JP3085288B2 - Exposure method and device manufacturing method using the method - Google Patents

Exposure method and device manufacturing method using the method

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JP3085288B2
JP3085288B2 JP23711898A JP23711898A JP3085288B2 JP 3085288 B2 JP3085288 B2 JP 3085288B2 JP 23711898 A JP23711898 A JP 23711898A JP 23711898 A JP23711898 A JP 23711898A JP 3085288 B2 JP3085288 B2 JP 3085288B2
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projection optical
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【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。
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 or a liquid crystal device.

【0002】[0002]

【従来の技術】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、1Bbitメモリ、4Bbit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。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、縮小投影型露光装置(ステッパ
ー)が主流である。特に原画パターンを有するレチクル
を1/5縮小投影レンズで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。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, miniaturization and high integration are progressing year by year, and a lithography process of a 1-bit memory, a 4-bit memory and an increasingly narrower line width is required. In order to respond to this demand, a reduction projection type exposure apparatus (stepper) is mainly used as an exposure apparatus currently used in a lithography process. In particular, a method in which a reticle having an original image pattern is reduced to about 15 × 15 mm square by a 1/5 reduction projection lens and exposed to a resist layer on a wafer is often used.

【0003】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程度のものが実用化されている。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。
The projection lens of this stepper has a high numerical aperture (NA) every year in order to increase the resolution. When the wavelength of the illumination light for exposure is 436 nm (g-line), the numerical aperture of the projection lens increases. A. =
The one with about 0.48 has been put to practical use. Increasing the numerical aperture of the projection lens in this way means that the effective focal depth decreases accordingly. A. =
The depth of focus of the projection lens set to 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 within ± 0.8 μm (preferably ± 0.2 μm) with respect to the best imaging plane of the projection lens. Within).

【0004】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。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。
In order to cope with the shortage of the depth of focus of the projection lens, a method has been proposed in which the pattern of the same reticle is multiple-exposed while the wafer is displaced in the optical axis direction with respect to the projection lens. This method increases the apparent depth of focus of the projection lens, and is one effective exposure method.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする問題点】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
周期は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 multi-focus exposure method is intended to guarantee the contrast over a wide focal range, although the best focus contrast is slightly reduced. This method is based on experimental results.
This is effective for 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. In particular, at present, it is not as effective as a contact hole for a reticle pattern such as a wiring layer in which bright and dark linear patterns are 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. In the projection exposure method, the cycle of the transferable repetitive pattern is limited to a certain value or more due to the performance of the projection lens. This value is also referred to as the resolution limit of the projection lens. A. = 0.45, the line width of the bright line and the dark line of the repetitive pattern is 0. 0 on the wafer.
It is about 8 μm (4 μm on a reticle).

【0006】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。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。
Therefore, even if the line width of the pattern on the reticle is reduced, a pattern having a line width smaller than that is not normally exposed, and the limitation of lithography by the projection exposure method is mainly due to the performance of the projection lens ( Resolution). Also in the proximity exposure method,
Due to the diffraction phenomenon that occurs according to the wavelength of the illumination light, it is difficult to make the repetition period of the bright line and the dark line on the mask smaller than a certain value, and the wavelength is shortened as much as possible. For this reason, special energy rays such as soft X-rays were required.

【0007】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。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。
The present invention has been made in view of these problems, and enables a finer pattern to be transferred without extremely increasing the numerical aperture of a projection optical system and reducing the wavelength of illumination light to an extremely short wavelength. The first purpose is to do so. 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.

【0008】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 contact holes.

【0009】[0009]

【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに請求項1の発明は、エネルギー線をマスクに照射
し、そのマスクと投影光学系とを介してそのエネルギー
線により基板を露光する方法において、そのマスクに
は、基板上に転写すべき主パターンと該主パターンの結
像を補助するための補助パターンとが形成され、その主
パターンと補助パターンとが形成されたマスクを用いて
基板の露光しているときに、投影光学系の瞳面に設けら
れた光学部材により投影光学系の瞳面を通るエネルギー
線を輪帯状に制限するとともに、投影光学系によるパタ
ーン結像面と基板とを投影光学系の光軸方向に相対的に
変位させるようにした。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a mask is irradiated with an energy beam, and the substrate is exposed to the energy beam through the mask and a projection optical system. In the method, a main pattern to be transferred onto a substrate and an auxiliary pattern for assisting imaging of the main pattern are formed on the mask, and the mask on which the main pattern and the auxiliary pattern are formed is used. When exposing the substrate, it is located on the pupil plane of the projection optical system.
Through the pupil plane of the projection optical system
The line is limited to an annular shape, and the pattern imaging surface of the projection optical system and the substrate are relatively displaced in the optical axis direction of the projection optical system.

【0010】また請求項3の発明は、照明系からのエネ
ルギー線をマスクに照射し、そのマスクと投影光学系と
を介して基板を露光する露光方法において、そのマスク
は、基板上に転写すべき主パターンと該主パターンの結
像を補助するために設けられた補助パターンとを含み、
その主パターンと補助パターンとを介して基板上に照射
されるエネルギー線を、投影光学系の瞳面に設けられた
光学部材により輪帯状に制限するようにした。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method for irradiating an energy beam from an illumination system to a mask and exposing the substrate via the mask and the projection optical system, wherein the mask is transferred onto the substrate. Including a main pattern to be and an auxiliary pattern provided to assist the imaging of the main pattern,
The energy beam irradiated on the substrate via the main pattern and the auxiliary pattern is limited to an annular shape by an optical member provided on a pupil plane of the projection optical system.

