JP3123542B2 - 露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の
半導体、液晶パネル、磁気ヘッド、ＣＣＤ（撮像素子）
等のデバイスのパターンでシリコンプレートやガラスプ
レート等の感光基板を露光する露光装置及びデバイスの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ、ＬＳＩ、液晶素子等を
フォトリソグラフィ−技術を用いて製造するときには、
フォトマスク又はレチクル（以下「マスク」と総称す
る。）のパタ−ンを、投影光学系を介して、フォトレジ
スト等が塗布されたシリコンプレート又はガラスプレ−
ト等（以下「ウエハ」と総称する。）の基板上に投影露
光する投影露光装置を使用している。

【０００３】図１９は従来の露光装置の原理的な摸式図
である。

【０００４】図１９中、１９１は光源であるところのＫ
ｒＦエキシマ−レ−ザ（波長約２４８ｎｍ）である。１
９２は照明光学系、１９３は照明光、１９４はマスク、
１９５は物体側露光光、１９６は投影光学系、１９７は
像側露光光、１９８は感光基板（ウエハ）、１９９は感
光基板１９８を保持する基板ステージ、を表す。

【０００５】この露光装置では、まずエキシマレ−ザ１
９１より出射したレ−ザ光が照明光学系１９２に導光さ
れ、所定の光強度分布、配光分布等を持つ照明光１９３
となって、マスク１９４に入射する。マスク１９４に
は、感光基板上に形成するべき回路パタ−ンがクロム等
を用いて形成されており、照明光１９３はこの回路パタ
ーンで透過回折して物体側露光光１９５となる。投影光
学系１９６は露光光１９５を上記回路パターンを所定の
倍率で且つ充分小さな収差で感光基板１９８上に結像す
る像側露光光１９７に変換する。像側露光光１９７は図
１９の下部拡大図に示したように、所定のＮＡ（開口
数、＝ｓｉｎθ）で感光基板１９８上に収束し、結像す
る。基板ステ−ジ１９９は、感光基板１９８上の複数の
ショット領域に回路パタ−ンを形成するために、ステッ
プ移動して感光基板１９８と投影光学系１９６の相対的
な位置を変える機能を持っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したようなＫ
ｒＦエキシマレーザを用いた投影露光装置では、線幅
０．１５μｍ以下のパタ−ン像の形成が困難である。

【０００７】その理由を以下に説明する。まず投影光学
系には露光光の波長に起因する光学的な解像度と焦点深
度のトレ−ドオフによる限界がある。投影露光装置によ
る解像パタ−ンの解像度Ｒと焦点深度ＤＯＦは、下記の
式（１）および（２）の、レ−リ−の式によって表わす
ことができる。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、λは露光光の波長、ＮＡは前述し
た光学系の明るさを表す光射出側の開口数、ｋ₁，ｋ₂は
感光基板の現像プロセス特性等によって決まる定数であ
り、通常０．５〜０．７程度の値をとる。

【００１０】この式（１）、（２）より、解像度Ｒ を
小さい値とする高解像度化には波長λを小さくする「短
波長化」か、ＮＡを大きくする「高ＮＡ化」が必要であ
る。しかしながら同時に投影光学系の性能として求めら
れる焦点深度ＤＯＦはある程度の値以上に維持する必要
がある。このため、高ＮＡ化をあまり進めることはでき
ないからである。

【００１１】一方、上記の式（１）、（２）に依存しな
い露光方式もある。図１５はこの露光方式を説明するた
めの摸式図である。図１５においてレーザ光源１５１か
らの可干渉光をハーフミラー１５２で２光束に分割し、
この２光束をミラー１５３ａ，１５３ｂで互いに角度を
つけて感光基板１５４面上で交わるように感光基板１５
４に入射させることにより、２光束の交わり部分に干渉
縞を形成する。そしてこの干渉縞により、その光強度分
布に応じて感光基板１５４の感材を感光させ、光強度分
布に応じた周期的凹凸パタ−ンを現像により形成するも
のである。

