JP3335138B2 - 露光方法、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光方法、露光装
置、およびデバイス製造方法に関し、特に微細な回路パ
ターンを感光基板上に二重露光する露光方法および露光
装置に関する。本発明の露光方法および露光装置は、例
えばＩＣ・ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなど
の表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの
撮像素子といった各種デバイス、マイクロメカニクスで
用いる広域なパターンの製造に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ、ＬＳＩ、液晶パネル等
のデバイスをフォトリソグラフィー技術を用いて製造す
る時には、フォトマスク又はレチクル等（以下、「マス
ク」と記す。）の回路パターンを投影光学系によってフ
ォトレジスト等が塗布されたシリコンウエハ又はガラス
プレート等（以下、「ウエハ」と記す。）の感光基板上
に投影し、そこに転写する（露光する）投影露光方法及
び投影露光装置が使用されている。上記デバイスの高集
積化に対応して、ウエハに転写するパターンの微細化即
ち高解像度化とウエハにおける１チップの大面積化とが
要求されでおり、従ってウエハに対する微細加工技術の
中心を成す上記投影露光方法及び投影露光装置において
も、現在、０．５μｍ以下の寸法（線幅）の像を広範囲
に形成するべく、解像度と露光面積の向上が計られてい
る。

【０００３】従来の投影露光装置の模式図を図２３に示
す。図２３中、１９１は遠紫外線露光用光源であるエキ
シマーレーザ、１９２は照明光学系、１９３は照明光、
１９４はマスク、１９５はマスク１９４から出て光学系
１９６に入射する物体側露光光、１９６は縮小投影光学
系、１９７は光学系１９６から出て基板１９８に入射す
る像側露光光、１９８は感光基板であるウエハ、１９９
は感光基板を保持する基板ステージを示す。エキシマレ
ーザ１９１から出射したレーザ光は、引き回し光学系に
よって照明光学系１９２に導光され、照明光学系１９２
により所定の光強度分布、配光分布、開き角（開口数Ｎ
Ａ）等を持つ照明光１９３となるように調整され、マス
ク１９４を照明する。マスク１９４にはウエハ１９８上
に形成する微細パターンを投影光学系１９６の投影倍率
の逆数倍（例えば２倍や４倍や５倍）した寸法のパター
ンがクロム等によって石英基板上に形成されており、照
明光１９３はマスク１９４の微細パターンによって透過
回折され、物体側露光光１９５となる。投影光学系１９
６は、物体側露光光１９５を、マスク１９４の微細パタ
ーンを上記投影倍率で且つ充分小さな収差でウエハ１９
８上に結像する像側露光光１９７に変換する。像側露光
光１９７は図２３の下部の拡大図に示されるように、所
定の開口数ＮＡ（＝ｓｉｎθ）でウエハ１９８上に収束
し、ウエハ１９８上に微細パターンの像を結ぶ。基板ス
テージ１９９は、ウエハ１９８の互いに異なる複数の領
域（ショット領域：１個又は複数のチップとなる領域）
に順次微細パターンを形成する場合に、投影光学系の像
平面に沿ってステップ移動することによりウエハ１９８
の投影光学系１９６に対する位置を変える。

【０００４】しかしながら、現在主流の上記のエキシマ
レーザを光源とする投影露光装置は、０．１５μｍ以下
のパターンを形成することが困難である。投影光学系１
９６は、露光（に用いる）波長に起因する光学的な解像
度と焦点深度との間のトレードオフによる解像度の限界
がある。投影露光装置による解像パターンの解像度Ｒと
焦点深度ＤＯＦは、次の（１）式と（２）式の如きレー
リーの式によって表される。

【０００５】 Ｒ＝ｋ₁（λ／ＮＡ）……（１） ＤＯＦ＝ｋ₂（λ／ＮＡ²）……（２） ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系１９６の明る
さを表す像側の開口数、ｋ₁、ｋ₂はウエハ１９８の現像
プロセス特性等によって決まる定数であり、通常０．５
〜０．７程度の値である。この（１）式と（２）式か
ら、解像度Ｒを小さい値とする高解像度化には開口数Ｎ
Ａを大きくする「高ＮＡ化」があるが、実際の露光では
投影光学系１９６の焦点深度ＤＯＦをある程度以上の値
にする必要があるため、高ＮＡ化をある程度以上進める
ことは不可能となることと、高解像度化には結局露光波
長λを小さくする「短波長化」が必要となることとが分
かる。

【０００６】ところが、短波長化を進めていくと重大な
問題が発生する。この問題とは投影光学系１９６のレン
ズの硝材がなくなってしまうことである。殆どの硝材の
透過率は遠紫外線領域では０に近く、特別な製造方法を
用いて露光装置用（露光波長約２４８ｎｍ）に製造され
た硝材として溶融石英が現存するが、この溶融石英の透
過率も波長１９３ｎｍ以下の露光波長に対しては急激に
低下するし、０．１５μｍ以下の微細パターンに対応す
る露光波長１５０ｎｍ以下の領域では実用的な硝材の開
発は非常に困難である。また遠紫外線領域で使用される
硝材は、透過率以外にも、耐久性、屈折率均一性、光学
的歪み、加工性等の複数条件を満たす必要があり、この
事から、実用的な硝材の存在が危ぶまれている。

【０００７】このように従来の投影露光方法及び投影露
光装置では、ウエハ１９８に０．１５μｍ以下のパター
ンを形成する為には１５０ｎｍ程度以下まで露光波長の
短波長化が必要であるのに対し、この波長領域では実用
的な硝材が存在しないので、ウエハ１９８に０．１５μ
ｍ以下のパターンを形成することができなかった。

【０００８】そのため、最近においては、被露光基板
（感光基板）に対して、周期パターン露光と通常露光の
二重露光を行う露光方法および露光装置によって、０．
１５μｍ以下の部分を備える回路パターンを作成するこ
とが検討されている。ここでの「通常露光」とは、周期
パターン露光より解像度は低いが、任意のパターンで露
光することが可能な露光であり、代表的なものとして、
投影光学系によってマスクのパターンを投影することが
可能な投影露光が挙げられる。通常露光によって露光さ
れるパターンは、（以下通常露光パターンという）解像
度以下の微細なパターンを含んでおり、周期パターン露
光はこの微細なパターンと同線幅の周期パターンなどを
形成するものである。この周期パターン露光には、レベ
ンソン型の位相シフトマスクなどが用いられる。その１
例を図１に示す。図１の周期パターンと、図１の通
常露光パターンを同じ位置に露光し、その合成像である
微細なパターン図１を得ることが可能になる。このよ
うに、最終的に作成したいパターンは通常露光パターン
として露光するが、この通常露光パターンには解像度以
下のパターンを含んでいるため、同位置に高解像度の周
期パターンを露光することによって、その通常露光パタ
ーンの解像度を向上し、最終的に解像度以下の微細線を
含んだ、所望のパターンを作成することが出来るもので
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した二
重露光においては、図１の通常露光パターンの解像度
を向上するために、図１の高解像度周期パターンを同
位置に露光する。この二重露光において、図１に示し
たパターンの微細線部分が図１の周期パターンの方向
と一致している場合には特に問題は生じない。しかしな
がら、通常露光パターンとして、微細線の方向が混在し
ている場合、例えば図２に示したような周期パターンの
周期方向と同じ方向の微細線と、周期パターンの周期方
向に直交する方向の微細線が混在したパターンの場合、
周期方向と直交する方向の微細線は問題なく解像できる
が、周期方向の微細線は解像することが出来ない可能性
がある。

