JP2001085327A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JP2001085327A
JP2001085327A JP2000227540A JP2000227540A JP2001085327A JP 2001085327 A JP2001085327 A JP 2001085327A JP 2000227540 A JP2000227540 A JP 2000227540A JP 2000227540 A JP2000227540 A JP 2000227540A JP 2001085327 A JP2001085327 A JP 2001085327A
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稔 野口
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良忠 押田
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正孝 芝
Yasuhiro Yoshitake
康裕 吉武
Makoto Murayama
誠 村山
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70191Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a monochromatic microcircuit pattern which is located on a mask and different from a pattern that is transferred onto a substrate to be very accurately checked by a method wherein a first pattern is formed on a wafer, and then a second mask with a phase shifter is irradiated with an excimer laser beam for light exposure, and the wafer is etched. SOLUTION: A first mask pattern is projected onto a wafer for light exposure, a first pattern is formed on the wafer by etching, a second mask with a phase shifter is irradiated with an excimer laser beam to project a second mask pattern onto the wafer for exposure, and a pattern is formed on the wafer by etching. At least, a part of O-order diffracted light is shielded with a light shielding plate (image formation spatial filter 3302) on a diffraction image plane, by which only diffracted light inverted in phase reaches to an image-formation plane, so that it appears that a phase film is formed on the mask from a viewpoint of an image-formation plane. As a result, a circuit pattern is transferred onto a wafer the same as a phase shifter method.

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、マスク上に形成された
極微細な回路パターンにおいて生じる干渉光の影響をな
くし、投影レンズを通して基板上に高分解能でもってエ
キシマレーザ光等を用いて結像させて露光するようにし
たエキシマ等の露光方法及びその装置並びにエキシマ等
の露光方式並びにマスク回路パターン検査方式に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention eliminates the influence of interference light generated in an extremely fine circuit pattern formed on a mask and forms an image on a substrate with a high resolution using an excimer laser beam through a projection lens. The present invention relates to an excimer or other exposure method and apparatus, and an excimer or other exposure method and a mask circuit pattern inspection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI製造では、マスク上の回路パター
ンをウエハ上に露光転写して、ウェハ上に微細な回路パ
ターンを形成する。ところが、LSIの高集積化のニー
ズに対応するため、ウェハ上に転写する回路パターン
は、極微細化し、結像光学系の解像限界まで来ている。
2. Description of the Related Art In LSI manufacturing, a circuit pattern on a mask is exposed and transferred onto a wafer to form a fine circuit pattern on the wafer. However, in order to meet the needs for high integration of LSIs, circuit patterns transferred onto wafers have become extremely fine and have reached the resolution limit of the imaging optical system.

【0003】そこで、従来より、極微細な回路パターン
を転写するために、さまざまな技術が開発されている。
Therefore, various techniques have been developed to transfer an extremely fine circuit pattern.

【0004】例えばSOR(シンクロトロン・オーガナ
イズド・レゾナンス)光等のX線を用いて露光する方法
がある。
For example, there is a method of exposing using X-rays such as SOR (Synchrotron Organized Resonance) light.

【0005】また、EB(エレクトロンビーム,電子ビ
ーム露光機)を用いる方法がある。
There is also a method using EB (electron beam, electron beam exposure machine).

【0006】また、露光のスループットが早く、取り扱
いが比較的簡便ということで、「エキシマ レーザ ス
テッパ フォ サブ−ハーフ ミクロン リソグラフ
ィ、 アキカズ タニモト、エスピーアイイー 第1088号
オプティカル レーザ マイクロリソグラフィ 2(198
9)」”Excimer Laser Stepper for Sub-halfMicron Li
thography, Akikazu Tanimoto, SPIE Vol.1088 Opti
cal Laser Microlithography 2(1989)”又は特開昭5
7−198631号公報に開示されているエキシマレー
ザを用いた方法がある。
[0006] Further, since the exposure throughput is fast and the handling is relatively simple, "Excimer laser stepper for sub-half micron lithography, Akikazu Tanimoto, SPIIE No. 1088"
Optical Laser Microlithography 2 (198
9) "" Excimer Laser Stepper for Sub-halfMicron Li
thography, Akikazu Tanimoto, SPIE Vol. 1088 Opti
cal Laser Microlithography 2 (1989) "
There is a method using an excimer laser disclosed in JP-A-7-198631.

【0007】また、特公昭62−50811号公報によ
りマスクを工夫して分解能を向上する位相シフタ法が知
られている。この位相シフタ法は、近接するパターンか
らの光を干渉させることにより分解能を上げるものであ
り、隣り合うパターンの位相が反転するように交互に位
相をπずらした膜(位相シフタ)を設けることにより実
現する。
A phase shifter method is known from Japanese Patent Publication No. Sho 62-50811 in which the resolution is improved by devising a mask. This phase shifter method increases the resolution by interfering light from an adjacent pattern, and provides a film (phase shifter) whose phase is alternately shifted by π so that the phase of an adjacent pattern is inverted. Realize.

【0008】また、部分的コヒーレント結像の理論的解
析を紹介した文献として、「ステッパの光学(1),(2),
(3),(4)」(光学技術コンタクト、Vol.27,No.12,p
p.762−771,Vol.28,No.1,pp.59-67,Vol.28,No.
2.pp.108-119,Vol.28,No.3,pp.165-175)がある。
[0008] Further, as a document introducing a theoretical analysis of partial coherent imaging, "Optical (1), (2),
(3), (4) ”(Optical Technology Contact, Vol.27, No.12, p.
p. 762-771, Vol. 28, No. 1, pp. 59-67, Vol. 28, No.
2.pp.108-119, Vol.28, No.3, pp.165-175).

【0009】また、空間フィルターを用いて、解像度を
向上した例が、特開平3ー27516号公報に記載され
ている。
An example in which the resolution is improved by using a spatial filter is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 27516/1991.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記特公昭62−50
811号公報に知られた従来技術は、位相シフタの配置
が難しいと共に、位相シフタを設けたマスクの製造が難
しいという課題を有するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The above Japanese Patent Publication No. Sho 62-50
The conventional technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 811 has a problem that it is difficult to dispose a phase shifter and it is difficult to manufacture a mask provided with the phase shifter.

【0011】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、マスク上に形成された白黒の極微細な回路パター
ンを、位相シフタと同等以上の分解能で基板上に転写で
きるようにしたエキシマ等の露光方法及びその装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to make it possible to transfer an extremely fine black and white circuit pattern formed on a mask onto a substrate with a resolution equal to or higher than that of a phase shifter. And an exposure method therefor.

【0012】また本発明の目的は、実際に露光装置によ
って転写される基板上への転写パターンのデータを演算
処理によりシュミレーションして確認できるようにした
エキシマ等の露光方式を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an exposure system such as an excimer, which can simulate and confirm data of a transfer pattern onto a substrate which is actually transferred by an exposure apparatus by a calculation process.

【0013】また本発明の目的は、マスク上に形成され
た極微細な回路パターンと基板上に転写されるパターン
とが異なる場合でも、マスク上に形成された極微細な回
路パターンを高精度に検査できるようにしたマスク回路
パターン検査方式を提供することにある。
Further, an object of the present invention is to provide a method for forming an extremely fine circuit pattern formed on a mask with high accuracy even when a very fine circuit pattern formed on a mask is different from a pattern transferred on a substrate. An object of the present invention is to provide a mask circuit pattern inspection system capable of performing inspection.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、可干渉性をあ
る程度維持したエキシマレーザ光等の光を照明手段と、
この照明手段によりマスク(レチクルも含む)を照明し
た光をウエハ上に結像する結像手段と、マスクを透過又
は反射して来る光のうち0次回折光の少なくとも一部を
遮光する遮光手段と備えたエキシマ等の露光装置あるい
は露光方法であり、上記課題を解決することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided illumination means for emitting light, such as excimer laser light, which maintains coherence to some extent;
Imaging means for forming an image of light illuminating a mask (including a reticle) on the wafer by the illuminating means, and light shielding means for shielding at least a part of the zero-order diffracted light among the light transmitted or reflected by the mask; An exposing device or an exposing method such as an excimer is provided, and can solve the above problem.

【0015】また、本発明は、上記空間フィルタを、該
照明手段のNAに相当する領域を遮光するもので形成す
ることを特徴とするエキシマ等の露光装置である。
The present invention is also an exposure apparatus such as an excimer, wherein the spatial filter is formed of a device which shields an area corresponding to NA of the illuminating means.

【0016】また、本発明は、上記照明手段として、イ
ンテグレータと空間フィルタとを有することを特徴する
エキシマ等の露光装置である。
Further, the present invention is an exposure apparatus such as an excimer, which has an integrator and a spatial filter as the illumination means.

【0017】また、本発明は、上記マスクは、結像分解
能のほぼ1/2のライン幅で形成された回路パターンを
有することを特徴とするエキシマ露光装置である。
Further, the present invention is the excimer exposure apparatus, wherein the mask has a circuit pattern formed with a line width of approximately の of the imaging resolution.

【0018】また、本発明は、マスクに対して、多数の
仮想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明を、露光
領域においてほぼ一様に施す照明手段と、該照明手段に
よってほぼ一様に拡散照明されたマスクを透過する光の
内、0次回折光又は低次回折光の少なくとも一部を遮光
する光学的瞳を有し、上記露光領域において上記マスク
上に形成された回路パターンを基板上に結像する縮小投
影レンズとを備え、ステップアンドリピートして順次基
板上にマスクに形成された回路パターンをろこうする投
影式露光装置およびその方法である。
According to the present invention, there is provided an illumination means for applying an annular diffuse illumination formed from a large number of virtual point light sources to a mask substantially uniformly in an exposure area, and an illumination means for applying the illumination light to the mask substantially uniformly. Has an optical pupil for blocking at least a part of the 0th-order diffracted light or the low-order diffracted light among the light transmitted through the mask diffusely illuminated, and the circuit pattern formed on the mask in the exposure area is formed on the substrate. And a method for step-and-repeat and sequentially reducing a circuit pattern formed on a mask on a substrate.

【0019】また、本発明は、回路パターンが形成され
たマスクを照明し、照明されたマスクの回路パターンを
透過あるいは反射する光の内、0次回折光の少なくとも
一部を遮光して結像手段により結像させて基板上に転写
することを特徴とするエキシマ等の露光方法である。
Further, according to the present invention, there is provided an image forming means for illuminating a mask on which a circuit pattern is formed, and shielding at least a part of the zero-order diffracted light from the light transmitted or reflected by the illuminated mask circuit pattern. An exposing method for excimer or the like, wherein the image is formed and transferred onto a substrate.

【0020】また、本発明は、上記マスク上の回路パタ
ーンの最小ライン幅を、上記結像手段の結像分解能に適
合させて形成することを特徴とするエキシマ等の露光方
法である。
Further, the present invention is an exposure method for excimer or the like, wherein the minimum line width of the circuit pattern on the mask is formed in conformity with the imaging resolution of the imaging means.

【0021】また、本発明は、上記マスクは、結像分解
能のほぼ1/2のライン幅で形成された回路パターンを
有することを特徴とするエキシマ等の露光方法である。
The present invention is also an excimer or other exposure method, characterized in that the mask has a circuit pattern formed with a line width of approximately 1/2 of the imaging resolution.

【0022】また、本発明は、マスク上の回路パターン
は結像分解能のほぼ1/2のライン幅で形成されてお
り、更に基板上に転写した際の広い回路パターンについ
ては、マスク上において透過部が結像分解能のほぼ1/
2から1/3のピッチのラインアンドスペースあるいは
格子パターンで形成されていることを特徴とするエキシ
マ等の露光方法である。
Further, according to the present invention, the circuit pattern on the mask is formed with a line width of about 1/2 of the imaging resolution, and a wide circuit pattern transferred onto the substrate is transmitted through the mask. Is approximately 1 / of the imaging resolution
An excimer or other exposure method characterized by being formed in a line and space or lattice pattern with a pitch of 2 to 1/3.

【0023】また、本発明は、マスク上に形成された回
路パターンの微細パターン部と大きなパターン部とに分
けて結像手段により結像させて基板上に転写することを
特徴とするエキシマ等の露光方法である。
The present invention is also directed to an excimer or the like, which is characterized in that a fine pattern portion and a large pattern portion of a circuit pattern formed on a mask are divided and imaged by an image forming means and transferred onto a substrate. Exposure method.

【0024】また、本発明は、配線データからマスクの
データを変換生成するマスクデータ変換手段と、該マス
クデータ変換手段から得られるマスクデータに対して、
マスク上に形成された回路パターンをエキシマレーザ光
を用いて基板上に転写する結像手段とほぼ等価の伝達関
数に基づく演算処理を施して基板上への転写パターンの
データを算出する算出手段とを備えたことを特徴とする
エキシマ等の露光方式である。
According to the present invention, there is provided a mask data converting means for converting and generating mask data from wiring data, and mask data obtained from the mask data converting means.
Calculating means for performing an arithmetic process based on a transfer function substantially equivalent to imaging means for transferring the circuit pattern formed on the mask onto the substrate using excimer laser light, and calculating data of a transfer pattern on the substrate; And an exposure method such as an excimer.

【0025】また、本発明は、配線データからマスクの
データを変換生成するマスクデータ変換手段と、該マス
クデータ変換手段から得られるマスクデータに対して、
マスク上に形成された回路パターンをエキシマレーザ光
等の光を用いて基板上に転写する結像手段とほぼ等価の
伝達関数に基づく演算処理を施してウエハ上への転写パ
ターンのデータを算出する算出手段と、マスクをエキシ
マレーザ光等により照明する照明手段、該照明手段によ
って照明されたマスクを透過あるいは反射する光を検出
位置に結像し、且つ上記結像手段とほぼ等価の伝達関数
を有する結像手段及び該検出位置に結像された結像回路
パターンを受光して画像信号を得る受光手段を備えた検
査装置と、該検査装置の受光手段から得られる画像信号
と上記算出手段によって算出されたウエハ上への転写パ
ターンのデータとを比較する比較手段とを備えたことを
マスク回路パターン検査方式である。
According to the present invention, there is provided a mask data converting means for converting and generating mask data from wiring data, and mask data obtained from the mask data converting means.
The circuit pattern formed on the mask is subjected to arithmetic processing based on a transfer function substantially equivalent to an image forming means for transferring the circuit pattern onto the substrate using light such as excimer laser light to calculate data of the transfer pattern on the wafer. Calculating means, illuminating means for illuminating the mask with excimer laser light or the like, forming an image of light transmitted or reflected by the mask illuminated by the illuminating means at the detection position, and a transfer function substantially equivalent to the imaging means. An inspection apparatus having an imaging means having a light receiving means for receiving an imaging circuit pattern imaged at the detection position to obtain an image signal; and an image signal obtained from the light receiving means of the inspection apparatus and the calculation means. The mask circuit pattern inspection system includes a comparison unit for comparing the calculated data of the transfer pattern onto the wafer with the calculated data.

【0026】[0026]

【作用】エキシマレーザ光等の光を用いる露光装置にお
いて、基板上に転写する回路パターンのコントラストを
落す原因は、結像手段の開口(瞳)内に回折光を十分に
取り込めないことにある。ところでマスク上の回路パタ
ーンからは、使用波長および回路パターンの寸法に応じ
て光が回折する。この際、露光波長に対して、回路パタ
ーンが極微細なった場合、回折角度が大きくなり、また
回折光の強度も大きくなる。その結果、転写に用いる結
像手段(投影レンズ)の開口に光が入らなくなり、これ
が分解能を落す原因となる。
In an exposure apparatus using light such as an excimer laser beam, the cause of lowering the contrast of a circuit pattern transferred onto a substrate is that diffracted light cannot be sufficiently taken in the aperture (pupil) of the imaging means. Meanwhile, light is diffracted from the circuit pattern on the mask according to the wavelength used and the dimensions of the circuit pattern. At this time, when the circuit pattern becomes extremely fine with respect to the exposure wavelength, the diffraction angle increases, and the intensity of the diffracted light also increases. As a result, light does not enter the aperture of the imaging means (projection lens) used for transfer, which causes a reduction in resolution.

【0027】そこで、この回折光をなるべく取りこぼさ
ないように、エキシマレーザステッパのように波長を短
くして回折成分を小さくするか、又は結像手段(投影レ
ンズ)のNAを大きくすることにより回折光をより多く
取り込むようにするものが考えられる。
In order to prevent the diffracted light from being missed as much as possible, the wavelength can be shortened to reduce the diffraction component as in an excimer laser stepper, or by increasing the NA of the imaging means (projection lens). Something that captures more light is conceivable.

【0028】これに対して本発明は、マスク上の回路パ
ターンからの回折光は結像手段(投影レンズ)に取り込
まれる成分が少ないのに対し、マスク上の回路パターン
からの回折しない成分(0次回折光)は全てレンズに取
り込まれるという現象から、結像に必要な光のうち0次
回折光だけが結像手段(投影レンズ)に多く取り込まれ
ることになり、相対的に結像手段(投影レンズ)に回折
光成分が少なく取り込まれることに着目して、0次回折
光の少なくとも一部を遮光することにより、結像手段
(投影レンズ)から出射される回折光と0次回折光の光
量のバランスを相対的に良くし、マスク上に形成された
極微細の回路パターンを結像手段(投影レンズ)を通し
て基板上に結像転写されるコントラストを向上させて高
分解能の露光を実現しようとするものである。
On the other hand, according to the present invention, while the diffracted light from the circuit pattern on the mask has a small amount of components taken into the image forming means (projection lens), the diffracted light from the circuit pattern on the mask (0 Of the light necessary for image formation, only the 0th-order diffracted light is taken into the image forming means (projection lens) in a large amount, and the image forming means (projection lens) is relatively absorbed. ) Focuses on the fact that a small amount of the diffracted light component is taken in, and shields at least a part of the 0th-order diffracted light so that the balance between the amount of diffracted light emitted from the imaging means (projection lens) and the 0th-order diffracted light can be balanced Achieves high-resolution exposure by improving the contrast of the ultrafine circuit pattern formed on the mask through the imaging means (projection lens) and transferring it onto the substrate. It is those intoxicated to.

