JP3123543B2 - 露光方法及び露光装置 - 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、露光方法及び露光
装置に関し、特に微細な回路パターンで感光基板上を露
光し、例えばＩＣ，ＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネ
ル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、ＣＣＤ等の
撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられる際に
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ、ＬＳＩ、液晶パネル等
のデバイスをフォトリソグラフィー技術を用いて製造す
るときには、フォトマスク又はレチクル等（以下、「マ
スク」と記す。）の面上に形成した回路パターンを投影
光学系によってフォトレジスト等が塗布されたシリコン
ウエハ又はガラスプレート等（以下、「ウエハ」と記
す。）の感光基板上に投影し、そこに転写する（露光す
る）投影露光方法及び投影露光装置が使用されている。

【０００３】近年、上記デバイスの高集積化に対応し
て、ウエハに転写するパターンの微細化、即ち高解像度
化とウエハにおける１チップの大面積化とが要求されて
いる。従ってウエハに対する微細加工技術の中心を成す
上記投影露光方法及び投影露光装置においても、現在、
０．５／μｍ以下の寸法（線幅）の像（回路パターン
像）を広範囲に形成するべく、解像度の向上と露光面積
の拡大が計られている。

【０００４】従来の投影露光装置の摸式図を図１９に示
す。図１９中、１９１は遠紫外線露光用の光源であるエ
キシマーレーザ、１９２は照明光学系、１９３は照明光
学系１９２から照射される照明光、１９４はマスク、１
９５はマスク１９４から出て光学系（投影光学系）１９
６に入射する物体側露光光、１９６は縮小型の投影光学
系、１９７は投影光学系１９６から出て基板１９８に入
射する像側露光光、１９８は感光基板であるウエハ、１
９９は感光基板を保持する基板ステージを、示す。

【０００５】エキシマレーザ１９１から出射したレーザ
光は、引き回し光学系（１９０ａ，１９０ｂ）によって
照明光学系１９２に導光され、照明光学系１９２により
所定の光強度分布、配光分布、開き角（関口数ＮＡ）等
を持つ照明光１９３となるように調整され、マスク１９
４を照明する。マスク１９４にはウエハ１９８上に形成
する微細パターンを投影光学系１９６の投影倍率の逆数
倍（例えば２倍や４倍や５倍）した寸法のパターンがク
ロム等によって石英基板上に形成されており、照明光１
９３はマスク１９４の微細パターンによって透過回折さ
れ、物体側露光光１９５となる。投影光学系１９６は、
物体側露光光１９５を、マスク１９４の微細パターンを
上記投影倍率で且つ充分小さな収差でウエハ１９８上に
結像する像側露光光１９７に変換する。像側露光光１９
７は図１９の下部の拡大図に示されるように、所定の開
口数ＮＡ（＝ｓｉｎ（θ））でウエハ１９８上に収束
し，ウエハ１９８上に微細パターンの像を結ぶ。基板ス
テージ１９９は、ウエハ１９８の互いに異なる複数の領
域（ショット領域:1個又は複数のチップとなる領域）に
順次、微細パターンを形成する場合に、投影光学系の像
平面に沿ってステップ移動することによりウエハ１９８
の投影光学系１９６に対する位置を変えている。

【０００６】現在主流となりつつある上記のエキシマレ
ーザを光源とする投影露光装置は高い投影解像力を有し
ているが、例えば０．１５μｍ以下のパターン像を形成
することが技術的に困難である。

【０００７】投影光学系１９６は、露光（に用いる）波
長に起因する光学的な解像度と焦点深度との間のトレー
ドオフによる解像度の限界がある。投影露光装置による
解像パターンの解像度Ｒと焦点深度ＤＯＦは，次の
（１）式と（２）式の如きレーリーの式によって表され
る。

【０００８】ｋ ₁ ×（λ／ＮＡ）…（１）ｋ ₂ ×（λ／ＮＡ ² ） …（２） ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系１９６の明る
さを表す像側の開口数、ｋ₁，ｋ₂はウエハ１９８の現像
プロセス特性等によって決まる定数であり、通常０．５
〜０．７程度の値である。この（１）式と（２）式か
ら、解像度Ｒを小さい値とする高解像度化には開口数Ｎ
Ａを大きくする「高ＮＡ化」がある。しかしながら、実
際の露光では投影光学系１９６の焦点深度ＤＯＦをある
程度以上の値にする必要があるため、高ＮＡ化をある程
度以上に進めることが難しいこと、この為、高解像度化
には結局、露光波長λを小さくする「短波長化」が必要
となることとが分かる。

【０００９】ところが露光波長の短波長化を進めていく
と重大な問題が発生してくる。それは投影光学系１９６
を構成するレンズの硝材がなくなってしまうことであ
る。殆どの硝材の透過率は遠紫外線領域では０に近く、
特別な製造方法を用いて露光装置用（露光波長約２４８
ｎｍ）に製造された硝材として溶融石英が現存するが、
この溶融石英の透過率も波長１９３ｎｍ以下の露光波長
に対しては急激に低下するし。線幅０．１５μｍ以下の
微細パターンに対応する露光波長１５０ｎｍ以下の領域
では実用的な硝材の開発は非常に困難である。また遠紫
外線領域で使用される硝材は、透過率以外にも、耐久
牲，屈折率均一性，光学的歪み，加工性等の複数条件を
満たす必要があり、この事から、実用的な硝材の存在が
危ぶまれている。

【００１０】このように従来の投影露光方法及び投影露
光鼓置では、ウエハ上に線幅０．１５μｍ以下のパター
ンを形成する為には１５０ｎｍ程度以下まで露光波長の
短波長化が必要である。これに対し、現在のところ、こ
の波長領域では実用的な硝材が存在しないので、ウエハ
に線幅０．１５μｍ以下のパターンを形成することがで
きなかった。

【００１１】米国特許第５４１５８３５号は２光束干渉
露光によって敏細パターンを形成する技術を開示してお
り、この２光束干渉露光によれば、ウエハに線幅０．１
５μｍ以下のパターンを形成することができる。

【００１２】２光束干渉露光の原理を図１５を用いて説
明する。２光束干渉露光は、レーザ１５１からの可干渉
牲を有し且つ平行光線束であるレーザ光Ｌ１５１をハー
フミラー１５２によってレーザ光Ｌ１５１ａ，Ｌ１５１
ａｂの２光束に分割し、分割した２光束を夫々平面ミラ
ー１５３ａ，１５３ｂによって反射することにより２個
のレーザ光（可干渉性の平行光線束）を０より大きく９
０度末満のある角度を成してウエハ１５４面上で交差さ
せることにより交差部分に干渉縞を形成している。この
干渉縞（の光強度分布）によってウエハ１５４を露光し
て感光させることで干渉縞の光強度分布に応じた微細な
周期パターンをウエハ１５４に形成するものである。

【００１３】２光束Ｌ１５１ａ，Ｌ１５１ｂがウエハ１
５４面の立てた垂線に対して互いに逆方向に同じ角度だ
け傾いた状態でウエハ面で交差する場合、この２光束干
渉露光における解像度Ｒは次の（３）式で表される。

【００１４】 Ｒ＝λ／（４ｓｉｎθ） ＝λ／４ＮＡ ＝０．２５（λ／ＮＡ）…（３） ここで、ＲはＬ＆Ｓ（ライン・アンド・スペース）の夫
々の幅、即ち干渉縞の明部と暗部の夫々の幅を示してい
る。又βは２光束の夫々の像面に対する入射角度（絶対
値）を表し、ＮＡ＝ｓｉｎθである。

【００１５】通常の投影露光における解像度の式である
（ｌ）式と２光束干渉露光における解像度の式である
（３）式とを比較すると、２光束干渉露光の解像度Ｒは
（１）式においてｋ₁＝０．２５とした場合に相当する
から、２光束干渉露光ではｋ₁＝０．５〜０．７である
通常の投影露光の解像度より２倍以上の解像度を得るこ
とが可能である。

【００１６】上記米国特許には開示されていないが、例
えばλ＝０．２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマ）でＮＡ＝
０．６の時は、Ｒ＝０．１０μｍが得られる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】２光束干渉露光は、基
本的に干渉縞の光強度分（露光量分布）に相当する単純
な縞パターンしか得られないので、所望の形状の回路パ
ターンをウエハに形成することが難しい。

【００１８】そこで上記米国特許第５４１５８３５号
は、２光束干渉露光によって単純な縞パターン（周期パ
ターン）即ち２値的な露光量分布をウエハ（のレジス
ト）に与えた後、露光装置の分解能の範囲内の大きさの
ある開口が形成されたマスクを用いて通常リソグラフィ
ー（露光）を行なって更に別の２値的な露光量分布をウ
エハに与えることにより、孤立の線（パターン）を得る
ことを提案している。

【００１９】しかしながら上記米国特許第５４１５８３
５号の露光方法は、２光束干渉露光と通常露光の２つの
露光法の夫々において通常の２値的な露光量分布しか形
成していないので、より複雑な形状の回路パターンを得
ることが難しい。

【００２０】また、上記米国特許第５４１５８３５号は
２光束干渉露光と通常露光の２つの露光法を組み合わせ
ることは開示しているが、このような組み合せを達成す
る露光装置を具体的に示してはいない。

