JPH07176476A - Method and apparatus for exposing pattern, mask used therefor and semiconductor integrated circuit formed by using the same - Google Patents

Method and apparatus for exposing pattern, mask used therefor and semiconductor integrated circuit formed by using the same

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JPH07176476A
JPH07176476A JP25499394A JP25499394A JPH07176476A JP H07176476 A JPH07176476 A JP H07176476A JP 25499394 A JP25499394 A JP 25499394A JP 25499394 A JP25499394 A JP 25499394A JP H07176476 A JPH07176476 A JP H07176476A
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    • G03F7/70058Mask illumination systems

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize a resolution equivalent to a phase shifting method or more without generating a pattern impossible to design by using a pattern depending polarization mask for applying polarization characteristics responsive to a direction of the pattern on the mask to an illumination light passed through the pattern. CONSTITUTION:B0 B90, B180, B270 of partial lights of an illumination light respectively have linear polarizations, and emit a ring bandlike band like an illumination light 11 on a pupil of a reducing lens 31 of a projecting optical system when there is no mask 2. Patterns 11, 12, 13, 14 directed in directions (x) and (y) are, for example, formed on the mask 2 by lithography, and polarization characteristics responsive to the directions of the patterns are applied to a light emitted to and passed through the patterns. Thus, the pattern having much excellent resolution as compared with conventional resolution pattern can be exposed by using a projecting optical system of a conventional exposure apparatus as it is.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は微細なパターンを露光す
る方法、露光装置およびこれに用いるマスクならびに、
これにより作られた半導体集積回路に係り、特に露光に
用いる光の回折限界で決まるパターン寸法の限界に近い
線幅のパターンの露光に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of exposing a fine pattern, an exposure apparatus and a mask used for the method, and
The present invention relates to a semiconductor integrated circuit manufactured by this method, and more particularly to exposure of a pattern having a line width close to a pattern size limit determined by the diffraction limit of light used for exposure.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の微細化が進み、光の回
折限界により決まる領域にまで近づいてきている。この
ため、近年超解像技術と呼ばれる各種の工夫が成されて
いる。露光光学系の解像度Rが、露光波長λ、投影光学
系の開口数NAとすると R=k1・λ/NA で決まり、従来k1は概ね0.6〜0.8程度が限界と
考えられていた。
2. Description of the Related Art As semiconductor integrated circuits are becoming finer, they are approaching a region determined by the diffraction limit of light. For this reason, various devices called the super-resolution technique have been made in recent years. If the resolution R of the exposure optical system is the exposure wavelength λ and the numerical aperture NA of the projection optical system, it is determined by R = k 1 · λ / NA, and the conventional k 1 is considered to have a limit of about 0.6 to 0.8. Was there.

【0003】上記各種の工夫はこの限界を破り、しかも
微細化に伴い益々厳しくなる焦点深度の減少の問題もあ
る程度解決できる方法として注目されてきた。その代表
的な技術として、位相シフト法、輪帯照明法、対
角射方照明法、等が検討されてきた。
The above-mentioned various measures have been attracting attention as a method of breaking the limit and solving the problem of the decrease in the depth of focus, which becomes more and more severe with miniaturization to some extent. As typical techniques, a phase shift method, an annular illumination method, a diagonal illumination method, etc. have been studied.

【0004】の方法を用いれば、繰返しパターンの隣
接パターン間でパターン透過光の位相が互いに180°
ずれるようにすることにより、投影光学系で結像された
パターンの隣接パターン間での光強度が0に成り、繰返
しパターン間の分離が非常に良好にできる。しかしなが
らこの方法は、2次元的なパターンになったとき、隣接
パターン間で必ずしも位相を180°変えることができ
ないため、従来の露光方法以上に解像しない部分が発生
してしまう。このことはパターン設計の非常に大きな制
約になるとともに、設計不可能なパターンが発生する。
If the method of (1) is used, the phase of the pattern transmitted light between adjacent patterns of the repeated pattern is 180 ° with respect to each other.
By making them shift, the light intensity between adjacent patterns of the pattern formed by the projection optical system becomes 0, and the separation between the repeated patterns can be made very good. However, in this method, when the pattern becomes a two-dimensional pattern, the phase cannot be necessarily changed by 180 ° between the adjacent patterns, so that there is a portion that is not resolved as compared with the conventional exposure method. This imposes very large restrictions on pattern design, and undesignable patterns occur.

【0005】の方法は従来の露光方法では図4(a)
に示すように照明光の指向性σ(投影光学系の瞳径Dに
対するこの瞳上の照明光の広がりdの比、即ちσ=d/
D)が0.5程度にしていたのに対し、図4(b)に示
すように瞳上での照明光の広がりを輪帯状にし、この輪
帯の外径と内径を瞳径Dに対しそれぞれ例えば0.7と
0.5程度にすることにより、パターンの高周波領域の
MTF(Moduration Transfer Function)を高くしてい
る。この結果従来の照明に比べ、高解像になるが、の
位相シフト法に比べ解像度が低い。
The conventional method is shown in FIG. 4 (a).
As shown in, the directivity σ of the illumination light (the ratio of the spread d of the illumination light on the pupil to the pupil diameter D of the projection optical system, that is, σ = d /
D) was set to about 0.5, the spread of the illumination light on the pupil was made into an annular shape as shown in FIG. 4 (b), and the outer and inner diameters of this annular area were compared with the pupil diameter D. The MTF (Moduration Transfer Function) in the high frequency region of the pattern is increased by setting them to about 0.7 and 0.5, respectively. As a result, the resolution is higher than that of the conventional illumination, but the resolution is lower than that of the phase shift method.

【0006】の方法は投影光学系の瞳上の照明光の広
がりを図4(c)に示すように4点対角に配置してい
る。このようにすることにより、図中のxy方向パター
ンに対してはの輪帯照明に比べ良好な解像度を得てい
る。しかしながら、xy方向とは45°の角度を成すパ
ターンに対してはの輪帯照明に比べ解像度が低く、ま
た従来のσ=0.5の従来照明に比べても解像度が低く
なってしまう。
In the method (1), the spread of the illumination light on the pupil of the projection optical system is arranged diagonally at four points as shown in FIG. 4 (c). By doing this, a better resolution is obtained for the xy-direction pattern in the figure than in the annular illumination. However, the resolution of the pattern forming an angle of 45 ° with the xy directions is lower than that of the annular illumination, and the resolution is also lower than that of the conventional illumination of σ = 0.5.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の方
法、とりわけ現在盛んに研究されている上記各種超解像
法の上記課題を解決しようとするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned problems of the above-mentioned conventional methods, in particular, the various super-resolution methods which are currently being actively studied.

【0008】ここで課題を整理すると以下のようにな
る。の位相シフト法は現存の方法の中では最高の解像
度を得る方法であるが、この解像度を維持しようとする
と、設計不可能なパターンが存在するため、LSI設計
製作上大きな障害になる。の輪帯照明法はの方法に
比べ高い解像度が得られない。の方法はに比べて解
像度が低く、に比べるとxy方向のパターンの解像度
は高いがxyと45°のパターンの解像度が著しく悪く
なる。
Here, the problems are summarized as follows. The phase shift method is the method of obtaining the highest resolution among the existing methods, but if it is attempted to maintain this resolution, there is a pattern that cannot be designed, which is a great obstacle in the LSI design and manufacturing. The annular illumination method of does not provide higher resolution than the method of. The method has a lower resolution than that of, and the resolution of the pattern in the xy direction is higher than that of the method, but the resolution of the pattern of xy and 45 ° is significantly deteriorated.

【0009】本発明は、このような課題を解決し、の
位相シフト法と同等以上の解像度を設計不可能となるよ
うなパターンを発生させずに実現することを目的として
いる。
An object of the present invention is to solve such a problem and to realize a resolution equal to or higher than that of the phase shift method without generating a pattern which makes it impossible to design.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では露光用照明光源からの光を所望の原画パ
ターンが描画されたマスク(もしくはレティクル)に所
望の指向性を有して照射し、当該マスクの透過光もしく
は反射光を投影光学系を通して被露光物体上に投影し、
上記原画パターンからの像を露光する際に以下に示す手
段を施す。
In order to achieve the above object, in the present invention, the light from the exposure illumination light source has a desired directivity on a mask (or reticle) on which a desired original image pattern is drawn. Irradiate, project the transmitted light or reflected light of the mask on the object to be exposed through the projection optical system,
When exposing the image from the original pattern, the following means are applied.

【0011】即ち、上記照明光の指向性は所謂輪帯照明
あるいは射方照明とし、上記マスク上のパターンの向く
方向に応じた偏光特性をこのパターンを透過した照明光
に付与せしめるパターン依存偏光マスクを用いる。この
時更に上記投影光学系の瞳上の、上記輪帯照明あるいは
射方照明の露光光は上記マスクが無い場合にはその偏光
状態が瞳中心に対し概ね回転対称にすると良い。また、
上記投影光学系の瞳近傍に偏光状態が瞳中心に対し概ね
回転対称である偏光素子(もしくは検光素子)を配置す
ると良い。
That is, the directivity of the illuminating light is so-called annular illumination or direct illuminating, and a pattern-dependent polarization mask that imparts polarization characteristics according to the direction of the pattern on the mask to the illuminating light that has passed through this pattern. To use. At this time, the exposure light of the annular illumination or the oblique illumination on the pupil of the projection optical system may have its polarization state substantially rotationally symmetrical with respect to the center of the pupil when the mask is not provided. Also,
It is advisable to dispose a polarization element (or an analysis element) whose polarization state is substantially rotationally symmetrical with respect to the pupil center in the vicinity of the pupil of the projection optical system.

【0012】上記パターン依存偏光性マスクとして、マ
スク上のパターンのエッジの接線方向と上記照明光のこ
のパターンを透過(もしくは反射)した光の偏光方向が
概ね平行であるか又は直交するマスクを用いる。更にマ
スク上のパターンは照明光を透過(もしくは反射)する
部分Aと若干透過(もしくは反射)するが、ほぼ遮光
(もしくはほとんど反射しない)する部分Bから成る上
記マスクを用いることにより上記目的が達成できる。こ
の時上記AとBの部分に対し、上記ほぼ遮光する部分B
の振幅透過率(もしくは振幅反射率)は上記透過する部
分Aの振幅透過率(もしくは振幅反射率)に対し30%
以下にすると良い。また、上記輪帯照明あるいは射方照
明の指向性は、この照射光により照明されたマスク上の
最小パターンからの回折光の±1次光のうち一方は上記
投影光学系の瞳を通り、他方は瞳を通らないようにして
いる。
As the pattern-dependent polarization mask, a mask is used in which the tangential direction of the edge of the pattern on the mask and the polarization direction of the light of the illumination light transmitted (or reflected) through this pattern are substantially parallel or orthogonal to each other. . Further, the above-mentioned object is achieved by using the above-mentioned mask, in which the pattern on the mask is composed of a portion A that transmits (or reflects) illumination light and a portion B that slightly transmits (or reflects) but substantially blocks light (or hardly reflects). it can. At this time, the portion B that substantially shields the light from the portions A and B
The amplitude transmissivity (or amplitude reflectivity) is 30% of the amplitude transmissivity (or amplitude reflectivity) of the part A that is transmitted.
The following is recommended. In addition, the directivity of the annular illumination or the oblique illumination is such that one of ± 1st order light of the diffracted light from the minimum pattern on the mask illuminated by this irradiation light passes through the pupil of the projection optical system and the other. Keeps his eyes out.

【0013】上記マスク上の偏光特性を付与する手段は
異方性媒体、微小偏光プリズム構造、2色性物体、また
は微小スリット構造等を用いて実現することができる。
またこの微小偏光プリズム構造はパターン透過部のエッ
ジからパターン透過部の中心に向い傾斜する凹面に多層
蒸着で形成された膜に当該凹面を穴埋めるように透過物
体を被せ、表面を平坦に加工した構造により実現でき
る。また上記微小スリット構造はパターン透過部のエッ
ジの線に沿って微細な単数もしくは複数の細い線が描画
されている構造にする。更にこの細い線は導電性にする
と良い。
The means for imparting the polarization characteristic on the mask can be realized by using an anisotropic medium, a minute polarization prism structure, a dichroic object, a minute slit structure, or the like.
Further, in this micro-polarization prism structure, a transparent object is covered on a film formed by multi-layer vapor deposition on the concave surface inclined from the edge of the pattern transmission part toward the center of the pattern transmission part, and the surface is processed to be flat. It can be realized by the structure. The minute slit structure is a structure in which a fine single line or a plurality of fine lines are drawn along the line of the edge of the pattern transmitting portion. Furthermore, this thin line is preferably made conductive.

【0014】上述の方法を用いることにより、位相シフ
タ法では実現不可能なパターン構造の微細な半導体集積
回路を露光する。また従来の照明光の指向性は所謂輪帯
照明あるいは射方照明では解像不可能で、なおかつパタ
ーンの方向の制約のない微細な半導体集積回路を露光す
る。
By using the above method, a fine semiconductor integrated circuit having a pattern structure which cannot be realized by the phase shifter method is exposed. Further, the directivity of the conventional illumination light cannot be resolved by so-called annular illumination or direct illumination, and a fine semiconductor integrated circuit in which the pattern direction is not restricted is exposed.