【0011】また請求項4の発明は、エネルギー線をマ
スクに照射し、該マスクと投影光学系とを介して基板を
露光する露光方法において、そのマスクは、基板に形成
すべきラインパターンと、該ラインパターンの形成を補
助するために前記ラインパターンの長手方向に沿って設
けられた補助パターンとを含み、該マスクを用いて基板
を露光しているときに、投影光学系によるパターン結像
面と基板とを投影光学系の光軸方向に相対的に変位させ
るようにした。また請求項5の発明は、エネルギー線を
マスクに照射し、該マスクと投影光学系とを介して基板
を露光する露光方法において、そのマスクは、基板に形
成すべきラインパターンと、該ラインパターンの形成を
補助するためにそのラインパターンの長手方向に沿って
設けられた補助パターンとを含み、該マスクを用いて基
板を露光するときに、輪帯状の2次エネルギー線源から
のエネルギー線をそのマスクに照射するようにした。さ
らに請求項6の発明は、エネルギー線をマスクに照射
し、該マスクと投影光学系とを介して基板を露光する露
光方法において、そのマスクは、基板に形成すべきライ
ンパターンと、該ラインパターンの形成を補助するため
にそのラインパターンの長手方向に沿って設けられた補
助パターンとを含み、該マスクを用いて基板を露光する
ときに、投影光学系の瞳面に設けられた光学部材により
投影光学系の瞳面を通るエネルギー線を輪帯状に制限す
るようにした。またさらに、請求項8の発明は、投影光
学系を介して基板上の所定感応層を露光し、該所定感応
層に所定パターンを形成する露光方法において、基板上
に形成すべきラインパターンと、該ラインパターンの形
成を補助するためにそのラインパターンの長手方向に沿
って設けられた補助パターンとを含む第1パターンを用
いて上記所定感応層を露光する第1工程と、その第1パ
ターンを用いて露光される上記所定感応層を第2パター
ンを用いて露光する第2工程とを含み、その第1工程と
その第2工程とを経て上記所定パターンを上記所定感応
層に形成するようにした。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for irradiating a mask with an energy ray and exposing the substrate through the mask and a projection optical system, wherein the mask includes a line pattern to be formed on the substrate, An auxiliary pattern provided along the longitudinal direction of the line pattern to assist in the formation of the line pattern, and when a substrate is exposed using the mask, a pattern image forming surface by a projection optical system. And the substrate are relatively displaced in the direction of the optical axis of the projection optical system. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for irradiating a mask with an energy ray and exposing the substrate through the mask and the projection optical system, wherein the mask includes a line pattern to be formed on the substrate, And an auxiliary pattern provided along the longitudinal direction of the line pattern to assist the formation of the substrate. When the substrate is exposed using the mask, the energy beam from the annular secondary energy beam source is The mask was irradiated. The invention according to claim 6 is an exposure method for irradiating a mask with an energy ray and exposing the substrate through the mask and the projection optical system, wherein the mask includes a line pattern to be formed on the substrate, And an auxiliary pattern provided along the longitudinal direction of the line pattern to assist in the formation of the substrate.When the substrate is exposed using the mask, an optical member provided on a pupil plane of the projection optical system is used. The energy ray passing through the pupil plane of the projection optical system is limited to an annular shape. Still further, the invention according to claim 8 is an exposure method for exposing a predetermined sensitive layer on a substrate through a projection optical system and forming a predetermined pattern on the predetermined sensitive layer, wherein a line pattern to be formed on the substrate, A first step of exposing the predetermined sensitive layer using a first pattern including an auxiliary pattern provided along a longitudinal direction of the line pattern to assist in forming the line pattern; A second step of exposing the predetermined sensitive layer to be exposed by using a second pattern, and forming the predetermined pattern on the predetermined sensitive layer through the first step and the second step. did.

【0012】ここで感応基板(エネルギー線に感応する
層を有する基板)上に形成すべき全体パターンを複数の
パターンに分解し、分解されたパターンを相互に位置合
わせして露光することの概要を図1に基づいて説明す
る。図1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(またはショット)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, an outline of decomposing an entire pattern to be formed on a sensitive substrate (substrate having a layer sensitive to energy rays) into a plurality of patterns, aligning the decomposed patterns with each other, and exposing the exposed patterns. A description will be given based on 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) region CP, and the pattern PA is 90 ° in a line-and-space (L / S) shape. The pattern PB is a simple L / S pattern.

【0013】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 に形成される。各レチクルR1 、R
2 、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 、PTA3 と、パタ
ーンPBを分解した3つのパターンPTB1 、PTB2
、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、RM
2 、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WM1 、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 R1, R2 and R3. Each reticle R1, R
2 and R3, around which a light-shielding band SB corresponding to the chip area CP is formed, and three patterns PTA1, PTA2, and PTA3 obtained by decomposing the pattern PA, and three patterns PTB1 and PTB2 obtained by decomposing the pattern PB.
, PTB3 are formed. Each reticle R1
, R2, R3 have alignment marks RM1, RM
2, RM3, RM4 are provided, and marks WM1, WM2, WM3, WM4 provided in association with the chip area CP are provided.
Used for alignment with

【0014】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、レチクルR2 に変えて、パターンPTA2 、PTB
2 をチップ領域CPに位置決めして露光し、次いでレチ
クルR3 を位置決めしてパターンPTA3 、PTB3 を
露光する。
The patterns PTA1, PTA2, PTA3,
PTB1, PTB2, and PTB3 are indicated by dark lines in the figure.
Actually, it is a bright line by the light transmitting portion. Pattern PTA1
, PTB1 are positioned in the chip area CP and exposed, and then replaced with a reticle R2 to form patterns PTA2, PTB.
2 is positioned in the chip area CP and exposed, and then the reticle R3 is positioned to expose the patterns PTA3 and PTB3.

【0015】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 の夫々につ
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
は互いに直交する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(図1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 PTB1, PTB2, and PTB3 is an L / S pattern of the pattern PB, which is obtained by taking out a line pattern corresponding to a bright line every two lines, and having a pitch of line and space. Is three times (duty is 1/3) that of the whole pattern. The same applies to each of the patterns PTA1, PTA2, and PTA3.
Are broken so that a continuous line is not formed by bending at 90 ° like each line of FIG. The 90 ° bend is set so that the ends of two lines (each line is formed on a different reticle) orthogonal 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 is reduced in one reticle (see FIG. 1). Was 1/3) to isolate the bright line.

【0016】[0016]

【作用】図2(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、図2(B)は図2(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、
sinθ=nλ/P(ただしn=0、±1、±2…)と
表わされる。すなわち、パターンと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. 2A shows a case where the entire pattern Pa in a line-and-space pattern is directly formed on one reticle R, and FIG. 2B shows a bright line of the pattern Pa of FIG. 2A. In the case of the decomposition pattern Pb formed every other line. Here, the widths of the bright lines Pa and Pb are equal and are 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 defined assuming that the wavelength of the illumination light is λ.
sin θ = nλ / P (where n = 0, ± 1, ± 2...). That is, in the case of the decomposed pattern Pb having a large pitch with the pattern, the diffraction angle of the same diffraction order is smaller, and as a result, the amount of diffracted light contributing to the imaging of the first or higher order increases, and the image contrast increases.
An example is shown below.

【0017】図2(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
の面積の比を表わす。図2(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た感光基板上の位置(μm)で
あり、縦軸は相対強度である。図2(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、図
2(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。
FIGS. 2C, 2D and 2E show the g-line and the N.D.
A. = 0.45, σ = 0.5, the best focus at the time of projecting and exposing 0.4 μmL / S (repeated pattern of 0.4 μm wide bright line and dark line) on the photosensitive substrate. The calculated value (simulation) of the aerial image is shown. Here, the σ value represents a ratio between the area of the entrance pupil of the projection lens and the area of the light source image. FIG. 2C shows the intensity distribution of the aerial image when exposed by one reticle. The horizontal axis indicates the position (μm) on the photosensitive substrate with the center of a certain bright line as the origin, and the vertical axis indicates the relative position. Strength. FIG. 2F shows the sum of the intensities of the aerial images separated into two reticles and exposed respectively, and FIGS. 2D and 2E show the intensity distribution of the aerial image of the separated pattern. As is clear from this simulation, the contrast of the aerial image is improved by dividing and exposing the pattern.

