JP2000252199A - 投影露光装置及び投影露光方法 - Google Patents
投影露光装置及び投影露光方法Info
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
- G03F7/70466—Multiple exposures, e.g. combination of fine and coarse exposures, double patterning or multiple exposures for printing a single feature
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 露光波長と同程度ないし露光波長以下の微細
なレジストパターンを転写する場合においても、良好な
解像特性と焦点深度を得ることができる投影露光装置及
び投影露光方法を提供する。 【解決手段】 光源からの光を照明光学系を介してマス
クに照射し、マスク上のパターンを投影光学系を介して
基板上へ投影する投影露光方法において、高σの照明系
を用いて露光を行う第１の露光工程Ｓ１と、低σの照明
系を用いて露光を行う第２の露光工程Ｓ２とを包含し、
第１の露光工程Ｓ１と第２の露光工程Ｓ２により多重露
光を行う。
なレジストパターンを転写する場合においても、良好な
解像特性と焦点深度を得ることができる投影露光装置及
び投影露光方法を提供する。 【解決手段】 光源からの光を照明光学系を介してマス
クに照射し、マスク上のパターンを投影光学系を介して
基板上へ投影する投影露光方法において、高σの照明系
を用いて露光を行う第１の露光工程Ｓ１と、低σの照明
系を用いて露光を行う第２の露光工程Ｓ２とを包含し、
第１の露光工程Ｓ１と第２の露光工程Ｓ２により多重露
光を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
プロセスの一つであるリソグラフィ工程に係る投影露光
装置及び投影露光方法に関する。
プロセスの一つであるリソグラフィ工程に係る投影露光
装置及び投影露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子、大規模集積回路（Ｌ
ＳＩ）等ではパターンの微細化、高集積化が急速に進
み、リソグラフィ技術においては、ＬＳＩパターンの微
細化に伴い、変形照明や瞳フィルター、位相シフト等の
超解像リソグラフィ技術の実用化が押し進められてい
る。
ＳＩ）等ではパターンの微細化、高集積化が急速に進
み、リソグラフィ技術においては、ＬＳＩパターンの微
細化に伴い、変形照明や瞳フィルター、位相シフト等の
超解像リソグラフィ技術の実用化が押し進められてい
る。
【０００３】これまで、リソグラフィ工程においては、
転写パターンのサイズが露光波長に比べて大きく、解像
限界を問題とするまでには至っていなかった。
転写パターンのサイズが露光波長に比べて大きく、解像
限界を問題とするまでには至っていなかった。
【０００４】しかしながら、最近では、半導体素子の微
細化、高集積化が急速に進み、露光波長又はそれ以下の
解像度を得る技術が検討されている。
細化、高集積化が急速に進み、露光波長又はそれ以下の
解像度を得る技術が検討されている。
【０００５】解像度Ｒは、露光波長をλ、光学系の開口
数をＮＡとすると、λ／ＮＡに比例する関係にあるの
で、開口数を大きくすると、解像度が向上する。
数をＮＡとすると、λ／ＮＡに比例する関係にあるの
で、開口数を大きくすると、解像度が向上する。
【０００６】このため、投影露光装置では、高ＮＡ化が
行われている。ところが、開口数を大きくすると、焦点
深度が小さくなる。これは、焦点深度が、λ／ＮＡ2に
比例する関係にあり、焦点深度∝λ／ＮＡ2と表される
からである。
行われている。ところが、開口数を大きくすると、焦点
深度が小さくなる。これは、焦点深度が、λ／ＮＡ2に
比例する関係にあり、焦点深度∝λ／ＮＡ2と表される
からである。
【０００７】従って、高ＮＡ化だけで、解像度を向上さ
せようとすると、焦点深度が小さくなって転写精度が低
下するという問題があった。
せようとすると、焦点深度が小さくなって転写精度が低
下するという問題があった。
【０００８】この問題に対し、従来より、焦点深度を確
保するための方法として、多重結像露光法が良く知られ
ている。この多重結像露光法は、マスクパターンの結像
面を光軸方向の異なる位置に設定して多重露光するもの
であり、孤立パターンの焦点深度の向上には特に有効で
ある。
保するための方法として、多重結像露光法が良く知られ
ている。この多重結像露光法は、マスクパターンの結像
面を光軸方向の異なる位置に設定して多重露光するもの
であり、孤立パターンの焦点深度の向上には特に有効で
ある。
【０００９】しかしながら、この多重結像露光法では、
周期的なＬ／Ｓパターンの場合、図６において、相対光
強度プロファイルＷ６で示すように、Ｌ／Ｓパターンの
中央部と端部で光強度に差が生じる。このため、多重露
光だけでは解像度に関係しているコントラストの改善を
図ることができない。
周期的なＬ／Ｓパターンの場合、図６において、相対光
強度プロファイルＷ６で示すように、Ｌ／Ｓパターンの
中央部と端部で光強度に差が生じる。このため、多重露
光だけでは解像度に関係しているコントラストの改善を
図ることができない。
【００１０】また、光学系の解像度を向上させるための
方法として、古くから輪帯照明法が良く知られている。
輪帯照明をＬ／Ｓパターンに用いると、Ｌ／Ｓパターン
の解像度も良くなる。
方法として、古くから輪帯照明法が良く知られている。
輪帯照明をＬ／Ｓパターンに用いると、Ｌ／Ｓパターン
の解像度も良くなる。
【００１１】こうしたことから、特開平６−１８１１５
４号公報には、上記の輪帯照明法と多重結像露光法を組
み合わせて、焦点深度の改善と周期的なＬ／Ｓパターン
のコントラストの低下を抑える方法が開示されている
（従来例１）。
４号公報には、上記の輪帯照明法と多重結像露光法を組
み合わせて、焦点深度の改善と周期的なＬ／Ｓパターン
のコントラストの低下を抑える方法が開示されている
（従来例１）。
【００１２】また、特開平４−１７９９５８号公報に
は、マスクパターンに大きい孤立パターンと小さい孤立
パターンが存在する場合において、二重輪帯照明を用い
て転写の改善を行う方法が開示されている（従来例
２）。
は、マスクパターンに大きい孤立パターンと小さい孤立
パターンが存在する場合において、二重輪帯照明を用い
て転写の改善を行う方法が開示されている（従来例
２）。
【００１３】マスクパターンに大きい孤立パターンと小
さい孤立パターンが存在する場合には、同時に良好な解
像度を得るのが困難である。
さい孤立パターンが存在する場合には、同時に良好な解
像度を得るのが困難である。
【００１４】そこで、投影光学系には輪帯状の光学部材
であるアパーチャを入れ、更に照明光学系の集光レンズ
付近に、図９に示すような二重輪帯の光学部材を入れる
ことで、照明光学系の二重輪帯において、内側の同心円
部を通る光量を輪帯部を通る光量の２倍以上にすること
により、大きい孤立パターンと小さい孤立パターンの転
写の改善を行っている。
であるアパーチャを入れ、更に照明光学系の集光レンズ
付近に、図９に示すような二重輪帯の光学部材を入れる
ことで、照明光学系の二重輪帯において、内側の同心円
部を通る光量を輪帯部を通る光量の２倍以上にすること
により、大きい孤立パターンと小さい孤立パターンの転
写の改善を行っている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例２の方法による場合には、内円部を通る光と輪帯部