【0015】即ち、この微細な半導体集積回路のパター
ンは少なくとも繰返しパターンを含み、この繰返しパタ
ーンの線幅wまたは繰返しピッチpは、露光波長をλ、
投影光学系の開口数をNAとした時に、0.25λ/N
A<w<0.5λ/NAまたは0.5λ/NA<p<
1.0λ/NAを満たしている。また、この微細な半導
体集積回路のパターンは、直交する2方向とはほぼ45
°の角度を有するパターンを含み、かつ位相シフター法
では露光不可能なパターンを含み、かつ繰返しパターン
を含み、当該繰返しパターンの線幅wまたは繰返しピッ
チpは、露光波長をλ、投影光学系の開口数をNAとし
た時に、0.25λ/NA<w<0.5λ/NAまたは
0.5λ/NA<p<1.0λ/NAを満たしている。
That is, the pattern of the fine semiconductor integrated circuit includes at least a repetitive pattern, and the line width w or the repetitive pitch p of the repetitive pattern has an exposure wavelength of λ,
When the numerical aperture of the projection optical system is NA, 0.25λ / N
A <w <0.5λ / NA or 0.5λ / NA <p <
It satisfies 1.0λ / NA. In addition, the pattern of this fine semiconductor integrated circuit is almost 45 in two orthogonal directions.
A pattern having an angle of °, a pattern that cannot be exposed by the phase shifter method, and a repeating pattern. The line width w or the repeating pitch p of the repeating pattern has an exposure wavelength of λ, a projection optical system When the numerical aperture is NA, 0.25λ / NA <w <0.5λ / NA or 0.5λ / NA <p <1.0λ / NA is satisfied.

【0016】上述の方法をネガ型のレジストに適用する
場合、パターンを形成したい部分のマスクは遮光部とな
り、レジストに露光後この部分は現像により除去され、
エッチング等により、この部分の膜がエッチングされ除
去される。従ってパターンを形成したい部分には偏光特
性を与える例えば上述の微細なパターンを作らず、その
周辺の光を透過させる部分にこの微細パターンを描画す
ることになる。またこの際形成したいパターンが孤立パ
ターンのような場合、このパターンの周りの広い範囲に
この微細パターンを描画する必要はなく、この露光光学
系で解像するパターンの幅とほぼ同等な範囲でこの微細
パターンを描画しておけば良い。またこのことは孤立パ
ターンに限ったことではなく、例えば微細なパターンが
密集した部分の最外周でその外には近くにパターンがな
いような場合にも、最外周の外側にこの露光光学系で解
像するパターンの幅とほぼ同等な範囲でこの微細パター
ンを描画しておけば良い。
When the above-mentioned method is applied to a negative type resist, the mask of a portion where a pattern is to be formed becomes a light shielding portion, and after exposing the resist, this portion is removed by development,
The film in this portion is etched and removed by etching or the like. Therefore, for example, the above-described fine pattern that gives polarization characteristics is not formed in a portion where a pattern is desired to be formed, and this fine pattern is drawn in the peripheral portion that transmits light. If the pattern to be formed at this time is an isolated pattern, it is not necessary to draw this fine pattern in a wide range around this pattern, and this fine pattern can be formed in a range approximately equivalent to the width of the pattern resolved by this exposure optical system. It is enough to draw a fine pattern. Further, this is not limited to the isolated pattern. For example, even when there is no pattern near the outermost periphery of a portion where fine patterns are densely arranged, this exposure optical system is provided outside the outermost periphery. It suffices to draw this fine pattern in a range approximately equal to the width of the pattern to be resolved.

【0017】直角に曲がるパターンコーナ部やパターン
の先端部では偏光特性を持たせるための微小パタ−ンが
十分な偏光特性を付与できない場合が生じる。このよう
な場合に、コーナ部や先端部に直交方向に45°のパタ
ーンや円弧状の微細パターンを描画するようにする。
At the corners of the pattern which bend at a right angle and the tip of the pattern, there are cases in which a minute pattern for imparting polarization characteristics cannot impart sufficient polarization characteristics. In such a case, a 45 ° pattern or an arc-shaped fine pattern is drawn in the orthogonal direction at the corner or the tip.

【0018】上述の方法を用いることにより、高い解像
度を得ることができるが、例えば偏光特性を与えるマス
ク上のパターンがx方向に長いパターンで、その先端部
がy方向に長いパターンに近接しているような場合、こ
の互いに近接している部分間での解像度が十分とれない
ようなことが起こる。これは例えばパター先端部でこの
先端部の辺に直交する偏光を透過させ平行する偏光を遮
光する偏光特性が十分でないような場合に生じる。この
ような場合に対して、x方向或いはy方向のパターン
(群)のいずれか一方に位相シフタを施したレチクルを
用いる。
Although high resolution can be obtained by using the above-mentioned method, for example, the pattern on the mask which gives the polarization characteristic is a pattern long in the x direction and its tip is close to the pattern long in the y direction. In such a case, the resolution may not be sufficient between the parts that are close to each other. This occurs, for example, in the case where the tip end of the putter has insufficient polarization characteristics for transmitting polarized light orthogonal to the side of the tip end and blocking parallel polarized light. For such a case, a reticle in which a phase shifter is applied to either the pattern (group) in the x direction or the y direction is used.

【0019】上述の偏光特性を有するパターンを描画し
たマスクと偏光輪帯照明を用いて孤立パターンを露光す
ることにより、従来のマスクを用いて通常の照明の指向
性で露光したり、或いは通常の輪帯照明で露光する場合
に比べ高い解像度が得られるが、更にこの偏光特性を有
するパターンの周辺にこのパターンの透過光の位相に比
べπだけ位相が異なるような微小なパターンを付与して
おく。
By exposing the isolated pattern using a mask having a pattern having the above-mentioned polarization characteristics and a polarized ring illumination, the conventional mask is used to expose with the directivity of the normal illumination, or the normal pattern is used. High resolution can be obtained compared with the case of exposing with annular illumination, but a minute pattern that has a phase difference of π from the phase of the transmitted light of this pattern is further provided around the pattern having this polarization characteristic. .

【0020】図28、29を用いて後に詳述するが、投
影レンズの開口数NAと露光波長は通常一定の決められ
た値の露光装置を使用することになるが、この場合露光
するパターンの線幅に応じて上述の偏光輪帯照明の指向
性を選択し、最も解像度が得られる条件にすることが可
能である。
As will be described later in detail with reference to FIGS. 28 and 29, an exposure apparatus having a fixed numerical aperture NA and exposure wavelength of a projection lens is usually used. In this case, the exposure pattern It is possible to select the directivity of the above-mentioned polarized ring zone illumination according to the line width and set it as the condition that provides the highest resolution.

【0021】[0021]

【作用】本発明の作用を図5〜図9を用いて説明する。The operation of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0022】図5に示すようにy方向に長いパターンの
場合、このパターンがy方向に振動する直線偏光を通
し、x方向の直線偏光は通さないとする。このパターン
が描画されたマスクを照射する照明光の指向性は、所謂
輪帯照明あるいは射方照明になっており、例えば図に示
す輪帯照明の場合このパターンを照射する各方向からの
光束B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8を考える
と、これらの光はマスクがない場合、それぞれ投影レン
ズの瞳上のB1’、B2’、B3’、B4’、B5’、
6’、B7’、B8’の位置に至る。
As shown in FIG. 5, in the case of a pattern long in the y direction, it is assumed that this pattern transmits linearly polarized light vibrating in the y direction, but does not transmit linearly polarized light in the x direction. The directivity of the illumination light that irradiates the mask on which this pattern is drawn is so-called zonal illumination or directional illumination. For example, in the case of the zonal illumination shown in the figure, the luminous flux B from each direction that illuminates this pattern. 1, when the B 2, B 3, B 4 , B 5, B 6, consider B 7, B 8, if these lights no mask, B 1 on the pupil of each projection lens ', B 2', B 3 ', B 4', B 5 ',
B 6 ', B 7', reaches the position of the B 8 '.

【0023】今8つの光束の偏光が投影光学系の光軸に
垂直で、光軸を通る線に直交するようにしておけば、こ
れら8つの光束のうちB1とB5の光束はy方向のパター
ンを通過するが、B3とB7の光束はこのパターンをほと
んど通過しない。又中間にあるB2、B4、B6、B8はほ
ぼ1/2通過することになる。B1とB5の光束はパター
ンを通過後、その主光線は投影光学系の瞳上B1’と
5’に至る。また、0次光B1’とB5’の周りのx方
向に回折光が広がる。
Now, assuming that the polarizations of the eight light fluxes are perpendicular to the optical axis of the projection optical system and are orthogonal to the line passing through the optical axis, the light fluxes B 1 and B 5 of these eight light fluxes are in the y direction. However, the light fluxes of B 3 and B 7 hardly pass through this pattern. In addition, B 2 , B 4 , B 6 , and B 8 in the middle pass almost 1/2. B 1 and B light beam 5 passed through the pattern, the principal ray reaches on B 1 'B 5 and' pupil of the projection optical system. Further, the diffracted light spreads in the x direction around the 0th-order lights B 1 'and B 5 '.

【0024】このx方向の回折光が広い範囲で瞳を通過
できれば、高い解像が得られることは良く知られてい
る。従って、本発明ではB1とB5の光束はy方向のパタ
ーンをほとんど通過し、上記したように高い解像度を与
え、B3とB7の光束は、上記説明から明らかに分かるよ
うに、瞳上の回折光の狭い範囲しか通過せず解像度を落
してしまうが、この光束はほとんどこのパターンを通過
しないため、解像度を落すことなく、微細パターンを露
光することが可能となる。またB2、B4、B6、B8の光
は従来の上記の照明光であり、B1とB5の光束ほどに
は解像度が良くないが、通過光の強度は1/2になって
いるため。上記B1とB5の光束による解像度が支配的と
なる。
It is well known that high resolution can be obtained if the diffracted light in the x direction can pass through the pupil in a wide range. Therefore, in the present invention, the luminous fluxes of B 1 and B 5 almost pass through the pattern in the y direction and give a high resolution as described above, and the luminous fluxes of B 3 and B 7 are, as clearly understood from the above description, Although only the narrow range of the diffracted light above passes and the resolution is lowered, this light beam hardly passes through this pattern, so that it is possible to expose a fine pattern without lowering the resolution. Also, the light of B 2 , B 4 , B 6 , and B 8 is the above-mentioned conventional illumination light, and although the resolution is not as good as the luminous flux of B 1 and B 5 , the intensity of the passing light is halved. Because. The resolution due to the luminous fluxes of B 1 and B 5 becomes dominant.

【0025】以上の説明からも分かるように、本発明で
は最も解像度が高くなる照明光のみが有効に使われるた
め、従来の上記の方法では達成できなかった解像度
が得られるようになる。また上述の照明光の偏光性とパ
ターンの方向による偏光透過特性により、上記のy方向
のパターンに限らず任意の方向を向いたパターンに対し
ても同様に高解像を実現する。このパターンの方向や並
び方に依存せず高い解像度が得られることはの位相シ
フト法では実現しなかったことである。
As can be seen from the above description, in the present invention, since only the illumination light having the highest resolution is effectively used, the resolution which cannot be achieved by the above-mentioned conventional method can be obtained. Further, due to the polarization property of the illumination light and the polarization transmission property depending on the direction of the pattern, high resolution can be similarly realized not only for the pattern in the y direction but also for the pattern oriented in any direction. The fact that high resolution can be obtained without depending on the direction and arrangement of the patterns has not been realized by the phase shift method.

【0026】本発明の作用を従来の超解像法と比較する
ため、の方法と本発明により得られるパターンをシ
ミュレーションにより求めたものとを、図6、7、8に
示す。本発明の効果を示すため、露光するパターン幅は
0.25μm、露光光は水銀ランプのi線で波長は36
5nm、投影光学系の開口数NAは0.57である。図
6は輪帯照明の場合であり、合焦点の位置でもパターン
の分離が悪いことが分かる。
To compare the operation of the present invention with the conventional super-resolution method, the method and the pattern obtained by the present invention obtained by simulation are shown in FIGS. In order to demonstrate the effect of the present invention, the pattern width to be exposed is 0.25 μm, the exposure light is the i-line of a mercury lamp, and the wavelength is 36.
5 nm, the numerical aperture NA of the projection optical system is 0.57. FIG. 6 shows the case of annular illumination, and it can be seen that pattern separation is poor even at the focal point position.

【0027】図7はxy方向のパターンに対するの斜
方照明の場合であり、輪帯照明に比べれば改善されてい
るが、0.5μmのデフォーカスでパターン分離が悪く
なる。しかし、図8のxy方向に45°のパターンで
は、輪帯照明に比べ解像が劣化している。図9は本発明
の露光方法で通常のマスク、即ち図6、7および8で用
いた透過部と遮光部の透過率の比が無限大の場合のマス
クで得られるパターンであり、図6、7および8に比べ
広い焦点範囲で良好な像が得られていることが分かる。
FIG. 7 shows the case of oblique illumination with respect to the pattern in the xy directions, which is improved as compared with the annular illumination, but the pattern separation becomes worse at a defocus of 0.5 μm. However, in the pattern of 45 ° in the xy directions in FIG. 8, the resolution is deteriorated as compared with the annular illumination. FIG. 9 is a pattern obtained by the exposure method of the present invention with a normal mask, that is, a mask used in FIGS. 6, 7 and 8 in the case where the ratio of the transmissivity of the transmissive part to the light-shielding part is infinite. It can be seen that a good image is obtained in a wider focus range as compared with 7 and 8.

