JP2013161919A - Exposure method - Google Patents
Exposure method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013161919A JP2013161919A JP2012022101A JP2012022101A JP2013161919A JP 2013161919 A JP2013161919 A JP 2013161919A JP 2012022101 A JP2012022101 A JP 2012022101A JP 2012022101 A JP2012022101 A JP 2012022101A JP 2013161919 A JP2013161919 A JP 2013161919A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exposure
- photomask
- pattern
- photoresist
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明の実施形態は、露光方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to an exposure method.
半導体装置が微細化されるにつれて、微細なパターンを正確に形成することが難しくなってきている。 As semiconductor devices are miniaturized, it has become difficult to accurately form fine patterns.
このような問題に対し、ダブルパターニング等の露光方法が提案されている。しかしながら、ダブルパターニングでは、1回目の露光と2回目の露光との間で重ね合わせ誤差が生じるといった問題がある。 To solve such a problem, an exposure method such as double patterning has been proposed. However, the double patterning has a problem that an overlay error occurs between the first exposure and the second exposure.
また、基板上に形成されたフォトレジストと光学レンズとの間に液体を介在させた状態で露光が行われる液浸露光も提案されている。しかしながら、液浸露光では、液体の屈折率を光学レンズの屈折率以上にすることはできないため、微細化に限界がある。 In addition, immersion exposure has been proposed in which exposure is performed with a liquid interposed between a photoresist formed on a substrate and an optical lens. However, in the liquid immersion exposure, the refractive index of the liquid cannot be made higher than the refractive index of the optical lens, so there is a limit to miniaturization.
したがって、微細なパターンを正確に形成することが可能な新たな露光方法が望まれている。 Therefore, a new exposure method capable of accurately forming a fine pattern is desired.
微細なパターンを正確に形成することが可能な露光方法を提供する。 Provided is an exposure method capable of accurately forming a fine pattern.
実施形態に係る露光方法は、基板上に形成されたフォトレジストと周期的なパターンを有するフォトマスクとを前記パターンのピッチ及び露光光の波長に応じた第1の距離だけ離して第1の露光を行い、前記フォトマスクの前記パターンを前記フォトレジストの第1の位置に転写する工程と、前記フォトレジストと前記フォトマスクとを前記パターンのピッチ及び露光光の波長に応じた前記第1の距離とは異なる第2の距離だけ離して第2の露光を行い、前記フォトマスクの前記パターンを前記フォトレジストの前記第1の位置とは異なる第2の位置に転写する工程と、を備える。 In the exposure method according to the embodiment, a first exposure is performed by separating a photoresist formed on a substrate and a photomask having a periodic pattern by a first distance corresponding to the pitch of the pattern and the wavelength of exposure light. And transferring the pattern of the photomask to a first position of the photoresist; and the first distance according to the pitch of the pattern and the wavelength of exposure light between the photoresist and the photomask. Performing a second exposure separated by a second distance different from, and transferring the pattern of the photomask to a second position different from the first position of the photoresist.
まず、実施形態の説明を行う前に、タルボ(Talbot)効果について説明する。 First, before describing the embodiment, the Talbot effect will be described.
フォトマスクに形成された周期的なパターンを干渉性の高い光源を用いて照明すると、光の進行方向に上記パターンのピッチ及び露光光の波長に応じた繰り返し周期で上記パターンの像が出現する。このような現象がタルボ(Talbot)効果である。 When a periodic pattern formed on the photomask is illuminated using a light source having high coherence, an image of the pattern appears in the light traveling direction at a repetition period corresponding to the pitch of the pattern and the wavelength of exposure light. Such a phenomenon is the Talbot effect.
図1は、タルボ効果の原理を模式的に示した説明図である。 FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the principle of the Talbot effect.