を通る光は光路の距離が違うので、相互に干渉が生じ、
Ｌ／Ｓパターンのコントラストが低下する（ピッチ、Ｌ
／Ｓサイズ）領域がある。特に孤立パターンでは、焦点
深度も改善されないケースが少なくない。
来例２の方法による場合には、内円部を通る光と輪帯部
を通る光は光路の距離が違うので、相互に干渉が生じ、
Ｌ／Ｓパターンのコントラストが低下する（ピッチ、Ｌ
／Ｓサイズ）領域がある。特に孤立パターンでは、焦点
深度も改善されないケースが少なくない。
【００１６】上記従来例１の方法による場合には、通常
照明による１回目の露光を、図５（ａ）に示すように、
ある位置Ｐ１から−０．５μｍ離れた位置Ｐ２で焦点を
合わせて行い、通常照明による２回目の露光を、図５
（ｂ）に示すように、位置Ｐ１で焦点を合わせて行って
いる。そして、図５（ｃ）には、２回の露光による各位
置での合成露光を示している。
照明による１回目の露光を、図５（ａ）に示すように、
ある位置Ｐ１から−０．５μｍ離れた位置Ｐ２で焦点を
合わせて行い、通常照明による２回目の露光を、図５
（ｂ）に示すように、位置Ｐ１で焦点を合わせて行って
いる。そして、図５（ｃ）には、２回の露光による各位
置での合成露光を示している。
【００１７】位置Ｐ１での合成露光について、Ｌ／Ｓパ
ターンの中央部と端部の光強度は、２回目の露光では等
しいが、１回目の露光では焦点位置が０．５μｍシフト
しているので、端部の光強度が少し低くなっている。こ
のため、２回の合成露光では、両端のコントラストが少
し悪くなっている。
ターンの中央部と端部の光強度は、２回目の露光では等
しいが、１回目の露光では焦点位置が０．５μｍシフト
しているので、端部の光強度が少し低くなっている。こ
のため、２回の合成露光では、両端のコントラストが少
し悪くなっている。
【００１８】コントラスト等の光学特性を改善するに
は、図７に示すように、Ｌ／Ｓパターンの両端にダミー
パターン７１を入れる方法があり、後のプロセス行程で
このダミーパターン７１を削ることが考えられる。
は、図７に示すように、Ｌ／Ｓパターンの両端にダミー
パターン７１を入れる方法があり、後のプロセス行程で
このダミーパターン７１を削ることが考えられる。
【００１９】また、図８に示すように、Ｌ／Ｓパターン
の両端に、位相シフト効果を持つ解像限界以下の微細な
補助パターン８１を加えるといった方法も考えられる。
の両端に、位相シフト効果を持つ解像限界以下の微細な
補助パターン８１を加えるといった方法も考えられる。
【００２０】しかしながら、これらの方法は、パターン
形成が技術的に難しいことに加え、製造工程が複雑とな
り製造費用が増大するといった問題がある。
形成が技術的に難しいことに加え、製造工程が複雑とな
り製造費用が増大するといった問題がある。
【００２１】本発明は、こうした従来技術の課題を解決
するものであり、露光波長と同程度ないし露光波長以下
の微細なレジストパターンを転写する場合においても、
良好な解像特性と焦点深度を得ることができる投影露光
装置及び投影露光方法を提供することを目的とする。
するものであり、露光波長と同程度ないし露光波長以下
の微細なレジストパターンを転写する場合においても、
良好な解像特性と焦点深度を得ることができる投影露光
装置及び投影露光方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置
は、光源からの光を照明光学系を介してマスクに照射
し、該マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上
へ投影する投影露光装置であって、高σの照明系を用い
て露光を行う第１の露光手段と、低σの照明系を用いて
露光を行う第２の露光手段とを備え、該第１の露光手段
と該第２の露光手段により多重露光を行うようにしてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
は、光源からの光を照明光学系を介してマスクに照射
し、該マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上
へ投影する投影露光装置であって、高σの照明系を用い
て露光を行う第１の露光手段と、低σの照明系を用いて
露光を行う第２の露光手段とを備え、該第１の露光手段
と該第２の露光手段により多重露光を行うようにしてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】好ましくは、露光時における焦点位置が、
前記第１の露光手段と前記第２の露光手段とで異なる構
成とする。
前記第１の露光手段と前記第２の露光手段とで異なる構
成とする。
【００２４】また、本発明の投影露光装置は、光源から
の光を照明光学系を介してマスクに照射し、該マスク上
のパターンを投影光学系を介して基板上へ投影する投影
露光装置であって、高σ部と低σ部を有する照明系を用
いて露光を行う第３の露光手段を備えており、そのこと
により上記目的が達成される。
の光を照明光学系を介してマスクに照射し、該マスク上
のパターンを投影光学系を介して基板上へ投影する投影
露光装置であって、高σ部と低σ部を有する照明系を用
いて露光を行う第３の露光手段を備えており、そのこと
により上記目的が達成される。
【００２５】また、好ましくは、露光時における焦点位
置が、前記高σの照明系と前記低σの照明系とで、光軸
方向に定在波の１／２波長の奇数倍だけずれている構成
とする。
置が、前記高σの照明系と前記低σの照明系とで、光軸
方向に定在波の１／２波長の奇数倍だけずれている構成
とする。
【００２６】前記高σの照明系が、前記照明光学系の集
光レンズ又はその近傍に、光軸に対して回転対称な複数
の開口又は輪帯状の開口を有する構成とすることができ
る。
光レンズ又はその近傍に、光軸に対して回転対称な複数
の開口又は輪帯状の開口を有する構成とすることができ
る。
【００２７】好ましくは、前記高σの照明系が、光軸に
対して輪帯状をなし、該輪帯の外径部のコヒーレント因
子σｏｕｔと内径部におけるコヒーレント因子σｉｎ
が、下記（１）式〜（３）式の条件、 ０．６≦σｉｎ≦０．８６…（１） ０．６≦σｏｕｔ…（２） σｉｎ＋０．０８≦σｏｕｔ…（３） を満たす構成とする。
対して輪帯状をなし、該輪帯の外径部のコヒーレント因
子σｏｕｔと内径部におけるコヒーレント因子σｉｎ
が、下記（１）式〜（３）式の条件、 ０．６≦σｉｎ≦０．８６…（１） ０．６≦σｏｕｔ…（２） σｉｎ＋０．０８≦σｏｕｔ…（３） を満たす構成とする。
【００２８】また、好ましくは、前記第３の露光手段に
おいて、前記高σ部の照明系は、光軸に対して輪帯状を
なし、該輪帯の外径部のコヒーレント因子σｏｕｔと内
径部におけるコヒーレント因子σｉｎが、下記（１）式
〜（３）式の条件、 ０．６≦σｉｎ≦０．８６…（１） ０．６≦σｏｕｔ…（２） σｉｎ＋０．０８≦σｏｕｔ…（３） を満たし、かつ、前記低σ部の照明系は、光軸に対して
同心円状をなし、コヒーレント因子σｃが０．０８〜
０．３６の範囲内にあり、該高σ部と該低σ部を有する
照明系が二重輪帯をなすと共に、該低σ部の光強度透過
率が該高σ部の光強度透過率の２０％〜５０％の範囲に
ある構成とする。
おいて、前記高σ部の照明系は、光軸に対して輪帯状を
なし、該輪帯の外径部のコヒーレント因子σｏｕｔと内
径部におけるコヒーレント因子σｉｎが、下記（１）式
〜（３）式の条件、 ０．６≦σｉｎ≦０．８６…（１） ０．６≦σｏｕｔ…（２） σｉｎ＋０．０８≦σｏｕｔ…（３） を満たし、かつ、前記低σ部の照明系は、光軸に対して