【００１２】この露光方式による解像度Ｒは式（３）で
表される。ただし、ＲはＬ＆Ｓ（ライン・アンド・スペ
ース）のそれぞれの幅、即ち干渉縞の明と暗のそれぞれ
の幅とし、θは２光束１５１ａ，１５１ｂの基板１５４
表面に対する入射角度を表し、ＮＡ＝ｓｉｎθである。

【００１３】

【数２】

【００１４】式（３）と式（１）を比較すると分るとお
り、図１５の露光方式ではｋ₁＝０．２５となるため、
従来の投影露光方式ｋ₁の値が０．５〜０．７であるこ
とを考慮すると、従来に比べて約２ 倍以上の解像度を
得ることが可能である。例えば、λ＝０．２４８μｍ、
ＮＡ＝０．６とすると、Ｒ＝０．１０μｍが得られる。

【００１５】しかしながら、図１５が示す露光方式では
半導体素子の様々な形の回路パタ−ンを露光することが
できないという根本的な問題がある。即ち、図の２光束
の干渉による露光では前述した交わり領域全体に渡る等
ピッチのライン＆スペースパタ−ンしか露光できない。

【００１６】この問題を解決するために、図１９の装置
による投影露光と例えば図１５の装置による２光束干渉
露光とを順次、間で感光基板を現像することなく、この
感光基板の同一領域に対して行なうような多重露光技術
がある。

【００１７】しかしながら、従来の多重露光技術におけ
る２光束干渉露光は、投影露光装置以外の図１５の装置
が必要であったり、投影露光装置を用いる場合には位相
シフトマスクといった特殊なマスクが必要であった。

【００１８】本発明は、従来よりも簡単に多重露光が行
なえる露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法の
提供を目的とする。

【００１９】

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の露光装
置は、多重露光モードを有する露光装置であって、該露
光装置はマスクを照明する照明系と該マスクのパターン
を投影する投影系を有しており、該多重露光モードは、
該投影系のフィルターにより周期パターンを有するマス
クからの複数の光のうちの０次光を遮った状態で±１次
回折光を干渉させて行なう第１の露光と、該フィルター
によりマスクからの０次光を遮らない状態で行なう第２
の露光を含むことを特徴としている。

【００２１】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記フィルターは、前記投影系の瞳の位置又はその
近傍に供給されることを特徴としている。

【００２２】請求項３の発明は請求項２の発明におい
て、前記第１の露光で用いる前記マスクは、前記投影系
の像面に形成する周期パターン像のピッチＰを前記投影
系の投影倍率で割った値の２倍のピッチの周期パターン
を有することを特徴としている。

【００２３】請求項４の発明は請求項３の発明におい
て、前記第１の露光はウエハ上のレジストの、露光しき
い値を越えない露光量の露光パターンがレジストに形成
され、前記第２の露光は、前記露光しきい値を超える露
光量と前記露光しきい値を超えない露光量を有する露光
パターンがレジストに形成され、これらの露光パターン
を合成した露光パターンと前記露光しきい値とが、所望
の回路パターンが形成される関係になるように、前記各
露光量を定めていることを特徴としている。

【００２４】請求項５の発明は請求項１から４のいずれ
か１項の発明において、前記第１，第２露光の順、又は
その逆の順で露光を行なうことを特徴としている。

【００２５】請求項６の発明のデバイスの製造方法は、
請求項１から５のいずれか１項の露光装置を用いてデバ
イスパターンでウエハを露光する段階と該露光したウエ
ハを現像する段階とを含むことを特徴としている。

【００２６】請求項７の発明のマスクは請求項１から５
のいずれか１項の露光装置による前記第１露光に用いる
ことを特徴としている。 請求項８の発明のマスクは請求
項１から５のいずれか１項の露光装置による前記第２露
光に用いることを特徴としている。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態は、照明系及
び投影系を有し、該投影系は、多重露光モードの時、前
記照明系により照明されたマスクからの複数の光のうち
の0次光を遮るフィルターを光路中に自動又は手動で供
給する手段を有する。ここで、該フィルターが前記光路
中に供給された状態で、前記多重露光のうちの±１次回
折光による２光束干渉の露光を行う。

