JPH10284377A

JPH10284377A - 露光方法及び該方法を用いたデバイスの製造方法

Info

Publication number: JPH10284377A
Application number: JP9087873A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hirukawa; 茂蛭川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 1998-10-23
Also published as: US6265137B1; TW368684B

Abstract

(57)【要約】【課題】縦横比の異なるパターンの像を高い寸法制御
精度で基板上に露光できる露光方法を提供する。【解決手段】レチクルパターンを短手方向（Ｘ方向）
の形状を規定する第１パターン３６と、長手方向（Ｙ方
向）の形状を規定する第２パターン３８とに分解する。
第１パターン３６を構成する遮光パターン３７の長手方
向の長さＬ２は、もとのレチクルパターンのＹ方向の長
さより長く設定する。第２パターン３８は、２つの開口
パターン３９Ａ，３９ＢをＹ方向に間隔Ｌ３で配置した
パターンであり、間隔Ｌ３はもとのレチクルパターンの
Ｙ方向の長さ以上で、且つ長さＬ２より狭く設定し、第
１パターン３６の像、及び第２パターン３８の像を重ね
て露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するた
めのリソグラフィ工程でマスクパターンを感光性の基板
上に転写するために使用される露光方法、及びこの露光
方法を用いたデバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、マスクと
してのレチクルのパターンを投影光学系を介してフォト
レジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）
上に投影する一括露光型（ステッパー等）、又はステッ
プ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装
置が使用されている。半導体素子の集積度は益々高ま
り、形成すべきパターンは一層微細化しているため、投
影露光装置においても、より解像度を高めることが求め
られている。

【０００３】一般に、その解像度は露光光の波長に比例
し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例するため、そ
の解像度を高めるための直接的な方法は、露光光を短波
長化すること、及び投影光学系の開口数を大きくするこ
とである。そこで、最近では露光光としては、ＫｒＦエ
キシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレー
ザ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光も使用され
るようになっている。ところが、開口数に関しては、焦
点深度が開口数の２乗に反比例するため、単に開口数を
高めると焦点深度が浅くなり過ぎてしまう。また、高い
開口数の投影光学系を使用する場合には、ベストフォー
カス位置におけるパターン長の短縮は顕著ではないが、
デフォーカスしたときには、波面収差の影響でパターン
長の変化が大きくなる。

【０００４】また、解像度を高めるために、照明光学系
側でも開口絞りの形状を輪帯状とする輪帯照明や、開口
絞りの形状を偏心した複数の小開口とする変形照明等が
提案されている。このため、最近では比較的低い開口数
の投影光学系と輪帯照明とを組み合わせて、微細パター
ンの転写を行うことも試みられている。このような技術
を用いる場合でも、従来は一般に１つのパターンの露光
は、１回の露光で行われていた。

【０００５】但し、例えばピッチが小さい微細な周期的
パターンの露光を行う場合には、その周期的な原版パタ
ーンをピッチ方向に間引くことによって１つおきの複数
の原版パターンに分解し、これらの原版パターンの像を
重ねて露光する技術が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
の内で、低い開口数（ＮＡ）の投影光学系と輪帯照明と
を組み合わせて微細パターンの露光を行う場合、開口数
が低いことによって、その微細パターンから発生する回
折光のうちの一部しか投影光学系を通過できないため、
大きな露光量が必要となる。このとき、例えばその微細
パターンの縦横比が１：１から大きく離れて、そのパタ
ーンが長手方向に十分に大きく、長手方向の像強度の開
口数に対する依存性が小さい場合に、そのパターンの短
手方向の幅（線幅）が正しく形成されるような露光量を
与えると、そのパターンの長手方向については露光過剰
となり、ポジレジストを使用している場合には、その長
手方向のパターン長が短くなってしまうという不都合が
あった。