【0028】マスク上のパターンが照明光を透過する部
分Aと若干透過するが、ほぼ遮光する部分Bから成り、
AおよびBを透過する光は互いに位相が180°異なる
上記マスクを用い、このマスクに輪帯照明或は射方照明
することにより更に解像度が向上する。この時上記Aと
Bの部分に対し、上記ほぼ遮光する部分Bの振幅透過率
を上記透過する部分Aの振幅透過率に対し30%以下に
すると高い解像度が得られる。特にほぼ22%にする
と、最もパターン間の分離が良くなる。
The pattern on the mask is composed of a portion A which transmits the illumination light and a portion B which slightly transmits the illumination light but substantially shields the light.
The light transmitted through A and B has the above-mentioned masks whose phases are different from each other by 180 °, and the resolution is further improved by subjecting the masks to annular illumination or oblique illumination. At this time, a high resolution can be obtained by setting the amplitude transmittance of the substantially light-shielding portion B for the portions A and B to be 30% or less of the amplitude transmittance of the transmitting portion A. Particularly, when it is set to about 22%, the separation between the patterns becomes the best.

【0029】これは輪帯照明或は射方照明による0次光
と1次光が上記マスクの遮光部の振幅透過率が22%に
なったとき両光の強度が互いにほぼ等しくなり、両光に
よる干渉のコントラストが最も大きく、即ち繰返しパタ
ーンの分離が最も良くなるためである。
This is because when the amplitude transmittance of the 0th-order light and the 1st-order light by the annular illumination or the directional illumination becomes 22% in the light shielding portion of the mask, the intensities of both lights become substantially equal to each other. This is because the contrast of interference due to is largest, that is, the separation of repetitive patterns is the best.

【0030】また本発明のマスクを用い、仮にマスクが
無いとしたときの照明光の投影光学系の瞳上の偏光状態
が瞳中心に対し概ね回転対称であるようにすれば、輪帯
照明或は射方照明を用いなくても従来の方法で得られる
解像度より良好なパターンを露光することが可能とな
る。特にこの場合照明の指向性σが大きな場合でも、従
来起こっていた解像パターンの高周波領域のコントラス
トの相対的低下が発生せず、高い解像度で露光すること
が可能となる。
Further, if the mask of the present invention is used and the polarization state of the illumination light on the pupil of the projection optical system is assumed to be substantially rotationally symmetric with respect to the center of the pupil when the mask is absent, annular illumination or It is possible to expose a pattern having a resolution better than that obtained by the conventional method without using the direct illumination. In this case, in particular, even when the directivity σ of the illumination is large, the relative reduction in the contrast in the high frequency region of the resolution pattern, which has occurred conventionally, does not occur, and exposure can be performed with high resolution.

【0031】所望のパターン部が遮光部となるネガ型レ
ジストの場合、遮光部に隣接する外側の透過部とこの遮
光部の解像が要求されるため、この隣接透過部に偏光特
性を有する例えば導電性の微細パターンを設けてやれ
ば、ポジ型レジスト同様の高解像度が実現する。この際
この周りの偏光特性を与える部分の幅は光の回り込み
(回折)を考慮すれば投影レンズの解像限界程度以上で
あれば良い。この微細パターンの更に外側は100%光
が通る透過部にしておき、偏光特性を与える部分の露光
量がネガレジストを感光させ、現像後レジストが残るよ
うにしておけば、100%光が通る透過部もレジストが
残り所望のレジストパターンを解像度高く形成すること
ができる。
In the case of a negative resist in which a desired pattern portion serves as a light-shielding portion, resolution of the outer light-transmitting portion adjacent to the light-shielding portion and this light-shielding portion are required, so that the adjacent light-transmitting portion has a polarization characteristic, for example. If a conductive fine pattern is provided, high resolution similar to that of a positive resist can be realized. At this time, the width of the portion which gives the polarization characteristic around this may be equal to or more than the resolution limit of the projection lens in consideration of light wraparound (diffraction). The outer side of this fine pattern is made a transmission part through which 100% light passes, and if the exposure amount of the part that gives the polarization characteristics exposes the negative resist and the resist remains after development, 100% light transmission will occur. The resist remains on the portions, and a desired resist pattern can be formed with high resolution.

【0032】パターンが直角に曲がる部分やパターンの
先端で45°方向の微細パターンや円弧上の微細パター
ンを偏光特性を持たせるパターンに用いることにより滑
らかな偏光特性が得られ、より高い解像度が得られる。
A smooth polarization characteristic can be obtained by using a fine pattern in a 45 ° direction or a fine pattern on an arc at the tip of the pattern where the pattern bends at a right angle as a pattern having a polarization characteristic, and a higher resolution can be obtained. To be

【0033】本発明の超解像法と位相シフタを併用する
ことにより、一つはパターン先端部や最外周パターンの
ような場合、或いは2つの繰返しパターン群がそれぞれ
xy方向に向いており、このパターンが互いに接してい
るような場合に、十分な解像度を与える。前者の場合に
は補助の位相πのパターンを周辺に設けることによりパ
ターンの裾野広がりを押さえ、後者の場合には、接する
パターン群間の強度レベルを低く押さえることができ
る。
By using the super-resolution method of the present invention together with the phase shifter, one is in the case of a pattern tip portion or the outermost peripheral pattern, or two repeating pattern groups are oriented in the xy directions. Gives sufficient resolution when the patterns touch each other. In the former case, the auxiliary phase π pattern is provided in the periphery to suppress the spread of the skirt of the pattern, and in the latter case, the intensity level between the contacting pattern groups can be suppressed low.

【0034】[0034]

【実施例】図1は本発明の実施例である。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

【0035】図1(a)は本発明の投影露光装置で、1は
照明光である。照明光の形成方法については後に詳述す
るが、この照明光の部分光であるB0、B90、B180、B
270はそれぞれ図に示す直線偏光を有し、マスク2がな
い場合には投影光学系である縮小レンズ31の瞳3上の
照明光11のように輪帯状の帯の上を照射する。この照
射光B0’、B90’、B180’、B270’はこの瞳上で図
に示すような直線偏光になっている。
FIG. 1A shows a projection exposure apparatus of the present invention, and 1 is an illumination light. A method of forming the illumination light will be described in detail later, but B 0 , B 90 , B 180 , and B which are partial lights of the illumination light.
Reference numerals 270 respectively have the linearly polarized light shown in the drawing, and when the mask 2 is not provided, they irradiate on a ring-shaped band like the illumination light 11 on the pupil 3 of the reduction lens 31 which is the projection optical system. The irradiation lights B 0 ′, B 90 ′, B 180 ′ and B 270 ′ are linearly polarized on the pupil as shown in the figure.

【0036】本発明のマスク2上には、例えばx方向お
よびy方向を向いたパターンl1、l2、l3、l4が描画
されており、これらパターンの向く方向に応じた偏光特
性を、これらパターンを照射し、透過した光に付与す
る。
On the mask 2 of the present invention, patterns l 1 , l 2 , l 3 , l 4 oriented in, for example, the x direction and the y direction are drawn, and the polarization characteristics corresponding to the direction in which these patterns are oriented are drawn. , These patterns are irradiated and given to the transmitted light.

【0037】即ち、図1(b)に示す例えばl2に着目す
ると、図2に示すように、パターンの端C12はy方向
を向いているので、y方向の直線偏光をほぼ100%透
過し、x方向の直線偏光は遮光する。また同様にC12
34に囲まれた部分はx方向を向いているため、x方
向の直線偏光をほぼ100%透過し、y方向の直線偏光
は遮光する。このようにすることによりx方向のパター
ン部であるC1234に囲まれた部分には実効的にB
90とB270の指向性を有する照明光が透過することにな
り、このパターンからの回折光は瞳上の広い範囲(瞳直
径に相当する範囲)に広がった光が結像に寄与し、高解
像のパターンがウエハ41上の露光チップ領域4に露光
可能となる。
That is, focusing on, for example, l 2 shown in FIG. 1B, the edge C 1 C 2 of the pattern is oriented in the y direction as shown in FIG. %, And linearly polarized light in the x direction is blocked. Similarly, C 1 C 2
Since the portion surrounded by C 3 C 4 faces the x direction, almost 100% of the linearly polarized light in the x direction is transmitted and the linearly polarized light in the y direction is blocked. By doing so, the portion surrounded by C 1 C 2 C 3 C 4 which is the pattern portion in the x direction is effectively B
Illumination light having a directivity of 90 and B 270 is transmitted, and the diffracted light from this pattern spreads over a wide range on the pupil (a range corresponding to the pupil diameter), which contributes to image formation and The resolution pattern can be exposed on the exposure chip area 4 on the wafer 41.

【0038】このことはC12のパターン端面並びにy
方向を向いたパターンに対しても同様に、y方向の偏光
成分が透過し、x方向は遮光することにより、y方向の
パターンを高解像に露光する。このようにパターン依存
の偏光特性をマスクに与え、偏光をうまく用い、それぞ
れのパターンが高解像に都合の良い指向性の照明光のみ
を実効的に通過させ、高い解像度の露光を実現する。
This means that the C 1 C 2 pattern end face and y
Similarly, with respect to the pattern oriented in the direction, the y-direction polarized component is transmitted and the x-direction is shielded to expose the pattern in the y-direction with high resolution. In this way, the pattern-dependent polarization characteristics are given to the mask, the polarization is properly used, and only the directional illumination light, which is convenient for high resolution of each pattern, is effectively transmitted, and high-resolution exposure is realized.

【0039】図2は、図1で示したパターンの向く方向
に応じた偏光特性を、パターン透過光に付与するパター
ン依存性偏光マスクの実施例である。この図では図1
(b)のl2のパターンのみを拡大して示している。図1
(b)のC1、C2、C3およびC4に相当する位置を同じ記
号で示している。図で斜線で示している部分は電気伝導
度が高く光を遮光する部分である。x方向を向くパター
ン部C1234はx方向を向く細い遮光部のパターン
が配列されており、y方向を向くC12の端部ではy方
向の細い遮光部のパターンが配列されている。このため
上記に説明したような偏光特性を透過光に付与する。
FIG. 2 shows an embodiment of a pattern-dependent polarization mask that imparts to the pattern-transmitted light the polarization characteristics according to the direction of the pattern shown in FIG. In this figure,
Only the pattern of l 2 in (b) is shown enlarged. Figure 1
The positions corresponding to C 1 , C 2 , C 3 and C 4 in (b) are indicated by the same symbols. The shaded portion in the figure is a portion that has high electrical conductivity and blocks light. In the pattern portion C 1 C 2 C 3 C 4 facing the x direction, the pattern of the thin light shielding portion facing the x direction is arranged, and the pattern of the thin light shielding portion in the y direction is formed at the end of C 1 C 2 facing the y direction. Are arranged. Therefore, the polarization characteristics as described above are imparted to the transmitted light.

【0040】これは良く知られているように、スリット
パターンの開口の幅が波長の1/2程度になると、この
スリットの方向の偏光のみが通過するようになり、これ
と直交する方向の偏光は遮光されるためである。またこ
の光透過部の線幅は、投影光学系の解像限界を超えて細
いため、l2のパターン内の細かい構造は、結像しな
い。
As is well known, when the width of the opening of the slit pattern becomes about ½ of the wavelength, only polarized light in the direction of this slit passes, and polarized light in the direction orthogonal thereto. Is shielded from light. Further, since the line width of the light transmitting portion is thin beyond the resolution limit of the projection optical system, the fine structure in the pattern of l 2 does not form an image.

【0041】図3(a)は、図1で示したパターンの向く
方向に応じた偏光特性をパターン透過光に付与する、パ
ターン依存性偏光マスクの実施例である。図2と同様
に、図1(b)のl2のパターンのみを拡大して示し、図
1(b)のC1、C2、C3およびC4に相当する位置を、同
じ記号で示している。
FIG. 3A shows an embodiment of a pattern-dependent polarization mask which imparts a polarization characteristic according to the direction of the pattern shown in FIG. 1 to the pattern transmitted light. As in FIG. 2, only the pattern of l 2 in FIG. 1B is shown in an enlarged manner, and the positions corresponding to C 1 , C 2 , C 3 and C 4 in FIG. 1B are indicated by the same symbols. ing.

【0042】図3(b)および(c)は、図3(a)のAA’
で切ったときの断面を表している。202は光を遮光す
る部分、203はこのマスクのベースとなるガラスであ
る。光を透過する部分には、201Aと201Bの斜面
があり、この部分には、それ自体周知の、偏光ビームス
プリッタに用いるコーティングが施されている。このコ
ーティングの上には、透明なガラス材が、表面が平坦に
なるように塗布されている。
3 (b) and 3 (c) show AA 'in FIG. 3 (a).
It shows a cross section when cut by. Reference numeral 202 denotes a light-shielding portion, and 203 denotes a glass which is a base of this mask. The portion that transmits light has slopes 201A and 201B, and this portion is provided with a coating known per se for use in a polarization beam splitter. A transparent glass material is applied on the coating so as to have a flat surface.

【0043】このような構造にしておくと、偏光ビーム
スプリッタの作用で良く知られているように、図3(c)
に示すようにこの透過部に入射する光はP偏光の光1P
のみが透過し、S偏光の光1Sは透過しない。この結
果、パターンの方向と直交する偏光のみが通過し、C1
2の端部では、この端部のパターンエッジの方向と直
交する偏光が通過する。本実施例の場合には、投影光学
系の瞳上の偏光は図11に示すように、図1および図5
に示した偏光とは直交する偏光をあらかじめ照明光に付
与しておく。
With such a structure, as is well known by the action of the polarization beam splitter, as shown in FIG.
As shown in, the light incident on this transmission part is P-polarized light 1P.
Only S-polarized light 1S is not transmitted. As a result, only polarized light orthogonal to the direction of the pattern passes, and C 1
At the end of C 2 , polarized light orthogonal to the direction of the pattern edge at this end passes. In the case of the present embodiment, the polarization on the pupil of the projection optical system is as shown in FIG.
A polarized light orthogonal to the polarized light shown in (1) is given to the illumination light in advance.

