JP3123547B2

JP3123547B2 - 露光方法及び露光装置

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Publication number: JP3123547B2
Application number: JP16803799A
Authority: JP
Inventors: 謙治斉藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2001-01-15
Anticipated expiration: 2019-06-15
Also published as: JP2000077325A

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、
０．５μｍ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３９に示
す。図３９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から出て投影光学系１９６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、１９９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３９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１９
８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（に用いる光）
波長に依存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】Ｒ＝ｋ₁＝（λ／ＮＡ） ‥‥‥（１）ＤＯＦ＝ｋ₂＝（λ／ＮＡ²） ‥‥‥（２）ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系１９６の明る
さを表す像側の開口数、ｋ₁，ｋ₂はウエハ１９８の現像
プロセス特性等によって決まる定数であり、通常０．５
〜０．７程度の値である。この（１）式と（２）式か
ら、解像度Ｒを小さい値とする高解像度化には開口数Ｎ
Ａを大きくする「高ＮＡ化」がある。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】最近、硝材としてＣａＦ₂やＭｇＦ₂等、波
長が１５０ｎｍ程度のものでも透過率がある程度、良好
なものも検討されてきたが、露光波長は長いことに越し
たことはない。

【００１１】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。

【００１２】このような背景で、微細化した半導体装置
を得るフォトリソグラフィーの技術において、その解像
度を更に向上させるため、位相シフト技術が注目されて
いる。位相シフト技術は、マスクを透過する光に位相差
を与え、これにより光強度プロファイルを改善するもの
である。

【００１３】従来の位相シフト技術については、特開昭
５８−１７３７４４号公報や、MARCD.LEVENSON 他“Imp
roving Resolutionin Photolithography with a Phase-
Shifting Mask”IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVIC
ES.Vol.ED-29 No.12,DECEMBER 1982,P1828〜1836、ま
た、MARC D.LEVENSON 他 "The Phase-Shifting Ma
skII:Imaging Simulations and Submicrometer Resist
Exposures”同誌 Vol.ED-31,No.6,JUNE1984,P753〜763
に記載がある。

【００１４】また、特公昭６２−５０８１１号には、透
明部と不透明部とで形成された所定のパターンを有し、
不透明部をはさむ両側の透明部の少なくとも一方に位相
部材を設け、該両側の透明部に位相差を生ずる構成とし
た位相シフトマスクが開示されている。

【００１５】従来より知られている位相シフト技術の
内、レベンソン型と称されるものを例にとって、これに
ついて、図４０を利用して説明すると、次のとおりであ
る。

【００１６】例えばライン・アンド・スペースのパター
ンをウエハに形成をする場合、通常の従来のマスクは、
図４０（ａ）に示すように、石英基板等の透明基板１上
に、Ｃｒ（クロム）やその他金属、金属酸化物などの遮
光性の材料を用いて遮光部１０を形成し、これによりラ
イン・アンド・スペースの繰り返しパターンを形成し
て、露光用マスクとしている。この露光用マスクを透過
した光の強度分布は、図４０（ａ）に符号Ａ１で示すよ
うに、理想的には遮光部１０のところではゼロで、他の
部分（透過部１２ａ，１２ｂ）では透過する。

【００１７】１つの透過部１２ａについて考えると、被
露光材に与えられる透過光は、光の回折などにより、図
４０（ａ）にＡ２で示す如く、両側の裾に小山状の極大
をもつ光強度分布になる。透過部１２ｂの方の透過光Ａ
２′は、一点鎖線で示した。各透過部１２ａ，１２ｂか
らの光を合わせると、Ａ３に示すように光強度分布はシ
ャープさを失い、光の回折による像のぼけが生じ、結
局、シャープな露光は達成できなくなる。これに対し、
上記繰り返しパターンの光の透過部１２ａ，１２ｂの上
に、１つおきに図４０（ｂ）に示すように位相シフト部
１１ａ（シフターと称される、ＳｉＯ₂やレジストなど
の材料が用いられる）を設けると、光の回折による像の
ぼけが位相の反転によって打ち消され、シャープな像が
転写され、解像力や焦点深度が改善される。

【００１８】即ち、図４０（ｂ）に示す如く、一方の透
過部１２ａに位相シフト部１１ａが形成されると、それ
が例えば１８０°の位相シフトを与えるものであれば、
該位相シフト部１１ａを通った光は符号Ｂ１で示すよう
に反転する。それに隣り合う透過部１２ｂからの光は位
相シフト部１１ａを通らないので、かかる反転は生じな
い。被露光材に与えられる光は、互いに位相が反転した
光が、その光強度分布の裾において図にＢ２で示す位置
で互いに打ち消し合うので、結局被露光材に与えられる
光の分布は図４０（ｂ）にＢ３で示すように、シャープ
な理想的な形状になる。

【００１９】上記の場合、この効果を最も確実ならしめ
るには位相を互いに１８０°反転させることが最も有利
であるが、このためには、

【００２０】

【数１】

【００２１】（ｎは位相シフト部の形成材料の屈折率、
λは露光波長）なる膜厚Ｄで膜形成した位相シフト部１
１ａを設ける。

【００２２】上述したような、隣り合う光透過部を透過
する光の位相をシフト（理想的には１８０°反転）させ
る位相シフトマスクは、空間周波数変調型（あるいはレ
ベンソン型）と称されている。その他、位相シフトマス
クには、エッジ強調型、遮光効果強調型などと称される
ような各種のものがあり、この中には遮光部を有さない
形成のもの（クロムレスタイプなどと称されている）も
あるが、いずれも、露光光を透過する部分の少なくとも
一部にはそこを透過する光の位相をとなりを透過する光
に対してシフトさせる位相シフト部が設けられている。

【００２３】２つの位相シフトマスクを用いた多重露光
方法として、特開平６−８３０３２号公報では、光透過
部と位相シフト部とを交互に形成した第１の位相シフト
マスクと、該第１の位相シフトマスクとは、光透過部と
位相シフト部との位置を反転させて形成した第２の位相
シフトマスクとを用い、該第１の位相シフトマスクによ
る露光と、第２の位相シフトマスクによる露光とを行な
うものを示している。

