JP3647272B2 - Exposure method and exposure apparatus - Google Patents

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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems

Description

【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−ンを感光基板上に露光する露光方法および露光装置に関し、本発明の露光方法及び露光装置は、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。
【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−技術を用いて製造する時には、フォトマスク又はレチクル等（以下、「マスク」と記す。）の回路パタ−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−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】
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−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おり、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）の像を広範囲に形成するべく、解像度と露光面積の向上が計られている。
【０００４】
従来の投影露光装置の摸式図を図１５に示す。図１５中，１９１は遠紫外線露光用光源であるエキシマ−レ−ザ、１９２は照明光学系、１９３は照明光、１９４はマスク、１９５はマスク１９４から出て光学系１９６に入射する物体側露光光、１９６は縮小投影光学系、１９７は光学系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−ザ191から出射したレ−ザ光は、引き回し光学系によって照明光学系192に導光され、投影光学系192により所定の光強度分布、配光分布、開き角（開口数ＮＡ）等を持つ照明光193となるように調整され、マスク194を照明する。
【０００６】
マスク194にはウエハ198上に形成する微細パタ−ンを投影光学系192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193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。
【０００７】
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197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 (＝sinθ )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。
【０００８】
基板ステ−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−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る。
【０００９】
しかしながら、現在主流の上記のエキシマレーザを光源とする投影露光装置は、０．１５μｍ以下のパタ−ンを形成することが困難である。
【００１０】
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−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−ンの解像度Ｒと焦点深度ＤＯＦは、次の(1)式と(2)式の如きレ−リ−の式によって表される。
【００１１】
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。
【００１２】
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NAを大きくする「高NA化」があるが、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化をある程度以上進めることは不可能となることと、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。
【００１３】
ところが短波長化を進めていくと重大な問題が発生する。この問題とは投影光学系196の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248nm）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，0.15μｍ以下の微細パタ−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、耐久性，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。
【００１４】
このように従来の投影露光方法及び投影露光装置では、ウエハ198に０．１５μｍ以下のパタ−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のに対し、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198に０．１５μｍ以下のパターンを形成することができなかった。
【００１５】
米国特許第５，４１５，８３５号公報は2光束干渉露光によって微細パターンを形成する技術を開示しており、2光束干渉露光によれば、ウエハに０．１５μｍ以下のパターンを形成することができる。
【００１６】
2光束干渉露光は、レーザからの可干渉性を有し且つ平行光線束であるレーザ光をハーフミラーによって2光束に分割し、2光束を夫々平面ミラーによって反射することにより2個のレーザ光（可干渉性平行光線束）を０より大きく９０度未満のある角度を成して交差させることにより交差部分に干渉縞を形成し、この干渉縞（の光強度分布）によってウエハのレジスト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−ン（露光量分布）をウエハ（レジスト）に形成するものである。
【００１７】
2光束がウエハ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。
【００１８】
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、θ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。
【００１９】
通常の投影露光における解像度の式である(１)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。上記米国特許第５，４１５，８３５号公報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。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら2光束干渉露光は、基本的に干渉縞の光強度分布（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−ンをウエハに形成することができない。
【００２１】
そこで上記米国特許第５，４１５，８３５号公報は、2光束干渉露光によって単純な縞パターン即ち2値的な露光量分布をウエハ（のレジスト）に与えた後、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「多重露光」を提案している。
【００２２】
しかしながら、上記米国特許第５，４１５，８３５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なうので、時間がかかるという問題があった。
【００２３】
本発明の目的は、比較的短い時間で多重露光が行なえる露光方法及び露光装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の露光方法は、同一のマスクパターンを露光波長は一定のままで同時に複数の照明条件で夫々の照明条件の光が互いに干渉しないように（例えばそれぞれ直線偏光光として互いに偏光方向を直交させる等して）照明して共通の被露光領域に投影することを特徴とする。
【００２５】
本発明の第２の露光方法は、同一のマスクパターンを同時に小σ（シグマ）と大σとで夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影することを特徴とする。ここで、σは、照明光学系のマスク側の開口数を投影光学系のマスク側の開口数で割った値である。
【００２６】
本発明の第３の露光方法は、同一のマスクパターンを同時に小ＮＡ（開口数）と大ＮＡとで夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影することを特徴とする。ここで、ＮＡは照明光学系のマスク側の開口数である。
【００２７】
本発明の第４の露光方法は、同一のマスクパターンに同時に斜め照明と垂直照明を夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように行なって共通の被露光領域に投影することを特徴とする。ここで、斜め照明とは投影光学系の光軸に対して傾いた方向から照明する形態であり、垂直照明とは投影光学系の光軸に平行な方向から照明する形態である。
【００２８】
本発明の第１の露光装置は、同一のマスクパターンを露光波長は一定のままで同時に複数の照明条件で夫々の照明条件の光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影する露光モードを有することを特徴とする。
【００２９】
本発明の第２の露光装置は、同一のマスクパターンを同時に小σ（シグマ）と大σとで夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影する露光モードを有することを特徴とする。ここで、σは、照明光学系のマスク側の開口数を投影光学系のマスク側の開口数で割った値である。
【００３０】
本発明の第３の露光装置は、同一のマスクパターンを同時に小ＮＡ（開口数）と大ＮＡとで夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影する露光モードを有することを特徴とする。ここで、ＮＡは照明光学系のマスク側の開口数である。
【００３１】
本発明の第４の露光装置は、同一のマスクパターンに同時に斜め照明と垂直照明を夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように行なって共通の被露光領域に投影する露光モードを有することを特徴とする。
【００３２】
上記の本発明の露光方法及び露光装置によれば、ある露光装置（例えばステップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式の縮小投影露光装置）にあるマスクを配置し、このマスクのパターン（同一のマスクパターン）に対してこの露光装置に異なる照明条件を設定することで多重露光が行なえるので、従来の２台の異なる露光装置を用いる場合に比べて多重露光に要する時間が短くなる。
【００３３】
尚、上記の小σと大σの意味は各シグマの大きさの相対的な関係を意味しているだけであり、「あるσとこのσより大きい（或いは小さい）σ」を意味する。同様に、上記の小ＮＡと大ＮＡの意味は各ＮＡの大きさの相対的な関係を意味しているだけであり、「あるＮＡとこのσより大きい（或いは小さい）ＮＡ」を意味する。
【００３８】
本発明は、前記マスクパターンは、使用する露光装置の解像限界以下の線幅（例えば０．１μｍ付近）を持つ開口パターンを有する形態を含む。
【００３９】
本発明は、前記開口パターンは複数個並んでいる（所謂繰り返しパターンである）形態を含む。
【００４０】
本発明は、前記マスクパターンは例えばレベンソン型の位相シフトパターンやリム型の位相シフトパターンを有する形態を含む。
【００４１】
本発明は、前記開口パターンに近接して補助パターンを配置してある形態を含む。
【００４２】
本発明は、上記の露光方法や露光装置及び各形態を用いてデバイスパターンでウエハを露光する段階と、露光したウエハを現像する段階とを有することを特徴とするデバイス製造方法が提供できる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施形態を説明する。
【００４４】
第1の実施形態の従来技術に対する改良点は投影露光装置において照明光学系の照明条件と投影光学系の開口絞りとを切り替えることにある。
【００４５】
本実施形態は、投影露光装置は従来から照明条件切替機構や開口絞り切換え機構を有しているので、本実施形態を実施するための装置の改良は小規模で済むという利点がある。また、多重露光に使用するマスクは、従来と同様のパターンニングを行なった又は若干の改良を施した、基本的に一枚のマスクであるため、作成コストがあまりかからない。
【００４６】
本実施形態では、専用の２光束干渉計を使用しないことは勿論投影露光装置に２光束干渉専用のレベンソン型位相シフトマスクのように特殊なマスクを設置することなく、ウエハに転写すべき回路パターンが形成された通常のマスクに対して照明光学系の照明条件と投影光学系の開口絞りの形態を適宜設定することにより擬似的に「２光束干渉（微細な干渉縞の形成）」を達成する。
【００４７】