同心円状をなし、コヒーレント因子σｃが０．０８〜
０．３６の範囲内にあり、該高σ部と該低σ部を有する
照明系が二重輪帯をなすと共に、該低σ部の光強度透過
率が該高σ部の光強度透過率の２０％〜５０％の範囲に
ある構成とする。
【００２９】また、好ましくは、前記低σの照明系のσ
値が、０．０８〜０．３３の範囲内にある構成とする。
値が、０．０８〜０．３３の範囲内にある構成とする。
【００３０】また、好ましくは、前記マスクが、複数の
透明領域と不透明領域、又は複数の半透明領域からなる
ハーフトーン位相シフトマスクである構成とする。特
に、このハーフトーン位相シフトマスクは、位相差が１
８０度で光強度透過率が３％〜６％の範囲内にあるもの
がよい。
透明領域と不透明領域、又は複数の半透明領域からなる
ハーフトーン位相シフトマスクである構成とする。特
に、このハーフトーン位相シフトマスクは、位相差が１
８０度で光強度透過率が３％〜６％の範囲内にあるもの
がよい。
【００３１】本発明の投影露光方法は、光源からの光を
照明光学系を介してマスクに照射し、該マスク上のパタ
ーンを投影光学系を介して基板上へ投影する投影露光方
法であって、高σの照明系を用いて露光を行う第１の露
光工程と、低σの照明系を用いて露光を行う第２の露光
工程とを包含し、該第１の露光工程と該第２の露光工程
により多重露光を行うようにしており、そのことにより
上記目的が達成される。
照明光学系を介してマスクに照射し、該マスク上のパタ
ーンを投影光学系を介して基板上へ投影する投影露光方
法であって、高σの照明系を用いて露光を行う第１の露
光工程と、低σの照明系を用いて露光を行う第２の露光
工程とを包含し、該第１の露光工程と該第２の露光工程
により多重露光を行うようにしており、そのことにより
上記目的が達成される。
【００３２】好ましくは、露光時における焦点位置が、
前記第１の露光工程と前記第２の露光工程とで異なるよ
うにする。
前記第１の露光工程と前記第２の露光工程とで異なるよ
うにする。
【００３３】また、本発明の投影露光方法は、光源から
の光を照明光学系を介してマスクに照射し、該マスク上
のパターンを投影光学系を介して基板上へ投影する投影
露光方法であって、高σ部と低σ部を有する照明系を用
いて１回で露光を行う第３の露光工程を包含しており、
そのことにより上記目的が達成される。
の光を照明光学系を介してマスクに照射し、該マスク上
のパターンを投影光学系を介して基板上へ投影する投影
露光方法であって、高σ部と低σ部を有する照明系を用
いて１回で露光を行う第３の露光工程を包含しており、
そのことにより上記目的が達成される。
【００３４】以下に、本発明の作用について説明する。
【００３５】上記構成の投影露光装置によれば、光源か
らの光を照明光学系を介してマスクに照射し、マスク上
のパターンを投影光学系を介して基板上へ投影する際
に、第１の露光手段により高σの照明系を用いて露光を
行うと共に、第２の露光手段により低σの照明系を用い
て露光を行う。
らの光を照明光学系を介してマスクに照射し、マスク上
のパターンを投影光学系を介して基板上へ投影する際
に、第１の露光手段により高σの照明系を用いて露光を
行うと共に、第２の露光手段により低σの照明系を用い
て露光を行う。
【００３６】第１の露光手段では、マスクパターンの端
部の光強度が小さくなるが、第２の露光手段では、マス
クパターンの端部の光強度が大きくなる。このため、第
１の露光手段と第２の露光手段による多重露光では、相
違していたマスクパターンの端部の光強度が相補されて
所望の中心値に近づくため、マスクパターン全体に渡っ
て均一な光強度分布が得られる。従って、露光波長と同
程度ないし露光波長以下の微細なレジストパターンを転
写する場合においても、良好な解像特性と焦点深度を得
ることができる。
部の光強度が小さくなるが、第２の露光手段では、マス
クパターンの端部の光強度が大きくなる。このため、第
１の露光手段と第２の露光手段による多重露光では、相
違していたマスクパターンの端部の光強度が相補されて
所望の中心値に近づくため、マスクパターン全体に渡っ
て均一な光強度分布が得られる。従って、露光波長と同
程度ないし露光波長以下の微細なレジストパターンを転
写する場合においても、良好な解像特性と焦点深度を得
ることができる。
【００３７】露光時における焦点位置が、上記の第１の
露光手段と第２の露光手段とで異なる構成にすると、マ
スクパターンの端部の光強度が相補されて所望の中心値
に近づくフォーカス範囲が広くなり、マスクパターン全
体に渡ってより一層均一な光強度分布が得られる。
露光手段と第２の露光手段とで異なる構成にすると、マ
スクパターンの端部の光強度が相補されて所望の中心値
に近づくフォーカス範囲が広くなり、マスクパターン全
体に渡ってより一層均一な光強度分布が得られる。
【００３８】特に、露光時における焦点位置が、高σの
照明系と低σの照明系とで、光軸方向に定在波の１／２
波長の奇数倍だけずれた構成にすると、レジスト膜厚や
下地からの反射の影響を最小限に抑えつつ、焦点深度を
増大させることが可能となる。
照明系と低σの照明系とで、光軸方向に定在波の１／２
波長の奇数倍だけずれた構成にすると、レジスト膜厚や
下地からの反射の影響を最小限に抑えつつ、焦点深度を
増大させることが可能となる。
【００３９】図１５に示すシミュレーション結果から、
光軸に対して輪帯状をなす高σの照明系において、輪帯
の外径部のコヒーレント因子σｏｕｔと内径部における
コヒーレント因子σｉｎが、上記（１）式〜（３）式の
条件を満たす構成とすることが望ましい。
光軸に対して輪帯状をなす高σの照明系において、輪帯
の外径部のコヒーレント因子σｏｕｔと内径部における
コヒーレント因子σｉｎが、上記（１）式〜（３）式の
条件を満たす構成とすることが望ましい。
【００４０】図１６に示すシミュレーション結果から、
低σの照明系のσ値が、０．０８〜０．３３の範囲内に
ある構成とすることが望ましい。
低σの照明系のσ値が、０．０８〜０．３３の範囲内に
ある構成とすることが望ましい。
【００４１】また、本発明の投影露光装置は、上記の第
１の露光手段と第２の露光手段に代えて、高σ部と低σ
部を有する照明系を用いて露光を行う第３の露光手段を
備える構成としてもよい。
１の露光手段と第２の露光手段に代えて、高σ部と低σ
部を有する照明系を用いて露光を行う第３の露光手段を
備える構成としてもよい。
【００４２】この第３の露光手段による場合には、図１
７に示すシミュレーション結果から、光軸に対して輪帯
状をなす高σ部の照明系において、輪帯の外径部のコヒ
ーレント因子σｏｕｔと内径部におけるコヒーレント因
子σｉｎが、上記（１）式〜（３）式の条件を満たす構
成とし、かつ、低σ部の照明系は、光軸に対して同心円
状をなし、コヒーレント因子σｃが０．０８〜０．３６
の範囲内にあり、高σ部と低σ部を有する照明系が二重
輪帯をなすと共に、低σ部の光強度透過率が高σ部の光
強度透過率の２０％〜５０％の範囲にある構成にするこ
とが望ましい。
７に示すシミュレーション結果から、光軸に対して輪帯
状をなす高σ部の照明系において、輪帯の外径部のコヒ
ーレント因子σｏｕｔと内径部におけるコヒーレント因
子σｉｎが、上記（１）式〜（３）式の条件を満たす構
成とし、かつ、低σ部の照明系は、光軸に対して同心円
状をなし、コヒーレント因子σｃが０．０８〜０．３６
の範囲内にあり、高σ部と低σ部を有する照明系が二重
輪帯をなすと共に、低σ部の光強度透過率が高σ部の光
強度透過率の２０％〜５０％の範囲にある構成にするこ
とが望ましい。
【００４３】また、上記マスクが、複数の透明領域と不
