JPH0684750A - 露光装置およびその露光装置を用いた露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一のフォトマスクを用いて、ポジ型および
ネガ型の両方の転写をすること、位相シフタを用いない
で露光の解像力を向上させること、１回の露光で２以上
の焦点を有すること、および１回の露光で２以上の露光
量を有することを可能とする露光装置および露光方法を
提供する。 【構成】 第１の反射型フォトマスク１８ａと、この第
１の反射型フォトマスク１８ａを設置するための第１の
マスクステージ１００ａと、第２の反射フォトマスク１
８ｂと、この第２の反射型フォトマスク１８ｂを設置す
るための第２のマスクステージ１８０ｂと、光源１１か
らの光１１ａを第１の反射型フォトマスク１８ａおよび
第２の反射型フォトマスク１８ｂに照射し、さらに第１
の反射型フォトマスク１８ａおよび第２の反射型フォト
マスク１８ｂを反射した第１の露光光１１０ｃおよび第
２の露光光１１０ｂを、ハーフミラー３０により合成
し、第３の露光光１１０ｅを形成し、半導体基板２１上
のレジスト膜２１ａに露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は露光装置およびその露
光装置を用いた露光方法に関し、特に、同一のマスクを
用いてネガ型およびボジ型の露光を可能とし、また露光
時の解像力の向上、多重焦点および多重露光を可能とし
た露光装置およびその露光装置を用いた露光方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路は、微細かつ複雑
なパターンを組合わせて構成することにより、大容量か
つ多機能の半導体集積回路を経済的に得ることができ
る。このために、たえず半導体集積回路内のパターン寸
法を縮小するための製造技術の開発が行なわれている。

【０００３】半導体集積回路の製造におけるパターンの
微細化技術には、リソグラフィ技術が用いられている。
このリソグラフィ技術は、まず半導体基板の上にレジス
ト膜が形成される。

【０００４】ここに、レジスト膜とは、光に対して反応
が起きる有機高分子であり、回転塗布法などより、パタ
ーン加工を行なう半導体基板の上に均一な薄膜が形成さ
れる。その後、レジスト膜に加熱処理を施して、レジス
ト膜中に含有している有機溶剤を蒸発させると同時に、
レジスト膜内の応力の除去およびレジスト膜の半導体基
板への付着力の強化を行なう。

【０００５】次に、レジスト膜が感光する波長に合わせ
た光で、レジスト膜面に露光を行なう。このとき、予め
所定の回路パターンが形成された原画（マスク）をレジ
スト膜面に直接密着させて露光を行なったり、あるいは
投影法を用いて、マスク上のパターンを半導体基板上に
結像する方法などで露光する。

【０００６】露光されたレジスト膜は、光エネルギを吸
収し化学変化を起こす。その結果、レジスト膜の分子量
が変化する。この分子量の変化には、レジスト膜構成物
質の高分子鎖が切断されて分子量が減少するものと、逆
に高分子鎖間に架橋反応が起こって分子量が増大するも
のとの２種類がある。

【０００７】前者はポジ型レジストと呼ばれ現像時に光
を当てた部分が除去される。また、後者はネガ型レジス
トと呼ばれ、現像時に光を当てた部分が残る。

【０００８】現在の技術では、ポジ型レジストは欠陥が
生じやすいが、パターン精度がよいという特徴があり、
ネガ型レジストは欠陥が生じにくいがパターン精度が悪
いという特徴があり、それぞれ用途によって使い分けら
れている。

【０００９】次に、図１７を参照して、従来の露光装置
の構造について説明する。この露光装置は、光源である
水銀ランプ１１，反射鏡１２，集光レンズ２０，フライ
アイレンズ１３，絞り１４，集光レンズ１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，ブラインド１５，反射鏡１７，フォトマス
ク１８，投影レンズ１９ａ，１９ｂおよび瞳２５から構
成されている。

【００１０】まず、水銀ランプ１１から発せられた光１
１ａは、反射鏡１２により、たとえばｇ線（４３６ｎ
ｍ）のみが反射されて、単一波長の光となる。次に、光
１１ａは、フライアイレンズ１３の各フライアイ構成レ
ンズ１３ａの各々に入射し、その後絞り１４を通過す
る。

【００１１】なお、図１７において、光１１ｂは、１個
のフライアイ構成レンズ１３ａによって作りだされた光
路を示し、光１１ｃは、フライアイレンズ１３によって
作りだされる光路を示している。その後、光１１ａは集
光レンズ１６ａ，ブラインド１５および集光レンズ１６
ｂを通過して、反射鏡１７により再度ｇ線（４３６ｎ
ｍ）の単一波長の光１１ａのみが反射される。

【００１２】次に、光１１ａは、集光レンズ１６ｃを透
過した後、所定のパターンが形成されたフォトマスク１
８の全面を均一に照射する。その後、光１１ａは、投影
レンズ１９ａ，１９ｂにより、所定の倍率に縮小され、
半導体ウェハ２１上のレジスト膜２１ａを露光する。

【００１３】たとえば、ポジ型レジスト膜の場合、現像
時に光が当たった部分は除去されることになる。なお、
図において、光１１ｄは０次回折光、光１１ｅおよび光
１１ｆは±一次回折光を示す。

【００１４】しかしながら、近年露光寸法が微細化され
る傾向にある。このような背景において、半導体装置内
のパターンの解像度をさらに向上させるために、フォト
マスクを通過する光に位相差を与え、これにより光強度
プロファイルを改善するいわゆる位相シフト法が知られ
ている。

【００１５】以下、この位相シフト法について図１８
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）および図１９（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）を参照して説明する。

【００１６】まず、図１８（ａ）を参照して、たとえ
ば、ライン・アンド・スペースのパターン形成を行なう
場合、従来のフォトマスク１８においては、石英基板な
どの透明マスク基板１８ａ上に、クロム、モリブデンま
たはシリサイドなどの遮光性の材料を用いて形成される
遮光部１８ｄと、光透過部１８ｃを形成する。これによ
り、ライン・アンド・スペースの繰返しパターンを形成
し、露光用のマスクパターン１８としている。

【００１７】このマスクパターン１８を透過した光のマ
スク直下における光の強度分布は、図１８（ｂ）に符号
Ａ１で示すように、遮光部１８ｄのところでは、透過す
る光は０であり、透過部１８ｃではすべて光が透過す
る。

【００１８】ここで、１つの透過部１８ｃについて考え
ると、図１８（ｃ）を参照して、レジスト膜に与えられ
る透過光は、光の回折などにより、両側の裾に小山状の
極大を持つ光の振幅になる。また、透過部１８ｃの透過
光は、一点鎖線Ａ２′で示すようになる。

【００１９】次に、図１８（ｄ）を参照して、各透過部
１８ｃからの光を合わせると、Ａ３で示すごとく、光強
度分布はシャープさを失い、光の回折による像のぼけが
生じ、結局シャープな露光を得ることができない。

【００２０】これに対して、図１９（ａ）を参照して、
上記繰返しパターンの光の透過部１８ｃの上に、１つお
きに、位相シフタ２３を設けると、光の回折による像の
ぼけが位相の反転によって打ち消し合い、シャープな像
が転写され、解像力が改善される。

【００２１】つまり、図１９（ｂ）を参照して、一方の
透過部１８ｃに位相シフタ２３が設けられると、それが
たとえば、光に１８０°の位相差を与えるものであれ
ば、この位相シフト２３を通過した光は、符号Ｂ１に示
すように反転する。一方、透過部１８ｃからの光は、位
相シフタ２３を通らないのでかかる反転は生じない。

【００２２】次に、図１９（ｃ）を参照して、レジスト
膜に与えられる光は、互いに反転した光が、その光強度
分布のすそにおいて、Ｂ２で示す位置で打ち消し合い、
結局レジスト膜に与えられる光の分布は、図１９（ｄ）
にＢ３で示すような、理想的な形状になる。

【００２３】以上のように、ライン・アンド・スペース
の１つおきに位相シフタ２３を設ける方法をレベンソン
タイプの位相シフタ法と呼んでいる。

【００２４】次に、この位相シフタ法を用いた他の従来
例について以下説明する。まず、図２０（ａ）〜（ｅ）
を参照して、補助シフタ型の位相シフト法について説明
する。

【００２５】図２０（ａ）を参照して、石英マスク基板
１８ａの上に、光透過部１８ｃとその両側に開口幅の小
さい光の透過部１８ｅ，１８ｅが設けられたフォトマス
クが形成されている。上記光の透過部１８ｅ，１８ｅに
は、１８０°の位相差を与える位相シフタ２３が設けら
れている。

【００２６】次に、図２０（ｂ）を参照して、上記構成
よりなるフォトマスク１８に光を照射した場合、透過部
１８ｃを透過した光は、レジスト膜上においては、両側
の裾が広がった小山状の光の振幅となる。また、図２０
（ｃ）を参照して、位相シフタ２３を透過した光は、レ
ジスト膜の上においては２つの小さい小山状の光の振幅
となる。

【００２７】次に、図２０（ｄ）を参照して、レジスト
膜上における光の強度は、上述した２つの光の振幅を重
ね合わせね合わせたものとなり、両側側の裾の拡がりが
抑えられたシャープの小山状となり、光の解析によるぼ
けが打ち消される。よって、図２０（ｅ）を参照して、
半導体ウェハ２１の上に、シャープな像を有するレジス
ト膜２１ａを形成することが可能となる。

