JP2587133B2 - 投影露光装置及びその装置により露光され製造された半導体装置 - Google Patents
投影露光装置及びその装置により露光され製造された半導体装置Info
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- JP2587133B2 JP2587133B2 JP2306238A JP30623890A JP2587133B2 JP 2587133 B2 JP2587133 B2 JP 2587133B2 JP 2306238 A JP2306238 A JP 2306238A JP 30623890 A JP30623890 A JP 30623890A JP 2587133 B2 JP2587133 B2 JP 2587133B2
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70308—Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift
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- G—PHYSICS
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70325—Resolution enhancement techniques not otherwise provided for, e.g. darkfield imaging, interfering beams, spatial frequency multiplication, nearfield lenses or solid immersion lenses
- G03F7/70333—Focus drilling, i.e. increase in depth of focus for exposure by modulating focus during exposure [FLEX]
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、LSI製造工程で使用される投影露光装置
及びその装置により露光され製造された半導体装置に関
する。
及びその装置により露光され製造された半導体装置に関
する。
第11図に従来の投影露光装置の光学系を示す。ランプ
ハウス（１）の前方にミラー（２）を介してフライアイ
レンズ（３）が配置されている。フライアイレンズ
（３）の前方にはアパーチャー（４）が位置し、さらに
集光レンズ（５）、（６）及びミラー（７）を介して所
望の回路パターンが形成された露光用マスク（８）が配
置されている。マスク（８）の前方には投影レンズ系
（９）を介してウエハ（10）が位置している。また、投
影レンズ系（９）はその瞳面上に配置された瞳部材（9
1）を有している。
ハウス（１）の前方にミラー（２）を介してフライアイ
レンズ（３）が配置されている。フライアイレンズ
（３）の前方にはアパーチャー（４）が位置し、さらに
集光レンズ（５）、（６）及びミラー（７）を介して所
望の回路パターンが形成された露光用マスク（８）が配
置されている。マスク（８）の前方には投影レンズ系
（９）を介してウエハ（10）が位置している。また、投
影レンズ系（９）はその瞳面上に配置された瞳部材（9
1）を有している。
瞳部材（91）は、第12A図及び第12B図に示すように、
中央部に円形の開口部（91a）が形成された円板形状を
有している。
中央部に円形の開口部（91a）が形成された円板形状を
有している。
ランプハウス（１）から発した光は、ミラー（２）を
介してフライアイレンズ（３）に至り、フライアイレン
ズ（３）を構成する個々のレンズ（3a）の領域に分割さ
れる。各レンズ（3a）を通過した光は、アパーチャー
（４）の開口部（4a）、集光レンズ（５）、ミラー
（７）及び集光レンズ（６）を介してそれぞれマスク
（８）の露光領域の全面を照射する。このため、マスク
（８）面上では、フライアイレンズ（３）の個々のレン
ズ（3a）からの光が重なり合い、均一な照明がなされ
る。このようにしてマスク（８）を通過した光は投影レ
ンズ系（９）を通ると共に瞳部材（91）の開口部（91
a）を通ってウエハ（10）に至り、これによりウエハ（1
0）表面への回路パターンの焼き付けが行われる。
介してフライアイレンズ（３）に至り、フライアイレン
ズ（３）を構成する個々のレンズ（3a）の領域に分割さ
れる。各レンズ（3a）を通過した光は、アパーチャー
（４）の開口部（4a）、集光レンズ（５）、ミラー
（７）及び集光レンズ（６）を介してそれぞれマスク
（８）の露光領域の全面を照射する。このため、マスク
（８）面上では、フライアイレンズ（３）の個々のレン
ズ（3a）からの光が重なり合い、均一な照明がなされ
る。このようにしてマスク（８）を通過した光は投影レ
ンズ系（９）を通ると共に瞳部材（91）の開口部（91