透明領域、又は複数の半透明領域からなるハーフトーン
位相シフトマスクである構成にすると、図１４に示すよ
うに、孤立パターン端部の相対光強度分布の勾配が大き
くなり、孤立パターンのコントラストが改善される。特
に、このハーフトーン位相シフトマスクは、位相差が１
８０度で光強度透過率が３％〜６％の範囲内にあるもの
がよい。
透明領域、又は複数の半透明領域からなるハーフトーン
位相シフトマスクである構成にすると、図１４に示すよ
うに、孤立パターン端部の相対光強度分布の勾配が大き
くなり、孤立パターンのコントラストが改善される。特
に、このハーフトーン位相シフトマスクは、位相差が１
８０度で光強度透過率が３％〜６％の範囲内にあるもの
がよい。
【００４４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて具体的に説明する。
面に基づいて具体的に説明する。
【００４５】（実施形態１）本発明は、半導体装置の製
造プロセスの一つであるリソグラフィ工程に係り、光源
からの光を照明光学系を介してマスクに照射し、マスク
上のパターンを投影光学系を介して基板上へ投影する投
影露光方法に関する。
造プロセスの一つであるリソグラフィ工程に係り、光源
からの光を照明光学系を介してマスクに照射し、マスク
上のパターンを投影光学系を介して基板上へ投影する投
影露光方法に関する。
【００４６】本発明の実施形態１による投影露光方法
は、図１に示すように、高σの照明系を用いて露光を行
う第１の露光工程Ｓ１と、低σの照明系を用いて露光を
行う第２の露光工程Ｓ２とを包含し、第１の露光工程Ｓ
１と第２の露光工程Ｓ２により多重露光を行うものであ
る。この多重露光を行った後にベーク工程Ｓ３を経て、
レジスト現像工程Ｓ４を行う。
は、図１に示すように、高σの照明系を用いて露光を行
う第１の露光工程Ｓ１と、低σの照明系を用いて露光を
行う第２の露光工程Ｓ２とを包含し、第１の露光工程Ｓ
１と第２の露光工程Ｓ２により多重露光を行うものであ
る。この多重露光を行った後にベーク工程Ｓ３を経て、
レジスト現像工程Ｓ４を行う。
【００４７】尚、第１の露光工程Ｓ１と第２の露光工程
Ｓ２は、工程の順序は問わないが、露光時における焦点
位置が、第１の露光工程Ｓ１と第２の露光工程Ｓ２とで
異なるようにすることが好ましい。
Ｓ２は、工程の順序は問わないが、露光時における焦点
位置が、第１の露光工程Ｓ１と第２の露光工程Ｓ２とで
異なるようにすることが好ましい。
【００４８】より具体的には、高σの照明系を用いて露
光を行う第１の露光工程Ｓ１は、斜め入射を大きくとる
ため、σ≧０．８の条件で、照明光学系において図２
（ａ）に示すような輪帯状の変形照明を用いて行う。低
σの照明系を用いて露光を行う第２の露光工程Ｓ２は、
σ≦０．３３の条件で、変形照明を用いず図２（ｂ）に
示すような通常照明を用いて行う。
光を行う第１の露光工程Ｓ１は、斜め入射を大きくとる
ため、σ≧０．８の条件で、照明光学系において図２
（ａ）に示すような輪帯状の変形照明を用いて行う。低
σの照明系を用いて露光を行う第２の露光工程Ｓ２は、
σ≦０．３３の条件で、変形照明を用いず図２（ｂ）に
示すような通常照明を用いて行う。
【００４９】ここで、σは、コヒーレント因子（Ｃｏｈ
ｅｒｅｎｔ ｆａｃｔｏｒ）であって、投影光学系の瞳
の大きさに対する光源像の大きさで定義されるものであ
り、通常０＜σの範囲の数値で表される。
ｅｒｅｎｔ ｆａｃｔｏｒ）であって、投影光学系の瞳
の大きさに対する光源像の大きさで定義されるものであ
り、通常０＜σの範囲の数値で表される。
【００５０】このような露光を行う投影露光装置３０
は、図３の概念図に示すように、光軸上に、表面に遮光
材を形成したガラス板からなるアパーチャ３１と集光レ
ンズ３２からなる照明光学系、フォトマスク３３、投影
光学系の投影レンズ３４、及び基板３５が、この順に設
けられた構成からなる。
は、図３の概念図に示すように、光軸上に、表面に遮光
材を形成したガラス板からなるアパーチャ３１と集光レ
ンズ３２からなる照明光学系、フォトマスク３３、投影
光学系の投影レンズ３４、及び基板３５が、この順に設
けられた構成からなる。
【００５１】この投影露光装置３０にて、上記フォトマ
スク３３の合焦点面Ｆを、基板３５の表面のレジストに
対して光軸方向に相対的に異なる位置に設定して、多重
結像露光を行う。尚、多重露光を行う際、高σの変形照
明系による露光と低σの通常露光の順序は問わない。
スク３３の合焦点面Ｆを、基板３５の表面のレジストに
対して光軸方向に相対的に異なる位置に設定して、多重
結像露光を行う。尚、多重露光を行う際、高σの変形照
明系による露光と低σの通常露光の順序は問わない。
【００５２】図１０及び図１１は、この時のＬ／Ｓパタ
ーン周辺部のレジスト位置での相対光強度分布（光学
像）を示しており、図１０に１回目の高σの変形照明系
による露光の場合を、図１１に２回目の低σの通常露光
の場合を表す。尚、この時のシミュレーション条件は、
１回目の高σの変形照明系による露光では、露光波長が
２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、ＮＡ＝０．６０、
σ＝０．８０で、パターンには０．１８μｍのＬ／Ｓパ
ターンを用いている。２回目の低σの通常露光は、露光
波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、ＮＡ＝０．
６０，σ＝０．３０を用いている。
ーン周辺部のレジスト位置での相対光強度分布（光学
像）を示しており、図１０に１回目の高σの変形照明系
による露光の場合を、図１１に２回目の低σの通常露光
の場合を表す。尚、この時のシミュレーション条件は、
１回目の高σの変形照明系による露光では、露光波長が
２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、ＮＡ＝０．６０、
σ＝０．８０で、パターンには０．１８μｍのＬ／Ｓパ
ターンを用いている。２回目の低σの通常露光は、露光
波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、ＮＡ＝０．
６０，σ＝０．３０を用いている。
【００５３】図１２は、１回目の高σの変形照明系によ
る露光と２回目の低σの通常露光の相対光強度分布のプ
ロファイルを重ね合わせた結果を示しており、０．１８
μｍのＬ／Ｓパターンの全体に渡って均一な光学特性が
確保されていることがわかる。これは、２回目の低σ照
明系による通常露光では、周辺の相対光強度分布のプロ
ファイルが大きくなっているため、１回目の変形照明に
よる露光での周辺の相対光強度分布が低い部分が補われ
るからである。
る露光と２回目の低σの通常露光の相対光強度分布のプ
ロファイルを重ね合わせた結果を示しており、０．１８
μｍのＬ／Ｓパターンの全体に渡って均一な光学特性が
確保されていることがわかる。これは、２回目の低σ照
明系による通常露光では、周辺の相対光強度分布のプロ
ファイルが大きくなっているため、１回目の変形照明に
よる露光での周辺の相対光強度分布が低い部分が補われ
るからである。
【００５４】尚、高σの照明系は、図２（ａ）に示す輪
帯状の照明以外に、図２（ｃ）に示すような光軸に対し
て回転対称な複数の開口を、照明光学系の集光レンズ又
はその近傍に有する変形照明を用いても同様の効果が期
待できる。ここでは、光軸に対して回転対称な４つの開
口Ｃ１〜Ｃ４を設ける例を示している。
帯状の照明以外に、図２（ｃ）に示すような光軸に対し
て回転対称な複数の開口を、照明光学系の集光レンズ又
はその近傍に有する変形照明を用いても同様の効果が期
