JP3262073B2 - 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２２に示
す。図２２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）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】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】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号公報は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
０．１５μｍ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１８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号公
報は、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５４１５８
３５号公報の多重露光の方法は、２光束干渉露光用の露
光装置にウエハを設置して露光した後で、別の通常露光
用の露光装置にウエハを設置し直して露光を行うので、
時間がかかるという問題があった。

【００２０】本発明の目的は、比較的短い時間で多重露
光が行える露光方法及び露光装置を提供することにあ
る。

【００２１】２光束干渉露光による周期的パターンと通
常パターンとを用いて２重露光するには同じ寸法の２つ
の基板を用いて、そのうちの１つを光路中に挿脱させて
行っている。

【００２２】本発明は、周期パターンの感光基板上への
形成を容易に行うことを目的としている。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の露光方法は、 （１−１） 被露光基板に投影光学系を介して通常パタ
ーンの露光とライン・アンド・スペースの周期パターン
の露光の多重露光を行う露光方法であって、前記周期パ
ターンの露光は前記周期パターンを固定し、前記被露光
基板を走査して行い、前記通常パターンの露光は前記通
常パターンと前記被露光基板の双方を固定して行うこと
を特徴としている。

【００２７】（１−２） 被露光基板に投影光学系を介
して通常パターンの露光とライン・アンド・スペースの
周期パターンの露光の多重露光を行う露光方法であっ
て、前記周期パターンの露光は前記周期パターンを固定
し、前記被露光基板を走査して行い、前記通常パターン
の露光は前記通常パターンと前記被露光基板の双方を走
査して行うことを特徴としている。

【００２８】（１−３） 被露光基板上に投影光学系を
介して通常パターンの露光とライン・アンド・スペース
の周期パターンの露光の多重露光を行う露光方法におい
て、前記周期パターンの露光は前記周期パターンと前記
被露光基板を相対的に走査して行い、前記通常パターン
の露光は前記通常パターンと前記被露光基板の双方を固
定して行うことを特徴としている。

【００２９】（１−４） 被露光基板上に投影光学系を
介して通常パターンの露光とライン・アンド・スペース
の周期パターンの露光の多重露光を行う露光方法におい
て、前記周期パターンの露光は前記周期パターンと前記
被露光基板を相対的に走査して行い、前記通常パターン
の露光は前記通常パターンと前記被露光基板の双方を走
査して行うことを特徴としている。

【００３０】特に構成（１−１）〜（１−４）におい
て、 （１−４−１） 前記周期パターンの露光の際に前記ラ
イン・アンド・スペースの周期パターンのパターン配列
方向と直交方向に前記被露光基板を走査することを特徴
としている。

【００３１】特に構成（１−１）〜（１−４）におい
て、 （１−４−２） 前記ライン・アンド・スペースの周期
パターンは遮光部と位相シフタを備えるレベンソン型位
相シフトマスク或いは遮光部の無いシフタエッジ型の位
相シフトマスクによって形成されることを特徴としてい
る。

【００３２】本発明のデバイスの製造方法は、（２） 構成（１−１）〜（１−４）の露光方法を用い
てマスクのパターンをウエハに露光する工程と、該露光
したウエハを現像する工程とを有することを特徴として
いる。

【００３３】本発明の露光装置は、 （３） 構成（１−１）〜（１−４）の露光方法を用い
て被露光基板にパターンを転写できることを特徴として
いる。

【００３４】尚、本発明において「多重露光」とは「感
光基板上の同一領域を互いに異なる光パターンで途中に
現像処理工程を介さずに露光すること」を言う。

【００３５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の露光装置の実施形
態の模式図である。図１において、ＲＳはレチクルステ
ージであり、任意形状の通常パターンを形成した任意パ
ターンレチクル( レチクルＲ) と周期的パターンを形成
したＬ＆Ｓパターンプレート（プレート）Ｍを裁置して
いる。ＰＬは投影光学系であり、レチクルＲの通常のパ
ターンを一括又は走査露光し、プレートＭの周期的パタ
ーンをウエハＷ上に投影走査露光している。

【００３６】図２は図１のレチクルステージＲＳを上方
から見たときの概略図である。プレートＭは最小線幅の
周期的パターンＭＰとプレートアライメントマークＭ
ａ，Ｍｂとを有している。尚、パターンＭＰをウエハＷ
上に投影露光するときはウエハステージＷＳを矢印Ｘａ
方向に移動している。レチクルＲは種々な形状の回路パ
ターン（通常パターン）とレチクルアライメントマーク
Ｒａ，Ｒｂとを有している。

