JPH06333795A - Exposure method - Google Patents

Exposure method

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JPH06333795A
JPH06333795A JP5124190A JP12419093A JPH06333795A JP H06333795 A JPH06333795 A JP H06333795A JP 5124190 A JP5124190 A JP 5124190A JP 12419093 A JP12419093 A JP 12419093A JP H06333795 A JPH06333795 A JP H06333795A
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illumination
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Abstract

PURPOSE:To provide an exposure method capable of accurately and fast performing a multiplex exposure using a plurality of sheets of reticle. CONSTITUTION:In an aligning method of performing a multiplex alignment using a plurality of sheets of reticle 1, 2 and forming desired patterns on a wafer 70, a position of a wafer stage 72 of each shot on the wafer aligned in a preceding exposure sequence and a set position of the reticle 1 used in the preceding exposure sequence are stored. In a succeeding exposure sequence, with respect to the stored position of the wafer stage 72 of each shot, the difference between the set position of the preceding reticle 1 and the set position of the succeeding reticle 2 is algebraically added to obtain the position of the wafer stage 72, in which an alignment is performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レチクルまたはマスク
等の原板上のパターンを半導体ウエハ等の基板に露光転
写する半導体製造装置、例えばステッパ等で用いられる
露光方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method used in a semiconductor manufacturing apparatus for exposing and transferring a pattern on an original plate such as a reticle or a mask onto a substrate such as a semiconductor wafer, for example, a stepper.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体技術の進展は近年益々加速度を増
しており、それに伴って微細加工技術の進展も著しいも
のがある。特にその中心をなす光加工技術は1MDRA
Mを境にサブミクロンの領域に踏み込んだ。解像力を向
上させる手段としてこれまで用いられてきたのは、波長
を固定して、光学系のNAを大きくしていく手法であっ
た。しかし最近では露光波長をg線からi線に変えて、
超高圧水銀灯の領域で光露光法の限界を広げようという
試みも行なわれている。
2. Description of the Related Art The progress of semiconductor technology has been accelerating in recent years, and along with it, the progress of fine processing technology has been remarkable. In particular, the optical processing technology at the center of this is 1MDRA
We entered the sub-micron area with M as the boundary. What has been used so far as a means for improving the resolution is a method of fixing the wavelength and increasing the NA of the optical system. But recently, changing the exposure wavelength from g-line to i-line,
Attempts have also been made to expand the limits of light exposure methods in the area of ultra-high pressure mercury lamps.

【0003】g線、i線を用いる従来の手法は、またレ
ジストプロセスの進歩も促した。この光学系とプロセス
の両者が相まって、これまでの光リソグラフィが進歩し
てきたといえる。
Conventional approaches using g-line and i-line have also prompted advances in resist processes. It can be said that the optical lithography so far has progressed due to the combination of both the optical system and the process.

【0004】然しながら一般にステッパの焦点深度はN
Aの2乗に反比例することが知られており、サブミクロ
ン化は同時に深刻な焦点深度問題を提供している。これ
を解決するために出てきた方法の一つがエキシマレーザ
に代表されるもっと短い波長を用いる方法である。短波
長効果で焦点深度は確実に上昇する。
However, in general, the depth of focus of a stepper is N
It is known to be inversely proportional to the square of A, and submicronization at the same time presents a serious depth of focus problem. One of the methods that has come out to solve this is a method of using a shorter wavelength represented by an excimer laser. The short wavelength effect surely increases the depth of focus.

【0005】一方、短波長化の流れの他に解像力を向上
させる手段として登場してきたのが位相シフト膜を用い
る方法である。この方法は従来のレチクル(マスク)の
一部分に、他の部分とは位相差にして180度のシフト
を与える薄膜を形成するやり方でIBMのレベンソン
(Levenson)氏等による論文がその代表的なも
のである。解像力RPと焦点深度DOFは一般に式、 RP=k1 λ/NA DOF=k2 λ/NA2 で示される。ここでλは露光波長である。通常0.7〜
0.8が実用域とされるパラメータk1 は、空間周波数
変調型位相シフト法で0.35ぐらい迄大幅に改善する
ことが知られている。この解像力の改善はドラスティッ
クなもので、従来の光リソグラフィの限界を広げるもの
として注目を集めている。
On the other hand, in addition to the trend of shortening the wavelength, a method using a phase shift film has appeared as a means for improving the resolution. This method is a method of forming a thin film on a part of a conventional reticle (mask) that gives a phase shift of 180 degrees from the other part, and a representative paper by IBM's Levenson et al. Is. The resolving power RP and the depth of focus DOF are generally expressed by the following equation: RP = k 1 λ / NA DOF = k 2 λ / NA 2 . Where λ is the exposure wavelength. Usually 0.7 ~
It is known that the parameter k 1 for which 0.8 is a practical range is significantly improved to about 0.35 by the spatial frequency modulation type phase shift method. This improvement in resolution is drastic and is drawing attention as it extends the limit of conventional optical lithography.

【0006】位相シフトの方法には種々のものが知られ
ており、それらは例えば日経マイクロデバイス1990
年7月号108ページ以降に記載されている福田氏等の
論文に詳しい。これらの方法の中で最も効果の著しいも
のは、論文中で彼等が空間周波数変調型と呼んでいるL
evensonタイプのものであるとされている。
Various methods of phase shifting are known, and they are, for example, Nikkei Microdevice 1990.
Details on the papers by Mr. Fukuda et al. The most significant of these methods is the L, which they call in the paper as spatial frequency modulation.
It is said to be of the evenson type.

【0007】しかしながら、空間周波数変調型の位相シ
フトレチクルを実用に供するためにはまだ多くの問題点
が残っている。このため最近ではLevensonタイ
プの位相シフト効果を照明系の方で実現する手段が案出
されており、その代表例としては本願出願人が先に出願
した特開平4−267515号公報を挙げることができ
る。この手法は位相シフトマスクを用いることなく通常
のレチクルでLevensonタイプと同じ効果を出す
ことができる。上述の出願に示された新しい照明法は、
4重極照明もしくは変形照明と呼ばれる手法である。
However, many problems still remain in order to put the spatial frequency modulation type phase shift reticle into practical use. For this reason, recently, a means for realizing the Levenson-type phase shift effect in the illumination system has been devised, and a representative example thereof is Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-267515, which was previously filed by the applicant of the present application. it can. This method can produce the same effect as the Levenson type with an ordinary reticle without using a phase shift mask. The new lighting method presented in the above application is
This is a method called quadrupole illumination or modified illumination.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
の4重極照明は位相シフトマスクと同じく、効果が基本
的には繰り返しパターンにしか適用できないという特徴
を持っている。従って実際に焦点深度が浅いことで問題
となっているコンタクトホール工程などに適用しにく
い。コンタクトホールは微細な正方形あるいは矩形の形
状を持ち、その周囲に該正方形または長方形の辺の長さ
に相当するオーダーの大きさのパターンが存在しない所
謂孤立パターンで、繰り返しがないために空間周波数領
域での回折パターンの極在化が起こらず、位相シフトマ
スクや上述の照明系での利点を利用することができな
い。
However, this quadrupole illumination has a feature that the effect can basically be applied only to a repetitive pattern, like the phase shift mask. Therefore, it is difficult to apply to a contact hole process or the like, which is a problem due to a shallow depth of focus. The contact hole is a so-called isolated pattern in which a contact hole has a fine square or rectangular shape, and a pattern of a size corresponding to the length of the side of the square or rectangle does not exist around the contact hole. In this case, the diffraction pattern is not localized, and the advantages of the phase shift mask and the illumination system cannot be utilized.

