JP3084761B2

JP3084761B2 - 露光方法及びマスク

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Publication number: JP3084761B2
Application number: JP03034515A
Authority: JP
Inventors: 直正白石; 茂蛭川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 2000-09-04
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JPH04273427A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体等の回路パター
ン形成技術、特にリソグラフィー工程で使われるマス
ク、あるいはそのマスクを使った投影露光方法、及び露
光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の回路パターン形成に際して、
現在の微細化したＬＳＩの場合、実際のパターンの５倍
から１０倍に拡大された遮光部分と透過部分とからなる
原版（マスク、レチクル）を、縮小投影型露光装置を用
いて、半導体基板（ウェハ）等の表面に塗布された感光
性膜（レジスト）上に結像し、これを感光する方法がと
られる。

【０００３】従来、使用されるレチクル上には、転写す
べき回路パターンが、投影型露光装置の倍率だけ拡大さ
れて描画されており、従ってウェハ上には回路パターン
が所望の大きさとなって転写される。従来この種の装置
においては、図１５に示す如く照明光束Ｌ１０は、照明
光学系の瞳面（フーリエ変換面）付近に、投影光学系Ｐ
Ｌの瞳ｅｐとほぼ共役に配置されたほぼ円形の開口絞り
１００により照明光学系の光軸を中心とする円形領域内
を通る光束Ｌ１１となってレチクル（マスク）Ｒを照明
していた。ここで、光束を表す実線は１点から出た光の
主光線を表している。

【０００４】このとき照明光学系の開口数と投影光学系
ＰＬのレチクル側開口数の比、所謂σ値は開口絞り１０
０により決定され、その値は０．３〜０．６程度が一般
的である。照明光Ｌ１１はレチクルＲにパターニングさ
れたパターンＰＰにより回折され、パターンＰＰからは
０次回折光Ｄ₀、＋１次回折光Ｄｒ、−１次回折光Ｄｌ
が発生する。それぞれの回折光は投影光学系ＰＬにより
集光され、ウェハ( 試料基板）Ｗ上に干渉縞を発生させ
る。この干渉縞がパターンＰＰの像である。

【０００５】このとき０次回折光Ｄ₀と±１次回折光Ｄ
ｒ、Ｄｌのなす角θはｓｉｎθ＝λ／Ｐ（λ：露光波
長、Ｐ：パターンピッチ）により決まる。パターンピッ
チが微細化するとｓｉｎθが大きくなり、ｓｉｎθが投
影光学系のレチクル側開口数 (ＮＡ_R) より大きくなる
と±１次回折光Ｄｒ、Ｄｌは投影光学系ＰＬに入射でき
なくなる。

【０００６】このときウェハＷ上には０次回折Ｄ₀のみ
しか到達せず干渉縞は生じない。つまり sinθ＞NA_Rと
なる場合にはパターンＰＰの像は得られず、パターンＰ
ＰをウェハＷ上に転写することができなくなってしま
う。以上より従来の露光装置においては、ｓｉｎθ＝λ
／Ｐ≒ＮＡ_RとなるピッチＰは次式で得られ、Ｐ≒λ／ＮＡ_R ……（１）このピッチＰがウェハＷ上に転写可能となるパターンの
レチクル上での最小ピッチである。

【０００７】従って最小パターン幅としては、この半分
の０．５×λ／ＮＡ_R程度となるが、実際には焦点深度
との関係上、０．６×λ／ＮＡ_R程度が最小パターン幅
となっている。これを投影光学計の像面 (ウェハＷ) 側
に直すと０．６×λ／ＮＡ_W( ＮＡ_Wは投影光学系のウ
ェハ側開口数であり、ＮＡ_W＝Ｂ・ＮＡ_R、Ｂは投影光
学系の縮小率) 程度となる。

【０００８】以後この値を投影光学系の解像限界と呼
ぶ。この投影光学系自体の解像限界以上に微細なパター
ンを転写するために、レチクルパターン自体を変更して
解像度を高めようという方法も提案されている。これは
位相シフトと呼ばれる方法であり、レチクル上に他の部
分とは透過光の位相がπだけずれる、いわゆる位相シフ
ター膜を形成し、位相シフター部と、他の部分との透過
光の干渉効果（特に相殺効果）を利用して解像度、及び
焦点深度を高めるものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の投影型露光装置
においては、ウェハ上に転写可能な回路パターンの微細
度（サイズ）は、露光波長をλ、投影光学系のウェハ側
開口数をＮＡ_Wとして、０．６×λ／ＮＡ_W程度が限界
であった。これは、光が波動である為に生じる回折現象
の為であり、従って露光波長をより短くすれば解像度は
原理的には向上する。

【００１０】しかし波長が 200nmより短くなると、これ
を透過する適当な光学材料が存在せず、また空気による
吸収が発生するなど問題点が多い。また開口数NA_Wは現
在、既に技術的限界にあり、これ以上の大NA化は望めな
い状況である。また、位相シフト法を使用した露光では
解像度の向上、及び焦点深度の増大は可能であるが、位
相シフト法で使用する位相シフター付レチクルは、製造
工程が複雑で、従って欠陥の発生率が高く、また製造コ
ストもきわめて高価となる。また、検査方法及び修正方
法も未だ確立されていないなど問題点が多く、実用化に
は多くの問題が残る。

【００１１】現在のＬＳＩ製造工程においては、成膜、
フォトリソグラフィー( 回路パターン転写) 、エッチン
グのサイクルが２０回程度繰り返されるのが普通であ
る。また各膜の膜厚は０．０５μｍから１μｍ程度であ
り、従って工程が進むにつれウェハ上には数μｍ程度の
段差が形成され、この上部と下部に同時にパターニング
を行なうには、焦点深度の大きな投影型露光方法が必要
になる。

【００１２】一方で、焦点深度を拡大する１つの手法と
して、多重焦点露光法も知られている。この露光方法に
よる深度増大法においては、特に単独で存在するパター
ン(パターンサイズに対してパターン以外のサイズが
１：３程度以上であるパターン、以後孤立パターンと略
す) に対して、通常の露光方法に比べ、大きな実用上の
焦点深度が得られるが、解像度を向上することは原理的
に不可能であった。

【００１３】本発明はこの様な現状に鑑みてなされたも
ので、従来と同じ遮光部と透過部から成るレチクル（マ
スク）を使用し、かつ高解像度及び深い焦点深度を得ら
れる露光方法、及び装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、照明光学系を
通してマスク（Ｒ）に照明光を照射し、投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介して照明光で感光基板（Ｗ）を露光する方法に
関するものである。そして、本発明による第１の露光方
法では、互いに異なる複数のパターン（ＰＡ、ＰＢ）が
少なくとも１つの周期的なパターン（ＰＡ）を含み、感
光基板上で周期的なパターンの一部（ＰＡ₂）に形状が
異なる他のパターン（ＰＢ）が重なるように、その複数
のパターンにそれぞれ照明光を照射して感光基板を多重
露光するとともに、その周期的なパターン（ＰＡ）の転
写時に、照明光学系内でマスクのパターン面に対してほ
ぼフーリエ変換の関係となる所定面（瞳面）上での照明
光の光量分布を中心部よりもその外側で高めるものであ
る。このため、感光基板上に形成すべき微細パターンを
高解像度、大焦点深度で転写することができる。なお、
照明光学系内の所定面上でその光軸から偏心した局所領
域、あるいは輪帯領域内に照明光の光量分布を規定する
ことが望ましい。また、本発明による第２の露光方法で
は、感光基板上に微細パターン（ＰＡ₂）を形成するた
めに、微細パターンの近傍にダミーパターン（ＰＡ₁、
ＰＡ₃）を設けた第１パターン（ＰＡ）に照明光を照射
して感光基板を露光するとともに、感光基板上でダミー
パターンの転写像が形成される所定領域に照明光を照射
するものである。このため、感光基板上で微細パターン
の寸法、形状を正確に規定することができるとともに、
ダミーパターンの転写像が形成されることがなくなる。
なお、感光基板上で微細パターンが形成される領域に対
する照明光の照射を阻止するために、感光基板上で微細
パターンに第２パターン（ＰＢ）を重ねて所定領域に照
明光を照射することが望ましい。

【００１５】さらに本発明は、投影光学系（ＰＬ）を介
して感光基板（Ｗ）上に微細パターン（孤立パターンな
ど）を形成するために、感光基板の多重露光に使用され
るマスクに関するものである。そして、本発明による第
１のマスクでは、微細パターンをその一部に含む周期的
な第１パターン（ＰＡ）と、感光基板上で第１パターン
の一部に重ね合わされる第２パターン（ＰＢ）とが形成
され、第１及び第２パターンを用いた感光基板の多重露
光時、第１パターンの一部に第２パターンが重ね合わさ
れるものである。また、本発明による第２のマスクで
は、微細パターン（ＰＡ₂）の近傍にダミーパターン
（ＰＡ₁、ＰＡ₃）を設けた第１パターン（ＰＡ）と、こ
の第１パターンと形状が異なり、かつ感光基板上で微細
パターンに重ね合わされる第２パターン（ＰＢ）とが形
成されるものである。このため、感光基板上で微細パタ
ーンの寸法、形状を共に正確に規定することができると
ともに、第１及び第２パターンを用いた多重露光時にマ
スクの交換が不要となり、露光装置のスループットの向
上などを図ることが可能となっている。