【００２８】次に、図２１（ａ）〜（ｅ）を参照して、
自己整合型の位相シフタ法について説明する。

【００２９】まず、図２１（ａ）を参照して、石英マス
ク基板１８ａの上に光の透過部１８ｃと光の遮光部１８
ｄが形成されている。この透過部１８ｃと遮光部１８ｄ
の境界部には、透過する光に１８０°の位相差を与える
位相シフタ２３が設けられている。

【００３０】次に、図２１（ｂ）を参照して、上記構成
よりなるフォトマスク１８に光を照射した場合、透過部
１８ｃを透過した光は、レジスト膜上において、両側の
裾が広がった小山状の光の振幅となる。

【００３１】次に、図２１（ｃ）を参照して、位相シフ
タ２３を透過した光は、レジスト膜上においては、両側
の裾がなだらかに広がった２つの小山状の光の振幅とな
る。

【００３２】よって、図２１（ｄ）を参照して、レジス
ト膜上における光の強度は、上述した２つの光の振幅を
重ね合わせたものとなり、両側の裾の拡がりが抑えられ
たシャープな小山状となる。

【００３３】次に、図２１（ｅ）を参照して、以上のよ
うにして、半導体ウェハ２１の上に、シャープな像を有
するレジスト膜２１ａを形成することができる。

【００３４】次に、図２２（ａ）〜（ｅ）を参照して、
ハーフトーン型の位相シフト法について説明する。

【００３５】まず、図２２（ａ）を参照して、石英マス
ク基板１８ａの上に、光の透過部１８ｃと光の遮光部１
８ｄが形成されている。この遮光部１８ｄは、光を約１
０％程度透過す材質で形成されている。また、遮光部１
８ｄの上面には、透過する光に対して１８０°の位相差
を与える位相シフタ２３が設けられている。

【００３６】まず、図２２（ｂ）を参照して、上記構成
よりなるフォトマスク１８に光を照射した場合、透過部
１８ｃを透過した光は、レジスト膜上においては、両側
の裾が広がった小山状の光の振幅となる。

【００３７】次に、図２２（ｃ）を参照して、遮光部１
８ｄを透過する約１０％の光は、レジスト膜上において
は、位相が１８０°反転した光の振幅となる。

【００３８】次に、図２２（ｄ）を参照して、レジスト
膜上における光の強度は、上述した２つの光の振幅を重
ね合わたものとなり、両側に約１０％の光の強度がある
ものの、小山状の裾の部分において光の強度が抑えられ
る。

【００３９】よって、図２２（ｅ）を参照して、半導体
基板２１上にシャープな像を有するレジスト膜２１ａを
形成することが可能となる。

【００４０】このハーフトーン型の位相シフト法の特徴
は、上述した補助シフタ型および自己整合型の位相シフ
タ法に比べた場合、解像力は同等であるが、補助シフタ
型や自己整合型のように複雑な位相シフタ２３を形成す
る必要はなく、約１０％程度透過する遮光部１８ｄの上
に位相シフタ２３を設けることのみで容易に形成するこ
とができることになる。

【００４１】次に、図２３（ａ）〜（ｅ）を参照して、
シフタ遮光型Ｉの位相シフト法について説明する。

【００４２】まず、図２３（ａ）を参照して、石英マス
ク基板１８ａの上に、所定の間隔を設けて透過する光に
１８０°の位相差を与える位相シフタ２３が設けられて
いる。

【００４３】次に、図２３（ｂ）を参照して、上記構成
よりなるフォトマスク１８に光を照射した場合、石英マ
スク基板１８ａの透過部１８ｃを透過した光は、レジス
ト膜上においては、位相シフタ２３に対応した部分の振
幅が弱まった形となる。

【００４４】また、図２３（ｃ）を参照して、位相シフ
タ２３を透過した光は、レジスト膜上においては、位相
が１８０°反転した光の振幅となる。

【００４５】よって、図２３（ｄ）を参照して、レジス
ト膜上における光の強度は、上述した２つの光の振幅を
重ね合わせたものとなり、位相シフタ２３に対応する部
分に光の強度がほぼ“０”となる部分が形成される。

【００４６】これにより、図２３（ｅ）を参照して、位
相シフタ２３に対応する形状を有するレジスト膜２１ａ
を半導体基板２１上に形成することが可能となる。

【００４７】次に、図２４（ａ）〜（ｅ）を参照して、
シフタ遮光型ＩＩの位相シフト法について説明する。

【００４８】まず、図２４（ａ）を参照して、石英マス
ク基板１８ａの上に、所定の幅を有し、透過する光に対
し１８０°の位相差を与える位相シフタ２３が設けられ
ている。

【００４９】次に、図２４（ｂ）を参照して、上記構成
よりなるフォトマスク１８に光を照射した場合、石英マ
スク基板１８ａの光の透過部１８ｃを透過した光は、レ
ジスト膜上においては図に示すようになる。また、図２
４（ｃ）を参照して、位相シフタ２３を透過した光は、
レジスト膜上においては、位相が１８０°反転した光の
振幅となる。

【００５０】次に、図２４（ｄ）を参照して、レジスト
膜上における光の強度は、上述した２つの差の振幅を重
ね合わせたものとなり、位相シフタ２３の両端部に対応
する部分に光の強度がほぼ“０”となる部分が形成され
る。

【００５１】これにより、図２４（ｅ）を参照して、位
相シフタ２３の両端部に対応する部分にのみレジスト膜
２１ａを有するレジスト膜を形成することが可能とな
る。

【００５２】次に、図２５（ａ）〜（ｄ）を参照して、
多段型の位相シフト法について説明する。

【００５３】まず、図２５（ａ）を参照して、石英マス
ク基板１８ａの上に、透過する光に対して１８０°の位
相差を与える所定幅の位相シフタ２３ｂと、この位相シ
フタ２３ｂの一方の端面部にのみ、透過する光に対して
９０°の位相差を与える位相シフタ２３ａが設けられて
いる。位相シフタ２３ｂと位相シフタ２３ａの両側に
は、透過部１８ｃが設けられている。

【００５４】このように配置されたフォトマスク１８を
透過するレジスト膜上での光の位相は、図２５（ｂ）を
参照して、位相シフタ２３ｂを透過した光の位相は
（ｉ）のようになり、位相シフタ２３ａを透過した光の
位相は（ｉｉ）のようになり、透過部１８ｃを透過した
光の位相は（ｉｉｉ）のようになる。

【００５５】よって、レジスト膜上における光の強度
は、図２５（ｃ）を参照して、位相シフタ２３ｂと透過
部１８ｃの界面においては、光の強度がほぼ０となるた
めに、露光されない部分が生じる。

【００５６】一方、位相シフタ２３ｂと位相シフタ２３
ａおよび透過部１８ｃからなる部分においては、位相シ
フタ２３ａを設けているために、光の強度が０となるこ
とはなく、露光されることになる。

【００５７】よって、上記構成よりなるフォトマスク１
８を用いた場合、レジスト膜２１ａは、図２５（ｄ）に
示すようになる。

【００５８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下に述べる問題点を有している。

【００５９】まず第１に、フォトマスクと同じパターン
をレジスト膜に転写する場合は、ポジ型レジスト膜を用
い、フォトマスクのパターンを反転させてレジスト膜に
転写する場合は、ネガ型レジスト膜を用いる。

【００６０】ポジ型レジスト膜は、ノボラック樹脂系レ
ジストからなり、ネガ型レジスト膜はゴム系レジストか
らなる。よって、それぞれの取扱いが異なる点、現像時
における現像液や現像方法が異なる点において、使用上
留意すべき点が多くある。

【００６１】第２に、上記従来技術のように投影型のフ
ォトマスクを用いた場合、フォトマスクの表裏にある欠
陥が露光に悪影響を及ぼす。そのために、フォトマスク
の欠陥の発見や欠陥の修正に多大の時間を費やさなけれ
ばならない。

【００６２】また、位相シフトマスクを用いた場合、位
相シフタは透明な材質からできているために、欠陥を発
見するのが困難である。さらに、位相シフタの製造も困
難である。そのため、不規則なパターンの場合、位相シ
フタの製造が複雑となってしまう。

【００６３】第３に、半導体基板の上に段差が生じた場
合、同一の半導体基板内において、焦点位置が異なり、
所望の形状にレジスト膜をエッチングできないという問
題点がある。

【００６４】ここで、図２６（ａ）〜（ｃ）を参照し
て、段差を有する半導体基板５０上のレジスト膜５１に
露光を行なう場合について説明する。

【００６５】まず、図２６（ａ）を参照して、半導体基
板５０の段差部５０ａの上のレジスト膜を基準として、
焦点位置を合わせた場合を示している。

【００６６】この場合は、段差部５０ａの上のレジスト
膜５１には、所定形状の孔５２を形成することができ
る。しかし、段差部５０ｂの上のレジスト膜５１には、
焦点位置が合わないために、図に示すような形状不良を
起こした孔５３が形成される。