【０００７】このようなパターン長の変化を、露光に使
用する原版パターンの長手方向の長さを調整して補正し
ようとしても、その原版パターンの長さ方向への周期構
造によって、長さ補正量が異なる。そのため、膨大な場
合分けにより補正量を決定する必要があり、事実上、補
正は困難であった。また、従来の微細な周期パターンを
ピッチ方向に間引いて複数のパターンに分割して多重露
光する方法では、パターンの長手方向及び短手方向に対
する寸法誤差の相違は特に考慮されていなかった。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、縦横比の異なる
パターンの像を高い寸法制御精度で基板上に露光できる
露光方法を提供することを目的とする。更に本発明は、
そのような露光方法を使用して、縦横比の異なるパター
ンを高い寸法制御精度で基板上に形成できるデバイスの
製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による露光方法
は、所定の露光光、又は荷電粒子線のもとで縦横比の異
なるマスクパターン（３３Ｒ；４０Ｒ）の像を所定の基
板（Ｗ）上に転写する露光方法において、そのマスクパ
ターンよりそのマスクパターンの短手方向の形状を制限
する第１パターン（３６；４２）と、そのマスクパター
ンの長手方向の形状を制限する第２パターン（３８；４
４）とを生成し、その第１パターンの像及びその第２パ
ターンの像を基板（Ｗ）上に重ねて露光するものであ
る。

【００１０】斯かる本発明によれば、それらの第１パタ
ーン及び第２パターンについてそれぞれ最適の露光条件
（露光量、投影光学系を使用する場合の開口数、照明条
件等）で露光を行うことができる。例えば、そのマスク
パターンの短手方向と長手方向とでパターン像の大きさ
が最適となる露光量（像強度）が異なっている場合に
は、その２回の露光の内の一方の露光量を変化させるこ
とで、短手方向、長手方向両方のパターンの大きさを最
適に制御できる。また、長手方向を規制する第２パター
ンの露光において、最適な投影光学系の開口数が小さい
場合や、短手方向を規制する第１パターンの露光で変形
照明を用いる場合でも、その第２パターンの露光では通
常照明の方が望ましい場合には、通常照明を使用するこ
とによって、長手方向、短手方向共に所望の長さのパタ
ーン像が得られる。

【００１１】この場合、一例として、第１パターン（３
６）は、マスクパターン（３３Ｒ）の長手方向にはその
マスクパターンよりも広く（Ｌ２＞Ｌ１）、第２パター
ン（３８）は、そのマスクパターンの長手方向に配列さ
れた１個又は複数個の開口パターン（３９Ａ，３９Ｂ）
よりなり、これらの開口パターンが複数個ある場合の間
隔Ｌ３はそのマスクパターンの長さＬ１以上で、且つ第
１パターン（３６）の長さＬ２より短いものである。こ
れによって、マスクパターン（３３Ｒ）の像の長手方向
の長さの制御精度が向上する。

【００１２】また、その基板には、ポジ型の感光材料が
塗布されていることが望ましい。ポジ型の感光材料の場
合、少なくとも一度露光された領域の感光材料が現像後
に溶解して、一度も露光されなかった領域の感光材料が
凸パターンとして残り、重ね合わせ露光によって次第に
その凸パターンの寸法が小さくなる。従って、その凸パ
ターンの寸法精度を次第に高めることができるため、本
発明が特に有効である。これに対して、ネガ型の感光材
料を使用する場合、少なくとも一度露光された領域の感
光材料が凸パターンとして残り、重ね合わせ露光によっ
て次第にその凸パターンが大きくなるため、次第に寸法
精度を高めるには転写するパターン等の工夫を行う必要
がある。

【００１３】また、本発明によるデバイスの製造方法
は、縦横比の異なるデバイスのパターン（３３）を所定
の基板（Ｗ）上に形成するためのデバイスの製造方法に
おいて、そのデバイスのパターン（３３）より所定の伸
縮率でマスクパターン（３３Ｒ）を生成し、このマスク
パターンよりこのマスクパターンの短手方向の形状を制
限する第１パターン（３６）と、このマスクパターンの
長手方向の形状を制限する第２パターン（３８）とを生
成しておき、その基板上に感光材料を塗布する第１工程
（ステップ１０２）と、所定の露光光、又は荷電粒子線
のもとでその基板上に第１パターン（３６）の像及び第
２パターン（３８）の像を重ねて露光する第２工程（ス
テップ１０３，１０４）と、その基板の現像を行う第３
工程（ステップ１０５）と、を有するものである。