待できる。ここでは、光軸に対して回転対称な４つの開
口Ｃ１〜Ｃ４を設ける例を示している。
【００５５】図４の概念図に示すように、２回の露光
は、これらマスクパターンの合焦点面を光軸方向の相対
的に異なる位置に設定して多重結像露光を行う。低σ照
明系による２回目の露光では、±１μｍのデフォーカス
でもＬ／Ｓ周辺の相対光強度分布のプロファイルは大き
いので、多重結像露光により周辺部を含む広いフォーカ
ス範囲に渡って均一な光学特性が得られることがわか
る。
は、これらマスクパターンの合焦点面を光軸方向の相対
的に異なる位置に設定して多重結像露光を行う。低σ照
明系による２回目の露光では、±１μｍのデフォーカス
でもＬ／Ｓ周辺の相対光強度分布のプロファイルは大き
いので、多重結像露光により周辺部を含む広いフォーカ
ス範囲に渡って均一な光学特性が得られることがわか
る。
【００５６】この多重結像露光法について、図４を用い
てさらに詳しく説明する。
てさらに詳しく説明する。
【００５７】図４（ａ）に示す１回目の露光は、図５に
示す従来例の１回目の露光と同じで、ある位置Ｐ１から
−０．５μｍ離れた位置Ｐ２に焦点を合わせて高σの変
形照明系による露光を行っている。この１回目の露光で
は、Ｌ／Ｓパターンの端部で光強度が低下している。
示す従来例の１回目の露光と同じで、ある位置Ｐ１から
−０．５μｍ離れた位置Ｐ２に焦点を合わせて高σの変
形照明系による露光を行っている。この１回目の露光で
は、Ｌ／Ｓパターンの端部で光強度が低下している。
【００５８】図４（ｂ）に示す２回目の露光は、位置Ｐ
１に焦点を合わせて、高σの変形照明系でなく低σの通
常照明系による露光を行っている。この２回目の露光で
は、Ｌ／Ｓパターンの端部の光強度が内部より大きくな
っている。これは、低σの露光条件で絞ると、Ｌ／Ｓパ
ターンでは両端のパターンが境界に位置しているので、
パターンの境界では干渉効果が強まるからである。
１に焦点を合わせて、高σの変形照明系でなく低σの通
常照明系による露光を行っている。この２回目の露光で
は、Ｌ／Ｓパターンの端部の光強度が内部より大きくな
っている。これは、低σの露光条件で絞ると、Ｌ／Ｓパ
ターンでは両端のパターンが境界に位置しているので、
パターンの境界では干渉効果が強まるからである。
【００５９】このため、図４（ｃ）に示す２回の合成露
光としては、Ｌ／Ｓパターンの端部まで均一な光強度分
布が得られ、コントラストが非常に良くなる。
光としては、Ｌ／Ｓパターンの端部まで均一な光強度分
布が得られ、コントラストが非常に良くなる。
【００６０】尚、上述した従来例１には、多重結像露光
による光軸方向のフォーカスシフト量を、（０．８〜
２．０）・λ’／ＮＡ2（但し、λ’：露光波長）の範
囲に設定すると、焦点深度が増大するとの記載がある。
しかし、レジスト膜厚や下地からの反射の影響を最小限
に抑えるためには、レジスト内の定在波の１／２波長の
奇数倍でシフトさせた方が効果的である。
による光軸方向のフォーカスシフト量を、（０．８〜
２．０）・λ’／ＮＡ2（但し、λ’：露光波長）の範
囲に設定すると、焦点深度が増大するとの記載がある。
しかし、レジスト膜厚や下地からの反射の影響を最小限
に抑えるためには、レジスト内の定在波の１／２波長の
奇数倍でシフトさせた方が効果的である。
【００６１】例えば、レジスト内の定在波の（２ｎ＋
１）／２波長の位置に１回目の露光を合わせた場合、２
回目の露光は、レジスト内の定在波の２ｍ／２波長の位
置に合わせるのが望ましい。ここで、ｍ，ｎは、０以上
の整数である。図４及び図５では、シフト量が１／２波
長では多重結像露光の効果が小さいので、その奇数倍で
レジスト深さ方向に０．５μｍ以上になる条件でシフト
させている。
１）／２波長の位置に１回目の露光を合わせた場合、２
回目の露光は、レジスト内の定在波の２ｍ／２波長の位
置に合わせるのが望ましい。ここで、ｍ，ｎは、０以上
の整数である。図４及び図５では、シフト量が１／２波
長では多重結像露光の効果が小さいので、その奇数倍で
レジスト深さ方向に０．５μｍ以上になる条件でシフト
させている。
【００６２】この輪帯状の変形照明を用いる多重結像露
光法において、微細パターンのピッチに対応し、斜入射
光を十分に絞ることができ、微細パターン転写の解像度
を向上させることができる輪帯照明の位置を最適化する
必要がある。
光法において、微細パターンのピッチに対応し、斜入射
光を十分に絞ることができ、微細パターン転写の解像度
を向上させることができる輪帯照明の位置を最適化する
必要がある。
【００６３】例えば、２４８ｎｍの露光波長を有するＫ
ｒＦエキシマレーザ光源による０．１８μｍ程度のＬ／
Ｓパターンでの微細パターン転写には、開口数ＮＡ＝
０．５５〜０．６５程度とすると、光軸に対して輪帯状
をなす高σの照明系において、輪帯の外径部のコヒーレ
ント因子σｏｕｔと内径部におけるコヒーレント因子σ
ｉｎが、下記（１）式〜（３）式の条件、 ０．６≦σｉｎ≦０．８６…（１） ０．６≦σｏｕｔ…（２） σｉｎ＋０．０８≦σｏｕｔ…（３） を満たすことが望ましい。
ｒＦエキシマレーザ光源による０．１８μｍ程度のＬ／
Ｓパターンでの微細パターン転写には、開口数ＮＡ＝
０．５５〜０．６５程度とすると、光軸に対して輪帯状
をなす高σの照明系において、輪帯の外径部のコヒーレ
ント因子σｏｕｔと内径部におけるコヒーレント因子σ
ｉｎが、下記（１）式〜（３）式の条件、 ０．６≦σｉｎ≦０．８６…（１） ０．６≦σｏｕｔ…（２） σｉｎ＋０．０８≦σｏｕｔ…（３） を満たすことが望ましい。
【００６４】図１５及び図１６に、シミュレーションに
より照明条件を検討した結果を示す。
より照明条件を検討した結果を示す。
【００６５】図１５は、０．１８μｍのＬ／Ｓパターン
において、高σの輪帯照明系の条件であるσｉｎ、σｏ
ｕｔとフォーカスマージンΔσ（＝σｏｕｔ−σｉｎ）
の関係を示している。ここで、フォーカスマージンΔσ
を０．６μｍ以上にしようとすると、σｉｎは０．６〜
０．８６程度であり、σｏｕｔは０．６〜０．９程度で
あることを要する。但し、σｏｕｔは、輪帯照明とする
ためにσｉｎに近い値にすると光量不足となるので、σ
ｉｎより０．０８以上高い値とする。
において、高σの輪帯照明系の条件であるσｉｎ、σｏ
ｕｔとフォーカスマージンΔσ（＝σｏｕｔ−σｉｎ）
の関係を示している。ここで、フォーカスマージンΔσ
を０．６μｍ以上にしようとすると、σｉｎは０．６〜
０．８６程度であり、σｏｕｔは０．６〜０．９程度で
あることを要する。但し、σｏｕｔは、輪帯照明とする
ためにσｉｎに近い値にすると光量不足となるので、σ
ｉｎより０．０８以上高い値とする。
【００６６】図１６は、変形照明を用いない低σの通常
照明系でのσｎ値と光強度振幅比Ａｅ／Ａｃの関係を示
している。ここで、ＡｅはＬ／Ｓパターンの端部の光強
度を、ＡｃはＬ／Ｓパターンの中央部の光強度を表す。
照明系でのσｎ値と光強度振幅比Ａｅ／Ａｃの関係を示
している。ここで、ＡｅはＬ／Ｓパターンの端部の光強
度を、ＡｃはＬ／Ｓパターンの中央部の光強度を表す。
【００６７】図１６に示すように、σｎが０．３３以下
では、Ｌ／Ｓパターンの端部の光強度Ａｅが中央部の光
強度Ａｃより大きくなっている。σｎが小さくなるほど
光強度振幅比Ａｅ／Ａｃが大きくなるが、σｎが小さく
なりすぎると光量が少なくなり露光に適さないので、σ
ｎは０．０８〜０．３３の範囲とするのが良い。
では、Ｌ／Ｓパターンの端部の光強度Ａｅが中央部の光
強度Ａｃより大きくなっている。σｎが小さくなるほど
光強度振幅比Ａｅ／Ａｃが大きくなるが、σｎが小さく