【0029】さらに、この0次回折光の遮光を効率よく
実現するには、マスクの照明光の可干渉性(コヒーレン
シー)を高くする必要がある。かつ、投影露光装置で
は、改造能力を高い空間周波数までもたせるために、照
明系の空間コヒーレンス度(シグマ、σ)を大きくして
いる。この2つの条件は、一見、背反するものである
が、位相差顕微鏡等で用いられて織る輪帯状の照明光源
を用いることで、同時に達成される。
Further, in order to efficiently realize the shielding of the zero-order diffracted light, it is necessary to increase the coherency of the illumination light of the mask. In addition, in the projection exposure apparatus, the spatial coherence degree (sigma, σ) of the illumination system is increased in order to provide the remodeling ability to a high spatial frequency. These two conditions seemingly contradict each other, but can be simultaneously achieved by using an annular illumination light source used in a phase contrast microscope or the like.

【0030】また、この輪帯状の光源は、可干渉性を高
くできるため、光学系の焦点深度を深くできる。
Further, since the annular light source can increase the coherence, the depth of focus of the optical system can be increased.

【0031】特に本発明は、マスクに対して、多数の仮
想の点光源から形成された輪帯状の拡散照明を、露光領
域においてほぼ一様に施す照明手段と、該照明手段によ
ってほぼ一様に拡散照明されたマスクを透過する光の
内、0次回折光又は低次回折光の少なくとも一部を遮光
する光学的瞳を有し、上記露光領域において上記マスク
上に形成された回路パターンを基板上に結像する縮小投
影レンズとを備えたことにより、マスク上に形成された
極微細の回路パターンを縮小投影レンズを通して基板上
に結像転写されるコントラストを向上させて高分解能の
露光を実現することができる。
In particular, the present invention provides an illumination means for applying, to a mask, an annular diffused illumination formed from a large number of virtual point light sources almost uniformly in an exposure region, and an illumination means for applying the illumination light to the mask. Among the light transmitted through the diffusely illuminated mask, the optical pattern has an optical pupil that blocks at least a part of the 0th-order diffracted light or the low-order diffracted light, and a circuit pattern formed on the mask in the exposure region is formed on a substrate. By providing a reduction projection lens that forms an image, it is possible to achieve high resolution exposure by improving the contrast in which an extremely fine circuit pattern formed on a mask is transferred onto a substrate through the reduction projection lens. Can be.

【0032】なお、本発明は、必ずしも、エキシマレー
ザ光を用いた投影式露光方法に限られるものでないこと
は明らかである。
It is apparent that the present invention is not necessarily limited to the projection type exposure method using excimer laser light.

【0033】[0033]

【実施例】まず本発明の原理について、図1及び図7に
基いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the principle of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0034】即ち、本発明は、マスク上の回路パターン
を結像手段(投影レンズ)により基板上に忠実に転写す
るというより、コントラストを向上させて転写するもの
である。つまり、投影露光においては、必ずしも「回路
パターンを正確に転写する」必要はなく、「基板(ウェ
ハ)上に得たい回路パターンをコントラスト高く転写す
れば良い」という新しい技術思想に基づくものである。
That is, in the present invention, the circuit pattern on the mask is transferred with an improved contrast rather than faithfully transferred onto the substrate by the imaging means (projection lens). That is, in the projection exposure, it is not always necessary to “transfer the circuit pattern accurately”, but it is based on a new technical idea that “the circuit pattern desired to be obtained on the substrate (wafer) should be transferred with high contrast”.

【0035】ところで、図1(a)は、ガラス基板10
1上にクロム102によりマスク回路パターン104が
形成されたマスク100の断面図である。図1(b)の
波形301は、マスク回路パターン104について、図
4乃至図6に示す投影露光装置3000によって基板
(ウエハ)200上に結像された結像パターンの強信号
度分布である。この波形301を0次回折光による波形
302と高次回折光による波形303に分けて考える。
マスク回路パターン104が図1(a)に図示したよう
な微細な回路パターン105の場合、0次回折光による
波形302に対し、高次回折光による波形303が小さ
いため検出される波形301はコントラストAM/AV
は小さくなる。ここで、0次回折光を遮光することによ
り、波形302の成分を除けるため、検出波形は波形3
02のようなコントラストの高いものになる。
FIG. 1 (a) shows a glass substrate 10
FIG. 2 is a cross-sectional view of the mask 100 on which a mask circuit pattern 104 is formed by chrome 102 on 1; A waveform 301 in FIG. 1B is a strong signal intensity distribution of an imaging pattern formed on the substrate (wafer) 200 by the projection exposure apparatus 3000 shown in FIGS. 4 to 6 for the mask circuit pattern 104. This waveform 301 is considered separately into a waveform 302 due to the zero-order diffracted light and a waveform 303 due to the high-order diffracted light.
When the mask circuit pattern 104 is a fine circuit pattern 105 as shown in FIG. 1A, the waveform 301 detected by the higher-order diffracted light is smaller than the waveform 302 generated by the 0th-order diffracted light. AV
Becomes smaller. Here, since the component of the waveform 302 can be removed by blocking the 0th-order diffracted light, the detected waveform is the waveform 3
A high contrast like 02 is obtained.

【0036】また、本発明のもう一つの原理について以
下説明する。即ち、本発明は、このマスク上の隣合う回
路パターンの位相を位相膜を用いずに、反転させようと
(すなわちπずらそうと)するものである。図2及び図
3に示すように、マスク(レティクル)100の隣合う
回路パターン321(A)、323(B)の間の遮光部
が狭い場合には、完全に相補的な図形となり、該遮光部
が有限の幅を持つ場合には、近似的に相補的になる。そ
してマスク(レティクル)100の隣合う回路パターン
321(A)、323(B)は、結像光学系(投影レン
ズ)3201により回折像面3203に、バビネ(Ba
binet)の原理により、フラウンホーファー回折像
では、中央の1点(0次回折光)を除いて、光強度が等
しく、位相がπずれることになる。この回折像面320
3において、0次回折光以外の回折パターンでは隣合う
回路パターン321(A)、323(B)からの光は位
相が反転し(πずれている)、該回折パターン(回折像
面)上で遮光板324(結像空間フィルター3302)
により0次回折光の少なく一部を遮光することによっ
て、基板200面(結像面)上に結像する光は、あたか
も位相が反転している(πずれている)隣合うパターン
からの光が結像しているのと等価になり、基板200上
に高コントラストの極微細な回路パターン(ウエハ上で
0.1μm程度又はそれ以下の極微細な回路パターン)
を転写することができる。即ち、図2又は図3に示すよ
うに、回折像面で遮光板324(結像空間フィルター3
302)により0次回折光の少なくとも一部を遮光する
ことによって位相の反転した回折光のみが結像面に届く
ため、結像面からみると、あたかもマスク上に位相膜が
形成されているように見える。この結果、位相シフタ法
と同じ回路パターンをウエハ上に結像するようになり、
結像面の強度分布は、図7に示す従来の縮小投影露光の
場合と比較してウエハ200上に高コントラストの極微
細な回路パターンが得られる。図7は、従来の縮小投影
露光の場合を説明するための図であり、隣合う微細の回
路パターン321、323の像は結像面においてコント
ラストが低くなっている。要するに、本発明に係る縮小
投影露光の場合は、図2及び図3に示すように、図7に
示す従来の縮小投影露光の場合と比較して結像面におい
てコントラストが高い極微細な回路パターン(ウエハ上
で0.1μm程度又はそれ以下の極微細な回路パター
ン)が転写露光されることになる。
Further, another principle of the present invention will be described below. That is, in the present invention, the phase of an adjacent circuit pattern on the mask is intended to be inverted (ie, to be shifted by π) without using a phase film. As shown in FIGS. 2 and 3, when the light-shielding portion between the circuit patterns 321 (A) and 323 (B) adjacent to the mask (reticle) 100 is narrow, a completely complementary figure is formed, and the light-shielding is performed. If the parts have a finite width, they will be approximately complementary. The circuit patterns 321 (A) and 323 (B) adjacent to the mask (reticle) 100 are applied to the diffraction image plane 3203 by the imaging optical system (projection lens) 3201 so that the Babinet (Ba)
In the Fraunhofer diffraction image, the light intensity is equal and the phase is shifted by π except for the central point (zero-order diffracted light) according to the principle of “Binet”. This diffraction image plane 320
In 3, the light from the adjacent circuit patterns 321 (A) and 323 (B) in the diffraction pattern other than the 0th-order diffracted light has the phase inverted (shifted by π), and is blocked on the diffraction pattern (diffraction image plane). Plate 324 (imaging spatial filter 3302)
By blocking a small part of the 0th-order diffracted light, the light to be imaged on the surface of the substrate 200 (imaging surface) is as if light from an adjacent pattern in which the phase is inverted (shifted by π). It is equivalent to forming an image, and a very fine circuit pattern of high contrast on the substrate 200 (a fine circuit pattern of about 0.1 μm or less on the wafer).
Can be transcribed. That is, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the light-shielding plate 324 (the
Since at least a part of the 0th-order diffracted light is shielded by 302), only the diffracted light whose phase is inverted reaches the image forming surface, so that as viewed from the image forming surface, it is as if a phase film is formed on the mask. appear. As a result, the same circuit pattern as in the phase shifter method is imaged on the wafer,
With respect to the intensity distribution of the image forming surface, an extremely fine circuit pattern with high contrast is obtained on the wafer 200 as compared with the case of the conventional reduced projection exposure shown in FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the case of the conventional reduced projection exposure, in which the images of the adjacent fine circuit patterns 321 and 323 have low contrast on the image forming surface. In short, in the case of the reduced projection exposure according to the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, an extremely fine circuit pattern having a higher contrast on the image forming surface as compared with the case of the conventional reduced projection exposure shown in FIG. (Extra fine circuit pattern of about 0.1 μm or less on the wafer) is transferred and exposed.

【0037】以下、図4に示した例について数式を用い
て説明する。図4の例では、水銀ランプ3101から射
出した光を集光レンズ3103により光源空間フィルタ
ー3301に集光し、コンデンサレンズ3106によ
り、マスク100を照明する。
Hereinafter, the example shown in FIG. 4 will be described using mathematical expressions. In the example of FIG. 4, light emitted from the mercury lamp 3101 is condensed on the light source spatial filter 3301 by the condenser lens 3103, and the mask 100 is illuminated by the condenser lens 3106.

【0038】マスクを透過した光は、一部を結像空間フ
ィルター3302により遮光され、結像レンズ3201
によりウエハ200上に結像される。光源空間フィルタ
ー3301の形状をl(u,v)、マスク100上のパターン
の形状をf(x,y)、結像空間フィルター3302の形状を
a(u,v)とすると、ウエハ200での像の強度gp(x,y)は
以下の(数1)式で算出される。
A part of the light transmitted through the mask is shielded by the image forming spatial filter 3302, and the light is transmitted through the image forming lens 3201.
Thus, an image is formed on the wafer 200. The shape of the light source spatial filter 3301 is l (u, v), the shape of the pattern on the mask 100 is f (x, y), and the shape of the imaging spatial filter 3302 is
Assuming that a (u, v), the intensity gp (x, y) of the image on the wafer 200 is calculated by the following (Equation 1).

【0039】[0039]

【数1】 (Equation 1)

【0040】(数1)式では、光源空間フィルター31
03上の各(u,v)から射出した光は互いに干渉しないた
め、結像面で強度を算出した後に積分している。ここ
で、久保田著、波動光学(岩波書店)によれば、一般に
光学系の分解能は、光学系のレスポンス関数、あるいは
光学的伝達関数(OTF、Optical Transfer Function)
を用いて考えることができる。図4の例のレスポンス関
数H(u,v)は、物体面上のパターンf(x,y)、およびその
像の強度gp(x,y)を用いて以下の(数2)式で、算出さ
れる。
In equation (1), the light source spatial filter 31
Light emitted from each (u, v) on 03 does not interfere with each other, and is integrated after calculating the intensity on the imaging plane. According to Kubota, Wave Optics (Iwanami Shoten), the resolution of an optical system is generally determined by the response function of the optical system or the optical transfer function (OTF).
Can be considered. The response function H (u, v) in the example of FIG. 4 is expressed by the following equation (2) using the pattern f (x, y) on the object plane and the intensity gp (x, y) of the image. Is calculated.

【0041】[0041]

【数2】 (Equation 2)

【0042】図32、曲線351に算出した本光学系の
レスポンス関数を示す。横軸は空間周波数sを示し、参
考のために対応する結像レンズの開口数(NA=0.3
8の場合)を示している。縦軸は、0次の成分で正規化
したレスポンス関数を示している。ここで、点355の
位置は結像レンズの開口の大きさを示す。曲線352
は、従来の光学系すなわち光源空間フィルター3301
及び結像空間フィルター3302を用いない場合のレス
ポンス関数を示し、曲線353は位相シフト法による見
かけ上のレスポンス関数を示し、曲線354はレーザ等
コヒーレント光を用いた際のレスポンス関数を参考のた
めに示している。従来法のレスポンス関数352は以下
の(数3)式が示す位置s1までレスポンス関数が延び
ている。
FIG. 32 shows the calculated response function of the optical system in a curve 351. The horizontal axis indicates the spatial frequency s, and the numerical aperture (NA = 0.3) of the corresponding imaging lens for reference.
8). The vertical axis indicates the response function normalized by the zero-order component. Here, the position of the point 355 indicates the size of the aperture of the imaging lens. Curve 352
Is a conventional optical system, that is, a light source spatial filter 3301.
And a response function when the imaging spatial filter 3302 is not used, a curve 353 shows an apparent response function by the phase shift method, and a curve 354 shows a response function when coherent light such as a laser is used for reference. Is shown. The response function 352 of the conventional method extends to a position s1 indicated by the following equation (3).

【0043】[0043]

【数3】 (Equation 3)

【0044】本発明による方法でも上記(数3)式に示
す位置までレスポンス関数が延びている点では、従来の
方法と同一であるが、曲線がNA0.2付近から0.6
の位置まで安定した形状になっている。さらに本発明で
は、低周波成分のレスポンス関数を、後述するようなマ
スクパターンの形状の工夫により低下させることによ
り、本発明のシステム全体のレスポンス関数を曲線35
6の形状にしている。正規化して示したのが曲線357
であり、低周波成分から高周波成分まで広い帯域にわた
って安定したレスポンス関数を有している。これによ
り、本発明により微細なパターンを高いコントラストで
結像できることが示される。具体的には、例えば0.3
μmのラインアンドスペースは点358の位置になり、
このコントラストは、従来法ではC1になるが、本発明
ではC2という高い値になる。本発明では、前記(数
1)式を用いて算出したレスポンス関数を最適にするよ
うに光源空間フィルター3301および結像空間フィル
ター3302の形状を決定している。以上のように、本
発明により、低周波成分のレスポンス関数を小さくする
ことにより、相対的に高周波成分のレスポンス関数の値
を大きくすることができる。
The method according to the present invention is the same as the conventional method in that the response function extends to the position shown in the above equation (Equation 3).
It has a stable shape up to the position. Further, in the present invention, the response function of the entire system of the present invention is reduced by a curve 35 by reducing the response function of the low-frequency component by devising the shape of the mask pattern as described later.
6 shape. Curve 357 is shown as normalized.
And has a stable response function over a wide band from low frequency components to high frequency components. This indicates that a fine pattern can be imaged with high contrast according to the present invention. Specifically, for example, 0.3
The μm line and space is at point 358,
This contrast is C1 in the conventional method, but is as high as C2 in the present invention. In the present invention, the shapes of the light source spatial filter 3301 and the imaging spatial filter 3302 are determined so as to optimize the response function calculated using the above (Equation 1). As described above, according to the present invention, the value of the response function of the high frequency component can be relatively increased by reducing the response function of the low frequency component.

【0045】また、輪帯状の光源空間フィルタ−を用い
ることにより、前記(数3)式による帯域までレスポン
ス関数を延ばすことができる。光源空間フィルタ−33
01及び結像空間フィルタ−3302の大きさ及び幅は
いずれも、前記(数2)式を用いてレスポンス関数を算
出することにより最適化することができる。
Further, by using the annular light source spatial filter, the response function can be extended up to the band defined by the above equation (3). Light source space filter-33
01 and the size and width of the imaging spatial filter 3302 can be optimized by calculating a response function using the above (Equation 2).

【0046】シミュレーションにより、ウエハ200で
の結像状況を算出して、マスク形状を確認する方法を後
述するが、前記(数1)式が解析的には解けないため、
前記(数1)式を基にして数値計算によって算出する。
また、前記(数2)式で算出できるレスポンス関数を求
め、以下の(数4)式により算出すると計算時間を短縮
できる。
A method of calculating the state of image formation on the wafer 200 by simulation and confirming the mask shape will be described later. However, since the equation (1) cannot be solved analytically,
It is calculated by numerical calculation based on the above-mentioned (Equation 1).
In addition, when a response function that can be calculated by the above equation (2) is obtained and calculated by the following equation (4), the calculation time can be reduced.

【0047】[0047]

【数4】 (Equation 4)

【0048】図33から図38に光源空間フィルター3
301および結像空間フィルター3302の形状を決定
する方法を説明する。本発明の光学系は、いわゆる部分
的コヒーレンス結像の光学系であり、いわゆるレスポン
ス関数では十分説明できない。部分的コヒーレンス結像
の光学系については「ステッパの光学」(光学技術コン
タクト、Vol.27,No.12,pp.762−771)に説明
されている。この概念を用い本発明の輪帯状光源、およ
び輪帯状空間フィルターをもちいた光学系の結像特性を
算出する。
FIGS. 33 to 38 show light source spatial filters 3.
A method for determining the shapes of the image 301 and the imaging spatial filter 3302 will be described. The optical system of the present invention is a so-called partial coherence imaging optical system, and cannot be sufficiently explained by a so-called response function. The optical system of the partial coherence imaging is described in “Optics of Stepper” (Optical Technology Contact, Vol. 27, No. 12, pp. 762-771). Using this concept, the imaging characteristics of the optical system using the annular light source and the annular spatial filter of the present invention are calculated.