【００１０】この点について、ゲートパターン、Ｔゲー
トパターンと呼ばれるパターンを例に、ポジレジストを
用いた場合を想定し、図１および図２を用いて説明す
る。図では、周期パターンはすべてパターンに光が透過
し、位相か反転しているものとする。この周期パターン
は、周期数が２以上のものとし、また、通常パターン
は、周辺に光が透過し、パターン部分を遮光した、位相
が一定のバイナリー振幅のものとする。例えば図１で
は、図１の通常露光パターンであるゲートパターンの
微細線と、図１の周期パターンの方向が一致している
ため、図１の通常露光パターンであるゲートパターン
の微細線の解像度を向上することが可能になる。次に、
例えば図２に示した、ゲートパターンの微細線に、Ｔ型
に直交した微細線がついているＴゲートパターンの場
合、微細線の方向が混在している。

【００１１】このように、微細線が縦方向・横方向と混
在している場合であって、その微細線と解像度以下の間
隔でパターンが隣接している領域は、特に解像が難しい
領域となり、この領域の解像度を上げるため、図２に
示したような周期パターンを用いることが必要になる。
しかし、この周期パターンを用いただけでは、この解像
が難しい領域は解像可能になるかわりに、周期パターン
と直交方向の微細線を解像することが出来ない。したが
って、周期パターンと通常露光パターンの二重露光を行
う場合、使用する周期パターンの方向によって、作成で
きるパターンが限られてしまう可能性がある。特に、周
期パターンの周期方向に対して同方向または斜めの方向
の微細線があるパターンに関しては、これまでの二重露
光の方法では、対応することが困難であった。

【００１２】そこで、本発明は、上記した課題を解決
し、通常露光パターンに複数方向に微細線が混在してい
る場合においても、周期パターンに工夫を加えることに
よって、通常露光パターンにおけるいずれの方向の微細
線も解像することができ、良好なパターンを得ることが
可能な二重露光による露光方法、露光装置、およびデバ
イス製造方法を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を達成するために、露光方法、露光装置、およびデバイ
ス製造方法、デバイス製造装置を、つぎのように構成し
たことを特徴とするものである。すなわち、被露光基板
上に、複数方向の微細線が混在する第１パターンによる
露光と、周期パターンを含む第２パターンによる露光を
含む多重露光を行う露光方法であって、前記周期パター
ンの周期の方向を前記第１パターンのうちの所定方向の
微細線が並ぶ方向と一致させ、前記周期パターンの少な
くとも一部の、パターンまたはパターン同志の境界と前
記所定方向の微細線の一部とが同一位置に露光されるよ
うにし、前記第１パターンのうち前記周期パターンの周
期の方向に対して同方向または斜めの方向の微細線が、
前記周期パターンと重ならないようにしたことを特徴と
している。また、本発明の露光方法は、被露光基板上
に、複数方向の微細線が混在する第１パターンによる露
光と、周期パターンを含む第２パターンによる露光を含
む多重露光を行う露光方法であって、前記周期パターン
の周期の方向を前記第１パターンのうちの所定方向の微
細線が並ぶ方向と一致させ、前記周期パターンの少なく
とも一部の遮光領域または遮光領域として作用する位相
の境界と前記所定方向の微細線の一部とが同一位置に露
光されるようにし、前記第１パターンのうち前記周期パ
ターンの周期の方向に対して同方向または斜めの方向の
微細線が、前記周期パターンと重ならないようにしたこ
とを特徴としている。また、本発明の露光方法は、前記
周期パターンの周期の方向が、前記所定方向の微細線が
多く並ぶ方向と一致することを特徴としている。また、
本発明の露光方法は、前記周期パターンは、周期数２以
上の周期パターンであって、レベンソン型位相シフトマ
スク、またはエッジ型の位相シフトマスク、またはバイ
ナリー型マスクのいずれかのマスクで構成されることを
特徴としている。また、本発明の露光方法は、前記周期
パターンを配置しないようにした周期パターン領域に
は、前記通常露光パターンのうち、前記周期パターンの
周期の方向に対して同方向または斜めの方向の微細線と
重なるように、孤立線が配置されることを特徴としてい
る。また、本発明の露光方法は、前記周期パターンおよ
び孤立線が、光遮光部または光透過部で形成されること
を特徴としている。また、本発明の露光方法は、前記孤
立線は、前記周期パターンの周期の方向に対して同方向
または斜めの方向の通常露光パターンの微細線に対応さ
せて、大きさあるいは形が異なる形状とすることを特徴
としている。また、本発明の露光方法は、前記周期パタ
ーンの周期の方向に対して同方向または斜めの方向の通
常露光パターンには、該パターンの線幅が解像度以上の
線幅のものも含まれることを特徴としている。

【００１４】また、本発明の露光装置は、被露光基板上
に、複数方向の微細線が混在する第１パターンによる露
光と、周期パターンを含む第２パターンによる露光を含
む多重露光を行う露光モードを有する露光装置であっ
て、前記周期パターンの周期の方向を前記第１パターン
のうちの所定方向の微細線が並ぶ方向と一致させ、前記
周期パターンの少なくとも一部のパターンまたはパター
ン同志の境界と前記所定方向の微細線の一部とが同一位
置に露光されるようにし、前記第１パターンのうちの前
記周期パターンの周期の方向に対して同方向または斜め
の方向の微細線が、前記周期パターンと重ならないよう
にしたことを特徴としている。また、本発明の露光装置
は、被露光基板上に、複数方向の微細線が混在する第１
パターンによる露光と、周期パターンを含む第２パター
ンによる露光を含む多重露光を行う露光モードを有する
露光装置であって、前記周期パターンの周期の方向を前
記第１パターンのうちの所定方向の微細線が並ぶ方向と
一致させ、前記周期パターンの少なくとも一部の遮光領
域または遮光領域として作用する位相の境界と前記所定
方向の微細線の一部とが同一位置に露光されるように
し、前記第１パターンのうちの前記周期パターンの周期
の方向に対して同方向または斜めの方向の微細線が、前
記周期パターンと重ならないようにしたことを特徴とし
ている。また、本発明の露光装置は、前記周期パターン
の周期の方向が、前記所定方向の微細線が多く並ぶ方向
と一致することを特徴としている。また、本発明の露光
装置は、前記周期パターンは、周期数２以上の周期パタ
ーンであって、レベンソン型位相シフトマスク、または
エッジ型の位相シフトマスク、またはバイナリー型マス
クのいずれかのマスクで構成されていることを特徴とし
ている。また、本発明の露光装置は、前記周期パターン
を配置しないようにした周期パターン領域には、前記通
常露光パターンのうち、前記周期パターンの周期の方向
に対して同方向または斜めの方向の微細線と重なるよう
に、孤立線が配置されていることを特徴としている。ま
た、本発明の露光装置は、前記周期パターンおよび孤立
線が、光遮光部または光透過部で形成されていることを
特徴としている。また、本発明の露光装置は、前記孤立
線は、前記周期パターンの周期の方向に対して同方向ま
たは斜めの方向の通常露光パターンの微細線に対応させ
て、大きさあるいは形が異なる形状を有することを特徴
としている。また、本発明の露光装置は、前記周期パタ
ーンの周期の方向に対して同方向または斜めの方向の通
常露光パターンには、該パターンの線幅が解像度以上の
線幅のものも含まれていることを特徴としている。ま
た、本発明のデバイス製造方法は、上記した本発明のい
ずれかの露光方法を用いて、または上記した本発明のい
ずれかの露光装置を用いて、デバイスを製造することを
特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、上記した周期パターン
に工夫を加える構成により、通常露光パターンに複数方
向に微細線が混在している場合においても、両方向の微
細線を解像し、良好なパターンを得ることができる。二
重露光は、２つのパターンを同位置に露光することによ
って解像度の向上を図るものであるため、ここで用いる
周期パターンは、すべて通常露光パターンの形状に合わ
せて設計される。実施例でも詳しく述べるが、遮光部で
パターンを形成するポジレジストの場合であって、通常
露光パターンから周期パターンを決定するＴゲートパタ
ーンの１例を図３を用いて説明する。１番上に記載した
通常露光パターンは図２と同じもので、周期と同じ方向
の微細線と垂直方向の微細線が混在しており、パターン
が解像度以下の間隔で隣接している通常露光パターンで
ある。