周期的なパターン11を有するフォトマスク10の裏面側から照明光(図示せず)を照射する。このとき、0次光と1次光との干渉作用に基づき、照明光の進行方向において、パターン11のピッチp及び照明光の波長に応じた周期ZT で、パターン11に対応した像21が出現する。すなわち、パターン11に対応した光強度の高い位置21が出現する。また、照明光の進行方向において互いに隣接する像21の中間の位置22では、光強度が低くなる。また、照明光の進行方向に垂直な方向(パターン11が配列されている方向)において互いに隣接する光強度が低い位置22の中間の位置23では、光強度が高くなる。すなわち、照明光の進行方向において像(位置)21からZT /2ずれ、且つパターン11が配列されている方向において像(位置)21からp/2ずれた位置に、パターン11に対応した光強度が高い位置23が出現する。したがって、位置21と位置23とで露光を行えば、ピッチpの半分のピッチ(p/2)で周期的なパターンの転写を行うことが可能である。
Illumination light (not shown) is irradiated from the back side of the
なお、上記の周期ZT をタルボ周期と呼ぶことにする。すなわち、照明光の進行方向(フォトマスク10の主面に垂直な方向)においてパターン11に対応する像21が一定の間隔で繰り返し出現する周期ZT を、タルボ周期と呼ぶことにする。
The period Z T is referred to as a Talbot period. That is, the period Z T in which the
タルボ周期ZT を、2次の項まで近似して計算すると、
ZT =2p2×n/λ (式1)
となる。ただし、pはパターンのピッチ。λは照明光(露光光)の波長、nはフォトマスク10を通過した照明光(露光光)が入射する物質の屈折率である。
When calculating the Talbot period Z T by approximating to the second order term,
Z T = 2p 2 × n / λ (Formula 1)
It becomes. Where p is the pitch of the pattern. λ is the wavelength of the illumination light (exposure light), and n is the refractive index of the material on which the illumination light (exposure light) that has passed through the
なお、パターンのピッチpが波長λに近づくと、2次の項までの近似では誤差が大きくなる。このような場合、4次の項まで近似すると、
ZT =(2p2×n/λ)×(1/(1+λ2/4p2n2)) (式2)
となる。
As the pattern pitch p approaches the wavelength λ, the error increases in the approximation up to the second order term. In such a case, approximating to the fourth order term,
Z T = (2p 2 × n / λ) × (1 / (1 + λ 2 / 4p 2 n 2 )) (Formula 2)
It becomes.
以下、上述した事項に基づいて実施形態の説明を行う。 Hereinafter, the embodiment will be described based on the above-described matters.
図2は、本実施形態の露光方法を示したフローチャートである。図3及び図4は、本実施形態の露光方法の動作を示した説明図である。 FIG. 2 is a flowchart showing the exposure method of this embodiment. 3 and 4 are explanatory views showing the operation of the exposure method of the present embodiment.
まず、第1の露光を行う(S1)。具体的には、図3に示すように、フォトレジスト32が形成された半導体基板31と、周期的なパターン(例えば、ラインアンドスペースパターン)41を有するフォトマスク40とを用意し、パターン41のピッチp及び露光光50の波長λに応じた第1の距離L1だけ離して、第1の露光を行う。すなわち、フォトレジスト32とフォトマスク40とを離間させ、フォトレジスト32とフォトマスク40との間に光学レンズを介在させないプロキシミティ露光を行う。第1の距離L1は、タルボ効果によってパターン41の開口部の像の光強度が最大となるように選択する。この第1の露光により、フォトマスク40に形成されたパターン41がフォトレジスト32の第1の位置61に転写される。
First, first exposure is performed (S1). Specifically, as shown in FIG. 3, a
図5は、第1の露光におけるフォトレジスト32の表面の光強度分布を示している。図5に示すように、第1の位置61で光強度が高くなっている。
FIG. 5 shows the light intensity distribution on the surface of the