【００２４】又、特開平７−５０２４３号公報では、露
光波長程度またはそれより短い間隔で複数のパターンが
形成されたマスクの光透過領域の所定位置に設けた位相
シフタによって透過光に位相差を生じさせて試料上に前
記パターンの投影像を露光する露光方法であって、前記
露光によって形成される少なくとも１つの連続したパタ
ーンに対し、その光透過領域を通過した透過光に位相反
転の境界が生じるパターン部分と、これ以外のパターン
部分とを異なるマスクに分割して形成し、この２つのマ
スクの相対位置を合致させて露光を行う露光方法を開示
している。

【００２５】

【発明が解決しようとしている課題】ところが、半導体
ウエハに転写される集積回路の回路パターンは、実際に
は複雑に入り込んで設けられており、縦・横にパターン
を単純に引いた構成ではない。このため、上記した従来
の位相シフトマスクを用いた多重露光では、例えば図４
１に示すような閉じたパターン内に複数のパターンがあ
る場合や、図４２に示すようなコの字パターンを含むパ
ターンにおいては、必ずしも効果的な露光を行えない場
合が多い。

【００２６】本発明は、複雑な形状のパターンについて
も、位相シフトマスクを用いて効果的な露光が行なえる
マスクや露光方式及び露光装置の提供を目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明のマスクは、多重
露光により被露光基板を所望のパターンで露光する為に
用いる１組のマスクであって、互いに異なった位相シフ
ト効果を有する位相シフト領域を所望のパターンに形成
してある第１，第２マスクである。

【００２８】特に、前記第１，第２マスクの位相シフト
領域は光の位相が該位相シフト領域でない光透過部に比
べて１８０度シフトしていること。

【００２９】前記第１マスクは一方向の微細な線を解像
するように位相シフト領域を設定しており、前記第２マ
スクは該一方向と直交する他方向の微細な線を解像する
ように位相シフト領域を設定していること。

【００３０】前記マスク上のパターンを波長２５０ｎｍ
以下の光で露光するように設定していること。等を特徴
としている。

【００３１】本発明の露光方法は、前記第１，第２マス
クを用いて多重露光を行なうことを特徴としている。こ
こで「多重露光」は同一領域に対する露光と露光の間を
レジストの現像を行なわない複数個の露光のことであ
る。

【００３２】本発明の露光装置は、前記第１，第２のマ
スクを用いて多重露光を行なう露光モードを有すること
を特徴としている。

【００３３】本発明のデバイスの製造方法は、前記露光
方法によりデバイスパターンをウエハ面上に露光した
後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造し
ていることを特徴としている。

【００３４】次に各請求項の発明の構成要件を説明す
る。

【００３５】請求項１の発明の露光方法は、遮光部と非
遮光部とを有する第１の位相シフトマスクを介してレジ
ストを露光する第１露光と、遮光部と非遮光部とを有す
る第２の位相シフトマスクを介して該レジストを露光す
る第２露光とを含み、該第１の位相シフトマスクの非遮
光部の形と該第２の位相シフトマスクの非遮光部の形は
同じであり、該第１，第２露光はこの順序若しくは逆の
順序若しくは同時に行なわれ、該第１，第２露光の順序
若しくは逆の順序で行なう場合、該両露光の間で該レジ
ストの現像は行なわず、該第１の位相シフトマスクは該
非遮光部における該遮光部を挟んで少なくとも第１の方
向に沿って隣り合う所定領域が各領域を伝播する光に実
質的にπの奇数倍の位相差を与えるように構成してお
り、該第２の位相シフトマスクは、非遮光部における遮
光部を挟んで少なくとも該第１の方向とは異なる第２の
方向に沿って隣り合う所定領域が各領域を伝播する光の
間に実質的にπの奇数倍の位相差を与えるように構成し
ていることを特徴としている。

【００３６】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記第１の位相シフトマスクは、前記非遮光部にお
ける前記遮光部を挟んで前記第２の方向に沿って隣り合
う所定領域が各領域を伝播する光の間に実質的にπの位
相差を与えるように構成していることを特徴としてい
る。

【００３７】請求項３の発明は請求項２の発明におい
て、前記第２の位相シフトマスクは、前記非遮光部にお
ける前記遮光部を挟んで前記第１の方向に沿って隣り合
う所定領域が各領域を伝播する光の間に実質的にπの位
相差を与えるように構成していることを特徴としてい
る。

【００３８】請求項４の発明は請求項１の発明におい
て、前記第１の方向と前記第２の方向は互いに直交して
いることを特徴としている。

【００３９】請求項５の発明の露光方法は、遮光部と非
遮光部とを有する第１の位相シフトマスクを介して前記
レジストを露光する第１露光と、遮光部と非遮光部とを
有する第２の位相シフトマスクを介して前記レジストを
露光する第２露光とを含み、該第１の位相シフトマスク
の非遮光部の形と該第２の位相シフトマスクの非遮光部
の形は同じであり、該第１，第２露光はこの順序若しく
は逆の順序若しくは同時に行なわれ、該第１，第２露光
の順序若しくは逆の順序で行なう場合、該両露光の間で
該レジストの現像は行なわず、該第１の位相シフトマス
クは、該非遮光部内に第１の方向に沿った位相の境界が
形成され、該境界を挟んで隣り合う所定領域が各領域を
伝播する光に実質的にπの奇数倍の位相差を与えるよう
に構成しており、該第２の位相シフトマスクは、該非遮
光部内に該第１の方向とは異なる第２の方向に沿った位
相の境界が形成され、該境界を挟んで隣り合う所定領域
が各領域を伝播する光の間に実質的にπの奇数倍の位相
差を与えるように構成していることを特徴としている。