【００１６】この通常露光パターンに合わせて周期パタ
ーンを決定する際、まず図３の周期パターン１に示した
ように、周期パターンの方向を通常露光パターンで微細
線の多い方向、または図３の通常露光パターンに示した
ような、解像が難しい領域を解像できる周期の方向に決
定し、微細線と解像が難しい領域に着目して周期パター
ンを配置する。ここで、解像が難しい領域というのは、
パターン同志が解像度以下の間隔で隣接していること
や、解像度以下の線幅を持つパターンが解像度以下の間
隔で隣接している領域である。ここで、周期パターンの
長さは、通常露光パターンにおける微細線の長さ以上に
することが望ましい。

【００１７】次に、図３の周期パターン２に示したよう
に、この周期パターンの周期方向と同じ方向の微細線に
対応する領域は大きなパターンとし、この大きなパター
ンも含めて０・πと交互になるよう位相を設定する。図
３では光透過部を白、遮光部を黒で示した。さらに図３
の周期パターン３に示したように、この周期パターンの
周期方向と同じ方向の微細部分と同じ領域をＣｒで遮光
する。この遮光部によって、周期パターンに周期方向と
同じ方向の孤立線ができ、通常露光パターンと重ね合せ
た露光を行うことによって、周期方向と同じ方向の微細
線部分を解像できるようになる。

【００１８】このようにして作成された周期パターン３
を用いることによって、図３に示した周期方向が混在し
た通常露光パターンにおいても、良好な像を得ることが
出来るのである。つまり、通常露光パターンに合わせて
周期パターンを作成する場合は、まず通常露光パターン
で微細線の多い方向または、解像が難しい領域を解像で
きる周期の方向を周期パターンの方向とし、微細線や解
像が難しい領域を解像できるように周期パターンを配置
する。そして、その周期の方向と同じ方向の微細線が存
在する領域には周期パターンを配置せず、大きな１つの
パターンにする。ここで周期パターンの位相は、この大
きなパターンも含めて０・πが交互になるように設定し
なくてはならない。さらに、通常露光パターンにおい
て、この周期の方向と同じ方向の微細線領域を解像する
ための、Ｃｒの遮光部つまり孤立線を設けることが必要
となる。

【００１９】以上のように、通常露光パターンと周期パ
ターンの２重露光を行う露光方法において、通常露光パ
ターンは縦・横方向どちらにも微細線が存在するパター
ンの場合、とりわけ ・周期パターンは、解像が難しい領域を解像するために
用い、縦・横方向のいずれか１方向の周期パターンを用
いること。 ・周期の方向に対して同方向または斜めの方向の微細線
と重なる周期パターン領域には、周期パターンを置かな
いこと。 ・周期の方向に対して同方向または斜めの方向の微細線
部分を解像するために孤立線を設けること。 などの工夫を施した周期パターンを用いることによっ
て、周期と同じ方向の微細線と、垂直方向の微細線が混
在しているパターンにおいても、良好な合成像を得るこ
とが出来るのである。

【００２０】なお、ここでは、光遮光部でパターンを作
成するポジレジストの場合を例に説明したが、光透過部
でパターンを作成するネガレジストの場合も同様の効果
が達成される。それらの詳細を含め、パターンの具体的
な配置等に関しては、実施例で説明する。

【００２１】

【実施例】本発明に関して、光遮光部でパターンを作成
するポジレジストの場合については実施例１および実施
例２で、また、光透過部でパターンを作成するネガレジ
ストの場合については実施例３で説明する。まず、二重
露光手法のフローチャートを図４に示す。同図におい
て、周期パターン露光・連常露光・現像の各ブロックの
流れを示しているが、周期パターン露光と通常露光の順
序は図４の通りであってもその逆でもよく、また複数回
の露光段階を含む場合には、もちろん交互に行うことも
可能である。また、各露光ステップ側には、精密な位置
合わせを行うステップが行われるが、この処理に関する
詳細は省略する。本実施例は、波長２４８ｎｍのＫｒＦ
エキシマステッパーを用い、周期パターン露光・通常露
光の二重露光を行う際、周期パターンの工夫に関するも
のである。

【００２２】つぎに、二重露光の原理について説明す
る。二重露光は、通常露光と周期パターン露光を現像の
工程を介さないでおこなうものである。これは、レジス
トの露光しきい値以下で周期パターンを露光し、その
後、露光量が多値の分布を持つ通常露光をおこなうもの
である。通常露光の露光量は、露光パターン領域（露光
領域）の小領域ごとに異なる露光量分布を持ち、それぞ
れの露光量は、露光しきい値以上であっても以下であっ
てもよい。ここで言う露光量とは、すべて、レジスト上
の露光量を示している。

【００２３】露光により得られる回路パターン（リソグ
ラフィーパターン）として、図２５（２）または（３）
に示すいわゆるゲートパターンを例に説明する。図のゲ
ートパターンは横方向の最小線幅が０．１μｍであるの
に対して縦方向では、線幅は装置の通常露光による解像
力の範囲内である０．２μｍ以上である。二重露光法に
よれば、このような横方向のみの１次元方向にのみ高解
像度を求められる最小線幅パターンを持つ二次元パター
ンに対しては、例えば二光束干渉露光による周期パター
ン露光をかかる高解像度の必要な一次元方向のみでおこ
なう。

【００２４】図２４は各露光段階における露光量分布を
示している。図２４の図中に示される数値はレジストに
おける露光量を表すものである。図２４において、図２
４（１）は１次元方向のみに繰り返しパターンが生じる
周期的な露光パターンによる露光量分布である。パター
ン以外の露光量はゼロであり、パターン部分は１となっ
ている。図２４（２）は多値の通常露光による露光量分
布である。パターン以外の露光量はゼロであり、パター
ン部分は１と２の、ここでは２値の分布となっている。
これらの露光を現像の工程を介さないで二重露光をおこ
なうと、レジスト上にそれぞれの露光量の和の分布が生
じ、図２４（３）のような露光量分布となる。ここで、
レジストの感光しきい値が１から２の間にあるとき、１
より大きな部分が感光し、図２４（３）の図中、太線で
示されたようなパターンが現像により形成される。

【００２５】即ち、太線で囲まれた外部にある、周期パ
ターン露光による露光パターンは、レジストの露光しき
い値以下であり、現像により消失する。通常露光の、レ
ジストの露光しきい値以下の露光量が分布する部分に関
しては、通常露光と周期パターン露光の各露光パターン
の和が、レジストの露光しきい値以上となる部分が現像
により形成される。従って、通常露光と周期パターン露
光の各露光パターンの重なる、周期パターン露光の露光
パターンと同じ解像度を持つ露光パターンが形成され
る。通常露光の、レジストの露光しきい値以上の露光量
が分布する露光パターン領域に関しては、通常露光と周
期パターン露光の各露光パターンの重なる、通常露光の
露光パターンと同じ解像度を持つ露光パターンが形成さ
れる。

