よく透過さ
せるために、エキシマレーザ用の投影レンズは石英のみ
で作られることが多い。このためエキシマレーザ光のス
ペクトル幅は極めて狭くする必要があるとともに、その
絶対波長も一定にさせる必要がある。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 (A) and 13 (B). In recent years, attention has been paid to using an excimer laser light source as the light source of the stepper shown in FIG. As the excimer laser light source, a laser medium having a high laser power such as a rare gas halide (XeCl, KrF, ArF, etc.) is used. Therefore, when a high-pressure discharge is caused between the electrodes in the laser tube, strong light in the ultraviolet region can be stimulatedly emitted without a special resonance killer. In this case, the spectrum of the emitted light is broad, and the coherency is low both temporally and spatially. Such broadband light, depending on the material of the projection lens, generates extremely large chromatic aberration. In order to transmit ultraviolet light efficiently, a projection lens for an excimer laser is often made of only quartz. Therefore, the spectral width of the excimer laser light needs to be extremely narrow, and its absolute wavelength needs to be constant.

そこで本実施例では、第13図(A)に示すようにエキ
シマレーザチューブ202の外部に共振器として作用する
全反射ミラー(リアミラー201)と、低反射率ミラー
(フロントミラー)205とを設けてコヒーレンシィを少
し高めるとともに、レーザチューブ202の外部でミラー2
01とミラー205との間に、2つの可変傾角のファブリ・
ペロー・エタロン203、204を配置してレーザ光の狭帯化
を計るようにした。ここでエタロン203、204は2枚の石
英板を所定のギャップで平行に対向させたもので、一種
のバンドパスフィルターとして働く。エタロン203、204
のうちエタロン203は粗調用で、エタロン204は微調用で
あり、このエタロン204の傾角を調整することで、出力
されるレーザ光の波長の絶対値が一定値になるように、
波長変動をモニターしつつ逐次フィードバック制御す
る。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 13A, a total reflection mirror (rear mirror 201) acting as a resonator and a low-reflectance mirror (front mirror) 205 are provided outside the excimer laser tube 202. A little increase in coherency and mirror 2 outside laser tube 202
Between the 01 and the mirror 205
Perot etalons 203 and 204 were arranged to narrow the band of the laser beam. Here, the etalons 203 and 204 have two quartz plates opposed in parallel with a predetermined gap and function as a kind of bandpass filter. Etalon 203, 204
Among them, the etalon 203 is for coarse adjustment, and the etalon 204 is for fine adjustment.By adjusting the tilt angle of the etalon 204, the absolute value of the wavelength of the output laser light becomes a constant value.
Feedback control is performed successively while monitoring wavelength fluctuations.

そこで本実施例では、このようなエキシマレーザ光源
の構成と投影レンズの軸上色収差とを積極的に利用し
て、最良結像面を光学的上下動させることで、多重焦点
露光法を行なうようにした。すなわち、あるチップ領域
CPを露光する際、エキシマレーザ光源内のエタロン20
4、又は203のうちいずれか一方を、絶対波長安定化に必
要な傾角から所定量だけずらしながらエキシマレーザ
(パルス等)を照射する。エタロンの傾角をずらすと、
絶対波長がわずかにシフトするので、投影レンズの軸上
色収差に対応して最良結像面は光軸方向に位置変動を起
す。このため50〜100パルスのエキシマレーザで露光す
る間にエタロンの傾角を離散的、又は連続的に変化させ
れば、レチクル、ウェハ間のメカ的な移動をまったく行
なうことなく同様の多重焦点露光法が実施できる。
Thus, in the present embodiment, the multifocal exposure method is performed by optically moving the best imaging plane up and down by positively utilizing the configuration of the excimer laser light source and the axial chromatic aberration of the projection lens. I made it. That is, a certain chip area
When exposing CP, etalon 20 in excimer laser light source
An excimer laser (pulse or the like) is irradiated while shifting either one of 4 and 203 by a predetermined amount from the tilt angle required for absolute wavelength stabilization. If you shift the tilt of the etalon,
Since the absolute wavelength slightly shifts, the position of the best image plane changes in the optical axis direction in accordance with the axial chromatic aberration of the projection lens. For this reason, if the tilt of the etalon is changed discretely or continuously during exposure with an excimer laser of 50 to 100 pulses, a similar multifocal exposure method can be performed without any mechanical movement between the reticle and the wafer. Can be implemented.