【００４０】請求項６の発明は請求項５の発明におい
て、前記第１の方向と前記第２の方向は互いに直交して
いることを特徴としている。

【００４１】請求項７の発明の露光方法は、遮光部と非
遮光部とを有する第１の位相シフトマスクを介してレジ
ストを露光する第１露光と、遮光部と非遮光部とを有す
る第２の位相シフトマスクを介して該レジストを露光す
る第２露光とを含み、該第１の位相シフトマスクの非遮
光部の形と該第２の位相シフトマスクの非遮光部の形は
同じであり、該第１，第２露光はこの順序若しくは逆の
順序若しくは同時に行なわれ、該第１，第２露光の順序
若しくは逆の順序で行なう場合、該両露光の間で該レジ
ストの現像は行なわず、該第１の位相シフトマスクは、
該非遮光部における該遮光部を挟んで少なくとも第１の
方向に沿って隣り合う所定領域が各領域を伝播する光に
実質的にπの奇数倍の位相差を与えると共に、該非遮光
部内に第３の方向に沿った位相の境界が形成され、該境
界を挟んで隣り合う所定領域が各領域を伝播する光に実
質的にπの奇数倍の位相差を与えるように構成してお
り、該第２の位相シフトマスクは、該非遮光部における
該遮光部を挟んで少なくとも該第１の方向とは異なる第
２の方向に沿って隣り合う所定領域が各領域を伝播する
光の間に実質的にπの奇数倍の位相差を与えると共に該
非遮光部内に該第３の方向とは異なる第４の方向に沿っ
た位相の境界が形成され、該境界を挟んで隣り合う所定
領域が各領域を伝播する光の間に実質的にπの奇数倍の
位相差を与えるように構成していることを特徴としてい
る。

【００４２】請求項８の発明は請求項７の発明におい
て、前記第１の位相シフトマスクは、前記非遮光部にお
ける前記遮光部を挟んで前記第２の方向に沿って隣り合
う所定領域が各領域を伝播する光の間に実質的にπの奇
数倍の位相差を与えるように構成していることを特徴と
している。

【００４３】請求項９の発明は請求項７の発明におい
て、前記第２の位相シフトマスクは、前記非遮光部にお
ける前記遮光部を挟んで前記第１の方向に沿って隣り合
う所定領域が各領域を伝播する光の間に実質的にπの奇
数倍の位相差を与えるように構成していることを特徴と
している。

【００４４】請求項１０の発明は請求項７の発明におい
て、前記第１の方向と前記第２の方向は互いに直交して
いることを特徴としている。

【００４５】請求項１１の発明は請求項７の発明におい
て、前記第３の方向と前記第４の方向は互いに直交して
いることを特徴としている。

【００４６】請求項１２の発明は請求項７の発明におい
て、前記第１の方向と前記第３の方向は互いに直交して
いることを特徴としている。

【００４７】請求項１３の発明は請求項７の発明におい
て、前記第２の方向と前記第４の方向は互いに直交して
いることを特徴としている。

【００４８】請求項１４の発明の露光方法は、遮光部と
非遮光部とを有する第１の位相シフトマスクを介してレ
ジストを露光する第１露光と、遮光部と非遮光部とを有
する第２の位相シフトマスクを介して該レジストを露光
する第２露光とを含み、該第１の位相シフトマスクの非
遮光部の形と該第２の位相シフトマスクの非遮光部の形
は同じであり、該第１，第２露光はこの順序若しくは逆
の順序若しくは同時に行なわれ、該第１，第２露光の順
序若しくは逆の順序で行なう場合、該両露光の間で該レ
ジストの現像は行なわず、該第１の位相シフトマスク
は、該非遮光部の像の中のある箇所に影が生じて該非遮
光部の一部分がレジストに露光されるように該非遮光部
内の相異なる領域を伝播する光間にπの奇数倍の位相差
を与えており、該第２の位相シフトマスクは、該非遮光
部の像の中の前記第１の位相シフトマスクの場合とは異
なる箇所に影が生じて該非遮光部の別の一部分が該レジ
ストに露光されるように該非遮光部内の相異なる領域を
伝播する光間にπの奇数倍の位相差を与えることを特徴
としている。

【００４９】請求項１５の発明は請求項１４の発明にお
いて、前記第１の位相シフトマスクの非遮光部の一部分
と前記第２の位相シフトマスクの非遮光部の別の一部分
は共通の部分を含んでいることを特徴としている。

【００５０】請求項１６の発明の露光装置は請求項１か
ら１５のいずれか１項の露光方法を実行するための二重
露光モードを有することを特徴としている。

【００５１】請求項１７の発明のデバイス製造方法は請
求項１から１５のいずれか１項の露光方法を用いてデバ
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。請求
項１８の発明のマスクは請求項１から１５のいずれか１
項の露光方法における前記第１の位相シフトマスクとし
て用いることを特徴としている。請求項１９の発明のマ
スクは請求項１から１５のいずれか１項の露光方法にお
ける前記第２の位相シフトマスクとして用いることを特
徴としている。

【００５２】

【発明の実施の形態】本実施形態のマスクや露光方式及
び露光装置は所望のパターンにそれぞれ互いに異なった
位相シフト効果を有する位相シフト領域を設けた一組の
マスクを用い、多重露光することを特徴としている。

【００５３】そのための一組のマスクは、レベンソンタ
イプの位相シフトマスクであり、隣り合う光透過部を通
過する光の位相シフト（位相差）を１８０°としてい
る。また、互いに異なる位相シフト領域の設定の方法と
しては、縦の微細なパターンに着目して縦方向の微細な
線を解像するように位相シフト領域を設定したマスク
と、横方向の微細な線に着目して横方向の微細な線を解
像するように位相シフト領域を設定したマスクからなる
一組のマスクを用いている。露光光としては２５０ｎｍ
以下の波長のエキシマレーザからの光を用いている。

【００５４】本実施形態においては、先ず、露光パター
ンの最小線幅に対応するパターンの存在する領域に着目
し、縦方向の微細なパターンに関し位相シフト領域の設
定を行う。その際、横方向に関しては位相の１８０°変
化により、境界領域が欠落しても良しとする位相シフト
マスクを設計する。