次に、第2の露光を行う(S2)。具体的には、図4に示すように、フォトマスク40のパターン41のピッチp及び露光光50の波長λに応じた第2の距離L2(第2の距離L2は第1の距離L1とは異なる)だけ離して、第2の露光を行う。すなわち、フォトレジスト32とフォトマスク40とを離間させ、フォトレジスト32とフォトマスク40との間に光学レンズを介在させないプロキシミティ露光を行う。第2の距離L2は、タルボ効果によってパターン41の開口部の像の光強度が最大となるように選択する。この第2の露光により、フォトマスク40に形成されたパターン41がフォトレジスト32の第2の位置62に転写される。第2の位置62は、第1の位置61から水平方向にp/2だけずれている。
Next, second exposure is performed (S2). Specifically, as shown in FIG. 4, the second distance L2 corresponding to the pitch p of the
図6は、第2の露光におけるフォトレジスト32の表面の光強度分布を示している。図6に示すように、第1の位置61で光強度が低くなり、第2の位置62で光強度が高くなっている。
FIG. 6 shows the light intensity distribution on the surface of the
図7は、第1の露光での光強度分布と第2の露光での光強度分布とを合成した図である。図7からわかるように、第1の露光及び第2の露光を行うことで、第1の位置61及び第2の位置62で光強度が高くなっている。したがって、フォトマスク40のパターン41のピッチpの半分のピッチ(p/2)で露光を行うことができる。
FIG. 7 is a diagram in which the light intensity distribution in the first exposure and the light intensity distribution in the second exposure are combined. As can be seen from FIG. 7, the light intensity is increased at the
上述した第1の距離L1と第2の距離L2との差L2−L1をDとすると、
D=(2m−1)×ZT/2 (式3)
と表される。ただし、ZT は上述したタルボ周期である。すなわち、ZT は、フォトマスクの主面に垂直な方向(露光光の進行方向)におけるパターン41に基づく光強度の繰り返し周期である。また、mは正の整数である。
When the difference L2−L1 between the first distance L1 and the second distance L2 is D,
D = (2m−1) × Z T / 2 (Formula 3)
It is expressed. Where Z T is the Talbot period described above. That is, Z T is a repetition period of light intensity based on the
また、先に示した(式1)と上記(式3)とを用いると、
D=(2m−1)×n×p2/λ (式4)
と表される。
Moreover, when using (Equation 1) and (Equation 3) shown above,
D = (2m−1) × n × p 2 / λ (Formula 4)
It is expressed.
以上のようにして第1及び第2の露光を行った後、現像を行う(S3)。その結果、パターン41のピッチpの半分のピッチ(p/2)を有する周期パターンを形成することができる。
After performing the first and second exposures as described above, development is performed (S3). As a result, a periodic pattern having a pitch (p / 2) that is half the pitch p of the
以上のように、本実施形態では、タルボ効果を利用して第1及び第2の露光を行うことにより、フォトマスクに形成されているパターンのピッチの半分のピッチで、フォトレジストにパターンを転写することができる。その結果、微細なパターンを正確に形成することが可能となる。また、プロキシミティ露光であるため、結像光学系が不要であり、収差のない露光を行うことが可能である。 As described above, in the present embodiment, by performing the first and second exposures using the Talbot effect, the pattern is transferred to the photoresist at a half pitch of the pattern formed on the photomask. can do. As a result, it is possible to accurately form a fine pattern. In addition, since it is proximity exposure, an imaging optical system is unnecessary, and exposure without aberration can be performed.