【0044】上記図2および図3のマスクを用いて、図
1、図5あるいは図11に示したような、投影光学系の
瞳上の偏光状態が仮にマスクが無いとしたときに、その
偏光状態が瞳中心に対し概ね回転対称である照明光を照
射する。例えば、波長が水銀ランプのi線(λ=365
nm)で、投影光学系の開口数NAが0.57とし、露
光パターンの幅を0.25μmとする。またこの投影光
学系の縮小率を1/5とする。マスク上では露光パター
ンの5倍のパターン寸法になっているから、例えば図2
のパターンないのスリットの幅は0.18〜0.2μm
程度になっており、前述したように波長の1/2になっ
ている。このようにしてパターンの向く方向と等しい偏
光光がマスクから透過するため、先に図9を用いて説明
したように、従来の図6〜8に示したものに比べて高い
解像度が得られた。
Using the masks of FIGS. 2 and 3, the polarization state on the pupil of the projection optical system as shown in FIG. 1, FIG. 5 or FIG. Illumination light whose state is substantially rotationally symmetrical with respect to the center of the pupil is emitted. For example, the wavelength is the i-line of a mercury lamp (λ = 365
nm), the numerical aperture NA of the projection optical system is 0.57, and the width of the exposure pattern is 0.25 μm. Further, the reduction ratio of this projection optical system is ⅕. Since the pattern size on the mask is five times as large as the exposure pattern, for example, as shown in FIG.
The width of the slit without pattern is 0.18 to 0.2 μm
It is about the same, which is half the wavelength as described above. In this way, polarized light equal to the direction of the pattern is transmitted from the mask, and as described above with reference to FIG. 9, a higher resolution than that shown in FIGS. .

【0045】本発明の実施例を、図10を用いて説明す
る。図10(a)はマスクの表面の断面図を表している。
例えば、l2およびl3は、図1のマスクのパターンl2
およびl3に相当する。本実施例では、パターン間の遮
光部202’は完全に光を遮光するわけではなく、若干
光を透過する。また、図3で説明した偏光ビームスプリ
ッタの機能を果たす斜面201A’および201B’
が、図に示すように、この若干光を通す遮光部202’
にも存在する。このようにすることにより、マスクのこ
の部分を透過する光は透過部、遮光部ともにP偏光のみ
を通し、S偏光は完全に遮光する。即ちパターンの方向
(紙面に垂直な方向)と直交する方向の偏光のみを透過す
る。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10A shows a sectional view of the surface of the mask.
For example, l 2 and l 3 are the pattern l 2 of the mask of FIG.
And l 3 . In this embodiment, the light-shielding portion 202 ′ between the patterns does not completely block light but slightly transmits light. In addition, the slopes 201A ′ and 201B ′ that function as the polarization beam splitter described in FIG.
However, as shown in the figure, the light-shielding portion 202 'that slightly allows light to pass therethrough.
Also exists. By doing so, the light transmitted through this portion of the mask passes only the P-polarized light in both the transmissive portion and the light-shielding portion, and the S-polarized light is completely shielded. Ie the direction of the pattern
Only the polarized light in the direction orthogonal to (direction perpendicular to the paper surface) is transmitted.

【0046】このような偏光のパターン透過光は、図1
0(b)に示すような振幅透過率になっている。即ち、パ
ターンの光透過部が、1に対して遮光部はー0.22
(即ち、振幅透過率が22%で位相が透過部にたいして
180°ずれている)である。このようなマスクに、図
11(a)に示すような指向性と偏光特性を有する照明光
を照射すると、上述したように、パターンのエッジに垂
直な偏光のみが透過し、レンズの瞳の中心を通る広い範
囲に回折光が広がり、パターンの高周波成分が瞳を通過
し、図12に示すように高い解像度のパターンが露光で
きる。
The pattern-transmitted light of such polarization is shown in FIG.
The amplitude transmittance is as shown in 0 (b). That is, the light transmitting portion of the pattern is 1 and the light shielding portion is -0.22.
(That is, the amplitude transmissivity is 22% and the phase is shifted by 180 ° with respect to the transmissive part). When such a mask is irradiated with illumination light having directivity and polarization characteristics as shown in FIG. 11A, as described above, only polarized light perpendicular to the edge of the pattern is transmitted and the center of the pupil of the lens is transmitted. The diffracted light spreads in a wide range passing through, the high-frequency component of the pattern passes through the pupil, and a pattern with high resolution can be exposed as shown in FIG.

【0047】なお、後に図14で詳しく説明するが、図
11(b)に示すように、照明光は無偏光状態とし、レン
ズの瞳上に、レンズの光軸に対し放射状の偏光を通過せ
しめる偏光子(検光子)33を配置しても、本発明の目
的を達成できる。
As will be described in detail later with reference to FIG. 14, as shown in FIG. 11 (b), the illumination light is in a non-polarized state, and the light polarized radially with respect to the optical axis of the lens is passed through the pupil of the lens. The object of the present invention can be achieved by disposing the polarizer (analyzer) 33.

【0048】図13は、本発明の実施例である。図13
(a)は、本発明のマスクの断面図であり、図13(a)の
下方より入射する照明光の透過光の複素振幅透過率を、
図13(b)に示す。図13(c)は、このマスクの平面図
を表し、斜線の部分は光の遮光部、斜線の無い部分は光
の透過部である。図13(a)のl2は、パターンの露光
する部分であり、この中に図2で説明した導電性の遮光
部2011”が、少なくとも1本存在する。この本数は
透過部2012”の幅が波長の1/2程度になるように
選択される。
FIG. 13 shows an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 13A is a cross-sectional view of the mask of the present invention, showing the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light incident from below in FIG.
It is shown in FIG. FIG. 13C is a plan view of this mask, in which the shaded portions are light shielding portions and the non-shaded portions are light transmitting portions. In FIG. 13A, l 2 is a portion of the pattern to be exposed, in which at least one conductive light-shielding portion 2011 ″ described in FIG. 2 exists. This number is the width of the transmitting portion 2012 ″. Is about 1/2 of the wavelength.

【0049】本実施例では、パターンの0、即ち露光さ
れない部分には、図2の実施例とは異なり、光透過部2
020”が光遮光部2021”の間に設けられている。
更に、このパターンの0の部分には、ほぼ180°の位
相シフタ202”が設けられている。この結果、このマ
スクを透過直後の光の複素振幅は、図13(b)に示すよ
うになる。また、パターンの1と0の部分201”と2
02”の透過光のレンズの瞳を通過する強度成分比を、
1:0.222にしておく。
In this embodiment, in the pattern 0, that is, the portion which is not exposed, unlike the embodiment shown in FIG.
020 ″ is provided between the light shields 2021 ″.
Further, a phase shifter 202 ″ of approximately 180 ° is provided in the 0 part of this pattern. As a result, the complex amplitude of the light immediately after passing through this mask is as shown in FIG. 13 (b). Also, the 1's and 0's of the pattern 201 "and 2
The intensity component ratio of the 02 ”transmitted light passing through the pupil of the lens is
Leave it at 1: 0.22 2 .

【0050】このようにすれば、同時にパターンのエッ
ジ方向の偏光を通過させるので、例えば、図14に示す
ように無偏光状態の照明光をマスクに照射すれば、マス
ク上のパターンのエッジの方向を向いた偏光のみがマス
クを通過する。そこで図14に示すように、偏光状態が
瞳中心に対し概ね回転対称である偏光素子33を、レン
ズの瞳上に配置する。このようにすれば、パターンを透
過する光は、そのパターンのエッジ方向を向いた偏光と
なり、これらパターン透過光のうち、瞳の中心を通過す
る方向に回折した光が、偏光素子33を通過することに
なる(厳密には、パターンのエッジで回折した光が瞳上
で広がっている場所が、瞳中心から離れるほど、偏光素
子33を通過する割合が小さくなる)。
By doing so, polarized light in the edge direction of the pattern is simultaneously transmitted, so that, for example, if the mask is irradiated with illumination light in a non-polarized state as shown in FIG. 14, the direction of the edge of the pattern on the mask is changed. Only polarized light that is directed through passes through the mask. Therefore, as shown in FIG. 14, a polarizing element 33 whose polarization state is substantially rotationally symmetric with respect to the center of the pupil is arranged on the pupil of the lens. In this way, the light that passes through the pattern becomes polarized light that is oriented in the edge direction of the pattern, and among these pattern-transmitted light, the light that is diffracted in the direction that passes through the center of the pupil passes through the polarization element 33. (Strictly speaking, as the position where the light diffracted by the edge of the pattern spreads on the pupil becomes farther from the center of the pupil, the ratio of passing through the polarizing element 33 becomes smaller).

【0051】この結果、図10および11の実施例で示
したものと同様に、図12に示すような解像度が得ら
れ、パターンの分離の優れた高い解像度のパターンを露
光することが可能となる。偏光素子33は、図14に示
すように、一定方向の偏光を通過させる素子要素P0
1、P2……Pnを、図のように偏光状態が瞳中心に対
し概ね回転対称になるように複数配置すれば、本発明の
目的を達成できる。
As a result, similar to that shown in the embodiments of FIGS. 10 and 11, the resolution as shown in FIG. 12 is obtained, and it becomes possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation. . As shown in FIG. 14, the polarization element 33 is an element element P 0 that transmits polarized light in a certain direction,
The object of the present invention can be achieved by arranging a plurality of P 1 , P 2 ... P n so that the polarization state is substantially rotationally symmetric with respect to the pupil center as shown in the figure.

【0052】図10および11、並びに図13および図
14に示した実施例では、パターンの0(遮光部)が1
(透過部)に対し、複素振幅透過率が22%のものを示
したが、本発明の目的を達成するには、必ずしもこの値
に限定されるものではなく、遮光部の光の漏れによるノ
イズ(図12に示す繰返しパターンの外部の0部に発生
する光の漏れによるノイズ)が、繰返しパターン間の0
部(遮光部)のレベル以上になる複素振幅透過率が約3
0%以下であれば良い。
In the embodiments shown in FIGS. 10 and 11 and FIGS. 13 and 14, the pattern 0 (light-shielding portion) is 1.
Although the complex amplitude transmittance is 22% with respect to the (transmissive portion), the value is not necessarily limited to this value in order to achieve the object of the present invention, and noise due to light leakage of the light shielding portion is shown. (Noise due to leakage of light generated in the 0 part outside the repeating pattern shown in FIG. 12) is 0 between the repeating patterns.
The complex amplitude transmittance above the level of the light-shielding part is about 3
It should be 0% or less.

【0053】更に、図10および図13の実施例で、光
をほぼ100%透過する部分の周辺以外の遮光部の透過
率を、上記の22%や30%ではなく、完全に遮光、即
ち0%にしておけば、パターン部以外の光の漏れによる
若干のレジストのかぶりが無くなり、より信頼性の高い
集積回路を生産することができる。
Further, in the embodiments of FIGS. 10 and 13, the transmittance of the light-shielding portion other than the periphery of the portion which transmits almost 100% of light is not the above-mentioned 22% or 30% but is completely shielded, that is, 0. If it is set to%, some fogging of the resist due to leakage of light other than the pattern portion is eliminated, and a more reliable integrated circuit can be manufactured.

【0054】図5の実施例で示した投影光学系の瞳上の
偏光状態が、瞳の中心に対し回転対称になる照明光を実
現する輪帯・回転対称偏光照明手段の実施例を、図15
〜図17を用いて説明する。輪帯・回転対称偏光照明手
段の全体図は、図17に示す構造を有する。水銀ランプ
から出射した光は、周知の楕円面鏡を用いる方法(図2
0参照)により、効率良く本手段に入射される。入射し
た光は、偏光発生放射手段100に入る。
FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of a ring-zone / rotationally symmetric polarized illumination means for realizing illumination light in which the polarization state on the pupil of the projection optical system shown in the embodiment of FIG. 5 is rotationally symmetric with respect to the center of the pupil. 15
~ It demonstrates using FIG. An overall view of the annular / rotationally symmetric polarized illumination means has the structure shown in FIG. The light emitted from the mercury lamp uses a well-known ellipsoidal mirror (see FIG. 2).
(Refer to 0), the light is efficiently incident on this means. The incident light enters the polarized light emitting means 100.

【0055】偏光発生放射手段100は、図15および
図16に示すような構造を有する。図15の斜視図は、
左上が偏光発生放射手段100の全体図、その右下の1
01と更にその右下の102は、この偏光発生放射手段
100を2分して示したものである。101は入射した
水銀ランプからのz方向に進む光を図16(b)に側面
図で示すように、1011、1012および1013で
構成される偏光ビームスプリッタ(PBS)により、P
BS面に入射する光をP偏光は透過させ、S偏光は反射
させる。
The polarized light emitting means 100 has a structure as shown in FIGS. The perspective view of FIG.
The upper left is an overall view of the polarized light emitting means 100, and the lower right is 1
Reference numeral 01 and 102 at the lower right of the figure denote the polarized light generating and emitting means 100 divided into two parts. Reference numeral 101 denotes a polarization beam splitter (PBS) composed of 1011, 1012, and 1013, which causes incident light from the mercury lamp to travel in the z direction, as shown in a side view in FIG.
Light incident on the BS surface is transmitted by P-polarized light and reflected by S-polarized light.