【００５５】次に、横方向の微細なパターンに関し位相
シフト領域の設定を行う。縦方向と同様に、横方向の微
細なパターンが再生されるように設定する。

【００５６】今度は、縦方向に関しては位相の１８０°
変化により、パターンの境界が欠落しても良しとする。
このようにして、互いに異なった位相シフト効果を有す
る一組の位相シフトマスクを作成して、投影露光装置
に、この一組のマスクを順次供給して同一ウエハを二重
露光する。第１の露光では縦方向の微細なパターンの露
光量分布が形成され、横方向は一部パターンが欠落した
り、ぼけたりした露光量分布が被露光面上に形成される
が、第２の露光では横方向の微細なパターンの露光量分
布が重畳される。

【００５７】第２の露光では縦方向に関しては、一部パ
ターンが欠落したり、ぼけたりする露光量分布が形成さ
れる。２回の露光で露光量分布は微細な構造の所では所
定量以上となり、レジストのしきい値をこの所定量と不
要なぼけ領域の露光量の間に設定することにより、微細
な複雑な構造を持つパターンを得ている。

【００５８】以上のように本発明の露光方法では、パタ
ーンでレジストを露光するとき、遮光部と非遮光部とを
有する第１のマスクを介してレジストを露光する第１露
光と、遮光部と非遮光部とを有する第２のマスクを介し
て該レジストを露光する第２露光とを含み、該第１のマ
スクの非遮光部の形と該第２のマスクの非遮光部の形と
は該パターンの形と実質に同一であり、該第１，第２露
光はこの順序若しくは逆の順序若しくは同時に行なわ
れ、順次行なう場合、該両露光の間で該レジストの現像
は行なっていないことを特徴としている。

【００５９】次に図１乃至図９を用いて本発明のマスク
及び露光方法の実施形態１を説明する。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縦方向微細パターン露光ステッ
プ、横方向微細パターン露光ステップ、現像ステップの
各ブロックとその流れが示してあるが、縦方向微細パタ
ーン露光ステップと横方向微細パターン露光ステップの
順序は、図１の逆でもいいし、同時でもいい。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。

【００６０】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。

【００６１】本実施形態では図２で示すような所望の閉
じた微細なパターンを露光する場合を示す。図１のフロ
ーに従って露光を行なう場合、先ず縦の微細なパターン
に着目して縦方向の微細な線を解像するように図３に示
すような位相シフト領域３１を設定したマスク（第１マ
スク）Ｍ１を用いて第１のパターン露光により感光基板
であるウエハを露光する。

【００６２】このとき図３において境界３０の近くの位
相シフト領域３２を通過する光と位相シフト領域でない
領域３３とを通過する光は互いに位相が１８０度異なっ
ている為に光強度が打ち消し合い、光強度は０となる。
この結果、図４に示すような露光量分布パターンとな
る。以下の各実施形態も同様である。

【００６３】図４中の数字は露光量を表しており、黒い
部分は露光量０である。

【００６４】本実施形態における第１のマスクＭ１は該
非遮光部（ＳＸ１，ＳＸ３，ＳＸ５）における該遮光部
（ＳＸ２，ＳＸ４）を挟んで少なくとも第１の方向Ｘに
沿って隣り合う所定領域（ＳＸ１とＳＸ３又はＳＸ３と
ＳＸ５）が各領域を伝播する光に実質的にπの奇数倍の
位相差を与えるように構成している。

【００６５】又、第１のマスクＭ１は非遮光部（ＳＸ２
ａ，ＳＸ４ａ）内に第３の方向Ｙａに沿った位相の境界
３０が形成されており、境界３０を挟んで隣り合う領域
（３２，３３）を伝播する光に実質的にπの奇数倍の位
相差を与えている。

【００６６】次に、横の微細なパターンに着目して、横
方向の微細な線を解像するように図５に示すような位相
シフト領域５１を設定したマスク（第２マスク）を用い
ウエハを露光する。

【００６７】ここで位相シフト領域５３を通過すると、
境界５０の近くの位相シフト領域でない領域５２を通過
する光の位相差が１８０度あり互いに打ち消し合い光強
度が０となることは前述したとおりである。この第２の
パターン露光によりウエハを図６に示すような露光量分
布パターンとなる。

【００６８】該第２のマスクＭ２は、非遮光部（ＳＹ
１，ＳＹ３）における遮光部（ＳＹ２）を挟んで少なく
とも該第１の方向Ｘとは異なる第２の方向Ｙに沿って隣
り合う所定領域（ＳＹ１とＳＹ３）が各領域を伝播する
光の間に実質的にπの奇数倍の位相差を与えるように構
成している。

【００６９】又、第２のマスクＭ２は非遮光部（ＳＹ２
ａ）内に第４の方向Ｘａに沿った位相の境界５０が形成
されており、境界５０を挟んで隣り合う領域（５２，５
３）を伝播する光に実質的にπの奇数倍の位相差を与え
ている。

【００７０】尚、本実施形態において第１の方向Ｘと第
２の方向Ｙは直交し、第３の方向Ｙａと第４の方向Ｘａ
は直交し、第１の方向（第２の方向）と第３の方向（第
４の方向）とは直交している。

【００７１】ここで第１のマスクＭ１は、パターンの一
部分が該レジストに露光されるように非遮光部の相異な
る領域３２，３３を伝播する光間にπの奇数倍の位相差
を与えており、該第２のマスクＭ２は、該パターンの他
の一部分が該レジストに露光されるように該非遮光部の
相異なる領域５２，５３を伝播する光間にπの奇数倍の
位相差を与えている。

【００７２】ここで第１のマスクＭ１のパターンの一部
分３２（３３）と第２のマスクＭ２のパターンの他の一
部分５３（５２）はレジストに投影するとき共通の部分
を含んでいる。

【００７３】このようにして二重露光されたウエハ上の
露光量分布は図７（Ａ）に示すようなものとなる。この
ようなパターン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Ｅｔｈは露光量０と２の間に
設定する。