本実施形態の多重露光の原理は、照明条件によるマスクパターンの空間周波数スペクトルの制御と投影光学系の開口絞りによるマスクパターンの空間周波数スペクトルの制御を組み合わせることによって、マスクから２光束干渉が実質的に生じるような空間周波数成分を抽出してマスクに含まれる通常の露光では解像できない極微細な線パターン（の繰り返しパターン）を当該パターンに最適な当該２光束干渉によって独立にウエハのレジストを露光してそこに周期的な潜像を形成する一方、同一のマスクパターンでウエハのレジストに通常の露光を行なった結果の潜像を重ねて形成し（潜像形成の順番は逆でも可）、積算された潜像（積算された露光量分布）を元に現像を行って所望の回路パターンを得るというものである。
【００４８】
この多重露光法によれば、マスク内に含まれる多様な微細パターンをそれぞれ投影露光装置の限界能力を用いて露光可能となり、単純な一露光で制限されていた投影露光装置の能力を最大限引き出すことができる。
【００４９】
例えば、KrFエキシマレーザ（波長約248nm）と像側の開口数（NA）0.6の投影レンズ系とを用いた投影露光装置で、線幅０．１μｍのパターン（像）をシリコンウエハのレジスト上の露光（潜像形成）することも可能であり、この線幅は現在この種の装置の限界とされている最小焼付け線幅０．２μｍの１／２の線幅であり、約２倍の解像度が得られることになる。
【００５０】
図２に本多重露光法の基本的なフロ−チャ−トを示す。
【００５１】
図２に示すとおり、本多重露光法は、ラフ（粗）露光ステップ，ファイン（微細）露光ステップを含む。ラフ露光ステップとファイン露光ステップは図２の逆の順番で行なっても良く、少なくとも一方のステップに複数回の露光ステップがある場合は、ラフ露光ステップとファイン露光ステップを交互に行う方法もある。ラフ露光とファイン露光の間で現像は行なわない。
【００５２】
また、各露光ステップ間には公知のウエハ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方法がある。このように本発明は図２のものにその手順や構成が限定されるものではない。
【００５３】
図２が示す手順に従って多重露光を行なう場合、あるマスクのパターン（マスクパターン）と投影露光装置を用いてまずラフ露光を行い、ウエハ等の感光基板をマスクパターンの像で露光する（レジストに潜像を形成する）。本実施形態は投影光学系で解像できる最小線幅以下の極微細な線幅の像を感光基板に露光するものであるため、マスクパターンは最小線幅以下の線幅に対応するパターンを含んでいる。このようなマスクパターンの一例を図３に示す。
【００５４】
図3のパターンは半導体デバイスのASICに用いられる所謂ゲートパターンである。図３中、３１はゲート線で、スイッチングを司る主要部分であり、このゲート線の線幅に極微細化が望まている。一方、３２は配線コンタクト部で、この部分３２はある程度の面積が必要であるため、ゲート線３１に比べて寸法が大きなパターンとなっている。従って、このゲートパターンは投影光学系で解像できる最小線幅以下の像に対応する微細な線パターンとそれに比べて大きめのパターンとが混在している。そのためラフ露光（投影露光）ステップではおおきめのパターンは解像されるが微細線パターンは解像されない。またその際の焦点深度は浅い。
【００５５】
次にラフ露光を行った感光基板の同一領域（共通領域）に対して、現像を行なわずにファイン露光を行なって、同一領域のレジストを微細線パターンの像で露光することによって多重露光を完了するが、本実施形態のファイン露光は、マスクをそのままにして同一のマスクパターンを対象に、マスクを照明する照明光学系の照明条件とマスクパターンを投影する投影光学系の開口絞りの形態を（ラフ露光の場合に対して）変更した後で行うところが特徴である。
【００５６】
図４に、本実施形態のラフ露光とファイン露光のそれぞれで設定される有効光源の形状（照明光学系の開口絞りを投影光学系の開口絞りの開口に投影したの像の形状）と投影光学系の開口絞りの開口形状とマスクとウエハ上の像とを示す。
【００５７】
図４に示す通り、本実施形態では、同一のマスクパターンに対して、ラフ露光の際はσ＝０．８程度の有効光源を形成する垂直照明法（通常の照明法）を用いいると共に投影光学系の開口絞りとして通常の円形の開口を備える絞りを用い、ファイン露光の際は２重極の（σ＝０．２程度の円形光源が一対光軸に関して対称にマスクパターンであるゲートパターンアレイの微細線パターンの繰り返し方向であるｘ方向に並ぶ）有効光源を形成するような斜め照明法を用いると共に投影光学系の開口絞りとしてマスクパターンであるゲートパターンアレイの微細線パターンの繰り返し方向であるｘ方向に長い長方形の開口を備える絞りを用い、ラフとファインの多重露光を行なう。尚、図４中のｘ軸とｙ軸の各方向は図３のゲートパターン中に示したｘ軸とｙ軸の各方向と揃えてある。
【００５８】
このような多重露光を行った時の各パターン像の光強度分布（断面）図の一例を図５に示す。図５は具体的には図３に示したゲートパターンのゲート線の中央部のA-A'断面の光強度分布を示している。図５において、上段はネガレジストに対する露光、下段はポジレジストに対する露光の結果を示し、各段左から順にラフ露光の結果、ファイン露光の結果、そしてラフとファインの二露光の積算結果を示している。
【００５９】
図５より、ラフ露光だけではゲート線を形成できる許容露光量の幅(露光裕度)が狭いのに対し、二露光（多重露光）ではファイン露光によりコントラストの大きいゲート線パターンの光強度分布が積算されることによって許容露光量の幅がネガレジストに対する露光で約２倍、ポジレジストに対する露光では約３倍に拡大されていることがわかる。
【００６０】
即ち本実施形態の多重露光により露光装置の通常の解像限界よりも解像度の高い（線幅の狭い）パターンの像で被露光基板のレジストを安定して露光し感光させる（潜像を形成させる）ことが可能となる。
【００６１】
図１４で本実施形態のファイン露光で用いた斜め照明法に基く結像の効果を説明する。
【００６２】
図１４中、(A)が通常の露光装置の通常の使用状態で最小線幅のパターンを露光する様子、(B)が通常の使用状態で限界解像の２倍の周波数のパターンを露光する様子、(C)が本実施形態の斜め照明法で２倍の周波数のパターンを露光する様子、を示す摸式図である。
【００６３】
図１４(A)では、マスク１４１上の線の繰り返しパターン１４３のピッチP1に対応する１次回折光が投影光学系の開口絞りの開口にぎりぎり入る状態となっている．即ち，投影光学系を通過して結像に寄与する光はマスクを素通りする０次光と正負の１次回折光との３光束である。尚、図１４中、１４２はガラス基板である。
【００６４】
図１４(B)は、マスク１４１上の線の繰り返しパターン１４３のピッチP2を図１４(A)のピッチP1の１／２としたもので、この場合マスクで回折された１次回折光の出射角θ２は１４(A)の場合の出射角θ１に比べて２倍となる。従って投影光学系の開口絞りの開口に入るのは０次光のみとなり、即ち投影光学系を通過して結像に寄与する光はマスクを素通りする０次光だけであり、線の像は解像されない。
【００６５】
図１４(C)は、図１４(B)と同じく図１４(A)のピッチP1の１／２のピッチのパターン１４３を用いるが，入射光を投影光学系の光軸に対して傾けて斜入射照明とした場合であり、入射光の入射角θ３は図１４(B)の出射角θ２の１／２としている。この場合図示するように０次光と正負の１次回折光の進行方向がそれぞれ斜め方向に同じ側にシフトするので、正負の１次回折光の内のどちらか一方の１次回折光（図は−１次の場合を示している）と０次光とが投影光学系の開口絞りの開口に入り、２光束が投影光学系を通過して結像に寄与する。
【００６６】
従って線の像は解像される。この２光束干渉による結像において0次光と１次回折光の結像面が成すなす角度(ＮＡ)は図１４（Ａ）の通常照明の場合の３光束干渉角度(ＮＡ)の２倍であり、従って解像度は図１４の場合の２倍となる。
【００６７】
以上の説明は１次元的な見方であり、もしマスクが微細な線露光専用で１次元の周期パターン（繰り返しパターン）だけ形成してあれば上記の斜入射照明によって微細な線を露光することが可能であるが、一般的なマスクはパターンの方向性が２次元であり投影光学系の開口絞りは円形開口を備えているため、マスクからの光は円形開口内で２次元的に分布し、斜入射照明を行っても図１４（Ｃ）で説明した２光束干渉の解像度が通常の２倍という利点が得られない。
【００６８】
このことから、本実施形態はゲートパターン等の回路パターンに含まれる微細な線パターンを解像度が通常の２倍或いはそれに近い条件で露光するのが目的であるので、図１４の構成による通常の一回露光では目的を完全に達成できないことが分かる。
【００６９】
そこで本願発明者は鋭意検討を重ね、同一パターンに対して大σの垂直照明と小σの斜め照明を行なう多重露光を採用するだけでなく、斜め照明の際に投影光学系の開口絞りとして解像限界以下の微細な線からの回折光を選択的に通過させる長方形状の開口を有する絞りを配置することによって目的を達成した。
【００７０】
本発明の露光装置の一実施例を図１に示す。
【００７１】
図１において、１１は露光用の光源であり、KrFエキシマレーザー（波長約248nm）、ArFエキシマレーザー（波長約193nm）又はF2エキシマレーザー（波長約157nm）が使用できる。これらのレーザーは必要に応じて共振器内に分光素子を配置して狭帯域化レーザーとして用いられる。
【００７２】
１２は照明光学系、１３は照明光学系１２の照明モ−ドの摸式図、１４は回路パターンが形成されたマスク、１５は照明光学系の開口絞り交換手段、１６は交換用開口絞り、１７はレチクルステ−ジ、１８は投影光学系で、屈折系、反射−屈折系、又は反射系のいずれかより成る。
【００７３】
１９は投影光学系の開口絞り、２０は投影光学系の開口絞り交換手段、２１は感光基板であるところのレジスト付シリコンウエハ、２２はウエハ２１を保持して投影光学系１８の光軸方向及びこの光軸方向に垂直な平面に沿って２次元的に移動するウエハステ−ジである。
【００７４】
この露光装置はステップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式でウエハ２１の多数のショット領域にマスク１４の回路パターンを縮小投影露光する装置である。
【００７５】
この露光装置で前述のラフ露光を行なう場合は、マスク１４に対し、照明モード図１中（１）で示したように通常の部分コヒーレント垂直照明即ち照明光学系１２で大ＮＡ、大σ（σ＝０．６〜０．８程度）の円形開口を持つ開口絞り（１）を用いると共に投影光学系１８で径が略最大の円形開口を持つ開口絞り（１）’を用いて、マスク１４のパターンをウエハ２のレジストに結像させる。
【００７６】
次に、この露光装置で前述のファイン露光を行う場合は、ラフ露光と同一のマスク１４に対し、マスク１４とウエハ２１は基本的にそのままで、照明モード図１中（２）で示したように小ＮＡ、小σ（σ＝０．１〜０．３程度）の斜入射照明即ち照明光学系１２で開口絞り（２）を用いると共に投影光学系１８の開口で絞りについては斜入射照明により開口絞り位置で０次光と１次回折光が並ぶ方向（換言すればマスク１４の微細な線の繰り返し方向）に長手方向を持つ長方形の開口を備える開口絞り（２）’を用いて、マスク１４のパターンをウエハ２１の同一（共通の）領域に結像させている。
【００７７】
照明光学系１２の開口絞り(1)と(2)は開口絞り交換手段１６により交換し，投影光学系の１８の開口絞り(1)'と(2)'は開口絞り交換手段２０によって交換する。
【００７８】
開口絞り交換手段１５としては、図６に示すように、ファイン露光用とラフ露光用の2つの開口絞り（フィルタ）６３、６４を１つの保持具６１に固定しておき、この保持具６１を照明光学系１２の光軸に垂直な方向に平行にスライドさせて一方の開口絞りを選択的に照明光学系１２の光路６２内に配置する手段や、図７に示すように、複数の開口絞り（フィルタ）７３−７７を円盤状の保持具７１（ターレット）に固定しておき、この保持具７１を照明光学系１２の光軸に垂直な面内で回転させて一つの開口絞りを選択的に照明光学系１２の光路７２内に配置する手段等がある。
【００７９】
一方、開口絞り交換手段２０としては、図８に示すように、長方形開口を備える開口絞り（フィルタ）８５を不図示の保持具に保持しておき、ファイン露光時にこの保持具を投影光学系１８の光軸に垂直な方向に平行にスライドさせて投影光学系１８内の所定位置（瞳位置）に開口絞り８５挿入して固定し、ラフ露光時にはこの保持具を平行にスライドさせて保持具ごと開口絞り８５を投影光学系の光路から退避させる手段や、図９に示すように投影光学系１８に対して外側より２枚の遮光板９５を投影光学系１８の光軸に垂直な方向に平行にスライドさせて光路９６内の所定位置まで挿入して固定することにより光路の中心部に長方形の開口を形成する手段等がある。
【００８０】
更に、図１０に示すように機構１０２、１０３によって図８の手段の保持具や開口絞り８５を駆動して回転可能にしたり、図９の手段において２枚の遮光板と遮光板挿入退避手段とを回転可能にしたりして、長方形開口の方位を変更できるようにする構成を採ったり、長方形開口の方位が異なる複数種の開口絞りと開口絞り挿入退避交換手段を設けたりする構成を採り、後述する実施例に用いることもある。
【００８１】
前述の実施形態は集積化されたゲートパターンを２重露光（途中で現像しないで異なる条件で２回露光する）するものであったが、以下には集積化されたゲートパターンを３重露光で行なう実施形態を説明する。
【００８２】
本実施形態は図１１に示すようにゲートパターン同志が集積化された場合に、より適した露光方法および露光装置の一例であり、図１、図７及び図１０が示す投影露光装置が用いられる。
【００８３】
本実施形態では図１２に示すように、左のラフ露光と中央のファイン露光１に加えて右のファイン露光２の３重露光を行うことによりによりゲートパターン像同志のｘｙ方向のそれぞれの分離境界を強調できる。
【００８４】
本実施形態のラフ露光とファイン露光1は露光量などに違いはあるものの基本的に前述の図４で説明した実施形態と同じ露光を行なうが、ファイン露光2は、２重極有効光源を形成する斜入射照明と長方形開口の開口絞りによる空間周波数調整（フィルタリング）を行う点はファイン露光1と同様であるが、マスクパターンは維持して、開口絞りの長方形開口の方位を（必要に応じて有効光源の方位も）ファイン露光１の状態から９０度回転させて配置して露光を行なう。これによって集積化されたことで高い解像度が必要となったｙ方向(紙面上下)の解像度を高め，更に斜入射照明の方向と異なることで，より好ましい強度分布を構成している。