【００２６】図２５は図２４で示された露光量分布を形
成するためのパターンおよびマスクを示している。図２
５（１）は、高解像度の必要な一次元方向のみに繰り返
しパターンが生じるパターンおよびマスクであり、例え
ばレベンソン型位相シフトマスクによって実現が可能で
ある。レベンソン型位相シフトマスクの場合、図の白色
部分と灰色部分は位相が互いに反転し、位相反転の効果
により２光束干渉露光による高コントラストな周期的な
露光パターンが形成される。マスクは、レベンソン型位
相シフトマスクに限定されず、このような露光量分布を
形成するのであれば、どのようなものであってもよい。
この露光パターンの周期は０．２μｍとし、この露光パ
ターンはラインとスペースのそれぞれの線幅が０．１μ
ｍのラインアンドスペースパターンにより、図２４
（１）で示された露光量分布が形成される。 多値のパ
ターンを形成するためのパターンおよびマスクは、最終
的に形成したい回路パターンと相似のパターンが描かれ
たマスクを用いる。この場合、図２５（２）で示された
ゲートパターンが描かれたマスクを用いる。前述したよ
うにゲートパターンの微細線からなる部分は、通常の露
光の解像度以下のパターンなので、レジスト上では、微
細線の２本線部分は解像されず、強度の弱い一様な分布
となるが、これに対して微細線の両端のパターンは、装
置の通常露光による解像力の範囲内である線幅なので強
度の高いパターンとして解像される。従って、図２５
（２）で示されたパターンおよびマスクを露光すると、
図２４（２）で示された多値の露光量分布が形成され
る。

【００２７】この例では、形成したいパターンが露光量
分布が光透過型のもので示したが、光遮光型のパターン
も、図２５（３）に示したようなマスクを用いれば可能
である。光遮光型のパターンは、パターン以外の部分に
光が透過し、パターン部分に光を遮光したマスクを用い
れることによって実現可能になる。光遮光型パターンの
場合、解像度以上のパターンは光を遮光し、露光量分布
がゼロになるのに対し、解像度以下の微細パターンは、
完全には遮光されず、パターン周辺の露光量分布の半分
の露光量が分布するので、多値の露光量分布が形成され
る。

【００２８】以上により、二重露光の原理を簡単にまと
めると、 １．通常露光をしない領域にある最大露光量がレジスト
の露光しきい値以下の、周期パターン露光による露光パ
ターンは現像により消失する。 ２．レジストの露光しきい値以下の露光量がレジストに
供給される、通常露光の露光パターン領域（露光領域）
に関しては、通常露光と周期パターン露光の各露光パタ
ーンの組み合わせにより決まる周期パターン露光の露光
パターンと同じ解像度を持つ露光パターンが形成され
る。 ３．レジストの露光しきい値以上の露光量がレジストに
供給される、通常露光の露光パターン領域（露光領域）
に関しては、通常露光と周期パターン露光の各露光パタ
ーンの組み合わせにより決まる通常露光の露光パターン
と同じ解像度を持つ露光パターンが形成される。

【００２９】二重露光法の利点として、最も高い解像力
が要求される周期パターン露光を位相シフト形マスク等
を用いた２光束干渉露光でおこなえば、通常の投影露光
による周期パターンの結像に比べて、はるかに大きい焦
点深度が得られることが挙げられる。以上の説明では周
期パターン露光と通常露光の順番は、周期パターン露光
を先としたが、逆あるいは同時でもよい。

【００３０】以下の実施例においては、波長２４８ｎｍ
のｋｒＦエキシマステッパーを用い、周期パターン露光
・通常露光の二重露光を行う際、周期パターンに工夫を
施した各具体例について説明する。 ［実施例１］ 実施例１においては、周期パターンとしてレベンソン位
相シフトマスクをもちいる場合について、図３・図５を
用いて説明する。図３は、通常露光パターンに合わせた
周期パターンの作成手順を示している。図５は、実際に
使用する周期パターンと通常露光パターンを示してお
り、この２つのパターンを合成することによって、最終
的には図５の通常露光パターンと同じ形のパターンを
得ることが目的である。

【００３１】図３に示した通常露光パターンは、縦方向
の微細線が４本、横方向の微細線が２本存在している。
また、特に解像が難しい領域は、図中に示したように、
パターン同志が解像度以下の間隔で接している部分であ
る。そこで、周期方向は、微細線が多く存在し、解像が
難しい領域を解像できる方向とする。このように、微細
線とパターン同志が解像度以下の間隔で接している「解
像が難しい領域」に着目し、それらが解像できるように
周期パターンの配置を決定すると、周期パターン１に示
した領域に周期パターンを配置することが必須となる。
この時、周期パターンの長さは、通常露光パターンの微
細線の長さ以上とする。

【００３２】次に、周期パターンの周期方向と同じ方向
の微細線が存在する領域は大きなパターンにし、周期パ
ターンを配置しないようにする。なぜなら、ここに周期
パターンを配置してしまうと、周期パターンの周期方向
と同じ方向の微細線にくびれが生じてしまうからであ
る。そして、この大きなパターンも含めて、隣り合うパ
ターン同志の位相が０・πと逆位相になるよう、周期パ
ターン２に示したように位相を設定する。さらに、周期
パターンの周期方向と同じ方向の微細線と重なる周期パ
ターン領域をＣｒで遮光し、光が透過せず、遮光の孤立
パターンになるようにする。このように作成した周期パ
ターン３が最終的に用いる周期パターンとなる。ここで
は光遮光部でパターンが形成されるため、周期パターン
の周期方向と同じ方向の微細線を解像するためにこの遮
光部を設けるのである。したがって、この遮光部は、光
の回り込みを防ぐ目的などから、実際作成したいパター
ンの微細線の線幅が１Ｌの場合、２Ｌ〜３Ｌと若干太く
する場合もある。

【００３３】また、周期を構成しているパターン線幅も
パターン間隔と等しくする必要はなく、パターン線幅を
太くしていき、間隔がない場合でも良い。この場合は実
施例２に示すが、パターン線幅は０＜周期パターン線幅
≦２Ｌであれば良い。このように、解像が難しい領域を
周期パターンを用いることで解像できるようにし、周期
方向と同じ方向の微細線は遮光の孤立線を設けることで
解像できるようにする手法を用いた、図５の用期パタ
ーンと図５の通常露光パターンを合成することによっ
て、周期方向と同じ方向の微細線が存在するパターンで
も良好に作成することが出来るのである。

【００３４】図８に、通常の露光方法と本実施例１の方
法を用いた場合のシミュレーション結果を示す。図中の
点線は所望のパターンを示したものであり、実線部はシ
ミュレーションによって得られた像を示している。図に
示されたように本実施例を用いて所望の形状に近い像が
得られており、解像の難しい部分についても良好に分離
されている。

【００３５】［実施例２］ 実施例２においては、周期パターンとして位相シフトマ
スクエッジ型を用いる場合について、図６および図７を
用いて説明する。位相シフトマスクエッジ型とは、逆位
相のパターンが接している部分の光強度が０に近くな
り、実施例１で示したレベンソン位相シフトマスクと同
じ効果がある。パターン周辺は遮光しても良いし、光を
透過するものでもよい。

【００３６】図６は、通常露光バターンに合わせた周期
パターンの作成手順を示している。図７は、実際に使用
する周期パターンと通常露光パターンを示しており、こ
の２つのパターンを合成することによって、最終的には
図７の通常露光パターンと同じ形のパターンを得るこ
とが目的である。このパターンは実施例１と同じもので
ある。