【００７４】図８に、この場合の感光基板であるウエハ
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」と記す。）
の各々について示しており、ポジ型の場合は、露光しき
い値Ｅｔｈ以上の露光量で露光を行なった領域が、ネガ
型の場合は露光しきい値Ｅｔｈ以下の露光量で露光を行
なったか、露光されていない領域が現像後の膜厚が０と
なる。

【００７５】このようにして図７（Ｂ）に示されるよう
な所望のレジストパターンを得ることができる。尚、図
９はこのような露光を行な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。

【００７６】次に本発明の実施形態２のマスク及び露光
方法を図１０〜図１４を用いて説明する。図１０〜１４
は実施形態２を示すもので、図４１のような所望のパタ
ーンを露光する場合のものである。

【００７７】先ず、縦の微細なパターンに着目して、縦
方向の微細な線を解像するように図１０に示すような位
相シフト領域ＰＨを設定したマスク（第１マスクＭ１）
を用い、第１のパターン露光によりウエハを図１１に示
すような露光量分布パターンで露光する。

【００７８】次に、横の微細なパターンに着目して、横
方向の微細な線を解像するように図１２に示すような位
相シフト領域ＰＨを設定したマスク（第２マスクＭ２）
を用い、第２のパターン露光によりウエハを図１３に示
すような露光量分布パターンで露光する。露光に関して
は実施形態１と基本的に同じである。

【００７９】このようにして二重露光されたウエハ上の
露光量分布は図１４（Ａ）に示すようなものとなる。こ
こで、前の実施形態１と同様にレジストのしきい値を設
定すれば、図１４（Ｂ）に示されるような所望のレジス
トパターンを得ることができる。

【００８０】図１５は本発明の実施形態３に係るパター
ンの説明図、図１６〜図２０は実施形態３のマスク及び
露光方法の説明図である。

【００８１】本実施形態では先ず、横の微細なパターン
に着目して、横方向の微細な線を解像するように図１６
に示す様な位相シフト領域ＰＨを設定したマスク（第２
マスクＭ２）を用い、第２のパターン露光によりウエハ
を図１７に示すような露光量分布パターンで露光する。
図中、露光量がａで示される部分はぼけにより生じたも
ので露光量は１より小さい。

【００８２】又、図１６に示すように、第２のマスクＭ
２は、非遮光部（ＳＹ１，ＳＹ３）における遮光部（Ｓ
Ｙ２）を挟んで少なくとも該第１の方向Ｘとは異なる第
２の方向Ｙに沿って隣り合う所定領域（ＳＹ１，ＳＹ
３）が各領域を伝播する光の間に実質的にπの奇数倍の
位相差を与えるように構成している。

【００８３】次に、縦の微細なパターンに着目して、縦
方向の微細な線を解像するように図１８に示すような位
相シフト領域ＰＨを設定したマスク（第１マスクＭ１）
を用い、第１のパターン露光によりウエハを図１９に示
すような露光量分布パターンで露光する。

【００８４】図１８に示す第１のマスクＭ１は、該非遮
光部（ＳＸ１，ＳＸ３）における該遮光部（ＳＸ２）を
挟んで少なくとも第１の方向Ｘに沿って隣り合う所定領
域（ＳＸ１，ＳＸ３）が各領域を伝播する光に実質的に
πの奇数倍の位相差を与えるように構成している。

【００８５】図１８の第１のマスクＭ１は、該非遮光部
（ＳＸ４，ＳＸ５）内に第２の方向Ｘに沿った位相の境
界３０が形成され、該境界３０を挟んで隣り合う所定領
域が各領域を伝播する光に実質的にπの奇数倍の位相差
を与えるように構成している。

【００８６】図１６の第２のマスクＭ２は、該非遮光部
（ＳＹ２ａ）内に第１の方向Ｘに沿った位相の境界５０
が形成され、該境界５０を挟んで隣り合う所定領域が各
領域を伝播する光の間に実質的にπの奇数倍の位相差を
与えるように構成している。このようにして二重露光さ
れたウエハ上の露光量分布は図２０（Ａ）に示すような
ものとなる。

【００８７】ここで、レジストのしきい値をａから２の
間に設定すれば、図２０（Ｂ）に示されるような所望の
レジストパターンを得ることができる。

【００８８】図２１〜図２５は本発明の実施形態４のマ
スク及び露光方法の説明図で、前実施形態３で示したも
のと同じ図１５のようなパターンを露光する場合のもの
である。

【００８９】先ず、横の微細なパターンに着目して、横
方向の微細な線を解像するように図２１に示すような位
相シフト領域ＰＨを設定したマスク（第２マスク）を用
い、第２のパターン露光によりウエハを図２２に示すよ
うな露光量分布パターンで露光する。その際、縦方向も
一部考慮し、微細なパターンが作成可能な領域を増加さ
せたものである。

【００９０】次に、縦の微細なパターンに着目して、縦
方向の微細な線を解像するように図２３に示すような位
相シフト領域ＰＨを設定したマスク（第１マスク）を用
い、第１のパターン露光によりウエハを図２４に示すよ
うな露光量分布パターンで露光する。

【００９１】図２３の第１のマスクＭ１は、該非遮光部
（ＳＸ１，ＳＸ３）における遮光部（ＳＸ２）を挟んで
少なくとも第１の方向Ｘに沿って隣り合う所定領域（Ｓ
Ｘ１，ＳＸ３）が各領域を伝播する光に実質的にπの奇
数倍の位相差を与えると共に、非遮光部（ＳＸ４，ＳＸ
５）内に第３の方向Ｙａに沿った位相の境界３０が形成
され、該境界を挟んで隣り合う所定領域が各領域を伝播
する光に実質的にπの奇数倍の位相差を与えるように構
成している。