【００１６】ところで、本発明が適用される投影露光装
置は、マスクのパターン面のフーリエ変換面となる照明
光学系内の所定面（瞳面）上で照明光の光量分布を変更
可能となっていることが望ましく、特に所定面上での光
量分布を照明光学系の光軸外で高める、即ち所定面上で
光軸以外の少なくとも１点をそれぞれ中心とする局所領
域内、あるいは所定面上で光軸を中心とする輪帯領域内
で高める照明方式を採用可能となっていることが好まし
い。これにより、本発明で多重露光時に用いる周期的な
第１パターン、又はダミーパターンを有する第１パター
ンに対してその照明方式を適用することで、感光基板上
に第１パターンをより一層、高解像度かつ大焦点深度で
転写することができ、感光基板上に形成すべき微細パタ
ーンの転写精度、例えば寸法（線幅など）、形状などの
忠実度を向上させることが可能となる。また、本発明に
よるマスクを用いる場合、被露光基板（半導体ウェハ
等）の表面に形成された感光性膜の露光を複数のサブ露
光に分割して行う（感光基板の多重露光を行う）とき、
この複数のサブ露光のそれぞれに於いて、マスク（レチ
クル）と感光基板との相対位置関係を投影光学系の光軸
と垂直な面内に於いて異ならせるものとした。このと
き、マスクと感光基板との相対位置関係は、感光基板上
の少なくとも１つの領域が、複数のサブ露光の全てに於
いて、マスク上のそれぞれ異なるパターンの重ね合わせ
露光となるものとした。

【００１７】なお、この重ね合わせ露光される複数のパ
ターンのうち少なくとも２つをそれぞれほぼ周期的に配
列されたパターン群から成るものとし、かつそれらの周
期的なパターンの周期又は方向性をそれぞれ異ならせる
ようにしてもよい。また、上記周期的パターンを形成す
るパターン群は投影光学系の解像限界以下程度に微細な
ものであり、それ以外のパターンは上記解像限界の２倍
以上程度に大きなパターン又はパターン群から成るもの
とすることが望ましい。さらに、複数のサブ露光のそれ
ぞれに於いて、マスクと感光基板（半導体ウェハ等）と
の相対的位置関係の変更は、感光基板を保持するステー
ジの投影光学系の光軸に対する移動により成されるもの
としてもよい。

【００１８】

【作用】本発明で使用するレチクルパターンとフーリエ
変換の関係となる照明光学系中の面内に於いて、レチク
ルを照明する照明光束が光軸以外の１点以上を中心とす
る１つ以上の領域に集中した投影型露光装置を使用する
と、特に周期的なレチクルパターンに対して、解像度及
び焦点深度を増大することができる。

【００１９】以下、図面を用いてこの原理について説明
する。従来の投影露光装置では、レチクルに対して上方
から種々の入射角で入射する露光光が無差別に用いら
れ、レチクルパターンで発生した０次、±１次、±２
次、…の各回折光がほぼ無制限に投影光学系を透過して
ウェハ上に結像していた。これに対して、本発明の投影
露光装置では、図１６の如く照明光Ｌ１０から照明光学
系中のレチクルパターン面と略フーリエ変換の関係とな
る面内に於いて、照明光学系の光軸ＡＸが通る中央部以
外に透過部を有する遮光板１００’を設け、照明光学系
の光軸上を通らない光束、つまりレチクルパターンに対
して特定の方向と角度で斜めに入射する任意の２つの光
束Ｌ１２、Ｌ１３、或いは２ｎ本（ｎは自然数）の光束
を形成させ、レチクルパターンＰＰを照明する。レチク
ルパターンＰＰは通常、光透過部と遮光部とが所定のピ
ッチで繰り返し形成された周期構造を有するパターンを
多く含んでいる。そしてレチクルパターンＰＰで発生し
た０次回折光と±１次回折光とを投影光学系ＰＬを介し
てウェハＷ上に結像させる。

【００２０】すなわち、レチクルパターンＰＰの微細度
に応じてパターンＰＰに所定の方向と角度で２本、或い
は２ｎ本の光束を入射させることによって、最適な０次
回折光と±１次光を発生させることにより従来では十分
に解像できなかったパターンをウェハＷ上に高コントラ
ストに、かつ、大きい焦点深度を持って結像させること
が可能となる。ここで、レチクルＲに入射する光束Ｌ１
２、Ｌ１３は、前述の遮光板１００’によって投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸに対して対称に所定の角度ψだけ傾い
て入射する主光線を有する２本の光束に変換されたもの
である。ここでも、光束を表す実線は１点から出た光の
主光線を表している。まず図１６に基づいて照明光Ｌ１
２による回折光について説明する。照明光Ｌ１２はレチ
クルパターンＰＰにより回折され０次回折光Ｄ₀、＋１
次回折光Ｄｒ、−１次回折光Ｄｌを発生する。しかしな
がら、照明光Ｌ１２は投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対し
て角度ψだけ傾いてレチクルパターンＰＰに入射するの
で、０次回折光Ｄ₀もまた投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに
対して角度ψだけ傾いた方向に進行する。ここで、投影
光学系ＰＬは両側テレセントリック系とする。

【００２１】従って、＋１次光Ｄｒは光軸ＡＸに対して
θ_P＋ψの方向に進行し、−１次回折光Ｄｌは光軸ＡＸ
に対してθ_m−ψの方向に進行する。このときθ_P、θ
_mはそれぞれｓｉｎ（θ_P＋ψ）−ｓｉｎψ＝λ／Ｐ ……（２）ｓｉｎ（θ_m＋ψ）−ｓｉｎψ＝λ／Ｐ ……（３）である。

【００２２】仮にいま＋１次回折光Ｄｒ、−１次回折光
Ｄｌの両方が投影光学系ＰＬに入射しているとする。レ
チクルパターンＰＰの微細化に伴って回折角が増大する
と先ずθ_P＋ψの方向に進行する＋１次回折光Ｄｒが投
影光学系ＰＬを透過できなくなる（ｓｉｎ（θ_P＋ψ）
＞ＮＡ_Rとなる）。しかし照明光Ｌ１２が光軸ＡＸに対
して傾いて入射している為、このときの回折角でも−１
次回折光Ｄｌは、投影光学系ＰＬを透過可能となる（ｓ
ｉｎ（θ_m＋ψ）＜ＮＡ_Rとなる）。

【００２３】従って、ウェハＷ上には０次回折光Ｄ₀と
−１次回折光Ｄｌの２光束による干渉縞が生じる。この
干渉縞はレチクルパターンＰＰの像でありレチクルパタ
ーンＰＰが１：１のラインアンドスペースの時、約９０
％のコントラストとなり、表面にレジストが塗布されへ
たウェハＷ上にパターンＰＰをパターニングすることが
可能となる。このときの解像限界は、ｓｉｎ（θ_m＋ψ）＝ＮＡ_R ……（４）となるときであり、従ってＮＡ_R＋ｓｉｎψ＝λ／ＰＰ＝λ／（ＮＡ_R＋ｓｉｎψ） ……（５）がレチクル上の転写可能な最小パターンのピッチであ
る。

【００２４】今ｓｉｎψを０．５×ＮＡ_R程度に定める
とすれば転写可能なレチクル上のパターンの最小ピッチ
はＰ＝λ／（ＮＡ_R＋０．５ＮＡ_R）＝２λ／３ＮＡ_R ……（６）である。一方、図１５に示したように、照明光が投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸを中心とする円形領域内を通る光束
である従来の露光装置の場合、解像限界は（１）式に示
したようにＰ≒λ／ＮＡ_Rであった。従って、従来の露
光装置より高い解像度が実現できる。

【００２５】照明光Ｌ１３についても同様に考えて、＋
１次光Ｄｒ₁は光軸ＡＸに対してθ _P1−ψの方向に進行
し、−1 次回折光Ｄｌ₁は光軸ＡＸに対してθ_m1＋ψの
方向に進行する。Ｄ₀₁は０次回折光を表している。この
ときθ_P1、θ_m1はそれぞれｓｉｎ（θ_m1＋ψ）−ｓｉｎψ＝λ／Ｐ ……（７）ｓｉｎ（θ_P1−ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐ ……（８）であり、解像限界はｓｉｎ（θ_P1−ψ）＝ＮＡ_Rのとき
である。

【００２６】従って、照明光Ｌ１２の場合と同様に
（５）式に示すパターンピッチが転写可能なパターンの
最小ピッチとなる。照明光Ｌ１２とＬ１３の両方を使う
ことにより投影光学系の光軸に対して光量重心が偏らな
いようにしている。次に、レチクルパターンに対して特
定の入射方向と入射角で露光光を入射して、０次回折光
と１次回折光とを用いてウェハ上に結像パターンを形成
することにより、焦点深度が大きくなる理由を説明す
る。

【００２７】ウェハが投影光学系の焦点位置に一致して
いる場合には、レチクル上の１点を出てウェハ上の一点
に達する各回折光は、投影光学系のどの部分を通るもの
であってもすべて等しい光路長を有する。このため従来
のように０次回折光が投影光学系の瞳面のほぼ中心を貫
通する場合でも、０次回折光とその他の回折光とで光路
長は相等しく、相互の波面収差も０である。しかし、ウ
ェハが投影光学系の焦点位置に一致していない場合（デ
フォーカスを起こした場合）、斜めに入射する高次の回
折光の光路長は光軸付近を通る０次回折光に対して焦点
前方（投影光学系から遠ざかる方）では短く、焦点後方
（投影光学系に近づく方）では長くなりその差は入射角
の差に応じたものとなる。従って、０次、１次、…の各
回折光は相互に波面収差を形成して焦点位置の前後にお
ける結像パターンのぼけを発生する。この波面収差ΔＷ
は、次式、 ΔＷ＝１／２×（ＮＡ）²Δｆ Δｆ：デフォーカス量ＮＡ：瞳面上の中心からの距離を開口数で表した値で表され、従って、瞳面のほぼ中心を貫通する０次回折
光（ΔＷ＝０）に対して、瞳面の周囲、半径ｒ₁（〔Ｎ
Ａ〕を単位とする）を通る１次回折光では、 ΔＷ＝１／２×ｒ₁ ²Δｆの波面収差をもつこととなり、焦点位置の前後での解像
度、すなわち焦点深度を低くしている。