【0009】このためコンタクトホールのような孤立パ
ターンへの適用も考慮して、このような制約のないエキ
シマレーザを用いた露光装置の開発に拍車がかかってい
るのが現状である。エキシマレーザの領域で最も障害と
なっているのはレジストで、ネガ型のレジストは種々開
発されているにも拘らず、ポジ型の良いレジストは未だ
に開発されていない。
Therefore, in consideration of application to an isolated pattern such as a contact hole, the development of an exposure apparatus using an excimer laser without such a restriction is being accelerated. Resists are the most obstacles in the excimer laser region, and although various negative resists have been developed, good positive resists have not yet been developed.

【0010】コンタクトホールパターンの形成工程で
は、焦点方向にウエハを上下させて多重露光する特殊な
露光方法が知られている。しかしながら、この方法はポ
ジ型レジストに対しのみ有効であり、しかも実際の適用
に際しては結像時にトータルとしてのコントラストが落
ちるため、i線などの超高圧水銀灯を使用するシステム
において大きな問題となっている。また、ネガ型レジス
トについては適用することができず、エキシマリソグラ
フィを行う最も大きい理由である孤立パターンへの適用
に対し、大きな否定要因となっていた。
In the step of forming the contact hole pattern, a special exposure method is known in which the wafer is moved up and down in the focal direction to perform multiple exposure. However, this method is effective only for positive resists, and in actual application, the total contrast drops during image formation, which is a major problem in a system using an ultra-high pressure mercury lamp such as i-line. . Further, it cannot be applied to a negative type resist, which is a large negative factor against application to an isolated pattern which is the largest reason for performing excimer lithography.

【0011】ところで、位相シフトマスクあるいは4重
極照明等による方法では、不得意なパターンに対しては
複数のパターンをウエハ上で重ね合わせることで結果と
して所望のパターンを得るという手法が知られている。
代表的な例としては、位相シフトマスクを用いて先の露
光を行った後、レチクルとウエハの相対位置関係を僅か
にずらして後の露光を行い、結果として位相シフタ膜に
よる不要な線を除去して所望のパターンをウエハ上に形
成させている。
By the way, in the method using the phase shift mask or the quadrupole illumination, there is known a method of obtaining a desired pattern as a result by superposing a plurality of patterns on a wafer for a pattern which is not good. There is.
As a typical example, after performing the previous exposure using the phase shift mask, the relative positional relationship between the reticle and the wafer is slightly shifted to perform the subsequent exposure, and as a result, unnecessary lines due to the phase shifter film are removed. Then, a desired pattern is formed on the wafer.

【0012】このように複数のパターンを重ね合わせて
露光を行う場合の典型的な例は、複数枚のレチクルを用
いて互いにパターンを重ね合わせる場合である。複数の
レチクルが使用できる場合には、ダミーパターンを用意
すると孤立パターンに対して広く適用可能な像形成露光
方法が提供できる。
A typical example of the case where a plurality of patterns are overlapped for exposure as described above is a case where a plurality of reticles are used to overlap the patterns with each other. When a plurality of reticles can be used, preparing a dummy pattern can provide an image forming exposure method that can be widely applied to isolated patterns.

【0013】例えば、先の露光として、孤立パターンの
回りにダミーの繰り返しパターンを配置したレチクルを
4重極照明のような変形照明法で露光すると共に、後の
露光として、該ダミーパターンの部分に透過部を持つ別
のレチクルを用いて従来の照明系で多重露光を行ない、
斯かるダミーパターンを除去することによって全体のパ
ターンを形成することが可能となる。
For example, as a first exposure, a reticle in which dummy repeated patterns are arranged around an isolated pattern is exposed by a modified illumination method such as quadrupole illumination, and as a subsequent exposure, a portion of the dummy pattern is exposed. Perform multiple exposure with a conventional illumination system using another reticle with a transmissive part,
By removing such a dummy pattern, it becomes possible to form the entire pattern.

【0014】また、この結果賭して、4重極照明のよう
な変形照明で得意とする繰り返しパターンに対する深度
の深さと、孤立パターンが周囲から孤立しているために
持っている低周波パターンの結像をミックスさせ、全体
として焦点深度の大きい効果的な結像を行うことが可能
となる。
Further, as a result of betting, the depth of the repetitive pattern, which is good at the modified illumination such as the quadrupole illumination, and the low frequency pattern possessed because the isolated pattern is isolated from the surroundings. It is possible to mix images and perform effective image formation with a large depth of focus as a whole.

【0015】しかしながら、複数枚のレチクルを用いて
異なるパターンを重ね合わせることは、ウエハの処理時
間の増大をもたらす。特に、解像力や焦点深度に対する
要求が厳しくなっている現在、光リソグラフイはX線や
EB露光等と同じ土俵の中でコストパフォーマンスを追
求することが要求されている。
However, the superposition of different patterns using a plurality of reticles results in an increase in wafer processing time. In particular, at the present time when the requirements for resolution and depth of focus are becoming strict, optical lithography is required to pursue cost performance in the same playing field as X-ray and EB exposure.

【0016】本発明は、この様な事情に鑑みてなされた
もので、例えばコンタクトホールのような孤立パターン
に対しても良好な結像性能を発揮できるように、複数枚
のレチクルを用いた多重露光を正確に且つ高速に実行す
ることのできる露光方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and multiplex using a plurality of reticles so that good imaging performance can be exhibited even for an isolated pattern such as a contact hole. An object of the present invention is to provide an exposure method capable of performing exposure accurately and at high speed.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段及び作用】上記した課題を
達成するため、本発明は、複数のレチクルを用いて多重
露光を行い、ウエハ上にパターンを形成する露光方法に
おいて、先の露光シーケンスにおいて露光された前記ウ
エハ上の各ショットのウエハステージ位置と先の露光シ
ーケンスで使用されたレチクルのセット位置を記憶し、
後の露光シーケンスにおいては記憶された各ショットの
ウエハステージ位置に対して先のレチクルのセット位置
と後のレチクルのセット位置の差を代数的に加算したウ
エハステージ位置で露光を行うことを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is an exposure method for forming a pattern on a wafer by performing multiple exposure using a plurality of reticles, in the previous exposure sequence. The wafer stage position of each shot on the exposed wafer and the set position of the reticle used in the previous exposure sequence are stored,
In the subsequent exposure sequence, the exposure is performed at the wafer stage position where the difference between the set position of the previous reticle and the set position of the subsequent reticle is algebraically added to the stored wafer stage position of each shot. There is.

【0018】特に、先と後の露光シーケンスでレチクル
に対する照明状態を異ならせたり、照明状態を異ならせ
る場合には、照明状態の変更をレチクル交換時に行うこ
とを特徴として、複数枚のレチクルを使用することによ
る時間のロスを最小限にしている。
In particular, when the reticle has different illumination states in the first and second exposure sequences, or when the illumination states are different, the illuminating state is changed when the reticle is replaced, and a plurality of reticles are used. This minimizes the time lost due to

【0019】[0019]

【実施例】本発明の思想を理解するため、先ず複数のレ
チクルを用いてのパターンの重ね合わせの考え方につい
て説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION To understand the concept of the present invention, first, the concept of pattern superposition using a plurality of reticles will be described.

【0020】図1に示したのは、ウエハ上で重ね合わさ
れるべき2枚のレチクル1,2である。2つのレチクル
1,2はペアとして使用され、第1のレチクル1でウエ
ハに露光が行なわれた後、ウエハは現像を受ける前に第
2のレチクル2によって2回目の露光を受ける。
Shown in FIG. 1 are two reticles 1 and 2 to be superposed on a wafer. The two reticles 1 and 2 are used as a pair, and after the wafer is exposed by the first reticle 1, the wafer is subjected to the second exposure by the second reticle 2 before being subjected to development.