【００１４】本発明によれば、その第２工程において、
第１パターン（３６）の露光条件と第２パターン（３
８）の露光条件とを個別に最適化しておくことによっ
て、現像後に残される感光材料の凸のパターンの寸法を
高精度に制御できるため、最終的に縦横比の異なるパタ
ーンを高い長さ制御精度で基板上に形成できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。図２は本例で使用され
る投影露光装置を示し、この図２において、ＫｒＦエキ
シマレーザ光源よりなる露光光源１から射出される波長
２４８ｎｍのパルスレーザ光よりなる露光光ＩＬは、光
路折り曲げ用のミラー４で反射された後、第１レンズ８
Ａ、光路折り曲げ用のミラー９、及び第２レンズ８Ｂを
介してフライアイレンズ１０に入射する。第１レンズ８
Ａ、及び第２レンズ８Ｂより構成されるビーム整形光学
系によって、露光光ＩＬの断面形状がフライアイレンズ
１０の入射面に合わせて整形される。なお、露光光とし
ては、ＡｒＦエキシマレーザ光等の他のエキシマレーザ
光や水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎｍ）等も使用でき
る。

【００１６】フライアイレンズ１０の射出面には、照明
系の開口絞り板１１が回転自在に配置され、開口絞り板
１１の回転軸の周りには、通常照明用の円形の開口絞り
１３Ａ、複数の偏心した小開口よりなる変形照明用の開
口絞り１３Ｂ、及び輪帯照明用の輪帯状の開口絞り１３
Ｃ、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小さ
い円形の開口絞り１３Ｄが形成されている。そして、開
口絞り板１１を駆動モータ１２で回転することによっ
て、フライアイレンズ１０の射出面に所望の照明系開口
絞りを配置できるように構成されている。

【００１７】フライアイレンズ１０の射出面の開口絞り
を通過した露光光ＩＬの一部は、ビームスプリッタ１４
にて反射された後、集光レンズ１５を介して光電検出器
よりなるインテグレータセンサ１６に入射する。不図示
のコンピュータよりなる主制御系は、インテグレータセ
ンサ１６の検出信号より露光光ＩＬのウエハＷの表面で
の照度（パルスエネルギー）、及びウエハＷ上での積算
露光量を間接的にモニタできる。ビームスプリッタ１４
を透過した露光光ＩＬは、第１リレーレンズ１７Ａ、可
変視野絞り（レチクルブラインド）１８、第２リレーレ
ンズ１７Ｂ、光路折り曲げ用のミラー１９、及びコンデ
ンサレンズ２０を経て、レチクルＲのパターン面を照明
する。可変視野絞り１８の配置面とレチクルＲのパター
ン面とは共役であり、可変視野絞り１８の開口形状によ
ってそのパターン面での照明領域が規定される。露光光
ＩＬのもとで、レチクルＲ上の照明領域内のパターンの
像は、投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは
例えば１／４，１／５等）でフォトレジストが塗布され
たウエハＷ上に投影される。

【００１８】ここで、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行
にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面の直交座標系をＸ軸、
Ｙ軸とすると、レチクルＲはＸ方向、Ｙ方向、回転方向
に位置決めを行うレチクルステージ２１上に保持されて
いる。一方、ウエハＷはウエハホルダ２２上に吸着保持
され、ウエハホルダ２２はウエハステージ２３上に固定
され、ウエハステージ２３は、ウエハＷのＺ方向の位置
及び傾斜角を補正してウエハＷの表面を投影光学系ＰＬ
の像面に合焦させると共に、ウエハＷのＸ方向、Ｙ方向
へのステッピング、及び位置決めを行う。レチクルステ
ージ２１（レチクルＲ）、及びウエハステージ２３（ウ
エハＷ）の位置はそれぞれ不図示のレーザ干渉計によっ
て高精度に計測され、この計測結果に基づいて不図示の
主制御系によってレチクルステージ２１及びウエハステ
ージ２３の動作が制御されている。