【００６７】次に、図２６（ｂ）を参照して、半導体基
板５０の段差部５０ｂ上のレジスト膜５１を基準として
焦点位置を合わせた場合を示している。

【００６８】この場合は、段差部５０ｂの上のレジスト
膜５１には、所定形状の孔５３を形成することができ
る。しかし段差部５０ａの上のレジスト膜５１には、焦
点進路が合わないために図に示すような形状不良を起こ
した孔５２が形成される。

【００６９】次に、図２６（ｃ）を参照して、半導体基
板５０の段差部５０ａ，５０ｂの上のレジスト膜５１の
中間の位置を基準として、焦点を合わせた場合を示して
いる。この場合においては、段差部５０ａ，５０ｂの上
のレジスト膜５１には、ともに焦点位置が合わないため
に、形状不良を起こした孔５２，５３が形成されてしま
う。

【００７０】第４に、同一の半導体基板の上のレジスト
膜５１に深さの異なる孔を形成する場合、それぞれの孔
を形成するための露光量が異なるために、所望の形状の
孔が形成されないという問題点がある。

【００７１】図２７（ａ）〜（ｃ）を参照して、深さの
異なる孔を開口する場合について説明する。

【００７２】まず、図２７（ａ）を参照して、深さが浅
い方の孔５２を基準に露光量を設定した場合を示してい
る。この場合、孔５２は所定の形状に形成されるが、孔
５３は露光量が不足しているために形状不良となってし
まう。

【００７３】次に、図２７（ｂ）を参照して、深さが深
い方の孔５３を基準に露光量を設定した場合を示してい
る。この場合孔５３は、所定の形状に形成されるが、孔
５２は露光量が多いために、形状不良となってしまう。

【００７４】次に、図２７（ｃ）を参照して、孔５２と
孔５３との中間の深さを基準に露光量を設定した場合を
示している。この場合は、孔５２，孔５３ともに形状不
良を起こしてしまう。

【００７５】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたもので、同一のフォトマスクを用いてポジ型お
よびネガ型の両方の転写を行なうこと、位相シフタを用
いないで露光の解像力を向上させること、１回の露光で
２以上の焦点を有することおよび１回の露光で２以上の
露光量を有することを可能とする露光装置およびその露
光装置を用いた露光方法を提供することを目的とする。

【００７６】

【課題を解決するための手段】この発明に基づいた請求
項１に記載の露光装置においては、第１のフォトマスク
を設置するための第１のマスクステージと、第２のフォ
トマスクを設置するための第２のマスクステージと、上
記第１のフォトマスクから出る光のパターンを露光すべ
き基板にまで導くための第１光案内手段と、上記第２の
フォトマスクから出る光のパターンを露光すべき上記基
板にまで導くための第２光案内手段とを備えている。

【００７７】次に、この発明に基づいた請求項２に記載
の露光装置においては、露光用の光を発するための光源
と、上記光源から発せられた光を反射光と透過光とに分
割するハーフミラーと、上記反射光の光路内に位置し、
上記反射光を露光すべき基板に反射する所定のパターン
を有する第１の反射型フォトマスクを設置するための第
１のマスクステージと、上記透過光の光路内に位置し、
上記透過光を露光すべき基板に反射する所定のパターン
を有する第２の反射型フォトマスクを設置するための第
２のマスクステージとを備えている。

【００７８】次に、この発明に基づいた請求項３に記載
の露光方法においては、以下の工程を備えている。

【００７９】まず、光源から露光用の光が発せられる。
その後、上記光をハーフミラーを用いて分割し、反射光
と透過光が形成される。

【００８０】次に、上記反射光および透過光を所定のパ
ターンを有する第１の反射型フォトマスクおよび第２の
反射型フォトマスクに照射し、それぞれの反射光により
第１の露光光および第２の露光光が形成される。その
後、上記第１の露光光と上記第２の露光光を再び上記ハ
ーフミラーに照射し、上記第１の露光光と上記第２の露
光光とを合成して、第３の露光光が形成される。

【００８１】

【作用】この発明に基づいた請求項１に記載の露光装置
によれば、第１の光案内手段および第２の光案内手段を
備えている。これにより、第１の光案内手段から得られ
る露光光の位相と、第２の光案内手段から得られる露光
光の位相とに所定の位相差を設けることにより、合成さ
れる露光光の解像力を向上させることが可能となる。

【００８２】また、上記第１の光案内手段から得られる
露光光の焦点位置と、第２の光案内手段から得られる露
光光との焦点位置とを異ならせることにより、同一基板
上に焦点位置の異なるレジスト膜がある場合にも、１回
の光の照射で露光することが可能となる。

【００８３】さらに、上記一方の露光光の所定の領域
に、他の露光光を合成することにより、１回の光の照射
で、部分的に露光量の異なる露光を行なうことが可能と
なる。

【００８４】次に、この発明に基づいた請求項２に記載
の露光装置によれば、第１の反射型フォトマスクを設置
するための第１のマスクステージと、第２の反射型フォ
トマスクを設置するための第２のマスクステージとを備
えている。

【００８５】このように、反射型のフォトマスクを用い
ることで、フォトマスクの欠陥の検査および欠陥の修正
は反射面のみですむ。また、反射型のフォトマスクを用
いることで投影レンズ等を数量を減少させることができ
るため露光装置の小型化も可能となる。

【００８６】さらに、上記と同様に、第１の反射マスク
を反射した露光光の位相と、第２の反射マスクを反射し
た露光光の位相とに所定の位相差を設けることにより、
合成される露光光の解像力を向上させることが可能とな
る。

【００８７】また、第１の反射マスクを反射した露光光
の焦点位置と、第２の反射マスクを反射した露光光の焦
点位置とを異ならせることにより、同一基板上に焦点位
置の異なるレジスト膜がある場合にも１回の光の照射で
露光することが可能となる。

【００８８】さらに、上記一方の露光光の所定の領域に
のみ他の露光光を合成することにより、１回の光の照射
で部分的に露光量の異なる露光を行なうことが可能とな
る。

【００８９】次に、この発明に基づいた請求項３に記載
の露光方法によれば、第１の露光光と第２の露光光とを
形成し、この第１の露光光と第２の露光光とを合成して
第３の露光光を形成する。

【００９０】これにより第１の露光光の位相と、第２の
露光光の位相とに所定の位相差を設けることにより、合
成される第３の露光光の解像力を向上させることが可能
となる。また、第１の露光光の焦点位置と第２の露光光
の焦点位置とを異ならせることにより、同一基板上に焦
点位置の異なるレジスト膜がある場合にも１回の光の照
射で露光することが可能となる。

【００９１】さらに、第１の露光光の所定の領域にのみ
第２の露光光を合成することにより、１回の光の照射で
部分的に露光量の異なる露光を行なうことが可能とな
る。

【００９２】

【実施例】以下、この発明に基づいた露光装置の一実施
例の構造およびその動作原理について説明する。

【００９３】まず、図１を参照して、この実施例におけ
る露光装置の構造は、光源である水銀ランプ１１、反射
鏡１２、集光レンズ２０、フライアイレンズ１３、絞り
１４、集光レンズ１６Ａ、１６ｂ、およびブラインド１
５を有している。なお、ここまでの構成は、従来技術と
同様であるために詳細な説明は省略する。

【００９４】さらに、この半導体装置は、ハーフミラー
３０、投影レンズ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ、第１の反射
型フォトマスク１８ａを設置するための第１のマスクス
テージ１８０ａおよび第２の反射型フォトマスク１８ｂ
を接地するための第２のマスクステージ１８０ｂを備え
ている。

【００９５】ハーフミラー３０は、光源から発せられる
たとえばｇ線（４３６ｎｍ）からなる光１１ａの光軸に
対して、４５°傾いて配置されている。第１の反射型フ
ォトマスク１８ａは、光１１ａがハーフミラー３０によ
り反射された第１の光１１０ａが垂直に照射されるよう
に、第１のマスクステージ１８０ａに設置されている。

【００９６】また、第２の反射型フォトマスク１８ｂ
は、光１１ａがハーフミラー３０を透過した第２の光１
１０ｂが垂直に照射されるように、第２のマスクステー
ジ１８０ｂに設置されている。

【００９７】他に、この露光装置の動作原理について説
明する。光源１１から発せられた光１１ａは、ハーフミ
ラー３０により９０°反射またはそのまま透過され、第
１の光１１０ａと第２の光１１０ｂとに分割される。な
お、図中光の進行方向を矢印で示している。

【００９８】次に、第１の光１１０ａは、第１の反射型
フォトマスク１８ａに形成された所定の反射パターンに
より反射し、第１の露光光１１０ｃとなる。一方、第２
の光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂに形
成された所定の反射パターンにより反射し、第２の露光
光１１０ｄとなる。

【００９９】この第１の露光光１１０ｃと第２の露光光
１１０ｄとは、再びハーフミラー３０により反射光と透
過光とに分割される。このうち第１の露光光１１０ｃの
透過光と、第２の露光光１１０ｄの反射光とが合成さ
れ、第３の露光光１１０ｅが形成される。

【０１００】この第３の露光光１１０ｅは、投影レンズ
１９ｃにより半導体ウェハ２１に照射され、半導体ウェ
ハ２１上のレジスト膜２１ａを露光する。また、光１１
ｄは０次回折光を示し、光１１ｅと光１１ｆとは±１次
回折光を示している。