【００２８】又本発明では、上記各形態において、前記
フィルターは、前記投影系の瞳の位置またはその近傍に
供給している。前記フィルターが前記投影系の瞳の位置
またはその近傍に供給される時に使用される前記マスク
は、像平面に形成したい周期パターン像のピッチＰを投
影倍率で割った値の、２倍のピッチの周期パターンを有
している。

【００２９】また、本発明では、多重露光モードとし
て、これにおる前記所定の露光は、露光の対象（レジス
ト）のしきい値を越えない露光量の露光パターンが形成
され、前記多重露光モードにおける前記所定の露光とは
異なる露光段階では、前記しきい値を越える露光量と前
記しきい値を越えない露光量を有する露光パターンが形
成され、これらの露光パターンを合成した露光パターン
と前記しきい値とが、所望の回路パターンが形成される
関係になるように、前記各露光量を定めている。

【００３０】次に、図１から図９を用いて本発明におい
て行なえる多重露光方法の１つを説明する。

【００３１】図１はこの多重露光方法の基本的なフロ−
チャ−トを表す図である。図１中には多重露光を構成す
る２光束干渉露光と投影露光に加え現像ステップが示し
てある。２光束干渉露光ステップと投影露光ステップは
この図の順でなくともよく、投影露光ステップが先でも
よい。また、各露光ステップを複数回行なう場合は交互
に行うことも可能である。また、各露光ステップ間には
アライメントステップ等を適宜挿入して像形成精度を上
げることも可能であり、本発明は、この図により、その
構成を何ら限定されるものではない。

【００３２】図１のフロ−が示す多重露光の場合、まず
２光束の干渉により感光基板を干渉縞より成る周期パタ
−ンで露光する。図２はこの周期パタ−ンを示す摸式図
である。図中の数字は露光量を表したものであり、斜線
部は露光量１、白色部は露光量０である（図２
（Ａ））。このような周期パタ−ンで露光された感光基
板を現像する場合、感光基板の露光しきい値Ｅｔｈは０
と１の間に設定する（図２（Ｂ））。

【００３３】図３（Ａ），（Ｂ）にこの感光基板のレジ
スト部分に関する現像後の膜厚の露光量依存性と露光し
きい値Ｅｔｈとをポジ型レジストおよびネガ型レジスト
について示した。ポジ型レジストの場合は露光しきい値
Ｅｔｈ以上の露光量で露光された部分が、ネガ型レジス
トの場合は露光量が露光しきい値Ｅｔｈ以下の場合に現
像後膜厚ｄが０となる。

【００３４】図４はこのような露光を行った場合の現
像、エッチングプロセスを経てリソグラフィ−パタ−ン
が形成される様子をネガ型レジストとポジ型レジストの
各々の場合で示した摸式図である。

【００３５】図１における多重露光では２光束干渉露光
ステップでの最大露光量を１としたとき、レジストの露
光しきい値を１よりも大きく設定する。このような感光
基板では図５に示す２光束干渉露光のみ行った露光パタ
−ンを現像した場合には露光量が不足し、多少の膜厚変
動はあるものの、膜厚が０となる部分は生じず、リソグ
ラフィーパタ−ンは形成されない（図６参照）。これは
即ち２光束干渉露光パタ−ンの消失と見做すことができ
る。（なお、ここではネガ型レジストを用いた場合の例
を用いて説明を行うが、図１における多重露光ではネガ
型かポジ型かに依存するものではなく、両タイプのレジ
ストを用いることができ、任意にこれを選ぶことができ
る）。

【００３６】この実施例の多重露光は上述したように２
光束干渉露光のみでは一見消失する高解像度の周期パタ
−ンを投影露光によるパタ−ンと融合して、且つその融
合により選択的に復活させ、再現し、リソグラフィ−パ
タ−ンを形成できるところにある。

【００３７】図７（Ａ）は投影露光ステップでのパター
ン（像）を示す。投影露光ステップにおける解像度は２
光束干渉露光ステップのそれの約半分であるため、ここ
では、２光束干渉露光で得られる最小線幅の約２倍の線
幅の大きなパタ−ンが形成されたとして示してある。

