JP2894922B2 - 投影露光方法および装置 - Google Patents
投影露光方法および装置Info
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- light beam
- illumination
- projection exposure
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70125—Use of illumination settings tailored to particular mask patterns
-
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Projection-Type Copiers In General (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路等の製造
工程で、回路パターンの転写に利用される投影露光方法
および装置に関するものである。
工程で、回路パターンの転写に利用される投影露光方法
および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路などの微細パターン加工
では、生産効率の高い投影露光装置が広く用いられてい
る。投影露光装置の解像度および焦点深度は投影レンズ
の開口数（ＮＡ）と露光波長に依存する。解像度を向上
するために開口数を大きくしたり、露光波長を短くする
とそれにともなって焦点深度は浅くなってしまう。
では、生産効率の高い投影露光装置が広く用いられてい
る。投影露光装置の解像度および焦点深度は投影レンズ
の開口数（ＮＡ）と露光波長に依存する。解像度を向上
するために開口数を大きくしたり、露光波長を短くする
とそれにともなって焦点深度は浅くなってしまう。
【０００３】解像度を一定に保ったまま焦点深度を深め
る露光方法として、特開平４−１３６８５４号公報には
半透明な位相部材により被露光パターンをマスク上に形
成したハーフトーン位相シフト法が述べられている。ま
た、焦点深度を広げる他の方法として、特開平４−１８
０６１２号公報には照明光学系の光路中に光束変換部材
を入れ光束を分割する変形照明法が述べられている。
る露光方法として、特開平４−１３６８５４号公報には
半透明な位相部材により被露光パターンをマスク上に形
成したハーフトーン位相シフト法が述べられている。ま
た、焦点深度を広げる他の方法として、特開平４−１８
０６１２号公報には照明光学系の光路中に光束変換部材
を入れ光束を分割する変形照明法が述べられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ハーフトーン位相シフ
ト法はマスクパターンのうち隣接開口部間距離が離れて
いる孤立パターンの焦点深度を拡大するが、隣接開口部
間の距離が短くなると光学像のコントラストが下がり解
像不能になる。このためハーフトーン位相シフト法は孤
立パターンに対してのみ有効であり、その用途はコンタ
クトホール露光工程に限られてきた。従来、コンタクト
ホールを含むマスク中の隣接ホール間距離はホール径の
２倍以上離れていたため、コンタクトホールはほぼ孤立
パターンと見なすことができた。ところが近年、半導体
集積回路の集積度を向上させるため、図６のようにガラ
ス基板４上に被露光パターン５が形成された同一マスク
内に孤立ホール９とホール間距離がホール径の２倍以下
に近接した配列ホールパターン１０の両者を含むマスク
パターンを用いる必要が生じてきた。この場合にハーフ
トーン位相シフト法を用いて孤立パターンの焦点深度を
拡大しようとすると、配列ホールパターンが解像不能に
なるという問題が生じる。
ト法はマスクパターンのうち隣接開口部間距離が離れて
いる孤立パターンの焦点深度を拡大するが、隣接開口部
間の距離が短くなると光学像のコントラストが下がり解
像不能になる。このためハーフトーン位相シフト法は孤
立パターンに対してのみ有効であり、その用途はコンタ
クトホール露光工程に限られてきた。従来、コンタクト
ホールを含むマスク中の隣接ホール間距離はホール径の
２倍以上離れていたため、コンタクトホールはほぼ孤立
パターンと見なすことができた。ところが近年、半導体
集積回路の集積度を向上させるため、図６のようにガラ
ス基板４上に被露光パターン５が形成された同一マスク
内に孤立ホール９とホール間距離がホール径の２倍以下
に近接した配列ホールパターン１０の両者を含むマスク
パターンを用いる必要が生じてきた。この場合にハーフ
トーン位相シフト法を用いて孤立パターンの焦点深度を
拡大しようとすると、配列ホールパターンが解像不能に
なるという問題が生じる。
【０００５】
【０００６】これに対し変形照明法を用いると、配列ホ
ールパターンの焦点深度は拡大するが孤立パターンの焦
点深度は拡大しない。このため変形照明法を用いても、
図６あるいは図７に示されるようなマスクでは全パター