【０１０１】次に、上記露光装置を用いた露光光方法の
各実施例について説明する。なお、各実施例において半
導体ウェハ２１上に設けられているレジスト膜２１ａは
露光部分が除去されるポジ型レジストとする。また、便
宜上、光１１ｄ、光１１ｅ、光１１ｆの記載は省略す
る。

【０１０２】まず、図２（ａ）〜（ｅ）を参照して、第
１の実施例について説明する。この実施例においては、
図２（ａ）を参照して、第１の反射型フォトマスク１８
ａは、石英マスク基板１８ｃの上に反射部１８０ａと透
過部１８０ｂとからなる反射パターンが形成されてい
る。反射部１８０ａは、たとえばアルミなどから形成さ
れている。

【０１０３】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、反射パターンは形成さ
れておらず、第２の反射型フォトマスク１８ｂに照射さ
れた光はすべて透過するように形成されている。

【０１０４】上記第１の反射型フォトマスク１８ａおよ
び第２の反射型フォトマスク１８ｂを用いた場合、ま
ず、光源からの光１１ａがハーフミラー３０によって反
射された第１の光１１０ａは、第１の反射型フォトマス
ク１８ａを照射し、反射する。この反射した光により第
１の露光光１１０ｃが形成される。

【０１０５】この第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ
２１上での光の振幅は、図２（ｂ）に示す振幅となる。

【０１０６】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂをすべ
て透過するために、第２の露光光１１０ｄは、図２
（ｃ）に示すように振幅のない光となる。

【０１０７】よって、ハーフミラー３０によって、第１
の露光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成によ
って形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２
１上における光の強度は、図２（ｄ）に示すようにな
る。したがって、半導体ウェハ２１上のレジスト膜２１
ａは、第１の反射型フォトマスク１８ａのパターンが反
転したレジストのパターンとなる。

【０１０８】これにより、ネガ型レジスト膜を用いて、
半導体基板の上にフォトマスクのパターンが反転したパ
ターンが転写されることとなり、ポジ型レジスト膜を用
いた場合と同様の効果を得ることができる。

【０１０９】次に、図３（ａ）〜（ｅ）を参照して、第
２の実施例について説明する。この実施例においては、
まず、図３（ａ）を参照して、第１の反射型フォトマス
ク１８ａは、石英マスク基板１８ｃの上に反射部１８０
ａと透過部１８０ｂとからなる反射パターン１８０が形
成されている。反射部１８０ａは、アルミなどから形成
されている。

【０１１０】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、全面に反射パターン１
８０ｆが形成され、第２の反射型フォトマスク１８０ｂ
に照射された光をすべて反射するように形成されてい
る。

【０１１１】また、第２の反射型フォトマスク１８ｂを
反射する光に、第１の反射型フォトマスク１８ａを反射
する光に対してλ／２の位相差を設けるために、図３
（ａ）に示すように、λ／４ずらした位置に第２の反射
型フォトマスク１８ｂを配置している。

【０１１２】これにより、第１の反射型フォトマスク１
８ａを反射する光と、第２の反射型フォトマスク１８ｂ
を反射する光との間にλ／２の光路差を設けることがで
きる。

【０１１３】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第２の光１１０ａは、第１の反
射型フォトマスク１８ａを照射し、反射する。この反射
した光により第１の露光光１１０ｃが形成される。この
第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の振
幅は、図３（ｂ）に示す振幅となる。

【０１１４】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂにより
すべて反射され、かつその位相が１８０°変換される。
この反射した光により第２の露光光１１０ｄが形成され
る。この第２の露光光１１０ｄの半導体ウェハ上での光
の振幅は、図３（ｃ）に示す振幅となる。

【０１１５】よって、ハーフミラー３０により、第１の
露光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成によっ
て形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１
上における光の強度は、図３（ｄ）に示すようになる。

【０１１６】したがって、半導体ウェハ２１上のレジス
ト膜２１ａは、第１の反射型フォトマスク１８ａのレジ
ストパターン１８０と同じになる。よって、ネガ型レジ
スト膜を用いて、半導体基板の上にフォトマスクと同一
のパターンが転写されることとなる。

【０１１７】以上、上述した第１の実施例および第２の
実施例により、同一のパターンを用いてネガ型およびポ
ジ型の転写を行なうことができる。

【０１１８】なお、上記第２の実施例において、第１の
反射型フォトマスク１８ａおよび第２の反射型フォトマ
スク１８ｂの位置決めを行なうための位置決め装置５０
の概略について、図４を参照して説明する。

【０１１９】この位置決め装置５０は、たとえば第２の
反射型フォトマスク１８ｂを載置した第２のフォトマス
クステージ１８０ｂを固定し、図中矢印Ｘ方向に移動可
能なＸステージ５４と、このＸステージ５４の移動方向
を規制するガイド５５が設けられている。

【０１２０】また、Ｘステージ５４を移動させるための
Ｙステージ５３が設けられ、このＹステージ５３は、モ
ータ５１の順回転または逆回転に伴って、図中矢印Ｙ方
向に移動する。Ｙステージ５３とＸステージ５４との当
接面には、所定のテーパが設けられた斜面５３ａ，５４
ａがそれぞれ設けられている。

【０１２１】次に、図５（ａ）〜（ｅ）を参照して、第
３の実施例について説明する。この実施例においては、
まず、図５（ａ）を参照して、第１の反射型フォトマス
ク１８ａは、石英マスク機１８ｃの上に反射部１８０ａ
と透過部１８０ｂとが交互に形成された反射パターン１
８０を有している。反射部１８０ａは、アルミなどから
形成されている。

【０１２２】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、第１の反射型フォトマ
スクと同一の反射パターン１８０が形成されている。

【０１２３】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第１の光１１０ａは、第１の反
射型フォトマスク１８ａを照射し、反射する。この反射
された光により、第１の露光光１１０ｃが形成される。
この第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光
の振幅は、図５（ｂ）に示す振幅となる。

【０１２４】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し反射する。この反射された光により、第２の露光光１
１０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導
体ウェハ２１上での光の振幅は、第１の露光光１１０ｃ
と同様に、図５（ｃ）に示す振幅となる。

【０１２５】よって、ハーフミラー３０により、第１の
露光光１１０ｂと第２の露光光１１０ｄとの合成によっ
て形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１
上における光の強度は、図５（ｄ）に示すようになる。

【０１２６】したがって、半導体ウェハ２１上のレジス
ト膜２１ａは、第１の反射型フォトマスク１８ａおよび
第２の反射型フォトマスク１８ｂのパターンを反転した
パターンとなる。この実施例においては、第１の実施例
と比較した場合、ハーフミラー３０による光のパワーロ
スを回復することができる。

【０１２７】次に、図６（ａ）〜（ｅ）を参照して、第
４の実施例について説明する。この実施例においては、
まず、図６（ａ）を参照して、第１の反射型フォトマス
ク１８ａは、石英マスク基板１８ｃの上に反射部１８０
ａと透過部１８０ｂからなる反射パターン１８０が形成
されている。この反射部１８０ａは、アルミなどから形
成されている。

【０１２８】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、第１の反射型フォトマ
スクの反射パターンが９０°変換された反射パターン１
８０が形成されている。

【０１２９】また、第２の反射型フォトマスク１８ｂを
反射する光に、第１の反射型フォトマスク１８ａを反射
する光に対してλ／２の位相差を設けるために、図６
（ａ）に示すように、λ／４ずれた位置に第２の反射型
フォトマスク１８ｂを配置している。

【０１３０】これにより、第１の反射型フォトマスク１
８ａを反射する光と第２の反射型フォトマスク１８ｂを
反射する光とにλ／２の光路差を設けることができる。

【０１３１】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第１の光１１０ａは、第１の反
射型フォトマスク１８ａを照射し、反射する。この反射
された光により第１の露光光１１０ｃが形成される。こ
の第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の
振幅は、図６（ｂ）に示す振幅となる。

【０１３２】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し反射する。この反射された光により、第２の露光光１
１０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導
体ウェハ２１上での光の振幅は、図６（ｃ）に示す振幅
となる。

【０１３３】したがって、ハーフミラー３０により、第
１の露光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成に
よって形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ
２１上における光の強度は、図６（ｄ）に示すような
る。

【０１３４】この図からもわかるように、光の強度は、
光の回折による裾の部分が打ち消されるために、光の強
度の強弱が明瞭になり、半導体ウェハ２１上のレジスト
膜２１ａには、シャープな像を転写することができる。
なお、この第４の実施例は、従来の位相シフト法におけ
るレベンソンタイプと同様の作用効果を得ることができ
る。

【０１３５】次に、図７（ａ）〜（ｅ）を参照して、第
５の実施例について説明する。この実施例においては、
まず、図７（ａ）を参照して、第１の反射型フォトマス
ク１８ａは、石英マスク基板１８ｃの所定の位置に反射
部１８０ａが形成されている。この反射部は、たとえば
アルミなどから形成されている。

【０１３６】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、第１の反射型フォトマ
スク１８ｃ上の反射部１８０ａよりも広い間隔で、一対
の反射部１８０ａ，１８０ａが形成されている。

【０１３７】また、第２の反射型フォトマスク１８ｂを
反射する光に、第１の反射型フォトマスク１８ａを反射
する光に対してλ／２の位相差を設けるために、図７
（ａ）に示すように、λ／４ずらした位置に第２の反射
型フォトマスク１８ｂを配置している。