【0021】露光されるべきパターンは周期性のあるパ
ターンや孤立パターンのように種々様々であるが、複数
枚のレチクルによる露光はそのように種々様々なパター
ンが混在している場合や、孤立パターンや繰り返しのな
いパターンのみが存在するような場合に有効である。繰
り返しパターン即ち周期性のあるパターンのみ存在する
場合は、先に述べた4重極的な変形照明法で充分であ
る。
The patterns to be exposed are various, such as a periodic pattern and an isolated pattern, but the exposure by a plurality of reticles is such a mixture of various patterns or an isolated pattern. This is effective when there are only non-repeating patterns. When there are only repetitive patterns, that is, patterns with periodicity, the quadrupole modified illumination method described above is sufficient.

【0022】4重極照明のような変形照明は、特に細か
い高周波の繰り返しパターンの焦点深度について優れて
いる一方で、比較的低周波(具体的には先に述べたk1
ファクタで1.0 以上)の線幅に対しては、焦点深度が低
下するという問題を持っている。以降の説明を簡単にす
るために、4重極あるいは変形照明は繰り返しパターン
でk1 ファクタが 0.8以下では優れた特性を示し、通常
照明法はk1 ファクタが 0.8以上の粗いパターンで優れ
た特性を持つとして説明を進める。この仮定は粗いもの
ではあるが、実用上よい対応を示す。
Deformed illumination such as quadrupole illumination is excellent in depth of focus of repetitive patterns of fine high frequency, while it is relatively low frequency (specifically, k 1 described above).
For a line width of 1.0 or more), there is a problem that the depth of focus decreases. In order to simplify the following explanation, quadrupole or modified illumination shows excellent characteristics when the k 1 factor is 0.8 or less in a repetitive pattern, and the normal illumination method has excellent characteristics in a rough pattern with a k 1 factor of 0.8 or more. I will proceed with the explanation. Although this assumption is rough, it shows a good correspondence in practice.

【0023】実際の変形照明では例えば4重極照明の場
合、設計上のパラメータ(例えば中心から個々の4重極
までの距離や個々の4重極の形状など)によって 0.8と
いう値は多少前後するが、ここでは説明の都合上 0.8と
いう値を用いる。また4重極照明などの各種変形照明の
実現方法、およびパラメータについては本出願人による
上述した出願を参照できるためここでは省略する。
In the actual modified illumination, for example, in the case of quadrupole illumination, the value of 0.8 is slightly different depending on design parameters (for example, the distance from the center to each quadrupole and the shape of each quadrupole). However, a value of 0.8 is used here for convenience of explanation. Further, regarding the method of realizing various types of modified illumination such as quadrupole illumination and the parameters, the above-mentioned application by the present applicant can be referred to, and therefore the description thereof is omitted here.

【0024】本実施例で用いる2つのレチクルでは、第
1のレチクル1には周期性のあるパターンを、そして第
2のレチクル2には少なくとも第1のレチクル1に重な
ることにより、第1のレチクルの周期性を消滅させるパ
ターンが配置されている。集積回路パターンは同一のレ
チクルの中にセル部と周辺回路部などが同時に含まれる
ため、一般には種々の複雑なパターンより形成されてお
り、レチクル1,2上のパターンは互いに組み合わさる
パターンばかりでは無い。例えばレチクル1に細かくて
周期的なパターンがレチクル2上のパターンと組み合わ
さることなく存在し、またレチクル2上にはk1 ファク
ターで 0.8以上の粗い任意のパターンがレチクル1上の
パターンと組み合わさることなく独立に存在しても良
い。
In the two reticles used in this embodiment, the first reticle 1 has a periodic pattern, and the second reticle 2 overlaps at least the first reticle 1 so that the first reticle 1 has a periodic pattern. The pattern is arranged to eliminate the periodicity of. Since the integrated circuit pattern includes the cell portion and the peripheral circuit portion at the same time in the same reticle, it is generally formed by various complicated patterns. The patterns on the reticles 1 and 2 are not limited to patterns that are combined with each other. There is no. For example, a fine and periodic pattern exists on the reticle 1 without being combined with the pattern on the reticle 2, and on the reticle 2, any pattern with a k 1 factor of 0.8 or more is combined with the pattern on the reticle 1. You may exist independently without being.

【0025】互いに組み合わさることなくレチクル1ま
たはレチクル2の一方のみで集積回路パターンを形成す
る場合には、使用するレジストがネガであることを考え
て、パターンを形成しない部分のレチクルの箇所はクロ
ムで遮光されている。ここではレチクル1のパターンと
レチクル2のパターンとが重なり合って、いかに孤立パ
ターンを形成していくかを説明する。
When an integrated circuit pattern is formed only by one of the reticle 1 and the reticle 2 without being combined with each other, the reticle portion where the pattern is not formed is made of chrome because the resist used is negative. It is shaded by. Here, how the pattern of the reticle 1 and the pattern of the reticle 2 overlap with each other to form an isolated pattern will be described.

【0026】図2(A)はコンタクトホールを形成する
ために使用する第1のレチクル上のパターンである。本
来コンタクトホールが形成されるべき位置には11e,
12e,13eで示したパターンが配置されている。通
常のレチクルであればこの3つのパターンしか配置され
ないのであるが、本実施例では11eの回りに11aか
ら11iまでの8つのパターンを、12eの回りに12
aから12iまでの8つのパターンを、13eの回りに
は13aから13iまでの8つのパターンをそれぞれ1
1e,12e,13eを中心として周期的なマトリック
スとなるように配置している。コンタクトホールパター
ンの場合には孤立パターンの配置となり隣り合うパター
ンとの距離が十分取れるため、このように付加的なパタ
ーンをつけることが可能である。
FIG. 2A shows a pattern on the first reticle used for forming a contact hole. At the position where the contact hole should be originally formed, 11e,
The patterns shown by 12e and 13e are arranged. With a normal reticle, only these three patterns are arranged, but in this embodiment, eight patterns 11a to 11i are provided around 11e and 12 patterns are provided around 12e.
8 patterns from a to 12i, and 8 patterns from 13a to 13i around 1e, respectively.
They are arranged so as to form a periodic matrix with 1e, 12e, and 13e at the center. In the case of a contact hole pattern, an isolated pattern is arranged and a sufficient distance can be secured between adjacent patterns, so that it is possible to add an additional pattern in this way.

【0027】レチクル1には周期性を利用するため4重
極照明を加える。4重極照明ではある特定の周波数のパ
ターンについて系の特性が最適化され、パターンとして
も比が1:1となるような繰り返しパターンが有利であ
る。従って、このような付加のダミーパターンをつける
線幅は、先程の説明のための仮定からすれば、k1 ファ
クタで0.8 以下のコンタクトホールパターンサイズが有
利であり、それ以上の大きさのパターンであればレチク
ル2の方に従来と同じ方式で付加パターン等つけずにコ
ンタクトホールパターンを形成させれば良い。
The reticle 1 is provided with quadrupole illumination in order to utilize the periodicity. In the quadrupole illumination, a system characteristic is optimized for a pattern of a certain specific frequency, and a repeating pattern having a ratio of 1: 1 is advantageous as the pattern. Therefore, as for the line width for adding such an additional dummy pattern, a contact hole pattern size of 0.8 or less in terms of the k 1 factor is advantageous, and a pattern of a size larger than that is preferable in view of the assumption for the above description. If so, a contact hole pattern may be formed on the reticle 2 in the same manner as the conventional method without adding an additional pattern or the like.

【0028】一般的に言えばレチクル1では、k1ファク
タが小さい孤立パターンに対して、該線幅と同じ太さの
付加パターンを周期的に付加するのが特徴となる。例え
ばウエハー上で0.4 μm 角のホールパターンを形成する
のであれば、付加パターンの大きさも 0.4μm角で、各
パターンの中心間の距離は 0.8μmである。
Generally speaking, the reticle 1 is characterized in that an additional pattern having the same thickness as the line width is periodically added to an isolated pattern having a small k 1 factor. For example, if a 0.4 μm square hole pattern is formed on a wafer, the size of the additional pattern is also 0.4 μm square, and the distance between the centers of the patterns is 0.8 μm.