【００３７】本実施形態では周期的パターンをウエハ上
に投影走査露光するようにして周期的パターンＭＰを有
するプレートＭの寸法を小さくしてレチクルＲの側部に
設けている。又プレートＭの寸法を小さくしてプレート
Ｍの製作を容易にしている。

【００３８】図１に示すように、本実施形態では周期的
パターンをウエハ（感光基板）に投影露光するときには
周期的パターンを有したプレートＭが投影光学系ＰＬの
光軸上に位置するようにしている。

【００３９】そしてレチクルステージＲＳに裁置したプ
レートＭの周期的パターンをウエハＷ上に投影する。こ
のとき、レチクルステージＲＳを固定とし、ウエハステ
ージＷＳを周期的パターンＭＰのパターン配列方向と直
交する方向（矢印Ｘａ方向）に走査して、ウエハＷ上の
１ショット内に周期的パターンを投影走査露光してい
る。

【００４０】尚、このときの周期的パターンの走査露光
が終了したら、次にレチクルステージＲＳを駆動させて
レチクルＲの通常パターンをウエハＷ上に一括投影露光
し、又は双方を同期させて走査して投影走査露光し、こ
れによって多重露光を行っている。

【００４１】尚、本実施形態においてプレートＭの周期
的パターンを投影するときウエハステージＷＳを固定と
し、レチクルステージＲＳを矢印Ｘａ方向に移動させ
て、ウエハＷ上に周期的パターンを走査露光しても良
い。

【００４２】図３は、本発明に係る多重露光用の周期的
パターンと通常パターンの説明図である。図３は基板上
の各領域に通常パターン（パターン領域）ＳＰと、ライ
ンアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）の最小線幅の周期的パター
ンＭＰ、そしてレチクルアライメントマークＲａ，Ｒｂ
を設けたものである。

【００４３】同図に示すように、周期的パターンＭＰは
ウエハ面上の１ショット内に投影される寸法よりも一方
向で小さな寸法より構成している。

【００４４】このように１つの基板上に多重露光用の２
つのマスクのパターンを形成して、又アライメントマー
クも形成してアライメント精度を向上させつつ、装置全
体の簡素化を図っている。

【００４５】図４〜図１２は本発明の露光方法の実施形
態１の説明図である。図４は本発明の露光方法を示すフ
ローチャートである。図４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（通
常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。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。

【００４６】本発明の露光方法及び露光装置は、被露光
基板（感光基板）に対して走査による周期パターン露光
と通常の露光の二重露光（多重露光）を行うことを特徴
としている。

【００４７】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、図１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。

【００４８】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。

【００４９】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交する方向の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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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走査露光
しても良い。

【００５３】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。

【００５４】図４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５に示
すような周期パターンを走査露光する。図５中の数字は
露光量を表しており、図５（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。

【００５５】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５（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５（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。

【００５６】図６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。

【００５７】図７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。

【００５８】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８（図５（Ａ）と同じ）及び図９
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、感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５に示す
下地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。）尚、図９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。

【００５９】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。

【００６０】図１０（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
像度の約半分の線幅の微細パターンとしている。

【００６１】図１０（Ａ）の露光パターンを作る投影露
光を、図８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１０（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１０（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。

【００６２】その際、通常パターンの中心は周期パター
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。

【００６３】図１０（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
周期パターンでもない。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。

【００６４】ここで仮に、図１１の露光パターンを作る
投影露光（図８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８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。

【００６５】このレジストの合計の露光量分布は図１１
（Ｂ）のようになり、２光束干渉走査露光（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。

【００６６】また、図１２に示すように、図８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。

【００６７】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９，図１０（Ｂ），図１１（Ｂ），及び図１２（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１０（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。

【００６８】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。

【００６９】(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。

【００７０】(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光束干渉走査露光
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。

【００７１】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。

【００７２】次に本発明の実施形態２を説明する。

【００７３】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１３に示す
所謂ゲート型のパターンを対象としている。

【００７４】図１３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光束干渉走査露光（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。

【００７５】次に図１４を用いて１次元方向のみの２光
束干渉走査露光と通常の投影露光の組み合わせの一例を
示す。

【００７６】図１４において、図１４（Ａ）は１次元方
向のみの２光束干渉走査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１４の下部における数値は露光量を表す
ものである。