【０１３８】これにより、第１の反射型フォトマスク１
８ａを反射する光と第２の反射型フォトマスク１８ｂを
反射する光との間にλ／２の光路差を設けることができ
る。

【０１３９】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第１の光１１０ａは、第１の反
射型フォトマスク１８ａを照射し、反射する。この反射
した光により第１の露光光１１０ｃが形成される。この
第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の振
幅は、図７（ｂ）に示すように、裾が左右に広がった小
山形状の振幅となる。

【０１４０】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し、反射する。この反射した光により第２の露光光１１
０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導体
ウェハ２１上での光の振幅は、図７（ｃ）に示す振幅と
なる。

【０１４１】よって、ハーフミラー３０により、第１の
露光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成により
形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１上
における光の強度は、図７（ｄ）に示すように小山の裾
の部分の光の強度が０となり、図７（ｅ）に示すよう
に、半導体ウェハ２１上のレジスト膜２１ａにシャープ
な像を転写できることがわかる。

【０１４２】なお、この第５の実施例は、従来の位相シ
フト法における補助シフタ型の位相シフト法と同様の作
用効果を得ることがでる。

【０１４３】次に、図８（ａ）〜（ｅ）を参照して、第
６の実施例について説明する。この実施例においては、
まず、図８（ａ）を参照して、第１の反射型フォトマス
ク１８ａは、石英マスク基板１８ｃのこの所定の位置に
反射部１８０ａが形成されている。この反射部１８０ａ
は、アルミなどから形成されている。

【０１４４】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、第１の反射型フォトマ
スク１８ａ上の反射部１８０ａの幅と同一の間隔を有す
る一対の反射部１８０ａが形成されている。

【０１４５】また、第２の反射型フォトマスク１８ｂを
反射する光に、第１の反射型フォトマスク１８ａを反射
する光に対してλ／２の位相差を設けるために、図８
（ａ）に示すように、λ／４ずれた位置に第２の反射型
フォトマスク１８ｂを配置している。

【０１４６】これにより、第１の反射型フォトマスク１
８ａを反射する光と第２の反射型フォトマスク１８ｂを
反射する光とにλ／２の光路差を設けることができる。
まず、光源からの光１１ａがハーフミラー３０によって
反射された第１の光１１０ａは、第１の反射型フォトマ
スク１８ａを照射し、反射する。この反射した光により
第１の露光光１１０ｃが形成される。この第１の露光光
１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の振幅は、図８
（ｂ）に示すように、両側の裾が左右に広がった小山状
の振幅となる。

【０１４７】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し、反射する。この反射した光により、第２の露光光１
１０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導
体ウェハ２１上での光の振幅は、図８（ｃ）に示す振幅
となる。

【０１４８】よって、ハーフミラー３０により第１の露
光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成によって
形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１上
における光の強度は、図８（ｄ）に示すようになる。

【０１４９】この図からもわかるように、光の最大強度
は小さくなるものの、その両側に光の強度が０となる部
分を有する小山状となるために、図８（ｅ）に示すよう
に半導体ウェハ２１上のレジスト膜２１ａにシャープな
像を転写できることが可能となる。なお、この第６の実
施例は、従来の自己整合型位相シフト法と同様の効果を
得ることができる。

【０１５０】次に、図９（ａ）〜（ｅ）を参照して第７
の実施例について説明する。この実施例においては、ま
ず図９（ａ）を参照して、第１の反射型フォトマスク１
８ａは、石英マスク基板１８ｃの上の所定の位置に反射
部１８０ａが形成されている。この反射部１８０ａは、
アルミなどから形成されている。

【０１５１】一方、第２の反射型フォトマスク１８０ｂ
の石英マスク基板１８ｃの上には、第１の反射型フォト
マスク１８ａ上の反射部１８０ａに対応する位置に、こ
の反射部１８０ａの幅とほぼ同じ透過部１８０ｂを有
し、この透過部１８０ｄを左右から挟むように所定の反
射率からなる反射部１８０ａが形成されている。

【０１５２】なお、この実施例における反射部１８０ａ
は、照射された第２の光１１０ｂを約１０％程度しか反
射しない反射材（たとえばクロムの反射防止膜付アルミ
材）などで形成されている。

【０１５３】また、第２の反射型フォトマスク１８ｂを
反射する光に第１の反射型フォトマスク１８ａを反射す
る光に対してλ／２の位相差を設けるために、図９
（ａ）に示すようにλ／４ずれた位置に第２の反射型フ
ォトマスク１８ｂを配置している。これにより、第１の
反射型フォトマスク１８を反射する光と第２の反射型フ
ォトマスク１８ｂを反射する光とにλ／２の光路差を設
けることができる。

【０１５４】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第１の光１１０ａは、第１の反
射型フォトマスク１８ａを照射し、反射する。この反射
した光により第１の露光光１１０ｃが形成される。この
第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の振
幅は、図９（ｂ）に示すように、両側の裾が広がった小
山状の振幅となる。

【０１５５】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し、反射する。この反射した光により、第２の露光光１
１０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導
体ウェハ２１上での光の振幅は、図９（ｃ）に示す振幅
になる。

【０１５６】よって、ハーフミラー３０により第１の露
光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成によって
形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１上
における光の強度は、図９（ｄ）に示すようになる。

【０１５７】この図からもわかるように、半導体ウェハ
全面を照射するものの、両側において光の強度が０とな
るシャープな小山状となり、光の回折によるぼけがほぼ
打ち消されて、図９（ｅ）に示すようにシャープな像を
レジスト膜２１ａに転写することが可能となる。

【０１５８】なお、この第７の実施例は、従来のハーフ
トーン型位相シフト法と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【０１５９】次に、図１０（ａ）〜（ｅ）を参照して、
第８の実施例について説明する。この実施例において
は、図１０（ａ）を参照して、第１の反射型フォトマス
ク１８ａは、石英マスク基板１８ｃの上に第１の反射部
１８０ａと第２の反射部１８０ｃとが形成され、その両
側に透過部１８０ｂが形成されている。第１の反射部１
８０ａおよび第２の反射部１８０ｃはアルミなどから形
成されている。

【０１６０】また第１の反射部１８０ａによって反射さ
れる光と第２の反射部１８０ｃによって反射される光と
にλ／４の位相差を設けるために、図１０（ａ）に示す
ようにλ／８の段差が設けられている。

【０１６１】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、第１の反射型フォトマ
スク１８ａの第２の段差部１８０ｃにほぼ対応する位置
に反射部１８０ａが形成されている。この反射部１８０
ａは、アルミなどから形成されている。

【０１６２】また、この第２の反射型フォトマスク１８
ｂを反射する光に、第１の反射型フォトマスク１８ａの
第２の反射部１８０ｃを反射する光に対してλ／２の位
相差を設けるために、図１０（ａ）に示すようにλ／４
ずれた位置に第２の反射型フォトマスク１８ｂを配置し
ている。

【０１６３】これにより、第１の反射型フォトマスク１
８ａを反射する光と、第２の反射型フォトマスク１８ｂ
を反射する光とにλ／２の光路差を設けることができ
る。

【０１６４】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第１の光１１０ａは、第１の反
射型フォトマスク１８ａを照射し、反射する。この反射
した光により第１の露光光１１０ｃが形成される。この
第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の振
幅は、図１０（ｂ）に示す振幅となる。

【０１６５】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し反射する。この反射した光により、第２の露光光１１
０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導体
ウェハ２１上での光の振幅は、図１０（ｃ）に示す振幅
となる。

【０１６６】よって、ハーフミラー３０により第１の露
光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成によって
形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１上
における光の強度は、図１０（ｄ）に示すようになる。

【０１６７】したがって、半導体ウェハ２１上のレジス
ト膜２１ａには、図１０（ｅ）に示すような像を転写す
ることが可能となる。なお、この第８の実施例は、従来
の多段型位相シフトマスクと同様の作用効果を得ること
ができる。

【０１６８】次に、図１１（ａ）〜（ｅ）を参照して、
第９の実施例について説明する。この実施例において
は、図１１（ａ）を参照して、第１の反射型フォトマス
ク１８ａは、石英マスク基板１８ｃの上に反射部１８０
ａと透過部１８０ｂとからなる所定形状の反射パターン
１８０が形成されている。この反射部１８０ａはアルミ
などから形成されている。

【０１６９】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、第１の反射型フォトマ
スク１８ａの反射パターン１８０を反転させた反射パタ
ーンを有する反射部１８０ａと透過部１８０ｂからなる
反射パターン１８１が形成されている。

【０１７０】また、第２の反射型フォトマスク１８ｂを
反射する光に、第１の反射型フォトマスク１８ａを反射
する光に対してλ／２の位相差を設けるために、図１１
（ａ）に示すようにλ／４ずれた位置に第２の反射型フ
ォトマスク１８ｂを配置している。これにより、第１の
反射型フォトマスク１８ａを反射する光と第２の反射型
フォトマスク１８ｂを反射する光とにλ／２の光路差を
設けることができる。

【０１７１】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第１の光１１０ａは、第１の反
射型フォトマスク１８を照射し、反射する。この反射し
た光により第１の露光光１１０ｃが形成される。この第
１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の振幅
は、図１１（ｂ）に示す振幅となる。

【０１７２】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し、反射する。この反射した光により、第２の露光光１
１０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導
体ウェハ２１上での光の振幅は、図１１（ｃ）に示す振
幅となる。