【００２８】一方、本発明で使用する投影型露光装置の
場合、例えば図１６の如く、θ_m＝２ψとなる入射角で
レチクルパターンＰＰに２つの光束を入射した場合、パ
ターンＰＰからの０次回折光Ｄ₀と１次回折光Ｄｌとが
瞳面ｅｐ上でほぼ中心から等距離となる位置（共に半径
ｒ₂とする）を通るようになり、０次回折光Ｄ₀と１次
回折光Ｄｌの波面収差は相等しく、ΔＷ＝１／２×ｒ₂
²Δｆとなり、０次回折光に対する１次回折光の収差は
零となって、ある範囲内ではデフォーカスによるぼけが
無くなる。従ってその分だけ従来装置よりも焦点深度が
大きくなることになる。

【００２９】以上、本発明で使用する投影型露光装置で
は、特に周期的なパターンについて、解像度及び焦点深
度の増大が可能である。本発明に於いては、レチクル上
の異なる複数のパターンを、ウェハ上の同一の部分に重
ね合わせ露光して１つの回路パターンを形成する。従っ
て、半導体ウェハ等の被露光基板上に形成されるパター
ンは、複数のレチクルパターンの合成像となる。この合
成像は、各複数のレチクルパターンを、その透過率に応
じて“０”部（概遮光部）と、“１”部（概透過部）と
すれば、これら複数のレチクルパターンの論理和として
形成される。すなわち、各レチクルパターンのすべてが
“０”部（概遮光部）の部分のみが、他の部分と異なっ
た状態となる。使用する感光性膜（フォトレジスト）が
ポジ型（光照射部が除去される）であれば、重ね合わせ
るレチクルパターンのすべてが“０”部となる部分のみ
レジストが残り、他部はレジストが除去された、いわゆ
る孤立ラインパターン、あるいは、孤立アイランドパタ
ーンが形成される。

【００３０】使用するフォトレジストがネガ型（光照射
部が残膜する）であれば、いわゆる孤立スペースパター
ン、あるいは、孤立ホールパターンが形成される。この
とき、重ね合わされる複数のレチクルパターンのうち、
少なくとも１つはほぼ周期的な配列を有するパターンで
あり、かつ、使用する投影型露光装置の照明光学系は、
前述の如く、このほぼ周期的な配列から成るパターンに
ついて、解像度及び焦点深度を、最大とするよう調整さ
れているものとする。また、重ね合わせにより形成すべ
き回路パターンのうち、特に重要であるものは周期的配
列から成るパターン、あるいは周期的配列から成る複数
のパターンからの合成で作ることにより、合成像の実質
的な焦点深度の増大が可能となる。

【００３１】あるいは、同一の投影光学系を使用して
も、線幅の太いパターン程焦点深度が深くなる性質を利
用し、上記の周期的配列から成るパターン以外のパター
ンの線幅は、投影光学系の解像限界の２倍程度以上とす
れば、重ね合わせるレチクルパターンのすべてにおい
て、投影像の焦点深度を十分に大きくとることが可能と
なる。

【００３２】

【実施例】図１は本発明で使用する投影型露光装置の実
施例であって、水銀ランプ１を発した照明光（ｉ線、又
はｇ線）は楕円鏡２で第２焦点に集光される。第２焦点
には照明光の遮断、解放を行うシャッター３が配置さ
れ、モータ４によって駆動される。シャッター３を通っ
た照明光はリレーレンズ（コリメータレンズ）５でほぼ
平行光束にされ、フライアイレンズ６に入射する。フラ
イアイレンズ６の各エレメントレンズの射出端の夫々に
形成される２次光源（点光源像の集合）からの各光束
は、リレーレンズ７によって集光され、ミラーＭ₁で反
射された後、光分割器８の入射部８Ａに重畳される。従
って、入射部８Ａの位置で、照明光束の強度分布はほぼ
均一なものになっている。図１ではフライアイレンズ６
の射出側に現れる点光源像のうち光軸上の１つの点光源
からの光束のみを代表的に図示した。さて、光分割器８
は入射部８Ａからの照明光を複数の射出部８Ｂ、８Ｃへ
ほぼ等しい強度で分割する。射出部８Ｂ、８Ｃの各断面
積はともに等しいものとし、その中心点は光軸ＡＸから
所定量だけ偏心させておく。この光分割器８の詳しい構
造については後で述べる。尚、射出部８Ｂ、８Ｃは、投
影露光をケーラ−照明で行うために、投影レンズＰＬの
射出瞳ｅｐ（又は入射瞳）と共役な面９、即ちフーリエ
変換面内に配置される。

【００３３】射出部８Ｂ、８Ｃ上の一点から射出した発
散光束は第１リレーレンズ（コリメータレンズ）１０に
よってほぼ平行光束となってレチクルブラインドＡＲＢ
を一様な照度で照明する。図１では簡略のために、射出
部８Ｂ、８Ｃ上の一点から発散した光束の進行状態のみ
を示してある。レチクルブラインドＡＲＢは４辺のエッ
ジ位置を駆動部１１によって任意に調整することによっ
て、レチクルＲ上の照明領域を制限するものである。レ
チクルブラインドＡＲＢによって決まる矩形開口部を通
った照明光束には、図１の場合、基本的には光軸ＡＸに
関して対称的に傾いた複数（射出部８Ｂ、８Ｃ……の数
に対応）の平行光束だけが含まれ、光軸ＡＸと平行に進
む平行光束は存在しない。これら平行光束は第２リレー
レンズ１２で集光され、ミラーＭ₂で反射された後、主
コンデンサーレンズ１３に入射して再び互いに入射角が
異なる複数の平行光束となってレチクルＲを照射する。
この際、レチクルＲのパターン面（投影レンズＰＬと対
向する面）は、主コンデンサーレンズ１３と第２リレー
レンズ１２との合成系に関してレチクルブラインドＡＲ
Ｂと共役になっているため、レチクルＲ上にはレチクル
ブラインドＡＲＢの矩形開口像が投影されることにな
る。

【００３４】レチクルＲの透明部を通った照明光は投影
レンズＰＬを介してウェハＷ上に投影され、フォトレジ
スト層にレチクルＲのパターン像が結像される。ここで
図１のレチクルブラインドＡＲＢからウェハＷまでの光
路中に示した破線は、瞳共役を意味する光線である。先
に述べたように、本実施例ではレチクルＲを対称的に傾
いた少なくとも２光束で照明することによって、通常の
レチクルパターン構成であっても、解像力と焦点深度と
を高めるものであり、この機能を達成するために新規に
設けられたものが光分割器８である。

【００３５】ここで図２を参照して、照明光束の詳細な
振る舞いについて説明する。図２は図１中の光分割器８
の２つの射出部８Ｂ、８ＣからレチクルＲまでの系を模
式的に表したものであり、特に射出部８Ｂ側の照明光束
の進み方を示したものである。まず射出部８Ｂの射出端
の中心が光軸ＡＸからΔＨだけ偏心しているものとす
る。そして射出端の両端の点Ｐ₁、Ｐ₂から発生した光
束の夫々がレチクルＲまで進む様子を実線で示した。ま
た図２中の光路内に示した破線Ｌ₁、Ｌ₂は、それぞれ
点Ｐ₁、Ｐ₂からの光束の１本の光線を表し、瞳空間で
は光軸ＡＸと平行になるものとする。この図２から明ら
かなように、点Ｐ₁、Ｐ₂は第２リレーレンズ１２と主
コンデンサーレンズ１３との間の瞳空間内の面ＥＰ’で
点Ｐ₁’、Ｐ₂’として結像する。従って、面ＥＰ’は
面９と共役であり、同様にフーリエ変換面である。さ
て、点Ｐ₁（点Ｐ₁’）からの光束はレチクルＲ上では
ほぼ平行光束となって一定領域内を照射し、点Ｐ₂（点
Ｐ₂’）からの光束もほぼ平行光束となって一定領域内
を照明する。このとき、レチクルＲ上に達する２つの平
行光束は角度Δθだけ入射角がずれている。この角度Δ
θは面９内での点Ｐ₁と点Ｐ₂のずれ、すなわち射出部
８Ｂの実効的な光源としての大きさ（又は断面積）に依
存して決まるもので、射出部８Ｂの断面積が限りなく小
さくなれば角度Δθも限りなく小さくなる。しかしなが
ら、実際には射出部８Ｂの射出端に形成される光源像に
は実用上ある程度の大きさ（ただし瞳径よりは十分に小
さい）があり、角度Δθを完全に零にすることは難し
く、また完全に零にする必要はない。また、射出部８Ｂ
の端面（光源像）は２次元的な大きさを持っているた
め、角度Δθは図２中の紙面内の方向以外に紙面と垂直
な方向にも存在する。そして、先に図１６で述べたよう
に、射出部８Ｂからの光束の中心線は光軸ＡＸに対して
角度ψだけ傾いており、この角度ψはずれ量ΔＨと関連
して、ΔＨ＝ｍ・ｓｉｎψ（ただしｍは定数）の関係に
ある。また、一例として、光軸ＡＸに関して対称に配置
された他の射出部８Ｃからの照明光束の振る舞いも、射
出部８Ｂからの光束を光軸ＡＸを中心に折り返したよう
になる。