【００３８】この図７（Ａ）のパタ−ンの投影露光ステ
ップを図５の２光束干渉露光ステップの後に、現像工程
なしで、場所を重ねて行ったとすると、合計の露光量の
分布は図７（Ｂ）の下図のようになる。ここで２光束干
渉露光と投影露光の露光量比は１：１としている。露光
しきい値Ｅｔｈは図６のパタ−ン消失時と同様に露光量
１と露光量２の間に設定している。このため、二重露光
の後に現像すると図７（Ｂ）の上図に示したリソグラフ
ィーパタ−ンが形成される。このパターンはネガレジス
トの場合は凸パターン、ポジレジストの場合は凹パター
ンとなる。このパタ−ンは解像度が２光束干渉露光のも
のであり、かつ、周期パタ−ンでなく、孤立パターンで
ある。即ちこの多重露光によれば、投影露光で実現でき
る解像度以上であって且つ２光束干渉露光のみでは得ら
れない高解像度のパタ−ンが得られたことになる。

【００３９】図８（Ａ）に示すように前述の２倍の線幅
の大きなパターンで露光しきい値Ｅｔｈ以上の露光量
（ここではＥｔｈの２倍の露光量）で投影露光を行った
後で現像すると、図８（Ｂ）の上図に示したように、２
光束干渉露光のパタ−ンは消失し、投影露光によるリソ
グラフィーパタ−ンのみが形成される。

【００４０】これは図９（Ａ），（Ｂ）に示すように２
光束干渉露光における最小線幅の３倍の線幅の大きなパ
ターンで行っても同様であり、それ以上の大きさの線幅
では、基本的に２倍の線幅と３倍の線幅の組み合わせ等
を考えれば、投影露光で実現できるパタ−ンに関してそ
の全てが形成可能であることが明らかである。

【００４１】以上示したように２光束干渉露光と投影露
光を組み合わせて行い、このとき感光基板のレジストの
露光しきい値Ｅｔｈに対して各露光での露光量を適宜調
整しておくことにより、図７（Ｂ）と図８（Ｂ）及び／
又は図９（Ｂ）とを有するような多種のパターンを含み
かつ最小線幅が２光束干渉露光での解像度となるような
パタ−ンを形成することができる。

【００４２】以上が本発明が適用される多重露光方法の
一例であり、まとめれば、（ア−１）投影露光ステップ
後の合計露光量が露光しきい値Ｅｔｈ以下の、２光束干
渉露光ステップによるパタ−ンは現像により消失する。

【００４３】（ア−２）投影露光ステップで露光しきい
値以下の露光量で露光が行なわれたパタ−ン領域に関し
ては投影露光ステップと２光束干渉露光のステップの合
計露光量が露光しきい値Ｅｔｈを越える部分が選択的に
生じ、現像により２光束干渉露光の解像度でリソグラフ
ィーパタ−ンが形成される。

【００４４】（ア−３）投影露光ステップで露光しきい
値Ｅｔｈ以上の露光量で露光が行なわれたパタ−ン領域
は、現像によりそのままリソグラフィーパタ−ンがを形
成される。ということになる。尚、２光束干渉露光ステ
ップにおける焦点深度はかなり大きいので、パターン形
成に有利である。なお、２光束干渉露光と投影露光の順
番は、この順でも逆でも良い。

【００４５】次に、本発明の露光装置の実施形態につい
て以下に図１８を用いて説明する。

【００４６】図１８は本発明の露光方法と露光装置の一
形態を示す摸式図である。図中、１１はＫｒＦエキシマ
レーザーやＡｒＦエキシマレーザ等の露光用光源で、露
光光の波長は、２４８ｎｍ，１９３ｎｍといった４００
ｎｍ以下である。１２は照明光学系、１３は照明モ−ド
の摸式図、１４はマスク、１５はマスク１４と交換され
るマスク、１６はマスクチェンジャ−、１７はマスクス
テ−ジ、１８は投影光学系、１９ａ，１９ｂは瞳フィル
タ−、２０は瞳フィルタ−を自動又は手動で取入れ、交
換するフィルターチェンジャ−、２１はウエハ、２２は
ウエハステ−ジをそれぞれ表す。