a）を通ってウエハ（10）に至り、これによりウエハ（1
0）表面への回路パターンの焼き付けが行われる。
このような投影露光装置における最小解像度Ｒは、使
用波長をλ、光学系の開口数をNAとして、λ/NAに比例
することが知られている。すなわち、 Ｒ∝λ/NA となる。従って、従来は開口数NAが大きくなるように光
学系を設計して投影露光装置の解像度を向上させ、これ
により近年のLSIの高集積化に対応していた。
用波長をλ、光学系の開口数をNAとして、λ/NAに比例
することが知られている。すなわち、 Ｒ∝λ/NA となる。従って、従来は開口数NAが大きくなるように光
学系を設計して投影露光装置の解像度を向上させ、これ
により近年のLSIの高集積化に対応していた。
しかしながら、光学系の開口数NAを大きくすると、最
小解像度Ｒは小さくなるものの、それ以上に投影露光装
置の焦点深度DOFが小さくなることが知られている。こ
の焦点深度DOFはλ/NA2に比例する。すなわち、 DOF∝λ/NA2 と表される。
小解像度Ｒは小さくなるものの、それ以上に投影露光装
置の焦点深度DOFが小さくなることが知られている。こ
の焦点深度DOFはλ/NA2に比例する。すなわち、 DOF∝λ/NA2 と表される。
このため、従来の投影露光装置では、解像度を向上さ
せようとすると、焦点深度が小さくなって転写精度が劣
化するという問題点があった。
せようとすると、焦点深度が小さくなって転写精度が劣
化するという問題点があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされ
たもので、解像度の向上との焦点深度の拡大を同時に図
ることのできる投影露光装置を提供することを目的とす
る。また、この発明はこのような投影露光装置を用いて
露光され製造され半導体装置を提供することも目的とし
ている。
たもので、解像度の向上との焦点深度の拡大を同時に図
ることのできる投影露光装置を提供することを目的とす
る。また、この発明はこのような投影露光装置を用いて
露光され製造され半導体装置を提供することも目的とし
ている。
特許請求の範囲第１項に係る投影露光装置は、光源
と、光源から発した光を回路パターンが形成されたマス
ク上に照射させる集光レンズ系と、マスクを通過した光
をウエハ表面に集光させる投影レンズ系と、投影レンズ
系の瞳面上に配置されると共に少なくとも一つの円形の
透過領域を有し且つ透過領域内の中央部を透過する光と
透過領域の半径Ａに対する比率W/Aが５〜10％の幅Ｗで
透過領域の周縁部に沿った環状の周辺部を透過する光と
の間に所定の位相差を生じさせる瞳部材とを備えたもの
である。
と、光源から発した光を回路パターンが形成されたマス
ク上に照射させる集光レンズ系と、マスクを通過した光
をウエハ表面に集光させる投影レンズ系と、投影レンズ
系の瞳面上に配置されると共に少なくとも一つの円形の
透過領域を有し且つ透過領域内の中央部を透過する光と
透過領域の半径Ａに対する比率W/Aが５〜10％の幅Ｗで
透過領域の周縁部に沿った環状の周辺部を透過する光と
の間に所定の位相差を生じさせる瞳部材とを備えたもの
である。
特許請求の範囲第２項に係る投影露光装置は、請求の
範囲第１項の投影露光装置において、瞳部材が、透過領
域全面に形成された反射防止膜を有するものである。
範囲第１項の投影露光装置において、瞳部材が、透過領
域全面に形成された反射防止膜を有するものである。
特許請求の範囲第３項に係る投影露光装置は、特許請
求の範囲第１項または第３項に記載の投影露光装置にお
いて、瞳部材が、０次回折光用の一つの第１の透過領域
と１次回折光用の複数の第２の透過領域とを有するもの
である。
求の範囲第１項または第３項に記載の投影露光装置にお
いて、瞳部材が、０次回折光用の一つの第１の透過領域
と１次回折光用の複数の第２の透過領域とを有するもの
である。
特許請求の範囲第４項に係る半導体装置は、特許請求
の範囲第１項ないし第３項のいずれか一項に記載の投影
露光装置により露光され製造されたものである。
の範囲第１項ないし第３項のいずれか一項に記載の投影
露光装置により露光され製造されたものである。
瞳部材として透過領域内の周辺部に配置されると共に
この周辺部を透過する光と透過領域内の中央部を透過す
る光との間に半波長の位相差を生じさせる位相シフト部
材を含むものを用いることができる。
この周辺部を透過する光と透過領域内の中央部を透過す
る光との間に半波長の位相差を生じさせる位相シフト部
材を含むものを用いることができる。
また、瞳部材として、透過領域内の中央部に配置され
ると共にこの中央部を透過する光と透過領域内の周辺部
を透過する光との間に半波長の位相差を生じさせる位相
シフト部材を含むものを用いることもできる。
ると共にこの中央部を透過する光と透過領域内の周辺部
を透過する光との間に半波長の位相差を生じさせる位相
シフト部材を含むものを用いることもできる。
矩形パターンが形成されたマスクを用いる場合には、
瞳部材がその矩形パターンの０次回折光を透過するため