【００１９】露光時には、ウエハＷ上の或るショット領
域への露光が終了した後、ウエハステージ２３をステッ
ピングさせて、次のショット領域を露光フィールドに移
動して露光を行うという動作がステップ・アンド・リピ
ート方式で繰り返されて、ウエハＷ上の各ショット領域
への露光が行われる。この際に、インテグレータセンサ
１６の検出信号に基づいて、各ショット領域に対する露
光量が制御される。

【００２０】また、ウエハステージ２３のウエハホルダ
２２の近傍にガラス基板よりなる基準マーク部材２４が
固定され、基準マーク部材２４上にクロム膜等で例えば
十字型の基準マーク２５Ａ，２５Ｂが形成され、投影光
学系ＰＬの側面にウエハＷ上の各ショット領域に付設さ
れたウエハマークの位置を検出するための画像処理方式
のアライメントセンサ２８が設置されている。基準マー
ク部材２４上には、アライメントセンサ２８用の基準マ
ーク（不図示）も形成されている。また、レチクルＲの
パターン面にも、基準マーク２５Ａ，２５Ｂの位置関係
をウエハからレチクルへの投影倍率で変換した位置関係
で、アライメントマーク３１Ａ，３１Ｂが形成されてお
り、アライメントマーク３１Ａ，３１Ｂ上にミラー２６
Ａ等を介して画像処理方式のレチクルアライメント顕微
鏡２７Ａ，２７Ｂが設置されている。

【００２１】そして、レチクルＲのアライメントを行う
際には、一例として、基準マーク２５Ａ，２５Ｂの中心
を投影光学系ＰＬの露光フィールドのほぼ中心に設定し
た状態で、基準マーク２５Ａ，２５Ｂが底面側から露光
光と同じ波長の照明光で照明される。基準マーク２５
Ａ，２５Ｂの像はアライメントマーク３１Ａ，３１Ｂの
近傍に形成され、レチクルアライメント顕微鏡２７Ａで
基準マーク２５Ａの像に対するアライメントマーク３１
Ａの位置ずれ量を検出し、レチクルアライメント顕微鏡
２７Ｂで基準マーク２５Ｂの像に対するアライメントマ
ーク３１Ｂの位置ずれ量を検出し、これらの位置ずれ量
を補正するようにレチクルステージ２１を位置決めする
ことで、レチクルＲのウエハステージ２３に対する位置
合わせが行われる。この際に、アライメントセンサ２８
で対応する基準マークを観察することで、アライメント
センサ２８の検出中心からレチクルＲのパターン像の中
心までの間隔（ベースライン量）が算出される。ウエハ
Ｗ上に重ね合わせ露光を行う場合には、アライメントセ
ンサ２８の検出結果をそのベースライン量で補正した位
置に基づいてウエハステージ２３を駆動することで、ウ
エハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像を
高い重ね合わせ精度で露光できる。

【００２２】次に、本例の投影露光装置を用いてウエハ
Ｗ上の各ショット領域に半導体デバイスの所定の回路パ
ターンを形成する場合の動作の一例につき説明する。図
３（ｂ）は、本例でウエハ上の各ショット領域に形成す
る回路パターンを示し、この図３（ｂ）において、ウエ
ハ上にはＹ方向に細長い所定膜厚の矩形の金属膜よりな
るパターン３４を、Ｘ方向に所定ピッチで配列してなる
周期的な回路パターン３３が形成されている。回路パタ
ーン３３を構成する各パターン３４のＸ方向の幅と、隣
接するパターン３４間のＸ方向の間隔との比（デューテ
ィ比）は１：１である。この場合、パターン３４はそれ
ぞれＹ方向の長さがＸ方向の幅に比べて長い縦横比の異
なるパターンである。その回路パターン３３を、図２の
投影光学系ＰＬのウエハからレチクルへの投影倍率で拡
大した原版パターンは、図３（ａ）のレチクルパターン
３３Ｒであるとする。