第13図(B)は、同様のエキシマレーザの他の構成を
示し、リアミラー201の代りに波長選択素子としての反
射型の回折格子(グレーティング)206を傾斜可能に設
けたものである。この場合、グレーティング206は波長
設定時の粗調に使い、エタロン204を微調に使う。多重
焦点露光法のためには、エタロン204、又はグレーティ
ング206のうちいずれか一方を傾斜させれば発振波長が
変化し、最良像面が上下動する。
FIG. 13 (B) shows another configuration of the same excimer laser, in which a reflection type diffraction grating (grating) 206 as a wavelength selection element is tiltably provided instead of the rear mirror 201. In this case, the grating 206 is used for coarse adjustment when setting the wavelength, and the etalon 204 is used for fine adjustment. For the multifocal exposure method, if one of the etalon 204 and the grating 206 is tilted, the oscillation wavelength changes, and the best image plane moves up and down.

以上のように、エキシマレーザを用いると色収差とい
う物理現象を使って像面(焦点位置)を変化させること
ができるが、色収差には縦色収差(軸上色収差)と横色
収差(倍率色収差)の2つがあり、それぞれが波長の変
化によって同時に生じることがある。倍率色収差は、投
影倍率を狂わせることを意味するので、無視できる程度
に補正しておく必要がある。そこで一例としては、両側
テレセントリックな撮影レンズの場合は投影レンズ内の
最もレチクル側に設けられたテレセン維持用のフィール
ドレンズ群(補正光学系)を光軸方向に上下動させる構
成とし、エタロン204の傾斜と同期させてフィールドレ
ンズ群を上下動させれば、倍率色収差を補正することが
できる。
As described above, when an excimer laser is used, the image plane (focal position) can be changed using a physical phenomenon called chromatic aberration. However, chromatic aberration includes longitudinal chromatic aberration (axial chromatic aberration) and lateral chromatic aberration (magnification chromatic aberration). And each may occur simultaneously due to a change in wavelength. Since the chromatic aberration of magnification means to change the projection magnification, it is necessary to correct it to a negligible degree. Therefore, as an example, in the case of a photographic lens that is telecentric on both sides, a field lens group (correction optical system) for maintaining telecentric provided on the reticle side in the projection lens is moved up and down in the optical axis direction. If the field lens group is moved up and down in synchronization with the inclination, lateral chromatic aberration can be corrected.

また第3図に示した結像補正機構18を連動して用い
て、投影レンズ16内の制御圧力にオフセット加える方式
であっても、同様に横色収差(倍率誤差)を補正するこ
とができる。
Further, even in a system in which an offset is added to the control pressure in the projection lens 16 by using the image forming correction mechanism 18 shown in FIG. 3 in conjunction with it, the lateral chromatic aberration (magnification error) can be similarly corrected.

次に、先に説明した多重焦点露光法の他のシーケンス
を第6の実施例として説明する。
Next, another sequence of the multifocal exposure method described above will be described as a sixth embodiment.

このシーケンスのために、第3図に示したステッパー
にはウェハステージ26のヨーイングを計測するための作
動干渉計が設けられ、移動鏡28x、又は28yに一定間隔で
平行に並んだ2本の測長用ビームを投射し、2本の測長
ビームの光路差の変化を計測する。この計測値は、ウェ
ハステージ26の移動中、又はステッピング後に生じる微
小回転誤差量に対応している。
For this sequence, the stepper shown in FIG. 3 is provided with a working interferometer for measuring the yawing of the wafer stage 26, and two measuring mirrors arranged in parallel with the moving mirror 28x or 28y at regular intervals. The long beam is projected, and the change in the optical path difference between the two measurement beams is measured. This measured value corresponds to a minute rotation error amount generated during movement of the wafer stage 26 or after stepping.