【００３６】再び図１を参照して装置の構成を説明す
る。ウェハＷは２次元に移動するウェハステージＷＳＴ
上に載置され、モータ２０によって駆動される。ウェハ
ステージＷＳＴの座標位置はステージＷＳＴ上の移動鏡
と投影レンズＰＬの下端に取り付けされた固定鏡との相
対距離をレーザビームを用いた干渉計２１によって逐次
モニターされる。

【００３７】一方、レチクルＲも２次元に微動するレチ
クルステージＲＳＴ上に載置され、不図示のモータ等に
よって駆動される。レチクルＲの光軸ＡＸに対するアラ
イメントは、レチクルアライメント系２２によって行わ
れ、レチクルＲとウェハＷの直接的なアライメント（ダ
イ・バイ・ダイアライメント）はＴＴＲ（スルー・ザ・
レチクル）アライメント系２３によって行われる。さら
にウェハＷの単独のアライメントは、投影レンズＰＬを
介してウェハＷ上のマークを検出するＴＴＬ（スルー・
ザ・レンズ）アライメント系２４、或いは投影レンズＰ
Ｌの視野に接近した位置で投影レンズＰＬを介すること
なくウェハＷ上のマークを検出するＯＦＦ−ＡＸＩＳ
（オフ・アキシス）アライメント系２５によって行われ
る。各アライメント系２２、２３、２４、２５からのア
ライメント信号は制御装置３０によって統括的に処理さ
れ、ウェハステージＷＳＴ、又はレチクルステージＲＳ
Ｔの精密な位置決めに使われる。この制御装置３０は、
シャッター３の開閉用のモータ４、光分割器８の射出部
８Ｂ、８Ｃの位置を調整するモータ（不図示）、レチク
ルブラインドＡＲＢの駆動部１１、及びウェハステージ
ＷＳＴの駆動用のモータ２０等の制御も行う。尚、図１
中には示していないが、水銀灯１から主コンデンサーレ
ンズ１３までの照明系の光路中の適当な位置には、レチ
クルＲへの照明光量（露光量）を検出する測光素子が設
けられ、積分回路と組み合わせることで、シャッター３
を適正露光量で閉じる自動露光制御が行われる。

【００３８】次に、図３、図４を参照して、光分割器８
の詳細な構成について説明する。図３は光分割器８を横
から見た様子を示し、図４は、図３を光軸ＡＸの方向か
ら見た図である。入射部８Ａからの光束は光ファイバー
８０によって４つに分割され、それぞれ４つの射出部８
Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅに導かれる。４つの射出部８Ｂ、
８Ｃ、８Ｄ、８Ｅの夫々は、瞳共役面９上の瞳像範囲９
Ａ内に位置するように可変長支持棒８１Ｂ、８１Ｃ、８
１Ｄ、８１Ｅによって支持される。そして４本の支持棒
８１Ｂ〜８１Ｅは、環状のガイド８３に沿って円周方向
に移動可能な可動部材８２Ｂ、８２Ｃ、８２Ｄ、８２Ｅ
の夫々に結合される。４本の支持棒８１Ｂ〜８１Ｅは、
各射出部８Ｂ〜８Ｅを光軸ＡＸに対して放射方向に移動
させる。これら支持棒８１Ｂ〜８１Ｅと可動部材８２Ｂ
〜８２Ｅとはモータによって駆動される。尚、入射部８
Ａの光ファイバーを保持する金具は、光軸ＡＸを中心と
して自在に回転できるように構成され、４つの射出部８
Ｂ〜８Ｅの回動によって生じる光ファイバー８０のスト
レスを低減する。

【００３９】本実施例で使用する装置では、４つの射出
部８Ｂ〜８Ｅを設けたが、その数は４つに限定されるも
のではなく、２つ（原理的には１つ）以上であればよ
い。また、本実施例では照明光束の分割を光ファイバー
により行なったが、他の部材、例えば回折格子や多面プ
リズムなどを用いても良い。また光分割器８よりレチク
ルＲ側に、さらに別のフライアイレンズを追加しても良
い。このとき、フライアイレンズは単独のものであって
も複数のフライアイレンズ群より成っていても良い。

【００４０】また、投影レンズＰＬはここでは屈折系と
したが反射系であっても良く、また反射屈折系であって
もよい。またその投影倍率は任意でよいが、微細なパタ
ーンの露光・転写の為には縮小系であることが望まし
い。さらに、光源として水銀ランプを使用したが、他の
光源、例えば輝線ランプやレーザー光源等であってもか
まわない。

【００４１】次に本発明による方法で使用するレチクル
パターンの原理的な一例と露光方法について、図５を参
照して説明する。図５は、本発明による方法で孤立ライ
ンパターン（ポジ型レジスト使用時）、あるいは孤立ス
ペースパターン（ネガ型レジスト使用時）を形成する為
の模式的なパターン例を示す。まず図５（Ａ）に示すよ
うに、重ね合わせ露光すべき一方のパターンＰＡは、一
例として３本の遮光性ラインパターンＰＡ₁、ＰＡ₂、
ＰＡ₃をラインアンドスペース状（デューティ１：１）
にしておく。そして、このパターンＰＡ（レチクル）上
の特定の点に光軸ＡＸが通るようにレチクルＲを位置決
めして、ウェハＷ上のレジスト層に１回目の露光を行
う。この図５（Ａ）の場合、本来ウェハＷ上に形成すべ
き孤立ラインパターンは遮光性パターンＰＡ₂である。
図５（Ａ）のように周期性を持ったパターンＰＡの投影
にあたって、図１に示した装置は極めて有効である。先
にも述べた通り、図１の装置はレチクルＲ上のパターン
の周期性に合わせて照明光学系内の複数の射出部８Ｂ〜
８Ｅの位置を最適化するため、パターンＰＡが微細化し
てもコントラストが高く（つまり解像度が高く）なり、
焦点深度が深くなるといった特徴がある。もし仮に、ウ
ェハＷ上に形成すべき本来の孤立ラインパターンＰＡ₂
のみをレチクルＲ上に設けて、図１の装置で投影露光を
行なっても、ラインパターンＰＡ₂のみでは±１次回折
成分がほとんど発生しないため、十分な解像は望めな
い。すなわち、図５（Ａ）に示した両脇のラインパター
ンＰＡ₁、ＰＡ₃は、パターンＰＡに全体として周期性
を与える為のダミーパターンとして作用する。

【００４２】さて、図５（Ａ）の１回目の露光時のレジ
スト層への露光量（ドーズ量）は、一例としてレジスト
層が現像時に完全に除去される最小露光量Ｅｔｈ（又は
膜減りが開始される最小露光量Ｅｃ）よりも大きくなる
ように設定される。図６（Ａ）は１回目露光によってポ
ジ型レジスト層に与えられた露光量の分布（強度分布と
相似）ＩＡを断面方向で表したものである。図６（Ａ）
の縦軸は露光量を表し、横軸はパターンＰＡの周期方向
での位置を表す。

【００４３】ここで具体的な数値例をあげてみる。今、
ウェハＷ上に形成すべきラインパターンＰＡ₂の線幅を
０．３μｍ（ピッチ０．６μｍ）、露光用照明光の波長
λを３６５ｎｍ（ｉ線）、そして投影レンズＰＬの縮小
倍率を１／５とすると、回折角の理論式から、照明光学
系内の１つの射出部から発生してレチクルＲを照明する
光束の入射角ψは、図１６で説明したように次式で表さ
れる。ｓｉｎ２ψ＝λ／５・Ｐ＝０．３６５×１０^-6／（５×０．６×１０^-6） ≒０．１２２従って入射角ψは約３．５°になる。

【００４４】次に図５（Ｂ）に示すように重ね合わせ露
光すべき他方のパターンＰＢをパターンＰＡの代りに配
置してウェハＷ上の同一位置に２回目の露光を行う。こ
のとき、パターンＰＢの幅Ｄｂは、先のパターンＰＡの
両脇のラインパターンＰＡ₁とＰＡ₃の間隔Ｄａよりも
狭く、かつラインパターンＰＡ₂の線幅よりは大きく定
められている。すなわち、パターンＰＢはウェハＷ上に
潜像として形成されたラインパターンＰＡ₂の像のみを
遮光し、その周辺は全て透過部とするような形状、大き
さに定められている。従って、図５のようなパターン形
状の場合、ラインパターンＰＡのピッチＰから、パター
ンＰＢの幅Ｄｂは０．５Ｐ＜Ｄｂ＜１．５Ｐの範囲に設
定される。このパターンＰＢのみによってレジスト層に
与えられる露光量分布は、図６（Ｂ）に示すようにＩＢ
となる。ここで２回目の露光の際も、レジスト層には最
小露光量Ｅｔｈよりも大きな露光量が与えられたものと
する。こうしてウェハＷ上に２重露光が行われるとレジ
スト層には図６（Ａ）の分布ＩＡと図６（Ｂ）の分布Ｉ
Ｂとの合成された光量分布ＩＳが図６（Ｃ）に示すよう
に与えられる。この図６（Ｃ）から明らかなように、合
成された光量分布ＩＳの像（合成像と呼ぶ）は、周期性
をもつパターンＰＡと周期性をもたない（孤立した）パ
ターンＰＢとのいずれにおいても遮光部となっている部
分（ラインパターンＰＡ₂）のみが十分に暗く、他の部
分は全て最小露光量Ｅｔｈ以上に明るくなっている。従
ってポジ型レジストの場合には、図６（Ｄ）のように現
像によって最小露光量（スレッシホールド値）Ｅｔｈ以
下の部分が残膜した孤立ラインパターンＰｒとなる。こ
の孤立ラインパターンＰｒが図５（Ａ）中のラインパタ
ーンＰＡ₂に対応していることは明らかである。