【0029】図2(B)に示したのはこれに対応するレ
チクル2上のパターンである。レチクル1とレチクル2
のそれぞれに形成されているパターンの中心を基準とし
た座標軸を取り、対応する座標を比較すると、パターン
21の中心はレチクル1のパターン11eの中心と一致
しており、22の中心は12eの中心と、23の中心は
13eと合致している。ただし21,22,23の角の
大きさはそれぞれ11e,12e,13eの大きさの2
倍となっている。4重極照明で用いられるk1ファクタ
ーの下限は0.5 付近と考えられるので、21〜23まで
のパターンは比較的粗いパターンの分類に入ると考える
ことができる。
The pattern on the reticle 2 corresponding to this is shown in FIG. Reticle 1 and Reticle 2
When the coordinate axes based on the center of the pattern formed in each of the two are taken and the corresponding coordinates are compared, the center of the pattern 21 coincides with the center of the pattern 11e of the reticle 1, and the center of 22 corresponds to the center of 12e. , And the center of 23 coincides with 13e. However, the size of the corners of 21, 22, 23 is 2 of the size of 11e, 12e, 13e, respectively.
Has doubled. Since the lower limit of the k 1 factor used in quadrupole illumination is considered to be around 0.5, it can be considered that the patterns 21 to 23 fall into a relatively coarse pattern classification.

【0030】本発明の主眼である実際の露光手順は後で
詳細に述べるが、結果的にレチクル1は4重極照明で、
またレチクル2は変形照明法ではなく、通常の照明法で
露光される。ここで通常の照明法といわれるのは投影光
学系の瞳上に形成される有効光源が一様分布或はガウス
分布しているような、従来一般に適用されている照明法
で、一般には有効光源の中心部に一定の強度を持ち、投
影光学系の光軸に対して回転対象な分布を持っているも
のをいっている。
The actual exposure procedure, which is the main subject of the present invention, will be described in detail later, but as a result, the reticle 1 is a quadrupole illumination,
Further, the reticle 2 is exposed not by the modified illumination method but by the usual illumination method. The normal illumination method here is an illumination method that has been generally applied in the past such that the effective light source formed on the pupil of the projection optical system has a uniform distribution or a Gaussian distribution. It has a certain intensity at the center of the and has a distribution that is symmetric about the optical axis of the projection optical system.

【0031】第1回目の露光でレチクル1上のパターン
がウエハに転写され、第2回目の露光がレチクル2を用
いてウエハ上に転写される。そのときの2つのレチクル
の像の重なり方を示したのが図3である。先に示したよ
うにパターン11eと21の中心が一致しているために
2つの像は重なり合う。パターン12以下も同様であ
る。このように2つのパターンを重ね合わせると、最終
的に光が当たらないところは11e,12e,13eの
部分のみになる。この結果得られるのが図4のパターン
である。
The pattern on the reticle 1 is transferred onto the wafer by the first exposure, and the second exposure is transferred onto the wafer by using the reticle 2. FIG. 3 shows how the images of the two reticles overlap at that time. As shown above, the two images overlap because the centers of the patterns 11e and 21 are aligned. The same applies to patterns 12 and below. When the two patterns are superposed in this way, only the portions 11e, 12e, and 13e are finally exposed to no light. The result is the pattern of FIG.

【0032】周期性のあるパターンを4重極照明で露光
した結果、11eから13eまでのパターンは、従来の
ように単純にレチクルに11e,12e,13eのみを
形成して孤立パターンとして通常或は4重極照明で露光
した場合より焦点深度が拡大されている。焦点深度の拡
大に寄与した付加パターンは第1回目の露光では解像し
ているが、第2回目の露光で光が与えられ、消されてし
まう。これはネガ型レジストのメリットである。
As a result of exposing a pattern having periodicity by quadrupole illumination, the patterns 11e to 13e are normally or isolated as isolated patterns by simply forming only 11e, 12e and 13e on the reticle as in the conventional case. The depth of focus is wider than when exposed with quadrupole illumination. Although the additional pattern that contributed to the increase in the depth of focus is resolved in the first exposure, light is given and erased in the second exposure. This is an advantage of the negative type resist.

【0033】このような2重の露光はまたレチクル上の
ゴミの転写という意味でも有利である。ネガレジストを
用いて、コンタクトホールパターンのように殆ど透過部
分ばかりとなるレチクルを露光する場合には、微細なゴ
ミがついても、そのゴミが欠陥として転写されてしまう
という欠点がある。しかしながら本発明のように2回の
露光が行われれば、ゴミのために露光光が遮光される部
分についても、もう1回の別の露光で光が照射され、欠
陥が修正される。欠陥の原因となるのがゴミであれば、
2つのレチクルの同じ場所にゴミがつく確率は全く無視
できる確率でしか起こらないからである。なお、同じレ
チクルを用いて多重露光する方法は等倍の結像系で“ v
oting lithography ”として知られている。
Such double exposure is also advantageous in terms of transferring dust on the reticle. When a reticle such as a contact hole pattern, which is almost only a transparent portion, is exposed by using a negative resist, even if fine dust is attached, the dust is transferred as a defect. However, if the exposure is performed twice as in the present invention, the portion where the exposure light is blocked due to dust is also irradiated with the light in another exposure and the defect is corrected. If the cause of the defect is dust,
This is because the probability that dust will be deposited on the same location of two reticles only occurs with a negligible probability. In addition, the method of multiple exposure using the same reticle can
Known as "oting lithography".

【0034】図5は別の例で、2枚のレチクルを用いて
繰り返しのないパターンを形成させる例である。図5
(A)はレチクル1上のパターンで繰り返しのあるパタ
ーンが形成されており、4重極照明を用いて露光され
る。一方、図5(B)のパターンは繰り返しのない、あ
るいは粗い繰り返しから成るレチクル2上のパターンで
通常の照明系を用いて露光が行なわれる。
FIG. 5 shows another example in which two reticles are used to form a non-repeating pattern. Figure 5
(A) is a pattern on the reticle 1 in which a repetitive pattern is formed and is exposed using quadrupole illumination. On the other hand, the pattern shown in FIG. 5B is a pattern on the reticle 2 which is not repeated or is coarsely repeated, and is exposed by using a normal illumination system.

【0035】レチクル1を用いて第1回の露光が行なわ
れ、レチクル2を用いて第2の露光が行なわれた結果、
ウエハ上に2つのパターンが重なり合う様子を示したの
が図6である。この結果得られるパターンが図7で、ネ
ガレジストの特性から両方のパターンによって遮光さ
れ、光が当たらなかった部分のレジストが除去されて、
所望のパターンが形成される。
As a result of performing the first exposure using the reticle 1 and the second exposure using the reticle 2,
FIG. 6 shows how two patterns are overlapped on a wafer. The resulting pattern is shown in FIG. 7, which is shielded by both patterns due to the characteristics of the negative resist, and the resist in the portion not exposed to light is removed,
The desired pattern is formed.

【0036】図7のパターンは縦方向の長さがそれぞれ
異なっており、単純な繰返しパターンではない。この実
施例では更に4重極照明が先端部の形状に問題があると
ころを考慮し、伸びているパターンの方向と直交する方
向に繰り返しのないパターンのエッジを配置している。
この結果、パターンの先端部の形状は図5(B)の方の
粗いパターンに対する照明の影響が入ることになり、先
端部の形状は大幅に改善される。このように細かい繰り
返しパターンとそれに重なるパターンを組み合わせるこ
とにより、種々のパターンを自由に形成することがで
き、しかも細かい繰り返しパターンについては4重極照
明の利点を、それに重ねるパターンには通常照明の利点
を組み合わせることができる。
The patterns of FIG. 7 have different vertical lengths, and are not simple repeating patterns. In this embodiment, considering that the quadrupole illumination has a problem in the shape of the tip portion, the non-repeating pattern edges are arranged in the direction orthogonal to the extending pattern direction.
As a result, the shape of the tip of the pattern is affected by the illumination of the rough pattern in FIG. 5B, and the shape of the tip is significantly improved. By combining such fine repeating patterns and overlapping patterns, various patterns can be formed freely, and the advantages of quadrupole illumination for fine repeating patterns and the advantages of normal illumination for overlapping patterns. Can be combined.