【0018】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。このことはより微細な線状
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 means that a finer linear pattern 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.

【0019】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、明線像のコ
ントラスト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 setting the pattern Pb in which the ratio of the bright portion to the entire pattern Pa is reduced, even if the best imaging surface of the projection lens and the surface of the photosensitive substrate are defocused, the dark portion of the pattern Pb is defocused. The focus image keeps the dark part to the last, does not become brighter, and only the contrast of the brighter image is reduced. Therefore, if the multifocal exposure method is performed for each of the separation patterns, the effect of increasing the apparent depth of focus can be obtained as in the case of the contact hole.

【0020】[0020]

【実施例】図3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。露光用光源2からの照明光は、レチクルブラ
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からのレーザービームを反
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 を検出するととにも、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
チクルを装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、図3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、図1に示した各マークRM1
、RM2 、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。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a projection type exposure apparatus (stepper) suitable for an embodiment of the present invention. The basic configuration of this stepper is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-145730.
Since this is the same as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, it will be briefly described below. 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. On the reticle stage 6, four reticles R1, R2, R3, and R4 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. The reticle alignment system 12 is provided so as to detect the alignment marks RM1 to RM4 of the reticle and also detect the marks WM1 to WM4 on the wafer W.
For this reason, the alignment system 12 is used both when positioning one of the four reticles with respect to the apparatus and when detecting the marks RM1 to RM4 and the marks WM1 to WM4 simultaneously to perform die-by-die alignment. Available to Although only one alignment system 12 is provided in FIG. 3, each mark RM1 shown in FIG.
, RM2, RM3, and RM4. Mark RM1 to RM4 or mark WM1
.. WM4 are detected by the mark detection system 14.

【0021】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26
x、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26
z上には、レーザ干渉計30x、30yからのレーザー
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。
The image of the pattern area of the reticle is formed and projected on the chip area CP formed on the wafer W via the projection lens system 16. The wafer W is placed on a wafer stage 26 that moves in the x and y directions. This wafer stage is mounted on a Y stage 26y and Y that moves in the y direction.
X stage 26 moving on stage 26y in x direction
The X stage 26x is configured by a Z stage 26z that moves slightly on the X stage 26x in the projection optical axis direction (Z direction). Z stage 26
On z, moving mirrors 28x and 28y that reflect laser beams from the laser interferometers 30x and 30y are fixed at right angles to each other.

【0022】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
駆動はモータ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(WM1 〜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とで構成された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。
A reference mark FM is fixed to the Z stage 26z so that the reference mark FM has substantially the same height as the wafer W. Driving of the X stage 26x and the Y stage 26y in the respective axial directions is performed by motors 27x and 27y. Here, the projection lens system 16 incorporates an image forming 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. Since the image forming correction mechanism 18 is disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-78454,
Here, the description is omitted. Also, this stepper has
An alignment optical system 20 for detecting marks (WM1 to WM4, etc.) on the wafer W from below the reticle stage 6 via only the projection lens system 16, and photoelectrically detects mark light information detected by the alignment optical system 20. A TTL (through-the-lens) type alignment system composed of a mark detection system 22 and an off-axis type alignment system 24 separately provided immediately adjacent to the projection lens system 16 are provided.

【0023】また図3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。ここで
図3の構成における照明光学系4と投影レンズ系16と
の光学的な関係を図4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ッ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θw =5・θr の関係に
なる。
Also, although not shown in FIG.
As described in JP-A-78454, an oblique incident light type focus sensor for detecting the height position of the surface of the wafer W with high resolution is provided, and the best imaging of the projection lens system is performed together with the Z stage 26z. It operates as an automatic focusing mechanism that always matches the plane with the wafer surface. 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. 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 a so-called Koehler illumination method is adopted. The surface light source image is set to be slightly smaller than the size of the pupil EP. Now, focusing on one point of the reticle R having the entire pattern Pa, the illumination light IL reaching this point has a certain solid angle θr / 2. This solid angle θr / 2 is preserved even after passing through the entire pattern Pa, and is incident on the projection lens system 16 as a light beam Da0 of zero-order light. The solid angle θr / 2 of this illumination light IL
Is also called the numerical aperture of the illumination light. Assuming that the projection lens system 16 is a bilateral telecentric system,
On each of the reticle R side and the wafer W side, the principal ray 11 passing through the center of the pupil EP (the point where the optical axis AX passes) is parallel to the optical axis AX. The light beam that has passed through the pupil EP in this way becomes an image forming light beam ILm on the wafer W side and forms an image on one point on the wafer W. In this case, if the reduction magnification of the projection lens system 16 is 1/5,
The solid angle θw / 2 of the light beam ILm has a relation of θw = 5 · θr.

【0024】立体角θw /2はウェハ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。
The solid angle θw / 2 is also called the numerical aperture of the image forming light beam on the wafer W. The numerical aperture on the wafer side of the projection lens system 16 alone is defined by the solid angle of the light beam ILm when the light beam passes through the entire pupil EP.

【0025】さて、全体パターンPa が図2(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D
a0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、例えば投影レンズ系
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側での
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。
Now, if the overall pattern Pa is equivalent to that shown in FIG. 2A, the first-order or higher-order diffracted light Da1,
Da2,... Occur. These higher-order lights include a zero-order light flux D
Some are generated by spreading outside a0, and others are generated by being distributed inside the zero-order light beam Da0. In particular, the zero-order light beam Da0
A part of the high-order light distributed outside the pupil will be cut off by the pupil EP even if the light enters the projection lens system 16, for example.
It does not reach the wafer W. Therefore, if more high-order diffracted light is 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 (solid angle θr / 2) of the illumination light IL (reducing the diameter of the surface light source image), it is possible to reduce the spread angle of the higher-order lights Da1, Da2, etc. from the pattern Pa. It is. However, in this case, if the numerical aperture (solid angle θw / 2) of the 0-order imaging light flux ILm on the wafer W side is extremely reduced, the original resolution performance will be impaired.

【0026】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、図2(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押えられるため、
瞳EPを容易に通過させることが可能となる。
Furthermore, originally, the diffraction angle of higher-order light is uniquely determined by the pitch and duty of the pattern Pa. Therefore, even if it is possible to make the solid angle θr / 2 of the illumination light IL close to zero, a higher angle is required. More than a certain order of the next-order diffracted light is cut off by the pupil EP. However, when the entire pattern is divided into a plurality of decomposed 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 small.
The pupil EP can be easily passed.