【００３７】図６に示した通常露光パターンは、縦方向
の微細線が４本、横方向の微細線が２本存在している。
また、特に解像が難しい領域は、図中に示したように、
パターン同志が解像度以下の間隔で接している部分であ
る。そこで周期方向は、微細線が多く存在し、解像が難
しい領域を解像できる方向とする。このように、微細線
とパターン同志が解像度以下の間隔で接している「解像
が難しい領域」に着目し、それらが解像できるようにエ
ッジの配置を決定すると、周期パターン１に示した部分
にエッジを配置することが必要となる。この時、周期パ
ターンの長さは、通常露光パターンの微細線の長さ以上
とする。

【００３８】次に、周期方向と同じ方向の微細線が存在
する領域は大きなパターンにし、エッジを配置しないよ
うにする。なぜなら、ここにエッジを配置してしまう
と、周期と直交する方向の微細線にくびれが生じてしま
うからである。そして、この大きなパターンも含めて、
隣り合うパターン同志の位相が０・πと逆位相になるよ
う、周期パターン２に示したように位相を設定する。さ
らに、周期方向と同じ方向の微細線と重なる周期パター
ン領域をＣｒで遮光し、光が透過せず、遮光の孤立パタ
ーンになるようにする。すなわち、周期方向と同じ方向
には光透過部と遮光部とのエッジを用いる。周期パター
ンの位相反転によりおこる効果と、遮光部を設けること
による強度０部分をパターンとして用いるのである。

【００３９】このように作成した周期パターン３が最終
的に用いる周期パターンとなる。ここでは光遮光部でパ
ターンが形成されるため、周期方向と同じ方向の微細線
を解像するためにこの遮光部を設ける。したがって、こ
の遮光部は、光の回り込みを防ぐ目的などから、実際作
成したいパターンの微細線の線幅が１Ｌの場合、２Ｌ〜
３Ｌと若干太くする場合もある。このような手法を用い
て作成した、図５の周期パターンと図５の通常露光
パターンを合成することによって、周期方向と同じ方向
の微細線が存在するパターンでも良好に作成することが
出来るのである。

【００４０】［実施例３］ 実施例３においては、実施例１に対して、光透過部でパ
ターンを作成するネガレジストの場合について説明す
る。図９には、光透過部でパターンを形成するネガレジ
ストの場合について従来例を示した。ポジレジストと同
様に、ネガレジストの場合でも、ゲートの微細線部分と
周期パターンの微細線部分が一致している場合には問題
なく解像することが出来る。しかし、ポジレジストと同
様に、周期パターンの周期方向と同じ方向の微細線があ
り、かつ、解像度以下の間隔でパターンが隣接している
場合には従来の方法で対応することは難しいため、本実
施例では、実施例１に対して、光透過部でパターンを作
成するネガレジストを用いた。

【００４１】図１０は、通常露光パターンに合わせた周
期パターンの作成手順を示している。図１１は、実際に
使用する図１１周期パターンと図１１通常露光パタ
ーンを示しており、この２つのパターンを合成すること
によって、最終的にはの通常露光パターンと同じ形の
パターンを得ることが目的である。図１０に示した通常
露光パターンは、実施例１で示した図５と同様に、縦方
向の微細線が４本、横方向の微細線が２本存在してい
る。また、特に解像が難しい領域は、図中に示したよう
に、パダーン同志が解像度以下の間隔で接している部分
である。そこで周期方向は、微細線が多く存在し、解像
が難しい領域を解像できる縦方向とする。このように、
微細線とパターン同志が解像度以下の間隔で接している
「解像が難しい領域」に着目し、それらが解像できるよ
うに周期パターンの配置を決定すると、周期パターン１
のように周期を配置することが必須となる。

【００４２】次に、周期パターンの周期方向と同じ方向
の微細線が存在する領域には周期パターンを配置せず、
通常露光パターンと同じ光強度になるよう遮光部にす
る。なぜなら、ここに周期パターンを配置してしまう
と、、周期パターンの周期方向と同じ方向の微細線にく
びれが生じてしまうからである。そして、隣りり合うパ
ターン同志の位相が０・πと逆位相になるよう、周期パ
ターン２に示したように位相を設定する。実施例１で示
したポジレジストの場合は、通常露光パターンのパター
ン領域が遮光部で、パターン領域以外が光透過部であ
る。そのため、周期方向と同じ方向の微細線が存在する
領域には周期パターンを配置せず、かわりに通常露光パ
ターン領域以外と同じ光透過部とした。しかし、本実施
例のネガレジストの場合は、通常露光パターンのパター
ン領域が光透過部で、パターン領域以外はＣｒの遮光部
になっている。そのため、周期と直交する方向の微細線
が存在する領域には周期パターンを配置せず、この領域
を遮光部とする。

【００４３】次に、周期方向と同じ方向の微細線と重な
る周期パターン領域に光透過部を配置し、光が透過でき
るようにする。このように作成した周期パターン３が最
終的に用いる周期パターンとなる。ここでは光透過部で
パターンが形成されるため、周期方向と同じ方向の微細
線を解像するためにこの光透過部からなる孤立線を設け
るのである。したがって、この光透過部は、光の回り込
みを防ぐ目的などから、実際作成したいパターンの線幅
が１Ｌの場合、２Ｌ〜３Ｌと若干太くする場合もある。
また、周期パターン線幅はＬに限らず、０＜周期パター
ン線幅≦２Ｌであれば良い。このように、周期方向と同
じ方向の微細線が存在する領域には周期パターンを配置
せず、かわりにポジレジストの場合は光透過部、ネガレ
ジストの場合は光遮光部からなる孤立線を配置すること
になる。したがって、ネガレジストを用いる場合でも、
図１１に示した図１１の周期パターンと図１１の通
常露光パターンを合成することによって、周期方向と同
じ方向の微細線が存在するパターンに関しても良好に再
現することが出来るのである。

【００４４】［実施例４］ 実施例４においては、斜入射照明によって周期パターン
を作成する場合について説明する。バイナリーマスクで
斜入射照朋によって像を形成する場合は、周期パターン
に関しては位相シフトマスクと同等の効果が得られる。
この、斜入射照明によって周期パターンを作成する場合
のパターン例を図１２に示した。この図１２は、ポジレ
ジストを想定しているが、ネガレジストは図１２の光透
過部と光遮光部が反転しているものであり、同様の効果
が期待できる。

【００４５】次に説明する実施例５から実施例９におい
て、Ｔゲートパターン以外のパターンを解像するための
周期パターンの構成の例を示す。Ｔゲートパターン以外
の通常パターンにおいても、複数の方向をもつ解像度以
下の微細線から構成されるものに対して適用される。特
に、微細線にそれより大きなパターンが解像度以下の間
隔で隣接している場合、近接効果によって微細線が大パ
ターンに引き寄せられるので分離が難しい。この場合解
像度を２Ｌとすると、微細線は例えば、解像度以下のＬ
の幅とする。以下の実施例は、ポジ型レジストを適用し
た場合を示す。

【００４６】［実施例５］ 実施例５について、図１３および図１４に基づいて説明
する。図１３（２）は、通常パターンはＴゲートパター
ンではないが、解像が難しいのはＴゲートパターンと同
じパターンが互いに隣接するパターンの間で、分離がさ
れにくい部分である。周期パターンは図１３（１）のよ
うに、実施例１と同じ考え方に従って、分離が難しい部
分に逆位相の周期数２以上の周期パターンを配置する。
位相πのパターンの、パターンのない方の隣りに位相０
のパターンを配置して周期数を増やしてもよい。周期の
方向と同じ方向の微細パターンがある部分には、周期パ
ターンを置かずに隣の周期パターンと同位相の大きいパ
ターンを配置するが、周期の方向と同じ方向の微細パタ
ーンと重なる部分には、遮光部の孤立パターンを設け
る。