【００４５】以上の実施例では、周期性のパターンＰＡ
の解像度を従来の露光方法に比べて、１．５〜２倍程度
に高めることが可能であり、同時に周期性パターンＰＡ
の転写像（潜像）から孤立パターンのみを残すように、
別のパターンＰＢで２重露光するため、最終的にウェハ
Ｗ上に形成されるレジストパターンは極めて微細な孤立
パターンとなる。先に述べた通り、非周期性のパターン
ＰＢの幅Ｄｂは周期性パターンＰＡの１本のラインパタ
ーンの幅（ピッチ／２）に対して２〜３倍程度がよい。
周期性パターンＰＡの１本のラインパターン（ＰＡ₂）
の幅が従来の解像度の１／２〜１／１．５であるとき、
非周期性パターンＰＢの幅は、従来の解像限界の２倍程
度となり、パターンＰＢの投影に関しては十分な焦点深
度が得られる。

【００４６】尚、ポジ型レジストの場合は、露光量と残
膜厚の関係が図１７（Ａ）に示すようになるが、ネガ型
レジストの場合は、図１７（Ｂ）に示すようにレジスト
が完全に除去される最大露光量Ｅｃとレジストが完全に
残膜する最小露光量Ｅｔｈとが決められる。このため、
ネガ型レジストを使って図５（Ａ）、図５（Ｂ）の露光
を行うと、従来よりも１．５〜２倍程度微細な孤立スペ
ースパターンを形成することができる。

【００４７】図７及び図８は、共に、孤立アイランドパ
ターン（ポジ型レジスト使用時）及び孤立ホールパター
ン（ネガ型レジスト使用時）を形成するためのレチクル
パターン例を表わす。図７（Ａ）は、投影光学系の解像
限界（０．６×λ／ＮＡ_R）程度以下に微細な遮光パタ
ーンＰＡｎが左右に３列、上下に３行の計９個が周期的
に並び、かつ遮光パターンＰＡｎの中間に、遮光パター
ンＰＡｎより微細な遮光パターンＰＡｓが配置されたも
のである。この図７（Ａ）の周期パターンのうち、実際
にウェハＷ上に形成すべきレジストパターンは、中央の
遮光パターンＰＡ₂である。

【００４８】一方図７（Ｂ）は、上記の遮光パターンＰ
Ａｎより、上下方向、左右方向、ともに２〜２．５倍程
度大きな遮光パターンＰＢを表わす。ここで、９個の遮
光パターンＰＡｎはいずれも正方形とし、左右方向、上
下方向のスペース幅は、パターンＰＡｎの幅と等しいも
のとする。さらに中央の遮光パターンＰＡ₂を左右で挟
み込む遮光パターンＰＡｎの間隔をＤａｘ、遮光パター
ンＰＡ₂を上下で挟み込む遮光パターンＰＡｎの間隔を
Ｄａｙとすると、図７（Ｂ）の遮光パターンＰＢの左右
方向の幅Ｄｂｘは、Ｄｂｘ＜Ｄａｘであり、上下方向の
幅ＤｂｙはＤｂｙ＜Ｄａｙである。

【００４９】図７（Ａ）の周期性パターンの投影像も図
６の場合と同様に、その周期性の為に、従来に比べて高
い解像度と、深い焦点深度をともなって露光される。一
方、図７（Ｂ）のパターンＰＢの投影像も十分な大きさ
を持つ為に、やはり深い焦点深度をともなって露光され
る。従って、２重露光による合成像により形成される孤
立アイランドパターンＰＳ５（ポジ型レジスト使用時）
は、図７（Ｃ）に示すようにやはり十分な焦点深度を持
って形成されることとなる。この周期性パターンＰＡｎ
と、パターンＰＢとの重ね合わせは、９個の遮光パター
ンのうち中心の遮光パターンＰＡ₂と、パターンＰＢの
中心が一致するようにレチクルＲとウェハＷをそれぞれ
位置合わせして多重露光するものとする。周期性パター
ンＰＡｎと、非周期性パターンＰＢとのいずれもが遮光
部となる部分（ＰＡ₂）でのみ、レジストが残膜する理
由は図６に示す例と同様である。

【００５０】なお、非周期的パターンＰＢの四隅は小さ
い方の周期的パターンＰＡｓと重ね合わせにより合致す
るように配置されている。このため複数のレチクルパタ
ーンの重ね合わせでいずれもが遮光部の状態となるが、
周期的パターンＰＡｓは解像限界に比べ十分小さく、ウ
ェハＷ上の投影像において十分な遮光効果を与えること
はない。その結果、周期的パターンＰＡｓと非周期パタ
ーンＰＢとの合致部にレジストパターンは形成されな
い。周期的パターンＰＡｓは、形成すべき孤立アイラン
ドパターンＰＳ５の形状を、より正方形に近づけるため
の補助的なパターン（コーナ強調）であり、従って周期
的パターンＰＡｓがなくとも、孤立アイランドパターン
ＰＳ５の形成は可能である。

【００５１】図８（Ａ）は、同図中左右方向に周期性を
有するラインアンドスペースパターンＰＡ₁、ＰＡ₂、
ＰＡ₃を示し、図８（Ｂ）は同図中上下方向に周期性を
有するラインアンドスペースパターンＰＢ₁、ＰＢ₂、
ＰＢ₃を示す。これら２つのパターンの斜線部はいずれ
も遮光部を表わす。これら２つの周期性パターンＰＡ、
ＰＢはいずれも周期的なパターンであり、従っていずれ
のパターンの露光に於いても本発明の特徴である高解像
度、及び大焦点深度を得ることができる。この２つのパ
ターンＰＡ、ＰＢの重ね合わせ露光による合成像（レジ
スト像）が図８（Ｃ）に示す孤立アイランドパターンＰ
Ｓ６となる。ここで、周期性パターンＰＡの左右のライ
ンパターンＰＡ₁とＰＡ₃の間隔をＤａｘとし、３本の
ラインパターンＰＡ₁、ＰＡ₂、ＰＡ₃の長さをともに
Ｄａｙとすると、他方の周期性パターンＰＢの上下のラ
インパターンＰＢ₁とＰＢ₃の間隔Ｄｂｙは、Ｄｂｙ＞
Ｄａｙに設定され、３本のラインパターンＰＢ₁、ＰＢ
₂、ＰＢ₃の長さＤｂｘは、Ｄｂｘ＜Ｄａｘに設定され
る。そして、ウェハＷ上に形成すべきレジストパターン
は、ラインパターンＰＡ₂とＰＢ₂の交差によってでき
る正方形部分である。この重ね合わせ露光においては、
周期性パターンＰＡの中心と周期性パターンＰＢの中心
がウェハＷ上の同一点でそれぞれ一致するように多重露
光を行なう。なお、レジスト像として必要なのは、各３
本の遮光ラインパターンの中心のラインパターンＰ
Ａ₂、ＰＢ₂の交差部のみなので、他の部分で遮光部が
重なり合わないように、各ラインアンドスペースの長さ
（長辺側寸法）は、幅（短辺側寸法）の３倍より短かい
程度とする。あるいは各ラインアンドスペースパターン
の長さをこれより長くし、これにより発生する不必要な
遮光部の重なりに対して、さらに図７（Ｂ）のパターン
ＰＢと同等のパターンを用意して重ね合わせ露光によ
り、これを除去してもよい（不必要な遮光部はこれによ
り露光される。）。このことについては後で実施例とし
て詳しく述べる。

【００５２】以上、図７、図８を用いて、孤立アイラン
ドパターンの形成例について説明したが、これはポジ型
レジストの使用を前提としたものである。ネガ型レジス
トを使用すれば同様の方法により、孤立ホールパターン
の形成が可能である。また、以上の図６、図７、図８に
おいて、周期的パターンの例として３本のラインパター
ン、あるいは３行、３列のドットパターンを挙げたが、
周期的パターンを構成するライン、又はドットの個数は
これに限ったものではなく、５本、あるいは７本等、ま
たは５行５列等、任意でよい。また、周期的パターンの
透光部と遮光部の線幅比（デューティー）は、１：１に
限らず任意でよい。ただし、遮光部の線幅を、透光部の
線幅に対して２割程度大きくしたものが、実験的により
よい結果を得られることがわかった。

【００５３】また、周期的パターンの周期性は、それ程
厳密である必要はない。例えば周期的パターンを形成す
るパターン、すなわち３本ラインであれば両端の２本
は、中心部のパターンより細くなっていても良い。以
上、本発明により重ね合わせ露光（多重露光）される様
々なパターンの実施例について述べたが、それらを応用
した実際の各レチクルパターンのレチクル上での位置関
係、及び重ね合わせ方法の実施例について図９、及び図
１０を用いて説明する。図９は一例として先の図５、図
７、図８の夫々に示したパターンＰＡとパターンＰＢと
の両方を一緒に描画したレチクルＲのパターン配置図で
ある。このレチクルＲはＩＣ製造プロセス中のコンタク
トホール形成に使われるものである。図９において、レ
チクルＲのパターン形成領域は遮光帯ＳＢで囲まれてお
り、その外側にはレチクルアライメント用のマークＲＭ
₁、ＲＭ₂が形成されている。パターン領域内には、黒
の正方形ドットで表したパターンＰＡと白の正方形ドッ
ト表したパターンＰＢとが規則的にＸ、Ｙ方向に配列さ
れる。そしてこれらパターンＰＡ、ＰＢの周辺は全て光
透過部となっている。このレチクルは、２つのパターン
ＰＡ、ＰＢの重ね合わせ露光をネガレジストに対して行
うことで孤立ホール（コンタクトホール）パターンが形
成されるものとする。メモリーＩＣにおいては、一般的
に単位メモリーセルが規則的に（周期的に）配列してメ
モリーセル群を形成している。従って、各メモリーセル
に対応するコンタクトホールもまた、周期的に配列され
ている。図９においても、パターンＰＡとパターンＰＢ
の各中心は、いずれもＸ方向のピッチがＰｘ、Ｙ方向の
ピッチがＰｙで配列されており、かつパターンＰＢは、
パターンＰＡと、それぞれ（Ｐｘ／２、Ｐｙ／２）離れ
たところに形成されている。