【0027】ところで、図3においては4枚のレチクル
R1 〜R4 が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1
6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1
0を用いているため、極めて高精度(例えば±0.02
μm)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、各レチクル毎にアライメント系1
2、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 R1 to R4 are mounted on the same reticle stage 6.
The center of any one of the reticles is the projection lens system 1
6 can be exchanged so as to be located on the optical axis AX. The positioning accuracy of each reticle at the time of this replacement depends on the laser interferometer 1
Since 0 is used, extremely high precision (for example, ± 0.02
μm). Therefore, the four reticles R1 to R4
If the mutual positional relationship is precisely measured in advance, each reticle can be positioned by moving the reticle stage 6 based only on the coordinate measurement values of the laser interferometer 10.
Further, even when the mutual positional relationship between the reticles R1 to R4 is not measured in advance, the alignment system 1 is provided for each reticle.
2. Accurate positioning can be performed using the mark detection system 14, the reference mark FM, and the like.

【0028】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 の露光時に、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 this embodiment, the multi-focus exposure method is used together with the exposure of each of the reticles R1 to R4 having the decomposition pattern. For this reason, when one chip area (shot area) CP on the wafer W is exposed using a certain reticle, the height position Z0 of the wafer surface detected as the best focus point by the oblique incident light type focus sensor.
The exposure is repeatedly performed at each of three focal positions, that is, a height position Z1 which is, for example, about 0.5 μm above this position Z0 and a height position Z2 which is, for example, about 0.5 μm below Z0. Therefore, while a certain chip area CP is exposed with one reticle, the height of the wafer W is changed to the Z stage 26z.
Is moved up and down in 0.5 μm steps.

【0029】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
下動させても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。
Note that, instead of moving the Z stage 26z up and down during the exposure operation, the best imaging plane (reticle conjugate plane) of the projection lens system 16 itself is moved up and down by using the imaging correction mechanism 18. The effect of is obtained. In this case, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-78454, the image forming correction mechanism 18 is a system for adjusting the gas pressure in the sealed lens space in the projection lens system 16, so that the original An offset pressure value for moving the image plane up and down by about ± 0.5 μm may be added to the pressure adjustment value for correction during the exposure operation. 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.

【0030】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)2 =±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 reduction projection, the amount of defocus on the image side (wafer side) is determined by the square of the reduction magnification when converted into the amount of defocus on the object side (reticle side). Therefore, when ± 0.5 μm defocus is required on the wafer side,
Assuming that the reduction ratio is 1/5, the reticle side is ± 0.5 /
(1/5) 2 = ± 12.5 μm.

【0031】次に、先の図1でも簡単に説明したが、全
体パターンを分解パターンへ分割するいくつかの例を図
5、図6、図7、図8を参照して説明する。図5は全体
パターンが、図5(A)に示すように幅D1 の明線パタ
ーンPLcと幅D2 (D2 ≒D1)の暗線パターンPLs
とが交互に繰り返されたライン・ンド・スペースの場合
に、2枚のレチクルの夫々に図5(B)、(C)に示す
ような分解パターンを形成する例である。図5(B)の
分解パターンと図5(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(≒2
D1)、デューティはD1 /(D1 +D2)≒1/2である
が、分解パンでのピッチは2D1 +2D2 (≒4D1)、
デューティはD1 /(2D1 +22)≒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
られることになる。
Next, as briefly described with reference to FIG. 1, several examples of dividing the entire pattern into decomposed patterns will be described with reference to FIGS. 5, 6, 7, and 8. FIG. FIG. 5 shows that the entire pattern is composed of a bright line pattern PLc having a width D1 and a dark line pattern PLs having a width D2 (D2 ≒ D1) as shown in FIG.
This is an example in which a separation pattern as shown in FIGS. 5B and 5C is formed on each of two reticles in the case of a line-and-space in which are alternately repeated. In both the decomposition pattern of FIG. 5B and the decomposition pattern of FIG. 5C, every other bright line pattern PLc is formed compared to the entire pattern. The position of the bright line pattern PLc is complementary between the two decomposition patterns.
In this case, the pitch in the entire pattern is D1 + D2 (≒ 2
D1), the duty is D1 / (D1 + D2) ≒ 1/2, but the pitch in the decomposition pan is 2D1 + 2D2 (≒ 4D1),
The duty becomes D1 / (2D1 + 22) ≒ 1/4. Therefore, the bright line pattern PLc on each reticle is isolated.

【0032】図6は、全体パターンが図6(A)のよう
にL/S状のときに、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
て微小な矩形明部PLd に分解して、図6(B)、
(C)のように互いに相補的に配置した様子を示したも
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, when the entire pattern is in the L / S shape as shown in FIG. 6A, each bright line pattern PLc is not divided into separate reticles, but all the bright line patterns are minute. FIG. 6 (B)
(C) shows a state where they are arranged complementarily to each other. In this method, the two decomposition patterns are determined such that the rectangular bright portions PLd, both of which are isolated, are shifted in directions perpendicular to each other in the L / S pitch direction. Therefore, focusing on any one rectangular bright portion PLd, L / S
On both sides in the pitch direction, a dark portion having a width (D1 + 2D2) exists, and the duty in the pitch direction is about 1
/ 4.

【0033】図7は、図7(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図7(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。ただしオーバーラップする部分は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PTe 、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 whole pattern as shown in FIG. 7 (A).
As shown in FIG. 7, two linear patterns PTe and PTf are divided by the bending portion in each direction. Here, the inside of the patterns PTe and PTf is a transparent portion, and the periphery thereof is a shielding portion. Here, if the two patterns PTe and PTf 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 PTe and PTf. For this reason, the pattern PTe,
The connection of PTf should not be at a right angle,
Keep the shape cut off with ゜. In this manner, the linear pattern bent at 90 ° is formed into two patterns PTe and PTf.
When the overlapping exposure is performed, the image reproduction, particularly on the bent portion of the resist, is improved, and the shape of the inner corner portion surrounded by 90 ° is clearly exposed. The same method can be applied to a linear pattern bent at another angle. Furthermore, even if the pattern is not a linear pattern but has 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.

【0034】図8は、図8(A)のようにT字状に交差
する全体パターンを、図8(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PTg 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
形の部分が図8(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 that the entire pattern intersecting in a T-shape as shown in FIG. 8A is decomposed into two linear patterns PTg and PTh according to directions as shown in FIGS. 8B and 8C. Show the case. Assuming that both the linear patterns PTg and PTh are bright portions, the leading end of the linear pattern PTg is 90
An isosceles triangle having an angle of ゜ or more is formed, and this triangle part partially overlaps the straight edge of the pattern PTh as shown in FIG. 8C. By doing so, the 90-degree corners of the T-shaped pattern are extremely sharp on the resist image, and are less likely to be rounded.

【0035】以上、パターン分解のいくつかの例を示し
たが、図1で示した全体パターンPAに対しては、図5
の方法と図7の方法を併用して、複数の分解パターンP
TA1 、PTA2 、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。
Although several examples of the pattern decomposition have been described above, the whole pattern PA shown in FIG.
The method of FIG. 7 and the method of FIG.
It is divided into TA1, PTA2 and PTA3. The number to be decomposed may be two or more, and there is no particular limitation. However, if the number of disassembled patterns (reticles) is large, errors during superposition exposure will accumulate accordingly,
It is also disadvantageous in terms of throughput.