【００８５】
本発明は以上説明した実施例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露光シーケンス等も種々に変更する事が可能である。
【００８６】
特に照明光学系１２の開口絞りの開口形状や投影光学系１８の開口絞りの形状はウエハに転写すべき回路パターンに合わせて適宜選択される。例えば照明光学系の開口絞り１６としては輪帯状の開口を持つ絞り（図７の絞り７７）や光軸外に４つの開口を持つ絞り（図７の絞り７６）等も使用でき、投影光学系１８の開口絞り１９としては楕円状開口を持つ絞りや光軸外に４つの開口を持つ絞り等を用いることができる。これに関してファイン露光の変形例(1)-(3)を図１３に示す。
【００８７】
以上説明した各実施形態によれば、通常の投影露光装置と一枚のマスク或いはそれぞれに若干の改良を施しただけで、装置の限界解像以下の線幅のパターンを有する回路パターンを二重露光や三重露光によってウエハに露光できるので、装置間のウエハの移動、マスクの交換等が不要であり、二重露光や三重露光に要する時間を短くできる。次に投影光学系１８の開口絞りの開口形状を換えずにラフ露光とファイン露光を行なう実施形態を説明する。本実施形態は図１及び図７が示す投影露光装置により行なう露光方法に関するものである。
【００８８】
本実施形態の特徴は、露光装置の解像限界以下の線幅の微細な孤立パターンを有する回路パターンのこの微細な線に補助パターンを付設し、この補助パターン付回路パターンを、途中で現像を行なわないで、大σの垂直照明によるラフ露光と小σの斜め照明によるファイン露光との二重露光を行なう点にあり、ラフ露光で０．５λ／ＮＡ以上の大き目のパターンを優先的に解像し、ファイン露光で０．５λ／ＮＡ以下の微細パターンを優先的に解像する。ここで、λは露光光の波長、ＮＡは投影光学系の像面側の開口数である。
【００８９】
本実施形態の場合、投影光学系１８の開口絞りはラフ露光とファイン露光の双方で図１の円形開口を備える開口絞り(1)'を用い、照明光学系１２の切り替えられる開口絞りとしては、ラフ露光は図７の通常の中央円形開口を持つ絞り７３、ファイン露光は図７の４つの軸外開口を持つ絞り７６や輪帯開口を持つ絞り７７が用いられる。照明光学系１２のこれらの開口絞りは先の実施例で述べた方法により切り換えられる。
【００９０】
図１８は絞り７６の開口像（有効光源）を示す図、図１９は絞り７７の開口像（有効光源）の図、図２０は絞り７３の開口像（有効光源）の図であり、これらの開口像は０次光で投影光学系の開口絞りの開口内（瞳）に形成される。
【００９１】
補助パターンの付設の仕方について述べる。
【００９２】
パターンの幅wが０．５λ／ＮＡ以下の孤立した微細パターンに対して補助パターンを付ける。この時、片側のみ孤立している微細パターンには孤立している片側のみに補助パターンを付ける。補助パターンの線幅w'は大凡０．２５λ／ＮＡ以下に設定され、微細パターンと孤立パターンの間隔sは線幅w'と同じ値または近い値にするのが有効である。
【００９３】
尚、微細パターンが繰り返しパターンを構成している場合や補助パターンを付設できないくらい多数密集している場合には、補助パターンは付けない。
【００９４】
また、補助パターンの位相（そこを通過する露光光の位相）を対象とするものの位相（そこを通過する露光光の位相）に対して反転させてリム型の位相シフトマスクとしてもいい。この時、対象としている微細パターンが光透過部でその回りが遮光部の場合には微細パターンに対して補助パターンの位相を反転させ、対象としている微細パターンが遮光部でその回りが光透過部の場合には回りの部分に対して補助パターンの位相を反転させる。
【００９５】
図１６は前述の実施形態でも採り上げたゲートパターンの微細な２本の幅ｗの線に補助パターンを付設した例であり、図１６の例は一対のゲートパターンを間隔ｓをあけて幅ｗ’の補助パターンで取り囲んだものである。図１７はゲートパターンの微細な線に光透過部に対して位相を反転させた斜線で示す幅ｗ’のリム型の補助パターンを付設した例を示す。
【００９６】
本実施形態の露光方法による二重露光の結果を図２１に示す。
【００９７】
ここのでの二重露光は像側開口数ＮＡが０．６の投影光学系と波長λが２４８ｎｍの露光光を用いた。図２１は図１６のようにｗ＝０．１２μｍの微細線を有するゲートパターンの回りにｗ’＝ｓ＝０．０３μｍの補助パターンを付設したマスクを用いた。
【００９８】
図２１の上段は図１７の有効光源を形成する照明光でファイン露光を行なった結果を、図２１の中段は図１９の有効光源を形成する照明光でラフ露光を行なった結果を、図２１の下段はこのファイン露光とラフ露光の二重露光を行なった結果を示す。
【００９９】
図２１が示す通り、ラフ露光の場合は２つの微細な線が解像されないでボケて露光させるのに対し、ファイン露光の場合には２つの微細な線が解像されているが、２つの線の間隔が開きすぎていてゲートパターンとして必要な形状が得られていないが、二重露光の場合は２つの微細な線が解像され且つゲートパターンとして必要な形状が得られている。
【０１００】
このように本実施形態においても、通常の投影露光装置と一枚のマスク或いはそれぞれに若干の改良を施しただけで、装置の限界解像以下の線幅のパターンを有する回路パターンを二重露光によってウエハに露光できるので、装置間のウエハの移動、マスクの交換等が不要であり、二重露光に要する時間を短くできる。
【０１０１】
以上説明した各実施形態において、ウエハ２１の多数個のショット領域にラフ露光とファイン露光の二重露光を行なう場合、各ショット毎に二つの露光を行なう形態、一方の露光を１枚又は１ロットの複数枚のウエハの全てショットに対して行なった後で、現像することなく、他方の露光をこの１枚又は複数枚のウエハの全てショットに対して行なう形態が採れる。
【０１０２】
更に、二つの露光の照明光を互いに偏光方向が直交する直線偏光光として、二つの露光に使用する光が干渉しないようにして、二つ露光を同時に行なうことも可能である。
【０１０３】
また、本発明は、ネガレジスト及びポジレジストのどちらにも対処できる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、短い時間で、二重露光や三重露光などの多重露光が行なえる露光方法や露光装置を提供でき、従って、微細パターンを有するデバイスを早く製造できるデバイス製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の露光方法のフローの一例を示す図である。
【図３】ゲートチャート形状を示す摸式図である。
【図４】本発明の露光方法の実施形態1の露光条件と像強度を示す摸式図である。
【図５】実施形態1の微細な線の部分の強度分布と露光裕度を示す模式図である。
【図６】照明光学系の開口絞り交換手段の一例を示す模式図である。
【図７】照明光学系の開口絞り交換手段の他の例を示す模式図である。
【図８】投影光学系の開口絞り交換手段の一例を示す模式図である。
【図９】投影光学系の開口絞り交換手段の他の例を示す模式図である。
【図１０】投影光学系の開口絞りの回転手段の一例を示す模式図である。
【図１１】集積化されたゲートチャートの一例を示す摸式図である。
【図１２】本発明の露光方法の実施形態２の露光条件と像強度を示す模式図である。
【図１３】ファイン露光の他の実施例を示す模式図である。
【図１４】斜入射照明の効果を示す説明図である。
【図１５】通常の投影露光装置を示す概略図である。
【図１６】本発明の露光方法の実施形態３で用いる補助パターン付ゲートパターンの一例を示す説明図である。
【図１７】本発明の露光方法の実施形態３で用いる補助パターン付ゲートパターンの他の例を示す説明図である。
【図１８】有効光源の一例を示す図である。
【図１９】有効光源の他の例を示す図である。
【図２０】有効光源の他の例を示す図である。
【図２１】実施形態３の二重露光の効果を示す説明図である。
【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 照明光学系の開口絞り交換手段
１６ 照明光学系の開口絞り
１７ マスクステ−ジ
１８ 投影光学系
１９ 投影光学系の開口絞り
２０ 投影光学系の開口絞りの交換手段
２１ ウエハ
２２ ウエハステ−ジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus, and more particularly to an exposure method and an exposure apparatus for exposing a fine circuit pattern onto a photosensitive substrate. The exposure method and the exposure apparatus of the present invention are, for example, semiconductor chips such as IC and LSI. It is used for manufacturing various devices such as a display element such as a liquid crystal panel, a detection element such as a magnetic head, and an imaging element such as a CCD.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a device such as an IC, LSI, liquid crystal panel or the like is manufactured using a photolithography technique, a circuit pattern of a photomask or a reticle (hereinafter referred to as “mask”) is photo-exposed by a projection optical system. A projection exposure method and a projection exposure apparatus are used that project onto a photosensitive substrate such as a silicon wafer or a glass plate (hereinafter referred to as “wafer”) coated with a resist or the like and transfer (expose) it onto the photosensitive substrate. Yes.
[0003]
Corresponding to the high integration of the above devices, there is a demand for miniaturization of the pattern transferred to the wafer, that is, high resolution and a large area of one chip on the wafer. Also in the above-described projection exposure method and projection exposure apparatus, the resolution and exposure area are improved in order to form an image having a size (line width) of 0.5 μm or less over a wide range.
[0004]
A schematic diagram of a conventional projection exposure apparatus is shown in FIG. In FIG. 15, 191 is an excimer laser which is a light source for far ultraviolet exposure, 192 is an illumination optical system, 193 is illumination light, 194 is a mask, 195 is an object side exposure which exits from the mask 194 and enters the optical system 196. Reference numeral 196 denotes a reduction projection optical system, 197 denotes image-side exposure light that exits from the optical system 196 and enters the substrate 198, 198 denotes a wafer that is a photosensitive substrate, and 199 denotes a substrate stage that holds the photosensitive substrate.
[0005]
The laser light emitted from the excimer laser 191 is guided to the illumination optical system 192 by the drawing optical system, and the projection optical system 192 has a predetermined light intensity distribution, light distribution, aperture angle (numerical aperture NA), etc. The illumination light 193 is adjusted to illuminate the mask 194.