【0037】次に本発明を実施するための装置について
説明する。細かい4重極あるいは変形照明の実現法につ
いては前述したように種々の先例があるので、ここでは
代表として超高圧水銀灯を用いたシステムについて説明
を行なう。エキシマレーザ光の波長域を用いるステッパ
等についても本発明は同様に適用できる。
Next, an apparatus for carrying out the present invention will be described. Since there are various precedents for realizing a fine quadrupole or modified illumination as described above, a system using an ultra-high pressure mercury lamp will be described here as a representative. The present invention is similarly applicable to steppers and the like that use the wavelength range of excimer laser light.

【0038】図8がその露光装置の一実施例である。楕
円ミラー52の第1焦点位置にアークが配置された超高
圧水銀灯51から出た光は、楕円ミラー52で反射後、
第2焦点位置近傍に集光される。53はシャッター、5
4は折り曲げミラーで光路を曲げる役目をし、4重極照
明用の光路に入る場合には、4角錐55、リレーレンズ
56、波長選択フィルタ57を通過してオプティカルイ
ンテグレータ58に入る。
FIG. 8 shows an embodiment of the exposure apparatus. The light emitted from the extra-high pressure mercury lamp 51 in which the arc is arranged at the first focus position of the elliptical mirror 52 is reflected by the elliptical mirror 52,
The light is focused near the second focus position. 53 is a shutter, 5
Reference numeral 4 is a bending mirror that serves to bend the optical path, and when entering the optical path for quadrupole illumination, it passes through a quadrangular pyramid 55, a relay lens 56, and a wavelength selection filter 57 and enters an optical integrator 58.

【0039】59はオプティカルインテグレータ58の
うちから4重極照明を行なうために必要なインテグレー
タのみを選択するメカニカル絞りであり、該絞りを通過
することによって4重極照明が実現される。60は折り
曲げミラー、そして61はレンズで、ウエハ面上の照度
分布を一様にするために必要であれば照度分布調整部材
62が配置される。
Reference numeral 59 is a mechanical diaphragm for selecting only an integrator necessary for performing quadrupole illumination from the optical integrator 58, and quadrupole illumination is realized by passing through the diaphragm. Reference numeral 60 is a bending mirror, and 61 is a lens. An illuminance distribution adjusting member 62 is arranged if necessary to make the illuminance distribution on the wafer surface uniform.

【0040】一方、56’以降は通常照明の構成で、本
実施例では4重極照明系と光路切替により交換できるよ
うになっている。具体的には4角錐55、リレーレンズ
56がリレーレンズ56’に代わり、絞り59が通常の
絞り59’に交換される。リレーレンズを56に切り替
えるのは照明方式に伴う光量の損失を最小限に押さえる
ためである。照明法の切り替えに伴いウエハ面上での照
度むらが変化するのを補正するため、照度むら調整部材
62’が62と交換される。62や62’は一部吸収の
あるレンズと、吸収のないレンズの組み合せで作成した
り、吸収や反射特性を持たせた薄膜をコーティングする
ことによって実現することができる。62あるいは6
2’は照度むら補正をする必要がない場合には省略する
ことができる。
On the other hand, since 56 'has a normal illumination structure, it can be exchanged with the quadrupole illumination system by switching the optical path in this embodiment. Specifically, the quadrangular pyramid 55 and the relay lens 56 are replaced with the relay lens 56 ′, and the diaphragm 59 is replaced with a normal diaphragm 59 ′. The reason why the relay lens is switched to 56 is to minimize the loss of light amount due to the illumination system. The illuminance unevenness adjusting member 62 ′ is replaced with 62 in order to correct the change in the illuminance unevenness on the wafer surface due to the switching of the illumination method. 62 and 62 ′ can be realized by combining a lens with partial absorption and a lens without absorption, or by coating with a thin film having absorption or reflection characteristics. 62 or 6
2'can be omitted if it is not necessary to correct uneven illuminance.

【0041】63はハーフミラーで、ハーフミラー63
で反射した光は積算光量を検出する光学系90とディテ
クタ91に導かれる。ハーフミラー63を通過した光は
マスキングを行なうメカニカルブレード64に到達す
る。メカニカルブレード64はレチクル1の露光される
べき集積回路パターン部の大きさに従い、不図示の駆動
系によって位置の調整が行なわれる。
Reference numeral 63 denotes a half mirror, which is a half mirror 63.
The light reflected by is guided to the optical system 90 for detecting the integrated light amount and the detector 91. The light that has passed through the half mirror 63 reaches a mechanical blade 64 that performs masking. The position of the mechanical blade 64 is adjusted by a drive system (not shown) according to the size of the integrated circuit pattern portion of the reticle 1 to be exposed.

【0042】65はミラー、66はレンズ系、67はミ
ラー、68はレンズ系で、これらの部材を介して超高圧
水銀灯51からの光はレチクルステージ85上に載置さ
れたレチクル1を照明する。
Reference numeral 65 is a mirror, 66 is a lens system, 67 is a mirror, and 68 is a lens system. The light from the extra-high pressure mercury lamp 51 illuminates the reticle 1 mounted on the reticle stage 85 via these members. .

【0043】69はレチクル上のパターンをウエハー7
0に投影結像させる投影光学系である。87はレンズコ
ントローラで4重極照明と、通常照明のときとの微妙な
投影光学系の差や、気圧、露光状態、温度等の変化によ
る投影光学系の変化をコントロールする役目を行なうも
のである。
Reference numeral 69 designates the pattern on the reticle on the wafer 7.
It is a projection optical system for projecting an image on 0. Reference numeral 87 denotes a lens controller which controls a subtle difference in projection optical system between quadrupole illumination and normal illumination, and changes in the projection optical system due to changes in atmospheric pressure, exposure state, temperature and the like. .

【0044】ウエハ70はウエハチャック71に吸着さ
れており、更にチャック71はレーザ干渉計76の一部
を成すミラー75とともに、投影光学系69の光軸方向
のフォーカス合わせやレベリングの機能も持ったXYス
テージ72上に載置されている。77はステージ上に載
置された光電検出ユニットである。また73はアライメ
ントを行なう役割をするオフアクシスのアライメント顕
微鏡、74及び74’は対となっていてウエハ70の位
置を投影光学系に対して所定の位置にセットさせるオフ
アクシス型のオートフォーカス検出系である。74の投
光系から投光された光が74’の検出系で検出される。
The wafer 70 is attracted to a wafer chuck 71, and the chuck 71 has a function of focusing and leveling in the optical axis direction of the projection optical system 69 together with a mirror 75 forming a part of a laser interferometer 76. It is mounted on the XY stage 72. Reference numeral 77 is a photoelectric detection unit mounted on the stage. Further, 73 is an off-axis alignment microscope which plays a role of performing alignment, and 74 and 74 'are paired and an off-axis type autofocus detection system for setting the position of the wafer 70 at a predetermined position with respect to the projection optical system. Is. The light projected from the light projecting system 74 is detected by the detecting system 74 '.

【0045】レチクル1はレチクルステージ85上で固
定された位置にホールドされているレチクル基準マーク
81,81’に対して位置合わせされる。レチクル1上
には基準マーク81,81’に対応する位置にレチクル
セット用のマークが配置されている。レチクルセット用
のマークは装置に対し所定の決められたマークで、レチ
クル2にも同様に配置されている。このレチクルセット
マークはレチクル基準マークとの2次元的な位置合わせ
を可能とするため、1つのレチクルに少なくとも2つ以
上設けられる。
The reticle 1 is aligned with the reticle reference marks 81, 81 'held at a fixed position on the reticle stage 85. Marks for the reticle set are arranged on the reticle 1 at positions corresponding to the reference marks 81, 81 '. The mark for the reticle set is a predetermined mark for the apparatus and is also arranged on the reticle 2. At least two reticle set marks are provided on one reticle in order to enable two-dimensional alignment with the reticle reference mark.