【0049】この部分的コヒーレンス結像の結像特性
は、光源形状と検出光学系の瞳面の形状との関係を示す
Transmission Cross-Coefficient、T(x1,x2) と
いう概念を用いて以下の(数5)式で算出される。さら
に、上記「ステッパの光学」によれば、この光学系の結
像特性(OTF、Optical Transfer Function)は最低次
のTransmission Cross-Coefficient、T(x,0)によ
って近似的に決定される。また、T(x,0)は光源形
状と瞳面の形状の相関関数で示される。
The imaging characteristics of this partial coherence imaging indicate the relationship between the shape of the light source and the shape of the pupil plane of the detection optical system.
Using the concept of Transmission Cross-Coefficient, T (x1, x2), it is calculated by the following (Equation 5). Further, according to the above-mentioned "optical system of the stepper", the imaging characteristic (OTF, Optical Transfer Function) of this optical system is approximately determined by the lowest-order Transmission Cross-Coefficient, T (x, 0). T (x, 0) is represented by a correlation function between the shape of the light source and the shape of the pupil plane.

【0050】[0050]

【数5】 (Equation 5)

【0051】すなわち、複雑な(数5)式で示される部
分的コヒーレント結像の特性は、光源形状と瞳面形状の
相関関数という幾何の問題になる。図33に、光源空間
フィルタ3301の光透過部3305、および結像空間
フィルタ3302の光遮光部3306を示す。座標xの
ときの光源と瞳面の相関関数は図33の斜線部364の
面積で示される。同様に、従来技術の光源と瞳面の相関
関数を図34の斜線部365に示す。
That is, the characteristic of the partial coherent imaging represented by the complicated equation (5) is a geometrical problem of a correlation function between the light source shape and the pupil plane shape. FIG. 33 shows a light transmitting portion 3305 of the light source spatial filter 3301 and a light shielding portion 3306 of the imaging spatial filter 3302. The correlation function between the light source and the pupil plane at the coordinate x is indicated by the area of the hatched portion 364 in FIG. Similarly, a correlation function between a light source and a pupil plane according to the related art is shown by a hatched portion 365 in FIG.

【0052】図37の曲線367に、図33の場合の相
関関数、いいかえればTransmissionCross-Coefficien
t、T(x,0)の算出値を示す。図34に示す従来の
場合の相関関数、曲線366に比べて、高周波領域でそ
の値が大きくなっている。すなわち、コントラストが増
加する。この図37は、N.A.=0.38,σ=0.
9の場合について計算したものである。また、図37の
横軸には波長0.365ミクロンの場合に、各N.A.
に相当する最小パターン寸法を示す。(例えば、0.3
はラインアンドスペース0.3ミクロンを意味する。)
0.3ミクロンのOTFは従来例の約2倍になっている
のがわかる。
The correlation function in the case of FIG. 33, that is, TransmissionCross-Coefficien, is shown in the curve 367 of FIG.
The calculated values of t and T (x, 0) are shown. Compared to the correlation function curve 366 in the conventional case shown in FIG. 34, the value is larger in the high frequency region. That is, the contrast increases. This FIG. A. = 0.38, σ = 0.
9 was calculated. The horizontal axis of FIG. 37 indicates that each N.D. A.
Is shown as the minimum pattern size. (For example, 0.3
Means 0.3 microns line and space. )
It can be seen that the 0.3 micron OTF is about twice that of the conventional example.

【0053】また、図36および図37には、この光源
空間フィルタ3301および結像空間フィルタ3302
の形状設定の直感的理解を深め、設定を助けるための図
を示す。図35(a)の斜線部Aは光源の外径と遮光部
3306との相関関数を示し、図35(b)の斜線部Bは
光源の内径と遮光部3306との相関関数を示す。ま
た、図35(C)の斜線部Cは光源の透過部3305と
光学系の最大瞳との相関関数を示す。最終的な光源形状
と空間フィルターとの相関関数は、図36の斜線部36
7で示され、これは、上記のC−A+Bで求められる。
このように相関関数を求めることにより、空間フィルタ
あるいは輪帯状照明の効果が直感的に理解でき、逆にこ
れらの形状を決定すれ際の助けになる。具体的には、輪
帯状照明によって、中周波領域381に対して、高周波
領域382の値が大きくなる。また、低周波領域383
が大きすぎるのに対し、空間フィルターの効果A部およ
びB部を航路刷ることにより、低周波領域の値をさらに
低減している。このように、輪帯状照明、および空間フ
ィルタの効果は直感的にも説明された。
FIGS. 36 and 37 show the light source spatial filter 3301 and the imaging spatial filter 3302, respectively.
A diagram for deepening the intuitive understanding of the shape setting and assisting the setting is shown. A hatched portion A in FIG. 35A shows a correlation function between the outer diameter of the light source and the light shielding portion 3306, and a hatched portion B in FIG. 35B shows a correlation function between the inner diameter of the light source and the light shielding portion 3306. Further, a hatched portion C in FIG. 35C indicates a correlation function between the transmission portion 3305 of the light source and the maximum pupil of the optical system. The correlation function between the final light source shape and the spatial filter is represented by the shaded area 36 in FIG.
7, which is determined by CA-B above.
By determining the correlation function in this manner, the effect of the spatial filter or the annular illumination can be intuitively understood, and on the contrary, it is helpful in determining these shapes. Specifically, the value of the high frequency region 382 becomes larger than that of the medium frequency region 381 by the annular illumination. In addition, the low frequency region 383
Is too large, the effect of the spatial filter is printed by the route A and B, thereby further reducing the value in the low frequency region. Thus, the effects of the annular illumination and the spatial filter were intuitively described.

【0054】もちろん、この光源形状および空間フィル
ターの形状は、(数5)式を基にして、評価されるべき
であり、近似的には、光源と空間フィルタの相関関数で
評価されるべきものである。
Of course, the shape of the light source and the shape of the spatial filter should be evaluated on the basis of equation (5). It is.

【0055】また、この輪帯状の光源は、可干渉性を高
くできるため、光学系の深度を深くできる。ここで、輪
帯状光源の帯幅が狭い程、光源の可干渉性が高くなるた
め焦点深度が上がり、輪帯状光源の輪帯の直径が大きい
ほど、空間コヒーレンス度が大きくなるため解像度が高
くなる。
Further, since the annular light source can increase the coherence, the depth of the optical system can be increased. Here, the narrower the band width of the annular light source, the higher the coherence of the light source, so that the focal depth increases. The larger the diameter of the annular band of the annular light source, the higher the spatial coherence degree, the higher the resolution. .

【0056】図39に、本発明で用いている輪帯状光源
と輪帯状空間フィルターの効果について説明する。図3
9(a)には、結像レンズの瞳3301、瞳上に結像さ
れる光源の像3305a(0次回折光)、及びマスク1
00上にy方向に形成されたパターン(回路パターン)
による光源の回折像3305b,3305cを示す。
FIG. 39 illustrates the effects of the annular light source and the annular spatial filter used in the present invention. FIG.
9A, a pupil 3301 of the imaging lens, a light source image 3305a (zero-order diffracted light) formed on the pupil, and the mask 1
A pattern (circuit pattern) formed in the y direction on 00
3305b and 3305c of the light source are shown.

【0057】光源が輪帯状の場合を図39(a)に示
し、円形の場合を図39(b)に示す。
FIG. 39 (a) shows a case where the light source has a ring shape, and FIG. 39 (b) shows a case where the light source is circular.

【0058】0次回折光を遮光するためのフィルターを
斜線部371で示す。この斜線部371により光源の回
折光3305b,3305cの一部でもある372も同
時に遮光されることになるが、(a)の場合は10%か
ら20%だけが遮光されているが、(b)の場合は、4
0%以上は遮光されている。すなわち、0次回折光のみ
を効率よく遮光するという目的は、図39(a)の輪帯
状の光源の方が効果的に達成される。つまり、輪帯状の
光源の方が性能が上がる。ここで輪帯状光源の幅が小さ
いほど、遮光されてしまう回折光の比率が小さくなる。
A filter for shielding the 0th-order diffracted light is indicated by a shaded portion 371. The hatched portion 371 also shields 372 which is a part of the diffracted light 3305b and 3305c of the light source at the same time. In the case of (a), only 10% to 20% is shielded, but (b) If, 4
0% or more is shielded from light. That is, the objective of efficiently shielding only the 0th-order diffracted light is more effectively achieved by the annular light source shown in FIG. In other words, the performance of the annular light source is higher. Here, the smaller the width of the annular light source, the smaller the ratio of the diffracted light that is blocked.

【0059】また、本発明では、0次回折光の一部を遮
光するため図40(a)に示したような光源の輪帯幅の
30%程の狭さの輪帯幅を有する空間フィルター330
6を用いているが、0次回折光の一部を遮光すれば良い
わけであっる為、図40(b)に示したような輪帯幅は
光源とほぼ同じであって透過率を約70%程度にした空
間フィルターを用いても良い。勿論、輪帯幅を光源の像
の輪帯幅よりも小さくし、透過率を70%よりも下げた
ものをもちても良い。更に、ここでは0次回折光の遮光
率をほぼ30%にした場合を示したが、遮光率は後で述
べるように30%に限るものではない。更に、0次回折
光の一部を遮光するために空間フィルター3306部を
透過率は100%で使用波長での位相がπずれるような
位相板を用いても良い。このようなフィルターも実質的
に0次回折光の一部を遮光するフィルターになる。更に
は、偏光と偏光板を用いて遮光しても良い。
In the present invention, in order to block a part of the zero-order diffracted light, a spatial filter 330 having a ring width of about 30% of the ring width of the light source as shown in FIG.
40 is used, it is only necessary to shield a part of the 0th-order diffracted light. Therefore, the annular zone width as shown in FIG. % May be used. Of course, the width of the annular zone may be smaller than that of the image of the light source, and the transmittance may be lower than 70%. Further, although the case where the light-shielding ratio of the 0th-order diffracted light is set to approximately 30% is shown here, the light-shielding ratio is not limited to 30% as described later. Further, in order to block a part of the zero-order diffracted light, a phase plate may be used in which the spatial filter 3306 has a transmittance of 100% and a phase shift of π at the used wavelength by π. Such a filter is also a filter that substantially blocks a part of the zero-order diffracted light. Further, light may be shielded by using polarized light and a polarizing plate.

【0060】更に、図50に示したように、透過率を約
70%にしたフィルターの輪帯幅を、光源の輪帯幅より
大きくしても良い。このような構成することにより、0
次回折光のみでなく、低次回折光の一部を遮光すること
ができ、MTFカーブをより良くすることができる。ま
た図40(a)に示した例も、図50の例のように低次
回折光の一部を遮光する構成になっている。
Further, as shown in FIG. 50, the ring width of the filter having the transmittance of about 70% may be larger than the ring width of the light source. With such a configuration, 0
Not only the second-order diffracted light but also a part of the low-order diffracted light can be shielded, and the MTF curve can be further improved. Also, the example shown in FIG. 40A is configured to block a part of the low-order diffracted light as in the example of FIG.

【0061】以上説明したように、0次回折光を効率よ
く遮光するためには、輪帯状の光源が効果を発揮し、輪
帯の幅を小さくすると効果は大きくなる。ここで、輪帯
状光源を小さな光源が輪帯状に並んだものと考えること
ができる。すなわちコヒーレントな点光源の集合体と考
えることができる。そこで、図41に示したように点光
源に近いような空間コヒーレンス度が0.1から0.3
程度の光源375の集合として、これに対応する位置に
光源375より小さな遮光版376を設置しても本発明
の目的は達成される。透過率を下げた遮光版376を用
いても良いことはいうまでもない。図41(a)には、
輪帯状に並べた例を示す。さらに、この考え方を進める
と、図41(b)に示すように輪帯状の形をしていなく
ても0次回折光の遮光は達成される。同時に、図41
(c)に示すようにこのような光源と遮光版を何重かの
輪帯として並べてもよい。また、図41(d)のように
0次回折光の一部を遮光するために、対応する光源の一
部に対してのみ遮光版を設置してもよい。
As described above, in order to efficiently block the 0th-order diffracted light, an annular light source is effective, and the effect becomes greater when the width of the annular zone is reduced. Here, the annular light source can be considered as small light sources arranged in an annular shape. That is, it can be considered as a set of coherent point light sources. Therefore, as shown in FIG. 41, the spatial coherence degree close to the point light source is 0.1 to 0.3.
The object of the present invention can be achieved even if a light-shielding plate 376 smaller than the light source 375 is installed at a position corresponding to the set of light sources 375 of the same degree. It goes without saying that a light-shielding plate 376 having a reduced transmittance may be used. In FIG. 41 (a),
An example of arrangement in a ring shape is shown. Further, if this concept is advanced, the shielding of the 0th-order diffracted light can be achieved even if it does not have an annular shape as shown in FIG. At the same time, FIG.
As shown in (c), such a light source and a light-shielding plate may be arranged in several layers. Further, as shown in FIG. 41D, in order to shield a part of the zero-order diffracted light, a light-shielding plate may be provided only for a part of the corresponding light source.

【0062】図42(a),(b)にはそれぞれ、光源
の光強度分布と空間フィルタの透過率を半径方向につい
て示している。ここで、図42では、光強度分布および
透過率分布共に矩形の分布を示しているが、図43に示
したように、なだらかな分布を示していても問題ない。
これは、OTFが、これらの相関関数で示されることを
考えれば理解できる。すなわち、重複部分について、加
重をとりながら積分していったのが相関関数であるた
め、なだらかな分布を示しても、相関関数の値は大きく
は変わらない。いずれの場合も半径方向に等しい分布、
同心円状の分布になっており、これが重要である。
FIGS. 42A and 42B show the light intensity distribution of the light source and the transmittance of the spatial filter in the radial direction, respectively. Here, FIG. 42 shows a rectangular distribution for both the light intensity distribution and the transmittance distribution, but there is no problem if it shows a gentle distribution as shown in FIG.
This can be understood by considering that the OTF is represented by these correlation functions. That is, since the correlation function is obtained by integrating weights with respect to the overlapping portion, the value of the correlation function does not change significantly even if a gentle distribution is shown. In each case, radially equal distribution,
It is a concentric distribution, which is important.

【0063】ここで説明した光源が図43(a)のよう
に分布をもってもよいということは、図41(b),
(c),(d)に示す光源の強度を中心になるに従っ
て、小さくするような形であっても良いことを示してい
る。このような実施例では、よりコヒーレンシーのない
光源が作れると同時に低周波成分を更に小さくできると
いう効果を有する。
The fact that the light source described here may have a distribution as shown in FIG.
It is shown that the intensity of the light source shown in (c) and (d) may be reduced as the intensity becomes the center. In such an embodiment, there is an effect that a light source having less coherency can be produced and the low frequency component can be further reduced.

【0064】以上説明したように、本発明では、露光装
置あるいはその他の結像光学系で0次回折光の一部を効
率的に遮光するということが解像度向上及び焦点深度向
上という目的を解決する手段である。ところが、0次回
折光を効率的に遮光するためには、空間フィルターを配
置するフーリエ変換面で0次回折光と回折光が重なら
ず、分かれている必要があり、このためには、照明光の
コヒーレンシーが高くなければいけない。すなわち、点
光源に近いことが望ましい。一方で、結像光学系の解像
度を向上するためには、光源の空間コヒーレンス度すな
わちσ値を大きくすることが望ましい。すなわち、大き
な光源が望ましいということになる。つまり、点光源で
あって、大きな光源という相反することを両立させる必
要がある。
As described above, according to the present invention, it is a means for effectively solving a part of the zero-order diffracted light by the exposure apparatus or other image forming optical systems to solve the objects of improving resolution and depth of focus. It is. However, in order to efficiently block the 0th-order diffracted light, the 0th-order diffracted light and the diffracted light need to be separated and not overlapped on the Fourier transform plane where the spatial filter is arranged. Coherency must be high. That is, it is desirable to be close to a point light source. On the other hand, in order to improve the resolution of the imaging optical system, it is desirable to increase the spatial coherence degree of the light source, that is, the σ value. That is, a large light source is desirable. In other words, it is necessary to balance the contradiction of a point light source and a large light source.

【0065】この相反することを両立させるのが本発明
の輪帯状光源と空間フィルタである。
It is the annular light source and the spatial filter of the present invention that make these conflicts compatible.

【0066】これを効率的に満足させるためには小さな
光源の集合体を用いることが一策である。さらに、この
集合体を大きな輪帯状に配置すれば大きな光源という条
件も満足する。すなわち、輪帯の幅を小さくすればコヒ
ーレンシーが増し焦点深度が向上し、輪帯の半径を大き
くすれば空間コヒーレンス度が増し解像度が向上する。
To efficiently satisfy this, it is one measure to use an aggregate of small light sources. Furthermore, if this assembly is arranged in a large annular shape, the condition of a large light source is satisfied. That is, if the width of the orbicular zone is reduced, coherency is increased and the depth of focus is improved, and if the radius of the orbicular zone is increased, the degree of spatial coherence is increased and the resolution is improved.