そこでまずウェハW上の全てのチップ領域に対して、
1つの焦点位置でステップアンドリピート方式で順次露
光している。このとき、各チップ領域の露光中に、ウェ
ハステージ26のヨーイング量を計測して記憶していく。
そしてZステージ26zの高さ変更、又はエキシマレーザ
光の波長シフト等を行なって第2の焦点位置で同様にス
テップアンドリピート方式で1番目のチップ領域から順
次露光を行なっていく。このとき各チップ領域にステッ
ピングしたときのヨーイング量と、先に記憶された当該
チップ領域露光時のヨーイング量とを比較し、許容値内
の差しかないときはそのまま露光を行なう。比較の結果
が差が大きいときは、ウェハWを保持して微小回転する
θテーブルで回転補正するか、レチクルを保持するθテ
ーブルを回転させて補正する。
Therefore, first, for all chip areas on the wafer W,
Exposure is performed sequentially at one focus position by a step-and-repeat method. At this time, the yawing amount of the wafer stage 26 is measured and stored during the exposure of each chip area.
Then, the height of the Z stage 26z is changed, or the wavelength of the excimer laser light is shifted, and the like, and exposure is sequentially performed at the second focal point position in the same manner from the first chip area by the step-and-repeat method. At this time, the yawing amount when stepping each chip area is compared with the previously stored yawing amount at the time of exposing the chip area, and if there is no deviation within an allowable value, the exposure is performed as it is. If the comparison result shows a large difference, the rotation is corrected by the θ table that holds the wafer W and rotates slightly, or the rotation is corrected by rotating the θ table that holds the reticle.

この際、x、y方向レチクルとチップ領域の位置ずれ
は、アライメント系12等によりダイ・バイ・ダイ方式で
モニターしつつ、リアルタイムにアライメント(位置ず
れ補正)するとよい。すなわち、x、y方向のアライメ
ント誤差は、チップ領域に付随したマークWM1〜WM4、レ
チクルマークRM1〜RM4を検出しつつ、そのアライメント
誤差が零になるようにレチクルステージ6又は、ウェハ
ステージ26をサーボ制御する状態にしておき、同時にレ
チクル又はウェハを作動干渉計からのヨーイング計測値
に基づいて回転補正する。
At this time, the positional deviation between the reticle in the x and y directions and the chip region may be monitored in real time (correction of positional deviation) while being monitored by the alignment system 12 in a die-by-die manner. That, x, y direction of the alignment error, the mark WM 1 ~WM 4 accompanying the chip area, while detecting the reticle mark RM 1 ~RM 4, the reticle stage 6 or so that the alignment error is zero, the wafer The stage 26 is kept under servo control, and at the same time, the rotation of the reticle or wafer is corrected based on the yawing measurement value from the working interferometer.

このようなシーケンスにするとき、各チップ領域に対
するアライメント時間が短くなるとともに、チップロー
テーション、ウェハローテーションの誤差による重ね合
わせ精度の低下が無視できる。
In such a sequence, the alignment time for each chip region is shortened, and a decrease in overlay accuracy due to errors in chip rotation and wafer rotation can be ignored.

またウェハステージのヨーイング量を記憶しておくの
で、1層目の露光(ファーストプリント)時から多重焦
点露光法を使うときでも、分解したレチクルによる重ね
合わせ露光の精度を何ら低下させることがない。
Also, since the yawing amount of the wafer stage is stored, even when the multifocal exposure method is used from the time of the first layer exposure (first print), the accuracy of the overlay exposure using the disassembled reticle does not decrease at all.