【００５４】このようなレチクルＲを使用して、先ずウ
ェハＷ上に適性露光量Ｅｔｈ以上で第１の露光を行な
う。従ってウェハ表面のレジストには、各パターンＰ
Ａ、ＰＢに応じた光量が露光される。続いて、レチクル
ＲとウェハＷとのＸ、Ｙ方向での相対位置を、ウェハス
テージＷＳＴ、又はレチクルステージＲＳＴによって
（Ｐｘ／２、Ｐｙ／２）（レチクル上寸法）だけ移動さ
せてから適性露光量Ｅｔｈ以上で第２の露光を行う。図
９の場合は右斜め上に動かす。この移動は図１に示した
装置の場合、ウェハステージＷＳＴの駆動用のモータ２
０、干渉計２１、及び制御装置３０で行われる。

【００５５】前述のとおり、パターンＰＡとパターンＰ
Ｂとの距離は、（Ｐｘ／２、Ｐｙ／２）であったから、
上記第１と第２の露光により、ウェハＷ上において、パ
ターンＰＡとパターンＰＢは重ね合わせ露光されること
になる。尚、図９のレチクルパターン配置から明らかな
ようにパターンＰＡとパターンＰＢとをウェハＷ上で精
密に重ね合わせる相対移動方向は４方向に存在する。す
なわち図９の紙面内でレチクルＲ、又はウェハＷを斜め
右上、斜め左上、斜め右下、及び斜め左下のいずれか一
方向に移動させることができる。どの方向に相対移動を
行うかは任意に設定できる。また図９のパターン配置の
場合、パターン形成領域内の最外周に位置するパターン
ＰＡ（黒の正方形）のうち、Ｙ方向の一辺に並ぶ列とＸ
方向の一辺に並ぶ列に存在する各パターンＰＡは、パタ
ーンＰＢと２重露光されることがなく、残膜することに
なる。この残りパターンはコンタクトホールパターンと
しては不完全なものであるから、レジスト像として形成
されないことが望ましい。そこで図９中の最外周のパタ
ーンＰＡの並びと遮光帯ＳＢとの間に幅Ｐｘ、Ｐｙ程度
の余白（透明部）を設けておくとよい。このようにする
と、その余白部が最外周のパターンＰＡの潜像と２重露
光され、不要な残りパターンの形成を防止することがで
きる。

【００５６】以上のようにして、ネガレジストを用いた
場合、ウェハＷ上には図７（Ｃ）のレジストパターンＰ
Ｓ５、又は図８（Ｃ）のレジストパターンＰＳ６のよう
なコンタクトホールが、Ｘ、Ｙ方向にピッチＰｘ／２
Ｍ、Ｐｙ／２Ｍ（ただし１／Ｍは投影倍率）で形成され
る。このようなコンタクトホールパターンは周期性はも
つものの、各ホールパターンが離散的に配置しているた
め、実質的には孤立パターンと考えてよく、図１に示し
た露光装置に、従来通りのコンタクトホール形成用のレ
チクルパターンを設定して露光しても、十分な解像が得
られない。

【００５７】図１０は、図９のレチクルパターンを、図
８に示したパターンＰＡとパターンＰＢで構成した場合
の２重露光の様子を表したものである。Ｘ方向に周期性
をもつパターンＰＡとＹ方向に周期性をもつパターンＰ
Ｂとの２重露光によって、コンタクトホールとなるレジ
ストパターンＰＳ６が形成される。同図中、破線で示し
たパターンＰＡ、ＰＢは１回目の露光によるもので、実
線で示したパターンＰＡ、ＰＢは２回目の露光によるも
のである。

【００５８】図１１は、多重露光すべきレチクルパター
ンの別の位置関係を示す実施例である。本実施例では、
レチクルＲとウェハＷとを２回ずらして３回の重ね合わ
せ露光を行うものとする。先の図８、又は図１０に示し
たように、回折光の発生しやすい周期性パターンＰＡ、
ＰＢを使う場合、回折効率から考えると、各パターンＰ
Ａ、ＰＢのラインアンドスペースの繰り返し数は極力多
い方が好ましい。そこで３つのパターンＰＡ、ＰＢ、Ｐ
Ｃを同一レチクル上に形成する。パターンＰＡはＸ方向
に周期性を有するデューティほぼ１：１の回折格子状に
形成され、その遮光ラインパターン（斜線部）は５本と
してある。パターンＰＢはＹ方向に周期性を有するデュ
ーティほぼ１：１の回折格子状に形成され、その遮光ラ
インパターン（斜線部）は５本としてある。ここでパタ
ーンＰＡの中心とパターンＰＢの中心とはＹ方向にΔＹ
だけ離れ、３番目のパターンＰＣの中心は、パターンＰ
Ｂの中心から距離ΔＸだけＸ方向に離して形成された正
方形の遮光部（斜線部）である。またパターンＰＣの周
辺の領域ＡＢは２つのパターンＰＡとＰＢを重ね合わせ
たときの形状、及び面積とほぼ等しい。また各パターン
ＰＡ、ＰＢ、ＰＣの周辺はいずれも透明部分である。コ
ンタクトホールパターンの形成にあたっては、パターン
ＰＡの中央の遮光ラインパターンとパターンＰＢの中央
の遮光ラインパターンとの重ね合わせによる正方形の重
複部が使われる。パターンＰＣは、パターンＰＡとＰＢ
の重ね合わせによって生じた不要な重複部（潜像）を消
去するためのものである。

【００５９】このようなレチクルを使用し、ウェハに対
して第１の露光を行った後、その第１の露光位置から、
レチクルＲとウェハＷとの各面内方向の相対的位置をレ
チクル上で（０、＋ΔＹ）だけずらして第２の露光を行
う。その後、第１の露光位置から、レチクルＲとウェハ
Ｗとの各面内方向の相対位置をレチクル上で（−ΔＸ、
−ΔＹ）だけずらして第３の露光を行う。

【００６０】図１２は、図１１中のパターンＰＡとパタ
ーンＰＢとを重ね合わせ露光したときにネガレジスト上
に形成される潜像ＰＡ’、ＰＢ’の様子を示したもので
ある。図１２中、破線は各パターンの潜像のエッジを表
し、黒く塗り潰した複数の孤立領域は２回の重ね合わせ
露光によって全く露光されなかった未露光部分を表す。
これら複数の孤立領域のうち、中央の正方形パターンＰ
Ｓ８は、３回目のパターンＰＣとの重ね合わせ露光によ
っても未露光のままであり、パターンＰＳ８の周辺に位
置する他の未露光の孤立領域は、パターンＰＣの周囲の
透明部（領域ＡＢ）によって完全に感光される。従って
最終的にウェハＷ上には正方形のパターンＰＳ８のみが
形成される。ネガレジストの場合、現像によってパター
ンＰＳ８の部分が除去され、その周辺のレジストはほぼ
完全に残膜した状態になるため、先の図１０で説明した
のと同様に、コンタクトホールパターンが形成される。

【００６１】図１３は、図１１に示した１組のパターン
配列の複数を規則的にレチクルＲ上に形成してコンタク
トホールパターンを作る場合の一例を示すものである。
図１３中、図１１のパターンＰＡは○印で表し、パター
ンＰＢは□印で表し、パターンＰＣは△印で表してあ
る。このようなレチクルＲを用いて、同様にウェハＷと
の相対位置ずらしを２回行い、３回の重ね合わせ露光を
行うと、ウェハＷのレジストにはＸ方向のピッチがΔ
Ｘ、Ｙ方向のピッチがΔＹのコンタクトホールパターン
群が形成される。

【００６２】以上の図１１、又は図１３に於いては、レ
チクル中に形成するパターンをＰＡ、ＰＢ、ＰＣの３個
としたが、数はこれに限定されるものではなく、２個、
４個等のパターンを作っておき、各２回、４回の重ね合
わせ露光を行なってもよい。また、パターンＰＡ、Ｐ
Ｂ、ＰＣ等のパターン群を１ブロックとして、それが複
数ブロック存在していてもよい。

【００６３】また、図５、図７、図１１に示したよう
に、孤立したホールパターンのみを重ね合わせ露光で形
成する場合は、第１の露光、第２の露光、又は第３の露
光での照射光量（露光量）は、２回、又は３回共等しく
なってもよく、むしろ各露光毎に異なっていることが望
ましい。例えば、周期的パターン（ＰＡ、ＰＢ）の露光
時には、非周期的パターン（ＰＣ）の露光時より照射光
量を大きくするとよい。前述の図１に示す露光装置に於
いてはこの照射量の制御は、制御装置３０及びシャッタ
３、及び照射量計（不図示）により行なう。制御装置３
０は現在行なわれている露光が上部の第ｎの露光である
ことを認識し、前述の照射量計からの出力信号に応じて
照射光量を求め、それが目標値に達したときに露光停止
の指令をシャッタ３の駆動モータ４へ送る。なお、図
９、図１０、図１３に示したように、同一レチクル上に
パターンＰＡ、ＰＢ（又はＰＣ）の組が規則的に複数設
けられる場合は第１の露光と、第２の露光、又は第３の
露光での照射光量は同一とすることが望ましい。