【００４７】この露光装置では、高解像で投影露光が行
なえる２光束干渉露光を行う場合には、図中、１９ａで
示す中央に遮光エリアをもつ瞳フィルターを用い、コヒ
−レント照明（マスクに垂直に入射する平行又は略平行
光束を用いる所謂σ（シグマ）の小さな照明）を後述す
る繰り返しパターンを有する通常のマスクに施す。ま
た、通常の投影露光を行う場合には、照明は適宜比較的
σ（シグマ）が大きい部分コヒ−レント照明等に切り替
え、また瞳フィルタ−もフィルター１９ｂに切り替える
か、あるいはフィルター１９ａを退避させ且つ他のフィ
ルターも使用せず、マスクは他のパターンを有するマス
クに切り替える。

【００４８】次に図１８の露光装置において２光束干渉
露光の場合の瞳フィルタ−１９ａとマスク１４の構成を
説明する。

【００４９】さて図１６は例えば屈折系より成る投影光
学系を用いた投影露光装置を示し、例えば設計波長２４
８ｎｍ、ＮＡ０．６以上のものである。図中、１６１は
マスク、１６２は物体側露光光、１６３は投影光学系、
１６４は瞳フィルター、１６５ は像側露光光、１６６
は感光基板（ウエハ）、１６７ は瞳面での光束の位
置を示す摸式図、斜線部はフィルター１６４の遮光部で
ある。この図１６は２光束干渉露光を行っている状態の
摸式図であり、物体側露光光１６２および像側露光光１
６５はそれぞれ３つ、２つの平行光束からなっている。

【００５０】通常の投影露光装置において２ 光束干渉
露光を行うために、本発明ではマスクとマスクへの照明
方法を図１７のように設定している。

【００５１】図１７の右図は（４）式でピッチＰｏが表
わされているクロム遮光部１７１の１次元周期パタ−ン
を持つマスク１６１を示す。

【００５２】

【数３】

【００５３】ただし、ここでＲ は解像力、Ｐｏはマス
ク１６１上の遮光部１７１の配列ピッチ、Ｐは感光基板
１６６上の周期パターン像のピッチ、Ｍは投影光学系１
６３の倍率、λは波長、ＮＡは投影光学系の像側ＮＡを
それぞれ示す。

【００５４】図１７の左図に示すようにマスク１６１は
略垂直な方向から略コヒ−レント照明とされる。この照
明下では、マスク１６１を透過する光は、直進する０次
光と、それを中心に投影光学系１６３の光軸１６３ａに
対して対称に進む角度−θ₀方向の−１次回折光および
角度＋θ₀方向の＋１次回折光の３光束が投影光学系１
６３に入射するが、ここでは投影光学系１６３の瞳近傍
（つまり開口絞り近傍）に出し入れ可能な瞳フィルタ１
６４を配置し、このフィルタ１６４により０次光を除去
して実質的にア１次回折光のみが結像に寄与し、０次光
が結像に寄与しないようにしている。

【００５５】このようにすることで、投影露光装置を利
用して、図１における２光束干渉露光ステップを行い多
重露光を共通の投影露光装置で実施が可能である。さら
に、この方法によれば、±１次回折光を用いるため、マ
スクの周期パターンのピッチを、通常の２倍で構成する
ことができ、しかもレベンソン型のようにマスクに微細
な位相膜をつける必要がない為、マスク作成等で有利と
なっている。

【００５６】次に、本発明の多重露光方法の実施形態２
について図１０と図１１で説明する。本実施形態では露
光により得られる回路パタ−ンとして、図１０に示す所
謂ゲート型のパタ−ンを対象としている。このゲートパ
タ−ンは、横方向の即ちＡ−Ａ'方向の最小線幅が０．
１μｍであるのに対して、縦方向の最小線幅は０．２μ
ｍである。ここでは２光束干渉露光ステップによる高解
像度パターンを高解像度の必要な縦パターン１００のみ
に適用する。