【０１７３】よって、ハーフミラー３０により第１の露
光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成によって
形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１上
における光の強度は、図１１（ｄ）に示すようになる。

【０１７４】したがって、半導体ウェハ２１上のレジス
ト膜２１ａには、光の強度差がシャープとなるために、
図１１（ｅ）に示すようにシャープな像を転写すること
が可能となる。なお、この第９の実施例は、従来のシフ
タ遮光型Ｉの位相シフト法と同様の作用効果を得ること
ができる。

【０１７５】次に、図１２（ａ）〜（ｅ）を参照して、
第１０の実施例について説明する。この実施例において
は、まず図１２（ａ）を参照して、第１の反射型フォト
マスク１８ａは、石英マスク基板１８ｃの上の所定の位
置に透過部１８０ｄを有し、その両側に反射部１８０ａ
を有する反射パターン１８０が形成されている。この反
射部１８０ａはアルミなどから形成されている。

【０１７６】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、第１の反射型フォトマ
スク１８ａの反射パターン１８０を反転した状態の反射
部１８０ａと透過部１８０ｂを有する反射パターン１８
１が形成されている。

【０１７７】また、第２の反射型フォトマスク１８ｂを
反射する光に、第１の反射型フォトマスク１８ａを反射
する光に対してλ／２の位相差を設けるために、図１２
（ａ）に示すようにλ／４ずれた位置に第２の反射型フ
ォトマスク１８ｂを配置している。これにより、第１の
反射型フォトマスク１８ａを反射する光と第２の反射型
フォトマスク１８ｂを反射する光とにλ／２の光路差を
設けることができる。

【０１７８】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第１の光１１０ａは、第１の反
射型フォトマスク１８ａを照射し、反射する。この反射
した光により第１の露光光１１０ｃが形成される。この
第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の振
幅は、図１２（ｂ）に示す振幅となる。

【０１７９】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し、反射する。この反射した光により、第２の露光光１
１０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導
体ウェハ２１上での光の振幅は、図１２（ｃ）に示す振
幅となる。

【０１８０】よって、ハーフミラー３０により第１の露
光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成によって
形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１上
における光の強度は、図１２（ｄ）に示すようになる。

【０１８１】したがって、半導体ウェハ２１上のレジス
ト膜２１ａには、光の強度差がシャープとなるために、
図１２（ｅ）に示すようにシャープな像を転写すること
が可能となる。なお、この第１０の実施例は従来のシフ
タ遮光型ＩＩの位相シフト法と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【０１８２】次に、図１３（ａ）〜（ｅ）を参照して、
第１１の実施例について説明する。この実施例において
は、まず、図１３（ａ）を参照して、第１の反射型フォ
トマスク１８ａは、石英マスク基板１８ｃの所定の位置
に反射部１８０ａが形成されている。この反射部１８０
ａは、アルミなどから形成されている。

【０１８３】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、第１の反射型フォトマ
スク１８ａの反射部１８０ａに対応する位置に反射部１
８０ａが形成されている。この反射部１８０ａはアルミ
などから形成されている。

【０１８４】また、第２の反射型フォトマスク１８ｂ
は、半導体基板２１上において第１の反射型フォトマス
ク１８ａと焦点位置が異なるように図１３（ａ）に示す
ように距離Ｌずれた位置に配置されている。

【０１８５】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第１の光１１０ａは、第１の反
射型フォトマスク１８ａを照射し、反射する。この反射
した光により第１の露光光１１０ｃが形成される。この
第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の振
幅は、図１３（ｂ）に示す振幅となる。

【０１８６】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し、反射する。この反射した光により第２の露光光１１
０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導体
ウェハ２１上での光の振幅は、図１３（ｃ）に示す振幅
となる。

【０１８７】よって、ハーフミラー３０により第１の露
光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成によって
形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１上
における光の強度は、図１３（ｄ）に示すようになる。

【０１８８】つまり、上述したように、第１の露光光１
１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの焦点位置が異なるた
めに、これらの光が合成された第３の露光光１１０ｅ
は、焦点幅が長くなる。

【０１８９】これにより、半導体ウェハ２１上のレジス
ト膜２１ａが厚く形成されている場合においても、図１
３（ｅ）に示すように、深さ方向においても均一な幅を
有する像を転写することが可能となる。

【０１９０】次に、図１４（ａ）〜（ｅ）を参照して、
第１２の実施例について説明する。この実施例は、まず
図１４（ａ）を参照して、第１の反射型フォトマスク１
８ａは、石英マスク基板１８ｃの上に所定形状の反射部
１８０ａが形成されている。この反射部１８０ａはアル
ミなどから形成されている。

【０１９１】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、第１の反射型フォトマ
スク１８ａの反射部１８０ａとは異なる位置に反射部１
８０ａが形成されている。

【０１９２】この実施例おいても、上述した第１３の実
施例と同様に、第２のフォトマスク１８ｂは、半導体基
板２１上での焦点位置を異ならせるよう距離Ｌだけずれ
た位置に配置されている。

【０１９３】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第１の光１１０ａは第１の反射
型フォトマスク１８ａを照射し、反射する。この反射し
た光により、第１の露光光１１０ｃが形成される。この
第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の振
幅は、図１４（ｂ）に示す振幅になる。

【０１９４】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し反射される。この反射された光により第２の露光光１
１０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導
体ウェハ２１上での光の振幅は、図１４（ｃ）に示す振
幅になる。

【０１９５】よって、ハーフミラー３０により第１の露
光光１１０ｃと第２の露光光１１０ｄとの合成によって
形成される第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１上
における光の強度は、図１４（ｄ）に示すようになる。

【０１９６】このとき、図１４（ｅ）に示すように、半
導体ウェハ２１上には所定の段差が形成されているため
に、段差部２１ｂと段差部２１ｃにおいては、その焦点
位置が異なっている。

【０１９７】本実施例によれば、上述したように第２の
反射型フォトマスク１８ｂの焦点位置が異なるようにず
らして配置しているために、図１４（ｅ）に示すように
段差を有する半導体ウェハ２１においても、同時にそれ
ぞれ合焦点状態で露光することが可能となる。

【０１９８】次に、図１５（ａ）〜（ｅ）を参照して、
第１３の実施例について説明する。この実施例において
は、まず図１５（ａ）を参照して、第１の反射型フォト
マスク１８ａは、石英マスク基板１８ｃの上に交互に反
射部１８０ａと透過部１８０ｂとからなる反射パターン
１８０が形成されている。この反射部ａはアルミなどか
ら形成されている。

【０１９９】一方、第２の反射型フォトマスク１８ｂの
石英マスク基板１８ｃの上には、上述した第１の反射型
フォトマスク１８ａ上の反射部１８０ａのいずれかに対
応する位置に反射部１８０ａが形成されている。

【０２００】まず、光源からの光１１ａがハーフミラー
３０によって反射された第１の光１１０ａは、第１の反
射型フォトマスク１８ａを照射し、反射する。この反射
した光により第１の露光光１１０ｃが形成される。この
第１の露光光１１０ｃの半導体ウェハ２１上での光の振
幅は、図１５（ｂ）に示す振幅となる。

【０２０１】一方、ハーフミラー３０を透過した第２の
光１１０ｂは、第２の反射型フォトマスク１８ｂを照射
し、反射する。この反射した光により、第２の露光光１
１０ｄが形成される。この第２の露光光１１０ｄの半導
体ウェハ２１上での光の振幅は、図１５（ｃ）に示す振
幅となる。

【０２０２】よって、ハーフミラー３０により、第１の
露光光１１０ｃと第２露光光１１０ｄとの合成によって
形成されて第３の露光光１１０ｅの半導体ウェハ２１上
における光の強度は、図１５（ｄ）ように示すようにな
る。

【０２０３】ここで、この実施例における半導体ウェハ
２１は、図１５（ｅ）を参照して、第１の露光光１１０
ｃと第２の露光光１１０ｄとが重なり合って光の強度が
増した部分に対応する部分に深い段差を有している。

【０２０４】このように、孔の深い開口部を形成するた
めに露光量が多く照射されるようになっている。よっ
て、この部分に対して露光量が多くなるように露光され
るために、１回の露光において、露光量の異なるレジス
ト膜２１ａへの像の転写を可能としている。

【０２０５】なお、上記第１〜第１３の各実施例に示す
露光装置は、反射型のフォトマスクを使用した場合を説
明しているが、以下に示す投影型のフォトマスクを用い
るようにしても構わない。

【０２０６】次に、投影型のフォトマスクを用いる場合
の露光装置の構造について説明する。

【０２０７】図１６を参照して、光源である水銀ランプ
１１、反射鏡１２、集光レンズ２０、フライアイレンズ
１３、絞り１４、集光レンズ１６ａおよびハーフミラー
３０が設けられている。

【０２０８】まず、光源１１から発せられた光１１ａ
は、フライアイレンズ１３を透過し、ハーフミラー３０
を照射する。ハーフミラー３０に照射された光１１ａ
は、透過光１１１ａと反射光１１１ｂに分割される。

【０２０９】この透過光１１１ａの光路内には、集光レ
ンズ１６ｂ、反射光１７、集光レンズ１６ｃ、第１の透
過型フォトマスク１８ａ、この第１の透過型フォトマス
ク１８ａを設置するための第１のマスクステージ１８８
ａおよび投影レンズ１９ａが設けられている。