なりすぎると光量が少なくなり露光に適さないので、σ
ｎは０．０８〜０．３３の範囲とするのが良い。
【００６８】他方、高σの輪帯照明系を用いる場合の光
強度振幅比Ａｅ／Ａｃは、σｉｎ＝０．６、σｏｕｔ＝
０．７の時は、０．８程度であり、σｉｎ＝０．６、σ
ｏｕｔ＝０．８の時は、０．６程度の計算結果となる。
強度振幅比Ａｅ／Ａｃは、σｉｎ＝０．６、σｏｕｔ＝
０．７の時は、０．８程度であり、σｉｎ＝０．６、σ
ｏｕｔ＝０．８の時は、０．６程度の計算結果となる。
【００６９】尚、高σの輪帯照明系による場合と低σの
通常照明系による場合における中央部の光強度が同程度
の時は、光強度振幅比Ａｅ／Ａｃの和が２になる条件で
良いが、光強度が違う場合は、それをも考慮する必要が
ある。
通常照明系による場合における中央部の光強度が同程度
の時は、光強度振幅比Ａｅ／Ａｃの和が２になる条件で
良いが、光強度が違う場合は、それをも考慮する必要が
ある。
【００７０】（実施形態２）本発明の実施形態２による
投影露光装置は、光源からの光を照明光学系を介してマ
スクに照射し、マスク上のパターンを投影光学系を介し
て基板上へ投影する投影露光装置において、高σ部と低
σ部を有する照明系を用いて露光を行う第３の露光手段
を備えるものである。
投影露光装置は、光源からの光を照明光学系を介してマ
スクに照射し、マスク上のパターンを投影光学系を介し
て基板上へ投影する投影露光装置において、高σ部と低
σ部を有する照明系を用いて露光を行う第３の露光手段
を備えるものである。
【００７１】具体的には、上述した高σの変形照明系に
よる露光と低σの通常照明系による露光の２回の露光に
代えて、第３の露光手段として、図９に示すような、低
σの通常照明と高σ変形照明を重ねた二重輪帯照明によ
り、１回で露光を行うものである。これにより、上記実
施形態１の場合と近似的に同様な効果が得られる。
よる露光と低σの通常照明系による露光の２回の露光に
代えて、第３の露光手段として、図９に示すような、低
σの通常照明と高σ変形照明を重ねた二重輪帯照明によ
り、１回で露光を行うものである。これにより、上記実
施形態１の場合と近似的に同様な効果が得られる。
【００７２】図１３に、この二重輪帯照明を用いて、１
回の露光でパターン形成を試みた場合のシミュレーショ
ン結果を、２回露光の場合及び従来法の場合と比較して
示している。
回の露光でパターン形成を試みた場合のシミュレーショ
ン結果を、２回露光の場合及び従来法の場合と比較して
示している。
【００７３】この二重輪帯照明を用いる方法による場合
には、図１３に示すように、従来法の場合に比べ、Ｌ／
Ｓパターン周辺部等での光学特性の改善効果が現れてい
るが、図１２に示す２回露光の場合のような改善効果は
現れていない。
には、図１３に示すように、従来法の場合に比べ、Ｌ／
Ｓパターン周辺部等での光学特性の改善効果が現れてい
るが、図１２に示す２回露光の場合のような改善効果は
現れていない。
【００７４】図１７に、別のシミュレーション結果を示
す。ここで、横軸は同心円部のσｃを、縦軸は光強度透
過率を、輪帯部を透過する光強度に対する同心円部の光
強度の割合で表しており、輪帯部のσｉｎ＝０．６、σ
ｏｕｔ＝０．８の条件とした場合を示している。
す。ここで、横軸は同心円部のσｃを、縦軸は光強度透
過率を、輪帯部を透過する光強度に対する同心円部の光
強度の割合で表しており、輪帯部のσｉｎ＝０．６、σ
ｏｕｔ＝０．８の条件とした場合を示している。
【００７５】図１７より、フォーカスマージンΔσ（＝
σｏｕｔ−σｉｎ）を０．６μｍとするには、同心円部
のσｃは０．０８〜０．３６の範囲で、輪帯部に対する
同心円部の光強度透過率は２０％〜５０％の範囲に入る
ようにする必要があることがわかる。
σｏｕｔ−σｉｎ）を０．６μｍとするには、同心円部
のσｃは０．０８〜０．３６の範囲で、輪帯部に対する
同心円部の光強度透過率は２０％〜５０％の範囲に入る
ようにする必要があることがわかる。
【００７６】尚、多重露光で孤立パターンのコントラス
トを補う方法としてハーフトーン位相シフトマスク（Ｈ
ＴＭ）が有効である。
トを補う方法としてハーフトーン位相シフトマスク（Ｈ
ＴＭ）が有効である。
【００７７】具体的には、例えば、光強度透過率３％〜
６％、位相差１８０度を有するハーフトーン位相シフト
マスクを用いると、図１４に示すように、パターン端の
相対光強度分布の勾配が大きくなり、孤立パターンのコ
ントラストが改善されることがわかる。
６％、位相差１８０度を有するハーフトーン位相シフト
マスクを用いると、図１４に示すように、パターン端の
相対光強度分布の勾配が大きくなり、孤立パターンのコ
ントラストが改善されることがわかる。
【００７８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の投影露光
装置及び投影露光方法によれば、露光波長と同程度ない
し露光波長以下の微細なレジストパターンを転写する場
合においても、良好な解像特性と焦点深度を得ることが
できる。
装置及び投影露光方法によれば、露光波長と同程度ない
し露光波長以下の微細なレジストパターンを転写する場
合においても、良好な解像特性と焦点深度を得ることが
できる。
【００７９】より詳しくは、本発明の投影露光装置によ
れば、光源からの光を照明光学系を介してマスクに照射
し、マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上へ
投影する際に、第１の露光手段により高σの照明系を用
いて露光を行うと共に、第２の露光手段により低σの照
明系を用いて露光を行う。第１の露光手段では、マスク
パターンの端部の光強度が小さくなり、第２の露光手段
では、マスクパターンの端部の光強度が大きくなるが、
第１の露光手段と第２の露光手段による多重露光では、
相違していたマスクパターンの端部の光強度が相補され
て所望の中心値に近づくため、マスクパターン全体に渡
って均一な光強度分布が得られる。従って、露光波長と
同程度ないし露光波長以下の微細なレジストパターンを
転写する場合においても、良好な解像特性と焦点深度を
得ることができる。
れば、光源からの光を照明光学系を介してマスクに照射
し、マスク上のパターンを投影光学系を介して基板上へ
投影する際に、第１の露光手段により高σの照明系を用
いて露光を行うと共に、第２の露光手段により低σの照
明系を用いて露光を行う。第１の露光手段では、マスク
パターンの端部の光強度が小さくなり、第２の露光手段
では、マスクパターンの端部の光強度が大きくなるが、
第１の露光手段と第２の露光手段による多重露光では、
相違していたマスクパターンの端部の光強度が相補され
て所望の中心値に近づくため、マスクパターン全体に渡
って均一な光強度分布が得られる。従って、露光波長と
同程度ないし露光波長以下の微細なレジストパターンを
転写する場合においても、良好な解像特性と焦点深度を
得ることができる。
【００８０】露光時における焦点位置が、上記の第１の
露光手段と第２の露光手段とで異なる構成にすると、マ
スクパターンの端部の光強度が相補されて所望の中心値
に近づくフォーカス範囲が広くなり、マスクパターン全
体に渡ってより一層均一な光強度分布が得られる。
露光手段と第２の露光手段とで異なる構成にすると、マ
スクパターンの端部の光強度が相補されて所望の中心値
に近づくフォーカス範囲が広くなり、マスクパターン全
体に渡ってより一層均一な光強度分布が得られる。
【００８１】特に、露光時における焦点位置が、高σの
照明系と低σの照明系とで、光軸方向に定在波の１／２
波長の奇数倍だけずれた構成にすると、レジスト膜厚や