【0067】そこで、以上の0次回折光の一部を遮光し
ながら、輪帯の半径を大きくしていくと、空間フィルタ
ー3306の径が光学系の瞳と同じ程度の大きさになる
条件が存在する。この条件が、0次回折光の一部を遮光
し、輪帯状光源の大きさが最大になる条件である。すな
わち、ある縮小投影レンズに関して、最大の解像度を得
られる条件となる。図44(a),(b),(c)に、
この実施例を示す。いずれも光源の大きさがレンズ瞳よ
り大きくなっている。一般には光源の大きさを大きくす
ると焦点深度が浅くなり、リソグラフィには使用できな
いとされてきた。しかしながら、すでに説明したように
輪帯状の光源を用いることにより焦点深度を深くするこ
とができるため、図44に示すような瞳より大きな光源
を用いることができる。個の実施例も0次回折光の一部
377を遮光する構成になっている。この構成のOTF
も相関関数で現される。そこで、光源の大きさが瞳より
小さい場合より、OTFの遮断周波数が延びるという効
果がある。また、この構成の他の効果として高い精度が
必要な縮小投影レンズを用いず大N.A.化が容易な照
明系の改良のみで解像度を向上できる点がある。この実
施例では、N.A.0.4のレンズを用いi線で概ね
0.2μmのパターンを転写することができる。
Therefore, if the radius of the annular zone is increased while blocking a part of the above-mentioned zero-order diffracted light, there is a condition that the diameter of the spatial filter 3306 becomes as large as the pupil of the optical system. I do. This condition is a condition in which a part of the zero-order diffracted light is shielded and the size of the annular light source is maximized. That is, the condition for obtaining the maximum resolution is obtained for a certain reduction projection lens. 44 (a), (b), and (c),
This embodiment will be described. In each case, the size of the light source is larger than the lens pupil. In general, it has been considered that when the size of the light source is increased, the depth of focus becomes shallower and cannot be used for lithography. However, since the depth of focus can be increased by using the annular light source as described above, a light source larger than the pupil as shown in FIG. 44 can be used. Each of the embodiments has a configuration in which a part 377 of the zero-order diffracted light is shielded. OTF of this configuration
Is also represented by a correlation function. Thus, there is an effect that the cutoff frequency of the OTF is longer than when the size of the light source is smaller than the pupil. Another advantage of this configuration is that a large projection lens is used without using a reduction projection lens that requires high accuracy. A. There is a point that the resolution can be improved only by the improvement of the illumination system which is easy to realize. In this embodiment, the N.N. A. A pattern of approximately 0.2 μm can be transferred by i-line using a 0.4 lens.

【0068】これらの0次回折光遮光の結像系で重要な
ことは、OTFカーブが緩やかに単調減少することであ
る。図45に本発明のOTF378を示す。ここで、O
TFが緩やかでなく、379のように波うっている場
合、波の極小点付近でコントラストが低くなることにな
り、様々な空間周波数成分を持つ実際のLSIパターン
ではパターンが正しく転写しない。但し、特定の空間周
波数成分のみから形成されている特殊なパターンではこ
の限りでなく、特定の空間周波数に対してだけコントラ
ストを大きくすればよい。すなわち、MTFカーブが特
定の幅Wbの範囲にある必要がある。このWbは、後述
する転写シミュレータで算出した転写結果より算出され
るべきものである。
What is important in these imaging systems for shielding the 0th-order diffracted light is that the OTF curve gradually decreases monotonically. FIG. 45 shows the OTF 378 of the present invention. Where O
When the TF is not gentle and undulates like 379, the contrast becomes low near the minimum point of the wave, and the pattern is not correctly transferred in an actual LSI pattern having various spatial frequency components. However, a special pattern formed only of a specific spatial frequency component is not limited to this, and the contrast may be increased only for a specific spatial frequency. That is, the MTF curve needs to be within the range of the specific width Wb. This Wb is to be calculated from a transfer result calculated by a transfer simulator described later.

【0069】従って、図44に示した光源が大きい場合
にもこの緩やかに単調減少するOTFが必要になる。こ
のことから、実際のLSIのパターンを転写する場合
は、図44に示したように光源の内径と縮小投影レンズ
の瞳径の差と光源の外径と縮小投影レンズの瞳径の差が
ほぼ等しいのが望ましい。現実的な焦点深度を得るため
には縮小投影レンズの瞳径と内径との比率が0.6以上
有るのが望ましい。
Therefore, even when the light source shown in FIG. 44 is large, the OTF that gradually decreases monotonously becomes necessary. Therefore, when an actual LSI pattern is transferred, as shown in FIG. 44, the difference between the inner diameter of the light source and the pupil diameter of the reduction projection lens, and the difference between the outer diameter of the light source and the pupil diameter of the reduction projection lens are almost equal. Desirably equal. In order to obtain a realistic depth of focus, it is desirable that the ratio between the pupil diameter and the inner diameter of the reduction projection lens be 0.6 or more.

【0070】また、図44(a)の例で、縮小投影レン
ズの瞳内の光源の0次回折光にあたる部分380の部分
に適当な値の透過率をもつフィルタを配置しても良い。
この場合、光源瞳外の部分377の幅を小さくでき、従
って光源の大きさも小さくできる効果も有する 。また、逆に縮小投影レンズの瞳内の部分380の幅を
377に対して太くできる。この場合光強度を大きくし
易い広い帯域で安定したコントラストを保やすい等の効
果を生む。
In the example of FIG. 44A, a filter having an appropriate transmittance may be arranged in a portion 380 corresponding to the zero-order diffracted light of the light source in the pupil of the reduction projection lens.
In this case, the width of the portion 377 outside the light source pupil can be reduced, and thus the size of the light source can be reduced. Conversely, the width of the portion 380 in the pupil of the reduction projection lens can be made larger than 377. In this case, effects such as easy maintenance of stable contrast in a wide band in which the light intensity is easy to increase are produced.

【0071】更に、輪帯の光源の外径を、縮小投影レン
ズの瞳の外径と同じ大きさにしても本発明の目的をある
程度達成することができる。但し、図44(a)に示す
構成は、縮小投影レンズの瞳に空間フィルタを入れなく
して、0次回折光の一部をカットすることができるた
め、構成が単純であり、実施しやすいという効果を有す
る。
Further, even if the outer diameter of the light source of the annular zone is the same as the outer diameter of the pupil of the reduction projection lens, the object of the present invention can be achieved to some extent. However, the configuration shown in FIG. 44 (a) can cut a part of the zero-order diffracted light without inserting a spatial filter in the pupil of the reduction projection lens, so that the configuration is simple and easy to implement. Having.

【0072】さらに、図47に示したように、図44の
光源のさらに外側に輪帯状光源378を設置することに
より解像度はさらに向上する。この図47に示した光源
を実施した例を図48に示す。このようにN.A.を大
きくした光源はレンズ系では難しいためレーザ光源31
21、ビーム走査手段3122、リング状ミラー312
3、3124を用いた構成としている。この実施例の場
合、i線のN.A.0.4のレンズを用い、0.15μ
mが解像できる。
Further, as shown in FIG. 47, by disposing the annular light source 378 further outside the light source of FIG. 44, the resolution is further improved. FIG. 48 shows an example in which the light source shown in FIG. 47 is implemented. Thus, N. A. The laser light source 31 is difficult because the
21, beam scanning means 3122, ring-shaped mirror 312
3, 3124 are used. In the case of this embodiment, the N.I. A. 0.15μ using 0.4 lens
m can be resolved.

【0073】なお、本実施例も0次回折光の一部を遮光
している点で、本発明の基本思想と何等変わるところは
ない。
In this embodiment, there is no difference from the basic idea of the present invention in that a part of the zero-order diffracted light is shielded.

【0074】次に、本発明に係るパターン転写系(縮小
投影露光光学系)3000の一実施例について、図4乃
至図6に基いて説明する。即ち、パターン転写系(縮小
投影露光光学系)3000では、Hgランプ3101か
らの光のうち、波長365nmのi線を色フィルタ31
02により選択的に透過させ、集光レンズ3103によ
り、インテグレータ3104の面に集光される。インテ
グレータ3104内の各エレメント3107(図9)に
入射した光が、個々に射出角αとして射出し、コンデン
サレンズ3106により、マスク100上を照明する。
ここで、インテグレータ3104については後述する。
光源空間フィルター3301として仮想の多数の点光源
を配列した形の輪帯状に形成してインテグレータ310
4の出力端付近に設置される。
Next, an embodiment of a pattern transfer system (reduced projection exposure optical system) 3000 according to the present invention will be described with reference to FIGS. That is, in the pattern transfer system (reduction projection exposure optical system) 3000, out of the light from the Hg lamp 3101, the i-line having a wavelength of 365 nm is filtered by the color filter 31.
02 and selectively condensed on the surface of the integrator 3104 by the condenser lens 3103. Light incident on each element 3107 (FIG. 9) in the integrator 3104 individually exits at an exit angle α, and illuminates the mask 100 with a condenser lens 3106.
Here, the integrator 3104 will be described later.
The integrator 310 is formed as a light source spatial filter 3301 in the form of an annular shape in which a large number of virtual point light sources are arranged.
4 near the output end.

【0075】そして、マスク100上のマスク回路パタ
ーン104(例えば図20に示す。
Then, a mask circuit pattern 104 on the mask 100 (for example, shown in FIG. 20).

【0076】)を透過・回折した光は、結像レンズ(縮
小投影レンズ)3201及び該結像レンズ3201の瞳
の付近に設置された結像空間フィルター3302を通し
て、ウエハ(基板)200200上に高コントラストを
有するウエハ回路パターン204(例えば図18に示
す。)として結像転写される。
The light transmitted and diffracted by the light source passes through an imaging lens (reduction projection lens) 3201 and an imaging spatial filter 3302 installed near the pupil of the imaging lens 3201, and is then projected onto a wafer (substrate) 200200. The image is transferred as a wafer circuit pattern 204 having a contrast (for example, as shown in FIG. 18).

【0077】ところで、仮想の多数の点光源を配列した
形の輪帯状に形成された光源空間フィルター3301の
像が、コンデンサレンズ3106及び結像レンズ(縮小
投影レンズ)3201により輪帯状に形成された結像空
間フィルター3302の位置に結像する関係になってい
る。本実施例での光源空間フィルター3301及び結像
空間フィルター3302の結像関係を図13及び図14
に示す。光源空間フィルター3301及び結像空間フィ
ルター3302とも輪帯状の形状をしている。
By the way, the image of the light source spatial filter 3301 formed in a ring shape in which a large number of virtual point light sources are arranged is formed in a ring shape by the condenser lens 3106 and the imaging lens (reduction projection lens) 3201. An image is formed at the position of the image forming spatial filter 3302. 13 and 14 show the imaging relationship between the light source spatial filter 3301 and the imaging spatial filter 3302 in the present embodiment.
Shown in Both the light source spatial filter 3301 and the imaging spatial filter 3302 have an annular shape.

【0078】光源空間フィルター3301は、外径DL
O,内径DLIの輪帯部3305の光源を形成するよう
になっており、輪帯部3305の内側、外側とも遮光さ
れる。
The light source spatial filter 3301 has an outer diameter DL
O, the light source of the orbicular zone 3305 having the inner diameter DLI is formed, and both the inside and the outside of the orbicular zone 3305 are shielded from light.

【0079】結像空間フィルター3302は、外径DL
O,内径DLIの輪帯部3306が遮光されており、輪
帯部3306の内側、外側とも光を透過する構造になっ
ている。なお、結像レンズ(縮小投影レンズ)3201
の入射部を3205で示し、出射部を3206で示す。
The imaging spatial filter 3302 has an outer diameter DL
O, the orbicular zone 3306 of the inner diameter DLI is shielded from light, and both inside and outside of the orbicular zone 3306 are configured to transmit light. Note that an imaging lens (reduction projection lens) 3201
The incident portion is denoted by 3205, and the output portion is denoted by 3206.

【0080】ここで、結像空間フィルタ3302は結像
レンズ3201の前側の位置3202であっても、結像
レンズの後側の位置3204であっても、また結像レン
ズ内の瞳の位置3203であっても良い。設計上最も効
果の良好なのは位置3203の場合であり,コストが最
も低くかつ効果の十分にでるのは位置3204の場合で
ある。図11に位置3204に結像空間フィルター33
02を載置した結像レンズ3201の斜視図を示す。結
像空間フィルター3302は金属板で形成しているため
支持棒3311で支持している。この支持棒3311は
少ないほどまた細いほど良いのは言うまでもない。また
図12には、ガラス基板3312上に遮光膜3313を
形成することにより形成された結像空間フィルター33
02の例を示す。この場合、支持棒3311は不用であ
るが、ガラス基板3312による収差の分を考慮して結
像レンズ3201を設計する必要がある。
Here, the imaging spatial filter 3302 is located at the front position 3202 of the imaging lens 3201, at the rear position 3204 of the imaging lens, and at the pupil position 3203 in the imaging lens. It may be. The position 3203 has the best effect on the design, and the position 3204 has the lowest cost and the sufficient effect. In FIG. 11, the imaging spatial filter 33 is located at a position 3204.
FIG. 2 shows a perspective view of an imaging lens 3201 on which an image sensor 02 is mounted. Since the imaging spatial filter 3302 is formed of a metal plate, it is supported by the support bar 3311. It goes without saying that the smaller and thinner the support rod 3311 is, the better. FIG. 12 shows an image forming spatial filter 33 formed by forming a light shielding film 3313 on a glass substrate 3312.
02 is shown. In this case, the support rod 3311 is unnecessary, but it is necessary to design the imaging lens 3201 in consideration of the aberration due to the glass substrate 3312.

【0081】ここで、光源空間フィルター3301、結
像空間フィルター3302間の結像倍率をMとすると、
図13に示すように光源空間フィルター3301の外径
であるDLI、結像空間フィルター3302の外径であ
るDIO、結像空間フィルター3302の内径であるD
II間の関係については後述する。要するに、0次回折
光の一部ないし全部が遮光されれば、高コントラストで
マスク上の微細な回路パターンをウエハ上に結像させる
ことができる。
Here, assuming that the imaging magnification between the light source spatial filter 3301 and the imaging spatial filter 3302 is M,
As shown in FIG. 13, DLI is the outer diameter of the light source spatial filter 3301, DIO is the outer diameter of the imaging spatial filter 3302, and D is the inner diameter of the imaging spatial filter 3302.
The relationship between II will be described later. In short, if part or all of the zero-order diffracted light is shielded, a fine circuit pattern on the mask can be formed on the wafer with high contrast.

【0082】このように、光源空間フィルター3301
のDLO,DLIはもとより、結像空間フィルター33
02のDIO,DIIについて、液晶表示素子等の可変
空間フィルターに構成するか、それぞれ異なる寸法の空
間フィルターを複数備えてそれらを交換することによっ
て、空間フィルターの輪帯状の寸法を制御することが可
能である。
As described above, the light source spatial filter 3301
DLO, DLI, as well as the imaging spatial filter 33
02 DIO and DII can be configured as a variable spatial filter such as a liquid crystal display device, or a plurality of spatial filters having different dimensions can be exchanged to control the annular shape of the spatial filter. It is.

【0083】次に本発明の投影露光システムの全体の一
実施例を図8乃至図17に基づいて説明する。
Next, an embodiment of the entire projection exposure system of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0084】まず、パターンデータ生成系1000につ
いて説明する。
First, the pattern data generation system 1000 will be described.

【0085】パターンデータ生成系1000において、
配線データ作成部1102は、設計データ等の配線図面
データ1101に基づいて、基板(ウェハ)200上に
形成したいウェハパターン形状データ1103が形成さ
れる。パターン変換部1104は、このウエハパターン
形状データ1103を基にして、マスク(レティクル)
100上に形成したいマスクパターン形状データ110
5に変換する。この際、パターン転写シミュレータ11
08は、パターン変換部1104で変換されたマスク1
00上のマスクパターンが、配線データ作成部1102
によって形成されたウエハパターン形状データ1103
と、光源空間フィルター3301の輪帯部3305の外
径DLO、内径DLI等の設定条件、及び結像空間フィ
ルター3302の輪帯部3306の外径DIO、内径D
II等の設定条件とに基づいて、実際パターン転写光学
系3000で基板200上に露光した際のウェハパター
ン形状データ1103と近似的に一致するかどかがチェ
ックされ、パターン変換部1104にフィードバックさ
れ、修正されると共に、ウエハパターン形状データ11
03に合った空間フィルターの最適形状(輪帯部330
5の外径DLO、内径DLI等、輪帯部3306の外径
DIO、内径DII等)を求め、その結果を空間フィル
ター制御系3305を介して光源空間フィルター制御部
(調整部)3303及び結像空間フィルター制御部(調
整部)3304に導き、光源空間フィルター3301及
び結像空間フィルター3302の形状を制御(調整)す
る。パターン生成部1106は、パターン変換部110
4によって変換されたマスクパターン形状データ110
5に基づいて電子線描画装置2103に合うEBデータ
1107に変換する。
In the pattern data generation system 1000,
The wiring data creation unit 1102 forms wafer pattern shape data 1103 to be formed on the substrate (wafer) 200 based on wiring drawing data 1101 such as design data. The pattern conversion unit 1104 generates a mask (reticle) based on the wafer pattern shape data 1103.
Mask pattern shape data 110 to be formed on
Convert to 5. At this time, the pattern transfer simulator 11
08 is the mask 1 converted by the pattern conversion unit 1104
The wiring pattern creation unit 1102
Pattern data 1103 formed by
And setting conditions such as the outer diameter DLO and the inner diameter DLI of the orbicular zone 3305 of the light source spatial filter 3301, and the outer and outer diameters DIO and D of the orbicular zone 3306 of the imaging spatial filter 3302.
Based on the setting conditions such as II, it is checked whether or not the actual pattern transfer optical system 3000 approximately matches the wafer pattern shape data 1103 when the substrate 200 is exposed, and is fed back to the pattern conversion unit 1104. The corrected and wafer pattern shape data 11
Optimal shape of the spatial filter (ring zone 330
5, the outer diameter DIO, the inner diameter DLI, etc., the outer diameter DIO, the inner diameter DII, etc. of the orbicular zone 3306), and the result is transmitted to the light source spatial filter control unit (adjustment unit) 3303 via the spatial filter control system 3305 and the imaging. It is guided to a spatial filter control unit (adjustment unit) 3304 to control (adjust) the shapes of the light source spatial filter 3301 and the imaging spatial filter 3302. The pattern generation unit 1106 includes a pattern conversion unit 110
4 is the mask pattern shape data 110 converted
5 is converted into EB data 1107 suitable for the electron beam drawing apparatus 2103.