【００７７】このような２光束干渉走査露光を実現する
露光装置としては、図１や図１９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２０又は図２１の
ように構成した装置がある。

【００７８】図１９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。

【００７９】図１９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１９は２光束干
渉走査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２２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。

【００８０】そしてマスク１６１とウエハ１６６を相対
的に走査している。周期パターンの走査露光のときはマ
スク１６１は図２に示すプレートＭを用いている。

【００８１】図１９に示すような通常の投影露光装置に
おいて２光束干渉走査露光（周期パターン露光）を行う
為には、プレートＭとその照明方法を図２０又は図２１
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。

【００８２】図２０（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ＰＯが（４）式で０、位相シフタ１７２のピ
ッチＰＯＳが（５）式で表されるマスクである。

【００８３】 Ｐ₀ ＝ＭＰ＝２ＭＲ＝Ｍλ／（２ＮＡ） ‥‥‥（４） Ｐ_OS＝２Ｐ₀ ＝Ｍλ／（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。Ｐ
はウエハ面上でのＬ＆Ｓ（ライン・アンド・スペース）
のピッチ、Ｒはウエハ面上でのＬ＆Ｓの各々の幅（干渉
縞の明部と暗部の各々の幅）である。ここでＰ＝２Ｒで
ある。

【００８４】一方、図２０（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ＰＯＳを上記（５）式を満たすように構成し
たものである。

【００８５】図２０（Ａ），（Ｂ）の夫々の位相シフト
マスクを用いて２光束干渉走査露光を行うには、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２０に示すようにマスク面１
７０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。

【００８６】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。

【００８７】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１９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。

【００８８】図２１に示したマスク１８０は、クロムよ
り成る遮光部１８１のピッチＰＯが（４）式と同様の
（６）式で表されるマスクである。

【００８９】 Ｐ₀ ＝ＭＰ＝２ＭＲ＝Ｍλ／（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。

【００９０】図２１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。

【００９１】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。

【００９２】図２１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。

【００９３】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。

【００９４】以上が通常の投影露光装置を用いて２光束
干渉走査露光を行う技術であり、図２２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２２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。

【００９５】図１３及び図１４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光束干渉走査露光
（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２１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１４
（Ｂ）が示すゲートパターンの露光を行う。図１４
（Ｃ）の上部には２光束干渉走査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。

【００９６】図１４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。

【００９７】図１４（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光束干渉走査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Io、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。

【００９８】図１４（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、光強度の各点の値は下がる。露光量
は、大まかにパターン中心部をｂ，両サイドをｄ，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、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。

【００９９】図１４(C) の露光量分布は、図１４(A) の
露光パターンと図１４(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。

【０１００】２光束干渉走査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光束干渉走査露光：投影露光＝１：ｋとし、ｋの
値は次のようにして求める。

【０１０１】図１４(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。

【０１０２】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Ic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。

【０１０３】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。特に微細パター
ンの関係する以下の２式は重要である。 レジストがネガ型の場合、 ｋ×ｂ＋I₀＞I_C ｋ×ｃ＋I₁＜I_C レジストがポジ型の場合、 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Ic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。

【０１０４】以上説明した２光束干渉走査露光と通常の
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１５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光束干渉走査露光と通
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。

【０１０５】図１５，図１６，図１７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。

【０１０６】図１５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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】図１６（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
±0.2 μｍ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。

【０１１２】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１６（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±0.4 μｍ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。

【０１１３】図１７（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。

【０１１４】図１７（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。

【０１１５】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±0.4 μｍ以下で良好な像が得られた。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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１４(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１４(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。

【０１２０】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 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。

【０１２１】a' = 1.0 a" = 0.73 b'= 0.57 c'= 0.42
d'= 0.15 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。

【０１２２】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。

【０１２３】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）σ
0.６以下の照度分布をゼロとした。

【０１２４】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。

【０１２５】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 となる。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',I₀ はしきい値より小さい。

【０１２６】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１４(C)
の下部で灰色に示された部分が、現像後の形状である。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】図２３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。

【０１３２】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。

【０１３３】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。

【０１３４】図２３の２２９は２光束干渉走査露光と投
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。尚、走査
露光するときは前述したようにマスクステージ２２４と
ステージ２２９を相対的に走査して露光して周期的パタ
ーンを形成している。

【０１３５】また、図２３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。

【０１３６】図２３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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。

【０１３９】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光束干渉走査
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。