【００９２】図２１の第２のマスクＭ２は、該非遮光部
（ＳＹ１，ＳＹ３）における該遮光部（ＳＹ２）を挟ん
で少なくとも該第１の方向Ｘとは異なる第２の方向Ｙに
沿って隣り合う所定領域（ＳＹ１，ＳＹ３）が各領域を
伝播する光の間に実質的にπの奇数倍の位相差を与える
と共に該非遮光部（ＳＹ２ａ）内に該第３の方向Ｙａと
は異なる第４の方向Ｘａに沿った位相の境界５０が形成
され、該境界５０を挟んで隣り合う所定領域が各領域を
伝播する光の間に実質的にπの奇数倍の位相差を与える
ように構成している。

【００９３】このようにして二重露光されたウエハ上の
露光量分布は図２５（Ａ）に示すようなものとなる。こ
こで、レジストのしきい値を０から２の間に設定すれ
ば、図２５（Ｂ）に示されるような所望のレジストパタ
ーンを得ることができる。

【００９４】図２６〜図３０は本発明の実施形態５のマ
スク及び露光方法の説明図である。本実施形態は図４２
のようなパターンを露光する場合のものである。先ず、
縦の微細なパターンに着目して、縦方向の微細な線を解
像するように図２６に示すような位相シフト領域ＰＨを
設定したマスク（第１マスクＭ１）を用い、第１のパタ
ーン露光によりウエハを図２７に示すような露光量分布
パターンで露光する。

【００９５】次に、横の微細なパターンに着目して、横
方向の微細な線を解像するように図２８に示すような位
相シフト領域ＰＨを設定したマスク（第２マスクＭ２）
を用い、第２のパターン露光によりウエハを図２９に示
すような露光量分布パターンで露光する。

【００９６】図２６の第１のマスクＭ１は、該非遮光部
（ＳＸ１，ＳＸ３，ＳＸ５，ＳＸ７）における遮光部
（ＳＸ２，ＳＸ４，ＳＸ６）を挟んで少なくとも第１の
方向Ｘに沿って隣り合う所定領域（ＳＸ１とＳＸ３，Ｓ
Ｘ５とＳＸ７）が各領域を伝播する光に実質的にπの奇
数倍の位相差を与えると共に、該非遮光部（ＳＸ２ａ）
内に第３の方向Ｙａに沿った位相の境界３０が形成さ
れ、該境界を挟んで隣り合う所定領域が各領域を伝播す
る光に実質的にπの奇数倍の位相差を与えるように構成
している。

【００９７】又、第１のマスクＭ１は、非遮光部（ＳＸ
５，ＳＹ３）における遮光部（ＳＹ２）を挟んで第２の
方向Ｙに沿って隣り合う所定領域（ＳＸ５，ＳＹ３）が
各領域を伝播する光の間に実質的にπの位相差を与える
ように構成している。

【００９８】図２８の第２のマスクＭ２は、該非遮光部
（ＳＹ１，ＳＹ３）における遮光部（ＳＹ２）を挟んで
少なくとも該第１の方向Ｘとは異なる第２の方向Ｙに沿
って隣り合う所定領域（ＳＹ１，ＳＹ３）が各領域を伝
播する光の間に実質的にπの奇数倍の位相差を与えると
共に該非遮光部（ＳＹ２ａ）内に第３の方向Ｙａとは異
なる第４の方向Ｘａに沿った位相の境界５０が形成さ
れ、該境界５０を挟んで隣り合う所定領域が各領域を伝
播する光の間に実質的にπの奇数倍の位相差を与えるよ
うに構成している。

【００９９】このようにして二重露光されたウエハ上の
露光量分布は図３０（Ａ）に示すようなものとなる。こ
こで、前実施形態と同様にレジストのしきい値を１から
２の間に設定すれば、図３０（Ｂ）に示されるような所
望のレジストパターンを得ることができる。

【０１００】図３１〜図３５は本発明の実施形態６のマ
スク及び露光方法の説明図である。本実施形態は前実施
形態で示したものと同じ図４２のようなパターンを露光
する場合のものである。

【０１０１】先ず、縦の微細なパターンに着目して、縦
方向の微細な線を解像するように図３１に示すような位
相シフト領域ＰＨを設定したマスク（第１マスク）を用
い、第１のパターン露光によりウエハを図３２に示すよ
うな露光量分布パターンで露光する。その際、縦方向も
一部考慮し、微細なパターンが作成可能な領域を増加さ
せたものである。

【０１０２】次に、横の微細なパターンに着目して、横
方向の微細な線を解像するように図３３に示すような位
相シフト領域ＰＨを設定したマスク（第２マスク）を用
い、第２のパターン露光によりウエハを図３４に示すよ
うな露光量分布パターンで露光する。露光に関しては実
施形態５と基本的に同じである。

【０１０３】このようにして二重露光されたウエハ上の
露光量分布は図３５（Ａ）に示すようなものとなる。こ
こで、前実施形態と同様にレジストのしきい値を１から
２の間に設定すれば、図３５（Ｂ）に示されるような所
望のレジストパターンを得ることができる。

【０１０４】尚、本発明においては所望のパターンに互
いに異なった位相シフト効果を有する位相シフト領域と
した３つ以上のマスクを１組として用い、複数個（３個
以上）のパターン露光を行っても良い。

【０１０５】図３６は本発明における所望のパターンを
互いに異なった位相シフト効果を有する位相シフト領域
を設けた１組のマスクを露光する高解像度の露光装置の
要部概略図である。

【０１０６】図３６において、２２１はＫｒＦ、ＡｒＦ
エキシマレーザー、又はＦ₂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、前記１組のマスクの一方を選択に供給する為に設け
てある。

【０１０７】図３６の２２９は投影露光で用いられるＸ
ＹＺステージであり、このステージ２２９は、光学系２
２７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。

【０１０８】また、図３６の装置は、不図示のレチクル
位置合わせ光学系、ウエハ位置合わせ光学系（オフアク
シス位置合わせ光学系とＴＴＬ位置合わせ光学系とＴＴ
Ｒ位置合わせ光学系）とを備える。

【０１０９】図３６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１組のマスクに供給し、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。