【００２１】本発明は、２光束干渉露光に代表される周
期パターン露光と周期パターンを含まない通常パターン
露光（通常露光）の２つの露光方法を用いることによ
り、複雑な形状の回路パターンをウエハに形成すること
が可能な露光方法及び露光装置の提供を目的とする。

【００２２】また本発明の他の目的は線幅０．１５μｍ
以下の部分を備える回路パターンを容易に得ることが可
能な露光方法及び露光装置の提供にある。

【００２３】また本発明の他の目的は周期パターン露光
と通常露光の２つの露光法が実施できる露光装置を提供
することにある。

【００２４】請求項１の発明の露光方法は、被露光基板
上に周期パターンによる第１露光と該周期パターンとは
異なるパターンによる第２露光の二重露光を行う露光方
法において、前記第２露光に用いるマスクには互いに線
幅が等しい一対の線が該一対の線の線幅と同程度の間隔
をあけて並んだ部分を有するパターンが形成されてお
り、前記第１露光における前記被露光基板上での光強度
分布の一周期中の最大値をＩ0、最小値をＩ1とし、前記
第２露光における前記被露光基板上での光強度分布のう
ち前記一対の線のそれぞれに対応する位置の強度値を
ｂ、前記一対の線の間の領域に対応する位置の強度値を
ｃとし、前記第２露光における前記被露光基板上での光
強度分布のうちの前記パターン以外の領域の光強度をＩ
s、前記被露光基板のレジストの感光しきい値をＩc、前
記第１露光と前記第２露光の光量比を１：ｋとした時、
Ｉ0＜Ｉc、Ｉ1＜Ｉc、ｋ×ｃ＜Ｉc、ｋ×ｂ＜Ｉcであ
り、前記レジストがネガ型の場合、前記第２露光に用い
るマスクは前記パターンが光透過部より成り、前記第２
露光における前記光強度分布のうち前記一対の線のそれ
ぞれに対応する位置が前記第１露光における前記光強度
分布のうち隣り合う前記最大値の位置と重なり、 ｋ×ｂ＋Ｉ0＞Ｉc ｋ×ｃ＋Ｉ1＜Ｉcｋ×Ｉs＋Ｉ0＜Ｉc なる条件を満たし、前記 レジストがポジ型の場合、前記
第２露光に用いるマスクは前記パターンが遮光部より成
り、前記第２露光における前記光強度分布のうち前記一
対の線のそれぞれに対応する位置が前記第１露光におけ
る前記光強度分布のうち隣り合う前記最小値の位置と重
なり、 ｋ×ｂ＋Ｉ1＜Ｉc ｋ×ｃ＋Ｉ0＞Ｉcｋ×Ｉs＋Ｉ1＞Ｉc なる条件を満たす ことを特徴としている。

【００２５】請求項２の発明の露光方法は被露光基板上
に周期パターンによる第１露光と該周期パターンとは異
なるパターンによる第２露光の二重露光を行う露光方法
において、前記第２露光に用いるマスクには互いに線幅
が等しい一対の線が該一対の線の線幅と同程度の間隔を
あけて並んだ第１の部分と該一対の線の線幅よりも大き
な線幅を持つ第２の部分とを有するパターンが形成され
ており、前記第２露光に用いるマスクのパターンの前記
第２の部分は前記第１露光の前記周期パターンの一つ以
上のパターンにまたがるように前記被露光基板上に露光
され、前記第１露光における前記被露光基板上での光強
度分布の一周期中の最大値をＩ0、最小値をＩ1とし、前
記第２露光における前記被露光基板上での光強度分布の
うち、前記第２の部分に対応する位置の強度値をａ、前
記一対の線のそれぞれに対応する位置の強度値をｂ、前
記一対の線の間の領域に対応する位置の強度値をｃと
し、前記第２露光における前記被露光基板上での光強度
分布のうちの前記パターン以外の領域の光強度をＩs、
前記被露光基板のレジストの感光しきい値をＩc、前記
第１露光と前記第２露光の光量比を１：ｋとした時、前
記レジストがネガ型の場合、前記第２露光に用いるマス
クは前記パターンが光透過部より成り、前記第２露光に
おける前記光強度分布のうち前記一対の線のそれぞれに
対応する位置が前記第１露光における前記光強度分布の
うち隣り合う前記最大値の位置と重なり、Ｉ0＜Ｉc、Ｉ
1＜Ｉc、ｋ×ｃ＜Ｉc、ｋ×ｂ＜Ｉc、ｋ×ａ＞Ｉcであ
り、 ｋ×ｂ＋Ｉ0＞Ｉc ｋ×ｃ＋Ｉ1＜Ｉc ｋ×ａ＋Ｉ0＞Ｉc ｋ×ａ＋Ｉ1＞Ｉcｋ×Ｉs＋Ｉ0＜Ｉc なる条件を満たし、前記 レジストがポジ型の場合、前記
第２露光に用いるマスクは前記パターンが遮光部より成
り、前記第２露光に おける前記光強度分布のうち前記一
対の線のそれぞれに対応する位置が前記第１露光におけ
る前記光強度分布のうち隣り合う前記最小値の位置と重
なり、Ｉ0＜Ｉc、Ｉ1＜Ｉc、ｋ×ｃ＜Ｉc、ｋ×ｂ＜Ｉ
c、ｋ×ａ＜Ｉcであり、 ｋ×ｂ＋Ｉ1＜Ｉc ｋ×ｃ＋Ｉ0＞Ｉc ｋ×ａ＋Ｉ1＜Ｉc ｋ×ａ＋Ｉ0＜Ｉcｋ×Ｉs＋Ｉ1＞Ｉc なる条件を満たす ことを特徴としている。

【００２６】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて前記第１露光と、前記第２露光で照明方法を変え
ることことを特徴としている。

【００２７】請求項４の発明は請求項１、２又は３の発
明において前記第１露光と前記第２露光の光量比が１：
ｋとなるように露光ごとに露光量を変えることを特徴と
している。

【００２８】請求項５の発明は請求項３の発明において
前記第１露光ではσを０．３以下にするを特徴としてい
る。

【００２９】請求項６の発明は請求項３の発明において
前記第２露光ではσを０．６以上にすることを特徴とし
ている。

【００３０】請求項７の発明は請求項３の発明において
前記第２露光では、照度分布の内側が外側に比べて低い
輪帯照明にすることを特徴としている。

【００３１】請求項８の発明は前記第２露光を行なうと
きは、前記第１露光を行なうときの約２倍の露光量とす
ることを特徴としている。

【００３２】請求項９の発明は請求項４の発明において
前記第１露光ではσが０．３で、前記第２露光ではσが
０．８より小さいときは、前記第２露光での露光量を前
記第１露光での露光量の２倍以下にすることを特徴とし
ている。

【００３３】請求項１０の発明は請求項４の発明におい
て前記第１露光ではσが０．３で、前記第２露光では輪
帯照明を行なうときで、輪帯の巾が小さいときは、前記
第２露光での露光量が前記第１露光での露光量の２倍以
上であることを特徴としている。

【００３４】請求項１１の発明は請求項４の発明におい
て前記第１露光でのσが０．３より小さいときは、前記
第２露光での露光量は、前記第１露光での露光量の２倍
以上であることを特徴としている。

【００３５】請求項１２の発明は請求項１、２又は３の
発明において前記第１露光は、前記第２露光で露光する
微細パターンの方向に前記周期パターンの各パターンが
平行になるようにマスクの回転位置が調整されることを
特徴としている。

【００３６】請求項１３の発明の露光装置は請求項１〜
１２のいずれか１項の露光方法を用いて感光性の基板に
マスク上のパターンを転写していることを特徴としてい
る。

【００３７】請求項１４の発明のデバイスの製造方法は
請求項１〜１２のいずれか１項の露光方法を用いて回路
パターンをウエハに露光する段階と、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。

【００３８】請求項１５の発明のデバイスの製造方法は
請求項１３の露光装置を用いて回路パターンをウエハ上
に露光する段階と、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。

【００３９】

【００４０】

【発明の実施の形態】図１〜図９は本発明の露光方法の
実施形態１の説明図である。図１は本発明の露光方法を
示すフローチャートである。図１には本発明の露光方法
を構成する周期パターン露光ステップ、投影露光ステッ
プ（パターン露光ステップ，周期パターン露光とは異な
るパターン露光で以下「通常パターン露光」とい
う。）、現像ステップの各ブロックとその流れが示して
ある。同図において周期パターン露光ステップと投影露
光ステップの順序は、逆でもいいし、どちらか一方のス
テップが複数回の露光段階を含む場合は各ステップを交
互に行うことも可能である。また、各露光ステップ間に
は．精密な位置合わせを行なうステップ等があるが、こ
こでは図示を略した。

【００４１】本発明の露光方法及び露光装置は、被露光
基板（感光基板）に対して周期パターン露光と通常の露
光の二重露光を行うことを特徴としている。

【００４２】ここで通常パターン露光とは周期パターン
露光より解像度が低いが任意のパターンで露光が行える
露光であり、代表的なものとして図１９に示した投影光
学系によってマスクのパターンを投影する投影露光があ
げられる。