【0036】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。次に図9を参照して本実施例
の代表的なシーケンスを説明する。
Each of the decomposed patterns is formed on a separate reticle R1 to R4. However, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-145730, a single large glass substrate is used. A plurality of pattern regions of the same size may be provided, and each decomposed pattern may be provided in each pattern region. Next, a typical sequence of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0037】[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上に載
置し、各レチクルR1 〜R4 をレチクルステージ6上で
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 〜R
4 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 〜R
2 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30x、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。
[Step 100] First, each reticle R1 to R4 having a decomposition pattern is placed on the reticle stage 6, and each reticle R1 to R4 is accurately positioned on the reticle stage 6 by using the alignment system 12. In particular, the rotation error of each of the reticles R1 to R4 is reduced with sufficient accuracy. For this reason, a minute rotation mechanism is provided on a portion of the reticle stage 6 for holding each of the reticles R1 to R4. However, a mechanism for minutely moving the reticles R1 to R4 in the x and y directions can be omitted. This is because the coordinate position of the reticle stage 6 itself is precisely controlled by the laser interferometer 10, and each reticle R1 to R
The coordinate values when the reticle stage 6 is positioned so as to detect the marks RM1 to RM4 of No. 4 by the alignment system 12 may be stored. Further, each reticle R1 to R
Since the rotation reference 2 is actually a coordinate system defined by the laser interferometers 30x and 30y on the wafer stage side, the reference mark FM and the marks RM1 to RM4 are detected by the alignment system 12, and each reticle R1 is detected. It is necessary to reduce the rotation error of R4 to zero in the coordinate system on the wafer stage side.

【0038】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60−1868
45号公報に詳しく開示されている。
An alignment method relating to such reticle rotation is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-1868.
No. 45 discloses this in detail.

【0039】[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 size of the reticle blind as an illumination field stop provided in the illumination optical system 4 are set so as to match the light shielding band SB of the reticle.

【0040】[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 the wafer stage, and the wafer W is placed on the wafer W using the off-axis type alignment system 24 or the TTL type alignment optical system 20. Marks attached to some chip areas CP are detected, alignment of the entire wafer (global alignment) is performed, and the arrangement coordinates of the chip areas CP on the wafer W and the optical axis AX of the projection lens system 16 (reticle pattern area) (Center point) in the xy plane. Here, when the exposure on the wafer W is the first print, since the marks WM1 to WM4 do not exist, the step 102 is omitted.

【0041】[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 is registered in the main controller including the computer. Here, the pattern number n is the number A of the reticle.
Is set to one of the numbers, and the chip number m
Is set to 9 at the maximum, and is set to 1 in the initial state.

【0042】[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.

【0043】[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 CP to be exposed 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.

【0044】[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WM1 〜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のいずれか一方を
微動させる。
[Step 106] Next, assuming that die-by-die alignment is to be executed, the reticle marks of the marks WM1 to WM4 attached to the chip area CP using the alignment optical system 12 or the alignment optical system 20. The positional deviation with respect to RM1 to RM4 is precisely measured, and either the wafer stage 26 or the reticle stage 6 is finely moved until the positional deviation is within an allowable range.

【0045】尚、TTL方式のアライメント光学系2
0、又はアライメント光学系12によってダイ・バイ・
ダイ・アライメントを行なう代りに、特開昭61−44
429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
よりすべ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。
The TTL alignment optical system 2
0 or die-by-
Instead of performing die alignment, use Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 429,
Enhanced global alignment (EGA) that measures the positions of the marks WM1 to WM4 of the チ ッ プ 9 chip areas CP and obtains the stepping positions of all the chip areas by a statistical calculation method based on the measured values. ) Method may be adopted.

【0046】[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密に計測する。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0.5μm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、−0.5
μm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。
[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 oblique incident light type defocus sensor is operated to accurately measure the height position of the chip area surface with respect to the best imaging plane. 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, when a position where a 0.5 μm L / S pattern is accurately formed on the wafer W is set as the best focus, +0.5 μm, −0.5
The Z stage 26z is offset at each of the two positions changed by about μm, and exposure is performed at each height position with an exposure amount of 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 imaging plane itself is moved up and down using the imaging 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 carried out.

【0047】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。
In this case, the shutter provided in the illumination optical system 4 needs to be opened only once for one chip area CP, which is extremely advantageous in terms of throughput.

【0048】[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だけインリ
クメントする。
[Step 108] When the exposure of the m-th chip area is completed, the set value of m is incremented by one.

【0049】[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1
0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, the maximum value of m is set to 9;
If it is 0 or more, the process proceeds to the next step 110, and if it is 9 or less, the process returns to step 105 and stepping to the next chip area is performed.

【0050】[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.

【0051】[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] If all the reticles of the prepared separation pattern have been exposed,
This means that the exposure for one wafer has been completed. If there are any remaining reticles, the process proceeds to step 112.

【0052】[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10
4へ戻り、同様の動作を繰り返す。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。
[Step 112] Next, the pattern number n is changed to a value corresponding to another reticle.
4 and the same operation is repeated. In each of the above steps, it goes without saying that step 106 is omitted in addition to step 102 in the first print.

【0053】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
るようなシーケンスにしてもよい。また、ステップ10
6ではダイ・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 の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, wafers W are processed one after another. For example, when processing a plurality of wafers through the same process, the first reticle for all wafers in the lot is processed. , The reticle is replaced, and all wafers in the lot are exposed by the next reticle. Step 10
In Die-by-Die alignment, one type of mark attached to the chip area CP is commonly used when aligning with each of the reticles R1 to R4. The relative displacement between the patterns of each reticle to be transferred can be minimized.

【0054】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。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
焦点位置で多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
図9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R
1 〜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。
Further, E. G. FIG. When using Method A,
Drift of each alignment system, drive system, etc. during the exposure sequence may be a problem, but by checking the drift of each system each time the reticle is replaced using the fiducial mark FM or the wafer exposure is completed. Even if drift occurs, it can be corrected immediately. As described above, in this embodiment, since each of the isolated separation patterns is subjected to multiple exposure at a plurality of focal positions, both the resolution limit and the depth of focus can be obtained. The resolution limit here means that the entire pattern on the reticle is L / S
Because of the denseness of the projection lens system, it means the limit where the bright line and the dark line when the pattern is transferred onto the resist are not well separated and resolved by the diffraction phenomenon.
This has a different meaning from the theoretical resolution of a single substance. In the present embodiment, each linear pattern in the entire pattern is decomposed so as to be isolated, and the isolated pattern is projected. Therefore, the linear pattern is almost fully used up to the theoretical resolving power of the projection lens system 16 and finer lines are used. Pattern can be transferred.
This effect is obtained when the multi-focus exposure method is not used, that is, in step 107 in FIG. 9, while the Z stage 26z is fixed at the best focus, the reticle R
Even when overlapping exposure of 1 to R4 is performed, the same can be obtained.