【０１１０】部分的コヒーレント照明からコヒーレント
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。

【０１１１】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。

【０１１２】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１組のマスク
の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。

【０１１３】次に上記説明した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。

【０１１４】図３７はデバイス（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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】図３８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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】

【発明の効果】本発明は以上のように、所望のパターン
にそれぞれ互いに異なった位相シフト効果を有する位相
シフト領域を設けた一組のマスクを用い、多重露光する
ことにより、複雑な形状のパターンについても、レベン
ソンマスクの持つ高解像度と良好なデフォーカス特性を
兼ね備えた露光を可能とし、例えば０．１５μｍ以下の
微細な部分を持つ回路パターンを容易に得ることができ
るマスクや露光方式及び露光装置を達成することができ
る。

【０１２４】以上、本発明によれば、所望のパターンに
互いに異なった位相シフト効果を有する位相シフト領域
を設けた一組のマスクを用いることによって、０．１５
μｍ以下の微細な線幅を有する複雑なパターンを得るこ
とが可能となる。

【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】本発明の実施形態１における露光パターンの説
明図

【図３】本発明の実施形態１における第１のマスクパタ
ーン配置の説明図

【図４】本発明の実施形態１における第１露光によるウ
エハ面上の露光量分布の説明図

【図５】本発明の実施形態１における第２のマスクパタ
ーン配置の説明図

【図６】本発明の実施形態１における第２露光によるウ
エハ面上の露光量分布の説明図

【図７】本発明の実施形態１における二重露光による露
光量分布とレジスト像の説明図

【図８】レジスト露光感度特性を示す説明図

【図９】現像によるパターン形成を示す図

【図１０】本発明の実施形態２における第１のマスクパ
ターン配置の説明図

【図１１】本発明の実施形態２における第１露光による
ウエハ面上の露光量分布の説明図

【図１２】本発明の実施形態２における第２のマスクパ
ターン配置の説明図

【図１３】本発明の実施形態２における第２露光による
ウエハ面上の露光量分布の説明図

【図１４】本発明の実施形態２における二重露光による
露光量分布とレジスト像の説明図

【図１５】本発明の実施形態３における露光パターンの
説明図

【図１６】本発明の実施形態３における第１のマスクパ
ターン配置の説明図

【図１７】本発明の実施形態３における第１露光による
ウエハ面上の露光量分布の説明図

【図１８】本発明の実施形態３における第２のマスクパ
ターン配置の説明図

【図１９】本発明の実施形態３における第２露光による
ウエハ面上の露光量分布の説明図

【図２０】本発明の実施形態３における二重露光による
露光量分布とレジスト像の説明図

【図２１】本発明の実施形態４における第１のマスクパ
ターン配置の説明図

【図２２】本発明の実施形態４における第１露光による
ウエハ面上の露光量分布の説明図

【図２３】本発明の実施形態４における第２のマスクパ
ターン配置の説明図

【図２４】本発明の実施形態４における第２露光による
ウエハ面上の露光量分布の説明図

【図２５】本発明の実施形態４における二重露光による
露光量分布とレジスト像の説明図

【図２６】本発明の実施形態５における第１のマスクパ
ターン配置の説明図

【図２７】本発明の実施形態５における第１露光による
ウエハ面上の露光量分布の説明図

【図２８】本発明の実施形態５における第２のマスクパ
ターン配置の説明図

【図２９】本発明の実施形態５における第２露光による
ウエハ面上の露光量分布の説明図

【図３０】本発明の実施形態５における二重露光による
露光量分布とレジスト像の説明図

【図３１】本発明の実施形態６における第１のマスクパ
ターン配置の説明図

【図３２】本発明の実施形態６における第１露光による
ウエハ面上の露光量分布の説明図

【図３３】本発明の実施形態６における第２のマスクパ
ターン配置の説明図

【図３４】本発明の実施形態６における第２露光による
ウエハ面上の露光量分布の説明図

【図３５】本発明の実施形態６における二重露光による
露光量分布とレジスト像の説明図

【図３６】本発明の露光装置の要部概略図

【図３７】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図３８】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図３９】従来の露光装置の要部概略図