【００５７】図１１（Ａ）は２光束干渉露光による１次
元の周期的な露光パタ−ン（像強度又は露光量の分布）
を示す。周期は０．２μｍであり、０．１μｍＬ＆Ｓの
周期パターン像に相当する。ここでは、この周期パター
ン像を、図１６〜図１８で説明した、０次光カット瞳フ
ィルタ付の露光装置と通常のライン＆スペースマスクパ
ターンとを用いて作成する。図１１（Ａ）の下図におけ
る数値１．０は露光量を表すものである。

【００５８】この２光束干渉露光ステップの次に投影露
光として図１１（Ｂ）の露光パタ−ン１１０の露光を行
う。この投影露光も図１８で示した投影露光装置を用い
る。図１１（Ｂ）の上図には２光束干渉露光の露光パタ
ーンと投影露光の露光パターンの位置関係と、本投影露
光ステップにおけるステップの各領域での露光量を示し
た。図１１（Ｂ）の下図はこの投影露光ステップにおけ
る露光量を０．１μｍピッチの分解能でマップしたもの
である。

【００５９】図１１（Ｂ）から、この投影露光ステップ
の露光パタ−ンの最小線幅は、２光束干渉露光の露光パ
ターンの線幅の２倍の０．２μｍであることが分かる。

【００６０】また、このような領域によって露光量が異
なる露光パターンを供給する投影露光を行う方法として
は、図１１（Ｂ）中１で示した領域に対応する透過率Ｔ
％の開口部、２で示した領域に対応する透過率２Ｔ％の
開口部を有する複数段（多値）透過率を持つマスクを用
いる方法があり、この方法では投影露光を一回の露光で
完了することができる。この場合の各ステップでの露光
量比は感光基板上で、２光束干渉露光：透過率Ｔの開口
部の投影露光：透過率２Ｔの開口部の投影露光＝１：
１：２である。

【００６１】領域によって露光量が異なる露光パターン
を供給する、他のタイプのマスクとしては、図１０に示
すゲートパターンと相似の開口部をもつマスクがある。
この場合、最小の線幅をもつ縦パターン１００の像は解
像できないので、他の部分と比して露光量が小さくな
り、図１１（Ｂ）上図に示すものと近い露光パターンが
得られる。

【００６２】さらに、別の方法としては図１１（Ｄ）の
上下に示すような所定露光量の露光パターンを供給する
２種類のマスクを使って２回露光する方法がある。この
場合には露光量は一段で良いため、マスクは透過率が１
段のみ、通常のマスクで済む。この場合の露光量比は感
光基板上で、２光束干渉露光：第１回投影露光：第２回
投影露光＝１：１：１である。

【００６３】上記の２光束干渉露光と投影露光の組み合
わせによるリソグラフィーパタ−ンの形成について述べ
る。本多重露光においては２光束干渉露光ステップと投
影露光ステップの間には現像ステップはない。そのた
め、各ステップでのそれぞれ露光パタ−ンの露光量は加
算される。そして加算後、新たな露光パタ−ン（露光量
分布又は潜像強度分布）が形成される。

【００６４】図１１（Ｃ）上図は本実施形態の２種の露
光ステップの露光量の加算結果を表す図である。そし
て、図１１（Ｃ）下図はこの露光パタ−ンに対して現像
を行った結果のリソグラフィーパタ−ンを灰色で示した
ものである。なお、本実施形態では感光基板としては露
光しきい値Ｅｔｈが１以上２未満であるものを用いた。
また、このリソグラフィーパターンは、ネガレジストの
場合は凸パターン、ポジレジストの場合は凹パターンと
なる。

【００６５】灰色で示したリソグラフィーパタ−ンは図
１０に示したゲートパタ−ンと一致し、本実施形態の露
光方法によりこのパタ−ン形成が可能であることが分
る。

【００６６】次に、本発明の実施形態３につき図面を参
照して説明する。

【００６７】本実施形態も図１６〜図１８で説明した０
次光カット瞳フィルタ付投影露光装置を用いるもので、
２光束干渉露光ステップで、２次元的な周期パターンを
形成する。図１２はこの２次元的な２光束干渉露光を行
った場合の露光パタ−ンを露光量のマップとして表した
摸式図である。本実施形態では最終的に得られる露光パ
タ−ンのバリエ−ションを増やすために、２光束干渉露
光ステップで作る互いに異なる２つの方向（Ｘ方向とＹ
方向）の干渉縞（周期パターン）の露光量を互いに異な
る値とした。具体的には一方が他方の露光量の倍の露光
量を持つようにした。尚、この２つの露光量は同一でも
よい。