【００４３】通常パターン露光によって露光されるパタ
ーン（通常パターン）は解像度以下の微細なパターンを
含み、周期パターン露光はこの微細なパターンと略同線
幅の周期パターンを形成するようにする。通常パターン
露光の解像度以上の大きなパターンは、周期パターン露
光の線幅に限定されないが整数倍が効果的である。

【００４４】通常パターン露光は任意の形状をしている
のでいろいろな方向を向いていてもよい。一般にＩＣパ
ターンでは、方向がある方向とそれに直行する方向の２
方向を向いている場合が多く、最も微細なパターンはあ
る特定の１方向のみに限定される場合が多い。

【００４５】二重露光で周期パターン露光をする際、そ
の通常パターンの最も微細なパターンの方向に、周期パ
ターンの方向を合致させることが重要である。

【００４６】また、周期パターンのピークの中心は、通
常パターンにおける解像度以下の微細なパターンの中心
に合致するように露光する。

【００４７】本発明における二重露光とは周期パターン
露光と通常パターン露光の二重露光という意味であっ
て、周期パターン露光は、通常パターン露光の最も微細
なパターンの方向に平行にして何回繰り返して露光して
も良い。

【００４８】本発明の露光方法及び露光装置の周期パタ
ーン露光と通常パターン露光のそれぞれは、１回また
は、複数回の露光段階よりなり、複数回の露光段階を取
る場合は、各露光階ごとに異なる露光量分布を感光基板
に与えている。

【００４９】図１のフローに従って露光を行なう場合、
まず周期パターンによりウエハ（感光基板）を図２に示
すような周期パターンで露光する。図２中の数字は露光
量を表しており、図２（Ａ）の斜線部は露光量１（実際
は任意）で白色部は露光量０である。

【００５０】このような周期パターンのみを露光後現像
する場合、通常，感光基板のレジストの露光しきい値Ｅ
ｔｈは図２（Ｂ）の下部のグラフに示す通り露光量０と
１の間に設定する。尚、図２（Ｂ）の上部は最終的に得
られるリソグラフィーパターン（凹凸パターン）を示し
ている。

【００５１】図３に、この場合の感光基板のレジストに
関して、現像後の膜厚の露光量依存性と露光しきい値と
をポジ型レジスト（以下、「ポジ型」と記す。）とネガ
型レジスト（以下、「ネガ型」配す。）の各々について
示す。ポジ型の場合は露光しきい値Ｅｔｈ以上の場合
に、ネガ型の場合は露光しきい値Ｅｔｈ以下の場合に、
現像後の膜厚が０となる。

【００５２】図４はこのような露光を行った場合の現像
とエッチングプロセスを経てリソグラフィーパターンが
形成される様子を、ネガ型とポジ型の場合に関して示し
た摸式図である。

【００５３】本実施形態においては、この通常の露光感
度設定とは異なり、図５（図２（Ａ）と同じ）及び図６
に示す通り、周期パターン露光での中心露光量を１とし
たとき、露光基板のレジストの露光しきい値Ｅｔｈを１
よりも大きく設定している。この感光基板は図２に示す
周期パターン露光のみ行った露光パターン（露光量分
布）を現像した場合は露光量が不足するので、多少の膜
厚変動はあるものの現像によって膜厚が０となる部分は
生じず、エッチングによってリソグラフィーパターンは
形成されない。これは即ち周期パターンの消失と見做す
ことができる（尚、ここではネガ型を用いた場合の例を
用いて本発明の説明を行うが、本発明はポジ型の場合も
実施できる）。

【００５４】尚、図６において、上部はリソグラフィー
パターンを示し（何もできない）、下部のグラフは露光
量分布と露光しきい値の関係を示す。尚、下部に記載の
Ｅ₁は周期パターン露光における露光量を、Ｅ₂は通常の
投影露光における露光量を表している。

【００５５】本実施形態の特徴は、周期パターン露光の
みでは一見消失する高解像度の露光パターンを通常の投
影露光による露光装置の分解能以下の大きさのパターン
を含む任意の形状の露光パターンと融合して所望の領域
のみ選択的にレジストの露光しきい値以上の露光をし、
最終的に所望のリソグラフィーパターンを形成できると
ころにある。

【００５６】図７（Ａ）は通常の投影露光（通常パター
ン露光）による露光パターンであり、微細なパターンで
ある為、解像できずに被露光物体上での強度分布はぼけ
て広がっている。本実施形態では通常の投影露光の解像
度の約半分の紙幅の微細パターンとしている。

【００５７】図７（Ａ）の露光パターンを作る投影露光
を、図５の周期パターン露光の後に、現像工程なしで、
同一レジストの同一領域に重ねて行ったとすると、この
レジスト面上への合計の露光量分布は図７（Ｂ）の下部
のグラフのようになる。尚、ここでは周期パターン露光
の露光量Ｅ₁と投影露光の露光量Ｅ₂の比が１:1、レジス
トの露光しきい値Ｅｔｈが露光量Ｅ₁（＝１）と露光量
Ｅ₁と投影露光の露光量Ｅ₂の和（＝２）の間に設定され
ている為、図７（Ｂ）の上部に示したリソグラフィーパ
ターンが形成される。

【００５８】その際、通常パターンの中心が周期パター
ンのピークと合致させておく。又、通常パターンの方向
と周期パターンの方向とを合致させている。

【００５９】図７（Ｂ）の上部に示す孤立線パターン
は、解像度が周期パターン露光のものであり且つ単純な
周期パターンもない。従って通常の投影露光で実現でき
る解像度以上の高解像度のパターンが得られたことにな
る。

【００６０】ここで仮に、図８の露光パターンを作る投
影露光（図５の露光パターンの２倍の線幅で露光しきい
値以上（ここではしきい値の２倍の露光量）の投影露
光）を、図５の周期パターン露光の後に、現像工程なし
で、同一レジストの同一領域に重ねる。この際、通常パ
ターンの中心が周期パターン露光のピーク位置と合致さ
せることで重ね合わせたパターンの対称性が良く、良好
なるパターン像が得られる。

【００６１】このレジストの合計の露光量分布は図８
（Ｂ）のようになり、２光束干渉露光（周期パターン露
光）の露光パターンは消失して最終的に投影露光による
リソグラフィーパターンのみが形成される。

【００６２】また、図９に示すように、図５の露光パタ
ーンの３倍の線幅で行う場合も理屈は同様であり、４倍
以上の線幅の露光パターンでは、基本的に２倍の線幅の
露光パターンと３倍の線幅の露光パターンの組み合わせ
から、最終的に得られるリソグラフィーパターンの線幅
は自明でであり、投影露光で実現できるリソグラフィー
パターンは全て、本実施形態でも、形成可能である。

【００６３】以上簡潔に説明した周期パターン露光と投
影露光の夫々による露光量分布（絶対値及び分布）と感
光基板のレジストのしきい値の調整を行うことにより、
図６，図７（Ｂ），図８（Ｂ），及び図９（Ｂ）で示し
たような多種のパターンの組み合わせより成り且つ最小
線幅が周期パターン露光の解像度（図７（Ｂ）のパター
ンとなる回路パターンを形成することができる。

【００６４】以上の露光方法の原理をまとめると、 (ア-1) 投影露光（通常パターン露光）をしないパターン
領域即ちレジストの露光しきい値以下の周期露光パター
ンは現像により消失する。

【００６５】(ア-2) レジストの露光しきい値以下の露光
量で行った投影露光のパターン領域に関しては投影露光
と周期パターン露光のパターンの組み合わせにより決ま
る周期パターン露光の解像度を持つ露光パターンが形成
される。

【００６６】(ア-3) 露光しきい値以上の露光量で行った
投影露光のパターン領域は投影露光のみでは解像しなか
った微細パターンも同様に（マスクに対応する）形成す
る。ということになる。更に露光方法の利点として、最
も解像力の高い周期パターン露光を２光束干渉露光で行
えば、通常の露光に比してはるかに大きい焦点深度が得
られることが挙げられる。

【００６７】以上の説明では周期パターン露光と投影露
光の順番は周期パターン露光を先としたが、この順番に
限定されない。

【００６８】次に本発明の実施形態２を説明する。

【００６９】本実施形態は露光により得られる回路パタ
ーン（リソグラフィーパターン）として、図１０に示す
所謂ゲート型のパターンを対象としている。

【００７０】図１０のゲートパターンは横方向の即ち図
中Ａ−Ａ’方向の最小線幅が０．１μｍであるのに対し
て、縦方向では０．２μｍ以上である。本発明によれ
ば、このような１次元方向のみ高解像度を求められる２
次元パターンに対しては２光束干渉露光（周期パターン
露光）をかかる高解像度の必要な１次元方向のみで行え
ばいい。

【００７１】本実施形態では、図１１を用いて１次元方
向のみの２光束干渉露光と通常の投影露光の組み合わせ
の一例を示す。

【００７２】図１１において、図１１（Ａ）は１次元方
向のみの２光束干渉露光による周期的な露光パターンを
示す。この露光パターンの周期は０．２μｍであり、こ
の露光パターンは線幅０．１μｍＬ＆Ｓパターンに相当
する。図１１の下部における数値は露光量を表すもので
ある。

【００７３】このような２光束干渉露光を実現する露光
装置としては、図１５で示すような、レーザ１５１，ハ
ーフミラー１５２，平面ミラー１５３による干渉計型の
分波合波光学系を備えるものや、図１６で示すような、
投影露光装置においてマスクと照明方法を図１７又は図
１８のように構成した装置がある。