ンの焦点深度を拡大することができない。
ールパターンの焦点深度は拡大するが孤立パターンの焦
点深度は拡大しない。このため変形照明法を用いても、
図６あるいは図７に示されるようなマスクでは全パター
ンの焦点深度を拡大することができない。
【０００７】本発明の目的は、孤立パターンと配列ホー
ルパターンの両者が混在したマスク内の全パターンの焦
点深度を向上させる投影露光方法および装置を提供する
ことにある。
ルパターンの両者が混在したマスク内の全パターンの焦
点深度を向上させる投影露光方法および装置を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】孤立ホールパターンと配
列ホールパターンを有する被露光パターンのマスクを照
明光学系を用いて照明するとともに前記被露光パターン
をレジスト膜を塗布したウエファ上に投影光学系を用い
て投影する投影露光方法であって、前記照明光学系中に
照明光束変換部材を設け、この照明光束変換部材により
照明光の光束の中心部を暗くするとともに、前記マスク
として前記被露光パターンを半透明な位相部材により形
成したものを用いることを特徴とする投影露光方法。
列ホールパターンを有する被露光パターンのマスクを照
明光学系を用いて照明するとともに前記被露光パターン
をレジスト膜を塗布したウエファ上に投影光学系を用い
て投影する投影露光方法であって、前記照明光学系中に
照明光束変換部材を設け、この照明光束変換部材により
照明光の光束の中心部を暗くするとともに、前記マスク
として前記被露光パターンを半透明な位相部材により形
成したものを用いることを特徴とする投影露光方法。
【０００９】孤立ホールパターンと配列ホールパターン
を有する被露光パターンのマスクを照明光学系を用いて
照明するとともに前記被露光パターンをレジスト膜を塗
布したウエファ上に投影光学系を用いて投影する投影露
光装置であって、前記照明光学系中に設けられ、照明光
の光束の中心部を暗くするための照明光束変換部材を備
え、前記マスクは、前記露光パターンを半透明な位相部
材により形成したものであることを特徴とする投影露光
装置。
を有する被露光パターンのマスクを照明光学系を用いて
照明するとともに前記被露光パターンをレジスト膜を塗
布したウエファ上に投影光学系を用いて投影する投影露
光装置であって、前記照明光学系中に設けられ、照明光
の光束の中心部を暗くするための照明光束変換部材を備
え、前記マスクは、前記露光パターンを半透明な位相部
材により形成したものであることを特徴とする投影露光
装置。
【００１０】
【作用】本発明によれば照明光の光束の中心部を暗くす
ることにより、配列ホールパターンの焦点深度が向上す
るとともに、ハーフトーン位相シフトマスクを用いるこ
とにより孤立パターンの焦点深度が向上する。このため
孤立パターンと配列ホールパターンの混在したマスク内
の全パターンの焦点深度を向上できる。
ることにより、配列ホールパターンの焦点深度が向上す
るとともに、ハーフトーン位相シフトマスクを用いるこ
とにより孤立パターンの焦点深度が向上する。このため
孤立パターンと配列ホールパターンの混在したマスク内
の全パターンの焦点深度を向上できる。
【００１１】ここで配列ホールパターンとは略正方形の
ホールが縦横に配列した図２に示されるようなパターン
をいう。図２に示されるような配列ホールパターン１０
の場合、ホール間距離ＬS とホールサイズＬH との比が
大きくなると、隣接ホールからの回折光の影響が弱まり
孤立パターンに近づく。通常ＬS ／ＬH が３以上になる
と隣接ホールからの回折光の影響は無視できる。図２の
パターンをＫｒＦエキシマステッパで露光したときに得
られる焦点深度およびコントラストをＬS ／ＬH の関数
として表したものを図３および図４にそれぞれ示す。ス
テッパのＮＡ＝０．５、σ＝０．５であり、ホールサイ
ズＬH はウエファ上で０．２５μｍである。できあがり
寸法の許容値は設計寸法の±１０％とした。ハーフトー
ン位相シフトマスクの透過率は４％、照明光束を変形し
たとき、その形状は図５（ａ）に示す輪帯状の遮光板を
用い、中心の遮光円の半径はσの５０％とした。
ホールが縦横に配列した図２に示されるようなパターン
をいう。図２に示されるような配列ホールパターン１０
の場合、ホール間距離ＬS とホールサイズＬH との比が
大きくなると、隣接ホールからの回折光の影響が弱まり
孤立パターンに近づく。通常ＬS ／ＬH が３以上になる
と隣接ホールからの回折光の影響は無視できる。図２の
パターンをＫｒＦエキシマステッパで露光したときに得
られる焦点深度およびコントラストをＬS ／ＬH の関数
として表したものを図３および図４にそれぞれ示す。ス
テッパのＮＡ＝０．５、σ＝０．５であり、ホールサイ
ズＬH はウエファ上で０．２５μｍである。できあがり
寸法の許容値は設計寸法の±１０％とした。ハーフトー
ン位相シフトマスクの透過率は４％、照明光束を変形し