【0055】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。図1
0(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。図10
(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、P
r4は図10(B)のようにレチクルR1 上に透過部Ps
1、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は図10(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 description will be given of a pattern decomposition method according to a second embodiment of the present invention and an exposure method associated therewith. FIG.
0 (A) is a cross section 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 the manufacturing. Depending on the case, this minute unevenness may be caused by the depth of focus of the projection lens system 16 (for example, ±
0.8 μm). FIG.
(A) shows a case where a resist layer PR is formed on the wafer surface, and the projections on the wafer are exposed to patterns Pr1, Pr2, and Pr4, and the recesses are exposed to pattern Pr3. In this case, in the conventional exposure method, all of the patterns Pr1 to Pr4 as the transparent portions are formed on one reticle, but in this embodiment, the patterns Pr1, Pr2,
r4 is a transparent portion Ps on the reticle R1 as shown in FIG.
1, Ps2 and Ps4 are formed, and the pattern Pr3 exposed at the concave portion is formed as a transmission portion Ps3 on the reticle R2 as shown in FIG.

【0056】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、凹部に影響されて、部分的
なデフォーカスを起すことが防止できる。
When the reticle R1 is used for the overlap exposure, the reticle R1 is exposed so that the best image forming surface of the projection lens system 16 is aligned with the convex side of the wafer W. In the case of the reticle R2, exposure is performed so that the best image forming surface is aligned with the concave side. In this way, it is possible to prevent all the patterns in the chip area CP from being exposed with extremely high resolving power and to cause partial defocusing due to the influence of the projections and depressions.

【0057】本実施例ではさらに、各レチクルR1 、R
2 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、図5〜図8で説明した分解ルールを併用
してもよい。
In this embodiment, each reticle R 1, R
In the second exposure, the multifocal 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, the decomposition rules described with reference to FIGS.

【0058】図11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。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。図1
1(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を表わし、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゜
の角部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。
FIG. 11 is a diagram for explaining a pattern decomposition technique according to the third embodiment. In recent years, sub-patterns have been used to precisely reproduce the shape of minute isolated patterns (contact holes, etc.) and corner edges formed on the reticle.
It has been proposed to include a space mark. FIG.
1 (A) shows a small rectangular opening Pcm formed on the reticle as a contact hole, and this opening Pcm is about 1 to 2 μm square when exposed on a wafer. When this kind of opening Pcm is exposed by projection, the corner of 90 ° is often crushed and rounded on the resist. Therefore, a sub-space mark Msp of a size (for example, 0.2 μm square on the wafer) so small that it cannot be resolved by the projection optical system is provided near the four corners of the opening Pcm.

【0059】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、全体パ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。
As described above, in addition to the original opening Pcm,
When the space mark Msp is formed, if the arrangement pitch of the openings Pcm becomes narrow, it becomes difficult to form the sub space mark Msp with a conventional reticle. However, as in the present invention, the opening Pcm in the entire pattern is set to 1
If every other reticle (or separate decomposition pattern) is formed together with the sub space mark Msp,
Sufficient space around one opening Pcm (shielding part)
Therefore, there is an advantage that the degree of freedom in obtaining the sub space mark Msp can be obtained.

【0060】図11(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 where 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 accompanying the rectangular or line pattern to be exposed must be formed on the reticle together with the decomposed pattern. When one entire pattern (for example, a bent linear pattern) is decomposed into a plurality of patterns, and a corner edge is generated in each of the decomposed patterns, a new sub space mark is provided near the corner edge or the like. You may keep it.

【0061】図12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。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。図12(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. 12 is a view for explaining a pattern decomposition method according to the fourth embodiment. 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. 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 a resist image.

【0062】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
の分解パターンは図12(B)、(C)のように2つに
分ける。図12(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がパターン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、Pr6、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。
On the resist layer PR, patterns Pr5, Pr6,
Assuming that the entire area around Pr7 is exposed, the decomposition pattern on the reticle is divided into two as shown in FIGS. 12 (B) and 12 (C). In FIGS. 12B and 12C, 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 is the pattern Pr5, Pr6, Pr7.
Is determined. As is apparent from the above description, in the conventional method, since one dark line pattern corresponding to each of the patterns Pr5, Pr6, and Pr7 is exposed, each of the patterns Pr5 to Pr7 is exposed.
Is limited by the performance of the projection lens and the like. However, in this embodiment, the width of the dark portion on the pattern separated into each of the two reticles becomes extremely large,
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.

【0063】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成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。さらに図12(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、ネガ型のいずれでも
よく、多重焦点露光法との併用も有効である。
In the case of the present embodiment, the dimensional accuracy of the pattern image transferred onto the wafer W is as follows: the alignment accuracy of the two reticles (each decomposition pattern), the alignment accuracy with each chip area CP on the wafer W, In addition, it is conceivable that the image quality may worsen depending on a pattern region creation error between the two reticles and the like. 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 Further, FIG.
Although it is clear from the pattern decomposition method of FIG.
The light quantity at the time of exposure in each of the three decomposition patterns may be set to a substantially appropriate exposure amount for either of the decomposition patterns. The resist layer PR may be either a positive type or a negative type, and it is effective to use the resist layer PR in combination with a multifocal exposure method.

【0064】次に本発明の第5の実施例を図13
(A)、(B)を参照して説明する。図3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・ゲイ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、特別な共振ミ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ヒーレン
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 FIG.
Description will be made with reference to (A) and (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. The excimer laser light source uses a rare gas halide (XeCl, Krf, ArF
Etc.), the one with a high laser gain is used.
Therefore, when a high-voltage discharge is caused between the electrodes in the laser tube, strong light in the ultraviolet region can be stimulated and emitted without a special resonance mirror. 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.

【0065】そこで本実施例では、図13(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)、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201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) and a low reflectance mirror (front mirror) 205 acting as a resonator are provided outside the excimer laser tube 202. To increase the coherency slightly,
Between the mirror 201 and the mirror 205 outside the mirror, two variable tilt Fabry-Perot etalons 203, 204
Was arranged to narrow the band of the laser beam. Here, the etalons 203 and 204 are two quartz plates opposed in parallel with a predetermined gap, and function as a kind of bandpass filter. Of the etalons 203 and 204, the etalon 203 is for coarse adjustment, and the etalon 204 is for fine adjustment.
By adjusting the tilt angle of the etalon 204, feedback control is sequentially performed while monitoring the wavelength fluctuation so that the absolute value of the wavelength of the output laser light becomes a constant value.

【0066】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204、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。
Therefore, in the present embodiment, the best image plane is optically moved up and down by positively utilizing the configuration of the excimer laser light source and the longitudinal chromatic aberration of the projection lens.
The multifocal exposure method was performed. That is, when exposing a certain chip area CP, an excimer laser (pulse or the like) is irradiated while shifting one of the etalons 204 and 203 in the excimer laser light source by a predetermined amount from the tilt angle required for absolute wavelength stabilization. I do. If the tilt angle of the etalon is shifted, the absolute wavelength slightly shifts, and the position of the best image plane changes in the optical axis direction in accordance with the axial chromatic aberration of the projection lens. Therefore, if the tilt angle 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.