【００７４】図１５の露光装置について説明を行う。

【００７５】図１５の露光装置では前述した通り合波す
る２光束の夫々が角度θでウエハ１５４に斜入射し、ウ
エハ１５４に形成できる干渉縞パターン（露光パター
ン）の線幅は前記（３）式で表される。角度θと分波合
波光学系の像面側のＮＡとの関係はＮＡ＝ｓｉｎθであ
る。角度θは一対の平面ミラー１５３（１５３ａ，１５
３ｂ）の夫々の角度を変えることにより任意に調整、設
定可能で、一対の平面ミラーで角度θの値を大きく設定
すれば干渉縞パターンの夫々の縞の線幅は小さくなる。
例えば２光束の波長が２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマ）の
場合、θ＝３８度でも各縞の線幅は約０．１μｍの干渉
縞パターンが形成できる。尚、この時のＮＡ＝ｓｉｎθ
＝０．６２である。角度θを３８度よりも大きく設定す
れば、より高い解像度が得られるということは言うまで
もない。

【００７６】次に図１６乃至図１８の露光装置に関して
説明する。

【００７７】図１６の露光装置は、例えば通常のステッ
プアンドリピート方式又はステップアンドスキャン方式
の縮小投影光学系（多数枚のレンズより成る）を用いた
投影露光装置であり、現状で露光波長２４８ｎｍに対し
てＮＡ０．６以上のものが存在する。

【００７８】図１６中、１６１はマスク、１６２はマス
ク１６１から出て光学系１６３に入射する物体側露光
光、１６３は投影光学系、１６４は開口絞り、１６５は
投影光学系１６３から出てウエハ１６６に入射する像側
露光光、１６６は感光基板であるウエハを示し、１６７
は絞り１６４の円形開口に相当する瞳面での光束の位置
を一対の黒点で示した説明図である。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と像側露光光１６５は双方とも、図１９の通常の
投影露光とは異なり、２つの平行光線束だけから成って
いる。

【００７９】図１６に示すような通常の投影露光装置に
おいて２光束干渉露光（周期パターン露光）を行う為に
は、マスク１６１とその照明方法を図１７又は図１８の
ように設定すれば良い。以下これら３種の例について説
明する。

【００８０】図１７（Ａ）はレベンソン型の位相シフト
マスク１７３を示しており、クロムより成る遮光部１７
１のピッチＰ₀が（４）式で０、位相シフタ１７２のピ
ッチＰ_0sが（５）式で表されるマスクである。

【００８１】 Ｐ₀＝Ｐ／Ｍ＝２Ｒ／Ｍ＝λ／Ｍ（２ＮＡ）…（４） Ｐ_0s＝２Ｐ₀＝λ／Ｍ（ＮＡ）…（５） ここで、Ｍは投影光学系１６３の投影倍率、λは露光波
長、ＮＡは投影光学系１６３の像側の開口数を示す。

【００８２】一方、図１７（Ｂ）が示すマスク１７４は
クロムより成る遮光部のないシフタエッジ型の位相シフ
トマスクであり、レベンソン型と同様に位相シフタ１７
５のピッチＰ_0sを上記（５）式を満たすように構成した
ものである。

【００８３】図１７（Ａ），（Ｂ）の夫々の位相シフト
マスクを用いて２光束干渉露光を行うには、これらのマ
スクをσ＝０（又は０に近い値）所謂コヒーレント照明
を行う。具体的には図１７に示すようにマスク面１７０
に対して垂直な方向（光軸に平行な方向）から平行光線
束をマスク１７０に照射する。

【００８４】ここで、σ＝照明光学系の開口数／投影光
学系の開口数 である。

【００８５】このような照明を行うと、マスク１７０か
ら上記垂直な方向に出る０次透過回折光に関しては、位
相シフタ１７２（１７５）により隣り合う透過光の位相
差がπとなって打ち消し合い存在しなくなり、±１次の
透過回折光の２平行光線束はマスク１７０から投影光学
系１６３の光軸に対して対称に発生し、図１６の２個の
物体側露光１６５がウエハ１６６上で干渉する。また２
次以上の高次の回折光は投影光学系１６３の開口絞り１
６４の開口に入射しないので結像には寄与しない。

【００８６】図１８に示したマスク１８０は、クロムよ
り成る遮光部１８１のピッチＰ₀が（４）式と同様の
（６）式で表されるマスクである。

【００８７】 Ｐ₀＝Ｐ／Ｍ＝２Ｒ／Ｍ＝λ／Ｍ（２ＮＡ）…（６） ここで、Ｍは投影光学系１６３の投影倍率、λは露光波
長、ＮＡは投影光学系１６３の像側の開口数を示す。

【００８８】図１８の位相シフタを有していないマスク
には、１個又は２個の平行光線束による斜入射照明とす
る。この場合の平行光線束のマスク１８０への入射角θ
₀は（７）式を満たすように設定される。２個の平行光
線束を用いる場合が、光軸を基準にして互いに逆方向に
θ₀傾いた平行光線束によりマスクを照明する。

【００８９】ｓｉｎθ₀＝Ｍ／ＮＡ…（７） ここでも、Ｍは投影光学系１６３の投影倍率、ＮＡは投
影光学系１６３の像側の開口数を示す。

【００９０】図１８が示す位相シフタを有していないマ
スクを上記（７）式を満たす平行光線束により斜入射照
明を行うと、マスク１８０からは、光軸に対して角度θ
₀で直進する０次透過回折光とこの０次透過回折光の光
路と投影光学系の光軸に関して対称な光路に沿って進む
（光軸に対して角度−θ₀で進む）−１次透過回折光の
２光束が図１６の２個の物体側露光光１６２として生
じ、この２光束が投影光学系１６３の開口絞り１６４の
開口部に入射し、結像が行われる。

【００９１】尚、本発明においてはこのような１個又は
２個の平行光線束による斜入射照明も「コヒーレント照
明」として取り扱う。

【００９２】以上が通常の投影露光装置を用いて２光束
干渉露光を行う技術であり、図１９に示したような通常
の投影露光装置の照明光学系は部分的コヒーレント照明
を行うように構成してあるので、図１９の照明光学系の
０＜σ＜１に対応する不図示の開口絞りをσ≒０に対応
する特殊開口絞りに交換可能にする等して、投影露光装
置において実質的にコヒーレント照明を行うよう構成す
ることができる。

【００９３】図１０及び図１１が示す実施形態２の説明
に戻る。本実施形態では前述した２光束干渉露光（周期
パターン露光）の次に行う通常の投影露光（通常パター
ン露光）（例えば図１９の装置でマスクに対して部分的
コヒーレント照明を行うもの）によって図１１（Ｂ）が
示すゲートパターンの露光を行う。図１１（Ｃ）の上部
には２光束干渉露光による露光パターンとの相対的位置
関係と通常の投影露光の露光パターンの領域での露光量
を示し、同図の下部は、通常の投影露光によるウエハの
レジストに対する露光量を縦横を最小線幅のピッチの分
解能でマップ化したものである。

【００９４】図１１の下部に示す露光量分布は、マスク
から入射される光強度を１としてウエハに露光される強
度分布を示したものである。

【００９５】図１１（Ａ）の周期パターンの露光による
露光量分布は、理想的には１と０の矩形波であるはずだ
が、２光束干渉露光の解像限界付近の線幅を用いている
ので、０次光と１次光のみで形成されるsin波となって
いる。そのsin波の最大値をＩ ₀、最小値をＩ₁とあらわ
す。このとき、照明条件のσによって、Ｉ₀とＩ₁の値が
定まる。

【００９６】図１１（Ｂ）の通常の投影露光による露光
量分布は、各部分での代表的な値を示している。この投
影露光による露光パターンの最小線幅の部分は、解像せ
ずぼけて広がり、光強度の各店の値は下がる。露光量
は、大まかにパターン中心部をｂ，両サイドをｄ，パタ
ーンの両側からのぼけ像がくる中心部をｃとする。最小
線幅の２倍の線幅は、露光量ｂ，ｃ，ｄの値よりも大き
いが、投影露光の解像限界付近の線幅であるため、少し
ぼけて露光量ａの値をとる。これら、ａ，ｂ，ｃ，ｄの
値は、照明条件によって変化する。

【００９７】図１１（Ｃ）の露光量分布は、図１１
（Ａ）の露光パターンと図１１（Ｂ）の露光パターンの
露光量の加算した結果生じたものである。

【００９８】２光束干渉露光と投影露光の各露光での光
量比は、それぞれの露光の照明条件により異なる。加算
における各露光での光量比は、照明系の照度比として、 ２光束干渉露光：投影露光＝１：ｋ とし、ｋの値は次のようにして求める。

【００９９】図１１（Ｃ）の露光量分布は、上記の露光
量分布、光量比を用いて、以下の式で表せる。

【０１００】レジストがネガレジストの場合には、 a'＝k×a+I₀ a"＝k×a+I₁ b'＝k×b+I₀ c'＝k×c+I₁ d'＝k×d+I₁ 所望のゲートパターンを得るためには、レジストの感光
のしきい値Ｉ_cとの関係式を得る。たとえば、レジスト
がネガ型の場合、以下のようになる。