【００２３】図３（ａ）において、レチクルパターン３
３Ｒは、光透過領域を背景として、Ｘ方向の幅ａでＹ方
向の長さＬ１（Ｌ１＞ａ）の矩形の５本の遮光パターン
３４Ｒを、間隔ｂで、即ちピッチ（ａ＋ｂ）でＸ方向に
配列したパターンであり、レチクルパターン３３ＲのＸ
方向の幅ＬＸ１は、（５ａ＋４ｂ）である。以下、レチ
クルパターン３３Ｒの各部の寸法をウエハ上への投影像
の寸法で表すものとして、本例では、５本の遮光パター
ン３４Ｒの幅ａは１８０ｎｍ、間隔ｂは１８０ｎｍ、幅
ＬＸ１は１６２０ｎｍであり、遮光パターン３４ＲのＹ
方向の長さＬ１は１８００ｎｍとなっている。この場
合、レチクルパターン３３Ｒを構成する各遮光パターン
３４Ｒは、Ｘ方向を短手方向、Ｙ方向を長手方向とする
縦横比の異なるパターンであり、本例では、そのレチク
ルパターン３３Ｒを短手方向の形状を規定する図４
（ａ）の第１パターン３６、及び長手方向の形状を規定
する図４（ｂ）の第２パターン３８に分割する。図２に
示すように、レチクルＲはＸ方向に２つのパターン領域
３２Ａ，３２Ｂに分割され、第１パターン３６は−Ｘ方
向側のパターン領域３２Ａ内に形成され、第２パターン
３８は、＋Ｘ方向側のパターン領域３２Ｂ内に形成され
ている。

【００２４】図４（ａ）において、第１パターン３６
は、光透過領域を背景として、Ｘ方向の幅ａでＹ方向の
長さＬ２の矩形の５本の遮光パターン３７を間隔ｂでＸ
方向に配列したパターンである。即ち、遮光パターン３
７は、レチクルパターン３３Ｒの遮光パターン３４Ｒと
短手方向の幅ａ及び間隔ｂは同一である。また、遮光パ
ターン３７の長手方向の長さＬ２は２０００ｎｍであ
り、以下の条件が成立している。

【００２５】Ｌ２＞Ｌ１（１）また、図４（ｂ）において、第２パターン３８は、遮光
領域を背景として、Ｘ方向の幅ＬＸ２（＞ＬＸ１）でＹ
方向の幅ｃの２本の矩形の開口パターン３９Ａ，３９Ｂ
をＹ方向に間隔Ｌ３で形成したパターンである。この場
合、開口パターン３９Ａ，３９Ｂの幅ＬＸ２は２０００
ｎｍ、幅ｃは２００ｎｍであり、間隔Ｌ３は１８００ｎ
ｍである。即ち、（１）式を合わせると以下の条件が成
立している。

【００２６】Ｌ２＞Ｌ３＝Ｌ１（２）Ｌ３＋２ｃ＞Ｌ２（３）なお、実際には、間隔Ｌ３を次の範囲に設定してもよ
い。Ｌ２＞Ｌ３≧Ｌ１（４）また、第２パターン３８の開口パターン３９Ａ，３９Ｂ
のＹ方向の幅ｃについては、（３）式を満たす範囲で次
のように設定してもよい。

【００２７】ｃ≦５・ａ（５）次に、上述の第１パターン３６、及び第２パターン３８
を用いて回路パターン３３を形成する動作の一例につ
き、図１のフローチャートを参照して説明する。この場
合、図２のレチクルＲのパターン領域３２Ａ及び３２Ｂ
にそれぞれ第１パターン３６（図４（ａ））及び第２パ
ターン３８（図４（ｂ））が形成されている。