【0067】図13(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2
04、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. 13B shows another configuration of a similar excimer laser, and a reflection type diffraction grating (grating) 206 as a wavelength selection element is used instead of the rear mirror 201.
Are provided so as to be tiltable. In this case, the grating 206 is used for coarse adjustment when setting the wavelength, and the etalon 204 is used.
Is used finely. Etalon 2 for multifocal exposure
If either one of the grating 04 and the grating 206 is inclined, the oscillation wavelength changes, and the best image plane moves up and down.

【0068】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投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 by using a physical phenomenon called chromatic aberration. The chromatic aberration includes longitudinal chromatic aberration (on-axis chromatic aberration) and lateral chromatic aberration (magnification chromatic aberration). ), Each of which 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 projection 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.

【0069】また図3に示した結像補正機構18を連動
して用いて、投影レンズ系16内の制御圧力にオフセッ
トを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。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。
Further, even in a method in which an offset is added to the control pressure in the projection lens system 16 by using the image forming correction mechanism 18 shown in FIG. 3 in conjunction with each other, the lateral chromatic aberration (magnification error) is similarly corrected. be able to. Next, another sequence of the multifocal exposure method described above will be described as a sixth embodiment.

【0070】このシーケンスのために、図3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
るための差動干渉計が設けられ、移動鏡28x、又は2
8y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 differential interferometer for measuring the yawing of the wafer stage 26, and the movable mirror 28x or 2
At 8y, two length measuring beams arranged in parallel at regular intervals are projected, and the change in the optical path difference between the two length measuring beams is measured. This measured value corresponds to a minute rotation error amount generated during movement of the wafer stage 26 or after stepping.

【0071】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, all the chip regions on the wafer W are sequentially exposed at one focus position by the 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 beam is shifted, and the like, and the exposure is sequentially performed from the first chip area at the second focal position in the same manner 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.

【0072】この際、x、y方向の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差動
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 and the chip region in the x and y directions may be monitored in real time (correction of the positional deviation) while monitoring the die-by-die method using the alignment system 12 or the like. That is, x, y
The alignment error in the direction is detected by detecting the marks WM1 to WM4 and the reticle marks RM1 to RM4 attached to the chip area and controlling the reticle stage 6 or the wafer stage 26 so that the alignment error becomes zero. At the same time, the rotation of the reticle or wafer is corrected based on the yawing measurement value from the differential interferometer.

【0073】このようなシーケンスにすると、各チップ
領域に対するアライメント時間が短かくなるとともに、
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。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。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。
With such a sequence, the alignment time for each chip area is shortened, and
A reduction in overlay accuracy due to errors in chip rotation and wafer rotation can be ignored. 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. As described above, in the present embodiment, the focus position is not changed each time exposure of each chip region is performed, but the focus position is changed only when the first exposure for one wafer is completed, so that an improvement in throughput can be expected.

【0074】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
ターン毎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、投影露光時の結像
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変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を通る光束を図14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。
While 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 proper exposure amount may differ for each decomposition pattern. 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 projection exposure also helps to increase the depth of focus. The numerical aperture of the imaging light beam is determined by the pupil EP of the projection lens.
Can be adjusted by providing a variable aperture stop plate, changing the size of the secondary light source image in the illumination optical system using a stop, a variable power optical system, or the like. Further, the luminous flux passing through the pupil EP may be limited to a ring shape (ring zone shape) by a diaphragm 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.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、より微細
なパターンを投影光学系の開口数の増大などを計ること
なく正確に転写することができる。
As described above, according to the present invention, a finer pattern can be accurately transferred without measuring an increase in the numerical aperture of the projection optical system.

【0076】また、エキシマ露光等で波長を変化させて
多重露光を行うことで焦点深度の拡大方法の選択が広が
る。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。更に、レチクルを
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、同一のレチクルに本パ
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。
Further, by performing multiple exposure while changing the wavelength by excimer exposure or the like, the choice of a method of expanding the depth of focus is expanded. 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. Furthermore, in recent years, a technique for dividing the 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 on the same reticle. Also.

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

【図1】本発明の方法を模式的に表わした図。FIG. 1 is a diagram schematically showing a method of the present invention.

【図2】(A)、(B)はライン・アンド・スペースパ
ターンとその間引きパターンとの回折光の発生の様子を
示す図。(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。(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。(F)は図2
(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。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a state of generation of diffracted light between a line-and-space pattern and a thinning pattern thereof. (C) is a graph showing a simulation result of an image intensity distribution in a line and space pattern. (D), (E) is a graph showing the simulation of the image intensity distribution at the time of the thinning pattern. (F) is FIG.
7 is a graph showing a simulation result obtained by superimposing the image intensities of (D) and (E).

【図3】本発明の実施に好適なステッパーの構成を示す
斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a stepper suitable for carrying out the present invention.

【図4】ステッパーの投影光学系における結像の様子を
示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a state of image formation in a projection optical system of a stepper.

【図5】本発明の方法のパターン分解法を説明する図。FIG. 5 is a view for explaining a pattern decomposition method of the method of the present invention.

【図6】本発明の方法のパターン分解法を説明する図。FIG. 6 is a view for explaining a pattern decomposition method of the method of the present invention.

【図7】本発明の方法のパターン分解法を説明する図。FIG. 7 is a view for explaining a pattern decomposition method of the method of the present invention.

【図8】本発明の方法のパターン分解法を説明する図。FIG. 8 is a view for explaining a pattern decomposition method of the method of the present invention.

【図9】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。
FIG. 9 is a flowchart illustrating one exposure procedure using the method of the present invention.

【図10】第2の実施例によるパターン分解法を説明す
る図。
FIG. 10 is a diagram illustrating a pattern decomposition method according to a second embodiment.

【図11】第3の実施例によるパターン形成法を説明す
る図。
FIG. 11 is a diagram illustrating a pattern forming method according to a third embodiment.

【図12】第4の実施例によるパターン分解法を説明す
る図。
FIG. 12 is a diagram illustrating a pattern decomposition method according to a fourth embodiment.

【図13】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。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a laser light source suitable for performing an exposure method according to a fifth embodiment.

【図14】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。
FIG. 14 is a plan view showing an annular filter for adjusting the numerical aperture of an image forming light beam.