【０１０１】a'＞I_C a"＞I_C b'＞I_C c'＜I_C d'＜I_C ａ',ａ",ｂ'は差が小さい方が望ましく、ｃ'と特にｂ'
との差がある方が望ましい。これらの式を解くことによ
り、各照明条件での最適光量比が求められる。

【０１０２】レジストがネガ型の場合、特に微細パター
ンの関係する。次の２式が重要である。

【０１０３】ｋ×ｂ＋I₀＞I_C ｋ×ｃ＋I₁＜I_C となる。図２５はレジストがポジ型の場合を、図１１と
同様に示したものである。

【０１０４】レジストがポジ型の場合、 a'＝k×a+I₁＜I_c a"＝k×a+I₀＜I_c b'＝k×b+I₁＜I_c c'＝k×c+I₀＞I_c d'＝k×d+I₀＞I_c となり、次の２式が重要である。

【０１０５】ｋ×ｂ＋I₁＜I_C ｋ×ｃ＋I₀＞I_C レジストがポジ型の場合、露光量分布の大小関係が反転
し、レジストしきい値Ｉ _cとの不等号が逆になるが、同
様に最適光量比が求められる。

【０１０６】以上説明した２光束干渉露光と通常の投影
露光の照明方法の異なった２つを組み合わせによって図
１２の微細回路パターンが形成される様子について述べ
る。本実施形態においては２光束干渉露光と通常の投影
露光の間には現像過程はない。従って各露光の露光パタ
ーンが重なる領域での露光量は加算され、加算後の露光
量（分布）により新たな露光パターンが生じることと成
る。

【０１０７】図１２，図１３，図１４は波長248nmのＫ
ｒＦエキシマステッパーを用いたときの具体的な実施例
である。

【０１０８】図１２に示すような、最小線幅0.12μｍの
ゲートパターンを通常露光し、重ねてレベンソンタイプ
の位相シフトマスクで、その最小線幅と重なるように周
期パターンを露光したものである。

【０１０９】投影レンズのNAは0.6、照明系のσは、レ
ベンソンマスクによる露光では、0.3とした。通常マス
ク露光時では、σ＝0.3,0.6,0.8,輪帯照明とした。

【０１１０】位相シフトマスクなどの２光束干渉により
周期パターンを露光する場合の、コヒーレント照明はσ
の値がゼロまたは、それに近い値であるが、あまり小さ
くすると単位時間当たりの露光量が小さくなり、露光に
要する時間が長くなるので実際的でない。

【０１１１】周期パターン露光のときはσが0.3以下で
あることが望ましく、レベンソンマスクによる露光では
その最大であるσ＝0.3とした。

【０１１２】通常露光では、一般的に部分的コヒーレン
ト照明にするが、σを大きくすると複雑な形状の再現性
はよくなり、かつ深度は広がる。照度分布が外側に比べ
て内側が低いいわゆる輪帯照明では、この傾向は顕著に
なるが、コントラストは落ちるという欠点がある。

【０１１３】図１３（Ａ）に示すように、通常露光のσ
を周期パターン露光のσと同じ0.3にして同じ照明条件
で二重露光を行うと、ゲートパターンがデフォーカス０
±0.2μｍの範囲で解像されるが、線パターンの部分が
うねっており、くびれた部分が断線の原因となるため好
ましくない。

【０１１４】又、通常パターン露光のときはσ＝0.6以
上にするのが良い。図１３（Ｂ）に示すように、通常露
光のσを0.6にするとデフォーカス０±0.4μｍの範囲で
ゲートパターンが解像されるようになり、線パターンの
部分がうねりは解消されている。通常露光と周期パター
ン露光の露光量比を通常露光：周期パターン露光＝1.5:
1とした。

【０１１５】図１４（Ａ）に示すように、通常露光のσ
が0.8と大きくなると、複雑な形状の再現性は若干よく
なる。通常露光と周期パターン露光の露光量比を通常パ
ターン露光：周期パターン露光＝2:1とした。通常パタ
ーン露光のときは周期パターン露光に比べて２倍以上の
露光量とするのが良い。

【０１１６】図１４（Ｂ）では、通常露光を輪帯照明と
し、リング内側の0.6から外側の0.8までの照度を１、リ
ング内側の0.6以下を照度０とした場合の二次元強度分
布である。通常露光と周期パターン露光の露光量比を通
常露光：周期パターン露光＝2.5:1とした。

【０１１７】輪帯照明では、σが0.8の時よりも、複雑
な形状の再現性はよくなり、かつ深度は広がる。デフォ
ーカス±0.4μｍ以下で良好な像が得られた。

【０１１８】このように微細な回路パターンは、周期パ
ターン露光との二重露光によって形成される。通常露光
パターンの微細なパターンは光強度が低くコントラスト
も低いので、通常は解像されないが、コントラストが高
い周期パターン露光と二重に露光し重ね合わせることに
よって、微細なパターンはコントラストが増強され解像
されるようになる。

【０１１９】一方、通常露光パターンの解像度以上の大
きなパターンも、周期パターン露光の強度と重ね合わさ
れコントラストが増強されるので、周期パターン露光の
線幅の整数倍にするとエッジがシャープな像となる。本
発明の露光方法によって、0.12μｍといった微細な線幅
を有する回路パターンが、例えばσや照度の光量比を可
変とする照明条件の切り替え可能な照明光学系を有する
投影露光装置を用いて形成可能としている。

【０１２０】周期パターン露光と通常パターン露光の光
量比は、照明条件の組み合わせによる最適値を前述の計
算式によって求めた。

【０１２１】以下はレジストがネガレジストのときであ
る。

【０１２２】照明条件１ 周期パターンの露光はσ＝0.
3、通常パターン露光はσ＝0.3図１１（Ａ）の下部に示
した周期パターンの露光による露光量分布と、図１１
（Ｂ）の下部に示した通常の投影露光による露光量分布
（ベストフォーカス）を以下に示す。

【０１２３】I₀＝0.80 I₁＝0.23 a＝1.31 b＝0.34 c＝0.61 d＝0.09 k＝1.0のとき最適であり、 a'＝2.11 a"＝1.54 b'＝1.21 c'＝0.89 d'
＝0.32 ゲートパターンの周辺は次の強度分布が存在するが、 k×I_s＋I₀ k×I_s＋I₁ において、Ｉ_Sは通常パターンの周辺強度を示すが、Ｉ_S
＝０であるので、それぞれＩ₀，Ｉ₁となる。ネガレジス
トでは強度の高いＩ₀が問題となる。

【０１２４】後の比較のため、最大値のａ'を１で規格
化すると次のようになる。

【０１２５】a'＝1.0 a"＝0.73 b'＝0.57 c'
＝0.42 d'＝0.15 周辺として残る最大強度I₀＝0.38 照明条件２ 周期パターンの露光はσ＝0.3、通常パタ
ーン露光はσ＝0.6 I₀＝0.80 I₁＝0.23 a＝1.25 b＝0.44 c＝0.53 d＝0.13 k＝1.5のとき最適であり、 a'＝2.68 a"＝2.11 b'＝1.46 c'＝1.03 d'
＝0.43 となり、後の比較のため、最大値のａ'を１で規格化す
ると次のようになる。

【０１２６】a'＝1.0 a"＝0.79 b'＝0.55 c'
＝0.38 d'＝0.16 I₀＝0.30 照明条件３ 周期パターンの露光はσ＝0.3、通常パタ
ーン露光はσ＝0.８ I₀＝0.80 I₁＝0.23 a＝1.20 b＝0.48 c＝0.47 d＝0.16 k＝2.0のとき最適であり、 a'＝3.20 a"＝2.63 b'＝1.76 c'＝1.17 d'
＝0.55 となり、最大値のａ'を１で規格化すると次のようにな
る。

【０１２７】a'＝1.0 a"＝0.82 b'＝0.55 c'
＝0.37 d'＝0.17 I₀＝0.25 照明条件４ 周期パターンの露光はσ＝0.3、通常パタ
ーン露光はσ＝0.８で輪帯照明とし、内側（輪帯内側）
σ0.６以下の照度分布をゼロとした。

【０１２８】I₀＝0.80 I₁＝0.23 a＝1.10 b＝0.47 c＝0.36 d＝0.19 k＝2.5のとき最適であり、 a'＝3.55 a"＝2.98 b'＝1.98 c'＝1.13 d'
＝0.71 となり、最大値のａ'を１で規格化すると次のようにな
る。

【０１２９】a'＝1.0 a"＝0.84 b'＝0.56 c'
＝0.32 d'＝0.20 I₀＝0.23 今までの議論で、レジストしきい値は、最大露光量３の
とき1.5だったので、最大露光量で規格化するとレジス
トしきい値は0.5とするとよい。この規格化された露光
量分布を見ると、ａ',ａ",ｂ'は規格化されたレジスト
しきい値0.5より大きく、ｃ',ｄ',周辺最大強度Ｉ₀はし
きい値より小さい。

【０１３０】現像によって露光量がレジストしきい値よ
り大きい部分がのこるから、露光量がａ',ａ",ｂ'のみ
パターンとして現像後残ることになる。従って、図１１
（Ｃ）の下部で灰色に示された部分が、現像後の形状で
ある。