【０２１０】一方、反射光１１１ｂの光路内には、集光
レンズ１６ｂ、反射光１７、集光レンズ１６ｃ、第２の
透過型フォトマスク１８ｂ、この第２の透過型フォトマ
スク１８ｂを設置するための第２のマスクステージ１８
８ｂおよびと投影レンズ１９ａが設けられている。

【０２１１】それぞれの光路内を透過した透過光１１１
ａと、反射光１１１ｂとは、再びハーフミラー３０によ
り合成され、露光光１１１ｃを形成する。

【０２１２】この露光光１１１ｃは、投影レンズ１９ｂ
によりレジスト膜２１ａに照射されることになる。

【０２１３】以上の構成よりなる投影型の露光装置を用
いても、上述した第１〜第１３の実施例と同様の作用効
果を得ることができる。

【０２１４】なお、反射型フォトマスクを用いた場合に
おいて、第１の反射型フォトマスクと第２の反射型フォ
トマスクにλ／２の光路差を設けるようにするために、
第２の反射型フォトマスクをλ／４ずれた位置に配置す
るようにしているが、この投影型のフォトマスクを用い
る場合には、第２の反射型フォトマスクをλ／２ずらす
ことにより、同様の作用効果を得ることができる。

【０２１５】また、第１の投影型フォトマスクと第２の
投影型フォトマスクをそれぞれ透過した光の焦点位置を
異ならせるには、どちらか一方の投影型フォトマスクを
所定の距離ずらすことにより容易に実施することが可能
となる。

【０２１６】

【発明の効果】この発明に基づいた請求項１に記載の露
光装置によれば、第１の光案内手段および第２の光案内
手段を備えている。これにより、第１の光案内手段から
得られる露光光の位相と、第２の光案内手段から得られ
る露光光の位相とに所定の位相差を設けることにより、
合成される露光光の解像力を向上させることが可能とな
る。

【０２１７】したがって、従来の位相シフトマスクを用
いた露光を行なわずに、位相シフト方法を実現すること
が可能となる。

【０２１８】また、上記第１の光案内手段が得られる露
光光の焦点位置と、第１の光案内手段から得られる露光
光の焦点位置とを異ならせることにより、同一基板上に
焦点位置の異なるレジスト膜がある場合にも、１回の光
の照射で露光することが可能となる。

【０２１９】さらに、上記一方の露光光の所定領域にの
み他の露光光を合成することにより、１回の照射で部分
的に露光量の異なる露光を行なうことが可能となる。こ
れにより、信頼性の高い半導体装置を効率よく生産する
ことが可能となり、半導体装置の歩留りの向上および半
導体装置のコストの低減を図ることが可能となる。

【０２２０】次に、この発明に基づいた請求項２に記載
の露光装置によれば、第１の反射型フォトマスクを設置
するための第１のマスクステージと、第２の反射型フォ
トマスクを設置するための第２のマスクステージとを備
えている。

【０２２１】これにより、反射型のフォトマスクを用い
ることで、フォトマスクの欠陥の検査および欠陥修正は
反射面のみでするために、従来のように透過型のフォト
マスクを用いた場合のフォトマスク全面の検査を不要と
している。

【０２２２】また、反射型フォトマスクを用いることに
より、装置内に用いられる光学系の装置を半減すること
が可能となり、装置の小型化および低コスト化を可能と
している。

【０２２３】さらに、第１の反射型フォトマスクに反射
した露光光の位相と第２の反射型フォトマスクに反射し
た露光光の位相とを異ならせることにより、合成される
露光光の解像力を向上させることが可能となる。

【０２２４】また、第１の反射マスクを反射した露光光
の焦点位置と第２の反射マスクを反射した露光光の焦点
位置とを異ならせることにより、同一基板上に焦点位置
が異なるレジスト膜がある場合においても、１回の光の
照射で露光することが可能となる。

【０２２５】さらに、上記一方の露光光の所定領域のみ
他の露光光を合成することにより、１回の光の照射で、
部分的に露光量の異なる露光を行なうことが可能とな
る。

【０２２６】これにより、信頼性の高い半導体装置の製
造を効率よく行なうことが可能となり、半導体装置の歩
留りの向上、半導体装置のコスト低減を図ることが可能
となる。

【０２２７】次に、この発明に基づいた請求項３に記載
の露光方法によれば、第１の露光光と第２の露光光とを
形成し、この第１の露光光と第２の露光光とを合成して
第３の露光光を形成している。

【０２２８】これにより、第１の露光光の位相と第２の
露光光の位相とに所定の位相差を設けることにより、合
成される第３の露光光の解像力を向上させることが可能
となる。

【０２２９】また、第１の露光光の焦点位置と第２の露
光光の焦点位置とを異ならせることにより、同一基板上
に焦点位置の異なるレジスト膜がある場合にも、１回の
光の照射で露光することが可能となる。

【０２３０】さらに、上記一方の露光光の所定の部分に
のみ他の露光光を合成することにより、１回の光の照射
で部分的に露光量の異なる露光を行なうことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に基づいた反射型フォトマスクを用い
た場合の露光装置の構成を示す全体模式図である。

【図２】（ａ）は、この発明に基づいた第１の実施例に
おける露光装置の模式図である。（ｂ）は、第１の実施
例における第１の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｃ）は、第１の実施例におけ
る第２の露光光の半導体ウェハ上における光の振幅を表
わす図である。（ｄ）は、第１の実施例における第１の
露光光と第２の露光光とを合成した場合の半導体ウェハ
上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、第１の
実施例により形成されるレジストのパターンを示す図で
ある。

【図３】（ａ）は、この発明に基づいた第２の実施例に
おける露光装置の模式図である。（ｂ）は、第２の実施
例における第１の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｃ）は、第２の実施例におけ
る第２の露光光の半導体ウェハ上における光の振幅を表
わす図である。（ｄ）は、第２の実施例における第１の
露光光と第２の露光光とを合成した場合の半導体ウェハ
上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、第２の
実施例により形成されるレジストのパターンを示す図で
ある。

【図４】フォトマスクの位置決めを行なうための位置決
め装置の構成を示す模式図である。

【図５】（ａ）は、この発明に基づいた第３の実施例に
おける露光装置の模式図である。（ｂ）は、第３の実施
例における第３の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｃ）は、第３の実施例におけ
る第２の露光光の半導体ウェハ上における光の振幅を表
わす図である。（ｄ）は、第３の実施例における第１の
露光光と第２の露光光とを合成した場合の半導体ウェハ
上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、第３の
実施例により形成されるレジストのパターンを示す図で
ある。

【図６】（ａ）は、この発明に基づいた第４の実施例に
おける露光装置の模式図である。（ｂ）は、第４の実施
例における第１の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｃ）は、第４の実施例におけ
る第２の露光光の半導体ウェハ上における光の振幅を表
わす図である。（ｄ）は、第４の実施例における第１の
露光光と第２の露光光とを合成した場合の半導体ウェハ
上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、第４の
実施例により形成されるレジストのパターンを示す図で
ある。

【図７】（ａ）は、この発明に基づいた第５の実施例に
おける露光装置の模式図である。（ｂ）は、第５の実施
例における第３の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｃ）は、第５の実施例におけ
る第２の露光光の半導体ウェハ上における光の振幅を表
わす図である。（ｄ）は、第５の実施例における第１の
露光光と第２の露光光とを合成した場合の半導体ウェハ
上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、第５の
実施例により形成されるレジストのパターンを示す図で
ある。

【図８】（ａ）は、この発明に基づいた第６の実施例に
おける露光装置の模式図である。（ｂ）は、第６の実施
例における第１の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｃ）は、第６の実施例におけ
る第２の露光光の半導体ウェハ上における光の振幅を表
わす図である。（ｄ）は、第６の実施例における第１の
露光光と第２の露光光とを合成した場合の半導体ウェハ
上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、第６の
実施例により形成されるレジストのパターンを示す図で
ある。

【図９】（ａ）は、この発明に基づいた第７の実施例に
おける露光装置の模式図である。（ｂ）は、第７の実施
例における第３の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｃ）は、第７の実施例におけ
る第２の露光光の半導体ウェハ上における光の振幅を表
わす図である。（ｄ）は、第７の実施例における第１の
露光光と第２の露光光とを合成した場合の半導体ウェハ
上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、第７の
実施例により形成されるレジストのパターンを示す図で
ある。

【図１０】（ａ）は、この発明に基づいた第８の実施例
における露光装置の模式図である。（ｂ）は、第８の実
施例における第１の露光光の半導体ウェハ上における光
の振幅を表わす図である。（ｃ）は、第８の実施例にお
ける第２の露光光の半導体ウェハ上における光の振幅を
表わす図である。（ｄ）は、第８の実施例における第１
の露光光と第２の露光光とを合成した場合の半導体ウェ
ハ上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、第８
の実施例により形成されるレジストのパターンを示す図
である。

【図１１】（ａ）は、この発明に基づいた第９の実施例
における露光装置の模式図である。（ｂ）は、第９の実
施例における第３の露光光の半導体ウェハ上における光
の振幅を表わす図である。（ｃ）は、第９の実施例にお
ける第２の露光光の半導体ウェハ上における光の振幅を
表わす図である。（ｄ）は、第９の実施例における第１
の露光光と第２の露光光とを合成した場合の半導体ウェ
ハ上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、第９
の実施例により形成されるレジストのパターンを示す図
である。