なお、上述した実施形態において、フォトレジスト32とフォトマスク40との間には、空気(屈折率n=1)を介在させてもよいが、所望の液体を介在させてもよい。一般に、上述したような周期パターン(ピッチp)では、1次光が発生する条件は、
p>λ/n (式5)
となる。したがって、屈折率nが大きいほど、ピッチpを小さくすることができる。フォトレジスト32とフォトマスク40との間に屈折率nの大きい液体を介在させることで、ピッチpを小さくすることが可能である。すなわち、第1の露光及び第2の露光ともに、フォトレジストとフォトマスクとの間に所望の液体を介在させた状態で行うことで、ピッチの小さいパターンを形成することが可能である。
In the above-described embodiment, air (refractive index n = 1) may be interposed between the
p> λ / n (Formula 5)
It becomes. Therefore, the pitch p can be reduced as the refractive index n increases. By interposing a liquid having a high refractive index n between the
また、フォトレジストとフォトマスクとの間に光学レンズを介在させないプロキシミティ露光であるため、液体の屈折率を光学レンズの屈折率よりも小さくするといった制約がなく、屈折率の大きな液体を使用することが可能である。そのため、非常に小さなピッチのパターンを形成することが可能である。 In addition, since the proximity exposure does not include an optical lens between the photoresist and the photomask, there is no restriction that the refractive index of the liquid is smaller than the refractive index of the optical lens, and a liquid having a large refractive index is used. It is possible. Therefore, it is possible to form a pattern with a very small pitch.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…フォトマスク 11…パターン
21…光強度の高い位置 22…光強度の低い位置
23…光強度の高い位置
31…半導体基板 32…フォトレジスト
40…フォトマスク 41…パターン
50…露光光 61…第1の位置 62…第2の位置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記フォトレジストと前記フォトマスクとを前記パターンのピッチ及び露光光の波長に応じた前記第1の距離とは異なる第2の距離だけ離して第2の露光を行い、前記フォトマスクの前記パターンを前記フォトレジストの前記第1の位置とは異なる第2の位置に転写する工程と、
を備え、
前記第1の距離と前記第2の距離との差Dは、前記フォトマスクの主面に垂直な方向における前記パターンに基づく光強度の繰り返し周期をZとし、mを正の整数として、
D=(2m−1)×Z/2
であり、
前記第1の露光及び前記第2の露光は、前記フォトレジストと前記フォトマスクとの間に液体を介在させた状態で行われる
ことを特徴とする露光方法。 A first exposure is performed by separating a photoresist formed on a substrate and a photomask having a periodic pattern by a first distance according to a pitch of the pattern and a wavelength of exposure light, and the photomask Transferring a pattern to a first position of the photoresist;
Second exposure is performed by separating the photoresist and the photomask by a second distance different from the first distance according to the pitch of the pattern and the wavelength of exposure light, and the pattern of the photomask is removed. Transferring to a second position different from the first position of the photoresist;
With
The difference D between the first distance and the second distance is such that the light intensity repetition period based on the pattern in the direction perpendicular to the main surface of the photomask is Z, and m is a positive integer.
D = (2m−1) × Z / 2
And
The exposure method, wherein the first exposure and the second exposure are performed with a liquid interposed between the photoresist and the photomask.
前記フォトレジストと前記フォトマスクとを前記パターンのピッチ及び露光光の波長に応じた前記第1の距離とは異なる第2の距離だけ離して第2の露光を行い、前記フォトマスクの前記パターンを前記フォトレジストの前記第1の位置とは異なる第2の位置に転写する工程と、
を備えたことを特徴とする露光方法。 A first exposure is performed by separating a photoresist formed on a substrate and a photomask having a periodic pattern by a first distance according to a pitch of the pattern and a wavelength of exposure light, and the photomask Transferring a pattern to a first position of the photoresist;
Second exposure is performed by separating the photoresist and the photomask by a second distance different from the first distance according to the pitch of the pattern and the wavelength of exposure light, and the pattern of the photomask is removed. Transferring to a second position different from the first position of the photoresist;
An exposure method comprising:
D=(2m−1)×Z/2
であることを特徴とする請求項2に記載の露光方法。 The difference D between the first distance and the second distance is such that the light intensity repetition period based on the pattern in the direction perpendicular to the main surface of the photomask is Z, and m is a positive integer.