以上、本実施例では各チップ領域の露光のたびに焦点
位置を変えるのではなく、1枚のウェハに対する1回目
の露光が終了した時点で焦点位置を変えるだけなので、
スループットの向上が期待できる。
As described above, in this embodiment, the focal position is not changed every time each chip area is exposed, but only when the first exposure for one wafer is completed.
An improvement in throughput can be expected.

以上、本発明の各実施例を説明したが、分解されたパ
ターンの各々は、パターン形状が異なるために必然的に
像強度も異なってくる。そのため、各分解パターン枚に
適正露光量が異なることがある。そこで分解されたパタ
ーンの各々について、レチクルのパターン領域の透過率
等を計測して各分解パターン毎に適正露光量を決定する
ようにしてもよい。また、等詠露光時の結像光束の開口
数を小さくすることも焦点深度を増大させるのに役立
つ。結像光束の開口数は、投影レンズの瞳EPに可変開口
絞り板を設けること、照明光学系内の2次光源像の大き
さを絞りやへ倍光学系等を用いて変えること等で調整で
きる。さらに瞳EPを通る光束を第14図のような絞りでリ
ング状(輪帯状)に制限してもよい。あるいは2次光源
像を径や幅を可変、又は切替え可能なリング状に形成し
てもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, each of the decomposed patterns necessarily has a different image intensity because the pattern shape is different. Therefore, the appropriate exposure amount may differ for each of the separated pattern sheets. Therefore, for each of the decomposed patterns, the transmittance or the like of the pattern area of the reticle may be measured to determine an appropriate exposure amount for each decomposed pattern. Also, reducing the numerical aperture of the imaging light beam during equal exposure is useful for increasing the depth of focus. The numerical aperture of the imaging light beam is adjusted by providing a variable aperture stop plate on the pupil EP of the projection lens, and changing the size of the secondary light source image in the illumination optical system using a stop or a doubling optical system. it can. Further, the light beam passing through the pupil EP may be limited to a ring shape (ring zone shape) by an aperture as shown in FIG. Alternatively, the secondary light source image may be formed in a ring shape whose diameter and width are variable or switchable.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述のように、従来は多重焦点露光法の適用が難しか
ったパターンに対しても同方法を適用できるようにな
る。また、パターンに空間周波数を低減できるために、
フォーカス位置に変化させない場合についても、より微
細なパターンの形成が可能である。
As described above, the method can be applied to a pattern to which the multifocal exposure method has conventionally been difficult. Also, because the pattern can reduce the spatial frequency,
Even when the focus position is not changed, a finer pattern can be formed.

また、エキシマ露光等で波長を変化させて多重露光を
多くことで焦点深度の拡大方法の選択が広がる。
Further, by increasing the number of multiple exposures by changing the wavelength by excimer exposure or the like, the choice of a method of expanding the depth of focus is widened.

これらは、光を用いる0.5μm以下のリソグラフィで
焦点深度をいかにして増大させるかという物理的限界に
対する解法の有力な手法である。
These are powerful methods for solving the physical limit of how to increase the depth of focus in lithography of 0.5 μm or less using light.

更に、レチクルに分割する方法は近年、各パターンに
サブ・スペース・マーク等を入れる技術が開発され、同
一のレクチルに本パターンとともにサブ・スペース・マ
ークを入れることがスペース的にむずかしいことへの解
決ともなる。
Furthermore, in recent years, a technique for dividing a reticle into a reticle has been developed in which a sub space mark is added to each pattern, and it is difficult to put a sub space mark together with the present pattern in the same reticle in terms of space. Also.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、第1のパターンと第2
のパターンとを基板上の同一感応層に順次露光する際、
その基板表面の凸部、凹部の影響を抑えて、第1パター
ン及び第2パターンの各々を解像力よく露光することが
できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the first pattern and the second pattern
When sequentially exposing the pattern and the same sensitive layer on the substrate,
Each of the first pattern and the second pattern can be exposed with good resolving power while suppressing the influence of the projections and depressions on the substrate surface.