下地からの反射の影響を最小限に抑えつつ、焦点深度を
増大させることができる。
照明系と低σの照明系とで、光軸方向に定在波の１／２
波長の奇数倍だけずれた構成にすると、レジスト膜厚や
下地からの反射の影響を最小限に抑えつつ、焦点深度を
増大させることができる。
【００８２】図１５に示すシミュレーション結果から、
光軸に対して輪帯状をなす高σの照明系において、輪帯
の外径部のコヒーレント因子σｏｕｔと内径部における
コヒーレント因子σｉｎが、上記（１）式〜（３）式の
条件を満たす構成にすると、上記した効果を奏すること
ができる。
光軸に対して輪帯状をなす高σの照明系において、輪帯
の外径部のコヒーレント因子σｏｕｔと内径部における
コヒーレント因子σｉｎが、上記（１）式〜（３）式の
条件を満たす構成にすると、上記した効果を奏すること
ができる。
【００８３】また、図１６に示すシミュレーション結果
から、低σの照明系のσ値が、０．０８〜０．３３の範
囲内にある構成にすると、上記した効果を奏することが
できる。
から、低σの照明系のσ値が、０．０８〜０．３３の範
囲内にある構成にすると、上記した効果を奏することが
できる。
【００８４】また、本発明の投影露光装置は、上記の第
１の露光手段と第２の露光手段に代えて、高σ部と低σ
部を有する照明系を用いて露光を行う第３の露光手段を
備える構成としても、上記したと同様の効果を奏する。
１の露光手段と第２の露光手段に代えて、高σ部と低σ
部を有する照明系を用いて露光を行う第３の露光手段を
備える構成としても、上記したと同様の効果を奏する。
【００８５】この第３の露光手段による場合には、図１
７に示すシミュレーション結果から、光軸に対して輪帯
状をなす高σ部の照明系において、輪帯の外径部のコヒ
ーレント因子σｏｕｔと内径部におけるコヒーレント因
子σｉｎが、上記（１）式〜（３）式の条件を満たす構
成とし、かつ、低σ部の照明系は、光軸に対して同心円
状をなし、コヒーレント因子σｃが０．０８〜０．３６
の範囲内にあり、高σ部と低σ部を有する照明系が二重
輪帯をなすと共に、低σ部の光強度透過率が高σ部の光
強度透過率の２０％〜５０％の範囲にある構成にする
と、上記したと同様の効果を奏する。
７に示すシミュレーション結果から、光軸に対して輪帯
状をなす高σ部の照明系において、輪帯の外径部のコヒ
ーレント因子σｏｕｔと内径部におけるコヒーレント因
子σｉｎが、上記（１）式〜（３）式の条件を満たす構
成とし、かつ、低σ部の照明系は、光軸に対して同心円
状をなし、コヒーレント因子σｃが０．０８〜０．３６
の範囲内にあり、高σ部と低σ部を有する照明系が二重
輪帯をなすと共に、低σ部の光強度透過率が高σ部の光
強度透過率の２０％〜５０％の範囲にある構成にする
と、上記したと同様の効果を奏する。
【００８６】また、マスクが、複数の透明領域と不透明
領域、又は複数の半透明領域からなるハーフトーン位相
シフトマスクである構成にすると、図１４に示すよう
に、孤立パターン端部の相対光強度分布の勾配を大きく
することができ、孤立パターンのコントラストを改善す
ることができる。
領域、又は複数の半透明領域からなるハーフトーン位相
シフトマスクである構成にすると、図１４に示すよう
に、孤立パターン端部の相対光強度分布の勾配を大きく
することができ、孤立パターンのコントラストを改善す
ることができる。
【図１】本発明の実施形態１による投影露光方法を用い
たリソグラフィ工程を示すフローチャートである。
たリソグラフィ工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態１による投影露光装置及び投
影露光方法に用いる高σの変形照明系、及び低σの通常
照明系の構成例を示す図である。
影露光方法に用いる高σの変形照明系、及び低σの通常
照明系の構成例を示す図である。
【図３】本発明の投影露光装置の光学系の構成例を表す
概念図である。
概念図である。
【図４】本発明の実施形態１による投影露光方法として
の多重結像露光を説明するための説明図である。
の多重結像露光を説明するための説明図である。
【図５】従来法による多重結像露光を説明するための説
明図である。
明図である。
【図６】従来の多重結像露光法による場合のＬ／Ｓパタ
ーン周辺部の光学特性の劣化の様子を表す図である。
ーン周辺部の光学特性の劣化の様子を表す図である。
【図７】Ｌ／Ｓパターンの両端にダミーパターンを設け
てＬ／Ｓパターン周辺部の光学特性を改善する方法を示
す図である。
てＬ／Ｓパターン周辺部の光学特性を改善する方法を示
す図である。
【図８】Ｌ／Ｓパターンの両端に微細な補助パターンを
設けてＬ／Ｓパターン周辺部の光学特性を改善する方法
を示す図である。
設けてＬ／Ｓパターン周辺部の光学特性を改善する方法
を示す図である。
【図９】本発明の実施形態２による投影露光装置及び投
影露光方法に用いる二重輪帯照明の構成例を示す図であ
る。
影露光方法に用いる二重輪帯照明の構成例を示す図であ
る。
【図１０】本発明の投影露光装置及び投影露光方法に用
いる、高σの輪帯照明系によるＬ／Ｓパターン周辺部で
の光強度プロファイルを表す図である。
いる、高σの輪帯照明系によるＬ／Ｓパターン周辺部で
の光強度プロファイルを表す図である。
【図１１】本発明の投影露光装置及び投影露光方法に用
いる、低σの通常照明系によるＬ／Ｓパターン周辺部で
の光強度プロファイルを表す図である。
いる、低σの通常照明系によるＬ／Ｓパターン周辺部で
の光強度プロファイルを表す図である。
【図１２】本発明の投影露光装置及び投影露光方法によ
り、２回露光を行った時のＬ／Ｓパターン周辺部での光
強度プロファイルを表す図である。
り、２回露光を行った時のＬ／Ｓパターン周辺部での光
強度プロファイルを表す図である。
【図１３】本発明の実施形態２による投影露光装置及び
投影露光方法である、二重輪帯照明を用いた場合におけ
るＬ／Ｓパターン周辺部の光学特性の改善の様子を表す
図である。
投影露光方法である、二重輪帯照明を用いた場合におけ
るＬ／Ｓパターン周辺部の光学特性の改善の様子を表す
図である。
【図１４】本発明の投影露光装置及び投影露光方法にお
いて、ハーフトーンマスクを用いることより、孤立パタ
ーンの光学特性が改善される様子を表す図である。
いて、ハーフトーンマスクを用いることより、孤立パタ
ーンの光学特性が改善される様子を表す図である。
【図１５】本発明の投影露光装置及び投影露光方法に用
いる高σの輪帯照明系の条件であるσｉｎ、σｏｕｔと
フォーカスマージンΔσの関係を示す図である。
いる高σの輪帯照明系の条件であるσｉｎ、σｏｕｔと
フォーカスマージンΔσの関係を示す図である。
【図１６】本発明の投影露光装置及び投影露光方法に用
いる低σの通常照明系におけるσと光強度振幅比の関係
を示す図である。
いる低σの通常照明系におけるσと光強度振幅比の関係
を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態２による投影露光装置及び
投影露光方法に用いる二重輪帯照明の同心円部のσｃと
光強度透過率の関係を示す図である。
投影露光方法に用いる二重輪帯照明の同心円部のσｃと
光強度透過率の関係を示す図である。
３０ 投影露光装置 ３１ アパーチャ ３２ 集光レンズ ３３ フォトマスク ３４ 投影レンズ ３５ 基板
Claims (12)
- 【請求項１】 光源からの光を照明光学系を介してマス
クに照射し、該マスク上のパターンを投影光学系を介し
て基板上へ投影する投影露光装置であって、 高σの照明系を用いて露光を行う第１の露光手段と、 低σの照明系を用いて露光を行う第２の露光手段とを備
え、該第１の露光手段と該第２の露光手段により多重露