【0086】次に、マスク製作系2000について説明
する。即ち、マスク製作系2000において、成膜装置
2101は、マスク基板101上に金属クロムあるい
は、酸化クロムあるいは、金属クロムと酸化クロムの複
数の積層膜202を形成する。
Next, the mask manufacturing system 2000 will be described. That is, in the mask manufacturing system 2000, the film forming apparatus 2101 forms the metal chromium, chromium oxide, or a plurality of stacked films 202 of metal chromium and chromium oxide on the mask substrate 101.

【0087】塗布装置2101は、成膜装置2101に
よって形成されたマスク基板101上にレジスト膜20
3を塗布する。そして、電子線描画装置2103は、パ
ターン生成部1106から生成されるEBデータ110
7に従い、マスクパターン形状データ1105と同一の
回路パターンを描画して形成する。この後、現像装置2
104により、マスク基板201上の回路パターンを現
像してマスク100は完成する。完成したマスク100
は、パターン検査装置2106において検出された画像
データとマスクパターンデータ1103又はウエハパタ
ーンデータ1105又は転写シミュレータ1108から
のデータと比較してパターン検査し、不良があればイオ
ンビーム加工装置等で構成されたパターン修正装置21
05で修正し、最後に異物検査装置2107でマスク1
00上の異物の検査をする.異物があれば洗浄装置21
08で洗浄する。ここで、本発明によるマスク100
は、例えば図20に示すように、1層の膜102で形成
できるので、位相シフタのマスクに比べて洗浄し安いと
いう特徴を有する。また、該マスク100を位相シフタ
のマスクに比べて容易に製造することができる。また、
上記パターン検査装置2105では、検出された画像デ
ータと、マスクパターンデータ1103又はウエハパタ
ーンデータ1105又は転写シミュレータ1108から
のデータのいずれと比較しても良い。ただし、パターン
検査装置2105の光源及び結像光学系を本発明に係る
パターン転写系(縮小投影露光系)3000と等価にし
て、ウエハパターンデータ1105と比較検査するの
が、最も効果的である。即ち、パターン検査装置210
5は、パターン転写系(縮小投影露光系)3000と等
価の光学系で構成し、マスクステージ3401上に検査
すべきマスク100を設置し、ウエハ(基板)200が
設置される位置に受光素子を配置して受光素子上に結像
される画像を検出するようにすればよい。このようにパ
ターン検査装置2105を構成することによって、実際
ウエハ上に投影露光される極微細な回路パターン(ウエ
ハ上で0.1μm程度又はそれ以下の極微細な回路パタ
ーン)と同じ回路パターンが光の干渉に影響を受けるこ
となく、受光素子から高コントラストの画像信号として
検出することができ、その結果ウエハパターンデータ1
105と比較検査することにより、微細な回路パターン
でも、正確に検査することができる。
The coating apparatus 2101 includes a resist film 20 on the mask substrate 101 formed by the film forming apparatus 2101.
3 is applied. Then, the electron beam drawing apparatus 2103 generates the EB data 110 generated by the pattern generation unit 1106.
7, the same circuit pattern as the mask pattern shape data 1105 is drawn and formed. Thereafter, the developing device 2
By 104, the circuit pattern on the mask substrate 201 is developed to complete the mask 100. Completed mask 100
The pattern inspection is performed by comparing the image data detected by the pattern inspection apparatus 2106 with the data from the mask pattern data 1103 or the wafer pattern data 1105 or the data from the transfer simulator 1108. Pattern correction device 21
05, and finally mask 1
Inspect foreign objects on 00. Cleaning device 21 if foreign matter is present
Wash with 08. Here, the mask 100 according to the present invention
Since, for example, as shown in FIG. 20, since it can be formed with a single layer film 102, it has a feature that it is cheaper to clean than a phase shifter mask. Further, the mask 100 can be easily manufactured as compared with a mask of a phase shifter. Also,
In the pattern inspection apparatus 2105, the detected image data may be compared with any of the mask pattern data 1103, the wafer pattern data 1105, and the data from the transfer simulator 1108. However, it is most effective to make the light source and the imaging optical system of the pattern inspection apparatus 2105 equivalent to the pattern transfer system (reduced projection exposure system) 3000 according to the present invention, and to compare and inspect the wafer pattern data 1105. That is, the pattern inspection device 210
Reference numeral 5 denotes an optical system equivalent to a pattern transfer system (reduction projection exposure system) 3000, in which a mask 100 to be inspected is set on a mask stage 3401, and a light receiving element is placed at a position where a wafer (substrate) 200 is set. What is necessary is just to arrange and to detect the image formed on the light receiving element. By configuring the pattern inspection apparatus 2105 in this manner, the same circuit pattern as the very fine circuit pattern actually projected and exposed on the wafer (an extremely fine circuit pattern of about 0.1 μm or less on the wafer) can be used. Without being affected by the interference of light, the image signal can be detected as a high-contrast image signal from the light receiving element.
By comparing and inspecting with 105, even a fine circuit pattern can be inspected accurately.

【0088】次に本発明の重要な構成であるパターン転
写系(縮小投影露光光学系)3000について説明す
る。即ち、パターン転写系3000では、Hgランプ3
101からの光のうち、波長365nmのi線を色フィ
ルタ3102により選択的に透過させ、集光レンズ31
03により、インテグレータ3104の面に集光され
る。インテグレータ3104内の各エレメント3107
(図9)に入射した光が、個々に射出角αとして射出
し、コンデンサレンズ3106により、マスク100上
を照明する。ここで、図9及び図10のそれぞれにイン
テグレータ3104の異なった実施例の構成を示す。図
9には、インテグレータ3104の断面が輪帯状の場合
を示す。また図10には、輪帯状の形状を遮光板310
5によって形成したインテグレータ3104の実施例を
示す。要するに空間フィルタの役目をするものであれ
ば、即ち輪帯状に遮光機能を有するものであれば、他の
構成であってもよいことは明らかである。なお、上記の
ように構成された光源空間フィルタ3301のDLI、
DLOは、可変空間フィルタに構成するか、それぞれ異
なる寸法の空間フィルタを複数備えてそれらを交換する
ことによって制御できるようにして、光源空間フィルタ
ー制御部(調整部)3303からの指令で制御または調
整できるようにすることが望ましい。そうしないと、非
常に自由度の面で制約を受けることになる。
Next, a pattern transfer system (reduced projection exposure optical system) 3000 which is an important component of the present invention will be described. That is, in the pattern transfer system 3000, the Hg lamp 3
Of the light from the light 101, the i-line having a wavelength of 365 nm is selectively transmitted by the color filter 3102,
03, the light is focused on the surface of the integrator 3104. Each element 3107 in the integrator 3104
(FIG. 9) are individually emitted as emission angles α, and are illuminated on the mask 100 by the condenser lens 3106. Here, the configurations of different embodiments of the integrator 3104 are shown in FIGS. 9 and 10, respectively. FIG. 9 shows a case where the cross section of the integrator 3104 is annular. In FIG. 10, the annular shape is shown as a light shielding plate 310.
5 shows an embodiment of the integrator 3104 formed by the fifth embodiment. In short, it is clear that other configurations may be used as long as they serve as a spatial filter, that is, as long as they have a light shielding function in an annular shape. The DLI of the light source spatial filter 3301 configured as described above,
The DLO is configured as a variable spatial filter or provided with a plurality of spatial filters having different dimensions, and can be controlled by exchanging them. The DLO is controlled or adjusted by a command from a light source spatial filter control unit (adjustment unit) 3303. It is desirable to be able to do so. Otherwise, you will be very restricted.

【0089】ここで、本実施例では、光源面に遮光版を
置いた場合総合的な露光量が減ることになる。従って、
光源の光強度を大きくする必要がある。ところが従来の
ランプでは光強度を大きくすることが難しかった。ファ
イバー照明用ストロボ光源が平成3年秋季応用物理学会
学術講演会11p−ZH−8、山本他「ファイバー照明
用ストロボ光源の開発研究」に開示されている。ここで
開示されているようなストロボ光源は従来露光装置には
使用されていなかった。しかしながら、光強度を十分得
る必要がある本発明ではこのようなランプを用いる事は
効果的である。
Here, in this embodiment, when a light-shielding plate is placed on the light source surface, the total exposure amount is reduced. Therefore,
It is necessary to increase the light intensity of the light source. However, it has been difficult for conventional lamps to increase the light intensity. A strobe light source for fiber lighting is disclosed in "Applied Physics Society Academic Lecture 11p-ZH-8", Yamamoto et al. The strobe light source as disclosed herein has not been used in an exposure apparatus. However, it is effective to use such a lamp in the present invention in which it is necessary to obtain a sufficient light intensity.

【0090】さらに、この光源は光源の径が大きいため
本発明に適している。
Further, this light source is suitable for the present invention because of its large diameter.

【0091】また、本発明の図44に示す実施例では、
図49に示すような光ファイバーを用いたインタグレー
ターが効果的である。この光ファイバーを用いたインテ
グレーターは、多数の光ファイバー380を束ねたもの
である。光の導入面3131は光源3101からの光を
集光し安いように円形であり、光の射出面は輪帯状にな
るように光ファイバーの束を束ねなおしたものである。
このように光ファイバーを用いることにより、水銀ラン
プ等の円形の光源形状を有する光源を用い、輪帯状の光
源を効率的に作成できる。さらに、光ファイバーを用い
ることでインテグレーター3104をフルキシブルに作
成できるため、熱源である光源を温度制御が必要な装置
本体から離して設置できるという効果がある。
In the embodiment shown in FIG. 44 of the present invention,
An intagrator using an optical fiber as shown in FIG. 49 is effective. The integrator using this optical fiber is obtained by bundling many optical fibers 380. The light introduction surface 3131 is circular so that light from the light source 3101 is condensed and cheap, and the bundle of optical fibers is bundled again so that the light emission surface becomes annular.
By using an optical fiber in this way, a ring-shaped light source can be efficiently created using a light source having a circular light source shape such as a mercury lamp. Furthermore, since the integrator 3104 can be made flexible by using an optical fiber, there is an effect that the light source, which is a heat source, can be installed away from the apparatus main body requiring temperature control.

【0092】ここで、図49に示したファイバーの束
を、固着せずにばらばらの状態にしておき、外径、内径
を可変にできる構成にしておくと良い。このような可変
機構は光源空間フィルター制御機構3303により制御
される。
Here, it is preferable that the bundle of fibers shown in FIG. 49 be separated without being fixed, so that the outer diameter and the inner diameter can be made variable. Such a variable mechanism is controlled by the light source spatial filter control mechanism 3303.

【0093】そして、マスク100上のマスクパターン
104(図15)を透過・回折した光は、結像レンズ3
201及び結像空間フィルタ3302を通して、ウェハ
200上にウェハパターン204(例えば図18に示
す。)として結像する。
The light transmitted and diffracted through the mask pattern 104 (FIG. 15) on the mask 100 is applied to the imaging lens 3.
An image is formed as a wafer pattern 204 (for example, as shown in FIG. 18) on the wafer 200 through the 201 and the imaging spatial filter 3302.

【0094】ここで、結像空間フィルタ3302は結像
レンズ3201の前側の位置3202であっても、結像
レンズの後側の位置3204であっても、また結像レン
ズ内の瞳の位置3203であっても良い。設計上最も効
果の良好なのは位置3203の場合であり、コストが最
も低くかつ効果の十分にでるのは位置3204の場合で
ある。図11に位置3204に結像空間フィルター33
02を載置した結像レンズ3201の斜視図を示す。結
像空間フィルター3302は金属板で形成しているため
支持棒3311で支持している。この支持棒3311は
少ないほどまた細いほど良いのは言うまでもない。また
図12には、ガラス基板3312上に遮光膜3313を
形成することにより形成された結像空間フィルター33
02の例を示す。この場合、支持棒3311は不用であ
るが、ガラス基板3312による収差の分を考慮して結
像レンズ3201を設計する必要がある。
Here, the imaging spatial filter 3302 is located at the front position 3202 of the imaging lens 3201, at the rear position 3204 of the imaging lens, and at the pupil position 3203 in the imaging lens. It may be. The position 3203 has the best effect in terms of design, and the position 3204 has the lowest cost and the highest effect. In FIG. 11, the imaging spatial filter 33 is located at a position 3204.
FIG. 2 shows a perspective view of an imaging lens 3201 on which an image sensor 02 is mounted. Since the imaging spatial filter 3302 is formed of a metal plate, it is supported by the support bar 3311. It goes without saying that the smaller and thinner the support rod 3311 is, the better. FIG. 12 shows an image forming spatial filter 33 formed by forming a light shielding film 3313 on a glass substrate 3312.
02 is shown. In this case, the support rod 3311 is unnecessary, but it is necessary to design the imaging lens 3201 in consideration of the aberration due to the glass substrate 3312.

【0095】ここで、光源空間フィルター3301の像
がコンデンサレンズ3106、結像レンズ3201によ
り結像空間フィルター3302の位置に結像する関係に
なっている。本実施例での光源空間フィルター3301
及び結像空間フィルター3302の結像関係を図13及
び図14に示す。光源空間フィルター及び結像空間フィ
ルターとも輪帯状の形状をしており、光源空間フィルタ
ー3301は、外径DLO、内径DLIの輪帯部330
5を有し、輪帯部3305の内側、外側とも遮光され
る。結像空間フィルター3302は、外径DIO、内径
DIIの輪帯部3306が遮光されており、輪帯部33
06の内側、外側とも光を透過する構造になっている。
光源空間フィルター3301、結像空間フィルター33
02間の結像倍率をMとすると、DLO,DLI,DI
O,DII間には次式(数6)の関係がある。
Here, the image of the light source spatial filter 3301 is formed at the position of the image spatial filter 3302 by the condenser lens 3106 and the image forming lens 3201. Light source spatial filter 3301 in this embodiment
13 and 14 show the image forming relationship of the image forming spatial filter 3302. Both the light source spatial filter and the imaging spatial filter have an annular shape, and the light source spatial filter 3301 includes an annular portion 330 having an outer diameter DLO and an inner diameter DLI.
5 and both the inside and outside of the annular zone 3305 are shielded from light. In the imaging spatial filter 3302, the orbicular zone 3306 having the outer diameter DIO and the inner diameter DII is shielded from light, and the orbicular zone 33
Both the inside and the outside of 06 are configured to transmit light.
Light source spatial filter 3301, imaging spatial filter 33
Assuming that the imaging magnification between 02 is M, DLO, DLI, DI
The following equation (Equation 6) holds between O and DII.

【0096】[0096]

【数6】 DIO = M・δ・DLO DII = M・ε・DLI M・DLI≦DII≦DIO≦M・DLO ・・・(数6) ここで,δ,εは、係数であり、次式(数6)を満た
す。
DIO = M · δ · DLO DII = M · ε · DLI M · DLI ≦ DII ≦ DIO ≦ M · DLO (Equation 6) where δ and ε are coefficients, and (Equation 6) is satisfied.

【0097】[0097]

【数7】 0.7 ≦ δ ≦ 1.0 1.0 ≦ ε ≦ 1.3 ・・・(数7) 尚、これら係数は、上記の式(数7)を満たすときに本
発明の効果が最も顕著に現れる。しかしながら、必ずし
もこれらの式を満たす必要はなく、0次回折光の一部な
いし全部が遮光されれば良い。
0.7 ≤ δ ≤ 1.0 1.0 ≤ ε ≤ 1.3 (Equation 7) Note that when these coefficients satisfy the above expression (Equation 7), the effect of the present invention is obtained. Appears most prominently. However, it is not always necessary to satisfy these formulas, and it is only necessary that part or all of the zero-order diffracted light be shielded.

【0098】また、δ及びεを設定するに当たり、パタ
ーン転写シミュレータ1108により最もコントラスト
の高い空間フィルターのδ及びεの値が選定される。
In setting δ and ε, the values of δ and ε of the spatial filter having the highest contrast are selected by the pattern transfer simulator 1108.

【0099】図23にδ及びεの値を変えたときのコン
トラストをしめす。この図によればδが0.8εが1.
1の時最も良好なコントラストが得られる。しかし、こ
の値の時のみ良好なコントラストが得られるものでない
ことは図23から明らかである。
FIG. 23 shows the contrast when the values of δ and ε are changed. According to this figure, δ is 0.8ε and 1.
When the value is 1, the best contrast is obtained. However, it is apparent from FIG. 23 that good contrast cannot be obtained only at this value.

【0100】ここで結像レンズ(縮小投影光学系)32
00の射出側3204の開口数をNAO、同じ3204
の位置での光源の像を投影したものの開口数をNALと
する。ここでNAL/NAOを空間コヒーレンス度σと
定義する。図24に、このσとコントラストの関係を示
す。σが0.9程度の時最も良好なコントラストが得ら
れている。しかし、σが0.9より多少ズレたとして
も、高コントラストは得られる。
Here, an imaging lens (reduction projection optical system) 32
The numerical aperture of the injection side 3204 of 00 is NAO, and the same
The numerical aperture of the projection of the image of the light source at the position is denoted by NAL. Here, NAL / NAO is defined as a spatial coherence degree σ. FIG. 24 shows the relationship between σ and contrast. The best contrast is obtained when σ is about 0.9. However, high contrast can be obtained even if σ is slightly shifted from 0.9.