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

第1図は本発明の方法を模式的に表わした図、第2図
(A)、(B)はライン・アンド・スペースパターンと
の間引きパターンとの回折光の発生の様子を示す図、第
2図(C)はライン・アンド・スペースパターンのとき
の像強度分布のシミュレーション結果を表わすグラフ、
第2図(D)、(E)は間引きパターンのときの像強度
分布のシミュレーションを表わすグラフ、第2図(F)
は第2図(D)、(E)の像強度を重ね合わせたシミュ
レーション結果を表わすグラフ、第3図は本発明の実施
に好適なステッパーの構成を示す斜視図、第4図はステ
ッパーの投影光学系における結像の様子を示す図、第5
図、第6図、第7図、第8図はそれぞれ本発明の方法の
ターン分解法を説明する図、第9図は本発明の方法を用
いた1つの露光手順を説明するフローチャート図、第10
図は第2の実施例によるパターン分解法を説明する図、
第11図は第3の実施例によるパターン形成法を説明する
図、第12図は第4の実施例によるパターン分解法を説明
する図、第13図は第5の実施例による露光方法を実施す
るのに好適なレーザ光源の構成を示す図、第14図は結像
光束の開口数を調整するための輪帯状フィルターを示す
平面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 R、R1、R2、R3、R4……レチクル、 W……ウェハ、 CP……ショット領域、 PA、PB……全体パターン、 PTA1、PTA2、PTA3……PAの分解パターン、 PTB1、PTB2、PTB3……PBの分解パターン、 2……光源部、 4……照明光学系、 6……レチクルステージ、 16……投影レンズ、 18……結像補正機構。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the method of the present invention, and FIGS. 2 (A) and 2 (B) are diagrams showing a state of generation of diffracted light from a line-and-space pattern and a thinning pattern. FIG. 2C is a graph showing a simulation result of an image intensity distribution in the case of a line and space pattern;
2 (D) and 2 (E) are graphs showing a simulation of the image intensity distribution in the case of the thinning pattern, and FIG. 2 (F).
2 is a graph showing simulation results obtained by superimposing the image intensities of FIGS. 2 (D) and 2 (E), FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a stepper suitable for carrying out the present invention, and FIG. 4 is a projection of the stepper. FIG. 5 is a diagram showing a state of image formation in the optical system, FIG.
FIG. 6, FIG. 7, FIG. 7, and FIG. 8 are diagrams illustrating the turn decomposition method of the method of the present invention. FIG. 9 is a flowchart illustrating one exposure procedure using the method of the present invention. Ten
FIG. 7 is a diagram for explaining a pattern decomposition method according to a second embodiment;
FIG. 11 is a view for explaining the pattern forming method according to the third embodiment, FIG. 12 is a view for explaining the pattern decomposition method according to the fourth embodiment, and FIG. 13 is a view for explaining the exposure method according to the fifth embodiment. FIG. 14 is a plan view showing an annular filter for adjusting the numerical aperture of an image forming light beam. [Explanation of Signs of Main Parts] R, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 … reticle, W… wafer, CP… shot area, PA, PB… whole pattern, PTA 1 , PTA 2 , PTA 3 … PA disassembly pattern, PTB 1 , PTB 2 , PTB 3 … PB disassembly pattern, 2… Light source section, 4… Illumination optical system, 6… Reticle stage, 16… Projection lens, 18 .... Image formation correction mechanism.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−58825(JP,A) 特開 昭59−222840(JP,A) 特開 昭61−226924(JP,A) 特開 昭62−198863(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-58825 (JP, A) JP-A-59-222840 (JP, A) JP-A-61-226924 (JP, A) JP-A-62 198863 (JP, A)