【0056】この結果、図15に示すように101を通
過するz方向に進む光は、y方向に偏光した直線偏光
に、101で反射する光のうち、上半分はy軸に沿って
上方に向い、下半分は同じくy軸に沿って下方に向う。
しかもその偏光は、x方向の直線偏光となる。101を
透過する光は102のプリズムに入射し、斜面で全反射
し、±x方向に向かう光となる。
As a result, as shown in FIG. 15, the light traveling in the z direction passing through 101 is linearly polarized light polarized in the y direction, and the upper half of the light reflected by 101 is upward along the y axis. Facing, the lower half also points downwards along the y-axis.
Moreover, the polarized light becomes linearly polarized light in the x direction. The light transmitted through 101 is incident on the prism 102, and is totally reflected by the slope, and becomes light in the ± x direction.

【0057】±x方向に向かう光は、y方向の直線偏光
である。即ち、偏光発生放射手段100は、これに入射
する光を図16(a)(b)に示すように、放射状(±x,
±y方向)に反射させ、しかも、それぞれの光の偏光を
100に入射する光の光軸に対して回転対称にさせる。
偏光発生放射手段100により4方に放射した光は、シ
リンドリカルレンズ1031、1032、1033およ
び1034により図17に示すように、2次曲面鏡10
5に入射する扇状の発散光1051、1052、105
3および1054とする。
The light traveling in the ± x direction is linearly polarized light in the y direction. That is, the polarized light generating and emitting means 100 causes the light incident on the polarized light emitting and emitting means 100 to have a radial (± x, ± x, as shown in FIGS.
(+/− y direction), and the polarization of each light is made rotationally symmetrical with respect to the optical axis of the light incident on 100.
The light radiated in four directions by the polarized light generating and emitting means 100 is transmitted through the cylindrical lenses 1031, 1032, 1033 and 1034 as shown in FIG.
5 fan-shaped divergent light rays 1051, 1052, 105
3 and 1054.

【0058】これら発散光の発散原点は、概ね光軸に近
い。このようにすることにより2次曲面鏡105を反射
する光は、例えば図17に示すようなスクリーン100
0を置くと、このスクリーン上には輪帯状で、回転対称
の直線偏光特性を有し、図5に示した照明が実現でき
る。
The origin of divergence of these divergent lights is almost close to the optical axis. By doing so, the light reflected by the quadric surface mirror 105 is emitted from the screen 100 as shown in FIG. 17, for example.
When 0 is set, a ring-shaped and rotationally symmetrical linear polarization characteristic is present on this screen, and the illumination shown in FIG. 5 can be realized.

【0059】図11に示した放射状の直線偏光を実現す
るには、例えば、上記の偏光発生放射手段100から放
射状に出て来る直線偏光の光を1/2波長版を用いて、
その偏光方向を90°回転させれば良い。図15〜17
で説明した照明系の偏光発生放射手段100は、4方向
に光を分離、発散させているが、6方向或は8方向に分
離、発散させても良い。
In order to realize the radial linearly polarized light shown in FIG. 11, for example, the linearly polarized light radially emitted from the polarization generating / radiating means 100 is used by using a half-wavelength version.
The polarization direction may be rotated by 90 °. 15 to 17
Although the polarized light emitting and radiating means 100 of the illumination system described in (4) separates and diverges light in four directions, it may also separate and diverge in six or eight directions.

【0060】図18は、本発明の露光方法の実施例図で
あり、PBSの反射面の形状を円錐状にすることによ
り、連続的に一様に照明することを可能としている。図
18(a)は斜視図、18(b)は断面図である。
FIG. 18 is a diagram showing an embodiment of the exposure method of the present invention. By making the shape of the reflecting surface of the PBS conical, it is possible to illuminate continuously and uniformly. 18 (a) is a perspective view and 18 (b) is a sectional view.

【0061】円錐体101’は円錐面が偏光ビームスプ
リッタになっている。ここに入射するランダム偏光の露
光光は円錐の軸を通る、即ち図18(a)のスクリーン1
000上の光1102の広りと偏光状態から分かるよう
に軸から放射状の方向に偏光した直線偏光がこのPBS
を透過する。
The conical surface of the cone 101 'is a polarization beam splitter. The randomly polarized exposure light entering here passes through the axis of the cone, that is, the screen 1 of FIG.
As can be seen from the spread and polarization state of the light 1102 above 000, the linearly polarized light polarized in the radial direction from the axis is the PBS.
Through.

【0062】他方これと直交する偏光は反射し、円錐状
のプリズム102’で全反射する。この光は、円錐状の
プリズム102’を通過した直後では、図18(b)に示
すように1102の光とは直交しているが、1/2波長
板131を通過することにより、偏光方向が90°回転
し、1101に示すように放射状の偏光となる。この1
/2波長板はその波長板を構成する結晶板の軸が図18
の1311、1312、1313…で45°ずつ回転す
るように8個設ける。このようにすれば、照明光のどの
部分でもほぼ放射状の直線偏光となる。
On the other hand, polarized light orthogonal to this is reflected, and is totally reflected by the conical prism 102 '. Immediately after passing through the conical prism 102 ′, this light is orthogonal to the light of 1102 as shown in FIG. 18B, but by passing through the ½ wavelength plate 131, the polarization direction Is rotated by 90 ° and becomes a radially polarized light as indicated by 1101. This one
In the / 2 wave plate, the axis of the crystal plate forming the wave plate is shown in FIG.
1311, 1312, 1313 ... are provided so as to rotate by 45 ° each. In this way, almost any part of the illumination light becomes linearly polarized light.

【0063】図18の実施例では、照明光の指向性がほ
とんどないインコヒーレント照明になっている。このよ
うなインコヒーレント照明を用いても、解像を劣化させ
る指向性の光は、本発明の図3のマスクを用いることに
より、カットされ、従来の露光方法では得られなかった
高い解像度のパターンが露光できるようになった。
In the embodiment of FIG. 18, the incoherent illumination has almost no directivity of the illumination light. Even if such incoherent illumination is used, the directional light that deteriorates the resolution is cut by using the mask of FIG. 3 of the present invention, and a high-resolution pattern that cannot be obtained by the conventional exposure method. Can now be exposed.

【0064】図19に本発明の実施例を示す。露光する
パターンによっては必ずしも輪帯照明にする必要がな
く、むしろ通常照明にした方が望ましい場合がある。図
19はそのような場合にも有効な、パターン露光装置の
照明系である。図18の放射状に配列した8個の1/2
波長板は、回転円盤13の上に配置されている。この回
転円盤13は、図19に示すように、その上の円周上に
6種類並べられており、これを回転して選択することに
より、各種の偏光状態が瞳中心に対し概ね回転対称であ
る偏光特性を持つ、通常照明および輪帯照明を実現する
ことが可能となる。
FIG. 19 shows an embodiment of the present invention. Depending on the pattern to be exposed, it is not always necessary to use annular illumination, but rather normal illumination may be preferable. FIG. 19 shows an illumination system of a pattern exposure apparatus which is effective in such a case. Eight halves arranged radially in FIG.
The wave plate is arranged on the rotating disk 13. As shown in FIG. 19, six types of the rotating discs 13 are arranged on the circumference of the disc. By rotating the discs 13, various polarization states are substantially rotationally symmetric with respect to the pupil center. It becomes possible to realize normal illumination and ring illumination having a certain polarization characteristic.

【0065】図19に示すように、131、132、1
33、…136を選択すれば、図19(a)(b)(c)…
(g)の偏光を持つ通常照明並びに、輪帯照明が可能とな
る。
As shown in FIG. 19, 131, 132, 1
By selecting 33, ... 136, FIG. 19 (a) (b) (c) ...
The normal illumination having the polarized light of (g) and the annular illumination are possible.

【0066】図20は本発明の露光装置の実施例であ
る。水銀ランプ150から放射した光は楕円面鏡151
で反射されミラー152で反射し、レンズ153を通過
した後ファイバ束154に入射する。このファイバの出
射端は、ファイバ出射端位置制御機構155の中にあ
り、ここでは、細かく分離した複数の小ファイバ束を所
望の間隔で分布させ、所望の照明の指向性を得る。
FIG. 20 shows an embodiment of the exposure apparatus of the present invention. The light emitted from the mercury lamp 150 is an ellipsoidal mirror 151.
Reflected by the mirror 152, reflected by the mirror 152, passed through the lens 153, and then incident on the fiber bundle 154. The exit end of the fiber is located in the fiber exit end position control mechanism 155, where a plurality of finely separated small fiber bundles are distributed at desired intervals to obtain a desired illumination directivity.

【0067】このようにして所望の広がりを持った光
は、図15〜17で説明した偏光発生放射手段100お
よび2次曲面鏡1052を通り、コンデンサレンズ15
6により、レティクル21を照明する。レティクル21
は図2等で示したパターン依存偏光マスクであるにの
で、このレティクルを透過し、縮小レンズでウエハ上に
投影露光されたパターンは高い解像度となる。
Light having a desired spread in this way passes through the polarized light emitting means 100 and the quadric curved surface mirror 1052 described with reference to FIGS.
6 illuminates the reticle 21. Reticle 21
2 is the pattern-dependent polarization mask shown in FIG. 2 and the like, the pattern projected through the reticle and projected onto the wafer by the reduction lens has a high resolution.

【0068】図21は本発明のエキシマレーザを用いた
露光装置である。レーザ光源より出射したレーザ光は、
ファイバー束157に入射する。このファイバー束15
7は、途中で多数の小ファイバー束に分かれる。各小フ
ァイバー束は、その長さの差が互いにレーザ光の可干渉
距離以上になっている。このようにすることにより、フ
ァイバー出射端から出て来るレーザ光は、干渉すること
なく、一様な照明を実現する。
FIG. 21 shows an exposure apparatus using the excimer laser of the present invention. The laser light emitted from the laser light source is
It is incident on the fiber bundle 157. This fiber bundle 15
7 is divided into many small fiber bundles on the way. Each small fiber bundle has a difference in length that is equal to or longer than the coherence length of laser light. By doing so, the laser light emitted from the fiber emission end realizes uniform illumination without interference.

【0069】ファイバー端より出射した光は、図18お
よび図19で説明した偏光発生放射手段100’および
回転円盤13により、所望の指向性と偏光特性を持たせ
て、ロットレンズに入射する。ロットレンズは、レティ
クルを一様に照明する上で有効である。ロットレンズを
通過した照明光は、コンデンサレンズ156を通り、本
発明のパターン依存偏光マスクであるレティクル21を
照明し、縮小レンズ31によりウエハ41上に高解像の
パターンを露光する。KrFエキシマレーザを用いれ
ば、1GDRAMの設計寸法とされる0.17μmのパ
ターンの露光が可能である。更に波長を短くすることに
より、0.1μmのパターンの露光も可能になる。
The light emitted from the fiber end is incident on the lot lens with desired directivity and polarization characteristics by the polarization generating / radiating means 100 'and the rotating disk 13 described with reference to FIGS. The lot lens is effective in uniformly illuminating the reticle. The illumination light that has passed through the lot lens passes through the condenser lens 156 and illuminates the reticle 21, which is the pattern-dependent polarization mask of the present invention, and the reduction lens 31 exposes a high-resolution pattern on the wafer 41. If a KrF excimer laser is used, it is possible to expose a pattern of 0.17 μm, which is a design dimension of 1G DRAM. By further shortening the wavelength, it becomes possible to expose a 0.1 μm pattern.

【0070】図22は、エキシマレーザを用いる本発明
の実施例である。エキシマレーザ150’を出射した光
は、光路長が互いにレーザの可干渉距離の数倍異なる4
本の角柱1651、1652、1653および1654
からなる光路長調整手段165を通過する。互いに干渉
性を失った4つのビームは、ピラミッド状の4角錐鏡1
600で4方向に反射する。
FIG. 22 shows an embodiment of the present invention using an excimer laser. The light emitted from the excimer laser 150 ′ has an optical path length different from each other by several times the coherence length of the laser.
Book prisms 1651, 1652, 1653 and 1654
Through the optical path length adjusting means 165. The four beams that have lost their coherence to each other are the pyramidal quadrangular pyramid mirror 1
At 600, it reflects in four directions.

【0071】エキシマレーザ150’の出射光は、x方
向の直線偏光であるため、4角錐鏡で反射した光は、y
方向に向かうものはx方向の偏光である。しかしx方向
に向かう光はy方向に偏光させたいが、z方向の偏光に
なってしまう。そこでx方向の光が入射するインコヘー
レント光発散手段161および163には1/2波長板
1603(163の1/2波長板は図示せず)を通し、
y方向の偏光に変える。
Since the emitted light of the excimer laser 150 'is linearly polarized light in the x direction, the light reflected by the quadrangular pyramid mirror is y light.
Directional is polarized light in the x direction. However, the light traveling in the x direction is desired to be polarized in the y direction, but is polarized in the z direction. Then, a half-wave plate 1603 (the half-wave plate of 163 is not shown) is passed through the incoherent light diverging means 161 and 163 on which the light in the x direction enters.
Change to polarized light in the y direction.