【００４７】このような通常パターンの場合、別な周期
パターンの構成を、図１４（１）のようにしても隣接す
るパターンの分離が可能である。周期の方向と同じ方向
の微細パターンがある部分には、周期パターンを置かず
に隣の周期パターンと逆位相の大きいパターンを配置し
てもよく、周期の方向と同じ方向の微細パターンと重な
る部分には、所定のパターンより大きい遮光部の孤立パ
ターンを設ける。このように、逆位相の大パターンを配
置した場合、通常露光と周期パターン露光によって得ら
れる多重露光後の像は、同位相の大パターンを配置した
場合と異なるが、両者とも隣接するパターンは分離され
る。しかしながら、周期の方向と同じ方向の微細パター
ンと重なる部分をはさんだ、左右の大パターンの位相を
互いに逆位相にすると図１４（１）における位相０のパ
ターンと、同じ位相のパターンがくっついてしまうの
で、多重露光後の像でパターンの分離は難しくなる。多
重露光後の像でパターンの分離がなされたとしても、形
が歪むので好ましくない。

【００４８】［実施例６］ 実施例６について、図１５に基づいて説明する。通常パ
ターンは、複数の方向をもつ解像度以下の微細線から構
成され、個々のパターンの間隔が解像度以下のものであ
る。パターンは直交した配置のものに限らない。この場
合解像度を２Ｌとすると、微細線は例えば、解像度以下
のＬの幅とする。本実施例では、解像が難しいのは、微
細線にそれより大きなパターンが解像度以下の間隔で隣
接している部分である。実施例１と同様な考え方で、図
１５（１）のように、分離が難しい部分に逆位相の周期
数２以上の周期パターンを配置する。位相πのパターン
の、パターンのない方の隣りに位相０のパターンを配置
して周期数を増やしてもよい。

【００４９】周期の方向とは異なり、周期の方向に対し
て斜めの方向の微細パターンがある部分には、周期パタ
ーンを置かずに隣の周期パターンと同位相の大きいパタ
ーンを配置するが、周期の方向とは異なり、周期の方向
に対して斜めの方向の微細パターンと重なる部分には、
所定のパターンより大きい遮光部の孤立パターンを設け
る。あるいは、周期の方向とは異なり、周期の方向に対
して斜めの方向の微細パターンがある部分には、周期パ
ターンを置かずに隣の周期パターンと逆位相の大きいパ
ターンを配置してもよく（ただし、周期の方向と異なる
微細パターンと重なる部分をはさんだ、左右の大パター
ンの位相を互いに同位相にする）、周期の方向とは異な
り、周期の方向に対して斜めの方向の微細パターンと重
なる部分には、遮光部の孤立パターンを設ける。

【００５０】［実施例７］ その他にも、複数の方向をもつ解像度以下の微細線から
構成され、個々のパターンの間隔が解像度以下であるよ
うなものに対して適用される。実施例７においては、そ
のような場合の例について、図１６に基づいて説明す
る。図１６（２）に示したような、解像度を２Ｌとする
と、微細線は例えば、解像度以下のＬの幅とする。微細
線に同じ線幅のパターンが、解像度以下の間隔で隣接し
ている場合、間隔が解像度以下のＬであっても、近接効
果は大きくはなく、むしろそれぞれのパターンの短縮に
よって分離は容易である。しかし間隔がＬよりもっと接
近すると、これまでの実施例同様、分離は難しくなる。
図１６の（２）のような通常パターンを多重露光によっ
て解像する場合の周期パターンは、図１６（１）のよう
に、実施例１と同じ考え方に従って、微細線の解像の難
しい部分に逆位相の周期数２以上の周期パターンを配置
する。位相πのパターンの、パターンのない方の隣に位
相０のパターンを配置して周期数を増やしてもよい。周
期の方向と異なる微細パターンがある部分には、周期パ
ターンを置かずに隣の周期パターンと同位相の大きいパ
ターンを配置するが、周期の方向と同じ方向の微細パタ
ーンと重なる部分には所定のパターンより大きい遮光部
の孤立パターンを設ける。

【００５１】このような通常パターンの場合、周期パタ
ーンの構成を図１４（１）のようにすると多重露光後の
像を悪化させるので用いない方がよい。図１４（１）の
ようなパターンは、位相０のパターンと位相πの大パタ
ーンの間に起こる相互作用がパターン部のない遮光部に
近接効果としておよび、遮光部分の形状が歪むためであ
る。つまり、位相０のパターンと位相πの大パターンの
間に位相反転があるため、その境界は強度がゼロになり
暗線が生じるが、位相０のパターンと、位相πの大パタ
ーンの間にはさまれた遮光部との境界も遮光部があるこ
とによって強度がゼロになる。しかし、位相反転による
暗線と遮光部から生じる暗線の傾きは異なるので、暗線
にうねりが生じ、それが近接効果により周囲に影響を及
ぼし、遮光部分のパターンを歪ませる原因となる。従っ
て周期パターンの遮光部分のパターンが歪むと、この部
分と重なる通常パターンが微細線であれば、周期パター
ンからの歪みが合成後も消えずに残ってしまう。微細線
の歪みは、デフォーカスや露光量などのプロセスの余裕
度を少なくし、断線となりやすくなる。実施例５のよう
に、微細線の先端にそれより太い部分があると、そちら
の強度の方が強くなり、周期パターンの遮光部の微細線
のごく先端に起こる歪みは打ち消されるので、その結果
として合成像の周期の方向と異なる微細パターンは歪み
がなくなるので問題とはならず、むしろ、位相反転によ
る暗線からの近接効果により、遮光部分のパターンが直
交するパターンに引き寄せられるため、これらのパター
ンをより近づけることができる。

【００５２】［実施例８］ 実施例８について、図１７に基づいて説明する。図１７
の（２）のような通常パターンを多重露光によって解像
する場合の周期パターンは、図１７（１）のように、実
施例１と同じ考え方に従って、微細線の解像の難しい部
分に逆位相の周期数２以上の周期パターンを配置する。
周期の方向とは異なり、周期の方向に対して斜めの方向
の微細パターンがある部分には、周期パターンを置かず
に隣の周期パターンと同位相の大きいパターンを配置す
るか、周期の方向とは異なり、周期の方向に対して斜め
の方向の微細パターンと重なる部分には、所定のパター
ンより大きい遮光部の孤立パターンを設ける。

【００５３】［実施例９］ その他にも、解像度以下の微細線のパターンがあり、こ
の微細線の方向とは異なる方向のパターンをも有する場
合、この微細線の方向とは異なる方向のパターンが解像
度以下ではなく、解像度以上であっても前記方法が適用
される。実施例９においては、そのような場合の例につ
いて、図１８に基づいて説明する。図１８（２）に示し
たような、微細線と方向が異なる解像度以上の線幅のパ
ターンが混在している場合を想定する。実施例８同様、
パターンの隣接部分は特に分離が難しいものではないと
する。この通常パターンと１方向のみの周期パターンと
多重露光すると、周期パターンの周期方向と同じ方向の
通常パターンは周期パターンの像の影響で、線幅が均一
でなくなる。線幅の均一性が問題になるような場合に
は、本実施例の周期パターンを用いるとよい。

【００５４】図１８の（２）のような通常パターンを多
重露光によって解像する場合の周期パターンは、図１８
（１）のように、実施例１と、同じ考え方に従って、微
細線の解像の難しい部分に逆位相の周期数２以上の周期
パターンを配置する。周期の方向と同じ方向のパターン
が重なる部分には、周期パターンを置かずに、所定のパ
ターンより大きい遮光部の孤立パターンを設ける。この
ような微細線の方向とは異なる方向のパターンが解像度
以下でなく、解像度以上であれば、周期パターンを置か
ない領域で、隣の周期パターンと同位相の大きいパター
ンを配置する必要はなく、周期パターンを置かずに、遮
光部の孤立パターンを設けるだけでよい。