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1パターンと第2パターンとを感応基板
上の同一の感応層に順次露光することにより、所望の全
体パターンを前記感応層に露光する露光方法において、 前記全体パターンは、前記第1パターンと前記第2パタ
ーンのうちの一方が前記基板表面の凸部に露光され、他
方が前記基板表面の凹部に露光されるように、前記第1
パターンと前記第2パターンとに分解されていることを
特徴とする露光方法。
An exposure method for exposing a desired overall pattern to a sensitive layer by sequentially exposing a first pattern and a second pattern to the same sensitive layer on a sensitive substrate, wherein the overall pattern is The first pattern is exposed such that one of the first pattern and the second pattern is exposed to a convex portion of the substrate surface, and the other is exposed to a concave portion of the substrate surface.
An exposure method, wherein the exposure method is separated into a pattern and the second pattern.
【請求項2】前記第1パターン及び前記第2パターンを
投影光学系を介して前記感応基板上に露光する露光方法
であって、 前記基板表面の凸部と凹部との高さの違いは、前記投影
光学系の焦点深度よりも大きいことを特徴とする請求項
1に記載の露光方法。
2. An exposure method for exposing the first pattern and the second pattern onto the sensitive substrate via a projection optical system, wherein a difference in height between a convex portion and a concave portion on the substrate surface is: 2. The exposure method according to claim 1, wherein the depth is larger than the depth of focus of the projection optical system.
【請求項3】前記第1パターン及び前記第2パターンを
投影光学系を介して前記感応基板上に露光する露光方法
であって、 前記第1パターンを露光するときと前記第2パターンを
露光するときとで、前記投影光学系の光軸方向に関する
前記基板の位置が異なることを特徴とする請求項1に記
載の露光方法。
3. An exposure method for exposing the first pattern and the second pattern onto the sensitive substrate via a projection optical system, wherein the first pattern is exposed and the second pattern is exposed. 2. The exposure method according to claim 1, wherein the position of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system is different from time to time.
【請求項4】前記第1パターン及び前記第2パターンを
投影光学系を介して前記感応基板上に露光する露光方法
であって、 前記第1パターン及び第2パターンそれぞれの露光中
に、前記投影光学系の光軸方向に関して前記投影光学系
によるパターン結像面と前記基板とを相対的に変位させ
ることを特徴とする請求項1に記載の露光方法。
4. An exposure method for exposing the first pattern and the second pattern onto the sensitive substrate via a projection optical system, wherein the projection is performed during exposure of each of the first pattern and the second pattern. 2. The exposure method according to claim 1, wherein the substrate is relatively displaced with respect to a pattern image forming surface of the projection optical system with respect to an optical axis direction of the optical system.
【請求項5】前記投影光学系の光軸方向に関する前記パ
ターン結像面と前記基板との相対的な変位を、前記エネ
ルギー線の波長を変化させて行うことを特徴とする請求
項4に記載の露光方法。
5. The apparatus according to claim 4, wherein the relative displacement between the pattern image plane and the substrate in the optical axis direction of the projection optical system is performed by changing the wavelength of the energy ray. Exposure method.
【請求項6】前記第1パターン及び前記第2パターンは
それぞれ対応する第1マスク及び第2マスクに設けら
れ、該第1マスク及び第2マスクの各々を順次所定位置
に位置決めして露光を行うことを特徴とする請求項1、
3、4のいずれか一つに記載の露光方法。
6. The first pattern and the second pattern are provided on corresponding first and second masks, respectively, and the first and second masks are sequentially positioned at predetermined positions to perform exposure. Claim 1, characterized in that:
3. The exposure method according to any one of items 3 and 4.
【請求項7】前記第1マスク及び第2マスクは同一のマ
スクステージ上に載置され、前記第1マスク及び第2マ
スクの各々を順次所定位置に位置決めすることを特徴と
する請求項6に記載の露光方法。
7. The apparatus according to claim 6, wherein the first mask and the second mask are mounted on the same mask stage, and each of the first mask and the second mask is sequentially positioned at a predetermined position. Exposure method according to the above.