【００２８】先ず、図１のステップ１０１において、露
光対象のウエハ（ウエハＷとする）上に金属膜を蒸着
し、ステップ１０２において、そのウエハＷ上の金属膜
上にポジタイプのフォトレジストを塗布する。その後、
ステップ１０３において、そのウエハＷを図２の投影露
光装置のウエハホルダ２２上に載置する。この際に例え
ば外形基準でプリアライメントを行う。そして、既に説
明したように、基準マーク部材２４及びレチクルアライ
メント顕微鏡２７Ａ，２７Ｂを用いて、ウエハステージ
２３に対してレチクルＲのパターン領域３２Ａ，３２Ｂ
の位置合わせを行った後、重ね合わせ露光を行う場合に
は、アライメントセンサ２８を介してウエハＷ上の所定
のショット領域のウエハマークの位置を検出して、この
検出結果より各ショット領域の配列座標を算出する。

【００２９】そして、可変視野絞り１８でレチクルＲの
一方のパターン領域３２Ａを照明領域に設定した後、開
口絞り板１１を回転して輪帯照明用の開口絞り１３Ｃを
フライアイレンズ１０の射出面に設定する。この場合
の、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを０．６０として、輪
帯状の開口絞り１３Ｃは外径がσ値に換算して０．８０
で、内径がその外径の２／３とした。その後、ウエハＷ
上の各ショット領域毎に露光光源１の発光を行って、イ
ンテグレータセンサ１６の検出信号に基づいて露光量の
制御を行いつつ、そのパターン領域３２Ａ内の短手方向
の形状を規定する第１パターン３６の像の露光を行う。
この際の適正露光量は、予めテストプリント等によって
定めておくことができる。

【００３０】次に、ステップ１０４において、可変視野
絞り１８でレチクルＲの他方のパターン領域３２Ｂを照
明領域に設定した後、開口絞り板１１を回転して通常照
明用の開口絞り１３Ａをフライアイレンズ１０の射出面
に設定する。この場合の、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡ
は０．６０であり、開口絞り１３Ａのσ値は０．８０と
した。その後、ウエハＷ上の各ショット領域毎に露光光
源１の発光を行って、インテグレータセンサ１６の検出
信号に基づいて露光量の制御を行いつつ、そのパターン
領域３２Ｂ内の長手方向の形状を規定する第２パターン
３８の像の露光を行う。この場合、第１パターン３６の
像の中心と第２パターン３８の像の中心とが合致するよ
うに、ウエハＷの各ショット領域のアライメントを行
う。

【００３１】その後、ステップ１０５において、ウエハ
Ｗ上のフォトレジストの現像を行う。これによって、ウ
エハＷ上の各ショット領域では、図３（ａ）のレチクル
パターン３３Ｒの遮光パターン３４Ｒの像に対応する領
域が、凸のレジストパターンとして残される。その後、
ステップ１０６でそのレジストパターンをマスクとして
ウエハＷ上の金属膜のエッチングを行った後、レジスト
パターンを除去することによって、図３（ｂ）に示す回
路パターン３３がウエハＷ上の各ショット領域に形成さ
れる。その後、ウエハＷは次のレイヤの回路パターンの
形成工程に移行する。

【００３２】具体的に、ステップ１０３での第１パター
ン３６の像の露光量を、現像後に残される凸のレジスト
パターン（遮光パターン３７の像）のＸ方向の幅がａ、
即ち１８０ｎｍとなるように設定し、ステップ１０４で
の第２パターン３８の像の露光量を、第１パターン３６
の露光時と同じにして露光を行った。この結果、現像後
のレジストパターンのＹ方向の長さの設計値（Ｌ１）に
対する誤差は５０ｎｍ以下となった。

【００３３】これに対して、図３（ａ）のレチクルパタ
ーン３３Ｒそのものを用いて、現像後のレジストパター
ンのＸ方向の幅がａ（１８０ｎｍ）となるような露光量
で露光を行った所、そのレジストパターンのＹ方向の長
さの設計値に対する誤差は２５０ｎｍであった。即ち、
本例の露光方法によって、現像後のレジストパターンの
長手方向の長さの誤差が１／５以下程度となり、最終的
に形成される回路パターン３３の各パターン３４の長さ
制御精度が向上した。