【0046】レチクル基準マーク81,81’はステー
ジ72上に配置することも可能である。本実施例では2
か所に設けられたセットマークと基準マークの対がLE
D80,80’で照明され、ミラープリズム82,8
2’、結像レンズ83,83’を介してCCDカメラ8
4,84’上に撮像される。この後、不図示の処理系、
及び駆動系により、レチクル1は基準マークに対して位
置合わせがなされる。
The reticle reference marks 81 and 81 'can be arranged on the stage 72. In this embodiment, 2
A pair of set mark and reference mark provided at the location is LE
Illuminated by D80, 80 ', mirror prisms 82, 8
2 ', CCD camera 8 via imaging lenses 83, 83'
Imaged on 4, 84 '. After this, a processing system (not shown),
Also, the reticle 1 is aligned with the reference mark by the drive system.

【0047】一方レチクル2はロード用のフォーク86
上に待機されている。レチクル1を用いての第1の露光
が終了した後に、一部不図示の搬送交換機構により、レ
チクル1と2が交換され、レチクル2がレチクルステー
ジ85上でレチクル基準マーク81,81’に対して位
置合わせされる。88はまた露光装置全体を制御するコ
ンピュータである。
On the other hand, the reticle 2 is a fork 86 for loading.
Waiting on After the first exposure using the reticle 1 is completed, the reticle 1 and the reticle 2 are exchanged by a transport exchange mechanism (not shown), and the reticle 2 is moved to the reticle reference marks 81 and 81 ′ on the reticle stage 85. Are aligned. Reference numeral 88 is a computer that controls the entire exposure apparatus.

【0048】これらが本発明を実施する際の主なハード
ウェアであるが、次にどのようにして本発明による2枚
の露光が行われるかを説明する。
These are the main hardware for carrying out the present invention. Next, how to expose two sheets according to the present invention will be described.

【0049】まず機械が所定のジョブによってスタート
すると、コンピュータ88の指示によりレチクル1がレ
チクルステージ85上に搬送され、レチクルセットマー
クを用いて、レチクル基準マーク81,81’に対して
位置合わせが行われる。レチクルセットマークとレチク
ル基準マークのずれ量はCCDカメラ84、84’によ
って検出され、位置合わせが行われる。
First, when the machine is started by a predetermined job, the reticle 1 is conveyed onto the reticle stage 85 according to an instruction from the computer 88, and the reticle set mark is used to perform alignment with the reticle reference marks 81 and 81 '. Be seen. The displacement amount between the reticle set mark and the reticle reference mark is detected by the CCD cameras 84 and 84 ', and the alignment is performed.

【0050】位置合わせを行った際の微小な残差はコン
ピュータ88に記憶される。このときレチクル1の位置
合わせ誤差の回転成分は特に所定の値以下になるまで調
整される。ここで所定の値というのはオーバーレイとい
われる位置合わせ精度の要求により定まる値であり、例
えばレチクルの回転成分を2ppm以下に押さえたい場
合には、レチクル1の追い込みは1ppm以下にするこ
とが望ましい。これは第2の露光で用いられるレチクル
2の追い込みも1ppm以下とすることで、最悪値とし
て2ppmが保証されるからである。
The minute residual when the alignment is performed is stored in the computer 88. At this time, the rotational component of the alignment error of the reticle 1 is adjusted until it becomes below a predetermined value. Here, the predetermined value is a value determined by the requirement of alignment accuracy called overlay, and for example, when it is desired to suppress the rotational component of the reticle to 2 ppm or less, it is desirable that the drive-in of the reticle 1 be 1 ppm or less. This is because by setting the reticle 2 used in the second exposure to be 1 ppm or less, the worst value of 2 ppm is guaranteed.

【0051】レチクル1には4重極照明が行われるた
め、照明系の状態は4重極照明用の55,56,62の
組み合わせがセットされ、一方レンズコントローラ87
は投影光学系69を4重極照明に合致した状態にセット
する。これでレチクル1を用いての露光準備が完了す
る。
Since quadrupole illumination is performed on the reticle 1, a combination of 55, 56 and 62 for quadrupole illumination is set as the state of the illumination system, while the lens controller 87 is used.
Sets the projection optical system 69 in a state matching the quadrupole illumination. This completes the preparation for exposure using the reticle 1.

【0052】次いで不図示のウエハ搬送系によりウエハ
70がウエハチャック71上にセットされ、吸着され
る。次いでウエハに対し位置合わせのための検出がXY
ステージ72をウエハ上のパターンのレイアウトに応じ
て所定の手順で移動させ、オフアクシスのアライメント
顕微鏡73を使って観察することにより行われる。検出
された値に基づいてウエハのパターンレイアウトに合致
する位置合わせのための座標がXYステージ72の停止
するべき座標値として求められる。ここでオフアクシス
顕微鏡系のベースライン補正値は予め求められているも
のとする。
Next, the wafer 70 is set on the wafer chuck 71 by a wafer transfer system (not shown) and is adsorbed. Next, the detection for alignment with the wafer is XY
This is performed by moving the stage 72 in a predetermined procedure according to the pattern layout on the wafer and observing it using an off-axis alignment microscope 73. Based on the detected values, the coordinates for alignment that match the pattern layout of the wafer are obtained as the coordinate values at which the XY stage 72 should stop. Here, it is assumed that the baseline correction value of the off-axis microscope system is obtained in advance.

【0053】以上で露光を行うための位置合わせ検出動
作が終了する。この手順はファーストマスクと呼ばれる
第1層目の露光、即ち第1番目のウエハ上に何もパター
ンが形成されていない場合には省略することができる。
ファーストマスクの場合には第1回目のパターン形成と
いうことで、予めパターンレイアウトからアプリオリに
決定される座標値でメカニカルなプリアライメンとの精
度に基ずき露光が行われることになる。
With the above, the alignment detecting operation for performing the exposure is completed. This procedure can be omitted when the exposure of the first layer called the first mask, that is, when no pattern is formed on the first wafer.
In the case of the first mask, since it is the first pattern formation, the exposure is performed based on the precision with the mechanical pre-alignment with the coordinate values determined in advance from the pattern layout.

【0054】次いで装置はコンピュータ88の指令に基
づいて露光の動作に入る。露光を行う際にXYステージ
72が移動して停止するべき座標は、位置合わせの必要
とされる通常の場合には位置合わせ光学系であるアライ
メント顕微鏡73の計測値に基づいて作られた座標であ
り、ファーストマスクの場合は前述のように予め定めら
れている座標値である。この値に基づいてステージが停
止され、照明光学系内のシャッタ53が作動して、露光
が行われ、次いで次の位置にステージが移動して露光と
いう所定の動作が繰り返され、ウエハ全面の露光が行わ
れる。
Then, the apparatus enters the operation of exposure based on the instruction of the computer 88. The coordinates at which the XY stage 72 should move and stop during exposure are coordinates created based on the measurement values of the alignment microscope 73, which is an alignment optical system in the normal case where alignment is required. Yes, in the case of the first mask, the coordinate values are predetermined as described above. Based on this value, the stage is stopped, the shutter 53 in the illumination optical system is actuated to perform the exposure, and then the stage is moved to the next position and the predetermined operation of exposure is repeated to expose the entire surface of the wafer. Is done.

【0055】このとき、各露光位置で露光された時の実
際のステージの停止位置は、すべて記憶される。従って
1回目の露光で各露光ショットごとにステージ72が停
止した位置は、続けて行われる2回目の露光ではすべて
既知量となっている。以上でレチクル1を用いての第1
回目の露光が完了する。
At this time, all the actual stop positions of the stage at the time of exposure at each exposure position are stored. Therefore, the positions at which the stage 72 stops for each exposure shot in the first exposure are all known amounts in the subsequent second exposure. With the above, the first using the reticle 1
The second exposure is completed.