たとき、その形状は図５（ａ）に示す輪帯状の遮光板を
用い、中心の遮光円の半径はσの５０％とした。
【００１２】図３の横軸はＬS ／ＬH を、縦軸は焦点深
度（μｍ）を示し、曲線１３は通常法により得られる焦
点深度を、曲線１４はハーフトーン位相シフト法により
得られる焦点深度を、曲線１５は本発明方法により得ら
れる焦点深度をそれぞれ示している。
度（μｍ）を示し、曲線１３は通常法により得られる焦
点深度を、曲線１４はハーフトーン位相シフト法により
得られる焦点深度を、曲線１５は本発明方法により得ら
れる焦点深度をそれぞれ示している。
【００１３】また図４の横軸はＬS ／ＬH を、縦軸はコ
ントラストを示し、曲線１６は通常法により得られるコ
ントラストを、曲線１７はハーフトーン位相シフト法に
より得られるコントラストを、曲線１８は本発明方法に
より得られるコントラストをそれぞれ示している。
ントラストを示し、曲線１６は通常法により得られるコ
ントラストを、曲線１７はハーフトーン位相シフト法に
より得られるコントラストを、曲線１８は本発明方法に
より得られるコントラストをそれぞれ示している。
【００１４】図３よりわかるようにハーフトーン位相シ
フト法では孤立パターンに近いＬS／ＬH が３付近では
通常法に比べ焦点深度が増大している。しかし、ＬS ／
ＬHが２以下になると図４に示されるようにコントラス
トが６０％以下になり解像しなくなるため焦点深度が取
れなくなる。
フト法では孤立パターンに近いＬS／ＬH が３付近では
通常法に比べ焦点深度が増大している。しかし、ＬS ／
ＬHが２以下になると図４に示されるようにコントラス
トが６０％以下になり解像しなくなるため焦点深度が取
れなくなる。
【００１５】ハーフトーン位相シフト法と変形照明法を
組み合わせた本発明の方法によると、図３に示されるよ
うにＬS ／ＬH が１．２から３の範囲で１μｍ以上の焦
点深度がとれる。これは、図４よりわかるようにハーフ
トーン位相シフトマスクの影響によりＬS ／ＬH が２以
下で生じるコントラストの低下を、変形照明法による効
果で打ち消すことが可能だからである。このため、本発
明によれば孤立パターンと配列ホールパターンの混在し
たマスク内の全パターンの焦点深度を向上することが可
能となる。
組み合わせた本発明の方法によると、図３に示されるよ
うにＬS ／ＬH が１．２から３の範囲で１μｍ以上の焦
点深度がとれる。これは、図４よりわかるようにハーフ
トーン位相シフトマスクの影響によりＬS ／ＬH が２以
下で生じるコントラストの低下を、変形照明法による効
果で打ち消すことが可能だからである。このため、本発
明によれば孤立パターンと配列ホールパターンの混在し
たマスク内の全パターンの焦点深度を向上することが可
能となる。
【００１６】
【実施例】図１は本発明方法の実施例を実施するための
投影露光装置を示す図である。
投影露光装置を示す図である。
【００１７】この投影露光装置は、遮光板よりなる照明
光束変換部材１と、レンズよりなる照明光学系３と、投
影光学系６より構成されている。マスクは半透明な位相
シフト膜よりなる被露光パターン５とガラス基板４より
構成されており、照明光学系３と投影光学系６との間に
配置される。投影光学系６の下方のステージ８上には、
レジストを塗布したウエファ７を配置する。
光束変換部材１と、レンズよりなる照明光学系３と、投
影光学系６より構成されている。マスクは半透明な位相
シフト膜よりなる被露光パターン５とガラス基板４より
構成されており、照明光学系３と投影光学系６との間に
配置される。投影光学系６の下方のステージ８上には、
レジストを塗布したウエファ７を配置する。
【００１８】照明光束変換部材としては図５（ａ）のよ
うな形状の遮光板１９を用いる。この遮光板１９は、円
形遮光部を同心状に環状の遮光部が取り囲んだ輪帯状の
ものである。
うな形状の遮光板１９を用いる。この遮光板１９は、円
形遮光部を同心状に環状の遮光部が取り囲んだ輪帯状の
ものである。
【００１９】光源であるＫｒＦエキシマレーザ（図示せ
ず）からの光は、照明光束変換部材１に入り、照明光束
変換部材１を通った光２はその中心部が暗くなってい
る。光２は照明光学系３に入り、照明光学系３より出た
光はマスクを照らす。マスクを透過した光は投影光学系
６を通りレジストを塗布したウエファ７上に結像し、被
露光パターン５が縮小転写される。
ず）からの光は、照明光束変換部材１に入り、照明光束
変換部材１を通った光２はその中心部が暗くなってい
る。光２は照明光学系３に入り、照明光学系３より出た
光はマスクを照らす。マスクを透過した光は投影光学系
６を通りレジストを塗布したウエファ７上に結像し、被
露光パターン５が縮小転写される。
【００２０】なお、本実施例では光源としてＫｒＦエキ
シマレーザを用いたが、ＡｒＦエキシマレーザ、高圧水
銀ランプのｉ線などを代わりに用いることもできる。ま
た、照明形状変換部材として遮光板の他に振動する反射