【００５５】本実施例における効果を図１９および図２
０を用いて示す。図１９は、通常パターンと１方向のみ
の周期パターンを二重露光させた結果である。波長は２
４８ｎｍ、ＮＡ＝０．６０のＫｒＦ露光装置で、０．１
２μｍの微細線のパターンを解像したものである。図２
０は、本実施例のように周期パターンを、その周期の方
向と同じ方向のパターンが重なる部分に周期パターンを
置かずに、所定のパターンより大きい遮光部の孤立パタ
ーンを設けたものと、通常パターンとを二重露光させた
結果である。図１９、図２０の合成パターンは微細線を
解像し、長さの短縮も少ない。また図１９に比べて図２
０の合成パターンは、曲がったパターンのくびれがな
く、微細線同様、解像度以上の線の線幅も一様であるこ
とがわかる。

【００５６】また、微細線の方向と異なるパターンの方
向は、１方向でなく、複数の方向にパターンがあって
も、それぞれの方向に対して遮光部の孤立パターンを設
ければよい。また、周期パターンの周期方向と同じ方向
のパターンの場合が特に線幅の均一性が悪化するが、パ
ターンの方向は周期パターンの周期方向と同じ方向に限
らない。また、微細線が解像度より充分大きいときは遮
光部を設けず、１方向の連続した周期パターンを用いて
も多重露光の像はあまり悪化しないが、特に解像度に近
い線幅の場合、本実施例の周期パターンを用いると効果
がある。

【００５７】なお、以上における実施例５から実施例９
は、周期パターンをレベンソン型位相シフトマスクを用
いて説明したが、同じピッチの実施例２で示したような
エッジ型位相シフトマスクを用いても同様な効果が得ら
れる。あるいは、実施例４のように、周期パターンの遮
光部と透過部を反転させ、位相を一定にしたバイナリマ
スクを用い、斜入射照明を用いても同様の効果が得られ
る。

【００５８】図２１は、本発明を適用し得る周期パター
ンの２光束干渉用露光と通常の投影露光の双方が行なえ
る高解像度露光装置を示す概略図である。図２１におい
て、２２１はＫｒＦ又はＡｒＦエキシマレーザ、２２２
は照明光学系、２２３はマスク（レチクル）、２２４は
マスクステージ、２２７はマスク２２３の回路パターン
をウエハ２２８上に縮小投影する投影光学系、２２５は
マスク（レチクル）チェンジャであり、ステージ２２４
に、通常のレチクルと前述したレベンソン型位相シフト
マスク（レチクル）又はエッジシフタ型マスク（レチク
ル）又は位相シフタを有していない周期パターンマスク
（レチクル）の一方を選択的に供給するために設けてあ
る。

【００５９】図２１の２２９は２光束干渉露光と投影露
光で共用される一つのＸＹＺステージであり、このステ
ージ２２９は、光学系２２７の光軸に直交する平面及び
この光軸方向に移動可能で、レーザー干渉計等を用いて
そのＸＹ方向の位置が正確に制御される。は、不図示の
レチクル位置合わせ光学系、ウエハ位置合わせ光学系
（オフアクシス位置合わせ光学系とＴＴＬ位置合わせ光
学系とＴＴＲ位置合わせ光学系）とを備える。

【００６０】図２１の装置の照明光学系２２２は部分的
コヒーレント照明とコヒーレント照明とを切換え可能に
構成してあり、コヒーレント照明の場合には、ブロック
２３０内の図示した前述した（１ａ）又は（１ｂ）の照
明光を、前述したレベンソン型位相シフトレチクル又は
エッジシフタ型レチクル又は位相シフタを有していない
周期パターンレチクルの一つに供給し、部分的コヒーレ
ント照明の場合にはブロック２３０内に図示した（２）
の照明光を所望のレチクルに供給する。部分的コヒーレ
ント照明からコヒーレント照明との切換えは、通常光学
系２２２のフライアイレンズの直後に置かれる開口絞り
を、この絞りに比して開口径が十分に小さいコヒーレン
ト照明用絞りと交換すればいい。

【００６１】図２２のようなＸ線露光装置を用いて、本
実施形態の方法により、露光を行うことも可能である。
従来、Ｘ線プロキシミティ露光装置として、図２２に示
す構成のものが知られている（例えば特開平２−１００
３１１号公報）。同図において、１はＳＯＲ等のＸ線源
（発光点）、２はｘ方向にスリット状に広がったＳＯＲ
Ｘ線、３はスリット状のＸ線２をｙ方向に拡大するため
の凸面ミラー（例えばＳｉＣ製）、２ａは凸面ミラー３
で面状に拡大されたＸ線、７はレジストを塗布した半導
体ウエハ等の被露光体、１０はマスクである。また、４
はＳＯＲ側の雰囲気とマスクおよび被露光体側の雰囲気
とを分離するベリリウム薄膜、５は露光量調節のための
フォーカルプレイン型のシャッタである。露光は、マス
ク１０と被露光体７とを１０μｍ程度の間隔（ギャッ
プ）を置いて配置し、シャッタ５を開いて、ＳＯＲ等か
らのスリット状高輝度Ｘ線２を凸面ミラー３により面状
に拡大したＸ線２ａをマスク１０を介して被露光体７上
に照射して、マスク１０のパターン像を被露光基板７上
に等倍で転写する。以上説明した露光方法及び露光装置
を用いてＩＣ．ＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル等
の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、ＣＣＤ等の撮像
素子といった各種デバイスの製造が可能である。

【００６２】さらに、図２６にしめされるような構成の
Ｘ線露光装置を用いて、本実施例の方法により露光を行
うことも可能である。本発明は以上説明した実施形態に
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲において種々に変更することが可能である。つまり、
周期パターンとして位相シフトマスクを用いる場合、周
期のある方向は位相反転の相互作用の効果で強度が０に
なることを利用して像を形成し、周期の方向に対して同
方向または斜めの方向に関しては、光透過部と遮光部で
生じる強度０の効果を利用して像を形成することによっ
て、周期と同じ方向の微細線と、垂直方向の微細線が混
在しているパターンにおいても、良好な合成像を得るこ
とができる。

【００６３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明による
と、通常露光パターンと周期パターンとによって二重露
光を行う場合において、周期パターンに工夫を加えるこ
とによって、通常露光パターンに複数方向に微細線が混
在している場合においても、通常露光パターンにおける
いずれの方向の微細線も解像することができ、良好な合
成像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】二重露光のパターン配置において問題を生じな
い場合を説明するための図。