【００３４】なお、上記の実施の形態では、図３（ａ）
に示すような周期的なレチクルパターン３３Ｒを、第１
パターン３６、及び第２パターン３８に分割して露光し
たが、露光対象のパターンが孤立的なパターンの場合に
も本発明が適用できる。即ち、露光すべきレチクルパタ
ーンが、例えば図３（ａ）の単一の遮光パターン３４Ｒ
である場合には、その遮光パターン３４Ｒを、図４
（ａ）に示す短手方向を規定する単一の遮光パターン３
７、及び図４（ｂ）に示す長手方向を規定する第２パタ
ーン３８（但し、Ｘ方向の幅は短くてよい）に分割して
露光を行えばよい。

【００３５】また、一方向のみならず、図５（ａ）に示
すように交差する２方向に周期的なレチクルパターンの
像を露光する場合にも本発明が適用できる。図５（ａ）
は、Ｘ方向及びＹ方向に周期的なレチクルパターン４０
Ｒを示し、この図５（ａ）において、レチクルパターン
４０Ｒは、Ｙ方向に細長い矩形の遮光パターン４１Ａ
Ｒ，４１ＢＲを、Ｙ方向に間隔ｄで配列してなる１列の
パターンを、Ｘ方向に所定ピッチで５列配列したパター
ンである。また、２列目及び４列目のパターンは、他の
列のパターンに対してＹ方向に半ピッチずれている。各
遮光パターン４１ＡＲ，４１ＢＲは、それぞれＹ方向に
長い縦横比の異なるパターンである。

【００３６】このレチクルパターン４０Ｒの像を露光す
る場合には、レチクルパターン４０Ｒを図５（ｂ）に示
す短手方向の形状を規定する第１パターン４２と、図５
（ｃ）に示す長手方向の形状を規定する第２パターン４
４とに分解する。第１パターン４２は、遮光パターン４
１ＡＲ，４１ＢＲと同じＸ方向の幅を有するＹ方向に細
長い遮光パターン４３Ａを、Ｘ方向に所定ピッチで配列
したパターンであり、遮光パターン４３ＡのＹ方向の長
さは、レチクルパターン４０Ｒ中の対応する１列の遮光
パターンの全長より長く設定されている。一方、第２パ
ターン４４は、遮光膜を背景として、レチクルパターン
４０Ｒの１列目の遮光パターン４１ＡＲ，４１ＢＲの端
部及び境界部にそれぞれＹ方向の長さｅの開口パターン
４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃを形成し、同様に他の列の遮光
パターンの端部及び境界部にも同一の開口パターンを形
成したものである。開口パターン４５Ａ，４５Ｂ，４５
ＣのＸ方向の幅は、遮光パターン４１ＡＲ，４１ＢＲの
幅より広く、Ｙ方向の長さｅは、遮光パターン４１Ａ
Ｒ，４１ＢＲの間隔ｄと同じに設定してある。

【００３７】この場合にも、第１パターン４２の露光条
件と第２パターン４４の露光条件とをそれぞれ最適化す
ることによって、図５（ａ）のレチクルパターン４０Ｒ
を所定倍率で縮小した像を、Ｘ方向及びＹ方向共に高い
線幅制御精度で露光できる。なお、上記の実施の形態で
は、第１パターン３６及び第２パターン３８を同一のレ
チクル内の別のパターン領域に形成していたが、第１パ
ターン３６及び第２パターン３８を互いに別のレチクル
に形成しても良い。また、本発明は上述の実施の形態の
ように、屈折系よりなる投影光学系ＰＬを使用した投影
露光装置のみならず、ミラーを用いた反射系、若しくは
カタジオプトリック型（反射屈折系）の投影光学系を用
いた投影露光装置、又はステップ・アンド・スキャン方
式等の投影露光装置で露光を行う場合にも適用可能であ
る。

【００３８】更に、本発明は、電子線露光装置のよう
に、荷電粒子線を用いてマスクパターンを電子線レジス
ト等が塗布された基板上に転写する露光装置で露光を行
う場合にも適用できる。このように、本発明は上述の実
施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の構成を取り得る。