【0072】インコヘーレント光発散手段161につい
て説明する。他の3つのインコヘーレント光発散手段
は、図示しないが161と同じである。インコヒーレン
ト光発散手段161に入射する光は、先ず光路長調整手
段1601を通る。ここで入射ビームを複数の部分に分
け、各部分の光路長差が可干渉距離以上にする。この段
階では平行光である光を、凹面シリンドリカルレンズ1
602で発散光にする。この発散光の発散源は、ほぼ図
のレーザ光軸になっている。4つのインコヒーレント光
発散手段で4方に発散した光は、2次曲面鏡105で反
射、集光され、凹レンズ158’に入射し、主光線がほ
ぼ平行になった状態でロットレンズ158に入射する。
ロットレンズ以降の構成は図21の実施例と同一であ
る。
The incoherent light diverging means 161 will be described. The other three incoherent light diverging means are the same as 161 although not shown. The light incident on the incoherent light diverging means 161 first passes through the optical path length adjusting means 1601. Here, the incident beam is divided into a plurality of portions, and the optical path length difference between the respective portions is set to a coherence length or more. At this stage, the parallel light is converted into the concave cylindrical lens 1
At 602, the light is divergent. The divergence source of this divergent light is approximately on the laser optical axis in the figure. The light diverged in four directions by the four incoherent light diverging means is reflected and condensed by the quadric surface mirror 105, enters the concave lens 158 ', and enters the lot lens 158 in a state where the principal rays are substantially parallel. To do.
The configuration after the lot lens is the same as that of the embodiment shown in FIG.

【0073】図23はネガ型レジストを用いてホールパ
ターンを露光する場合のレチクルパターンの実施例であ
る。図23(a)ホールパターンの露光の実施例であ
る。ネガ型レジストの場合には非露光部のレジストが現
像後除去されるが、露光部は一定の露光量以上感光した
部分は残るため、ホール部に相当する2Bは非露光部と
なり、その周りのパターン2A1,2A2,2A3,2
A4は偏光特性を有するパターンにしておく。この偏光
特性を有する部分の外側2A0は透過率が100%に近
い光透過部である。このようにして偏光輪帯照明を行え
ば、2Bのパターンエッジに直交する方向から入射する
光は上記の偏光特性部2A1〜2A4を透過し、パター
ンエッジの解像度を高くする。この偏光特性部2A1〜
2A4を透過する光の強度はこの偏光と直角な偏光を通
さないため、2A0部に比べ小さくなるが、上記したよ
うにこの弱くなった強度が上記一定の露光量以上であれ
ば2B部のみがホールパターンとしてネガ型レジストに
形成される。
FIG. 23 shows an example of a reticle pattern when a hole pattern is exposed using a negative resist. FIG. 23A is an example of exposure of a hole pattern. In the case of a negative type resist, the resist in the non-exposed area is removed after development, but in the exposed area, the area exposed by a certain exposure amount or more remains, so that 2B corresponding to the hole area becomes the non-exposed area and the surrounding area. Pattern 2A1, 2A2, 2A3, 2
A4 has a pattern having polarization characteristics. The outside 2A0 of the portion having this polarization characteristic is a light transmitting portion having a transmittance close to 100%. When the polarized ring zone illumination is performed in this way, the light incident from the direction orthogonal to the pattern edge of 2B is transmitted through the polarization characteristic portions 2A1 to 2A4 to increase the resolution of the pattern edge. This polarization characteristic section 2A1
The intensity of the light transmitted through 2A4 is smaller than that of the 2A0 part because it does not pass through the polarized light at right angles to this polarized light. However, as described above, if the weakened intensity is equal to or more than the certain exposure amount, only the 2B part is emitted. It is formed in the negative resist as a hole pattern.

【0074】図23(b)はL&Sパターンをネガ型レ
ジストで露光する場合である。ライン部2Dは(a)の
実施例同様遮光部とし、ラインとラインの間は偏光特性
を有するパターンにしておく。またパターンの最外周の
周りにはホールパターンと同様に偏光特性を有するパタ
ーン2C1〜2C3を配置しておく。このようにしてお
き、偏光特性を有する部分からの透過項の光量が上記一
定の露光量以上になるように露光を行えば、ネガ型レジ
ストにL&Sパターンを高解像に露光することができ
る。
FIG. 23B shows a case where the L & S pattern is exposed with a negative resist. The line portion 2D is a light-shielding portion as in the embodiment (a), and a line-to-line pattern having a polarization characteristic is provided. Further, patterns 2C1 to 2C3 having polarization characteristics similar to the hole pattern are arranged around the outermost circumference of the pattern. If the exposure is performed so that the light quantity of the transmission term from the portion having the polarization characteristic is equal to or more than the above-mentioned constant exposure quantity, the negative resist can be exposed to the L & S pattern with high resolution.

【0075】図24はポジ型レジストを用いてパターン
のコーナ部やパターンエッジ部を高解像に露光する実施
例である。コーナ部やパターンエッジ部では波長の半分
以下の微細パターンを描画して、偏光特性を持たせよう
としても微細パターンが直角に曲がっていると十分な偏
光特性が得られない場合がある。このような場合、図2
4の(a)(b)(c)に示すようにパターンの折れ方
を直角にせず45°方向のパターンや円弧状のパターン
を加えることにより、より良好な偏光特性を得ることが
可能になる。
FIG. 24 shows an example in which a corner portion and a pattern edge portion of a pattern are exposed with high resolution by using a positive type resist. Even if an attempt is made to have a polarization characteristic by drawing a fine pattern of half the wavelength or less at the corner portion or the pattern edge portion, sufficient polarization characteristic may not be obtained if the fine pattern is bent at a right angle. In such a case,
As shown in (a), (b) and (c) of 4, it is possible to obtain better polarization characteristics by adding a pattern in the direction of 45 ° or an arc-shaped pattern without making the pattern bent at right angles. .

【0076】図25は本発明の超解像法に位相シフター
を併用することによりパターンの先端部での解像性能を
更に向上する実施例である。図25(a)に示すように
横方向に長いラインパターン部lLと縦方向に長いライ
ンパターン部lVがBB部で接している場合、BB部に
面したlLの先端とlVの左端のパターンの解像が十分で
ない場合がある。このような場合にBB部を境に右側と
左側で互いに透過光の位相がπだけ異なるようにする。
図25(b)はこのレチクルの断面図であり、BB部の
左は通常のレチクル描画面であるが、右側はシフター2
02”が付いており、透過光をπだけ位相シフトさせ
る。図25(c)はこのシフタをCrで描画したレチク
ルのガラス基板とは異なる基板に描画しておきこれを、
互いに対応する位置が一致するように貼り合わせたもの
である。位相シフタのパターンは通常の位相シフトレチ
クルに比べ粗いパターンであるから、この2つのガラス
基板の貼り合わせは容易に実現でき、なおかつパターン
エッジやパターン周辺の解像度も高くなる。図26は位
相シフタを用いない場合のBB部の強度を点線で示し、
位相シフタを用いる場合のBB部の強度を実線で示す。
点線のパターンは従来より高い解像度のパターンである
が、位相シフタを用いることにより、更にパターンの分
離が良くなっている。
FIG. 25 shows an embodiment in which the resolution performance at the tip of the pattern is further improved by using a phase shifter in combination with the super-resolution method of the present invention. As shown in FIG. 25 (a), when the line pattern part l L that is long in the horizontal direction and the line pattern part l V that is long in the vertical direction are in contact with each other at the BB part, the tip of l L facing the BB part and the l V The resolution of the leftmost pattern may not be sufficient. In such a case, the phases of the transmitted light are made to differ from each other by π on the right side and the left side with the BB portion as a boundary.
FIG. 25B is a sectional view of this reticle. The left side of the BB part is a normal reticle drawing surface, but the right side is the shifter 2.
02 ”is attached, and the transmitted light is phase-shifted by π. In FIG. 25 (c), this shifter is drawn on a substrate different from the glass substrate of the reticle drawn with Cr, and this is
They are attached so that the positions corresponding to each other coincide with each other. Since the pattern of the phase shifter is a rougher pattern than a normal phase shift reticle, the bonding of these two glass substrates can be easily realized, and the resolution of the pattern edge and the periphery of the pattern becomes high. FIG. 26 shows the intensity of the BB portion when the phase shifter is not used by a dotted line,
The solid line shows the intensity of the BB portion when the phase shifter is used.
The dotted line pattern has a higher resolution than the conventional one, but the pattern separation is further improved by using the phase shifter.

【0077】図27は本発明の超解像法を孤立パターン
に適用し、更に解像度の向上を図る実施例である。図2
7(a)に示すように、l’部は上記に説明してきた偏
光特性を有する部分である。このラインパターンの周り
に、補助位相シフターパターンlcpを設ける。図27
(b)に示すように、透明薄膜202””を通過するこ
とにより補助位相シフターパターンlcpはラインパター
ン部l’の透過光に対して位相がπだけ異なるようにし
ている。このようにすることにより図27(c)に示す
ように従来の露光法で得られるものより高解像の位相シ
フタがない場合の点線に比べ、更に高い実線で示す解像
パターンが得られる。
FIG. 27 shows an embodiment in which the super-resolution method of the present invention is applied to an isolated pattern to further improve the resolution. Figure 2
As shown in FIG. 7 (a), the l'part is a part having the polarization characteristics described above. An auxiliary phase shifter pattern l cp is provided around this line pattern. FIG. 27
As shown in (b), the auxiliary phase shifter pattern l cp has a phase difference of π with respect to the transmitted light of the line pattern portion l ′ by passing through the transparent thin film 202 ″ ″. By doing so, as shown in FIG. 27 (c), a resolution pattern shown by a higher solid line is obtained as compared with the dotted line in the case where there is no phase shifter having a higher resolution than that obtained by the conventional exposure method.

【0078】解像したいパターンの線幅に最適な偏光輪
帯照明の斜入射角(照明の指向性σ)は要求される焦点
深度により異なって来る。この関係をシミュレーション
により求めたものが図28および図29である。今、仮
に縮小露光レンズのNAを0.57とし、露光波長をi
線(365nm)すると、0.2μmのパターンに対し
ては図28に示すようにσが0.5〜0.7ではベスト
フォーカス位置(DF=0μm)でも十分な解像度が得
られない。これに対してσを0.75〜0.95にする
ことにより同図に示すように0.75μmのデフォーカ
スまで十分に解像させることができる。しかしながら同
じエレンズを用いて同じ露光波長で0.4μmのパター
ンを露光する場合、図29に示すようにσを0.75〜
0.95にすると逆に0.5μmのデフォーカスで解像
度が悪くなるのに対して、σが0.5〜0.7では0.
75μmまで十分に解像している。このように露光する
パターンの幅に応じて最適な輪帯照明の指向性σを選ぶ
手段を備えておき、この手段により最適なσにすること
により、広いパターンの幅の範囲で良好なパターンを露
光することが可能になる。
The oblique incident angle (illumination directivity σ) of the polarized ring zone illumination optimum for the line width of the pattern to be resolved varies depending on the required depth of focus. The relationship obtained by simulation is shown in FIGS. 28 and 29. Now, assuming that the NA of the reduction exposure lens is 0.57 and the exposure wavelength is i
If a line (365 nm) is taken, for a 0.2 μm pattern, as shown in FIG. 28, when σ is 0.5 to 0.7, sufficient resolution cannot be obtained even at the best focus position (DF = 0 μm). On the other hand, by setting σ to 0.75 to 0.95, it is possible to sufficiently resolve up to a defocus of 0.75 μm as shown in FIG. However, when a 0.4 μm pattern is exposed with the same exposure wavelength using the same lens, σ is 0.75 to 0.75 as shown in FIG.
On the contrary, when the value is set to 0.95, the resolution is deteriorated due to the defocus of 0.5 μm, whereas when the value of σ is 0.5 to 0.7, the resolution becomes 0.
It is well resolved up to 75 μm. As described above, a means for selecting the optimum directivity σ of the annular illumination according to the width of the pattern to be exposed is provided, and the optimum σ is set by this means, so that a good pattern can be formed in a wide pattern width range. It becomes possible to expose.

【0079】以上に説明したマスクの実施例では、総て
透過型のマスクであったが、反射型のマスクを用いても
本発明の目的を達成できる。また、上記実施例では、パ
ターン依存偏光マスクとして、微小スリット構造および
微小偏光プリズム構造のものを用いているが、異方性の
媒体や2色性の物体を、パターンの方向に応じて光透過
部に配置することによっても、本発明の目的を達成する
ことができる。
Although all of the mask embodiments described above are transmission type masks, the object of the present invention can be achieved by using reflection type masks. Further, in the above-mentioned embodiment, as the pattern-dependent polarization mask, the one having the minute slit structure and the minute polarizing prism structure is used, but an anisotropic medium or a dichroic object is optically transmitted depending on the direction of the pattern. The object of the present invention can also be achieved by arranging the parts.

【0080】本発明の露光方法により、従来の輪帯照明
では解像不可能な回路パターンを露光することが可能に
なった。この結果、繰返しパターンの線幅w、繰返しパ
ターンのピッチp、露光波長λ、投影光学系の開口数を
NAとしたときに、次式を満足する回路パターンを含ん
だ半導体集積回路を製作することが、可能になった。
The exposure method of the present invention makes it possible to expose a circuit pattern that cannot be resolved by the conventional annular illumination. As a result, when the line width w of the repeating pattern, the pitch p of the repeating pattern, the exposure wavelength λ, and the numerical aperture of the projection optical system are NA, a semiconductor integrated circuit including a circuit pattern satisfying the following expression is manufactured. But it has become possible.