【図２】二重露光のパターン配置において、方向の異な
る微細線が混在していて、問題を生じる場合を説明する
ための図。

【図３】本発明の実施例１における周期パターン作成手
順を示す図。

【図４】二重露光のフローチャートを示す図。

【図５】本発明の実施例１における周期パターン作成手
順を示す図。

【図６】本発明の実施例２における周期パターン作成手
順を示す図。

【図７】本発明の実施例２における周期パターン作成手
順を示す図。

【図８】通常の露光方法と実施例１の方法による場合の
シミュレーション結果を示す図。

【図９】ネガレジストにおける二重露光のパターン配置
を説明するための図。

【図１０】本発明の実施例３における周期パターン作成
手順を示す図。

【図１１】本発明の実施例３における周期パターン作成
手順を示す図。

【図１２】本発明の実施例４における周期パターン作成
手順を示す図。

【図１３】本発明の実施例５における周期パターン作成
手順を示す図。

【図１４】本発明の実施例５における周期パターン作成
手順を示す図。

【図１５】本発明の実施例６における周期パターン作成
手順を示す図。

【図１６】本発明の実施例７における周期パターン作成
手順を示す図。

【図１７】本発明の実施例８における周期パターン作成
手順を示す図。

【図１８】本発明の実施例９における周期パターン作成
手順を示す図。

【図１９】連続周期パターンと通常パターンとの二重露
光の結果を説明するための図。

【図２０】本発明の実施例９の結果を示す図。

【図２１】周期パターンの２光束干渉用露光と通常の投
影露光の双方が行なえる高解像度露光装置を示す概略
図。

【図２２】従来例のＸ線プロキシミティ露光装置の構成
を示す図。

【図２３】従来の投影露光装置の模式図。

【図２４】二重露光の原理を説明するための図。

【図２５】二重露光の原理を説明するための図。

【図２６】Ｘ線露光装置の概略図。

【符号の説明】

１：ＳＯＲ等のＸ線源 ２：ＳＯＲＸ線 ３：凸面ミラー ４：ベリリウム薄膜 ５：フォーカルプレイン型のシャッタ ７：被露光体 １０：マスク １９１：エキシマレーザ １９２：照明光学系 １９３：照明光 １９４：マスク １９５：物体側露光光 １９６：縮小投影光学系 １９７：像側露光光 １９８：感光基板 １９９：基板ステージ ２２１：ＫｒＦまたはＡｒＦエキシマレーザ ２２２：照明光学系 ２２３：マスク ２２４：マスクステージ ２２７：投影光学系 ２２８：ウエハ ２２９：ＸＹＺステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−143085（ＪＰ，Ａ) 特開2000−150366（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−211619（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−176726（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−67640（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/08 G03F 1/20

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被露光基板上に、複数方向の微細線が混在
   する第１パターンによる露光と、周期パターンを含む第
   ２パターンによる露光を含む多重露光を行う露光方法で
   あって、 前記周期パターンの周期の方向を前記第１パターンのう
   ちの所定方向の微細線が並ぶ方向と一致させ、前記周期
   パターンの少なくとも一部の、パターンまたはパターン
   同志の境界と前記所定方向の微細線の一部とが同一位置
   に露光されるようにし、 前記第１パターンのうち前記周期パターンの周期の方向
   と同方向または斜めの方向の微細線が、前記周期パター
   ンと重ならないようにしたことを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】被露光基板上に、複数方向の微細線が混在
   する第１パターンによる露光と、周期パターンを含む第
   ２パターンによる露光を含む多重露光を行う露光方法で
   あって、 前記周期パターンの周期の方向を前記第１パターンのう
   ちの所定方向の微細線が並ぶ方向と一致させ、前記周期
   パターンの少なくとも一部の遮光領域または遮光領域と
   して作用する位相の境界と前記所定方向の微細線の一部
   とが同一位置に露光されるようにし、 前記第１パターンのうち前記周期パターンの周期の方向
   に対して同方向または斜めの方向の微細線が、前記周期
   パターンと重ならないようにしたことを特徴とする露光
   方法。
3. 【請求項３】前記周期パターンの周期の方向が、前記所
   定方向の微細線が多く並ぶ方向と一致することを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載の露光方法。
4. 【請求項４】前記周期パターンは、周期数２以上の周期
   パターンであって、レベンソン型位相シフトマスク、ま
   たはエッジ型の位相シフトマスク、またはバイナリー型
   マスクのいずれかのマスクで構成されることを特徴とす
   る請求項１から３のいずれか１項に記載の露光方法。
5. 【請求項５】前記周期パターンを配置しないようにした
   周期パターン領域には、前記通常露光パターンのうち、
   前記周期パターンの周期の方向に対して同方向または斜
   めの方向の微細線と重なるように、孤立線が配置される
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載
   の露光方法。
6. 【請求項６】前記周期パターンおよび孤立線が、光遮光
   部または光透過部で形成されることを特徴とする請求項
   ５に記載の露光方法。
7. 【請求項７】前記孤立線は、前記周期パターンの周期の
   方向に対して同方向または斜めの方向の通常露光パター
   ンの微細線に対応させて、大きさあるいは形が異なる形
   状とすることを特徴とする請求項５または請求項６に記
   載の露光方法。
8. 【請求項８】前記周期パターンの周期の方向に対して同
   方向または斜めの方向の通常露光パターンには、該パタ
   ーンの線幅が解像度以上の線幅のものも含まれることを
   特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の露光
   方法。
9. 【請求項９】被露光基板上に、複数方向の微細線が混在
   する第１パターンによる露光と、周期パターンを含む第
   ２パターンによる露光を含む多重露光を行う露光モード
   を有する露光装置であって、 前記周期パターンの周期の方向を前記第１パターンのう
   ちの所定方向の微細線が並ぶ方向と一致させ、前記周期
   パターンの少なくとも一部のパターンまたはパターン同
   志の境界と前記所定方向の微細線の一部とが同一位置に
   露光されるようにし、 前記第１パターンのうちの前記周期パターンの周期の方
   向に対して同方向または斜めの方向の微細線が、前記周
   期パターンと重ならないようにしたことを特徴とする露
   光装置。
10. 【請求項１０】被露光基板上に、複数方向の微細線が混
    在する第１パターンによる露光と、周期パターンを含む
    第２パターンによる露光を含む多重露光を行う露光モー
    ドを有する露光装置であって、 前記周期パターンの周期の方向を前記第１パターンのう
    ちの所定方向の微細線が並ぶ方向と一致させ、前記周期
    パターンの少なくとも一部の遮光領域または遮光領域と
    して作用する位相の境界と前記所定方向の微細線の一部
    とが同一位置に露光されるようにし、 前記第１パターンのうちの前記周期パターンの周期の方
    向に対して同方向または斜めの方向の微細線が、前記周
    期パターンと重ならないようにしたことを特徴とする露
    光装置。
11. 【請求項１１】前記周期パターンの周期の方向が、前記
    所定方向の微細線が多く並ぶ方向と一致することを特徴
    とする請求項９または請求項１０に記載の露光装置。
12. 【請求項１２】前記周期パターンは、周期数２以上の周
    期パターンであって、レベンソン型位相シフトマスク、
    またはエッジ型の位相シフトマスク、またはバイナリー
    型マスクのいずれかのマスクで構成されていることを特
    徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の露光
    装置。
13. 【請求項１３】前記周期パターンを配置しないようにし
    た周期パターン領域には、前記通常露光パターンのう
    ち、前記周期パターンの周期の方向に対して同方向また
    は斜めの方向の微細線と重なるように、孤立線が配置さ
    れていることを特徴とする請求項９から１２のいずれか
    １項に記載の露光装置。
14. 【請求項１４】前記周期パターンおよび孤立線が、光遮
    光部または光透過部で形成されていることを特徴とする
    請求項１３に記載の露光装置。
15. 【請求項１５】前記孤立線は、前記周期パターンの周期
    の方向に対して同方向または斜めの方向の通常露光パタ
    ーンの微細線に対応させて、大きさあるいは形が異なる
    形状を有することを特徴とする請求項１３または請求項
    １４に記載の露光装置。
16. 【請求項１６】前記周期パターンの周期の方向に対して
    同方向または斜めの方向の通常露光パターンには、該パ
    ターンの線幅が解像度以上の線幅のものも含まれている
    ことを特徴とする請求項９から１５のいずれか１項に記
    載の露光装置。
17. 【請求項１７】請求項１から８のいずれか１項に記載の
    露光方法を用いて、または請求項９から１６のいずれか
    １項に記載の露光装置を用いて、デバイスを製造するこ
    とを特徴とするデバイス製造方法。