【請求項8】前記全体パターンを前記感応基板上の複数
のチップ領域のそれぞれに露光する露光方法であって、 前記第1パターンを前記チップ領域のそれぞれに露光し
た後に、前記第2パターンを前記チップ領域のそれぞれ
に露光することを特徴とする請求項1、3、4のいずれ
か一つに記載の露光方法。
8. An exposure method for exposing the entire pattern to each of a plurality of chip regions on the sensitive substrate, the method comprising: exposing the first pattern to each of the chip regions; The exposure method according to claim 1, wherein each of the chip regions is exposed.
【請求項9】前記第1パターンを露光するときと前記第
2パターンを露光するときとで、前記感応基板に対する
露光量を異ならせることを特徴とする請求項1、3、4
のいずれか一つに記載の露光方法。
9. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure amount for the sensitive substrate is different between when exposing the first pattern and when exposing the second pattern.
The exposure method according to any one of the above.
【請求項10】第1パターンと第2パターンとを投影光
学系を介して感応基板上の同一の感応層に順次露光する
ことにより、所定のパターンを前記感応層に形成する露
光方法において、 前記第1パターンと第2パターンのうちの一方を用いて
前記基板上の感応層の凸部が露光され、他方を用いて前
記基板上の感応層の凹部が露光されるとき、前記一方の
パターンを用いた露光と前記他方のパターンを用いた露
光とで、前記投影光学系によるパターン結像面と前記感
応基板との相対的な位置関係を変更することを特徴とす
る露光方法。
10. An exposure method for forming a predetermined pattern on a sensitive layer by sequentially exposing a first pattern and a second pattern to the same sensitive layer on a sensitive substrate via a projection optical system, When the convex portion of the sensitive layer on the substrate is exposed using one of the first pattern and the second pattern and the concave portion of the sensitive layer on the substrate is exposed using the other, the one pattern is exposed. An exposure method, wherein a relative positional relationship between a pattern imaging surface of the projection optical system and the sensitive substrate is changed between the used exposure and the exposure using the other pattern.
【請求項11】前記第1パターンを投影光学系を介して
前記基板上の感応層に露光するときに、前記第1パター
ンにエネルギー線を照射するとともに、前記投影光学系
によるパターン結像面と前記基板とを前記投影光学系の
光軸方向に相対的に変位させることを特徴とする請求項
10に記載の方法。
11. When the first pattern is exposed to a sensitive layer on the substrate through a projection optical system, the first pattern is irradiated with an energy beam, and a pattern image plane formed by the projection optical system is formed. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the substrate and the projection optical system are relatively displaced in an optical axis direction of the projection optical system.
The method according to 10.
【請求項12】前記第2パターンを投影光学系を介して
前記基板上の感応層に露光するときに、前記第2パター
ンにエネルギー線を照射するとともに、前記パターン結
像面と前記基板とを前記投影光学系の光軸方向に相対的
に変位させることを特徴とする請求項10に記載の方法。
12. When the second pattern is exposed to a sensitive layer on the substrate via a projection optical system, the second pattern is irradiated with energy rays, and the pattern image forming surface and the substrate are connected to each other. 11. The method according to claim 10, wherein the projection optical system is relatively displaced in an optical axis direction.
【請求項13】前記所定のパターンを前記感応基板上の
複数のチップ領域のそれぞれに形成する露光方法であっ
て、 前記第1パターンを前記チップ領域のそれぞれに露光し
た後に、前記第2パターンを前記チップ領域のそれぞれ
に露光することを特徴とする請求項10に記載の方法。
13. An exposure method for forming the predetermined pattern on each of a plurality of chip regions on the sensitive substrate, the method comprising: exposing the first pattern to each of the chip regions; 11. The method according to claim 10, wherein each of the chip areas is exposed.
【請求項14】前記第1パターンを露光するときと前記
第2パターンを露光するときとで、前記感応基板の感応
層に対する露光量を異ならせることを特徴とする請求項
10に記載の方法。
14. The method according to claim 1, wherein an exposure amount for the sensitive layer of the sensitive substrate is different between when exposing the first pattern and when exposing the second pattern.