【0101】本発明の目的が最も顕著に達成されるの
は、図13に示した光源空間フィルター3301及び結
像空間フィルター3302を用いた場合であるが、本発
明の目的は0次回折光の一部あるいは全部を遮光するこ
とによって達成されるため、図14から図17に示した
空間フィルターを用いても高コントラストの回路パター
ンをウエハ上に結像させることができる。図14から図
17に示した空間フィルターでは、図に示した斜線部が
遮光部である。
The object of the present invention is most remarkably achieved when the light source spatial filter 3301 and the imaging spatial filter 3302 shown in FIG. 13 are used. Since this is achieved by shielding part or all of the light, the high contrast circuit pattern can be imaged on the wafer by using the spatial filters shown in FIGS. In the spatial filters shown in FIGS. 14 to 17, the shaded portions shown in the figures are the light shielding portions.

【0102】なお、パターン転写系3000は、Hgラ
ンプ3101、色フィルター3102、集光レンズ31
03、インテグレータ3104及びコンデンサレンズ3
106より構成される光源部3100と、結像レンズ3
201より構成される結像光学系3200と、光源空間
フィルター3301、結像空間フィルター3302、光
源空間フィルター3301を制御する光源空間フィルタ
制御部(調整部)3303、結像空間フィルター330
2を制御する結像空間フィルタ制御部(調整部)330
4並びにパターン転写シミュレータ1108から得られ
るDLO,DLI,DIO,DII等の指令信号に基い
て光源空間フィルタ制御部(調整部)3303、結像空
間フィルタ制御部(調整部)3304及び位置決めマー
ク検出部3403に制御信号を送出して全体を制御する
全体制御部3305より構成される空間フィルター制御
系(調整系)3300と、マスク100を載置するマス
クステージ3401、ウエハ200を載置するウェハス
テージ3402、ウエハ上の位置決めマークを検出する
位置決めマーク検出部3403、位置決めマーク検出部
3403からの指令でマスクステージ3304を制御す
るマスクステージ制御系3404及び位置決めマーク検
出部3403からの指令でウエハステージ3402を制
御するウエハステージ制御系3405より構成される位
置決め部3400とにより構成される。
The pattern transfer system 3000 includes an Hg lamp 3101, a color filter 3102, and a condenser lens 31.
03, integrator 3104 and condenser lens 3
106, a light source unit 3100, and an imaging lens 3
An imaging optical system 3200 including the light source spatial filter 3301, an imaging spatial filter 3302, a light source spatial filter control unit (adjustment unit) 3303 for controlling the light source spatial filter 3301, and an imaging spatial filter 330
Imaging spatial filter control unit (adjustment unit) 330 for controlling
4, a light source spatial filter control unit (adjustment unit) 3303, an imaging spatial filter control unit (adjustment unit) 3304, and a positioning mark detection unit based on command signals such as DLO, DLI, DIO, and DII obtained from the pattern transfer simulator 1108. A spatial filter control system (adjustment system) 3300 including an overall control unit 3305 that sends a control signal to 3403 to control the whole, a mask stage 3401 on which the mask 100 is mounted, and a wafer stage 3402 on which the wafer 200 is mounted A positioning mark detecting unit 3403 for detecting a positioning mark on the wafer, a mask stage control system 3404 for controlling the mask stage 3304 by a command from the positioning mark detecting unit 3403, and a wafer stage 3402 controlled by a command from the positioning mark detecting unit 3403. Wafer stay It composed of a positioning portion 3400 composed of di-control system 3405.

【0103】上記構成により次のように動作する。即
ち、マスク製作系2000で製作されたマスク100
は、マスクステージ3401に載置され、光源部310
0により照明される。マスク100から透過、光源部3
100内の光源空間フィルター3301からの0次回折
光の一部が、結像空間フィルター3302により遮光さ
れ、高次回折光と0次回折光の一部が結像光学系(縮小
投影レンズ)3200を通してウエハ200上に回路パ
ターンを結像する。
The following operation is performed by the above configuration. That is, the mask 100 manufactured by the mask manufacturing system 2000
Is mounted on the mask stage 3401 and the light source unit 310
Illuminated by 0. Light transmitted from mask 100, light source 3
A part of the 0th-order diffracted light from the light source spatial filter 3301 in 100 is shielded by the imaging spatial filter 3302, and a part of the high-order diffracted light and a part of the 0th-order diffracted light pass through the imaging optical system (reduction projection lens) 3200 to the wafer 200. An image of a circuit pattern is formed thereon.

【0104】ここで、空間フィルターとして図13に示
したように、仮想の多数の点光源を配列して形成した輪
帯状のものを用いているのは光源に可干渉性を持たせる
ためである。干渉性は、時間的なものと空間的なものの
2つある。この時間的可干渉性は光源の波長の帯域であ
り、帯域の短い光ほど干渉性が高い。空間的干渉性は、
光源の大きさであり、本発明では、光源空間フィルター
3301の大きさに当たる。ところが、干渉性を上げる
ために光源の大きさを小さくすると、光源の光強度が小
さくなってしまい露光時間が長くなり、露光のスループ
ットが落ちる。
Here, as shown in FIG. 13, an annular filter formed by arranging a large number of virtual point light sources is used as the spatial filter in order to provide the light source with coherence. . There are two types of coherence, temporal and spatial. The temporal coherence is the band of the wavelength of the light source, and the light having the shorter band has higher coherence. Spatial coherence is
The size of the light source, which corresponds to the size of the light source spatial filter 3301 in the present invention. However, when the size of the light source is reduced in order to increase the coherence, the light intensity of the light source is reduced, so that the exposure time becomes longer, and the exposure throughput is reduced.

【0105】そこで、輪帯状の光源空間フィルター33
01を用いると、この結像位置にできた光源空間フィル
ター3301の像は0次回折光である。つまり、輪帯状
の空間フィルター3301を用いることにより強度の強
い、且つ干渉性のある光源を実現できる。これは、位相
差顕微鏡において白色光から可干渉光を得るのに輪帯状
の空間フィルターを用いるのと同一のものであり、久保
田著、波動光学(岩波書店)に示されている。
Therefore, the annular light source spatial filter 33 is used.
When 01 is used, the image of the light source spatial filter 3301 formed at this image forming position is a 0th-order diffracted light. That is, by using the annular filter 3301, it is possible to realize a light source having high intensity and coherence. This is the same as using a ring-shaped spatial filter to obtain coherent light from white light in a phase contrast microscope, and is shown in Kubota, Wave Optics (Iwanami Shoten).

【0106】光源空間フィルター3301が輪帯状の形
状をしているのには、もう一つの理由がある。先に説明
したように、転写したいウエハ上パターンの寸法とその
寸法のパターンを最もコントラスト高く転写する光源の
空間コヒーレンス度との間には図に示したような関係が
ある。そこで、転写したいパターンの寸法(ピッチ)に
合わせて空間コヒーレンス度を決定すると本発明の効果
は、顕著に現れる。光源空間フィルター3301および
結像空間フィルター3302を輪帯上に形成すること
で、空間コヒーレンス度すなわち輪帯の大きさを制御し
安い。しかしながら、輪帯状光源と空間フィルターの輪
帯半径(空間コヒーレンス度)はできる限り大きい方が
解像度は向上することはいうまでもない。
The light source spatial filter 3301 has an annular shape for another reason. As described above, there is a relationship as shown in the figure between the dimension of the pattern on the wafer to be transferred and the degree of spatial coherence of the light source that transfers the pattern of the dimension with the highest contrast. Therefore, if the spatial coherence degree is determined according to the dimension (pitch) of the pattern to be transferred, the effect of the present invention will be remarkably exhibited. By forming the light source spatial filter 3301 and the imaging spatial filter 3302 on the annular zone, the degree of spatial coherence, that is, the size of the annular zone can be controlled and the cost can be reduced. However, it goes without saying that the greater the radius of the annular zone (spatial coherence degree) between the annular zone light source and the spatial filter, the better the resolution.

【0107】また、本発明では、輪帯状光源も空間フィ
ルターも同心円としている。同心円状にすることによっ
て、MTFが転写すべき回路パターンに対して方向性を
持たせなくできる。様々な方向の回路パターンを有する
LSI回路パターンを転写する際にはMTFが方向性を
持たないことが重要である。更に同心円のフィルター
は、図17に示すような非同心円のフィルターに比べ、
レンズに複雑な収差が入りにくいという効果を持つ。
In the present invention, both the annular light source and the spatial filter are concentric circles. With the concentric shape, the circuit pattern to be transferred by the MTF can have no directivity. When transferring an LSI circuit pattern having circuit patterns in various directions, it is important that the MTF has no directionality. Further, the concentric filter is different from the non-concentric filter shown in FIG.
This has the effect that complicated aberrations hardly enter the lens.

【0108】以上の効果は、0次回折光と高次回折光の
強度のバランスをとれれば達成できるので、結像空間フ
ィルター3302を省き、光源空間フィルター3301
のみでもやや低いが達成することができる。逆に、光源
空間フィルター3301を省き、結像空間フィルター3
302のみでも上記効果はやや低いものが達成すること
ができる。
The above effects can be achieved by balancing the intensities of the zero-order diffracted light and the high-order diffracted light. Therefore, the imaging spatial filter 3302 is omitted, and the light source spatial filter 3301
Only slightly lower can be achieved. Conversely, the light source spatial filter 3301 is omitted, and the imaging spatial filter 3
The effect described above can be attained with a slightly lower level by using only 302.

【0109】次にパターンの形成方法について、更に具
体的に図18〜図22を用いて説明する。即ち、以上説
明したように、本発明の目的は、光源空間フィルター3
301及び結像空間フィルター3302を用いることに
より達成できるが、以下説明するようにマスクパターン
104を工夫することで更に本発明の効果を向上させる
ことができる。
Next, a method of forming a pattern will be described more specifically with reference to FIGS. That is, as described above, the object of the present invention is to provide a light source spatial filter 3
The effects of the present invention can be further improved by devising the mask pattern 104 as described below, which can be achieved by using the image forming apparatus 301 and the imaging spatial filter 3302.

【0110】図25はマスク100上に形成する等しい
ピッチのラインスペースパターンのライン幅(光透過)
を変えた時の結像光学系3200でウエハ200上に投
影された回路パターンのコントラストを示したものであ
る。図25に示すようにコントラストはライン幅が小さ
くなると大きくなる。つまりライン幅を小さくするとよ
い。ここでライン幅を小さくすると光強度は小さくなる
ため、露光時間を長くする必要がでて来る。そこで、マ
スク100上に形成する回路パターンのライン幅は、回
路パターンを転写するのに必要なコントラストと露光時
間とのかねあいで決定されるものである。
FIG. 25 shows a line width (light transmission) of a line space pattern of equal pitch formed on the mask 100.
9 shows the contrast of the circuit pattern projected on the wafer 200 by the imaging optical system 3200 when the image pattern is changed. As shown in FIG. 25, the contrast increases as the line width decreases. That is, the line width may be reduced. Here, when the line width is reduced, the light intensity decreases, so that it is necessary to increase the exposure time. Therefore, the line width of the circuit pattern formed on the mask 100 is determined by the balance between the contrast required to transfer the circuit pattern and the exposure time.

【0111】従って、本発明による露光方法では、マス
クパターン104を形成するライン幅は一定にすること
が望ましい。そのため、幅の広いウエハパターン204
を形成したい場合は、工夫がいる。ここでこのライン幅
が一定にできず広くなった場合、結像面での光強度が周
辺のライン幅が一定のパターンに対し大きくなり、レジ
スト現像後の転写パターンの形状が本来得ようとする回
路パターンと大きくかけ離れたものとなってしまう。こ
れは、一部に光強度の大きい回路パターンがあった場
合、ここから回り込む光による影響と考えられる。
Therefore, in the exposure method according to the present invention, it is desirable that the line width for forming the mask pattern 104 is constant. Therefore, the wide wafer pattern 204
If you want to form, there is a device. Here, if the line width cannot be made constant and becomes wider, the light intensity on the image plane becomes larger than that of a pattern having a constant peripheral line width, and the shape of the transfer pattern after resist development is originally obtained. It will be far away from the circuit pattern. This is considered to be due to the influence of light circulating from a circuit pattern having a large light intensity in a part.

【0112】この広い回路パターンを正しく形成するに
は、光強度を周辺のライン幅一定の回路パターンと同じ
光強度で形成する必要がある。この広い回路パターンの
形成方法を図を用いて説明する。結像光学系3200を
用いて回路パターンを転写する際、結像光学系の分解能
より十分小さい回路パターンは解像できず、均一なもの
として結像される。上記の広い回路パターンを結像する
際は、この現象を利用する。即ち、本光学系の分解能以
下の微細パターンを図20、21に105、106、1
08で示すようにマスク100上に形成することで図1
8、19に示すように広い回路パターンをウエハ200
上に転写することができる。
In order to correctly form this wide circuit pattern, it is necessary to form the light intensity at the same light intensity as the peripheral circuit pattern having a constant line width. A method for forming this wide circuit pattern will be described with reference to the drawings. When a circuit pattern is transferred using the imaging optical system 3200, a circuit pattern sufficiently smaller than the resolution of the imaging optical system cannot be resolved and is formed as a uniform image. This phenomenon is used when imaging the wide circuit pattern. That is, a fine pattern having a resolution lower than the resolution of the present optical system is shown in FIGS.
As shown by reference numeral 08 in FIG.
As shown in FIGS.
Can be transferred on top.

【0113】図26はラインスペースパターンのピッチ
を変えた時のコントラストを示したものである。図26
のようにコントラストはピッチが小さくなると小さくな
る。
FIG. 26 shows the contrast when the pitch of the line space pattern is changed. FIG.
The contrast decreases as the pitch decreases.

【0114】つまりピッチを小さくするとコントラスト
がほぼ0になる位置331がある。広い回路パターンの
全面を白くしたい場合、この331の位置のピッチのパ
ターンを用いるとよい。具体的には、解像したいパター
ンのピッチの1/2程度のパターンが最も良い。このピ
ッチの時、広い回路パターンの光強度が最小パターンの
光強度と同程度になる。
That is, there is a position 331 where the contrast becomes almost 0 when the pitch is reduced. When it is desired to make the entire surface of a wide circuit pattern white, a pattern having a pitch of 331 may be used. Specifically, a pattern of about 1/2 of the pitch of the pattern to be resolved is best. At this pitch, the light intensity of the wide circuit pattern is almost equal to the light intensity of the minimum pattern.

【0115】具体的には、図18に示したようなウエハ
パターン204を得ようという場合、図20に示したよ
うなマスクパターンを製作し、ネガレジストを使用する
か、図21に示したようなマスクパターンを製作し、ポ
ジレジストを使用すればよい。この場合、光を透過させ
たいパターン105、106、107、108は、図2
2に示したようなピッチの小さいパターンによって形成
される。また、これら105、106、107、108
のように広い範囲にわたって光を透過させたい場合のマ
スクパターン104は、パターン変換部1104で自動
生成され、必要に応じパターン転写シミュレータ110
8でシミュレートされる。
More specifically, in order to obtain the wafer pattern 204 as shown in FIG. 18, a mask pattern as shown in FIG. 20 is manufactured and a negative resist is used or as shown in FIG. What is necessary is just to produce a suitable mask pattern and use a positive resist. In this case, the patterns 105, 106, 107, and 108 through which light is to be transmitted are shown in FIG.
2 is formed by a pattern with a small pitch. In addition, these 105, 106, 107, 108
The mask pattern 104 for transmitting light over a wide range as described above is automatically generated by the pattern conversion unit 1104, and the pattern transfer simulator 110
8 simulated.

【0116】ここでの1/2ピッチのパターンはX方向
あるいはY方向の一方のみ1/2ピッチであれば良い。
もちろんX,Y両方向が1/2ピッチの格子パターンで
あっても良いのは言うまでもない。またピッチは必ずし
も1/2である必要はなく、ウエハパターン204上で
光強度が必要十分になる他のピッチであっても良い。
Here, the half pitch pattern may be a half pitch only in one of the X direction and the Y direction.
Of course, it goes without saying that the X and Y directions may be a lattice pattern having a 1/2 pitch. Further, the pitch does not necessarily have to be 1 /, and may be another pitch that makes the light intensity on the wafer pattern 204 necessary and sufficient.

【0117】以上の方法により、極微細な回路パターン
と大きな回路パターンとが混在したマスクの場合であっ
ても1回の縮小投影露光で転写することができる。しか
しながら、極微細な回路パターンと大きな回路パターン
を2回以上の縮小投影露光で転写する場合は、以上の方
法による必要はなく、ライン幅の一定なパターンのみで
パターン104を形成できる。この場合は、パターン変
換部1104などのシステムが不用になるという効果を
有する。
According to the above-described method, even in the case of a mask in which an extremely fine circuit pattern and a large circuit pattern are mixed, it is possible to perform transfer by one reduction projection exposure. However, when transferring an extremely fine circuit pattern and a large circuit pattern by two or more reduction projection exposures, the above method is not necessary, and the pattern 104 can be formed only by a pattern having a constant line width. In this case, there is an effect that a system such as the pattern conversion unit 1104 becomes unnecessary.

【0118】以上説明したように、本発明による方法で
は、位相シフタを配置する必要がないのでパターン変換
部1104での処理が簡単であり、時間を省き、間違い
を減らすという効果がある。
As described above, in the method according to the present invention, there is no need to dispose a phase shifter, so that the processing in the pattern conversion unit 1104 is simple, time is saved, and errors are reduced.

【0119】また、本実施例では、一定のライン幅の回
路パターンを基本としてマスクパターンを変換したが、
メモリなど繰り返し部の多い回路パターンでは、転写シ
ミュレータ1108でシミュレーションしながら最適な
ウエハパターン204を得られるようなマスクパターン
104を求めても良い。つまりメモリセルごとに転写シ
ミュレータ1108でマスクパターン104を求めるわ
けである。
In this embodiment, the mask pattern is converted based on a circuit pattern having a constant line width.
In the case of a circuit pattern having many repetitive parts such as a memory, a mask pattern 104 that can obtain an optimal wafer pattern 204 may be obtained while performing a simulation with the transfer simulator 1108. That is, the mask pattern 104 is obtained by the transfer simulator 1108 for each memory cell.