【0056】レチクル1を用いての露光が完了したの
で、レチクル1はレチクルステージ85から不図示の搬
送システムにより取り除かれ、レチクル2がレチクルス
テージ85上にセットされる。レチクル2はそれ自身上
に予め設けられたレチクルセットマークにより、レチク
ル基準マーク81,81’に対して位置合わせが行われ
る。
Since the exposure using the reticle 1 is completed, the reticle 1 is removed from the reticle stage 85 by a transport system (not shown), and the reticle 2 is set on the reticle stage 85. The reticle 2 is aligned with the reticle reference marks 81 and 81 'by the reticle set mark provided on itself.

【0057】レチクル厚が異なっても、レチクル検出光
学系のピントが狂わないように図8の系ではレチクルを
パターンの形成されている側から観察している。この時
もレチクル2の位置合わせ誤差の回転成分については所
定の値、例えば1ppm以下になるまでに追い込みが行
われる。回転成分をこのように所定の値以下に押さえる
理由はレチクル2を用いての2回目の露光に際して、ウ
エハステージの回転を伴わないようにするためである。
In order to prevent the reticle detection optical system from being out of focus even if the reticle thickness is different, the reticle is observed from the side where the pattern is formed in the system of FIG. Also at this time, the rotational component of the alignment error of the reticle 2 is driven in until it reaches a predetermined value, for example, 1 ppm or less. The reason why the rotation component is kept below the predetermined value is to prevent the wafer stage from rotating during the second exposure using the reticle 2.

【0058】レチクル1とレチクル2の相互の回転成分
が所望の値以下に押さえられていれば、2回目の露光に
際してウエハチャック71を回転させる必要がなくなり
単純なX、Y方向の並進成分の補正だけですむ。回転を
伴う場合には回転中心の位置に伴う並進成分の発生が無
視できず、2回目の露光に際しても新たに位置合わせを
行うことが必須となり、余分な時間が必要となる。勿
論、全体の露光が終了するまでウエハ70はウエハチャ
ック71に吸着されたままである。
If the mutual rotation components of the reticle 1 and the reticle 2 are kept below a desired value, it is not necessary to rotate the wafer chuck 71 at the time of the second exposure, and simple correction of translational components in the X and Y directions. Only need When rotation is involved, the occurrence of a translational component due to the position of the center of rotation cannot be ignored, and it is essential to newly perform alignment during the second exposure, and extra time is required. Of course, the wafer 70 is still attracted to the wafer chuck 71 until the entire exposure is completed.

【0059】このようにしてレチクル2のセットが行わ
れると同時に、レチクル2の照明状態である通常照明の
状態に露光、及び照明光学系のセットが行われる。レチ
クルの交換と同時に該セットを行うことで、複数枚露光
の時間的デメリットが最小限に抑えられる。即ちレンズ
コントローラ87は投影光学系69の状態を通常照明用
のパラメータにセットし直すとともに、照明光学系側で
も55,56,59,62に代わり、56’,59’,
62’が光路中に挿入される。これでレチクル2を露光
するための準備が終了する。
In this way, the reticle 2 is set, and at the same time, the exposure and the illumination optical system are set in the normal illumination state, which is the illumination state of the reticle 2. By performing the setting simultaneously with the reticle exchange, the time demerit of exposing a plurality of sheets can be minimized. That is, the lens controller 87 resets the state of the projection optical system 69 to the parameter for normal illumination, and replaces 55, 56, 59, 62 on the illumination optical system side with 56 ′, 59 ′,
62 'is inserted in the optical path. This completes the preparation for exposing the reticle 2.

【0060】次いでレチクル2を用いての第2露光が開
始される。レチクル1のときに既にウエハの露光される
べき位置座標は決定されており、しかもレチクル1とレ
チクル2を交換する間でウエハはウエハチャック71に
吸着されたままであるので、第2露光で新たに位置合わ
せを行う必要はない。レチクルの位置合わせの回転成分
については既にハード的に追い込まれていることが確認
されているので、残っているのはレチクル位置合わせの
際の残留の並進成分のみである。
Then, the second exposure using the reticle 2 is started. When the reticle 1 is used, the position coordinates of the wafer to be exposed are already determined, and the wafer is still attracted to the wafer chuck 71 while the reticle 1 and the reticle 2 are exchanged. No alignment is required. Since it has been confirmed that the rotational component of the reticle alignment has already been driven in hardware, the only remaining translation component at the time of reticle alignment is left.

【0061】この並進成分はレチクルの位置合わせのと
きに分かっているので、第2露光の際にはその残留分の
補正が取り入れられて座標値の補正が行われる。この補
正はレチクル2のセット誤差を既にできている各ショッ
トの座標値に代数的に加えるだけで良い。
Since this translational component is known at the time of aligning the reticle, the correction of the residual amount is introduced and the coordinate value is corrected at the time of the second exposure. This correction may be performed by algebraically adding the set error of the reticle 2 to the coordinate value of each shot already made.

【0062】並進成分の補正はウエハの回転を伴わない
ため補正が容易である。第1露光が行われた座標に補正
が加えられた値を目標値として、ステージの移動と露光
が繰り返され第2露光が終了する。全ショットの露光が
終了するとウエハ70は吸着を解除され、不図示の搬送
システムでウエハチャック上から外されて、次ぎのウエ
ハの搬入を待つ状態となる。そしてまた同じレチクル1
とレチクル2の組み合わせで露光が行われる際には、先
に述べたレチクル1の搬入状態に戻ることになる。
The correction of the translational component is easy because it does not involve the rotation of the wafer. The movement and exposure of the stage are repeated with the target value being the corrected value of the coordinates of the first exposure, and the second exposure is completed. When the exposure of all the shots is completed, the wafer 70 is released from the suction, is unloaded from the wafer chuck by a transfer system (not shown), and waits for the next wafer to be loaded. And the same reticle 1 again
When exposure is performed by the combination of the reticle 2 and the reticle 2, the reticle 1 is returned to the loading state described above.

【0063】レチクル1とレチクル2の露光順序は任意
で良いので、第1のウエハについてはレチクル1、レチ
クル2の順番で、第2のウエハについてはレチクル2、
レチクル1の順番で、第3のウエハについてはレチクル
1、レチクル2の順番でというように、露光順序を交互
にしていくとレチクルのセット回数が減り、効率的な露
光を行うことができる。
Since the exposure order of the reticle 1 and the reticle 2 may be arbitrary, the reticle 1 and the reticle 2 are sequentially in the order of the first wafer, and the reticle 2 and the reticle 2 are in the order of the second wafer.
If the exposure order is alternated, such as reticle 1 in order, reticle 1 and reticle 2 in order for the third wafer, the number of times the reticle is set decreases, and efficient exposure can be performed.

【0064】本発明の実施例は図1の超高圧水銀灯を用
いた系を示したが、これは勿論エキシマレーザを用いた
露光システムに適用が可能である。また、変形照明技術
も4重極照明系を示したが、リング照明のような技術も
レチクル1の照明に適用できる。
The embodiment of the present invention shows the system using the ultra-high pressure mercury lamp shown in FIG. 1, but this is of course applicable to an exposure system using an excimer laser. Further, although the modified illumination technique has shown the quadrupole illumination system, a technique such as ring illumination can be applied to the illumination of the reticle 1.