の第１の透過領域と、第１の透過領域の四方にそれぞれ
形成され且つ矩形パターンの１次回折光を透過するため
の四つの第２の透過領域とを有すると効果的である。
瞳部材がその矩形パターンの０次回折光を透過するため
の第１の透過領域と、第１の透過領域の四方にそれぞれ
形成され且つ矩形パターンの１次回折光を透過するため
の四つの第２の透過領域とを有すると効果的である。
また、ライン・アンド・スペース・パターンが形成さ
れたマスクを用いる場合には、瞳部材がそのライン・ア
ンド・スペース・パターンの０次回折光を透過するため
の第１の透過領域と、第１の透過領域の両側にそれぞれ
形成され且つライン・アンド・スペース・パターンの１
次回折光を透過するための二つの第２の透過領域とを有
すると効果的である。
れたマスクを用いる場合には、瞳部材がそのライン・ア
ンド・スペース・パターンの０次回折光を透過するため
の第１の透過領域と、第１の透過領域の両側にそれぞれ
形成され且つライン・アンド・スペース・パターンの１
次回折光を透過するための二つの第２の透過領域とを有
すると効果的である。
特許請求の範囲第１項に記載の発明においては、投影
レンズ系の瞳面上に配置された瞳部材が、その透過領域
によりマスクを通過した光を成形すると共に透過領域内
の中央部を透過する光と周辺部を透過する光との間に所
定の位相差を生じさせる。
レンズ系の瞳面上に配置された瞳部材が、その透過領域
によりマスクを通過した光を成形すると共に透過領域内
の中央部を透過する光と周辺部を透過する光との間に所
定の位相差を生じさせる。
特許請求の範囲第２項に記載の発明においては、迷光
を低減して像のコントラストを改善し、さらに解像度を
向上させることができる。
を低減して像のコントラストを改善し、さらに解像度を
向上させることができる。
特許請求の範囲第３項に記載の発明においては、マス
クが微小な矩形パターンあるいはライン・アンド・スペ
ース・パターンからなら場合でも効果的に像のコントラ
ストを改善して解像度を向上させることができる。
クが微小な矩形パターンあるいはライン・アンド・スペ
ース・パターンからなら場合でも効果的に像のコントラ
ストを改善して解像度を向上させることができる。
特許請求の範囲第４項に記載の発明においては、高集
積化に対応し得る微細な回路を有する半導体装置が得ら
れる。
積化に対応し得る微細な回路を有する半導体装置が得ら
れる。
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図はこの発明の一実施例に係る投影露光装置の光
学系を示す図である。波長λの光を発するランプハウス
（11）の前方にミラー（12）を介してフライアイレンズ
（13）が配置されている。フライアイレンズ（13）の前
方にはアパーチャー（14）が位置し、さらに集光レンズ
（15）、（16）及びミラー（17）を介して所望の回路パ
ターンが形成された露光用マスク（18）が配置されてい
る。マスク（18）の前方には投影レンズ系（19）を介し
てウエハ（20）が位置している。また、投影レンズ系
（19）の瞳面上には瞳部材（21）が配置されている。
学系を示す図である。波長λの光を発するランプハウス
（11）の前方にミラー（12）を介してフライアイレンズ
（13）が配置されている。フライアイレンズ（13）の前
方にはアパーチャー（14）が位置し、さらに集光レンズ
（15）、（16）及びミラー（17）を介して所望の回路パ
ターンが形成された露光用マスク（18）が配置されてい
る。マスク（18）の前方には投影レンズ系（19）を介し
てウエハ（20）が位置している。また、投影レンズ系
（19）の瞳面上には瞳部材（21）が配置されている。
ランプハウス（11）、ミラー（12）及びフライアイレ
ンズ（13）により光源が形成され、集光レンズ（15）、
（16）及びミラー（17）により集光レンズ系が形成され
ている。
ンズ（13）により光源が形成され、集光レンズ（15）、
（16）及びミラー（17）により集光レンズ系が形成され
ている。
瞳部材（21）は、第2A図及び第2B図に示すように、中
央部に半径Ａの円形の開口部（22a）が形成された円板
形状の外枠（22）と、外枠（22）の開口部（22a）の周
縁部に沿って幅Ｗで環状に形成された位相シフト部材
（23）を有している。外枠（22）は金属等の遮光部材か
ら形成され、その開口部（22a）がランプハウス（11）
からの光を透過する透過領域Ｄを構成している。また、
位相部材（23）は例えばSiO2から形成され、位相部材
（23）が存在しない開口部（22a）の中央部を通過する
光と位相部材（23）を透過する光との間に半波長λ/2の
位相差が生じるような厚さに形成されている。
央部に半径Ａの円形の開口部（22a）が形成された円板
形状の外枠（22）と、外枠（22）の開口部（22a）の周
縁部に沿って幅Ｗで環状に形成された位相シフト部材
（23）を有している。外枠（22）は金属等の遮光部材か
ら形成され、その開口部（22a）がランプハウス（11）