【００３９】

【発明の効果】本発明の露光方法によれば、マスクパタ
ーンを短手方向の形状を制御する第１パターンと長手方
向の形状を制御する第２パターンとに分割して露光する
ため、縦横比の異なるパターンの像を、短手方向及び長
手方向共に高い寸法制御精度で基板上に露光できる利点
がある。

【００４０】また、その第１パターンは、そのマスクパ
ターンの長手方向にはそのマスクパターンよりも広く、
その第２パターンは、そのマスクパターンの長手方向に
配列された１個又は複数個の開口パターンよりなり、こ
の開口パターンが複数個ある場合の間隔はそのマスクパ
ターンの長さ以上で、且つその第１パターンの長さより
短い場合には、転写されるパターン像の長手方向の長さ
制御精度が向上する。

【００４１】また、露光対象の基板にはポジ型の感光材
料が塗布されている場合には、２回の露光で転写される
パターン像の寸法精度を次第に高めることができるた
め、本発明が特に有効である。更に本発明のデバイスの
製造方法によれば、そのような露光方法を使用して、縦
横比の異なるパターンを高い寸法制御精度で基板上に形
成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例におけるパターン形
成工程を示すフローチャートである。

【図２】その実施の形態の一例で使用される投影露光装
置の概略構成を示す斜視図である。

【図３】（ａ）は転写すべきレチクルパターンの一例を
示す拡大平面図、（ｂ）は形成すべき回路パターンの一
例を示す拡大斜視図である。

【図４】（ａ）は短手方向の形状を規定する第１パター
ン３６を示す図、（ｂ）は長手方向の形状を規定する第
２パターン３８を示す図である。

【図５】（ａ）は転写すべきレチクルパターンの他の例
を示す拡大平面図、（ｂ）は短手方向の形状を規定する
第１パターン４２を示す図、（ｃ）は長手方向の形状を
規定する第２パターン４４を示す図である。

【符号の説明】

１露光光源１１開口絞り板１８可変視野絞りＲレチクルＰＬ投影光学系Ｗウエハ２３ウエハステージ３３回路パターン３３Ｒレチクルパターン３６第１パターン３８第２パターン４０Ｒレチクルパターン４２第１パターン４４第２パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の露光光、又は荷電粒子線のもとで
縦横比の異なるマスクパターンの像を所定の基板上に転
写する露光方法において、前記マスクパターンより該マスクパターンの短手方向の
形状を制限する第１パターンと、前記マスクパターンの
長手方向の形状を制限する第２パターンとを生成し、前記第１パターンの像及び前記第２パターンの像を前記
基板上に重ねて露光することを特徴とする露光方法。
【請求項２】請求項１記載の露光方法であって、前記第１パターンは、前記マスクパターンの長手方向に
は前記マスクパターンよりも広く、前記第２パターンは、前記マスクパターンの長手方向に
配列された１個又は複数個の開口パターンよりなり、該
開口パターンが複数個ある場合の間隔は前記マスクパタ
ーンの長さ以上で、且つ前記第１パターンの長さより短
いことを特徴とする露光方法。
【請求項３】請求項１、又は２記載の露光方法であっ
て、前記基板は、ポジ型の感光材料が塗布されていることを
特徴とする露光方法。
【請求項４】縦横比の異なるデバイスのパターンを所
定の基板上に形成するためのデバイスの製造方法におい
て、前記デバイスのパターンより所定の伸縮率でマスクパタ
ーンを生成し、該マスクパターンより該マスクパターンの短手方向の形
状を制限する第１パターンと、該マスクパターンの長手
方向の形状を制限する第２パターンとを生成しておき、前記基板上に感光材料を塗布する第１工程と、所定の露光光、又は荷電粒子線のもとで前記基板上に前
記第１パターンの像及び前記第２パターンの像を重ねて
露光する第２工程と、前記基板の現像を行う第３工程と、を有することを特徴
とするデバイスの製造方法。