【主要部分の符号の説明】[Description of Signs of Main Parts]

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 R, R1, R2, R3, R4 Reticle W Wafer CP Shot Area PA, PB Whole Pattern PTA1, PTA2, PTA3 PA Decomposition Pattern PTB1, PTB2, PTB3 PB Decomposition Pattern 2 Light Source 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 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 1/08 G03F 7/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 1/08 G03F 7/20

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エネルギー線をマスクに照射し、前記マス
クと投影光学系とを介して前記エネルギー線により基板
を露光する方法において、 前記マスクには、前記基板上に転写すべき主パターンと
該主パターンの結像を補助するための補助パターンとが
形成され、 前記主パターンと前記補助パターンとが形成されたマス
クを用いて前記基板の露光しているときに、前記投影光
学系の瞳面に設けられた光学部材により前記投影光学系
の瞳面を通るエネルギー線を輪帯状に制限するととも
、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
を特徴とする露光方法。
1. A method of irradiating a mask with an energy beam and exposing a substrate with the energy beam through the mask and a projection optical system, wherein the mask includes a main pattern to be transferred onto the substrate, An auxiliary pattern for assisting the imaging of the main pattern is formed. When the substrate is exposed using a mask on which the main pattern and the auxiliary pattern are formed, the projection light
The projection optical system is provided by an optical member provided on a pupil plane of a scientific system.
To limit the energy rays passing through the pupil plane to a ring shape
The exposure method for causing relative displacement between the substrate and the pattern image plane by the projection optical system in the optical axis direction of the projection optical system.
【請求項2】前記パターン結像面と前記基板との相対的
な変位は、前記マスクに照射される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1に記載の方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the relative displacement between the pattern image plane and the substrate is performed by changing a wavelength of an energy beam applied to the mask.
【請求項3】照明系からのエネルギー線をマスクに照射
し、前記マスクと投影光学系とを介して基板を露光する
露光方法において、 前記マスクは、前記基板上に転写すべき主パターンと該
主パターンの結像を補助するために設けられた補助パタ
ーンとを含み、 前記主パターンと前記補助パターンとを介して前記基板
上に照射されるエネルギー線を、前記投影光学系の瞳面
に設けられた光学部材により輪帯状に制限することを特
徴とする露光方法。
3. An exposure method for irradiating a mask with an energy beam from an illumination system and exposing a substrate via the mask and a projection optical system, wherein the mask includes a main pattern to be transferred onto the substrate and a main pattern. An auxiliary pattern provided to assist the imaging of the main pattern, wherein an energy beam irradiated onto the substrate via the main pattern and the auxiliary pattern is provided on a pupil plane of the projection optical system. An exposure method, wherein the light is limited to a ring shape by an optical member provided.
【請求項4】エネルギー線をマスクに照射し、該マスク
と投影光学系とを介して基板を露光する露光方法におい
て、 前記マスクは、前記基板に形成すべきラインパターン
と、該ラインパターンの形成を補助するために前記ライ
ンパターンの長手方向に沿って設けられた補助パターン
とを含み、該マスクを用いて前記基板を露光していると
きに、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
とを特徴とする露光方法。
4. An exposure method for irradiating a mask with an energy ray and exposing a substrate through the mask and a projection optical system, the mask comprising: a line pattern to be formed on the substrate; An auxiliary pattern provided along the longitudinal direction of the line pattern to assist the pattern, and when exposing the substrate using the mask, a pattern image forming surface by the projection optical system and the substrate The exposure optical system is relatively displaced in the optical axis direction of the projection optical system.
【請求項5】エネルギー線をマスクに照射し、該マスク
と投影光学系とを介して基板を露光する露光方法におい
て、 前記マスクは、前記基板に形成すべきラインパターン
と、該ラインパターンの形成を補助するために前記ライ
ンパターンの長手方向に沿って設けられた補助パターン
とを含み、該マスクを用いて前記基板を露光するとき
に、輪帯状の2次エネルギー線源からのエネルギー線を
前記マスクに照射することを特徴とする露光方法。
5. An exposure method for irradiating a mask with an energy ray and exposing a substrate through the mask and a projection optical system, wherein the mask includes a line pattern to be formed on the substrate, and a line pattern to be formed on the substrate. And an auxiliary pattern provided along the longitudinal direction of the line pattern to assist, when exposing the substrate using the mask, the energy beam from the annular secondary energy ray source is An exposure method comprising irradiating a mask.
【請求項6】エネルギー線をマスクに照射し、該マスク
と投影光学系とを介して基板を露光する露光方法におい
て、 前記マスクは、前記基板に形成すべきラインパターン
と、該ラインパターンの形成を補助するために前記ライ
ンパターンの長手方向に沿って設けられた補助パターン
とを含み、該マスクを用いて前記基板を露光するとき
に、前記投影光学系の瞳面に設けられた光学部材により
前記投影光学系の瞳面を通るエネルギー線を輪帯状に制
限することを特徴とする露光方法。
6. An exposure method for irradiating a mask with an energy ray and exposing a substrate via the mask and a projection optical system, the mask comprising: a line pattern to be formed on the substrate; And an auxiliary pattern provided along the longitudinal direction of the line pattern to assist, when exposing the substrate using the mask, by an optical member provided on a pupil plane of the projection optical system. An exposure method, wherein an energy ray passing through a pupil plane of the projection optical system is limited in an annular shape.
【請求項7】前記補助パターンは、前記投影光学系によ
り結像されないことを特徴とする請求項4から6のいず
れか一項に記載の方法。
7. The method according to claim 4, wherein the auxiliary pattern is not imaged by the projection optical system.
【請求項8】投影光学系を介して基板上の所定感応層を
露光し、該所定感応層に所定パターンを形成する露光方
法において、 前記基板上に形成すべきラインパターンと、該ラインパ
ターンの形成を補助するために前記ラインパターンの長
手方向に沿って設けられた補助パターンとを含む第1パ
ターンを用いて前記所定感応層を露光する第1工程と、 前記第1パターンを用いて露光される前記所定感応層を
第2パターンを用いて露光する第2工程とを有し、 前記第1工程と前記第2工程とを経て前記所定パターン
を前記所定感応層に形成することを特徴とする露光方
法。
8. An exposure method for exposing a predetermined sensitive layer on a substrate via a projection optical system and forming a predetermined pattern on the predetermined sensitive layer, comprising: a line pattern to be formed on the substrate; A first step of exposing the predetermined sensitive layer using a first pattern including an auxiliary pattern provided along a longitudinal direction of the line pattern to assist the formation; and exposing the predetermined sensitive layer using the first pattern. A second step of exposing the predetermined sensitive layer using a second pattern, wherein the predetermined pattern is formed on the predetermined sensitive layer through the first step and the second step. Exposure method.
【請求項9】前記補助パターンは、前記ラインパターン
の両側に設けられていることを特徴とする請求項4から
8のいずれか一項に記載の方法。
9. The method according to claim 4, wherein the auxiliary pattern is provided on both sides of the line pattern.
【請求項10】請求項1〜9のいずれか一項に記載の方
法を用いる素子製造方法。
10. An element manufacturing method using the method according to claim 1.
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US7523439B2 (en) * 2006-07-11 2009-04-21 Tokyo Electron Limited Determining position accuracy of double exposure lithography using optical metrology

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