鏡やプリズムなどを用いても良い。照明光束の形状も図
５（ａ）のような輪帯状に限らず、図５（ｂ）のように
多分割した四つ穴状の遮光板２０より中心部を暗くして
もよい。
シマレーザを用いたが、ＡｒＦエキシマレーザ、高圧水
銀ランプのｉ線などを代わりに用いることもできる。ま
た、照明形状変換部材として遮光板の他に振動する反射
鏡やプリズムなどを用いても良い。照明光束の形状も図
５（ａ）のような輪帯状に限らず、図５（ｂ）のように
多分割した四つ穴状の遮光板２０より中心部を暗くして
もよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明から明らかなように本発明の方
法または装置を用いると孤立パターンと配列ホールパタ
ーンの両者が混在したマスク内の全パターンの焦点深度
を向上させることができる。ホール間隔とホール系の比
が１．２以上の範囲で１μｍ以上の焦点深度を得ること
ができるので、ホール間距離を縮め半導体集積回路の集
積度を上げることができる。
法または装置を用いると孤立パターンと配列ホールパタ
ーンの両者が混在したマスク内の全パターンの焦点深度
を向上させることができる。ホール間隔とホール系の比
が１．２以上の範囲で１μｍ以上の焦点深度を得ること
ができるので、ホール間距離を縮め半導体集積回路の集
積度を上げることができる。
【図１】本発明の実施例を示す図である。
【図２】配列ホールパターンを示す図である。
【図３】各種露光方法により得られる焦点深度を示す図
である。
である。
【図４】各種露光方法により得られるコントラストを示
す図である。
す図である。
【図５】照明光束変換部材として用いられる遮光板であ
る。
る。
【図６】孤立ホールパターンおよび配列ホールパターン
が混在したマスクを示す図である。
が混在したマスクを示す図である。
１ 照明光束変換部材 ２ 光 ３ 照明光学系 ４ ガラス基板 ５ 被露光パターン ６ 投影光学系 ７ ウエファ ８ ステージ ９ 孤立ホールパターン １０ 配列ホールパターン １３ 通常法により得られる焦点深度 １４ ハーフトーン位相シフト法により得られる焦点深
度 １５ 本発明方法により得られる焦点深度 １６ 通常法により得られるコントラスト １７ ハーフトーン位相シフト法により得られるコント
ラスト １８ 本発明方法により得られるコントラスト １９ 輪帯状の遮光板 ２０ 四つ穴状の遮光板
度 １５ 本発明方法により得られる焦点深度 １６ 通常法により得られるコントラスト １７ ハーフトーン位相シフト法により得られるコント
ラスト １８ 本発明方法により得られるコントラスト １９ 輪帯状の遮光板 ２０ 四つ穴状の遮光板
Claims (4)
- 【請求項１】 孤立ホールパターンと配列ホールパター
ンを有する被露光パターンのマスクを照明光学系を用い
て照明するとともに前記被露光パターンをレジスト膜を
塗布したウエファ上に投影光学系を用いて投影する投影
露光方法であって、前記照明光学系中に照明光束変換部
材を設け、この照明光束変換部材により照明光の光束の
中心部を暗くするとともに、前記マスクとして前記被露
光パターンを半透明な位相部材により形成したものを用
いることを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項２】孤立ホールパターンと配列ホールパターン
を有する被露光パターンのマスクを照明光学系を用いて
照明するとともに前記被露光パターンをレジスト膜を塗
布したウエファ上に投影光学系を用いて投影する投影露
光装置であって、前記照明光学系中に設けられ、照明光
の光束の中心部を暗くするための照明光束変換部材を備
え、前記マスクは、前記露光パターンを半透明な位相部
材により形成したものであることを特徴とする投影露光
装置。 - 【請求項３】前記光束変換部材は、遮光板であることを
特徴とする請求項２記載の投影露光装置。 - 【請求項４】前記光束変換部材は、振動する反射鏡また
はプリズムであることを特徴とする請求項２記載の投影
露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5112557A JP2894922B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 投影露光方法および装置 |
| US08/229,833 US5434647A (en) | 1993-05-14 | 1994-04-19 | Projector for exposing photosensitive substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5112557A JP2894922B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 投影露光方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06325998A JPH06325998A (ja) | 1994-11-25 |