【図４０】従来の位相シフトマスクの説明図

【図４１】従来のパターンの説明図

【図４２】従来のパターンの説明図

【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２２９ＸＹＺ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) ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥｖｏｌ．3679 ｐａｇｅ．396− 407 ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥｖｏｌ．3748 ｐａｇｅ．278− 289 ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥｖｏｌ．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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】遮光部と非遮光部とを有する第１の位相
シフトマスクを介してレジストを露光する第１露光と、
遮光部と非遮光部とを有する第２の位相シフトマスクを
介して該レジストを露光する第２露光とを含み、該第１
の位相シフトマスクの非遮光部の形と該第２の位相シフ
トマスクの非遮光部の形は同じであり、該第１，第２露
光はこの順序若しくは逆の順序若しくは同時に行なわ
れ、該第１，第２露光の順序若しくは逆の順序で行なう
場合、該両露光の間で該レジストの現像は行なわず、該
第１の位相シフトマスクは該非遮光部における該遮光部
を挟んで少なくとも第１の方向に沿って隣り合う所定領
域が各領域を伝播する光に実質的にπの奇数倍の位相差
を与えるように構成しており、該第２の位相シフトマス
クは、非遮光部における遮光部を挟んで少なくとも該第
１の方向とは異なる第２の方向に沿って隣り合う所定領
域が各領域を伝播する光の間に実質的にπの奇数倍の位
相差を与えるように構成していることを特徴とする露光
方法。
【請求項２】前記第１の位相シフトマスクは、前記非
遮光部における前記遮光部を挟んで前記第２の方向に沿
って隣り合う所定領域が各領域を伝播する光の間に実質
的にπの位相差を与えるように構成していることを特徴
とする請求項１の露光方法。
【請求項３】前記第２の位相シフトマスクは、前記非
遮光部における前記遮光部を挟んで前記第１の方向に沿
って隣り合う所定領域が各領域を伝播する光の間に実質
的にπの位相差を与えるように構成していることを特徴
とする請求項２の露光方法。
【請求項４】前記第１の方向と前記第２の方向は互い
に直交していることを特徴とする請求項１の露光方法。
【請求項５】遮光部と非遮光部とを有する第１の位相
シフトマスクを介して前記レジストを露光する第１露光
と、遮光部と非遮光部とを有する第２の位相シフトマス
クを介して前記レジストを露光する第２露光とを含み、
該第１の位相シフトマスクの非遮光部の形と該第２の位
相シフトマスクの非遮光部の形は同じであり、該第１，
第２露光はこの順序若しくは逆の順序若しくは同時に行
なわれ、該第１，第２露光の順序若しくは逆の順序で行
なう場合、該両露光の間で該レジストの現像は行なわ
ず、該第１の位相シフトマスクは、該非遮光部内に第１
の方向に沿った位相の境界が形成され、該境界を挟んで
隣り合う所定領域が各領域を伝播する光に実質的にπの
奇数倍の位相差を与えるように構成しており、該第２の
位相シフトマスクは、該非遮光部内に該第１の方向とは
異なる第２の方向に沿った位相の境界が形成され、該境
界を挟んで隣り合う所定領域が各領域を伝播する光の間
に実質的にπの奇数倍の位相差を与えるように構成して
いることを特徴とする露光方法。
【請求項６】前記第１の方向と前記第２の方向は互い
に直交していることを特徴とする請求項５の露光方法。
【請求項７】遮光部と非遮光部とを有する第１の位相
シフトマスクを介してレジストを露光する第１露光と、
遮光部と非遮光部とを有する第２の位相シフトマスクを
介して該レジストを露光する第２露光とを含み、該第１
の位相シフトマスクの非遮光部の形と該第２の位相シフ
トマスクの非遮光部の形は同じであり、該第１，第２露
光はこの順序若しくは逆の順序若しくは同時に行なわ
れ、該第１，第２露光の順序若しくは逆の順序で行なう
場合、該両露光の間で該レジストの現像は行なわず、該
第１の位相シフトマスクは、該非遮光部における該遮光
部を挟んで少なくとも第１の方向に沿って隣り合う所定
領域が各領域を伝播する光に実質的にπの奇数倍の位相
差を与えると共に、該非遮光部内に第３の方向に沿った
位相の境界が形成され、該境界を挟んで隣り合う所定領
域が各領域を伝播する光に実質的にπの奇数倍の位相差
を与えるように構成しており、該第２の位相シフトマス
クは、該非遮光部における該遮光部を挟んで少なくとも
該第１の方向とは異なる第２の方向に沿って隣り合う所
定領域が各領域を伝播する光の間に実質的にπの奇数倍
の位相差を与えると共に該非遮光部内に該第３の方向と
は異なる第４の方向に沿った位相の境界が形成され、該
境界を挟んで隣り合う所定領域が各領域を伝播する光の
間に実質的にπの奇数倍の位相差を与えるように構成し
ていることを特徴とする露光方法。
【請求項８】前記第１の位相シフトマスクは、前記非
遮光部における前記遮光部を挟んで前記第２の方向に沿
って隣り合う所定領域が各領域を伝播する光の間に実質
的にπの奇数倍の位相差を与えるように構成しているこ
とを特徴とする請求項７の露光方法。
【請求項９】前記第２の位相シフトマスクは、前記非
遮光部における前記遮光部を挟んで前記第１の方向に沿
って隣り合う所定領域が各領域を伝播する光の間に実質
的にπの奇数倍の位相差を与えるように構成しているこ
とを特徴とする請求項７の露光方法。
【請求項１０】前記第１の方向と前記第２の方向は互
いに直交していることを特徴とする請求項７の露光方
法。
【請求項１１】前記第３の方向と前記第４の方向は互
いに直交していることを特徴とする請求項７の露光方
法。
【請求項１２】前記第１の方向と前記第３の方向は互
いに直交していることを特徴とする請求項７の露光方
法。
【請求項１３】前記第２の方向と前記第４の方向は互
いに直交していることを特徴とする請求項７の露光方
法。
【請求項１４】遮光部と非遮光部とを有する第１の位
相シフトマスクを介してレジストを露光する第１露光
と、遮光部と非遮光部とを有する第２の位相シフトマス
クを介して該レジストを露光する第２露光とを含み、該
第１の位相シフトマスクの非遮光部の形と該第２の位相
シフトマスクの非遮光部の形は同じであり、該第１，第
２露光はこの順序若しくは逆の順序若しくは同時に行な
われ、該第１，第２露光の順序若しくは逆の順序で行な
う場合、該両露光の間で該レジストの現像は行なわず、
該第１の位相シフトマスクは、該非遮光部の像の中のあ
る箇所に影が生じて該非遮光部の一部分がレジストに露
光されるように該非遮光部内の相異なる領域を伝播する
光間にπの奇数倍の位相差を与えており、該第２の位相
シフトマスクは、該非遮光部の像の中の前記第１の位相
シフトマスクの場合とは異なる箇所に影が生じて該非遮
光部の別の一部分が該レジストに露光されるように該非
遮光部内の相異なる領域を伝播する光間にπの奇数倍の
位相差を与えることを特徴とする露光方法。
【請求項１５】前記第１の位相シフトマスクの非遮光
部の一部分と前記第２の位相シフトマスクの非遮光部の
別の一部分は共通の部分を含んでいることを特徴とする
請求項１４の露光方法。
【請求項１６】請求項１から１５のいずれか１項の露
光方法を実行するための二重露光モードを有することを
特徴とする露光装置。
【請求項１７】請求項１から１５のいずれか１項の露
光方法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
徴とするデバイス製造方法。
【請求項１８】請求項１から１５のいずれか１項の露光
方法における前記第１の位相シフトマスクとして用いる
ことを特徴とするマスク。
【請求項１９】請求項１から１５のいずれか１項の露光
方法における前記第２の位相シフトマスクとして用いる
ことを特徴とするマスク。