【００６８】図１２の露光パタ−ンではＸ，Ｙの２方向
についての２光束干渉露光ステップの結果、レジストに
対する露光量は０から３までの４段階（４値）となって
いる。このような２光束干渉露光ステップに対して充分
に効果のある投影露光の露光量段数は５段以上である。
そして感光基板のレジストの露光しきい値は２光束干渉
露光の露光量の最大値である３より大きく、かつ投影露
光の露光量の最大値４未満に設定している。

【００６９】このような５段階（０，１，２，３，４）
の露光量での投影露光を行った結果の露光パタ−ンの各
露光量を図１３に示した。図１３におけるハッチング部
は露光しきい値以上の場所を表し、これが最終的に現像
によりリソグラフィーパターンに変換される露光パタ−
ンとなる。

【００７０】なお、図１３は投影露光ステップでの解像
度を２光束干渉露光ステップの半分として、投影露光に
関し２光束干渉露光のブロックの２倍の長さの辺を持つ
ブロックで示したものである。このようなブロック単位
で投影露光の露光量を変化させて、より広い面積に露光
パタ−ンを形成した例を図１４に示す。２光束干渉露光
ステップでの解像度を持ち、周期パタ−ン以外のパター
ンを含むバリエ−ション豊かな露光パタ−ンが形成でき
ている。

【００７１】本実施形態における投影露光ステップは２
光束干渉露光ステップでの辺の２倍の辺のブロックを単
位として行ったが、本発明は、これに限定されることな
く、投影露光の解像度内の任意の線幅で投影露光ステッ
プを行うことができ、それぞれに応じて２光束干渉露光
ステップと組み合わさった露光パタ−ンを得ることがで
きる。

【００７２】また、本実施形態では２光束干渉露光のス
テップで線幅は２つの方向で同一として説明したが、２
つの方向で互いに変えてもよい。さらに２つの方向間で
成す角度即ち２種の干渉縞の成す角度も任意に選ぶ事が
できる。

【００７３】本発明は以上説明した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲におい
て、多重露光のシーケンスや瞳フィルタの具体的構成な
どは種々に変更する事が可能である。

【００７４】特に２光束干渉露光ステップおよび投影露
光ステップのそれぞれの露光回数や露光量の段数は適宜
選択することが可能であり、さらに各露光の重ね合わせ
も、露光位置をずらして行う等適宜調整することが可能
である。このような調整を行うことで形成可能な回路パ
タ−ンにバリエ−ションができる。

【００７５】又、上述の多重露光方法に限らず、マスク
と投影露光装置を使って２光束干渉露光を行なう露光ス
テップを有する公知の各種多重露光方法にも本発明は適
用できる。

【００７６】次に以上説明した複数の露光モードのうち
の一つとして先に説明した多重露光モードを有するとこ
ろの実行可能な投影露光装置を利用した半導体デバイス
の製造方法の実施例を説明する。

【００７７】図２０は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローを示す。

【００７８】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。

【００７９】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前行程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。

【００８０】次のステップ５（組立）は後行程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。

【００８１】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。

【００８２】図２１は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。

【００８３】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。

【００８４】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【００８５】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造するこ
とができる。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、従来よりも簡単に多重
露光が行なえる露光装置及びそれを用いたデバイスの製
造方法を達成することができる。