【０１３１】次にレジストがポジレジストの場合につい
て最適な光量比を求める。ポジレジストは、現像すると
光透過部分がなくなり、遮光された部分が残る。現像
後、レジストのパターン部分が残るようにするために
は、パターンの周囲を光が透過し、パターン部分が光を
遮光するようなレチクルを用いて露光すればよい。この
ようなレチクルでは、パターンの周囲が光強度が１、パ
ターン部分の光強度は０である。従って、図２５におけ
るような通常露光後の光量分布は、パターンの周囲の光
強度が１であると考えてよい。

【０１３２】ポジレジストの場合、合成像の強度分布
は、周期パターンの最大値Ｉ₀とし最小値をＩ₁とする
と、 a'＝k×a+I₁ a"＝k×a+I₀ b'＝k×b+I₁ c'＝k×c+I₀ d'＝k×d+I₀ パターン周辺強度は k×Ｉ_s＋I₀ k×Ｉ_s＋I₁ であるが通常パターンの周辺強度I最大値をI2max、パタ
ーン周辺強度の最小値をI2minとすると、 I2max＝k×1＋I₀＝I₂ I2min＝k×1＋I₁＝I₃ 図２５（Ｃ）の強度分布のマップではＩ₂，Ｉ₃と示し
た。ここで、パターンとして残したい部分の強度が a'＜I_c a"＜I_c b'＜I_c c'＞I_c d'＞I_c となるようにしている。

【０１３３】図２６，図２７はポジレジストのゲートパ
ターンと照明条件の説明図であり、図１３，図１４のネ
ガレジストのゲートパターンの照明条件に対応してい
る。次に図２６，図２７を参照してポジレジストを用い
たときの照明条件について説明する。

【０１３４】図２５（Ａ）の下部に示した周期パターン
の露光による露光量分布と、図２５（Ｂ）の下部に示し
た通常の投影露光による露光量分布（ベストフォーカ
ス）を以下に示す。

【０１３５】照明条件１ 周期パターンの露光はσ＝0.
3、通常パターン露光はσ＝0.3 I₀＝0.80 I₁＝0.23 a＝0.03 b＝0.27 c＝0.21 d＝0.58 ｋ＝1.5のとき a'＝0.28 a"＝0.85 b'＝0.64 c'＝1.12 d'
＝1.67 I2min＝0.28 となり、周辺の強度が１となるように(k×1+1)で割って
規格化すると次のようになる。

【０１３６】a'＝0.11 a"＝0.34 b'＝0.23 c'
＝0.45 d'＝0.67 I2min＝0.69 規格化レジストしきい値Ｉ_cは、 a'＝k×a＋I₁＜I_c a"＝k×a＋I₀＜I_c b'＝k×b＋I₁＜I_c パターン以外の周辺はパターンとして残したくないので c'＝k×c＋I₀＞I_c I2min＝k×1＋I₁＞I_c でなければならないから、0.34＜Iｃかつ0.45＜Iｃここ
でI2min＝k×１+I₁は通常パターンの周辺強度分布をI_s
としたときのI2min＝k×Ｉ_sにおいてＩ_s＝1とおいたも
のである。通常パターン（ゲートパターン）の周辺部の
強度分布Ｉ_sは図２５（Ｂ）において1，d，c等に相当し
ている。

【０１３７】照明条件２ 周期パターンの露光はσ＝0.
3、通常パターン露光はσ＝0.6 I₀＝0.80 I₁＝0.23 a＝0.04 b＝0.26 c＝0.23 d＝0.58 ｋ＝2.0のとき a'＝0.31 a"＝0.88 b'＝0.75 c'＝1.26 d'
＝1.96 I2min＝2.23 となり、周辺の強度が１となるように(k×1+1)で割って
規格化すると次のようになる。

【０１３８】a'＝0.10 a"＝0.29 b'＝0.25 c'
＝0.42 d'＝0.65 I2min＝0.74 規格化レジストしきい値Ｉ_cは、0.29＜I_cかつ0.42＞I_c 照明条件３ 周期パターンの露光はσ＝0.3、通常パタ
ーン露光はσ＝0.8 I₀＝0.80 I₁＝0.23 a＝0.05 b＝0.26 c＝0.27 d＝0.59 ｋ＝2.5のとき a'＝0.36 a"＝0.93 b'＝0.88 c'＝1.48 d'
＝2.28 I2min＝2.73 となり、周辺の強度が１となるように(k×1+1)で割って
規格化すると次のようになる。

【０１３９】a'＝0.10 a"＝0.26 b'＝0.25 c'
＝0.42 d'＝0.65 I2min＝0.78 規格化レジストしきい値Ｉ_cは、0.26＜I_c＜0.42 照明条件４ 周期パターンの露光はσ＝0.3、通常パタ
ーン露光はσ＝0.8で輪帯照明とし、内側（輪帯内側）
σ＝0.6以下の照度分布をゼロとした。

【０１４０】I₀＝0.80 I₁＝0.23 a＝0.06 b＝0.26 c＝0.35 d＝0.62 ｋ＝3.0のとき a'＝0.41 a"＝0.98 b'＝1.01 c'＝1.85 d'
＝2.66 I2min＝3.23 となり、周辺の強度が１となるように(k×1+1)で割って
規格化すると次のようになる。

【０１４１】a'＝0.10 a"＝0.25 b'＝0.25 c'
＝0.46 d'＝0.67 I2min＝0.81 規格化レジストしきい値Ｉ_cは、0.25＜I_c＜0.46 規格化されたレジストしきい値が前記の範囲にあると
き、ａ',ａ",ｂ'の規格化された露光量分布の強度はし
きい値より小さく、ｃ',ｄ',I2minはしきい値より大き
い。

【０１４２】現像によって、露光量がレジストしきい値
より小さい部分が残るから、ａ',ａ",ｂ'の露光量分布
のみパターンとして現像後残ることになる。従って、図
２５（Ｃ）の下部で斜線で示された部分が現像後の形状
である。

【０１４３】実施例に示された強度分布は、レチクルに
入射する光量と、ウエハ面上に出射する光量が等しいと
して規格化されたものである。ここで示された光量比
は、この強度分布をもとに算出されたものであり、最適
光量比はそれぞれの照明条件で述べられた光量比付近に
ある。

【０１４４】実際には、レチクルに入射する光量とウエ
ハ面上に出射する光量が等しくはなく、たとえば、レチ
クル、照明条件、他の条件の違いにより、入射光量と出
射光量の比は変わるから、厳密には最適光量比が異なる
可能性があるが、最適光量比は通常露光と高コントラス
トが得られる周期パターン露光の個々の強度分布から前
述の計算式によってもとめられるものである。

【０１４５】つまり、それぞれの露光量を調整すること
によって最適な光量比にし、なおかつ、合成像の露光量
分布がレジストしきい値とこれまで示したような計算式
における大小関係を満たすようにする事が重要である。
露光量分布は、実施例で述べられたように照明条件によ
って変化し、またパターンの大きさによっても変化す
る。

【０１４６】また、実際のレジストしきい値は、この規
格化レジストしきい値が比例倍されたものであり、合成
像や、それぞれの露光における実際の露光量分布もこの
規格化された露光量分布が比例倍されたものである。

【０１４７】実際の露光量分布は、実際のレジストしき
い値に応じて多重露光の最適な光量比を保ちながら積算
露光量を適切な露光量となるように露光量調整する。

【０１４８】つまり、現像後のパターン形状は、実際の
積算された露光量分布と実際のレジストしきい値との大
小関係で決まり、ポジレジストの場合、レジストしきい
値より露光量分布の小さい部分が残るから、パターンと
して残したい部分の露光量分布をレジストしきい値より
小の露光量となるよう露光量調整してパターンを得る。

【０１４９】一般に、通常露光パターンを露光するとき
は、周期パターンを露光するときの約２倍の露光量が適
切で、通常露光パターンを露光するときの照明条件と、
周期パターンを露光するときの照明条件の組合わせによ
って最適な露光量比があり、前述の計算式で求められ
る。

【０１５０】前述の計算式から、種々の照明条件の組合
わせを計算した結果、次のことが示された。周期パター
ン露光のときσ＝0.3で通常パターン露光の照明条件σ
が0.8より小さいときは、通常パターンを露光するとき
の露光量を周期パターンを露光するときの露光量より２
倍以下にするとよい。

【０１５１】周期パターンのときσ＝0.3で通常パター
ンを露光するときの照明条件が輪帯照明のときは、輪帯
の巾が小さいときは、通常パターンを露光する露光量が
周期パターンを露光するときの露光量より２倍以上にす
るとよい。

【０１５２】周期パターンを露光するときの照明条件σ
が0.3より小さいときは、通常パターンを露光する露光
量は、周期パターンを露光するときの露光量より２倍以
上にするとよい。

【０１５３】図２０は本発明に係る２光束干渉露光用の
露光装置の一例を示す概略図であり、図２０において、
２０１は２光束干渉露光用の光学系で、基本構成は図１
５の光学系と同じである。２０２はＫｒＦ又はＡｒＦエ
キシマレーザー、２０３はハーフミラー、２０４（２０
４ａ，２０４ｂ）は平面ミラー、２０５は光学系２０１
との位置関係が固定又は適宜ベースライン（量）として
検出できるオフアクシス型の位置合わせ光学系で、ウエ
ハ２０６上の２光束干渉用位置合わせマークを観察し、
その位置を検出する。２０６は感光基板であるウエハ、
２０７は光学系２０１の光軸に直交する平面及びこの光
軸方向に移動可能なＸＹＺステージで、レーザー干渉計
等を用いてその位置が正確に制御される。装置２０５と
ＸＹＺステージ２０７の構成や機能は周知なので具体的
な説明は略す。