[0006]
On the mask 194, a fine pattern formed on the wafer 198 is formed on a quartz substrate by chromium or the like with a dimension obtained by reciprocal times the projection magnification of the projection optical system 192 (for example, 2 times, 4 times or 5 times). The illumination light 193 is transmitted and diffracted by the fine pattern of the mask 194 to become object-side exposure light 195.
[0007]
The projection optical system 196 converts the object-side exposure light 195 into image-side exposure light 197 that forms an image of the fine pattern of the mask 194 on the wafer 198 with the projection magnification and sufficiently small aberration. The image-side exposure light 197 converges on the wafer 198 with a predetermined numerical aperture NA (= sin θ) as shown in the enlarged view at the bottom of FIG. 19, and forms a fine pattern image on the wafer 198.
[0008]
The substrate stage 199 is formed along the image plane of the projection optical system when fine patterns are sequentially formed in a plurality of different regions (shot region: one or a plurality of chips) on the wafer 198. By stepping, the position of the wafer 198 relative to the projection optical system 196 is changed.
[0009]
However, it is difficult to form a pattern of 0.15 μm or less in a projection exposure apparatus that uses the above-described excimer laser as the mainstream at present.
[0010]
The projection optical system 196 has a resolution limit due to a trade-off between the optical resolution due to the wavelength used for exposure and the depth of focus. The resolution R and the depth of focus DOF of the resolution pattern by the projection exposure apparatus are expressed by the following equations of the relays such as the following equations (1) and (2).
[0011]
R = k 1 (λ / NA) (1)
DOF = k 2 (λ / NA 2 ) (2)
Here, λ is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture on the image side representing the brightness of the projection optical system 196, k 1 and k 2 are constants determined by the development process characteristics of the wafer 198, etc. The value is about .7.
[0012]
From Equations (1) and (2), there is a `` higher NA '' to increase the numerical aperture NA to increase the resolution R to a smaller value, but in actual exposure the depth of focus of the projection optical system 196 Since it is necessary to set the DOF to a value above a certain level, it is impossible to increase the NA more than a certain level, and in order to increase the resolution, it is necessary to “shorten the wavelength” to reduce the exposure wavelength λ. I understand that.
[0013]
However, serious problems occur as the wavelength is shortened. This problem is that the glass material of the lens of the projection optical system 196 is lost. The transmittance of most glass materials is close to 0 in the far-ultraviolet region, and fused quartz currently exists as a glass material manufactured for exposure equipment (exposure wavelength of about 248 nm) using a special manufacturing method. However, it decreases sharply for exposure wavelengths below 193 nm, and it is very difficult to develop practical glass materials in the region of exposure wavelengths below 150 nm corresponding to fine patterns below 0.15 μm. Moreover, glass materials used in the far ultraviolet region must satisfy multiple conditions such as durability, refractive index uniformity, optical distortion, and workability in addition to transmittance. Existence is in danger.
[0014]
Thus, in the conventional projection exposure method and projection exposure apparatus, in order to form a pattern of 0.15 μm or less on the wafer 198, it is necessary to shorten the exposure wavelength to about 150 nm or less. Since there is no practical glass material in the wavelength region, a pattern of 0.15 μm or less could not be formed on the wafer 198.
[0015]
US Pat. No. 5,415,835 discloses a technique for forming a fine pattern by two-beam interference exposure. According to two-beam interference exposure, a pattern of 0.15 μm or less can be formed on a wafer. .
[0016]
In the two-beam interference exposure, a laser beam that has coherence from a laser and is a parallel light beam is divided into two beams by a half mirror, and the two beams are reflected by a plane mirror, respectively. Interference fringes are formed by intersecting the coherent parallel beam bundles at an angle greater than 0 and less than 90 degrees, and the wafer resist is exposed by the interference fringes (light intensity distribution). In this way, a fine periodic pattern (exposure amount distribution) corresponding to the light intensity distribution of the interference fringes is formed on the wafer (resist).
[0017]
When the two light beams intersect with each other at the same angle in opposite directions with respect to the vertical line on the wafer surface, the resolution R in the two light beam interference exposure is expressed by the following equation (3).
[0018]
R = λ / (4 sin θ) = λ / 4 NA = 0.25 (λ / NA) (3) where R is the width of each L & S (line and space), that is, the bright and dark portions of the interference fringes , Θ represents the incident angle (absolute value) of the two light beams with respect to the respective image planes, and NA = sin θ.
[0019]
Comparing equation (1), which is a resolution equation in normal projection exposure, and equation (3), which is a resolution equation in two-beam interference exposure, the resolution R of two-beam interference exposure is k 1 = k in equation (1). Since this corresponds to the case of 0.25, in the two-beam interference exposure, it is possible to obtain a resolution more than twice as high as that of the normal projection exposure where k 1 = 0.5 to 0.7. Although not disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 5,415,835, for example, when λ = 0.248 nm (KrF excimer) and NA = 0.6, R = 0.10 μm is obtained.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the two-beam interference exposure basically provides only a simple fringe pattern corresponding to the light intensity distribution (exposure amount distribution) of the interference fringes, a circuit pattern having a desired shape cannot be formed on the wafer. .