【００８７】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の露光方法のフロー図

【図２】 ２光束干渉露光による露光パタ−ンを示す摸
式図

【図３】 レジストの露光感度特性を示す摸式図

【図４】 現像によるパタ−ン形成を示す摸式図

【図５】 ２光束干渉露光による露光パタ−ンを示す模
式図

【図６】 本発明による形成パタ−ンを示す模式図

【図７】 本発明の実施形態１による形成パタ−ンの一
例を示す模式図

【図８】 本発明の実施形態１による形成パタ−ンの他
の一例を示す模式図

【図９】 本発明の実施形態１による形成パタ−ンの他
の一例を示す模式図

【図１０】 典型的な回路パタ−ンを示す模式図

【図１１】 本発明の実施形態２を説明する摸式図

【図１２】 本発明の実施形態３の２光束干渉露光パタ
−ンを説明する模式図

【図１３】 ２次元プロックでの形成パタ−ンを示す模
式図

【図１４】 本発明の実施形態３で形成可能なパタ−ン
の１例を示す模式図

【図１５】 従来の２光束干渉露光法の説明図

【図１６】 本発明に係る２光束干渉露光について示す
模式図

【図１７】 本発明に係るマスクおよび照明方法を示す
模式図

【図１８】 本発明の露光装置の要部概略図

【図１９】 従来の投影露光装置を示す模式図

【図２０】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャ
ート

【図２１】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャ
ート

【符号の説明】

１１ 露光光源 １２ 照明光学系 １３ 照明モ−ド １４ マスク １５ 交換用マスク １６ マスクチェンジャ− １７ マスクステ−ジ １８ 投影光学系 １９ 瞳フィルタ− ２０ 瞳フィルタ−チェンジャ− ２１ ウエハ ２２ ウエハステ−ジ １６１ マスク １６２ 物体側露光光 １６３ 投影光学系 １６４ 開口絞り １６５ 像側露光光 １６６ 感光基板 １６７ 瞳フィルタ−および瞳上での光束位置 １７１ クロム遮光部 １９１ エキシマレ−ザ光源 １９２ 照明光学系 １９３ 照明光 １９４ マスク １９５ 物体側露光光 １９６ 投影光学系 １９７ 像側露光光 １９８ 感光基板 １９９ 基板ステ−ジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−226362（ＪＰ，Ａ) Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰ ＩＥ ｖｏｌ．3679 ｐａｇｅ．396− 407 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰ ＩＥ ｖｏｌ．3748 ｐａｇｅ．278− 289 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰ ＩＥ ｖｏｌ．3873 ｐａｇｅ．66−77 応用物理学会分科会 シリコンテクノ ロジー Ｎｏ．11 ｐａｇｅ．６−11 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 G03F 1/08 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多重露光モードを有する露光装置であっ
   て、該露光装置はマスクを照明する照明系と該マスクの
   パターンを投影する投影系を有しており、該多重露光モ
   ードは、該投影系のフィルターにより周期パターンを有
   するマスクからの複数の光のうちの０次光を遮った状態
   で±１次回折光を干渉させて行なう第１の露光と、該フ
   ィルターによりマスクからの０次光を遮らない状態で行
   なう第２の露光を含むことを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記フィルターは、前記投影系の瞳の位
   置又はその近傍に供給されることを特徴とする請求項１
   の露光装置。
3. 【請求項３】 前記第１の露光で用いる前記マスクは、
   前記投影系の像面に形成する周期パターン像のピッチＰ
   を前記投影系の投影倍率で割った値の２倍のピッチの周
   期パターンを有することを特徴とする請求項２の露光装
   置。
4. 【請求項４】 前記第１の露光は、ウエハ上のレジスト
   の露光しきい値を越えない露光量の露光パターンがレジ
   ストに形成され、前記第２の露光は、前記露光しきい値
   を超える露光量と前記露光しきい値を超えない露光量を
   有する露光パターンがレジストに形成され、これらの露
   光パターンを合成した露光パターンと前記露光しきい値
   とが、所望の回路パターンが形成される関係になるよう
   に、前記各露光量を定めていることを特徴とする請求項
   ３の露光装置。
5. 【請求項５】 前記第１，第２露光の順、又はその逆の
   順で露光を行なうことを特徴とする請求項１から４のい
   ずれか１項の露光装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項の露光装
   置を用いてデバイスパターンでウエハを露光する段階と
   該露光したウエハを現像する段階とを含むことを特徴と
   するデバイスの製造方法。
7. 【請求項７】請求項１から５のいずれか１項の露光装置
   による前記第１露光に用いることを特徴とするマスク。
8. 【請求項８】請求項１から５のいずれか１項の露光装置
   による前記第２露光に用いることを特徴とするマスク。