The method according to 10.
【請求項15】前記第1パターンは所定の照明系からの
照明光で照明され、 前記照明系内に形成される2次光源は輪帯状に制限され
ていることを特徴とする請求項10に記載の方法。
15. The method according to claim 10, wherein the first pattern is illuminated with illumination light from a predetermined illumination system, and a secondary light source formed in the illumination system is limited to an annular shape. The described method.
【請求項16】前記第2パターンは所定の照明系からの
照明光で照明され、 前記照明系内に形成される2次光源は輪帯状に制限され
ていることを特徴とする請求項10に記載の方法。
16. The method according to claim 10, wherein the second pattern is illuminated with illumination light from a predetermined illumination system, and a secondary light source formed in the illumination system is limited to an annular shape. The described method.
【請求項17】前記輪帯状の2次光源は、径や幅を可
変、又は切り換え可能であることを特徴とする請求項15
または16に記載の方法。
17. The method according to claim 15, wherein the ring-shaped secondary light source is variable or switchable in diameter and width.
Or the method of 16.
【請求項18】前記第1パターンを前記感応基板上の感
応層に露光するときに前記基板上の感応層に投影光学系
を介して照射される結像光束は、前記投影光学系の瞳面
に設けられた光学部材により制限されることを特徴とす
る請求項10に記載の方法。
18. An image forming light beam applied to a sensitive layer on the substrate via a projection optical system when exposing the first pattern to the sensitive layer on the sensitive substrate is a pupil plane of the projection optical system. 11. The method according to claim 10, wherein the method is limited by an optical member provided in the apparatus.
【請求項19】前記第2パターンを前記基板上の感応層
に露光するときに前記基板上の感応層に投影光学系を介
して照射される結像光束は、前記投影光学系の瞳面に設
けられた光学部材により制限されることを特徴とする請
求項10に記載の方法。
19. An image forming light beam applied to a sensitive layer on the substrate via a projection optical system when exposing the sensitive pattern on the substrate to the second pattern, is projected onto a pupil plane of the projection optical system. 11. The method according to claim 10, wherein the method is limited by an optical member provided.
【請求項20】前記光学部材は、前記投影光学系を通過
する光束を輪帯状に制限することを特徴とする請求項18
または19に記載の方法。
20. The optical device according to claim 18, wherein the optical member restricts a light beam passing through the projection optical system into an annular shape.
Or the method according to 19.
【請求項21】前記第1パターンは、前記投影光学系に
より結像される主パターンと、該主パターンの露光を補
助するために設けられた補助パターンとを含むことを特
徴とする請求項10に記載の方法。
21. The apparatus according to claim 10, wherein the first pattern includes a main pattern formed by the projection optical system and an auxiliary pattern provided to assist exposure of the main pattern. The method described in.
【請求項22】前記第2パターンは、前記投影光学系に
より結像される主パターンと、該主パターンの露光を補
助するために設けられた補助パターンとを含むことを特
徴とする請求項10に記載の方法。
22. The apparatus according to claim 10, wherein the second pattern includes a main pattern formed by the projection optical system and an auxiliary pattern provided to assist exposure of the main pattern. The method described in.
【請求項23】前記第1パターンおよび第2パターンは
それぞれ対応する第1マスクおよび第2マスクに設けら
れ、 前記第1マスクと前記第2マスクの各々を順次所定位置
に位置決めして露光を行うことを特徴とする請求項10に
記載の方法。
23. The first pattern and the second pattern are provided on corresponding first and second masks, respectively, and the first and second masks are sequentially positioned at predetermined positions to perform exposure. 11. The method according to claim 10, wherein:
【請求項24】前記第1マスクと前記第2マスクは同一
の支持台に載置されていることを特徴とする請求項23に
記載の方法。
24. The method according to claim 23, wherein the first mask and the second mask are mounted on a same support.
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