| JP2894922B2 true JP2894922B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=14589653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5112557A Expired - Lifetime JP2894922B2 (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 投影露光方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5434647A (ja) |
| JP (1) | JP2894922B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07281413A (ja) * | 1994-04-05 | 1995-10-27 | Mitsubishi Electric Corp | 減衰型位相シフトマスクおよびその製造方法 |
| US6040892A (en) | 1997-08-19 | 2000-03-21 | Micron Technology, Inc. | Multiple image reticle for forming layers |
| JP2003057800A (ja) | 2001-08-09 | 2003-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | フォーカスモニタ方法およびフォーカスモニタ用装置ならびに半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2581846B2 (ja) * | 1991-01-08 | 1997-02-12 | 三菱電機株式会社 | 投影露光装置 |
| US5144362A (en) * | 1990-11-14 | 1992-09-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Projection aligner |
| JP3083551B2 (ja) * | 1990-11-30 | 2000-09-04 | 株式会社東芝 | 露光用マスクおよびその製造方法 |
| JP2725895B2 (ja) * | 1991-02-18 | 1998-03-11 | シャープ株式会社 | 露光機構 |
| US5305054A (en) * | 1991-02-22 | 1994-04-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging method for manufacture of microdevices |
| JPH04369208A (ja) * | 1991-06-18 | 1992-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | 投影露光装置 |
| US5264898A (en) * | 1991-08-29 | 1993-11-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Projection exposure apparatus |
| US5348837A (en) * | 1991-09-24 | 1994-09-20 | Hitachi, Ltd. | Projection exposure apparatus and pattern forming method for use therewith |
| US5335044A (en) * | 1992-02-26 | 1994-08-02 | Nikon Corporation | Projection type exposure apparatus and method of exposure |
| JP3278896B2 (ja) * | 1992-03-31 | 2002-04-30 | キヤノン株式会社 | 照明装置及びそれを用いた投影露光装置 |
-
1993
- 1993-05-14 JP JP5112557A patent/JP2894922B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-19 US US08/229,833 patent/US5434647A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5434647A (en) | 1995-07-18 |
| JPH06325998A (ja) | 1994-11-25 |
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