[0021]
Therefore, the above-mentioned U.S. Pat. No. 5,415,835 discloses a mask in which an opening is formed after giving a simple fringe pattern, that is, a binary exposure amount distribution to a wafer (resist) by two-beam interference exposure. It has been proposed "multiple exposure" in which an isolated line (pattern) is obtained by performing normal lithography (exposure) and giving another binary exposure distribution to the wafer.
[0022]
However, in the multiple exposure method of the above-mentioned US Pat. No. 5,415,835, after the wafer is placed in the exposure apparatus for two-beam interference exposure and exposed, the wafer is put in another exposure apparatus for normal exposure. There was a problem that it took time because the exposure was carried out after re-installation.
[0023]
An object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus capable of performing multiple exposure in a relatively short time.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first exposure method of the present invention is configured so that the light of each illumination condition does not interfere with each other under a plurality of illumination conditions while keeping the exposure wavelength constant for the same mask pattern (for example, It is characterized by illuminating and projecting onto a common exposure area by making the polarization directions orthogonal to each other as linearly polarized light .
[0025]
In the second exposure method of the present invention, the same mask pattern is simultaneously illuminated with a small σ (sigma) and a large σ so that the lights under the respective illumination conditions do not interfere with each other and projected onto a common exposed area. It is characterized by. Here, σ is a value obtained by dividing the numerical aperture on the mask side of the illumination optical system by the numerical aperture on the mask side of the projection optical system.
[0026]
In the third exposure method of the present invention, the same mask pattern is simultaneously illuminated with a small NA (numerical aperture) and a large NA so that the lights under the respective illumination conditions do not interfere with each other and projected onto a common exposed area. It is characterized by that. Here, NA is the numerical aperture on the mask side of the illumination optical system.
[0027]
The fourth exposure method of the present invention is characterized in that oblique illumination and vertical illumination are simultaneously performed on the same mask pattern so that the light under the respective illumination conditions does not interfere with each other and projected onto a common exposed area. Here, the oblique illumination is a form in which illumination is performed from a direction inclined with respect to the optical axis of the projection optical system, and the vertical illumination is a form in which illumination is performed from a direction parallel to the optical axis of the projection optical system.
[0028]
The first exposure apparatus of the present invention irradiates the same mask pattern with a constant exposure wavelength and simultaneously projects light on a plurality of illumination conditions so that the light of each illumination condition does not interfere with each other, and projects it onto a common exposed area It has the exposure mode which performs.
[0029]
The second exposure apparatus of the present invention illuminates the same mask pattern at the same time with a small σ (sigma) and a large σ so that the lights under the respective illumination conditions do not interfere with each other, and projects it onto a common exposed area. It has a mode. Here, σ is a value obtained by dividing the numerical aperture on the mask side of the illumination optical system by the numerical aperture on the mask side of the projection optical system.
[0030]
The third exposure apparatus of the present invention illuminates the same mask pattern with a small NA (numerical aperture) and a large NA at the same time so that the lights under the respective illumination conditions do not interfere with each other, and projects it onto a common exposed area. It has an exposure mode. Here, NA is the numerical aperture on the mask side of the illumination optical system.
[0031]
The fourth exposure apparatus of the present invention has an exposure mode in which oblique illumination and vertical illumination are simultaneously performed on the same mask pattern so that light in each illumination condition does not interfere with each other and projected onto a common exposure area. Features.
[0032]
According to the above-described exposure method and exposure apparatus of the present invention, a mask in a certain exposure apparatus (for example, a reduced projection exposure apparatus of a step-and-repeat method or a step-and-scan method) is arranged, and the mask pattern (the same mask pattern) In contrast, since multiple exposure can be performed by setting different illumination conditions for this exposure apparatus, the time required for multiple exposure is shortened compared to the case of using two different conventional exposure apparatuses.
[0033]
The meaning of the small σ and the large σ only means a relative relationship between the sizes of the sigma, and means “a certain σ and a σ larger (or smaller) σ”. Similarly, the meaning of the small NA and the large NA only means a relative relationship between the sizes of the respective NAs, and means “a certain NA and an NA larger (or smaller) than this σ”.
[0038]
The present invention includes a form in which the mask pattern has an opening pattern having a line width (for example, near 0.1 μm) which is less than a resolution limit of an exposure apparatus to be used.
[0039]
The present invention includes a form in which a plurality of the opening patterns are arranged (a so-called repeating pattern).
[0040]
The present invention includes a form in which the mask pattern has, for example, a Levenson type phase shift pattern or a rim type phase shift pattern.
[0041]
The present invention includes a form in which an auxiliary pattern is arranged close to the opening pattern.
[0042]
The present invention can provide a device manufacturing method comprising the steps of exposing a wafer with a device pattern using the exposure method, the exposure apparatus, and the embodiments described above, and developing the exposed wafer.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described.
[0044]
The improvement of the first embodiment over the prior art is that the projection exposure apparatus switches between the illumination condition of the illumination optical system and the aperture stop of the projection optical system.
[0045]
Since the projection exposure apparatus conventionally has an illumination condition switching mechanism and an aperture stop switching mechanism, this embodiment has an advantage that the apparatus for carrying out this embodiment can be improved on a small scale. Further, the mask used for multiple exposure is basically a single mask that has been subjected to the same patterning as that of the prior art or a slight improvement, so that the production cost is not so high.
[0046]
In the present embodiment, the circuit pattern to be transferred to the wafer is not required, without using a special two-beam interferometer, and without installing a special mask such as a Levenson-type phase shift mask dedicated to two-beam interference in the projection exposure apparatus. By appropriately setting the illumination conditions of the illumination optical system and the form of the aperture stop of the projection optical system with respect to the normal mask on which the lens is formed, “two-beam interference (formation of fine interference fringes)” is achieved in a pseudo manner. .
[0047]
The principle of multiple exposure of this embodiment is that the control of the spatial frequency spectrum of the mask pattern according to the illumination conditions and the control of the spatial frequency spectrum of the mask pattern by the aperture stop of the projection optical system effectively cause two-beam interference from the mask. Extract the spatial frequency component that occurs in the mask, and expose the resist on the wafer independently by the two-beam interference that is optimal for the pattern in a very fine line pattern that cannot be resolved by normal exposure contained in the mask Then, while forming a periodic latent image there, a latent image resulting from normal exposure is superimposed on the resist of the wafer with the same mask pattern (the order of latent image formation may be reversed) Development is performed based on the accumulated latent image (accumulated exposure amount distribution) to obtain a desired circuit pattern.
[0048]
According to this multiple exposure method, various fine patterns contained in the mask can be exposed using the limit capability of the projection exposure apparatus, respectively, and the capability of the projection exposure apparatus limited by a simple single exposure is maximized. be able to.
[0049]
For example, in a projection exposure apparatus using a KrF excimer laser (wavelength of about 248 nm) and a projection lens system having an image-side numerical aperture (NA) of 0.6, a pattern (image) having a line width of 0.1 μm is formed on a resist on a silicon wafer. Exposure (latent image formation) is also possible, and this line width is ½ of the minimum printing line width of 0.2 μm, which is currently the limit of this type of apparatus, and is approximately twice the resolution. Will be obtained.
[0050]
FIG. 2 shows a basic flowchart of the multiple exposure method.
[0051]
As shown in FIG. 2, the multiple exposure method includes a rough (coarse) exposure step and a fine (fine) exposure step. The rough exposure step and the fine exposure step may be performed in the reverse order of FIG. 2, and when at least one exposure step includes a plurality of exposure steps, there is also a method of alternately performing the rough exposure step and the fine exposure step. No development is performed between rough exposure and fine exposure.
[0052]
In addition, there is a method of increasing the image forming accuracy by appropriately inserting a known wafer alignment step or the like between each exposure step. Thus, the procedure and configuration of the present invention are not limited to those shown in FIG.
[0053]
When multiple exposure is performed according to the procedure shown in FIG. 2, a rough exposure is first performed using a mask pattern (mask pattern) and a projection exposure apparatus, and a photosensitive substrate such as a wafer is exposed with an image of the mask pattern (latent on the resist). Form an image). In this embodiment, since the photosensitive substrate is exposed to an image with an extremely fine line width less than the minimum line width that can be resolved by the projection optical system, the mask pattern includes a pattern corresponding to the line width less than the minimum line width. It is out. An example of such a mask pattern is shown in FIG.
[0054]
The pattern in FIG. 3 is a so-called gate pattern used in an ASIC of a semiconductor device. In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a gate line, which is a main part that controls switching, and it is desired to make the gate line extremely fine. On the other hand, 32 is a wiring contact portion, and since this portion 32 requires a certain area, the pattern is larger in size than the gate line 31. Therefore, the gate pattern includes a fine line pattern corresponding to an image having a width equal to or smaller than the minimum line width that can be resolved by the projection optical system and a pattern larger than the fine line pattern. Therefore, in the rough exposure (projection exposure) step, the large pattern is resolved, but the fine line pattern is not resolved. In addition, the depth of focus is shallow.