【００６４】以上の各実施例で説明した方法でレチクル
とウェハとの相対位置の移動を実現する場合、図１の装
置では、ウェハーステージＷＳＴが、制御装置３０の指
示により、前述の第１と第２の露光の間に、あるいは第
２と第３の露光の間に移動するものとした。あるいは、
他の方法としてレチクルＲを保持するステージＲＳＴが
移動しても、両方のステージが移動してもかまわない。
ただし、現実の投影型露光装置の多くは、既に２次元移
動するウェハステージを有しており、これによりステッ
プアンドリピート、あるいはステップアンドスキャン露
光を行なっており、従って、ウェハステージＷＳＴのみ
を干渉計２１による計測座標値に基づいて移動する方法
は、従来の装置においても、最も簡単に実現できるもの
である。

【００６５】図１４は、本発明による露光方法に用いら
れるレチクルのほぼ全面を表わす図である。図１４中に
示す投影レンズＰＬの有効エリア円９１内、すなわち投
影光学系の解像度及びディストーション、照度均一性等
の諸性能が良好に保証される領域に内接するように、レ
チクルパターンエリア（パターン形成領域）９２が存在
する。従来の露光方法においてはこのレチクルパターン
エリア９２内のすべてに回路パターンを描画し、かつウ
ェハＷへ露光転写可能であった。しかしながら、本発明
に於いては、例えば図９、図１０に示す如く、第１露光
と第２露光に於いて、レチクルとウェハとの相対位置関
係が異なっている。図１４に於いては、第１の露光に使
用されるエリアは破線９３内となり、第２の露光に使用
されるエリアは２点鎖線９４内となる。

【００６６】従って、第１、第２の露光に、共に使用さ
れる領域（斜線部）が本発明を使用したときにおける有
効なレチクルパターンエリアとなり、従来のものより減
少することとなる。ただし、例えば現在のステップアン
ドリピート式投影型露光装置に於いては、図１４に示す
ようにレチクルパターンエリア９２の大きさ（Ｘ₀、Ｙ
₀）は、共に１００ｍｍ前後（レチクル上寸法）であ
り、また、図９、図１０に示す、第１の露光と第２の露
光との相対的位置ずれ量（Ｐｘ／２、Ｐｙ／２）は、ほ
ぼメモリーセルサイズと等しく、レチクル上の寸法で１
０μｍ前後である（図１４中のΔＸ、ΔＹ）。

【００６７】従って、従来のレチクル有効エリア１０
０，０００μｍ×１００，０００μｍに対して本発明に
於いては（１００，０００−２×１０）μｍ×（１０
０，０００−２×１０）μｍとなる。この値の比は、
１：０．９９９６であり、従って、本発明により減少す
るレチクルパターン有効エリアは、従来の場合の面積の
わずかに０．０４％程度に過ぎないことになる。

【００６８】なお、図１４に於いては、特に投影光学系
の有効エリアが円形であるステップアンドリピート型の
投影型露光装置について示したが、他の投影型露光装
置、例えばステップアンドスキャン型の露光装置であっ
ても同様であり、減少するレチクルパターンエリアの面
積はやはり微少である。以上の各実施例で、図１に示し
た装置を使う場合、レチクルＲとウェハＷとの相対位置
を（ΔＸ、ΔＹ）だけずらす手法の１つとして、各アラ
イメント系２２〜２５におけるマーク検出中心を光学的
（平行平板ガラスの傾斜）、又は電気的にオフセットさ
せ、オフセットしたマーク検出中心に対してレチクルＲ
のマーク、又はウェハＷのマークを追い込むように、レ
チクルステージＲＳＴ、又はウェハステージＷＳＴをサ
ーボ制御してもよい。さらに、今までの説明ではレチク
ルＲとウェハＷのうちいずれか一方を（ΔＸ、ΔＹ）だ
けシフトさせるとしたが、レチクルＲとウェハＷの両方
を逆方向、又は同一方向にシフトさせてもよい。等倍投
影光学系で鏡像投影を行う装置では、レチクルとウェハ
を光軸に対して逆方向に同一距離だけシフトさせること
は意味がないが、逆方向に異なる距離で、もしくは同一
方向にレチクルとウェハを移動させると同様のシフトが
可能である。また縮小投影光学系（鏡像投影）の場合
は、投影倍率を１／Ｍとしたとき、レチクルの移動量に
対してウェハの移動量が１／Ｍで逆方向にシフトさせる
ことは意味がないが、それ以外の移動量比によるシフト
方法（同一方向の移動も含む）であれば、同様の位置ず
らしが可能である。また縮小投影の場合は、レチクルＲ
とウェハＷとは装置上で静止したままにして、投影光学
系のみを光軸ＡＸと垂直な方向に平行移動させても、同
様に投影像とウェハとの相対的な位置ずらしができる。

【００６９】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、１枚の原版
（マスク）中の異なる場所に設けられた１つの周期性パ
ターンと別のパターンとを重ね合わせ露光し、かつ、特
殊な照明光学系を有する投影型露光装置を使用すること
により、従来では実現の難しかった微細パターン、特に
微細孤立パターンの露光転写が可能となる。

【００７０】また、本発明は多重露光すべき複数のパタ
ーンを別々のマスクに形成するのではなく、一枚のマス
ク上に形成する為、それだけスループットが高い。同時
にマスクの製造コストも低減される。また、重ね合わせ
られる複数のパターンは、同一マスク中の近接した位置
であるため、マスク製造誤差による重ね合わせずれの量
は極めて少なくすることができる。また、同一マスクに
重ね合わせるパターンが存在するため、アライメント誤
差に起因する重ね合わせ誤差は発生しない。

【００７１】また、本発明で使用するマスクは、透過率
のみの情報を持つ通常のマスクであり、位相シフターを
設ける必要がないといった利点がある。以上の実施例に
おいては、使用する投影型露光装置は前述の如く、照明
光学系中の瞳面において光軸から偏心した位置に中心を
有する局所領域に照明光束の光量分布が集中しているも
のとしたが、変形例として上記瞳面（若しくは、照明光
学系内のフーリエ変換面）上において輪帯状の光量分布
を有する露光装置を使用することもできる。この場合、
輪帯状光量分布の外径はσ値相当で0.６〜0.８程度、内
径はσ値相当で0.３〜0.６程度とするとよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する投影露光装置の全体構成を示
す図、