【0065】また、本実施例では2つのレチクルを組み
合わせてパターンを形成する例を示したが、2枚以上の
レチクルの組み合わせで全体のパターンを形成すること
も可能である。例えば、4重極照明法には方向性があ
り、XY方向の細かい周期的パターンについては焦点深
度が大きくなる効果的があるが、±45°方向のパターン
に対しては効果がない。そのため4重極の方向を45°回
転させると今度は±45°方向の細かい周期性パターンに
対して焦点深度が大きくなる効果が出てくる。
Further, in the present embodiment, an example in which two reticles are combined to form a pattern is shown, but it is also possible to form the entire pattern by combining two or more reticles. For example, the quadrupole illumination method has directionality and is effective in increasing the depth of focus for a fine periodic pattern in the XY directions, but is ineffective for a pattern in the ± 45 ° directions. Therefore, rotating the direction of the quadrupole by 45 ° has the effect of increasing the depth of focus for fine periodic patterns in the ± 45 ° direction.

【0066】従ってレチクル3として±45°方向に細か
い周期性を持つパターンを配置したものを用いて、4重
極照明系もレチクル1を照明したものと有効光源を45°
回転させて配した照明系を使用してパターン合成すれ
ば、孤立パターンを含め種々の方向に対応したパターン
合成を行うことができる。この時も投影光学系や照明系
に該4重極照明に対応した処置が成されることは言うま
でもない。
Therefore, using a reticle 3 having a pattern having a fine periodicity in the ± 45 ° direction, the quadrupole illumination system illuminates the reticle 1 and the effective light source is 45 °.
If pattern composition is performed using an illumination system that is rotated and arranged, pattern composition corresponding to various directions including isolated patterns can be performed. Needless to say, at this time, the projection optical system and the illumination system are also treated in accordance with the quadrupole illumination.

【0067】本実施例では通常のレチクルを用いたが、
本発明は位相シフトマスクに対しても同様に実施でき
る。位相シフトマスクの場合には、小さいσ(コヒーレ
ンスファクター)が良いといわれるため、照明系等もレ
チクルの条件に応じて切換が行われる。
Although a normal reticle is used in this embodiment,
The present invention can be similarly applied to the phase shift mask. In the case of a phase shift mask, it is said that a small σ (coherence factor) is good, so that the illumination system and the like are switched according to the conditions of the reticle.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上述べてきたように、複数のレチクル
を用いれば、それらのレチクルの特性に合わせて変形照
明あるいは通常照明を選択し、ウエハ上に多重露光して
パターン合成することにより、周期性のあるパターンか
ら孤立パターンまで含めたトータルな意味でフレキシビ
リティにとんだ、焦点深度の大きい結像を行うことがで
きる。また、この場合、本発明の手順を踏めばウエハの
アライメントが1回で済むため複数枚のレチクルを用い
る時間的な不利さが大幅に改善される。
As described above, when a plurality of reticles are used, modified illumination or normal illumination is selected in accordance with the characteristics of these reticles, and multiple exposure is performed on the wafer to form a pattern, so that the periodic It is possible to form an image with a large depth of focus, which has flexibility in a total sense including a characteristic pattern to an isolated pattern. Further, in this case, if the procedure of the present invention is followed, the alignment of the wafer only needs to be performed once, so that the time disadvantage of using a plurality of reticles is greatly reduced.

【0069】また、本発明のような多重露光によるパタ
ーン合成はネガレジストに特に有効で、現状で化学増幅
型ネガレジストの採用が有力視されているエキシマリソ
グラフィにおいて特に有力な方法である。
Further, the pattern synthesis by multiple exposure as in the present invention is particularly effective for a negative resist, and is a particularly effective method in excimer lithography in which the adoption of a chemically amplified negative resist is considered to be strong at present.

【0070】更に、本発明ではレチクルセットの回転成
分を押さえることによって、複数枚のレチクルを重ねる
ことによる時間的な不利さを補うことができる。この結
果、コスト的な面で極めて効率的な微細パターン形成を
実現することができる。
Further, according to the present invention, by suppressing the rotational component of the reticle set, it is possible to compensate for a time disadvantage caused by stacking a plurality of reticles. As a result, it is possible to realize extremely efficient fine pattern formation in terms of cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明で用いるレチクル1,2を示す図。FIG. 1 is a view showing reticles 1 and 2 used in the present invention.

【図2】レチクル1上の周期的パターンと、このパター
ンに対応するレチクル2上のパターンを示す図。
FIG. 2 is a view showing a periodic pattern on the reticle 1 and a pattern on the reticle 2 corresponding to this pattern.

【図3】図2の各レチクルの重なり方を示す図。FIG. 3 is a diagram showing how the reticles in FIG. 2 overlap.

【図4】図2の各レチクルの重なりよってウエハ上にで
きるパターンを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a pattern formed on a wafer by overlapping the reticles in FIG.

【図5】レチクル1上の周期的パターンの他の例と、こ
のパターンに対応するレチクル2上のパターンを示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing another example of the periodic pattern on the reticle 1 and a pattern on the reticle 2 corresponding to this pattern.

【図6】図5の各レチクルの重なり方を示す図。FIG. 6 is a diagram showing how the reticles in FIG. 5 overlap.

【図7】図5の各レチクルの重なりよってウエハ上にで
きるパターンを示す図。
7 is a diagram showing a pattern formed on a wafer by overlapping the reticles in FIG.

【図8】本発明が適用される露光装置の一実施例を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of an exposure apparatus to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12,13 レチクル1上の周期性パターン 21,22,23 レチクル2上のパターン 51 超高圧水銀灯 53 シャッター 55 4角錐プリズム 56,56’ リレーレンズ 59,59’ 有効光源選択部材 62,62’ 照度分布調整部材 69 投影光学系 70 ウエハ 71 ウエハチャック 72 ステージ 73 オフアクシス顕微鏡 76 レーザ干渉計 81,81’ レチクル基準マーク 84,84’ CCD 85 レチクルステージ 86 ロードハンド 88 コンピュータ 11, 12, 13 Periodic pattern on reticle 1, 22, 22, 23 Pattern on reticle 51 Ultra-high pressure mercury lamp 53 Shutter 55 Four-sided pyramid prism 56,56 'Relay lens 59,59' Effective light source selection member 62,62 ' Illuminance distribution adjusting member 69 Projection optical system 70 Wafer 71 Wafer chuck 72 Stage 73 Off-axis microscope 76 Laser interferometer 81,81 'Reticle reference mark 84,84' CCD 85 Reticle stage 86 Road hand 88 Computer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 9/00 7316−2H 7352−4M H01L 21/30 311 C 7352−4M 311 L ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location G03F 9/00 7316-2H 7352-4M H01L 21/30 311 C 7352-4M 311 L

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のレチクルを用いて多重露光を行
い、ウエハ上にパターンを形成する露光方法において、
先の露光シーケンスにおいて露光された前記ウエハ上の
各ショットのウエハステージ位置と先の露光シーケンス
で使用されたレチクルのセット位置を記憶し、後の露光
シーケンスにおいては記憶された各ショットのウエハス
テージ位置に対して先のレチクルのセット位置と後のレ
チクルのセット位置の差を代数的に加算したウエハステ
ージ位置で露光を行うことを特徴とする露光方法。
1. An exposure method for forming a pattern on a wafer by performing multiple exposure using a plurality of reticles,
The wafer stage position of each shot on the wafer exposed in the previous exposure sequence and the set position of the reticle used in the previous exposure sequence are stored, and the wafer stage position of each shot stored in the subsequent exposure sequence. On the other hand, the exposure method is characterized in that the exposure is performed at the wafer stage position where the difference between the set position of the previous reticle and the set position of the subsequent reticle is algebraically added.
【請求項2】 先と後の露光シーケンスでレチクルに対
する照明状態が異なることを特徴とする請求項1に記載
の露光方法。
2. The exposure method according to claim 1, wherein an illumination state on the reticle is different between the first and second exposure sequences.
【請求項3】 前記照明状態の変更をレチクル交換時に
行うことを特徴とする請求項2に記載の露光方法。
3. The exposure method according to claim 2, wherein the illumination state is changed when the reticle is replaced.
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