【0120】次にマスクパターンのウェハ上の転写メカ
ニズムについて、図1、図2、図3を用いて説明する。
図1(a)は、ガラス基板101上にクロム102によ
りマスクパターン104が形成されたマスク100の断
面図である。図1(b)の波形301は、マスクパター
ン104の結像パターンの強信号度分布である。波形3
01は0次回折光による波形302と高次回折光による
波形303に分けて考えれる。マスクパターン104が
図示したような微細なパターン105の場合、0次回折
光による波形302に対し高次回折光による波形303
が小さいため検出される波形301はコントラストAM
/AVは小さくなる。ここで、0次回折光を遮光するこ
とにより、波形302の成分を除けるため,検出波形は
波形302のようなコントラストの高いものになる。
Next, the transfer mechanism of the mask pattern on the wafer will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3.
FIG. 1A is a cross-sectional view of a mask 100 in which a mask pattern 104 is formed by chrome 102 on a glass substrate 101. A waveform 301 in FIG. 1B is a strong signal intensity distribution of the image forming pattern of the mask pattern 104. Waveform 3
01 is considered to be divided into a waveform 302 due to the zero-order diffracted light and a waveform 303 due to the high-order diffracted light. In the case where the mask pattern 104 is a fine pattern 105 as shown in the figure, the waveform 302 due to the 0th-order diffracted light is different from the waveform 303 due to the high-order diffracted light
Is small, the detected waveform 301 has a contrast AM
/ AV becomes smaller. Here, since the component of the waveform 302 can be removed by blocking the 0th-order diffracted light, the detected waveform has a high contrast like the waveform 302.

【0121】また、バビネの原理によれば、0次回折光
以外の回折パターンでは隣合うパターンからの光はあた
かも隣合うパターンの位相が反転している(πずれてい
る)ように見えることになる。つまり、回折パターン上
で0次回折光を遮光すれば、ウエハ面上に結像する光
は、あたかも位相が反転している(πずれている)隣合
うパターンからの光が結像しているのと等価になる。こ
の技術思想に基いて図2及び図3に示すように回折像面
で遮光板324(結像空間フィルター3302)により
0次回折光の少なくとも一部を遮光することによって図
2及び図3に示すように位相の反転した回折光のみが結
像面に届くため、結像面の強度分布はコントラストの高
いものになる。
According to Babinet's principle, in a diffraction pattern other than the zero-order diffraction light, light from an adjacent pattern appears as if the phase of the adjacent pattern is inverted (shifted by π). . In other words, if the 0th-order diffracted light is shielded on the diffraction pattern, the light that forms an image on the wafer surface is formed by light from an adjacent pattern whose phase is inverted (shifted by π). Is equivalent to Based on this technical idea, as shown in FIGS. 2 and 3, at least a part of the 0th-order diffracted light is shielded by the light shielding plate 324 (imaging spatial filter 3302) on the diffraction image plane as shown in FIGS. Since only the diffracted light whose phase is inverted reaches the imaging plane, the intensity distribution on the imaging plane has a high contrast.

【0122】次にコントラスト向上メカニズムについて
説明する。即ち、一例として、図27に示したマスク上
に形成された回路パターンの転写結果を図28に示し、
図29にピッチPITを変えたときのコントラストの変
化を示す。従来の縮小投影露光方法では、342で示す
ようにコントラストがパターンサイズが極微細するに従
って急激に落ちるのに対して、本発明による縮小投影露
光方法では、341に示すようにコントラストが落ちな
いのが分かる。
Next, the contrast improving mechanism will be described. That is, as an example, FIG. 28 shows a transfer result of a circuit pattern formed on the mask shown in FIG.
FIG. 29 shows a change in contrast when the pitch PIT is changed. In the conventional reduction projection exposure method, the contrast sharply decreases as the pattern size becomes extremely fine as indicated by 342, whereas in the reduction projection exposure method according to the present invention, the contrast does not decrease as indicated by 341. I understand.

【0123】図30に本発明による縮小投影露光方法の
焦点深度の評価例を示す。本発明によれば、343で示
すように、コントラストは±1.5μmの範囲で約80
%以上の値を示している。従来の縮小投影露光方法で
は、344で示すように、焦点ずれによりコントラスト
が急激に落ちている。このことは、本発明によりレジス
ト膜厚の厚いレジストに対応でき、結果として、高いア
スペクト比でレジストによるウエハパターンを形成でき
ることを示している。この結果、エッチング時にレジス
トの持ちがよく高アスペクト比のパターンを形成でき
る。
FIG. 30 shows an evaluation example of the depth of focus of the reduction projection exposure method according to the present invention. According to the present invention, as shown at 343, the contrast is about 80 in the range of ± 1.5 μm.
% Is shown. In the conventional reduction projection exposure method, as indicated by 344, the contrast sharply drops due to defocus. This indicates that the present invention can cope with a resist having a large resist film thickness, and consequently can form a wafer pattern using the resist with a high aspect ratio. As a result, it is possible to form a pattern having a good aspect ratio and a high aspect ratio during etching.

【0124】同様に図38に、本発明の焦点深度362
と位相シフタ法の焦点深度363を示す。両者はほぼ一
致し、本発明の焦点深度362は、従来の方法の焦点深
度361に比べて、十分に良好な結果を示している。
Similarly, FIG. 38 shows the depth of focus 362 of the present invention.
And the depth of focus 363 of the phase shifter method. Both are almost the same, and the depth of focus 362 of the present invention shows sufficiently good results as compared with the depth of focus 361 of the conventional method.

【0125】図31に光源としてi線より短波長のエキ
シマレーザを用いたいわゆるエキシマステッパの実施例
を示す。この実施例によれば、光源空間フィルター33
01の位置に輪帯状の形状になるようにエキシマレーザ
光を走査することで、光源空間フィルター3301の効
果が達成できる。この実施例によれば、光源空間フィル
ター3301の形状は、走査部を制御することで容易に
制御することができる。即ち、この実施例は、図8に示
す実施例の光源部3100に、さらに波長の短いKrF
(ふっ化クリプトン)等のガスを用いたエキシマレーザ
を用いた例である。このようにさらに短い波長の光を用
いることでさらに微細な回路パターンを転写することが
できる。この実施例では、他の波長のレーザを用いても
良いことは言うまでもない。この実施例の光源部310
0は、エキシマレーザ3111、シャッター3108、
ビームエキスパンダ3112、Xガルバノミラー311
3、Yガルバノミラー3114、インテグレータ310
4、インテグレータ冷却手段3120、コンデンサレン
ズ3106より構成され、空間フィルター部3300
は、走査制御系3311、液晶表示素子3312、液晶
制御系3313より構成され、図8に示す実施例の光源
空間フィルター調整系3303はXガルバノミラー31
13、Yガルバノミラー3114、走査制御系3311
に当たる。ここで、インテグレータ冷却手段3120
は、エキシマレーザの光がインテグレータに集中するこ
とによるインテグレータの温度の上昇を防ぐものであ
り、具体的には、冷却水を循環するものでもあるいは冷
却用の窒素ガス等を吹き付けるものであってもよい。そ
の他の構成要素は、図8に示す実施例に準じる。即ち、
この実施例では、光源空間フィルター3301の位置は
インテグレータ3104の位置になり、光源空間フィル
ター調整部3303内のXガバノミラー3113および
Yガルバノミラー3114を走査することにより光源空
間フィルター3301と同形上の輪帯状の光源を作る。
また、結像空間フィルター3302は、図8に示す実施
例で説明したように0次回折光の一部あるいは全部を遮
光する形状に液晶制御系3313により輪帯状の遮光部
が液晶表示素子3312上に形成される。従って、液晶
表示素子3303の分解能は上記の輪帯状の形状を形成
できるに必要十分な精度を持つ必要がある。また、結像
空間フィルターを形成できれば良いわけであり、液晶表
示素子でなくても他の例えば始めから、輪帯状に遮光す
るように形成された金属板であっても、ガラス上に輪帯
上の遮光膜を形成したものであってもよい。
FIG. 31 shows an embodiment of a so-called excimer stepper using an excimer laser having a wavelength shorter than i-line as a light source. According to this embodiment, the light source spatial filter 33
The effect of the light source spatial filter 3301 can be achieved by scanning the position of 01 with the excimer laser light so as to have an annular shape. According to this embodiment, the shape of the light source spatial filter 3301 can be easily controlled by controlling the scanning unit. That is, in this embodiment, the light source unit 3100 of the embodiment shown in FIG.
This is an example in which an excimer laser using a gas such as (krypton fluoride) is used. By using light having a shorter wavelength, a finer circuit pattern can be transferred. In this embodiment, it goes without saying that a laser of another wavelength may be used. Light source section 310 of this embodiment
0 is an excimer laser 3111, a shutter 3108,
Beam expander 3112, X galvanometer mirror 311
3, Y galvanometer mirror 3114, integrator 310
4. Integrator cooling means 3120, condenser lens 3106, spatial filter unit 3300
Is composed of a scanning control system 3311, a liquid crystal display element 3312, and a liquid crystal control system 3313. The light source spatial filter adjustment system 3303 of the embodiment shown in FIG.
13, Y galvanometer mirror 3114, scanning control system 3311
Hit. Here, the integrator cooling means 3120
Is intended to prevent the temperature of the integrator from rising due to the light of the excimer laser being concentrated on the integrator.Specifically, even if it circulates cooling water or blows nitrogen gas for cooling, etc. Good. Other components are in accordance with the embodiment shown in FIG. That is,
In this embodiment, the position of the light source spatial filter 3301 is the position of the integrator 3104, and the X-gavano mirror 3113 and the Y galvano mirror 3114 in the light source spatial filter adjustment unit 3303 are scanned to form an annular zone having the same shape as the light source spatial filter 3301. Make a light source.
Also, as described in the embodiment shown in FIG. 8, the imaging spatial filter 3302 has a liquid crystal control system 3313 in which a ring-shaped light shielding portion is formed on the liquid crystal display element 3312 so as to shield part or all of the zero-order diffracted light. It is formed. Accordingly, the resolution of the liquid crystal display element 3303 needs to have a necessary and sufficient precision to form the above-mentioned annular shape. Further, it is only necessary to be able to form an imaging spatial filter. Even if it is not a liquid crystal display element, for example, even if it is a metal plate formed so as to shield light in a ring shape from the beginning, it is possible to form a ring on glass. May be formed.

【0126】さらに、本実施例では、エキシマレーザ光
は、結像空間フィルター3302上では1点に光は集光
する。光源空間フィルター上で輪帯上に走査することに
よってはじめて,結像空間フィルター上で輪帯状の形状
になる。そこで、光源空間フィルター上の走査に合わせ
て、結像空間フィルター上では各点上のみ遮光すれば、
本発明の目的は達成できる。これにより、光を遮光し過
ぎないので、露光時間を短くできスループットを上げる
ことができるという効果がある。ところで、マスク10
0をマスクステージ3401上に載置し、マスクステー
ジ制御系3404によりマスクステージ3401を制御
してマスク100を基準位置に位置決めし、その後ウエ
ハ100上のアライメントマークの位置は、位置決めマ
ーク検出部3403により検出され、該検出信号に基い
てウエハステージ制御系3405によりウエハステージ
3402を制御し、マスク100とウエハ200とを位
置合わせする。位置合わせ後、シャッター3108が開
き、光源空間フィルター調整部3303により輪帯状の
光源を作ることにより、マスク100が照明され、ウエ
ハ200上にマスクパターンが転写されウエハパターン
が形成される。
Further, in this embodiment, the excimer laser light is focused on one point on the imaging spatial filter 3302. Only by scanning on the orbicular zone on the light source spatial filter will it be in an orbicular shape on the imaging spatial filter. Therefore, according to the scanning on the light source spatial filter, if only the light is shielded on each point on the imaging spatial filter,
The object of the present invention can be achieved. Accordingly, since the light is not blocked too much, there is an effect that the exposure time can be shortened and the throughput can be increased. By the way, the mask 10
0 is placed on the mask stage 3401, and the mask stage 3401 is controlled by the mask stage control system 3404 to position the mask 100 at the reference position. Thereafter, the position of the alignment mark on the wafer 100 is determined by the positioning mark detection unit 3403. The wafer stage 3402 is controlled by the wafer stage control system 3405 based on the detected signal, and the mask 100 and the wafer 200 are aligned. After the alignment, the shutter 3108 is opened, and the annular light source is formed by the light source space filter adjusting unit 3303, so that the mask 100 is illuminated and the mask pattern is transferred onto the wafer 200 to form a wafer pattern.

【0127】この実施例では、エキシマレーザ3111
からの光が強い干渉性を持つためこの干渉性を適度な値
に落とす必要があり、光源空間フィルター3301上に
輪帯状の光源を作ることにより、同時に達成されるとい
う効果もある。
In this embodiment, the excimer laser 3111
Since the light from the light source has strong coherence, it is necessary to reduce the coherence to an appropriate value. By forming a ring-shaped light source on the light source spatial filter 3301, there is also an effect that it can be achieved at the same time.

【0128】特に本発明においては、露光フィールド内
(露光領域内)で一様な照明ができれば良く、仮想の多
数の点光源を配列して形成された輪帯状照明を必ずしも
同時に照明する必要はなく、複数に時分割して実現して
も、前記実施例のように走査することによって実現して
もよいことは明らかである。また、多数の点光源を配列
して形成された輪帯状照明を複数に分割して実現しても
良いことは明らかである。
In particular, in the present invention, uniform illumination within the exposure field (in the exposure area) is sufficient, and it is not always necessary to simultaneously illuminate annular illumination formed by arranging a large number of virtual point light sources. It is apparent that the above-described embodiment may be realized by time-sharing or by scanning as in the above-described embodiment. Also, it is obvious that the annular illumination formed by arranging a large number of point light sources may be realized by being divided into a plurality.

【0129】以上説明したように、本発明は、大きい回
路パターン部と小さい回路パターン部を2回に分けて露
光することも可能である。更に、マスク上の回路パター
ンの少なくとも一部(一部あるいは全部)に、位相シフ
タを配置したマスクを用いることもできる。この場合、
輪帯光源を用いることで、レチクルに入射する照明光の
入射角度の中心値が大きくなるため、位相シフタによる
位相ズレをπとするためには、位相シフタの厚さを多少
薄くする必要が有る。この値は入射角度θを用いて算出
される。
As described above, according to the present invention, a large circuit pattern portion and a small circuit pattern portion can be exposed twice. Further, a mask in which a phase shifter is arranged at least partially (partly or entirely) of the circuit pattern on the mask can be used. in this case,
By using the annular light source, the central value of the incident angle of the illumination light incident on the reticle becomes large, and therefore, in order to set the phase shift by the phase shifter to π, the thickness of the phase shifter needs to be slightly reduced. . This value is calculated using the incident angle θ.

【0130】 (2m+1)π=(d/cosθ)・(n/λ)・2π (数8) 但し、mは整数、dは位相シフタの厚さ、nは位相シフ
タの屈折率、λは露光波長である。
(2m + 1) π = (d / cos θ) · (n / λ) · 2π (Equation 8) where m is an integer, d is the thickness of the phase shifter, n is the refractive index of the phase shifter, and λ is the exposure. Wavelength.

【0131】このように、本発明は、従来技術の露光装
置、或いは位相シフタ等を組み合わせて用いることによ
り、様々な回路パターンに対応が可能になる等の新しい
効果を生むものである。
As described above, the present invention produces a new effect such that various circuit patterns can be handled by using the conventional exposure apparatus or the phase shifter in combination.

【0132】また、本発明を実施するにあたっては、レ
チクルに照射される光の入射角度が大きくなるため、マ
スク上のクロム等の回路パターンの厚さが問題になる。
つまり、照射角度によっては、マスク上のクロム等の回
路パターンの厚さによる影ができてしまうためである。
従って、本発明を実施する上で、正確な転写パターン寸
法を得るためには、マスク上のクロム等の回路パターン
の厚さが薄い方が望ましい。従って、クロム等の回路パ
ターンの厚さをdm、転写パターンの許容値をpc とす
ると(数9)式を満たす必要が有る。
In practicing the present invention, the incident angle of light applied to the reticle becomes large, so that the thickness of the circuit pattern such as chrome on the mask becomes a problem.
That is, depending on the irradiation angle, a shadow due to the thickness of the circuit pattern such as chrome on the mask may be formed.
Therefore, in the practice of the present invention, in order to obtain accurate transfer pattern dimensions, it is desirable that the thickness of the circuit pattern such as chrome on the mask be thin. Therefore, when the thickness of the circuit pattern of chrome or the like is dm and the allowable value of the transfer pattern is pc, it is necessary to satisfy Expression (9).

【0133】dm≦pc/l (数9) 但し、lは縮小投影レンズの縮小率である。Dm ≦ pc / l (Equation 9) where l is the reduction ratio of the reduction projection lens.

【0134】これを実現するためには、クロムよりも透
過率の低い他の材料でマスクをパターニングする必要が
ある。しかし、照明の入射角度による寸法変化を考慮し
てマスクの回路パターンの寸法を決定すれば、上記課題
を低減することができる。
To achieve this, it is necessary to pattern the mask with another material having a lower transmittance than chromium. However, if the size of the circuit pattern of the mask is determined in consideration of the dimensional change due to the incident angle of illumination, the above problem can be reduced.

【0135】更に、マスクの透過部に、使用している入
射角度で入射する光束の透過率が最大になるようなコー
ティングを施すと、露光量が大きくなり、露光に要する
時間を短縮することができる。
Further, if the transmission portion of the mask is coated so as to maximize the transmittance of the light beam incident at the incident angle used, the exposure amount increases, and the time required for exposure can be shortened. it can.

【0136】また、なお、本発明は、前記の如く波動性
を利用しているので、電子線、X線を用いた露光装置に
適用可能であることは明らかである。
Further, since the present invention utilizes the wave nature as described above, it is apparent that the present invention can be applied to an exposure apparatus using an electron beam or X-ray.