【0081】0.25λ/NA<w<0.5λ/NA 0.5λ/NA<p<1.0λ/NA0.25λ / NA <w <0.5λ / NA 0.5λ / NA <p <1.0λ / NA

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明のパターン露光方法を用いること
によって、従来用いていた露光装置の投影光学系をその
まま用いて従来の解像パターンに比べはるかに解像度の
優れたパターンが露光可能になり、半導体集積回路の性
能向上による半導体集積回路技術の大幅な向上、および
半導体集積回路の生産歩留まり向上、並びに半導体集積
回路製造設備投資の削減による大幅な経済効果が図れ
る。
By using the pattern exposure method of the present invention, it becomes possible to expose a pattern having a resolution far superior to that of the conventional resolution pattern by using the projection optical system of the exposure apparatus used conventionally as it is. The semiconductor integrated circuit technology can be significantly improved by improving the performance of the semiconductor integrated circuit, the production yield of the semiconductor integrated circuit can be improved, and the significant economic effect can be achieved by reducing the capital investment for manufacturing the semiconductor integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるパターン露光装置の照明系の斜視
図(a)及びそれに用いるマスクの平面図(b)。
FIG. 1A is a perspective view of an illumination system of a pattern exposure apparatus according to the present invention and FIG. 1B is a plan view of a mask used for the illumination system.

【図2】本発明によるマスク(またはレティクル)の平
面図。
FIG. 2 is a plan view of a mask (or reticle) according to the present invention.

【図3】本発明によるマスク(またはレティクル)の平
面図(a)及びそのA−A’断面図(b),(c)。
3A is a plan view of a mask (or reticle) according to the present invention and FIG. 3B is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.

【図4】従来の露光装置の照明系の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of an illumination system of a conventional exposure apparatus.

【図5】本発明によるパターン露光装置の照明系の斜視
図(a)及びその照明の偏向状態(b)マスクパターン
の光透過率(c)。
FIG. 5 is a perspective view of an illumination system of the pattern exposure apparatus according to the present invention (a) and a deflection state of the illumination (b), and a light transmittance (c) of a mask pattern.

【図6】従来の輪帯照明で得られるパターンの解像状況
を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a state of resolution of a pattern obtained by conventional annular illumination.

【図7】従来のxy軸に45度方向からの斜入射露光に
対するxy方向のパターンの解像状況を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a state of resolution of a pattern in the xy directions with respect to a conventional oblique incident exposure from the direction of 45 degrees to the xy axes.

【図8】従来のxy軸に45度方向からの斜入射露光に
対するxy方向に対して45°の傾きのあるパターンの
解像状況を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a state of resolution of a pattern having an inclination of 45 ° with respect to the xy direction with respect to oblique incidence exposure from the direction of 45 degrees on the xy axis.

【図9】本発明による露光方法で得られる解像パターン
の解像状況を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a resolution state of a resolution pattern obtained by an exposure method according to the present invention.

【図10】本発明によるマスク(またはレティクル)の
平面図(a)およびこのマスクの複素振幅透過率を示す
図(b)。
FIG. 10 is a plan view (a) of a mask (or reticle) according to the present invention and a view (b) showing a complex amplitude transmittance of the mask.

【図11】本発明による露光装置の照明系の斜視図
(a)及び偏向の状態を示す斜視図(b)。
FIG. 11A is a perspective view of an illumination system of the exposure apparatus according to the present invention and FIG. 11B is a perspective view showing a deflected state.

【図12】図10、11を用いて得られる解像パターン
の解像状況を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a resolution situation of a resolution pattern obtained by using FIGS.

【図13】本発明によるマスクの断面図(a)、このマ
スクの複素振幅透過率を示す図(b)及びマスクの平面
図(c)。
13A is a sectional view of a mask according to the present invention, FIG. 13B is a diagram showing a complex amplitude transmittance of the mask, and FIG. 13C is a plan view of the mask.

【図14】本発明による図13のマスクを用いた露光装
置の照明系の斜視図。
FIG. 14 is a perspective view of an illumination system of an exposure apparatus using the mask of FIG. 13 according to the present invention.

【図15】本発明の露光装置に用いる照明系の斜視図。FIG. 15 is a perspective view of an illumination system used in the exposure apparatus of the present invention.

【図16】本発明の露光装置に用いる照明系の斜視図。FIG. 16 is a perspective view of an illumination system used in the exposure apparatus of the present invention.

【図17】本発明の露光装置に用いる照明系の斜視図。FIG. 17 is a perspective view of an illumination system used in the exposure apparatus of the present invention.

【図18】本発明による露光装置の通常照明と輪帯照明
等の切り替え可能な照明系の斜視図。
FIG. 18 is a perspective view of an illumination system capable of switching between normal illumination and annular illumination of the exposure apparatus according to the present invention.

【図19】図18の露光装置の照明系の切り替えの手段
の斜視図。
19 is a perspective view of means for switching the illumination system of the exposure apparatus of FIG.

【図20】本発明による露光装置の斜視図。FIG. 20 is a perspective view of an exposure apparatus according to the present invention.

【図21】本発明による光源にエキシマレイザを用いる
露光装置の斜視図。
FIG. 21 is a perspective view of an exposure apparatus that uses an excimer laser as a light source according to the present invention.

【図22】本発明による光源にエキシマレイザを用いる
露光装置の斜視図。
FIG. 22 is a perspective view of an exposure apparatus using an excimer laser as a light source according to the present invention.

【図23】本発明によるネガ型レジストを用いるマスク
パターンの平面図。
FIG. 23 is a plan view of a mask pattern using a negative resist according to the present invention.

【図24】本発明によるパターンコーナ部、及びパター
ン先端部の微細パターンの平面図。
FIG. 24 is a plan view of a fine pattern of a pattern corner portion and a pattern tip portion according to the present invention.

【図25】本発明による隣接xyパターンの位相シフタ
による分離法のマスクの平面図及び側面図(a)
(b)、及びマスク分離型の側面図(c)。
FIG. 25 is a plan view and a side view (a) of a mask of a separation method using a phase shifter for adjacent xy patterns according to the present invention.
(B), and the side view of a mask separation type (c).

【図26】図25の方法によって得られるパターン(実
線)の従来との比較(破線)
FIG. 26 is a comparison of a pattern (solid line) obtained by the method of FIG. 25 with a conventional one (broken line).

【図27】本発明による補助パターンを用いる方法の平
面図(a)、側面図(b)、及びこの方法(実線)の従
来(破線)と比較した効果。
FIG. 27 is a plan view (a), a side view (b) of a method using an auxiliary pattern according to the present invention, and an effect of this method (solid line) compared with a conventional method (broken line).

【図28】本発明の方法で0.2μmパターンを解像し
たときの照明の指向性の解像度に及ぼす影響
FIG. 28: Effect of illumination directivity on resolution when a 0.2 μm pattern is resolved by the method of the present invention

【図29】本発明の方法で0.4μmパターンを解像し
たときの照明の指向性の解像度に及ぼす影響
FIG. 29 shows the influence of illumination directivity on resolution when a 0.4 μm pattern is resolved by the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…露光光、 11…瞳上の露光光、 21…マスク若しくはレティクル、 2…レティクル上の回路パターン、 31…投影光学系、 3…投影光学系の瞳、 41…ウエハ、 4…ウエハ上の露光チップ。 1 ... exposure light, 11 ... exposure light on pupil, 21 ... mask or reticle, 2 ... circuit pattern on reticle, 31 ... projection optical system, 3 ... pupil of projection optical system, 41 ... wafer, 4 ... on wafer Exposure chip.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7352−4M H01L 21/30 515 B 7352−4M 515 Z (72)発明者 吉田 実 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 渡辺 正浩 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical indication location 7352-4M H01L 21/30 515 B 7352-4M 515 Z (72) Inventor Minoru Yoshida Yokohama City, Kanagawa Prefecture Hitachi Engineering Co., Ltd., 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku (72) Inventor Masahiro Watanabe 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama, Kanagawa Pref., Hitachi, Ltd.