【０１５４】図２１は本発明の２光束干渉用露光装置と
通常の投影露光装置より成る高解像度の露光装置を示す
概略図である。

【０１５５】図２１において、２１２は図２０の光学系
２０１、装置２０５を備える２光束干渉露光装置であ
り、２１３は、不図示の照明光学系とレチクル位置合わ
せ光学系２１４、ウエハ位置合わせ光学系（オフアクシ
ス位置合わせ光学系）２１７とマスク２１５の回路パタ
ーンをウエハ２１８上に縮小投影する投影光学系２１６
とを備える通常の投影露光装置である。

【０１５６】レチクル位置合わせ光学系２１４はマスク
２１５上の位置合わせマークを観察し、その位置を検出
する。ウエハ位置合わせ光学系２１７はウエハ２０６上
の投影露光用又は２光束干渉と兼用の位置合わせマーク
を観察し、その位置を検出する。光学系２１４，２１
６，２１７の構成や機能は周知なので、具体的な説明は
略す。

【０１５７】図２１の２１９は２光束干渉用露光装置２
１２と投影露光装置２１３で共用される１つのＸＹＺス
テージであり、このステージ２１９は、装置２１２、２
１３の各光軸に直交する平面及びこの光軸方向に移動可
能で、レーザー干渉計等を用いてそのＸＹ方向の位置が
正確に制御される。

【０１５８】ウエハ２１８を保持したステージ２１９
は、図２１の位置（１）に送り込まれてその位置が正確
に測定され、測定結果に基づいて位置（２）で示す装置
２１２の露光位置に送り込まれてウエハ２１８へ２光束
干渉露光が行われ、その後、位置（３）に送り込まれて
その位置が正確に測定され位置（４）で示す装置２１３
の露光位置に送り込まれてウエハ２１８へ投影露光が行
われる。

【０１５９】装置２１３においては、オフアクシスの位
置合わせ光学系２１７の代わりに、投影光学系２１６を
介してウエハ２１８の位置合わせマークを観察し、その
位置を検出する不図示のＴＴＬの位置合わせ光学系や、
投影光学系２１６とマスク（レチクル）２１５とを介し
てウエハ２１８上の位置合わせマークを観察し、その位
置を検出する不図示のＴＴＲの位置合わせ光学系も使用
できる。

【０１６０】図２２は本発明の２光束干渉用露光と通常
の投影露光の双方が行える高解像度の露光装置を示す概
略図である。

【０１６１】図２２において、２２１はＫｒＦ又はＡｒ
Ｆエキシマレーザー、２２２は照明光学系、２２３はマ
スク（レチクル）、２２４はマスクステージ、２２７は
マスク２２３の回路パターンをウエハ２２８上に縮小投
影する投影光学系、２２５はマスク（レチクル）チェン
ジャであり、ステージ２２４に、通常のレチクルと前述
したレベンソン位相シフトマスク（レチクル）又はエッ
ジシフタ型のマスク（レチクル）又は位相シフタを有し
ていない周期パターンマスク（レチクル）の一方を選択
的に供給する為に設けてある。

【０１６２】また、マスクステージは微細パターンの方
向と周期パターンの方向と平行にする為に、予めマスク
にバーコード等に描かれてある情報をもとにマスクを回
転させる機能を持たせてある。

【０１６３】図２２の２２９は２光束干渉露光と投影露
光で共用される１つのＸＹＺステージであり、このステ
ージ２２９は、光学系２２７の光軸に直交する平面及び
この光軸方向に移動可能で、レーザー干渉計等を用いて
そのＸＹ方向の位置が正確に制御される。

【０１６４】また、図２２の装置は、不図示のレチクル
位置合わせ光学系、ウエハ位置合わせ光学系（図２１で
説明したオフアクシス位置合わせ光学系とＴＴＬ位置合
わせ光学系とＴＴＲ位置合わせ光学系）とを備える。

【０１６５】図２２の露光装置の照明光学系２２２は部
分的コヒーレント照明とコヒーレント照明とを切換え可
能に構成してあり、コヒーレント照明の場合には、ブロ
ック２３０内の図示した前述した（１ａ）又は（１ｂ）
の照明光を、前述したレベンソン型位相シフトレチクル
又はエッジシフタ型レチクル又は位相シフタを有してい
ない周期パターンレチクルの１つに供給し、部分的コヒ
ーレント照明の場合にはブロック２３０内に図示した
（２ａ）の照明光を所望のレチクルに供給する。部分的
コヒーレント照明からコヒーレント照明あるいは輪帯照
明とを切換えは、通常光学系２２２のフライアイレンズ
の直後に置かれる開口絞りを、この絞りに比して開口径
が十分に小さいコヒーレント照明用絞りと交換すればい
い。

【０１６６】本発明の露光方法及び露光装置における２
重露光における前記第１露光と前記第２露光の露光波長
は、第２露光が投影露光の場合、双方とも４００ｎｍ以
下であり、好ましくは２５０ｎｍ以下である。２５０ｎ
ｍ以下の露光波長の光を得るにはＫＪｒＦエキシマレー
ザ（約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（約１９３
ｎｍ）を用いる。

【０１６７】尚、本発明において「投影露光」というの
は、マスクに形成された任意のパターンからの３個以上
の平行光線束が互いに異なる様々な角度で像面に入射し
て露光が行なわれるものである。

【０１６８】本発明の露光装置はマスクのパターンをウ
エハに投影する投影光学系と、部分的コヒーレント照明
とコヒーレント照明の双方の照明が可能なマスク照明光
学系とを有し、部分的コヒーレント照明によって通常の
露光を行い、コヒーレント照明によって２光束干渉露光
を行うことにより、周期パターン露光を特徴とする。
「部分的コヒーレント照明」とはσ＝（照明光学系の開
口数／投影光学系の開口数）の値がゼロより大きく１よ
り小さい照明であり、「コヒーレント照明」とは、σの
値がゼロまたはそれに近い値であり、部分的コヒーレン
ト照明のσに比べて相当小さい値である。

【０１６９】周期パターン露光でのコヒーレント照明で
はσを０．３以下にする。通常露光を行う際の部分的コ
ヒーレント照明はσを０．６以上にする。σ＝０．８が
望ましい。さらに照度分布が外側に比べて内側が低い輪
帯照明にすると、なお効果的である。

【０１７０】この露光装置の露光波長は、４００ｎｍ以
下であり、好ましくは２５０ｎｍ以下である。２５０ｎ
ｍ以下の露光波長の光を得るにはＫｒＦエキシマレーザ
（約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（約１９３ｎ
ｍ）を用いる。

【０１７１】発明の実施形態においては、マスク照明光
学系として部分的コヒーレント照明とコヒーレント照明
とが切換え可能な光学系を開示している。

【０１７２】本発明の露光装置は２光束干渉露光装置と
通常（投影）露光装置を両装置で共用される被露光基板
（感光基板）を保持する移動ステージとを有している。

【０１７３】この露光装置の露光波長も、４００ｎｍ以
下であり、好ましくは２５０ｎｍ以下である。２５０ｎ
ｍ以下の露光波長の光を得るにはＫｒＦエキシマレーザ
（約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（約１９３ｎ
ｍ）を用いている。

【０１７４】以上説明した露光方法及び露光装置を用い
てＩＣ，ＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル等の表示
素子、磁気ヘッド等の検出素子、ＣＣＤ等の撮像素子と
いった各種デバイスの製造が可能である。

【０１７５】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
て種々に変更することが可能である。特に２光束干渉露
光及び通常露光の各ステップで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、更に露光の重ね合
わせもずらして行な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ー
ンにバリエーションが増える。

【０１７６】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。

【０１７７】図２３は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造
のフローを示す。

【０１７８】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。

【０１７９】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。

【０１８０】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。

【０１８１】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。

【０１８２】図２４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。

【０１８３】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。

【０１８４】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【０１８５】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。

【０１８６】

【発明の効果】本発明は以上のように、 (イ-1) ２光束干渉露光に代表される周期パターン露光と
周期パターンを含まない通常パターン露光（通常露光）
の２つの露光方法を用いることにより、複雑な形状の回
路パターンをウエハに形成することが可能な露光方法及
び露光装置。

【０１８７】(イ-2) 線幅０．１５μｍ以下の部分を備え
る回路パターンを容易に得ることが可能な露光方法及び
露光装置。

【０１８８】(イ-3) 周期パターン露光と通常露光の２つ
の露光法が実施できる露光装置。を、達成することがで
きる。

【０１８９】特に、本発明によれば、 (イ-4) ２光束干渉露光と通常の露光を融合して例えば
０．１５μｍ以下の微細な線幅を有する複雑なパターン
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光方法のフローチャート