【０１４０】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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】尚、本発明において （ａ）照明光学系の照明方法としては、ＫｒＦエキシマ
レーザー、ＡｒＦエキシマレーザー又はＦ２エキシマレ
ーザーから光でマスクパターンを照明することが適用可
能である。

【０１４７】（ｂ）露光装置においては屈折系、反射−
屈折系、又は反射系のいずれかより成る投影光学系によ
って前記マスクパターンを投影することが適用可能であ
る。

【０１４８】（ｃ）露光装置としては本発明の露光方法
を露光モードとして有するステップアンドリピート型縮
小投影露光装置や本発明の露光方法を露光モードとして
有するステップアンドスキャン型縮小投影露光装置等が
適用可能である。

【０１４９】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。

【０１５０】図２４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。

【０１５１】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。

【０１５２】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。

【０１５３】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。

【０１５４】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。

【０１５５】図２５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。

【０１５６】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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】

【発明の効果】本発明は以上のように、 (イ-1) ２光束干渉走査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。

【０１６０】(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。

【０１６１】(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。

【０１６２】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】本発明の露光装置の実施形態の模式図

【図２】本発明に係るレチクルとプレートの説明図

【図３】本発明に係るレチクルとプレートの説明図

【図４】本発明の露光方法のフローチャート

【図５】２光束干渉露光による露光パターンを示す説明
図

【図６】レジストの露光感度特性を示す説明図

【図７】現像によるパターン形成を示す説明図

【図８】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９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】本発明の実施形態２を示す説明図

【図１５】ゲートパターンを説明する図

【図１６】形成されたゲートパターンの説明図

【図１７】形成されたゲートパターンの説明図

【図１８】従来の２光束干渉用露光装置の一例を示す概
略図

【図１９】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２０】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２１】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２２】従来の投影露光装置を示す概略図

【図２３】本発明の２光束干渉露光装置の一例を示す概
略図

【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】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【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

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被露光基板に投影光学系を介して通常パ
   ターンの露光とライン・アンド・スペースの周期パター
   ンの露光の多重露光を行う露光方法であって、前記周期
   パターンの露光は前記周期パターンを固定し、前記被露
   光基板を走査して行い、前記通常パターンの露光は前記
   通常パターンと前記被露光基板の双方を固定して行うこ
   とを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 被露光基板に投影光学系を介して通常パ
   ターンの露光とライン・アンド・スペースの周期パター
   ンの露光の多重露光を行う露光方法であって、前記周期
   パターンの露光は前記周期パターンを固定し、前記被露
   光基板を走査して行い、前記通常パターンの露光は前記
   通常パターンと前記被露光基板の双方を走査して行うこ
   とを特徴とする露光方法。
3. 【請求項３】 被露光基板上に投影光学系を介して通常
   パターンの露光とライン・アンド・スペースの周期パタ
   ーンの露光の多重露光を行う露光方法において、前記周
   期パターンの露光は前記周期パターンと前記被露光基板
   を相対的に走査して行い、前記通常パターンの露光は前
   記通常パターンと前記被露光基板の双方を固定して行う
   ことを特徴とする露光方法。
4. 【請求項４】 被露光基板上に投影光学系を介して通常
   パターンの露光とライン・アンド・スペースの周期パタ
   ーンの露光の多重露光を行う露光方法において、前記周
   期パターンの露光は前記周期パターンと前記被露光基板
   を相対的に走査して行い、前記通常パターンの露光は前
   記通常パターンと前記被露光基板の双方を走査して行う
   ことを特徴とする露光方法。
5. 【請求項５】 前記周期パターンの露光の際に前記ライ
   ン・アンド・スペースの周期パターンのパターン配列方
   向と直交方向に前記被露光基板を走査することを特徴と
   する請求項１〜４のいずれか１項の露光方法。
6. 【請求項６】 前記ライン・アンド・スペースの周期パ
   ターンは遮光部と位相シフタを備えるレベンソン型位相
   シフトマスク或いは遮光部の無いシフタエッジ型の位相
   シフトマスクによって形成されることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれか１項の露光方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項の露光方法
   を用いてマスクのパ ターンをウエハに露光する工程と、
   該ウエハを現像する工程とを有することを特徴とするデ
   バイスの製造方法。
8. 【請求項８】請求項１〜６のいずれか１項の露光方法を
   用いて被露光基板にパターンを転写できることを特徴と
   する露光装置。