【図１２】（ａ）は、この発明に基づいた第１０の実施
例における露光装置の模式図である。（ｂ）は、第１０
の実施例における第１の露光光の半導体ウェハ上におけ
る光の振幅を表わす図である。（ｃ）は、第１０の実施
例における第２の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｄ）は、第１０の実施例にお
ける第１の露光光と第２の露光光とを合成した場合の半
導体ウェハ上における光の強度を示す図である。（ｅ）
は、第１０の実施例により形成されるレジストのパター
ンを示す図である。

【図１３】（ａ）は、この発明に基づいた第１１の実施
例における露光装置の模式図である。（ｂ）は、第１１
の実施例における第１の露光光の半導体ウェハ上におけ
る光の振幅を表わす図である。（ｃ）は、第１１の実施
例における第２の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｄ）は、第１１の実施例にお
ける第１の露光光と第２の露光光とを合成した場合の半
導体ウェハ上における光の強度を示す図である。（ｅ）
は、第１１の実施例により形成されるレジストのパター
ンを示す図である。

【図１４】（ａ）は、この発明に基づいた第１２の実施
例における露光装置の模式図である。（ｂ）は、第１２
の実施例における第１の露光光の半導体ウェハ上におけ
る光の振幅を表わす図である。（ｃ）は、第１２の実施
例における第２の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｄ）は、第１２の実施例にお
ける第１の露光光と第２の露光光とを合成した場合の半
導体ウェハ上における光の強度を示す図である。（ｅ）
は、第１２の実施例により形成されるレジストのパター
ンを示す図である。

【図１５】（ａ）は、この発明に基づいた第１３の実施
例における露光装置の模式図である。（ｂ）は、第１３
の実施例における第１の露光光の半導体ウェハ上におけ
る光の振幅を表わす図である。（ｃ）は、第１３の実施
例における第２の露光光の半導体ウェハ上における光の
振幅を表わす図である。（ｄ）は、第１３の実施例にお
ける第１の露光光と第２の露光光とを合成した場合の半
導体ウェハ上における光の強度を示す図である。（ｅ）
は、第１３の実施例により形成されるレジストのパター
ンを示す図である。

【図１６】この発明に基づいた実施例における透過型の
フォトマスクを用いた場合の露光装置の構成を示す全体
模式図である。

【図１７】従来技術における露光装置の構成を示す全体
模式図である。

【図１８】（ａ）は、従来のフォトマスクの構造を示す
断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すフォトマスクを
透過した光の直下における振幅を示す図である。（ｃ）
は、（ａ）に示すフォトマスクを用いた場合の半導体ウ
ェハ上における光の振幅を示すグラフである。（ｄ）
は、（ｃ）に示すグラフを合成した図である。

【図１９】（ａ）は位相シフタを設けたフォトマスクの
構造を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示すフォトマ
スクを透過した光の位相を示す図である。（ｃ）は、
（ａ）を透過した光の半導体ウェハ上における光の振幅
を示す図である。（ｄ）は、（ｃ）に示す光の位相を光
の強度に変換した場合の図である。

【図２０】（ａ）は、第１従来例におけるフォトマスク
の断面図である。（ｂ）は、第１従来例におけるフォト
マスクの透過部を透過した光の振幅を示す図である。
（ｃ）は、第１従来例におけるフォトマスクの位相シフ
タ部を透過した光の振幅を示す図である。（ｄ）は、
（ｂ）および（ｃ）に示す光を合成した場合の半導体ウ
ェハ上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、
（ａ）に示すフォトマスクによって形成されるレジスト
パターンを示す図である。

【図２１】（ａ）は、第２従来例におけるフォトマスク
の断面図である。（ｂ）は、第２従来例におけるフォト
マスクの透過部を透過した光の振幅を示す図である。
（ｃ）は、第１従来例におけるフォトマスクの位相シフ
タ部を透過した光の振幅を示す図である。（ｄ）は、
（ｂ）および（ｃ）に示す光を合成した場合の半導体ウ
ェハ上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、
（ａ）に示すフォトマスクによって形成されるレジスト
パターンを示す図である。

【図２２】（ａ）は、第３従来例におけるフォトマスク
の断面図である。（ｂ）は、第１従来例におけるフォト
マスクの透過部を透過した光の振幅を示す図である。
（ｃ）は、第３従来例におけるフォトマスクの位相シフ
タ部を透過した光の振幅を示す図である。（ｄ）は、
（ｂ）および（ｃ）に示す光を合成した場合の半導体ウ
ェハ上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、
（ａ）に示すフォトマスクによって形成されるレジスト
パターンを示す図である。

【図２３】（ａ）は、第４従来例におけるフォトマスク
の断面図である。（ｂ）は、第４従来例におけるフォト
マスクの第２の段差における位相シフト部を透過した光
の振幅を示す図である。（ｃ）は、第４従来例における
フォトマスクの第１の段差からなる位相シフタ部の透過
した光の振幅を示す図である。（ｄ）は、（ｂ）および
（ｃ）に示す光を合成した場合の半導体ウェハ上におけ
る光の強度を示す図である。（ｅ）は、（ａ）に示すフ
ォトマスクによって形成されるレジストパターンを示す
図である。

【図２４】（ａ）は、第５従来例におけるフォトマスク
の断面図である。（ｂ）は、第１従来例におけるフォト
マスクの透過部を透過した光の振幅を示す図である。
（ｃ）は、第５従来例におけるフォトマスクの位相シフ
タ部を透過した光の振幅を示す図である。（ｄ）は、
（ｂ）および（ｃ）に示す光を合成した場合の半導体ウ
ェハ上における光の強度を示す図である。（ｅ）は、
（ａ）に示すフォトマスクによって形成されるレジスト
パターンを示す図である。

【図２５】（ａ）は、第６従来例におけるフォトマスク
の断面図である。（ｂ）は、第６従来例におけるフォト
マスクを透過した光の振幅を示す図である。（ｃ）は、
（ｂ）に示す光を半導体ウェハ上における光の強度を示
す図である。

【図２６】（ａ）は、段差部を有するレジスト膜の一方
に焦点位置を合わせた場合の問題点を示す図である。
（ｂ）は、段差部を有するレジスト膜の他方に焦点位置
を合わせた場合の問題点を示す図である。（ｃ）は、段
差部を有するレジスト膜の中間地点に焦点位置を合わせ
た場合の問題点を示す図であるぁ

【図２７】（ａ）は、レジスト膜に深さの異なる孔を形
成するための露光時の第１の問題点を示す図である。
（ｂ）は、レジスト膜に深さの異なる孔を形成するため
の露光時の第２の問題点を示す図である。（ｃ）は、レ
ジスト膜に深さの異なる孔を形成するための露光時の第
３の問題点を示す図である。

【符号の説明】

１１ 光源 １２ 反射鏡 １３ フライアイレンズ １４ 絞り １５ ブラインド １６ａ，１６ｂ，２０ 集光レンズ １７ 反射鏡 １８ａ 第１の反射型フォトマスク １８ｂ 第２の反射型フォトマスク １９ａ，１９ｂ，１９ｃ 投影レンズ ２１ 半導体ウェハ ２１ａ レジスト膜 ３０ ハーフミラー １１ａ 光 １１０ａ 第１の光 １１０ｂ 第２の光 １１０ｃ 第１の露光光 １１０ｄ 第２の露光光 １１０ｅ 第３の露光光 １８０ａ，１８８ａ 第１のマスクステージ １８０ｂ，１８８ｂ 第２のマスクステージ なお、図中同一符号は、同一または相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のフォトマスクを設置するための第
   １のマスクステージと、 第２のフォトマスクを設置するための第２のマスクステ
   ージと、 前記第１のフォトマスクから出る光のパターンを露光す
   べき基板にまで導くための第１光案内手段と、 前記第１のフォトマスクから出る光のパターンを露光す
   べき前記基板にまで導くための第２光案内手段と、を備
   えた露光装置。
2. 【請求項２】 露光用の光を発するための光源と、 前記光源から発せられた光を反射光と透過光とに分割す
   るハーフミラーと、 前記反射光の光路内に位置し、前記反射光を露光すべき
   基板に反射する所定のパターンを有する第１の反射型フ
   ォトマスクを設置するための第１のマスクステージと、 前記透過光の光路内に位置し、前記透過光を露光すべき
   基板に反射する所定のパターンを有する第２の反射型フ
   ォトマスクを設置するための第２のマスクステージと、
   を備えた露光装置。
3. 【請求項３】 光源から露光用の光を発する工程と、 前記光をハーフミラーを用いて分割し、反射光と透過光
   とを形成する工程と、 前記反射光および前記透過光を、所定のパターンを有す
   る第１の反射型フォトマスクおよび第２の反射型フォト
   マスクに照射し、それぞれの反射光により第１の露光光
   と第２の露光光とを形成する工程と、 前記第１の露光光と前記第２の露光光とをハーフミラー
   に照射し、前記第１の露光光と前記第２の露光光とを合
   成して、第３の露光光を形成する工程と、を備えた露光
   方法。