【図２】２光束干渉露光による露光パターンを示す説明
図

【図３】レジストの露光感度特性を示す説明図

【図４】現像によるパターン形成を示す説明図

【図５】通常の２光束干渉露光による露光パターンを示
す説明図

【図６】本発明における２光束干渉露光による露光パタ
ーンを示す説明図

【図７】本発明の実施形態１において形成できる露光パ
ターン（リソグラフィーパターン）の一例を示す説明図

【図８】本発明の実施形態１において形成できる露光パ
ターン（リソグラフィーパターン）の他の一例を示す説
明図

【図９】本発明の実施形態１において形成できる露光パ
ターン（リソグラフィーパターン）の他の一例を示す説
明図

【図１０】本発明の実施形態２に係るゲートパターンを
示す説明図

【図１１】本発明の実施形態２を示す説明図

【図１２】ゲートパターンを説明する図

【図１３】形成されたゲートパターンの説明図

【図１４】形成されたゲートパターンの説明図

【図１５】従来の２光束干渉用露光装置の一例を示す概
略図

【図１６】２光束干渉露光を行なう投影露光装置の一例
を示す概略図

【図１７】図１６の装置に使用するマスク及び照明方法
の１例を示す説明図

【図１８】図１６の装置に使用するマスク及び照明方法
の他の１例を示す説明図

【図１９】従来の投影露光装置を示す概略図

【図２０】本発明の２光束干渉露光装置の一例を示す概
略図

【図２１】本発明の高解像度の露光装置の一例を示す概
略図

【図２２】本発明の高解像度の露光装置の一例を示す概
略図

【図２３】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図２４】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図２５】本発明の実施形態３の説明図

【図２６】形成されたゲートパターンの説明図

【図２７】形成されたゲートパターンの説明図

【符号の説明】

２２１ エキシマレーザ ２２２ 照明光学系 ２２３ マスク（レチクル） ２２４ マスク（レチクル）ステージ ２２５ ２光束干渉用マスクと通常投影露光用のマス
ク ２２６ マスク（レチクル）チェンジャ ２２７ 投影光学系 ２２８ ウエハ ２２９ ＸＹＺステージ

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 1/08 G03F 7/20 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被露光基板上に周期パターンによる第１
   露光と該周期パターンとは異なるパターンによる第２露
   光の二重露光を行う露光方法において、前記第２露光に
   用いるマスクには互いに線幅が等しい一対の線が該一対
   の線の線幅と同程度の間隔をあけて並んだ部分を有する
   パターンが形成されており、前記第１露光における前記
   被露光基板上での光強度分布の一周期中の最大値をＩ
   0、最小値をＩ1とし、前記第２露光における前記被露光
   基板上での光強度分布のうち前記一対の線のそれぞれに
   対応する位置の強度値をｂ、前記一対の線の間の領域に
   対応する位置の強度値をｃとし、前記第２露光における
   前記被露光基板上での光強度分布のうちの前記パターン
   以外の領域の光強度をＩs、前記被露光基板のレジスト
   の感光しきい値をＩc、前記第１露光と前記第２露光の
   光量比を１：ｋとした時、Ｉ0＜Ｉc、Ｉ1＜Ｉc、ｋ×ｃ
   ＜Ｉc、ｋ×ｂ＜Ｉcであり、 前記 レジストがネガ型の場合、前記第２露光に用いるマスクは前記パターンが光透過部
   より成り、前記第２露光における前記光強度分布のうち
   前記一対の線のそれぞれに対応する位置が前記第１露光
   における前記光強度分布のうち隣り合う前記最大値の位
   置と重なり、 ｋ×ｂ＋Ｉ0＞Ｉc ｋ×ｃ＋Ｉ1＜Ｉcｋ×Ｉs＋Ｉ0＜Ｉc なる条件を満たし、 前記 レジストがポジ型の場合、前記第２露光に用いるマスクは前記パターンが遮光部よ
   り成り、前記第２露光における前記光強度分布のうち前
   記一対の線のそれぞれに対応する位置が前記第１露光に
   おける前記光強度分布のうち隣り合う前記最小値の位置
   と重なり、 ｋ×ｂ＋Ｉ1＜Ｉc ｋ×ｃ＋Ｉ0＞Ｉcｋ×Ｉs＋Ｉ1＞Ｉc なる条件を満たす ことを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 被露光基板上に周期パターンによる第１
   露光と該周期パター ンとは異なるパターンによる第２露
   光の二重露光を行う露光方法において、前記第２露光に
   用いるマスクには互いに線幅が等しい一対の線が該一対
   の線の線幅と同程度の間隔をあけて並んだ第１の部分と
   該一対の線の線幅よりも大きな線幅を持つ第２の部分と
   を有するパターンが形成されており、前記第２露光に用
   いるマスクのパターンの前記第２の部分は前記第１露光
   の前記周期パターンの一つ以上のパターンにまたがるよ
   うに前記被露光基板上に露光され、前記第１露光におけ
   る前記被露光基板上での光強度分布の一周期中の最大値
   をＩ0、最小値をＩ1とし、前記第２露光における前記被
   露光基板上での光強度分布のうち、前記第２の部分に対
   応する位置の強度値をａ、前記一対の線のそれぞれに対
   応する位置の強度値をｂ、前記一対の線の間の領域に対
   応する位置の強度値をｃとし、前記第２露光における前
   記被露光基板上での光強度分布のうちの前記パターン以
   外の領域の光強度をＩs、前記被露光基板のレジストの
   感光しきい値をＩc、前記第１露光と前記第２露光の光
   量比を１：ｋとした時、 前記 レジストがネガ型の場合、前記第２露光に用いるマスクは前記パターンが光透過部
   より成り、前記第２露光における前記光強度分布のうち
   前記一対の線のそれぞれに対応する位置が前記第１露光
   における前記光強度分布のうち隣り合う前記最大値の位
   置と重なり、Ｉ0＜Ｉc、Ｉ1＜Ｉc、ｋ×ｃ＜Ｉc、ｋ×
   ｂ＜Ｉc、ｋ×ａ＞Ｉc であり、 ｋ×ｂ＋Ｉ0＞Ｉc ｋ×ｃ＋Ｉ1＜Ｉc ｋ×ａ＋Ｉ0＞Ｉc ｋ×ａ＋Ｉ1＞Ｉcｋ×Ｉs＋Ｉ0＜Ｉc なる条件を満たし、 前記 レジストがポジ型の場合、前記第２露光に用いるマスクは前記パターンが遮光部よ
   り成り、前記第２露光における前記光強度分布のうち前
   記一対の線のそれぞれに対応する位置が前記第１露光に
   おける前記光強度分布のうち隣り合う前記最小値の位置
   と重なり、 Ｉ0＜Ｉc、Ｉ1＜Ｉc、ｋ×ｃ＜Ｉc、ｋ×ｂ＜Ｉc、ｋ×
   ａ＜Ｉc であり、 ｋ×ｂ＋Ｉ1＜Ｉc ｋ×ｃ＋Ｉ0＞Ｉc ｋ×ａ＋Ｉ1＜Ｉc ｋ×ａ＋Ｉ0＜Ｉcｋ×Ｉs＋Ｉ1＞Ｉc なる条件を満たす ことを特徴とする露光方法。
3. 【請求項３】 前記第１露光と、前記第２露光で照明方
   法を変えることを特徴とする請求項１又は２の露光方
   法。
4. 【請求項４】 前記第１露光と前記第２露光の光量比が
   １：ｋとなるように露光ごとに露光量を変えることを特
   徴とする請求項１、２又は３の露光方法。
5. 【請求項５】 前記第１露光ではσを０．３以下にする
   ことを特徴とする請求項３の露光方法。
6. 【請求項６】 前記第２露光ではσを０．６以上にする
   ことを特徴とする請求項３の露光方法。
7. 【請求項７】 前記第２露光では、照度分布の内側が外
   側に比べて低い輪帯照明にすることを特徴とする請求項
   ３の露光方法。
8. 【請求項８】 前記第２露光を行なうときは、前記第１
   露光を行なうときの約２倍の露光量とすることを特徴と
   する請求項４の露光方法。
9. 【請求項９】 前記第１露光ではσが０．３で、前記第
   ２露光ではσが０．８より小さいときは、前記第２露光
   での露光量を前記第１露光での露光量の２倍以下にする
   ことを特徴とする請求項４の露光方法。
10. 【請求項１０】 前記第１露光ではσが０．３で、前記
    第２露光では輪帯照明を行なうときで、輪帯の巾が小さ
    いときは、前記第２露光での露光量が前記第１露光での
    露光量の２倍以上であることを特徴とする請求項４の露
    光方法。
11. 【請求項１１】 前記第１露光でのσが０．３より小さ
    いときは、前記第２露光での露光量は、前記第１露光で
    の露光量の２倍以上であることを特徴とする請求項４の
    露光方法。
12. 【請求項１２】 前記第１露光は、前記第２露光で露光
    する微細パターンの方向に前記周期パターンの各パター
    ンが平行になるようにマスクの回転位置が調整されるこ
    とを特徴とする請求項１又は２の露光方法。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか１項の露光
    方法を用いて感光性の基板にマスク上のパターンを転写
    していることを特徴とする露光装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１２のいずれか１項の露光
    方法を用いて回路パターンをウエハに露光する段階と、
    該露光したウエハを現像する段階とを含むこを特徴とす
    るデバイスの製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１３の露光装置を用いて回路パ
    ターンをウエハ上に露光する段階と、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。