Claims (47)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】露光用照明光源からの光を所望の原画パタ
ーンが描画されたマスクもしくはレティクルに所望の指
向性を有して照射し、当該マスクの透過光もしくは反射
光を投影光学系を通して被露光物体上に投影し、上記原
画パターンからの像を露光するパターン露光方法におい
て、上記マスク上のパターンの向く方向に応じた偏光特
性を当該パターンを透過した該照明光に付与せしめるパ
ターン依存偏光マスクを用いることを特徴とするパター
ン露光方法。
1. A mask or reticle on which a desired original image pattern is drawn is irradiated with light from an exposure illumination light source with desired directivity, and transmitted light or reflected light of the mask is projected through a projection optical system. In a pattern exposure method of projecting onto an exposure object and exposing an image from the original image pattern, a pattern-dependent polarization mask that imparts polarization characteristics according to the direction of the pattern on the mask to the illumination light that has passed through the pattern. A pattern exposure method comprising:
【請求項2】上記照明光の指向性は輪帯照明あるいは射
方照明であることを特徴とする請求項1記載のパターン
露光方法。
2. The pattern exposure method according to claim 1, wherein the directivity of the illumination light is annular illumination or oblique illumination.
【請求項3】上記投影光学系の瞳上の、上記照明は上記
マスクが無い場合にはその偏光状態が瞳中心に対し概ね
回転対称であることを特徴とする請求項1または2記載
のパターン露光方法。
3. The pattern according to claim 1, wherein the illumination on the pupil of the projection optical system has a polarization state substantially rotationally symmetric with respect to the center of the pupil when the mask is not provided. Exposure method.
【請求項4】上記投影光学系の瞳近傍に偏光状態が瞳中
心に対し概ね回転対称である偏光素子もしくは検光素子
を配置したことを特徴とする請求項1または2記載のパ
ターン露光方法。
4. The pattern exposure method according to claim 1, wherein a polarization element or an analysis element whose polarization state is substantially rotationally symmetrical with respect to the pupil center is arranged near the pupil of the projection optical system.
【請求項5】マスク上のパターンのエッジの接線方向と
上記照明光の当該パターンを透過もしくは反射した光の
偏光方向が概ね平行である上記マスクを用いたことを特
徴とする請求項1または2記載のパターン露光方法。
5. The mask according to claim 1, wherein the tangential direction of the edge of the pattern on the mask and the polarization direction of the light of the illumination light transmitted or reflected through the pattern are substantially parallel to each other. The pattern exposure method described.
【請求項6】マスク上のパターンは照明光を透過もしく
は反射部分Aと若干透過もしくは反射するが、ほぼ遮光
もしくはほとんど反射しない部分Bから成り、部分Aお
よび部分Bを透過する光は互いに位相が180°異なる
上記マスクを用いることを特徴とする請求項2記載のパ
ターン露光方法。
6. A pattern on a mask is composed of a portion A which transmits or reflects illumination light and a portion B which transmits or reflects a little but substantially shields or hardly reflects, and the light transmitted through the portions A and B has a phase relative to each other. The pattern exposure method according to claim 2, wherein the masks different by 180 ° are used.
【請求項7】上記ほぼ遮光する部分Bの振幅透過率もし
くは振幅反射率は上記透過する部分Aの振幅透過率もし
くは振幅反射率に対し30%以下であることを特徴とす
る請求項6記載のパターン露光方法。
7. The amplitude transmittance or the amplitude reflectance of the substantially light-shielding portion B is 30% or less with respect to the amplitude transmittance or the amplitude reflectance of the transmitting portion A. Pattern exposure method.
【請求項8】上記振幅透過率もしくは振幅反射率は概ね
22%であることを特徴とする請求項7記載のパターン
露光方法。
8. The pattern exposure method according to claim 7, wherein the amplitude transmittance or the amplitude reflectance is approximately 22%.
【請求項9】上記輪帯照明あるいは射方照明の指向性
は、この照射光により照明されたマスク上の最小パター
ンからの回折光の±1次光のうち一方は上記投影光学系
の瞳を通り、他方は瞳を通らないようにしたことを特徴
とする請求項2記載のパターン露光方法。
9. The directivity of the annular illumination or the directional illumination is such that one of ± 1st order diffracted light from a minimum pattern on a mask illuminated by this irradiation light is a pupil of the projection optical system. The pattern exposure method according to claim 2, wherein the other side does not pass through the pupil.
【請求項10】上記輪帯照明あるいは射方照明の指向性
は、マスク上のパターンの線幅に応じて可変にしたこと
を特徴とする請求項2記載のパターン露光方法。
10. The pattern exposure method according to claim 2, wherein the directivity of the annular illumination or the oblique illumination is variable according to the line width of the pattern on the mask.
【請求項11】上記照明光は通常照明(輪帯照明あるい
は射方照明でない)で、その指向性σは0.5以上であ
り、上記照明光は上記マスクが無い場合その偏光状態が
瞳中心に対し概ね回転対称であことを特徴とする請求項
1記載のパターン露光方法。
11. The illumination light is a normal illumination (not an annular illumination or an oblique illumination), its directivity σ is 0.5 or more, and the illumination light has its polarization state at the center of the pupil when the mask is not provided. The pattern exposure method according to claim 1, wherein the pattern exposure method is substantially rotationally symmetric with respect to.
【請求項12】上記被露光物体はネガ型野感光材料を用
い、マスク上で所望のパターンは遮光部とし、当該遮光
部の周辺に偏光特性を有するパターンを描画しているこ
とを特徴とする請求項1または2記載のパターン露光方
法。
12. The object to be exposed is a negative type photosensitive material, a desired pattern is a light-shielding portion on a mask, and a pattern having a polarization characteristic is drawn around the light-shielding portion. The pattern exposure method according to claim 1.
【請求項13】上記遮光部の周辺に描画された偏光特性
を有するパターンはその幅が上記投影光学系で解像可能
なパターン幅と概ね等しい程度であることを特徴とする
請求項12記載のパターン露光方法。
13. The pattern having a polarization characteristic drawn around the light-shielding portion has a width which is substantially equal to a pattern width resolvable by the projection optical system. Pattern exposure method.
【請求項14】上記偏光特性を有するマスクに位相シフ
タを具備したことを特徴とする請求項1または2記載の
パターン露光方法。
14. The pattern exposure method according to claim 1, wherein the mask having the polarization characteristic is provided with a phase shifter.
【請求項15】上記位相シフタはパターン間又はパター
ン群間で位相差がπになるようにしたことを特徴とする
請求項14記載のパターン露光方法。
15. The pattern exposure method according to claim 14, wherein the phase shifter is configured such that a phase difference between patterns or between pattern groups is π.
【請求項16】上記位相シフタは孤立パターンもしくは
パターン群の周辺に上記投影光学系では解像しない程度
の微細性で設けられたことを特徴とする請求項14記載
のパターン露光方法。
16. The pattern exposure method according to claim 14, wherein the phase shifter is provided in the periphery of an isolated pattern or a group of patterns with such a fineness as not to be resolved by the projection optical system.
【請求項17】露光照明光源と所望の原画パターンが描
画されたマスクもしくはレティクルと当該光源より出射
した光を当該マスクに所望の指向性を有して照射せしめ
る照明光学系と、当該マスクの透過光もしくは反射光を
被露光物体上に投影する投影光学系とよりなるパターン
露光装置において、上記マスクが無い場合には上記照明
光の上記投影光学系の瞳上での偏光状態が瞳中心に対し
概ね回転対称とならしめる偏光手段を具備したことを特
徴とするパターン露光装置。
17. An exposure illumination light source, a mask or reticle on which a desired original image pattern is drawn, an illumination optical system for irradiating the mask with the light emitted from the light source with a desired directivity, and a transmission of the mask. In a pattern exposure apparatus consisting of a projection optical system for projecting light or reflected light onto an object to be exposed, if the mask is not provided, the polarization state of the illumination light on the pupil of the projection optical system with respect to the center of the pupil. A pattern exposure apparatus characterized by comprising a polarizing means which is approximately rotationally symmetrical.
【請求項18】上記照明光学系は輪帯照明あるいは射方
照明を実現する変形照明手段を具備したことを特徴とす
る請求項17記載のパターン露光装置。
18. The pattern exposure apparatus according to claim 17, wherein the illumination optical system is provided with a modified illumination means for realizing annular illumination or oblique illumination.
【請求項19】上記偏光手段は上記照明光学系内に実効
的に含まれることを特徴とする請求項17または18項
記載のパターン露光装置。
19. The pattern exposure apparatus according to claim 17, wherein the polarization means is effectively included in the illumination optical system.
【請求項20】上記偏光手段は上記投影光学系内に含ま
れることを特徴とする請求項17または18項記載のパ
ターン露光装置。
20. The pattern exposure apparatus according to claim 17, wherein the polarizing means is included in the projection optical system.
【請求項21】上記露光照明光源は水銀ランプであるこ
とを特徴とする請求項17または18記載のパターン露
光装置。
21. The pattern exposure apparatus according to claim 17, wherein the exposure illumination light source is a mercury lamp.
【請求項22】上記照明光源はエキシマレーザであるこ
とを特徴とする請求項17または18記載のパターン露
光装置。
22. The pattern exposure apparatus according to claim 17, wherein the illumination light source is an excimer laser.
【請求項23】上記照明光学系の輪帯照明あるいは射方
照明を実現する変形照明手段には輪帯照明の指向性を可
変にする手段を具備していることを特徴とする請求項1
8記載のパターン露光装置。
23. The modified illuminating means for realizing the annular illumination or the oblique illumination of the illumination optical system is provided with a means for varying the directivity of the annular illumination.
8. The pattern exposure apparatus according to item 8.
【請求項24】上記照明の指向性を可変にする手段は露
光パターンの線幅に応じた指向性が最適になるように指
向性を可変にする手段を制御することを特徴とする請求
項23記載のパターン露光装置。
24. The means for varying the directivity of the illumination controls the means for varying the directivity so that the directivity according to the line width of the exposure pattern is optimized. The pattern exposure apparatus described.
【請求項25】上記輪帯照明の指向性を可変にする手段
はフレキシブルな光ファイバーを用いたことを特徴とす
る請求項23または24記載のパターン露光装置。
25. The pattern exposure apparatus according to claim 23, wherein the means for varying the directivity of the annular illumination uses a flexible optical fiber.
【請求項26】上記輪帯照明の指向性を可変にする手段
は非輪帯の通常照明を実現可能にしたことを特徴とする
請求項23または24記載のパターン露光装置。
26. The pattern exposure apparatus according to claim 23 or 24, wherein the means for varying the directivity of the annular illumination is capable of realizing non-annular normal illumination.
【請求項27】マスク上のパターンの向く方向に応じた
偏光特性を当該パターンを透過若しくは反射する照明光
に付与せしめるパターン依存性の偏光特性を付与するマ
スク。
27. A mask that imparts pattern-dependent polarization characteristics that imparts polarization characteristics depending on the direction of the pattern on the mask to illumination light that transmits or reflects the pattern.
【請求項28】上記マスク上のパターンのエッジの接線
方向と上記照明光の当該パターンを透過、若しくは反射
した光の偏光方向が概ね平行であることを特徴とする請
求項27項記載のマスク。
28. The mask according to claim 27, wherein a tangential direction of an edge of the pattern on the mask and a polarization direction of light of the illumination light transmitted through or reflected by the pattern are substantially parallel to each other.
【請求項29】上記マスク上のパターンのエッジの接線
方向と上記照明光の当該パターンを透過、若しくは反射
した光の偏光方向が概ね直交することを特徴とする請求
項27記載のマスク。
29. The mask according to claim 27, wherein a tangential direction of an edge of a pattern on the mask and a polarization direction of light of the illumination light transmitted through or reflected by the pattern are substantially orthogonal to each other.
【請求項30】マスク上のパターンは照明光を透過もし
くは反射する部分Aと若干透過もしくは反射するが、ほ
ぼ遮光もしくはほとんど反射しない部分Bから成り、部
分Aおよび部分Bを透過する光は互いに位相が180°
異なることを特徴とする請求項27記載のマスク。
30. The pattern on the mask comprises a portion A which transmits or reflects illumination light and a portion B which slightly transmits or reflects but does not substantially shield or reflects the illumination light, and the light transmitted through the portions A and B are in phase with each other. Is 180 °
28. The mask according to claim 27, which is different.
【請求項31】上記ほぼ遮光する部分Bの振幅透過率も
しくは振幅反射率は上記透過する部分Aの振幅透過率も
しくは振幅反射率に対し実効的に30%以下であること
を特徴とする請求項30記載のマスク。
31. The amplitude transmittance or the amplitude reflectance of the substantially light-shielding portion B is effectively 30% or less of the amplitude transmittance or the amplitude reflectance of the transmitting portion A. The mask according to item 30.
【請求項32】上記ほぼ遮光する部分Bの振幅透過率も
しくは振幅反射率は上記透過する部分Aの振幅透過率も
しくは振幅反射率に対し実効的にほぼ22%であること
を特徴とする請求項31記載のマスク。
32. The amplitude transmittance or the amplitude reflectance of the substantially light-shielding portion B is substantially 22% of the amplitude transmittance or the amplitude reflectance of the transparent portion A. 31. Mask.
【請求項33】上記ほぼ遮光する部分Bは上記透過する
部分Aの近傍に限定して存在することを特徴とする請求
項30、31、32のいずれかに記載のマスク。
33. The mask according to claim 30, wherein the substantially light-shielding portion B exists only near the light-transmitting portion A.
【請求項34】上記偏光特性を付与する手段は異方性媒
体、微小偏光プリズム構造、2色性物体、又は微小スリ
ット構造からなることを特徴とする請求項27記載のマ
スク。
34. The mask according to claim 27, wherein the means for imparting the polarization property comprises an anisotropic medium, a minute polarization prism structure, a dichroic object, or a minute slit structure.
【請求項35】上記微小偏光プリズム構造は少なくとも
パターン透過部で傾斜する面を有し、当該傾斜面に多層
蒸着で形成された膜を有し、当該傾斜面を穴埋めするよ
うに透過物体を被せ、表面を平坦にした構造から成る請
求項27記載のマスク。
35. The minute polarization prism structure has a surface inclined at least at a pattern transmission part, and has a film formed by multilayer vapor deposition on the inclined surface, and covers a transmission object so as to fill the inclined surface. 28. The mask according to claim 27, which has a structure having a flat surface.
【請求項36】上記微小スリット構造はパターン透過部
のエッジの線に沿って微細な単数もしくは複数の細い線
が描画されている構造から成る請求項27記載のマス
ク。
36. The mask according to claim 27, wherein the minute slit structure has a structure in which a fine single line or a plurality of fine lines are drawn along the line of the edge of the pattern transmitting portion.
【請求項37】上記微小スリットの開口部の幅は露光波
長λの約1/2以下であることを特徴とする請求項36
記載のマスク。
37. The width of the opening of the minute slit is about 1/2 or less of the exposure wavelength λ.
The listed mask.
【請求項38】上記細い線は導電性であることを特徴と
する請求項36または37記載のマスク。
38. The mask according to claim 36, wherein the thin line is conductive.
【請求項39】マスク上で所望のパターンは遮光部と
し、当該遮光部の周辺に偏光特性を有するパターンを描
画していることを特徴とする請求項27記載のマスク。
39. The mask according to claim 27, wherein a desired pattern is a light-shielding portion on the mask, and a pattern having a polarization characteristic is drawn around the light-shielding portion.
【請求項40】上記遮光部の周辺に描画された偏光特性
を有するパターンはその幅が上記投影光学系で解像可能
なパターン幅と概ね等しい程度であることを特徴とする
請求項39記載のマスク。
40. The pattern having polarization characteristics drawn around the light-shielding portion has a width which is substantially equal to a pattern width resolvable by the projection optical system. mask.
【請求項41】上記偏光特性を有するマスクに位相シフ
タを具備したことを特徴とする請求項27記載のマス
ク。
41. The mask according to claim 27, wherein the mask having the polarization characteristic is provided with a phase shifter.
【請求項42】上記位相シフタはパターン間又はパター
ン群間で位相差がπになるようにしたことを特徴とする
請求項41記載のマスク。
42. The mask according to claim 41, wherein the phase shifter has a phase difference of π between patterns or pattern groups.
【請求項43】上記位相シフタは孤立パターンもしくは
パターン群の周辺に上記投影光学系では解像しない程度
の微細性で設けられたことを特徴とする請求項41記載
のマスク。
43. The mask according to claim 41, wherein the phase shifter is provided in the periphery of an isolated pattern or pattern group with a fineness not to be resolved by the projection optical system.
【請求項44】露光用照明光源からの光を所望の原画パ
ターンが描画されたマスクもしくはレティクルに所望の
指向性を有して照射し、当該マスクの透過光もしくは反
射光を投影光学系を通して被露光物体上に投影し、上記
原画パターンからの像を露光するパターン露光方法によ
り作られた半導体集積回路において、上記照明光の指向
性は輪帯照明あるいは射方照明であり、上記マスク上の
パターンの向く方向に応じた偏光特性を当該パターンを
透過した該照明光に付与せしめるパターン依存偏光マス
クを用いるパターン露光方法を用いて作られた少なくと
も2方向の微細パターンを含む半導体集積回路。
44. A mask or reticle on which a desired original pattern is drawn is irradiated with light from an exposure illumination light source with desired directivity, and transmitted light or reflected light of the mask is projected through a projection optical system. In a semiconductor integrated circuit formed by a pattern exposure method of projecting onto an exposure object and exposing an image from the original image pattern, the directivity of the illumination light is an annular illumination or a directional illumination, and the pattern on the mask A semiconductor integrated circuit including a fine pattern in at least two directions, which is formed by a pattern exposure method using a pattern-dependent polarization mask that imparts polarization characteristics according to the direction in which the illumination light is transmitted through the pattern.
【請求項45】上記2方向の微細パターンは少なくとも
繰返しパターンを含み、当該繰返しパターンの線幅wま
たは繰返しピッチpは、露光波長をλ、投影光学系の開
口数をNAとした時に、0.25λ/NA<w<0.5
λ/NAまたは0.5λ/NA<p<1.0λ/NAを
満たすことを特徴とする請求項44記載の半導体集積回
路。
45. The two-direction fine pattern includes at least a repeating pattern, and the line width w or the repeating pitch p of the repeating pattern is 0..0 when the exposure wavelength is λ and the numerical aperture of the projection optical system is NA. 25λ / NA <w <0.5
The semiconductor integrated circuit according to claim 44, wherein λ / NA or 0.5λ / NA <p <1.0λ / NA is satisfied.
【請求項46】位相シフター法では露光不可能なパター
ンを含み、かつ繰返しパターンを含み、当該繰返しパタ
ーンの線幅wまたは繰返しピッチpは、露光波長をλ、
投影光学系の開口数をNAとした時に、0.25λ/N
A<w<0.5λ/NAまたは0.5λ/NA<p<
1.0λ/NAを満たす波長λが150nm以上の光で
パターン露光された半導体集積回路。
46. A pattern including a pattern that cannot be exposed by the phase shifter method and a repeating pattern, wherein the line width w or the repeating pitch p of the repeating pattern has an exposure wavelength of λ,
When the numerical aperture of the projection optical system is NA, 0.25λ / N
A <w <0.5λ / NA or 0.5λ / NA <p <
A semiconductor integrated circuit that is pattern-exposed with light having a wavelength λ satisfying 1.0λ / NA of 150 nm or more.
【請求項47】直交する2方向とはほぼ45°の角度を
有するパターンを含む請求項46記載の半導体集積回
路。
47. The semiconductor integrated circuit according to claim 46, which includes a pattern having an angle of approximately 45 ° with two orthogonal directions.
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