【図２】図１の装置の照明系を模式的に表した光路図、

【図３】光分割器の構成を示す側面図、

【図４】光分割器の構成を示す正面図、

【図５】本発明の露光方法の原理及び動作を説明する斜
視図、

【図６】図５の露光方法によって得られるパターン露光
時の光量分布を説明する図、

【図７】本発明の他の実施例によるレチクルパターンの
組合せを説明する図、

【図８】本発明の他の実施例によるレチクルパターンの
組合せを説明する図、

【図９】図８に示したレチクルパターンを設けたレチク
ルのパターン配置図、

【図１０】図９のレチクルを使ったときの多重露光の様
式を示す図、

【図１１】本発明の他の実施例によるレチクルパターン
の配置を示す図、

【図１２】図１１のレチクルパターンを多重露光とした
ときの様子を示す図、

【図１３】図１１のレチクルパターンを実際のレチクル
上に配列する場合の一例を示す図、

【図１４】本発明を使用したレチクル上のパターン有効
領域を説明する図、

【図１５】従来の投影露光装置の構成、及び露光状態を
説明する図、

【図１６】本発明で使用する露光装置の原理を説明する
図、

【図１７】レジスト層への露光量と残膜厚との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１…光源、３…シャッター、８…光分割器、８Ｂ〜８Ｅ
…射出部、９…フーリエ変換面、２０…モータ、２１…
干渉計、３０…制御装置、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウェハ、
ＰＬ…投影光学系、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ
…ウェハステージ、ＰＡ…第１の周期性パターン、ＰＢ
…第２のパターン、ＰＣ…第３のパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光学系を通してマスクに照明光を照射
し、投影光学系を介して前記照明光で感光基板を露光す
る方法において、互いに異なる複数のパターンが少なくとも１つの周期的
なパターンを含み、前記感光基板上で前記周期的なパタ
ーンの一部に形状が異なる他のパターンが重なるよう
に、前記複数のパターンにそれぞれ前記照明光を照射し
て前記感光基板を多重露光するとともに、前記周期的な
パターンの転写時に、前記照明光学系内で前記マスクの
パターン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定
面上での前記照明光の光量分布を中心部よりもその外側
で高めることを特徴とする露光方法。
【請求項２】前記複数のパターンは互いに形状が異な
り、前記複数のパターンが重なる特定部分が前記感光基
板上に形成すべき微細パターンとなることを特徴とする
請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】前記複数のパターンはそれぞれ前記微細パ
ターンと形状、又は大きさが異なることを特徴とする請
求項２に記載の露光方法。
【請求項４】前記微細パターンは孤立パターンであるこ
とを特徴とする請求項２又は３に記載の露光方法。
【請求項５】前記周期的なパターンは、前記感光基板上
に形成すべき微細パターンの近傍にダミーパターンを形
成したものであることを特徴とする請求項１〜３のいず
れか一項に記載の露光方法。
【請求項６】前記ダミーパターンは、前記微細パターン
を挟んでその両端に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。
【請求項７】前記微細パターンは孤立パターンであり、
前記ダミーパターンは、前記微細パターンとほぼ同一の
形状、及び大きさであることを特徴とする請求項５又は
６に記載の露光方法。
【請求項８】前記ダミーパターンは、前記微細パターン
との間隔が前記微細パターンの大きさとほぼ同一である
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の
露光方法。
【請求項９】前記周期的なパターンは遮光部の線幅が透
過部の線幅よりも大きいことを特徴とする請求項１〜５
のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】前記周期的なパターンは、前記感光基板
上に形成すべき微細パターンを１つの要素パターンとし
て含み、前記複数のパターンの１つは、前記微細パター
ンよりも大きく、前記感光基板上で前記周期的なパター
ン中の前記微細パターンと重ね合わされることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１１】前記１つのパターンは、前記周期的なパ
ターンの配列方向に関する大きさが、前記周期的なパタ
ーンを構成する１つの要素パターンの前記配列方向に関
する大きさの２倍〜３倍程度であることを特徴とする請
求項１０に記載の露光方法。
【請求項１２】前記微細パターンは、前記周期的なパタ
ーン内でその２つの要素パターンに挟まれ、前記１つの
パターンは、前記周期的なパターンの配列方向に関する
大きさが、前記２つの要素パターンの間隔よりも小さい
ことを特徴とする請求項１０に記載の露光方法。
【請求項１３】前記周期的なパターンは、補助的なパタ
ーンが近接して形成される前記微細パターンを含むこと
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光
方法。
【請求項１４】前記複数のパターンは、互いに周期又は
方向性が異なる２つの周期的なパターンを含むことを特
徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方
法。
【請求項１５】前記２つの周期的なパターンは、前記感
光基板上でその配列方向が交差するように重ね合わされ
ることを特徴とする請求項１４に記載の露光方法。
【請求項１６】前記２つの周期的なパターンの配列方向
はほぼ直交することを特徴とする請求項１５に記載の露
光方法。
【請求項１７】前記２つの周期的なパターンはそれぞれ
２つの要素パターンに挟まれた要素パターン同士が部分
的に重ね合わされることを特徴とする請求項１５又は１
６に記載の露光方法。
【請求項１８】前記２つの周期的なパターンの一方は、
前記２つの周期的なパターンの他方の配列方向に関する
大きさが、前記他方の周期的なパターン中で前記一方の
周期的なパターンと重ね合わされる要素パターンを挟ん
で配置される２つの要素パターンの間隔よりも小さいこ
とを特徴とする請求項１７に記載の露光方法。
【請求項１９】前記微細パターンとなる前記特定部分以
外で、前記複数のパターンが重なる未露光部分に前記照
明光を照射することを特徴とする請求項２に記載の露光
方法。
【請求項２０】前記未露光部分に前記照明光を照射する
とき、前記複数のパターンの１つを前記特定部分に重ね
合わせて、前記特定部分への前記照明光の到達を阻止す
ることを特徴とする請求項１９に記載の露光方法。
【請求項２１】前記微細パターンは、互いに周期又は方
向性が異なる２つの周期的なパターンを部分的に重ね合
わせて形成することを特徴とする請求項１９又は２０に
記載の露光方法。
【請求項２２】前記所定面上で前記中心部の外側に分布
する照明光は、前記周期的なパターンの微細度に応じた
角度だけ、前記照明光学系の光軸に関して傾いて前記マ
スクに照射されることを特徴とする請求項１〜２１のい
ずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２３】前記照明光の照射によって前記周期的な
パターンから発生する０次回折光と他の回折光とは、前
記投影光学系内の前記マスクのパターン面に対するフー
リエ変換面上でその光軸からほぼ等距離の位置を通過す
ることを特徴とする請求項２２に記載の露光方法。
【請求項２４】前記照明光学系の光軸にほぼ沿って進む
照明光は前記マスクへの入射が阻止されることを特徴と
する請求項２２又は２３に記載の露光方法。
【請求項２５】前記照明光は、前記所定面上での光量分
布が前記照明光学系の光軸から偏心した局所領域内で高
められることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一
項に記載の露光方法。
【請求項２６】前記光量分布は、前記照明光学系の光軸
からの距離がほぼ等しい複数の局所領域内でそれぞれ高
められることを特徴とする請求項２５に記載の露光方
法。
【請求項２７】前記局所領域から射出される光束の照射
によって前記周期的なパターンから発生する０次回折光
と他の回折光とが、前記投影光学系内の前記マスクのパ
ターンに対するフーリエ変換面上でその光軸からほぼ等
距離の位置を通過するように、前記所定面上での前記局
所領域の位置が調整されることを特徴とする請求項２５
又は２６に記載の露光方法。
【請求項２８】前記他の回折光は±１次回折光の一方で
あることを特徴とする請求項２３又は２７に記載の露光
方法。
【請求項２９】前記複数の局所領域のうち第１局所領域
から射出される第１光束の照射によって前記周期的なパ
ターンから発生する第１回折光と、前記第１局所領域と
異なる第２局所領域から射出される第２光束の照射によ
って前記周期的なパターンから発生する、前記第１回折
光と次数が異なる第２回折光とは、前記投影光学系内の
第１光路を通って前記感光基板上に照射されることを特
徴とする請求項２６に記載の露光方法。
【請求項３０】前記第１光束の照射によって前記周期的
なパターンから発生する、前記第１回折光と次数が異な
る第３回折光と、前記第２光束の照射によって前記周期
的なパターンから発生する、前記第２回折光と次数が異
なる第４回折光とは、前記投影光学系内で前記第１光路
と異なる第２光路を通って前記感光基板上に照射される
ことを特徴とする請求項２９に記載の露光方法。
【請求項３１】前記第１及び第２光路は、前記投影光学
系内の前記マスクのパターンに対するフーリエ変換面上
でその光軸からの距離がほぼ等しいことを特徴とする請
求項３０に記載の露光方法。
【請求項３２】前記第１及び第４回折光は０次回折光で
あることを特徴とする請求項３０に記載の露光方法。
【請求項３３】前記第２及び第３回折光は１次回折光で
あることを特徴とする請求項３２に記載の露光方法。
【請求項３４】前記光量分布は、前記周期的なパターン
の配列方向に沿って並ぶ一対の局所領域内でそれぞれ高
められることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の
露光方法。
【請求項３５】前記照明光は、前記所定面上での光量分
布がほぼ輪帯状の特定領域内で高められることを特徴と
する請求項１〜２１のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３６】前記特定領域から射出する照明光の開口
数と前記投影光学系の開口数との比が０．６〜０．８程
度となるように前記特定領域の外径が定められることを
特徴とする請求項３５に記載の露光方法。
【請求項３７】前記特定領域から射出する照明光の開口
数と前記投影光学系の開口数との比が０．３〜０．６程
度となるように前記特定領域の内径が定められることを
特徴とする請求項３５又は３６に記載の露光方法。
【請求項３８】前記複数のパターンは同一のマスクに形
成され、前記多重露光時に前記感光基板上で前記複数の
パターンが重ね合わされるように前記マスクと前記感光
基板との相対位置関係が調整されることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３９】照明光学系を通してマスクに照明光を照
射し、投影光学系を介して前記照明光で感光基板を露光
する方法において、前記感光基板上に微細パターンを形成するために、前記
微細パターンの近傍にダミーパターンを設けた第１パタ
ーンに前記照明光を照射して前記感光基板を露光すると
ともに、前記感光基板上で前記ダミーパターンの転写像
が形成される所定領域に前記照明光を照射することを特
徴とする露光方法。
【請求項４０】前記所定領域への前記照明光の照射時、
前記感光基板上で前記微細パターンが形成される領域へ
の前記照明光の照射を阻止するために、前記微細パター
ンに第２パターンを重ね合わせることを特徴とする請求
項３９に記載の露光方法。
【請求項４１】前記第１パターンに照射される前記照明
光は、前記照明光学系内で前記マスクのパターン面に対
してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上での光量分
布が中心部よりもその外側で高められることを特徴とす
る請求項３９又は４０に記載の露光方法。
【請求項４２】前記光量分布は、前記所定面上の輪帯状
領域、又は前記照明光学系の光軸から偏心した局所領域
内で高められることを特徴とする請求項４１に記載の露
光方法。
【請求項４３】前記微細パターンは孤立パターンである
ことを特徴とする請求項３５〜４２のいずれか一項に記
載の露光方法。
【請求項４４】投影光学系を介して感光基板上に微細パ
ターンを形成するために、前記感光基板の多重露光に使
用されるマスクであって、前記微細パターンをその一部に含む周期的な第１パター
ンと、前記感光基板上で前記第１パターンの一部に重ね
合わされる第２パターンとが形成され、前記第１及び第
２パターンを用いた前記感光基板の多重露光時、前記第
１パターンの一部に前記第２パターンが重ね合わされる
ことを特徴とするマスク。
【請求項４５】前記第２パターンは、前記第１パターン
を構成する複数の要素パターンの１つを包含するように
重ね合わされ、前記１つの要素パターンが前記微細パタ
ーンとして形成されることを特徴とする請求項４４に記
載のマスク。
【請求項４６】前記複数の要素パターンはそれぞれ前記
微細パターンと同一であることを特徴とする請求項４５
に記載のマスク。
【請求項４７】前記第２パターンは、前記第１パターン
を構成する複数の要素パターンの１つと交差するように
重ね合わされ、前記交差部が前記微細パターンとして形
成されることを特徴とする請求項４４に記載のマスク。
【請求項４８】前記第２パターンは周期的なパターンで
あり、両端以外の１つの要素パターンが前記第１パター
ンの一部と重なることを特徴とする請求項４７に記載の
マスク。
【請求項４９】投影光学系を介して感光基板上に微細パ
ターンを形成するために、前記感光基板の多重露光に使
用されるマスクであって、前記微細パターンの近傍にダミーパターンを設けた第１
パターンと、前記第１パターンと形状が異なる第２パタ
ーンとが形成され、前記第２パターンは、前記感光基板
上で前記微細パターンに重ね合わされることを特徴とす
るマスク。
【請求項５０】前記ダミーパターンは前記微細パターン
を挟んでその両端にそれぞれ形成されることを特徴する
請求項４９に記載のマスク。