光を行う投影露光装置。 - 【請求項２】 露光時における焦点位置が、前記第１の
露光手段と前記第２の露光手段とで異なる請求項１記載
の投影露光装置。 - 【請求項３】 光源からの光を照明光学系を介してマス
クに照射し、該マスク上のパターンを投影光学系を介し
て基板上へ投影する投影露光装置であって、高σ部と低
σ部を有する照明系を用いて露光を行う第３の露光手段
を備える投影露光装置。 - 【請求項４】 露光時における焦点位置が、前記高σの
照明系と前記低σの照明系とで、光軸方向に定在波の１
／２波長の奇数倍だけずれている請求項２記載の投影露
光装置。 - 【請求項５】 前記高σの照明系が、前記照明光学系の
集光レンズ又はその近傍に、光軸に対して回転対称な複
数の開口又は輪帯状の開口を有する請求項１〜請求項４
のいずれかに記載の投影露光装置。 - 【請求項６】 前記高σの照明系が、光軸に対して輪帯
状をなし、該輪帯の外径部のコヒーレント因子σｏｕｔ
と内径部におけるコヒーレント因子σｉｎが、下記
（１）式〜（３）式の条件、 ０．６≦σｉｎ≦０．８６…（１） ０．６≦σｏｕｔ…（２） σｉｎ＋０．０８≦σｏｕｔ…（３） を満たす請求項１〜請求項５のいずれかに記載の投影露
光装置。 - 【請求項７】 前記第３の露光手段において、 前記高σ部の照明系は、光軸に対して輪帯状をなし、該
輪帯の外径部のコヒーレント因子σｏｕｔと内径部にお
けるコヒーレント因子σｉｎが、下記（１）式〜（３）
式の条件、 ０．６≦σｉｎ≦０．８６…（１） ０．６≦σｏｕｔ…（２） σｉｎ＋０．０８≦σｏｕｔ…（３） を満たし、かつ、 前記低σ部の照明系は、光軸に対して同心円状をなし、
コヒーレント因子σｃが０．０８〜０．３６の範囲内に
あり、 該高σ部と該低σ部を有する照明系が二重輪帯をなすと
共に、該低σ部の光強度透過率が該高σ部の光強度透過
率の２０％〜５０％の範囲にある請求項３記載の投影露
光装置。 - 【請求項８】 前記低σの照明系のσ値が、０．０８〜
０．３３の範囲内にある請求項１、２、４、５又は６記
載の投影露光装置。 - 【請求項９】 前記マスクが、複数の透明領域と不透明
領域、又は複数の半透明領域からなるハーフトーン位相
シフトマスクである請求項１〜請求項８のいずれかに記
載の投影露光装置。 - 【請求項１０】 光源からの光を照明光学系を介してマ
スクに照射し、該マスク上のパターンを投影光学系を介
して基板上へ投影する投影露光方法であって、 高σの照明系を用いて露光を行う第１の露光工程と、 低σの照明系を用いて露光を行う第２の露光工程とを包
含し、該第１の露光工程と該第２の露光工程により多重
露光を行う投影露光方法。 - 【請求項１１】 露光時における焦点位置が、前記第１
の露光工程と前記第２の露光工程とで異なる請求項１０
記載の投影露光方法。 - 【請求項１２】 光源からの光を照明光学系を介してマ
スクに照射し、該マスク上のパターンを投影光学系を介
して基板上へ投影する投影露光方法であって、 高σ部と低σ部を有する照明系を用いて１回で露光を行
う第３の露光工程を包含する投影露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11054807A JP2000252199A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 投影露光装置及び投影露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11054807A JP2000252199A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 投影露光装置及び投影露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252199A true JP2000252199A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12981010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11054807A Pending JP2000252199A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 投影露光装置及び投影露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000252199A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032960A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Asml Netherlands Bv | 複雑な発光体形状を模擬するための強度平衡露光 |
| US7523438B2 (en) | 2001-08-21 | 2009-04-21 | Asml Masktools B.V. | Method for improved lithographic patterning utilizing optimized illumination conditions and high transmission attenuated PSM |
| US8778572B2 (en) | 2012-03-16 | 2014-07-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photomask and pattern forming method |
| US11294286B2 (en) | 2018-06-27 | 2022-04-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Pattern formation method using a photo mask for manufacturing a semiconductor device |
-
1999
- 1999-03-02 JP JP11054807A patent/JP2000252199A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7523438B2 (en) | 2001-08-21 | 2009-04-21 | Asml Masktools B.V. | Method for improved lithographic patterning utilizing optimized illumination conditions and high transmission attenuated PSM |
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| JP4639120B2 (ja) * | 2004-07-13 | 2011-02-23 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | マスク・パターンの光転送を最適化するための方法、リソグラフィ投影装置、および機械可読媒体 |
| US8778572B2 (en) | 2012-03-16 | 2014-07-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photomask and pattern forming method |
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