[0055]
Then for the same area on the photosensitive substrate subjected to rough exposure (common area), by performing fine exposure without development, that the thus multiple exposure for exposing the resist in the same region in the image of a fine line pattern Although the fine exposure of the present embodiment is completed, the illumination conditions of the illumination optical system for illuminating the mask and the aperture stop of the projection optical system for projecting the mask pattern are targeted for the same mask pattern with the mask as it is. The feature is that it is performed after the change (in the case of rough exposure).
[0056]
FIG. 4 shows the shape of the effective light source (the shape of the image obtained by projecting the aperture stop of the illumination optical system onto the aperture stop of the projection optical system) and the projection optics set in each of the rough exposure and fine exposure of the present embodiment. The aperture shape of the aperture stop of the system, the mask, and the image on the wafer are shown.
[0057]
As shown in FIG. 4, in this embodiment, a vertical illumination method (normal illumination method) that forms an effective light source of about σ = 0.8 is used for projection with respect to the same mask pattern during rough exposure. A gate pattern array in which a diaphragm having a normal circular aperture is used as the aperture stop of the optical system, and a double pole (σ = 0.2 circular light source is a mask pattern symmetrically with respect to a pair of optical axes at the time of fine exposure. This is an oblique illumination method that forms an effective light source (aligned in the x direction which is the repetitive direction of the fine line pattern) and the repetitive direction of the fine line pattern of the gate pattern array which is a mask pattern as an aperture stop of the projection optical system. Using a diaphragm having a rectangular opening long in the x direction, multiple exposure of rough and fine is performed. Note that the x-axis and y-axis directions in FIG. 4 are aligned with the x-axis and y-axis directions shown in the gate pattern of FIG.
[0058]
FIG. 5 shows an example of a light intensity distribution (cross section) diagram of each pattern image when such multiple exposure is performed. FIG. 5 specifically shows the light intensity distribution of the AA ′ cross section at the center of the gate line of the gate pattern shown in FIG. In FIG. 5, the upper part shows the exposure result for the negative resist, the lower part shows the result for the positive resist, the rough exposure result, the fine exposure result, and the integrated result of the rough and fine exposure in order from the left of each stage. Yes.
[0059]
From FIG. 5, the rough exposure alone has a narrow allowable exposure range (exposure margin) that can form a gate line, whereas the double exposure (multiple exposure) has a light intensity distribution of a gate line pattern with high contrast due to fine exposure. As a result of integration, it can be seen that the width of the allowable exposure amount is expanded by about 2 times for the negative resist exposure and about 3 times for the positive resist exposure.
[0060]
That is, the multiple exposure of this embodiment stably exposes and exposes the resist on the substrate to be exposed with a pattern image having a resolution (narrow line width) higher than the normal resolution limit of the exposure apparatus (forms a latent image). ) Is possible.
[0061]
The effect of image formation based on the oblique illumination method used in the fine exposure of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0062]
In FIG. 14, (A) shows the exposure of the minimum line width pattern in the normal use state of the normal exposure apparatus, and (B) exposes the pattern having a frequency twice the limit resolution in the normal use state. It is a schematic diagram which shows a mode, a mode that (C) exposes the pattern of a double frequency with the diagonal illumination method of this embodiment.
[0063]
In FIG. 14A, the first-order diffracted light corresponding to the pitch P1 of the repetitive pattern 143 of the line on the mask 141 is in a state where it enters the aperture of the aperture stop of the projection optical system. That is, the light that passes through the projection optical system and contributes to image formation is a three-beam flux of zero-order light and positive and negative first-order diffracted light that pass through the mask. In FIG. 14, reference numeral 142 denotes a glass substrate.
[0064]
In FIG. 14B, the pitch P2 of the repeated pattern 143 of the line on the mask 141 is set to 1/2 of the pitch P1 in FIG. 14A. In this case, the emission angle of the first-order diffracted light diffracted by the mask. θ2 is twice as large as the output angle θ1 in the case of 14 (A). Accordingly, only the 0th order light enters the aperture of the aperture stop of the projection optical system, that is, only the 0th order light that passes through the projection optical system and contributes to the image formation passes through the mask, and the line image is solved. Not imaged.
[0065]
14C uses a pattern 143 having a pitch ½ of the pitch P1 in FIG. 14A, as in FIG. 14B, but tilts the incident light with respect to the optical axis of the projection optical system. This is the case of incident illumination, and the incident angle θ3 of incident light is set to ½ of the outgoing angle θ2 in FIG. In this case, as shown in the figure, the traveling directions of the zero-order light and the positive and negative first-order diffracted light are shifted to the same side in the oblique direction, so either one of the positive-negative first-order diffracted light (the figure shows -1). And the zero-order light enter the aperture stop of the projection optical system and two light beams pass through the projection optical system and contribute to image formation.
[0066]
Therefore, the line image is resolved. In this image formation by two-beam interference, the angle (NA) formed by the image planes of the 0th-order light and the first-order diffracted light is twice the three-beam interference angle (NA) in the case of normal illumination in FIG. Therefore, the resolution is twice that of FIG.
[0067]
The above description is a one-dimensional view. If the mask is dedicated to fine line exposure and only a one-dimensional periodic pattern (repeated pattern) is formed, fine lines can be exposed by the oblique incidence illumination described above. Although it is possible, since a general mask has a two-dimensional pattern directivity and the aperture stop of the projection optical system has a circular aperture, light from the mask is two-dimensionally distributed in the circular aperture, Even if the oblique incidence illumination is performed, the advantage that the resolution of the two-beam interference described with reference to FIG.
[0068]
Therefore, the present embodiment than a purpose of a fine line pattern included in the circuit pattern such as a gate pattern resolution exposed at twice normal or close to conditions, the usual by the configuration of FIG. 14 It can be seen that the objective cannot be achieved completely with a single exposure.
[0069]
Therefore, the present inventor has conducted extensive studies and has not only adopted multiple exposure for performing large σ vertical illumination and small σ oblique illumination on the same pattern, but also as an aperture stop for the projection optical system during oblique illumination. The object was achieved by arranging a stop having a rectangular aperture that selectively allows diffracted light from fine lines below the image limit to pass through.
[0070]
An embodiment of the exposure apparatus of the present invention is shown in FIG.
[0071]
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a light source for exposure, and a KrF excimer laser (wavelength: about 248 nm), ArF excimer laser (wavelength: about 193 nm), or F2 excimer laser (wavelength: about 157 nm) can be used. These lasers are used as narrow-band lasers by arranging a spectroscopic element in a resonator as necessary.
[0072]
12 is an illumination optical system, 13 is a schematic diagram of an illumination mode of the illumination optical system 12, 14 is a mask on which a circuit pattern is formed, 15 is an aperture stop replacement means of the illumination optical system, 16 is an aperture stop for replacement, Reference numeral 17 denotes a reticle stage, and 18 denotes a projection optical system, which is composed of a refractive system, a reflective-refractive system, or a reflective system.
[0073]
Reference numeral 19 denotes an aperture stop of the projection optical system, 20 denotes an aperture stop exchanging means of the projection optical system, 21 denotes a silicon wafer with a resist which is a photosensitive substrate, and 22 denotes an optical axis direction of the projection optical system 18 while holding the wafer 21 This is a wafer stage that moves two-dimensionally along a plane perpendicular to the optical axis direction.
[0074]
This exposure apparatus is an apparatus that performs reduction projection exposure of the circuit pattern of the mask 14 on a large number of shot regions of the wafer 21 by a step-and-repeat method or a step-and-scan method.
[0075]
When the above-described rough exposure is performed with this exposure apparatus, the mask 14 is exposed to an illumination mode as shown by (1) in FIG. 1 with a normal partial coherent vertical illumination, that is, a large NA and a large σ (σ = 0.6 to 0.8) and an aperture stop (1) ′ having a circular aperture having a substantially maximum diameter in the projection optical system 18 is used. The pattern is imaged on the resist of the wafer 2.
[0076]
Next, as the case of performing the above-mentioned fine exposure in the exposure apparatus, to rough exposure and the same mask 14, the mask 14 and the wafer 21 is essentially intact, indicated by the illumination mode Figure 1 (2) In addition, an oblique aperture illumination (2) is used in an oblique illumination with a small NA and a small σ (σ = 0.1 to 0.3), that is, the illumination optical system 12, and the aperture at the aperture of the projection optical system 18 is obliquely illuminated. Using the aperture stop (2) ′ having a rectangular opening having a longitudinal direction in the direction in which the 0th-order light and the 1st-order diffracted light are arranged at the aperture stop position (in other words, the repetitive direction of the fine lines of the mask 14), the mask 14 is used. identical to the pattern of the wafer 21 that has is focused on (common) region.
[0077]
The aperture stops (1) and (2) of the illumination optical system 12 are replaced by the aperture stop replacement means 16, and the aperture stops (1) 'and (2)' of the projection optical system 18 are replaced by the aperture stop replacement means 20. .
[0078]
As shown in FIG. 6, the aperture stop replacement means 15 has two aperture stops (filters) 63 and 64 for fine exposure and rough exposure fixed to one holder 61. A means for selectively placing one aperture stop in the optical path 62 of the illumination optical system 12 by sliding it parallel to the direction perpendicular to the optical axis of the illumination optical system 12, or a plurality of aperture stops as shown in FIG. (Filter) 73-77 is fixed to a disk-shaped holder 71 (turret), and this holder 71 is rotated in a plane perpendicular to the optical axis of the illumination optical system 12 to selectively select one aperture stop. There are means for arranging in the optical path 72 of the illumination optical system 12.