D = (2m−1) × Z / 2
The exposure method according to claim 2, wherein:
D=(2m−1)×n×p2/λ
であることを特徴とする請求項2に記載の露光方法。 The difference D between the first distance and the second distance is that the pitch is p, the wavelength of the exposure light is λ, and the refractive index of the material interposed between the photoresist and the photomask is n, m is a positive integer,
D = (2m−1) × n × p 2 / λ
The exposure method according to claim 2, wherein:
ことを特徴とする請求項2に記載の露光方法。 The exposure method according to claim 2, wherein the first exposure and the second exposure are performed in a state where a liquid is interposed between the photoresist and the photomask.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012022101A JP2013161919A (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012022101A JP2013161919A (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Exposure method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013161919A true JP2013161919A (en) | 2013-08-19 |
Family
ID=49173939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012022101A Pending JP2013161919A (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Exposure method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013161919A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015041648A (en) * | 2013-08-20 | 2015-03-02 | 株式会社東芝 | Pattern forming method, pattern forming mask and pattern forming device |
US9500961B2 (en) | 2015-02-17 | 2016-11-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pattern formation method and exposure apparatus |
WO2021090706A1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-05-14 | 国立大学法人大阪大学 | Microstructure and method for manufacturing same |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61201428A (en) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | Formation of reverse trapezoid pattern |
JPH08288211A (en) * | 1994-08-19 | 1996-11-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus for projection exposure |
JPH09138497A (en) * | 1995-11-15 | 1997-05-27 | Ricoh Co Ltd | Resist exposure method and exposure mask |
WO2005081295A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-01 | Nikon Corporation | Exposure method, exposure apparatus, exposure system and method for manufacturing device |
JP2011061039A (en) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Toshiba Corp | Exposure method |
-
2012
- 2012-02-03 JP JP2012022101A patent/JP2013161919A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61201428A (en) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | Formation of reverse trapezoid pattern |
JPH08288211A (en) * | 1994-08-19 | 1996-11-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method and apparatus for projection exposure |
JPH09138497A (en) * | 1995-11-15 | 1997-05-27 | Ricoh Co Ltd | Resist exposure method and exposure mask |
WO2005081295A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-01 | Nikon Corporation | Exposure method, exposure apparatus, exposure system and method for manufacturing device |
JP2011061039A (en) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Toshiba Corp | Exposure method |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015041648A (en) * | 2013-08-20 | 2015-03-02 | 株式会社東芝 | Pattern forming method, pattern forming mask and pattern forming device |
US9500961B2 (en) | 2015-02-17 | 2016-11-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pattern formation method and exposure apparatus |
WO2021090706A1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-05-14 | 国立大学法人大阪大学 | Microstructure and method for manufacturing same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007013088A (en) | Double exposure method using double exposure technology and photo mask used therefor | |
JP2014102496A5 (en) | ||
US20150017572A1 (en) | Method for generating pattern, storage medium, and information processing apparatus | |
JP2015012258A5 (en) | ||
JPWO2013121485A1 (en) | Photomask and pattern forming method using the same | |
JP2013161919A (en) | Exposure method | |
US7426711B2 (en) | Mask pattern data forming method, photomask and method of manufacturing semiconductor device | |
JP5106747B2 (en) | PATTERN FORMING METHOD, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND EXPOSURE MASK SET | |
US10573531B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP6071772B2 (en) | Focus measurement method, exposure apparatus, and semiconductor device manufacturing method | |
CN102096335A (en) | Double-exposure method | |
JP2005150494A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
TW201523124A (en) | Pattern generation method, recording medium, information processing apparatus, and mask fabrication method | |
JP6435131B2 (en) | Light irradiation device, drawing device, and phase difference generator | |
US20110059402A1 (en) | Exposure method | |
JP6356510B2 (en) | Exposure method and exposure apparatus | |
JP2013055197A (en) | Exposure method and exposure mask | |
US8822104B2 (en) | Photomask | |
JP2008261922A (en) | Method for creating pattern data of photomask for multiple exposure technique | |
JP2008177480A (en) | Exposing mask and pattern forming method | |
JP5311326B2 (en) | Photomask, pattern forming method, and electronic device manufacturing method | |
JP6581417B2 (en) | Exposure apparatus, exposure method, and article manufacturing method | |
JP6415186B2 (en) | Evaluation mask, evaluation method, exposure apparatus, and article manufacturing method | |
CN104020638A (en) | Method for forming patterns of mask and photoetching and etching method | |
JP2015041648A (en) | Pattern forming method, pattern forming mask and pattern forming device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20131205 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20131212 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20131219 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20131226 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140109 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150129 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151124 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160614 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20161213 |