【0137】[0137]

【発明の効果】本発明は、マスクパターンを転写する
際、0次回折光と、回折光の光強度のアンバランスを回
避できるため、従来通りの白黒のマスクパターンによ
り、位相シフタを用いたのと同等以上の分解能で露光で
きるという効果を有する。
According to the present invention, when transferring the mask pattern, it is possible to avoid imbalance between the light intensity of the 0th-order diffracted light and the diffracted light. There is an effect that exposure can be performed with the same or higher resolution.

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

【図1】本発明の原理を説明するためにマスクに形成さ
れた回路パターンによる光の回折現象を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a light diffraction phenomenon by a circuit pattern formed on a mask for explaining the principle of the present invention.

【図2】本発明の原理を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

【図3】図2と同様に本発明の原理を説明するための図
である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the present invention, similarly to FIG. 2;

【図4】本発明に係る縮小投影露光装置における露光系
の一実施例を示す概略構成斜視図である。
FIG. 4 is a schematic configuration perspective view showing an embodiment of an exposure system in a reduction projection exposure apparatus according to the present invention.

【図5】本発明に係る露光系において光源空間フィルタ
と結像空間フィルタの配置関係を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing an arrangement relationship between a light source spatial filter and an imaging spatial filter in the exposure system according to the present invention.

【図6】図5と同様に、本発明に係る露光系において結
像空間フィルタの配置関係を示す断面図である。
6 is a cross-sectional view showing an arrangement relationship of an imaging spatial filter in the exposure system according to the present invention, similarly to FIG.

【図7】従来の縮小投影露光装置におけるマスク上の回
路パターンの結像関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an image forming relationship of a circuit pattern on a mask in a conventional reduction projection exposure apparatus.

【図8】本発明に係る露光システム全体の一実施例を示
す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing one embodiment of the entire exposure system according to the present invention.

【図9】本発明に係る露光系における光源空間フィルタ
を有するインテグレータの第1の実施例を示す斜視図で
ある。
FIG. 9 is a perspective view showing a first embodiment of an integrator having a light source spatial filter in an exposure system according to the present invention.

【図10】本発明に係る露光系における光源空間フィル
タを有するインテグレータの第2の実施例を示す斜視図
である。
FIG. 10 is a perspective view showing a second embodiment of an integrator having a light source spatial filter in an exposure system according to the present invention.

【図11】本発明に係る露光系における結像空間フィル
タを有する結像レンズの第1の実施例を示す斜視図であ
る。
FIG. 11 is a perspective view showing a first embodiment of an imaging lens having an imaging spatial filter in an exposure system according to the present invention.

【図12】本発明に係る露光系における結像空間フィル
タを有する結像レンズの第2の実施例を示す斜視図であ
る。
FIG. 12 is a perspective view showing a second embodiment of the imaging lens having the imaging spatial filter in the exposure system according to the present invention.

【図13】本発明に係る第1の実施例の光源空間フィル
タと第1の実施例の結像空間フィルタとの関係を示す平
面図である。
FIG. 13 is a plan view showing the relationship between the light source spatial filter of the first embodiment and the imaging spatial filter of the first embodiment according to the present invention.

【図14】本発明に係る第2の実施例の光源空間フィル
タと第2の実施例の結像空間フィルタとの関係を示す平
面図である。
FIG. 14 is a plan view showing a relationship between a light source spatial filter according to a second embodiment of the present invention and an imaging spatial filter according to the second embodiment.

【図15】本発明に係る第3の実施例の光源空間フィル
タと第3の実施例の結像空間フィルタとを示す平面図で
ある。
FIG. 15 is a plan view showing a light source spatial filter according to a third embodiment of the present invention and an imaging spatial filter according to the third embodiment;

【図16】本発明に係る第4の実施例の光源空間フィル
タと第4の実施例の結像空間フィルタとを示す平面図で
ある。
FIG. 16 is a plan view showing a light source spatial filter according to a fourth embodiment of the present invention and an imaging spatial filter according to the fourth embodiment;

【図17】本発明に係る第5の実施例の光源空間フィル
タと第5の実施例の結像空間フィルタとの関係を示す平
面図である。
FIG. 17 is a plan view showing a relationship between a light source spatial filter according to a fifth embodiment of the present invention and an imaging spatial filter according to the fifth embodiment;

【図18】本発明に係るウエハ上に転写されるウェハパ
ターンの一例を示す平面図及び断面図である。
FIG. 18 is a plan view and a cross-sectional view illustrating an example of a wafer pattern transferred onto a wafer according to the present invention.

【図19】本発明に係るウエハ上に転写されるウェハパ
ターンの他の例を示す平面図及び断面図である。
FIG. 19 is a plan view and a cross-sectional view showing another example of a wafer pattern transferred onto a wafer according to the present invention.

【図20】本発明に係る図18に示すウェハパターンを
得るためのマスクパターンの一例を示す平面図及び断面
図である。
20 is a plan view and a cross-sectional view showing an example of a mask pattern for obtaining the wafer pattern shown in FIG. 18 according to the present invention.

【図21】本発明に係る図19に示すウェハパターンを
得るためのマスクパターンの一例を示す平面図及び断面
図である。
21 is a plan view and a cross-sectional view showing an example of a mask pattern for obtaining the wafer pattern shown in FIG. 19 according to the present invention.

【図22】本発明に係るマスクパターンの様々な形態を
示した図である。
FIG. 22 is a view showing various forms of a mask pattern according to the present invention.

【図23】本発明の空間フィルタに関係するδ,εとウ
エハ上でのコントラストとの関係を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a relationship between δ and ε related to a spatial filter of the present invention and contrast on a wafer.

【図24】本発明の空間フィルタに関係するσとウエハ
上でのコントラストとの関係を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing a relationship between σ related to the spatial filter of the present invention and contrast on a wafer.

【図25】本発明に係るマスク上の回路パターンのライ
ン幅とウエハ上でのコントラストとの関係を示す図であ
る。
FIG. 25 is a diagram showing a relationship between a line width of a circuit pattern on a mask and a contrast on a wafer according to the present invention.

【図26】本発明に係るマスク上の回路パターンのピッ
チとウエハ上でのコントラストとの関係を示す図であ
る。
FIG. 26 is a diagram showing a relationship between a pitch of a circuit pattern on a mask and a contrast on a wafer according to the present invention.

【図27】本発明に係るマスク上の回路パターンの一例
を示す平面図である。
FIG. 27 is a plan view showing an example of a circuit pattern on a mask according to the present invention.

【図28】本発明により図27に回路パターンの転写結
果を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing a transfer result of a circuit pattern in FIG. 27 according to the present invention.

【図29】本発明に係るマスク上に形成された極微細な
回路パターンのピッチとウエハ上でのコントラストとの
関係を示した図である。
FIG. 29 is a diagram showing a relationship between a pitch of an extremely fine circuit pattern formed on a mask according to the present invention and a contrast on a wafer.

【図30】本発明に係る焦点深度とコントラストとの関
係を示した図である。
FIG. 30 is a diagram showing the relationship between the depth of focus and the contrast according to the present invention.

【図31】本発明に係る露光システム全体の他の一実施
例を示す構成図である。
FIG. 31 is a configuration diagram showing another embodiment of the entire exposure system according to the present invention.

【図32】本発明によるシステムのレスポンス関数を示
す図である。
FIG. 32 shows a response function of the system according to the present invention.

【図33】本発明の光源と空間フィルターの相関関数の
説明図である。
FIG. 33 is an explanatory diagram of a correlation function between a light source and a spatial filter according to the present invention.

【図34】従来例の光源と空間フィルターの相関関数の
説明図である。
FIG. 34 is an explanatory diagram of a correlation function between a light source and a spatial filter in a conventional example.

【図35】光源と空間フィルターの相関関数の算出方法
の説明図である。
FIG. 35 is an explanatory diagram of a calculation method of a correlation function between a light source and a spatial filter.

【図36】光源と空間フィルターの相関関数の算出方法
の説明図である。
FIG. 36 is an explanatory diagram of a calculation method of a correlation function between a light source and a spatial filter.

【図37】本発明のOTFの算出結果を示す図である。FIG. 37 is a diagram showing a calculation result of the OTF of the present invention.

【図38】本発明の焦点深度を示す図である。FIG. 38 is a diagram showing the depth of focus of the present invention.

【図39】輪帯状光源と輪帯状フィルターの効果を説明
する図である。
FIG. 39 is a diagram illustrating the effects of the annular light source and the annular filter.

【図40】輪帯状フィルターを示す図である。FIG. 40 is a view showing an annular filter.

【図41】輪帯状光源と輪帯状フィルターの実施例を示
す図である。
FIG. 41 is a diagram showing an embodiment of an annular light source and an annular filter.

【図42】輪帯状光源と輪帯状フィルターの強度分布の
一実施例を示す図である。
FIG. 42 is a diagram showing an example of the intensity distribution of the annular light source and the annular filter.

【図43】輪帯状光源と輪帯状フィルターの強度分布の
他の実施例を示す図である。
FIG. 43 is a diagram showing another example of the intensity distribution of the annular light source and the annular filter.

【図44】輪帯状光源と輪帯状フィルターの他の実施例
を示す図である。
FIG. 44 is a view showing another embodiment of an annular light source and an annular filter.

【図45】MTFカーブを示す図である。FIG. 45 is a diagram showing an MTF curve.

【図46】MTFカーブを示す図である。FIG. 46 is a diagram showing an MTF curve.

【図47】輪帯状光源と輪帯状フィルターの他の実施例
を示す図である。
FIG. 47 is a view showing another embodiment of an annular light source and an annular filter.

【図48】図47の光源の実施例のブロック図を示す図
である。
FIG. 48 is a diagram showing a block diagram of an embodiment of the light source in FIG. 47.

【図49】インテグレータの一実施例を示す図である。FIG. 49 is a diagram illustrating an example of an integrator.

【図50】輪帯状光源と輪帯状フィルターの他の実施例
を示す図である。
FIG. 50 is a view showing another embodiment of an annular light source and an annular filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1000…パターン生成系、2000…マスク製作系、3000…露
光系 3101…Hgランプ、3104…インテグレータ、3301…光源
空間フィルタ(輪帯状) 100…マスク、3201…結像レンズ、3302…結像空間フィ
ルタ、200…ウェハ
1000: Pattern generation system, 2000: Mask production system, 3000: Exposure system 3101: Hg lamp, 3104: Integrator, 3301: Light source spatial filter (annular shape) 100: Mask, 3201: Imaging lens, 3302: Imaging spatial filter , 200 ... wafer

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年8月23日(2000.8.2
3)
[Submission date] August 23, 2000 (2008.2
3)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0001[Correction target item name] 0001

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マスク上に形成された
極微細な回路パターンにおいて生じる干渉光に影響をな
くし、投影レンズを通して基板上に高分解能をもってエ
キシマレーザ光等を用いて結像させて露光することによ
り回路パターンを形成した半導体装置とその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention eliminates the influence of interference light generated in an extremely fine circuit pattern formed on a mask and forms an image with high resolution on a substrate through a projection lens using excimer laser light or the like. The present invention relates to a semiconductor device having a circuit pattern formed by exposure to light and a method of manufacturing the same.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0014】[0014]

【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、第一の光源を第一のマスクに照射するこ
とによりウェハ上に第一のマスクのパターンを露光し、
エッチングすることにより、ウェハに第一のパターンを
形成した後、エキシマレーザを位相シフトを有する第二
のマスクに照射することによりウェハ上に第二のマスク
のパターンを露光し、エッチングすることによりウェハ
にパターンを形成したことを特徴とする半導体装置であ
る。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a pattern of a first mask is exposed on a wafer by irradiating a first light source to a first mask.
After the first pattern is formed on the wafer by etching, the pattern of the second mask is exposed on the wafer by irradiating an excimer laser to a second mask having a phase shift, and the wafer is etched. A semiconductor device characterized in that a pattern is formed on the semiconductor device.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0015】また、本発明では、半導体デバイスの製造方
法において、第一の光源を第一のマスクに照射すること
によりウェハ上に第一のマスクのパターンを露光し、エ
ッチングすることにより、ウェハに第一のパターンを形
成した後、エキシマレーザを位相シフトを有する第二の
マスクに照射することによりウェハ上に第二のマスクの
パターンを露光し、エッチングすることによりウェハに
パターンを形成するようにした。
According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the pattern of the first mask is exposed on the wafer by irradiating the first light source to the first mask, and the wafer is etched. After forming the first pattern, the pattern of the second mask is exposed on the wafer by irradiating the second mask having a phase shift with an excimer laser, and the pattern is formed on the wafer by etching. did.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Correction target item name] 0022

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Correction target item name] 0023

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正12】[Procedure amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0024[Correction target item name] 0024

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正13】[Procedure amendment 13]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Correction target item name] 0025

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/30 527 (72)発明者 押田 良忠 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 芝 正孝 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 吉武 康裕 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 村山 誠 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──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/30 527 (72) Inventor Yoshitada Oshida 292 Yoshidacho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Hitachi, Ltd. Inside the Research Institute of Production Technology (72) Inventor Masataka Shiba 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Inside Hitachi, Ltd. Production Technology Laboratory (72) Inventor Makoto Murayama 292, Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Hitachi, Ltd. Production Technology Laboratory

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第一の光源を第一のマスクに照射すること
によりウェハ上に該第一のマスクのパターンを露光し、
エッチングすることにより、該ウェハに第一のパターン
を形成した後、エキシマレーザを位相シフトを有する第
二のマスクに照射することにより該ウェハ上に該第二の
マスクのパターンを露光し、エッチングすることにより
該ウェハにパターンを形成したことを特徴とする半導体
装置。
A first light source that irradiates a first mask with a first light source to irradiate the first mask with a pattern on the wafer;
After forming a first pattern on the wafer by etching, the pattern of the second mask is exposed on the wafer by irradiating an excimer laser to a second mask having a phase shift, and etching is performed. A semiconductor device, wherein a pattern is formed on the wafer.
【請求項2】第一の光源を第一のマスクに照射すること
によりウェハ上に該第一のマスクのパターンを露光し、
エッチングすることにより、該ウェハに第一のパターン
を形成する第一の工程と、エキシマレーザを位相シフト
を有する第二のマスクに照射することにより該ウェハ上
に該第二のマスクのパターンを露光し、エッチングする
ことにより該ウェハにパターンを形成する第二の工程を
有することを特徴とする半導体装置製造方法。
2. A pattern of the first mask is exposed on a wafer by irradiating a first light source to the first mask,
A first step of forming a first pattern on the wafer by etching, and exposing a pattern of the second mask on the wafer by irradiating an excimer laser to a second mask having a phase shift And a second step of forming a pattern on the wafer by etching.
【請求項3】第一の光源を第一のマスクに照射すること
によりウェハ上に該第一のマスクのパターンを露光し、
エッチングすることにより、該ウェハに第一のパターン
を形成した後、エキシマレーザを位相シフトを有する第
二のマスクに所望の角度をもって照射することにより該
ウェハ上に該第二のマスクのパターンを露光し、エッチ
ングすることにより該ウェハにパターンを形成したこと
を特徴とする半導体装置。
3. A pattern of the first mask is exposed on a wafer by irradiating a first light source to the first mask,
After forming a first pattern on the wafer by etching, the pattern of the second mask is exposed on the wafer by irradiating an excimer laser to a second mask having a phase shift at a desired angle. And forming a pattern on the wafer by etching.
【請求項4】第一の光源を第一のマスクに照射すること
によりウェハ上に該第一のマスクのパターンを露光し、
エッチングすることにより、該ウェハに第一のパターン
を形成した後、エキシマレーザを用いて形成される輪帯
状照明の光を位相シフトを有する第二のマスクに照射す
ることにより該ウェハ上に該第二のマスクのパターンを
露光し、エッチングすることにより該ウェハにパターン
を形成したことを特徴とする半導体装置。
4. A pattern of the first mask is exposed on a wafer by irradiating a first light source to the first mask,
After forming a first pattern on the wafer by etching, the second mask having a phase shift is irradiated with light of annular illumination formed using an excimer laser on the wafer to form a second pattern on the wafer. A semiconductor device wherein a pattern is formed on the wafer by exposing and etching a pattern of a second mask.
【請求項5】第一の光源を第一のマスクに照射すること
によりウェハ上に該第一のマスクのパターンを露光し、
エッチングすることにより、該ウェハに第一のパターン
を形成した後、輪帯状の照明を形成するエキシマレーザ
を位相シフトを有する第二のマスクに所望の角度をもっ
て照射することにより該ウェハ上に該第二のマスクのパ
ターンを露光し、エッチングすることにより該ウェハに
線幅が0.2マイクロメートル以下であるパターンを有
するパターンを形成したことを特徴とする半導体装置。
5. A pattern of the first mask is exposed on a wafer by irradiating a first light source to the first mask,
After forming a first pattern on the wafer by etching, the second mask having a phase shift is irradiated with an excimer laser for forming annular illumination at a desired angle on the wafer to form a first pattern on the wafer. A semiconductor device, wherein a pattern having a pattern having a line width of 0.2 μm or less is formed on the wafer by exposing and etching the pattern of the second mask.
【請求項6】マスクに形成されたパターンの空間周波数
に応じて光源と該マスクの間に設置されるフィルタ形状
を選択し、該選択したフィルターを通して露光光を該マ
スクに照射し、該照射により該マスクから射出した露光
光により該マスクに形成されたパターンを該ウエハ上に
露光することにより該ウエハ上に線幅0.2マイクロメ
ートル以下のパターンを形成することを特徴とする半導
体装置製造方法。
6. A filter formed between a light source and the mask is selected according to the spatial frequency of a pattern formed on the mask, and the mask is irradiated with exposure light through the selected filter. Forming a pattern having a line width of 0.2 micrometers or less on the wafer by exposing a pattern formed on the mask on the wafer by exposure light emitted from the mask. .
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