[0079]
On the other hand, as the aperture stop replacement means 20, as shown in FIG. 8, an aperture stop (filter) 85 having a rectangular opening is held by a holder (not shown), and this holder is used for the projection optical system 18 during fine exposure. The aperture stop 85 is inserted and fixed at a predetermined position (pupil position) in the projection optical system 18 in parallel to the direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system 18, and the holder is slid in parallel during rough exposure. Means for retracting the aperture stop 85 from the optical path of the projection optical system, and two light shielding plates 95 from the outside with respect to the projection optical system 18 as shown in FIG. 9 are parallel to the direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system 18. There is a means for forming a rectangular opening at the center of the optical path by sliding it to a predetermined position in the optical path 96 and fixing it.
[0080]
Further, as shown in FIG. 10, the mechanism 102, 103 drives the holder of the means of FIG. 8 and the aperture stop 85 to make it rotatable, or in the means of FIG. 9, two light shielding plates and a light shielding plate insertion / retraction means Or a configuration in which the orientation of the rectangular aperture can be changed, or a configuration in which a plurality of types of aperture stops having different orientations of the rectangular aperture and an aperture stop insertion / retraction means are provided, which will be described later. It may be used in the embodiment.
[0081]
In the above-described embodiment, the integrated gate pattern is subjected to double exposure (exposure is performed twice under different conditions without being developed in the middle), but in the following, the integrated gate pattern is subjected to triple exposure. An embodiment to be performed will be described.
[0082]
This embodiment is an example of a more suitable exposure method and exposure apparatus when gate patterns are integrated as shown in FIG. 11, and the projection exposure apparatus shown in FIGS. 1, 7, and 10 is used. .
[0083]
In this embodiment, as shown in FIG. 12, by performing triple exposure of the right fine exposure 2 in addition to the left rough exposure and the center fine exposure 1, the respective separation boundaries of the gate pattern images in the xy directions are separated. Can be emphasized.
[0084]
The rough exposure and fine exposure 1 of this embodiment are basically the same as the embodiment described with reference to FIG. 4 although there is a difference in the exposure amount, but the fine exposure 2 forms a dipole effective light source. The point of performing spatial frequency adjustment (filtering) by oblique incidence illumination and rectangular aperture aperture is the same as fine exposure 1, but the mask pattern is maintained and the orientation of the rectangular aperture of the aperture aperture (if necessary) The orientation of the effective light source is also rotated 90 degrees from the fine exposure 1 state for exposure. As a result of the integration, a higher resolution is required in the y direction (up and down on the paper surface), which is required to be higher, and further different from the direction of oblique incidence illumination, thereby forming a more preferable intensity distribution.
[0085]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and the exposure sequence and the like can be variously changed without departing from the spirit of the present invention.
[0086]
In particular, the aperture shape of the aperture stop of the illumination optical system 12 and the shape of the aperture stop of the projection optical system 18 are appropriately selected according to the circuit pattern to be transferred to the wafer. For example, as the aperture stop 16 of the illumination optical system, a stop having a ring-shaped opening (a stop 77 in FIG. 7), a stop having four openings outside the optical axis (a stop 76 in FIG. 7), and the like can be used. As the 18 aperture stops 19, a stop having an elliptical aperture, a stop having four apertures outside the optical axis, and the like can be used. In this regard, fine exposure variations (1) to (3) are shown in FIG.
[0087]
According to each of the embodiments described above, a circuit pattern having a line width pattern equal to or smaller than the limit resolution of the apparatus can be duplicated with only a slight improvement in the normal projection exposure apparatus and one mask or each. Since the wafer can be exposed by exposure or triple exposure, it is not necessary to move the wafer between apparatuses or to replace the mask, and the time required for double exposure or triple exposure can be shortened. Next, an embodiment in which rough exposure and fine exposure are performed without changing the aperture shape of the aperture stop of the projection optical system 18 will be described. This embodiment relates to an exposure method performed by the projection exposure apparatus shown in FIGS.
[0088]
The feature of this embodiment is that an auxiliary pattern is attached to this fine line of a circuit pattern having a fine isolated pattern with a line width less than the resolution limit of the exposure apparatus, and the circuit pattern with the auxiliary pattern is developed on the way. This is because a double exposure of a rough exposure with a vertical illumination of large σ and a fine exposure with an oblique illumination of small σ is performed, and a large pattern of 0.5λ / NA or more is preferentially solved by rough exposure. And fine resolution of 0.5λ / NA or less is preferentially resolved by fine exposure. Here, λ is the wavelength of the exposure light, and NA is the numerical aperture on the image plane side of the projection optical system.
[0089]
In the case of the present embodiment, the aperture stop of the projection optical system 18 uses the aperture stop (1) ′ having the circular aperture of FIG. 1 for both rough exposure and fine exposure. For the rough exposure, the diaphragm 73 having the normal central circular aperture shown in FIG. 7 is used, and for the fine exposure, the diaphragm 76 having the four off-axis openings and the diaphragm 77 having the annular opening shown in FIG. 7 are used. These aperture stops of the illumination optical system 12 are switched by the method described in the previous embodiment.
[0090]
18 is a diagram showing an aperture image (effective light source) of the diaphragm 76, FIG. 19 is a diagram of an aperture image (effective light source) of the diaphragm 77, and FIG. 20 is a diagram of an aperture image (effective light source) of the diaphragm 73. The aperture image is formed with zero-order light in the aperture (pupil) of the aperture stop of the projection optical system.
[0091]
The method of attaching the auxiliary pattern will be described.
[0092]
An auxiliary pattern is attached to an isolated fine pattern having a pattern width w of 0.5λ / NA or less. At this time, an auxiliary pattern is attached only to one isolated side to a fine pattern isolated only on one side. The line width w ′ of the auxiliary pattern is set to about 0.25λ / NA or less, and it is effective to set the distance s between the fine pattern and the isolated pattern to the same value or close to the line width w ′.
[0093]
In addition, when the fine pattern constitutes a repeated pattern or when there are many dense patterns that cannot be provided with the auxiliary pattern, the auxiliary pattern is not provided.
[0094]
Further, the phase of the auxiliary pattern (the phase of the exposure light passing therethrough) may be reversed with respect to the phase of the target (the phase of the exposure light passing therethrough) to form a rim type phase shift mask. At this time, if the target fine pattern is a light transmitting part and its surroundings are a light shielding part, the phase of the auxiliary pattern is reversed with respect to the fine pattern, and the target fine pattern is a light shielding part and its surroundings are a light transmitting part. In this case, the phase of the auxiliary pattern is inverted with respect to the surrounding portions.
[0095]
FIG. 16 shows an example in which an auxiliary pattern is attached to two fine lines having a width w of the gate pattern also adopted in the above-described embodiment. In the example of FIG. 16 , a pair of gate patterns are separated by a width w and a width w ′. It is surrounded by the auxiliary pattern. FIG. 17 shows an example in which a rim-type auxiliary pattern having a width w ′ indicated by oblique lines in which the phase is inverted with respect to the light transmission portion is attached to a fine line of the gate pattern.
[0096]
The results of a double exposure by the exposure method of the present embodiment shown in FIG. 21.
[0097]
The double exposure here uses a projection optical system having an image-side numerical aperture NA of 0.6 and exposure light having a wavelength λ of 248 nm. 21 using a mask annexed auxiliary pattern w '= s = 0.03μm to about a gate pattern having a fine line of w = 0.12 .mu.m as shown in Figure 16.
[0098]
The results upper part was subjected to fine exposure with illumination light for forming the effective light source of Figure 17 in FIG. 21, the results middle part was subjected to rough exposed with illumination light for forming the effective light source of Figure 19 in FIG. 21, FIG. 21 The lower part shows the result of performing double exposure of fine exposure and rough exposure.
[0099]
As shown in FIG. 21, in the case of rough exposure, two fine lines are unresolved and exposed without blur, whereas in the case of fine exposure, two fine lines are resolved. Although the interval between the lines is too wide to obtain the shape necessary for the gate pattern, in the case of double exposure, two fine lines are resolved and the shape necessary for the gate pattern is obtained.
[0100]
As described above, also in this embodiment, a circuit pattern having a line width pattern equal to or less than the limit resolution of the apparatus is double-exposed only by performing a slight improvement on the normal projection exposure apparatus and one mask or each. Therefore, it is not necessary to move the wafer between the apparatuses and replace the mask, and the time required for double exposure can be shortened.
[0101]
In each of the embodiments described above, when performing double exposure of rough exposure and fine exposure on a large number of shot areas on the wafer 21, two exposures are performed for each shot, and one exposure is one or one lot. After performing all shots on the plurality of wafers, the other exposure is performed on all shots on the one or more wafers without development.
[0102]
Furthermore, it is also possible to perform two exposures simultaneously by making the illumination light of the two exposures into linearly polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other so that the light used for the two exposures does not interfere.
[0103]
Further, the present invention can deal with both negative resists and positive resists.
[0104]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an exposure method and an exposure apparatus that can perform multiple exposure such as double exposure and triple exposure in a short time, and therefore, device manufacture that can quickly manufacture a device having a fine pattern. Can provide a method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of an exposure apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a view showing an example of a flow of an exposure method of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a gate chart shape;
FIG. 4 is a schematic diagram showing exposure conditions and image intensity in Embodiment 1 of the exposure method of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the intensity distribution and exposure latitude of the fine line portion of the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of aperture stop replacement means of the illumination optical system.
FIG. 7 is a schematic diagram showing another example of aperture stop replacement means of the illumination optical system.
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of an aperture stop replacement unit of the projection optical system.
FIG. 9 is a schematic diagram showing another example of aperture stop replacement means of the projection optical system.
FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of an aperture stop rotating means of the projection optical system.
FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of an integrated gate chart.
FIG. 12 is a schematic diagram showing exposure conditions and image intensity in the second embodiment of the exposure method of the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram showing another embodiment of fine exposure.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the effect of oblique incidence illumination.
FIG. 15 is a schematic view showing a normal projection exposure apparatus.
FIG. 16 is an explanatory view showing an example of a gate pattern with an auxiliary pattern used in Embodiment 3 of the exposure method of the present invention.
FIG. 17 is an explanatory view showing another example of a gate pattern with an auxiliary pattern used in Embodiment 3 of the exposure method of the present invention.
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an effective light source.
FIG. 19 is a diagram showing another example of an effective light source.
FIG. 20 is a diagram showing another example of an effective light source.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing the effect of double exposure according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Exposure light source 12 Illumination optical system 13 Illumination mode 14 Mask 15 Aperture stop replacement means 16 of illumination optical system 16 Aperture stop 17 of illumination optical system Mask stage 18 Projection optical system 19 Aperture stop 20 of projection optical system Replacing means for aperture stop 21 Wafer 22 Wafer stage

Claims (25)

同一のマスクパターンを露光波長は一定のままで同時に複数の照明条件で夫々の照明条件の光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影することを特徴とする露光方法。An exposure method comprising : illuminating the same mask pattern with a constant exposure wavelength and simultaneously projecting the light under each illumination condition under a plurality of illumination conditions so that they do not interfere with each other and projected onto a common exposed area. 同一のマスクパターンを同時に小σ（シグマ）と大σとで夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影することを特徴とする露光方法。An exposure method characterized in that the same mask pattern is illuminated at the same time with small σ (sigma) and large σ so that light under each illumination condition does not interfere with each other and projected onto a common exposed area. 同一のマスクパターンを同時に小ＮＡ（開口数）と大ＮＡとで夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影することを特徴とする露光方法。An exposure method characterized in that the same mask pattern is illuminated at the same time with a small NA (numerical aperture) and a large NA so that lights under respective illumination conditions do not interfere with each other and projected onto a common exposed area. 同一のマスクパターンに同時に斜め照明と垂直照明を夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように行なって共通の被露光領域に投影することを特徴とする露光方法。An exposure method characterized in that oblique illumination and vertical illumination are simultaneously performed on the same mask pattern so that light under respective illumination conditions do not interfere with each other and projected onto a common exposed area. 前記夫々の照明条件における光が互いに偏向方向が直交する直線偏光光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。The exposure method according to claim 1, wherein the light under each illumination condition is linearly polarized light whose deflection directions are orthogonal to each other. 同一のマスクパターンを露光波長は一定のままで照明条件を変えて照明して共通の被露光領域に投影する露光方法であって、
前記マスクパターンは、使用する露光装置の解像限界以下の線幅を持つ開口パターンを有する露光方法。 An exposure method in which the same mask pattern is illuminated with different exposure conditions while the exposure wavelength remains constant, and is projected onto a common exposed area,
The mask pattern is an exposure method having an opening pattern having a line width less than or equal to a resolution limit of an exposure apparatus to be used. 同一のマスクパターンを小σ（シグマ）と大σとで照明して共通の被露光領域に投影する露光方法であって、
前記マスクパターンは、使用する露光装置の解像限界以下の線幅を持つ開口パターンを有する露光方法。 An exposure method in which the same mask pattern is illuminated with a small σ (sigma) and a large σ and projected onto a common exposed area,
The mask pattern is an exposure method having an opening pattern having a line width less than or equal to a resolution limit of an exposure apparatus to be used. 同一のマスクパターンを小ＮＡ（開口数）と大ＮＡとで照明して共通の被露光領域に投影する露光方法であって、
前記マスクパターンは、使用する露光装置の解像限界以下の線幅を持つ開口パターンを有する露光方法。 An exposure method in which the same mask pattern is illuminated with a small NA (numerical aperture) and a large NA and projected onto a common exposed area,
The mask pattern is an exposure method having an opening pattern having a line width less than or equal to a resolution limit of an exposure apparatus to be used. 同一のマスクパターンに斜め照明と垂直照明を行なって共通の被露光領域に投影する露光方法であって、
前記マスクパターンは、使用する露光装置の解像限界以下の線幅を持つ開口パターンを有する露光方法。 An exposure method in which oblique illumination and vertical illumination are performed on the same mask pattern and projected onto a common exposed area,
The mask pattern is an exposure method having an opening pattern having a line width less than or equal to a resolution limit of an exposure apparatus to be used. 前記開口パターンは複数個並んでいることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の露光方法。The exposure method according to claim 6, wherein a plurality of the opening patterns are arranged. マスクパターンは位相シフトパターンを有することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の露光方法。The exposure method according to claim 6, wherein the mask pattern has a phase shift pattern. 前記開口パターンに近接して補助パターンを配置してあることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の露光方法。The exposure method according to claim 6, wherein an auxiliary pattern is disposed in the vicinity of the opening pattern. 同一のマスクパターンを露光波長は一定のままで同時に複数の照明条件で夫々の照明条件の光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影する露光モードを有することを特徴とする露光装置。It has an exposure mode in which the same mask pattern is illuminated with a constant exposure wavelength and simultaneously projected under a plurality of illumination conditions so that the light of each illumination condition does not interfere with each other and projected onto a common exposed area. Exposure device. 同一のマスクパターンを同時に小σ（シグマ）と大σとで夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影する露光モードを有することを特徴とする露光装置。An exposure apparatus characterized by having an exposure mode in which the same mask pattern is simultaneously illuminated with small σ (sigma) and large σ so that light under respective illumination conditions does not interfere with each other and projected onto a common exposed area . 同一のマスクパターンを同時に小ＮＡ（開口数）と大ＮＡとで夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように照明して共通の被露光領域に投影する露光モードを有することを特徴とする露光装置。An exposure having an exposure mode in which the same mask pattern is simultaneously illuminated with a small NA (numerical aperture) and a large NA so that light under each illumination condition does not interfere with each other and projected onto a common exposure area. apparatus. 同一のマスクパターンに同時に斜め照明と垂直照明を夫々の照明条件における光が互いに干渉しないように行なって共通の被露光領域に投影する露光モードを有することを特徴とする露光装置。An exposure apparatus having an exposure mode in which oblique illumination and vertical illumination are simultaneously performed on the same mask pattern so that light under respective illumination conditions do not interfere with each other and projected onto a common exposure area. 前記夫々の照明条件における光が互いに偏向方向が直交する直線偏Linear deviation in which the deflection directions of the lights under the respective illumination conditions are orthogonal to each other. 光光であることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 13, wherein the exposure apparatus is light. 同一のマスクパターンを露光波長は一定のままで照明条件を変えて照明して共通の被露光領域に投影する露光モードを備える露光装置であって、
前記マスクパターンは、該露光装置の解像限界以下の線幅を持つ開口パターンを有する露光装置。 An exposure apparatus comprising an exposure mode for illuminating the same mask pattern with a constant exposure wavelength while changing the illumination conditions and projecting the same on the exposed area,
The mask pattern, an exposure apparatus having an opening pattern with a resolution limit or less in line width of the exposure apparatus. 同一のマスクパターンを小σ（シグマ）と大σとで照明して共通の被露光領域に投影する露光モードを備える露光装置であって、
前記マスクパターンは、該露光装置の解像限界以下の線幅を持つ開口パターンを有する露光装置。 An exposure apparatus having an exposure mode in which the same mask pattern is illuminated with a small σ (sigma) and a large σ and projected onto a common exposed area,
The mask pattern, an exposure apparatus having an opening pattern with a resolution limit or less in line width of the exposure apparatus. 同一のマスクパターンを小ＮＡ（開口数）と大ＮＡとで照明して共通の被露光領域に投影する露光モードを備える露光装置であって、
前記マスクパターンは、該露光装置の解像限界以下の線幅を持つ開口パターンを有する露光装置。 An exposure apparatus having an exposure mode in which the same mask pattern is illuminated with a small NA (numerical aperture) and a large NA and projected onto a common exposed area,
The mask pattern, an exposure apparatus having an opening pattern with a resolution limit or less in line width of the exposure apparatus. 同一のマスクパターンに斜め照明と垂直照明を行なって共通の被露光領域に投影する露光モードを備える露光装置であって、
前記マスクパターンは、該露光装置の解像限界以下の線幅を持つ開口パターンを有する露光装置。 An exposure apparatus having an exposure mode in which oblique illumination and vertical illumination are performed on the same mask pattern and projected onto a common exposed area,
The mask pattern, an exposure apparatus having an opening pattern with a resolution limit or less in line width of the exposure apparatus. 前記開口パターンは複数個並んでいることを特徴とする請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 18, wherein a plurality of the opening patterns are arranged. マスクパターンは位相シフトパターンを有することを。特徴とする請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の露光装置。The mask pattern has a phase shift pattern. The exposure apparatus according to any one of claims 18 to 21, characterized in that 前記開口パターンに近接して補助パターンを配置してあることを特徴とする請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の露光装置。The exposure apparatus according to any one of claims 18 to 21, wherein an auxiliary pattern is disposed in the vicinity of the opening pattern. 請求項１３〜２４のいずれか一項に記載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有することを特徴とするデバイス製造方法。Device manufacturing method, comprising the steps of exposing a wafer with a device pattern by using the exposure apparatus according to any one of claims 13-24, and a step of developing the wafer the exposure.
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