からの光を透過する透過領域Ｄを構成している。また、
位相部材（23）は例えばSiO2から形成され、位相部材
（23）が存在しない開口部（22a）の中央部を通過する
光と位相部材（23）を透過する光との間に半波長λ/2の
位相差が生じるような厚さに形成されている。
次に、この実施例の動作について説明する。まず、ラ
ンプハウス（11）から発した光は、ミラー（12）を介し
てフライアイレンズ（13）に至り、フライアイレンズ
（13）を構成する個々のレンズ（13a）の領域に分割さ
れる。各レンズ（13a）を通過した光は、アパーチャー
（14）、集光レンズ（15）、ミラー（17）及び集光レン
ズ（16）を介してそれぞれマスク（18）の露出領域の全
面を照射する。このため、マスク（18）面上では、フラ
イアイレンズ（13）の個々のレンズ（13a）からの光か
重なり合い、均一な照明がなされる。このようにしてマ
スク（18）を通過した光は投影レンズ系（19）を通ると
共に瞳部材（21）の透過領域Ｄを通ってウエハ（20）に
至り、これによりウエハ（20）表面への回路パターンの
焼き付けが行われる。
ンプハウス（11）から発した光は、ミラー（12）を介し
てフライアイレンズ（13）に至り、フライアイレンズ
（13）を構成する個々のレンズ（13a）の領域に分割さ
れる。各レンズ（13a）を通過した光は、アパーチャー
（14）、集光レンズ（15）、ミラー（17）及び集光レン
ズ（16）を介してそれぞれマスク（18）の露出領域の全
面を照射する。このため、マスク（18）面上では、フラ
イアイレンズ（13）の個々のレンズ（13a）からの光か
重なり合い、均一な照明がなされる。このようにしてマ
スク（18）を通過した光は投影レンズ系（19）を通ると
共に瞳部材（21）の透過領域Ｄを通ってウエハ（20）に
至り、これによりウエハ（20）表面への回路パターンの
焼き付けが行われる。
ここで、瞳部材（21）の透過領域Ｄの周縁部に位相シ
フト部材（23）が形成されているので、第１図において
瞳部材（21）の位相シフト部材（23）を透過した光L2及
びL3は透過領域Ｄの中央部を通過した光L1に対して位相
が反転している。従って、これらの光L1〜L3がウエハ
（20）の表面で集光したとき、位相が反転している光L2
及びL3は光L1と干渉して打ち消し合う。
フト部材（23）が形成されているので、第１図において
瞳部材（21）の位相シフト部材（23）を透過した光L2及
びL3は透過領域Ｄの中央部を通過した光L1に対して位相
が反転している。従って、これらの光L1〜L3がウエハ
（20）の表面で集光したとき、位相が反転している光L2
及びL3は光L1と干渉して打ち消し合う。
第3A図にベストフォーカス時のウエハ（20）の表面に
おける光強度分布（24）を示す。瞳部材（21）が位相シ
フト部材（23）を備えていなければ破線で示す分布（2
5）になるところが、この実施例では瞳部材（21）が位
相シフト部材（23）を有するために位相シフト部材（2
3）を透過した光L2及びL3の反転成分（26）により打ち
消されて実線で示される分布（24）となる。このように
ベストフォーカス時には、位相シフト部材（23）を設け
たために光強度が全体的に減少するが、光強度分布の形
状はほとんど劣化しないことがわかる。
おける光強度分布（24）を示す。瞳部材（21）が位相シ
フト部材（23）を備えていなければ破線で示す分布（2
5）になるところが、この実施例では瞳部材（21）が位
相シフト部材（23）を有するために位相シフト部材（2
3）を透過した光L2及びL3の反転成分（26）により打ち
消されて実線で示される分布（24）となる。このように
ベストフォーカス時には、位相シフト部材（23）を設け
たために光強度が全体的に減少するが、光強度分布の形
状はほとんど劣化しないことがわかる。
一方、第４図に示すようなデフォーカス時には、ウエ
ハ（20）表面において光L1〜L3が一点に収束しない。従
って、第３図に一点鎖線で示すように位相シフト部材
（23）を透過した光L2及びL3の反転成分（29）及び（3
0）は光L1の強度分布の中心から離れた周辺部にのみ分
布することとなる。このため、瞳部材（21）が位相シフ
ト部材（23）を備えていない場合の分布（28）の周辺部
が光L2及びL3の反転成分（29）及び（30）によって打ち
消され、実際には実線で示す光強度分布（27）となる。
このため、第４図のようにウエハ（20）表面において光
L1〜L3が一点に収束しないデフォーカス時には、ボケた
像の周辺部の光強度のみ減少され、像のコントラストが
大幅に改善されてベストフォーカス時のコントラストに
近くなる。すなわち、像が高いコントラストを示す光幅
方向の範囲が広がり、実効的に焦点深度DOFの拡大がな
される。
ハ（20）表面において光L1〜L3が一点に収束しない。従
って、第３図に一点鎖線で示すように位相シフト部材
（23）を透過した光L2及びL3の反転成分（29）及び（3
0）は光L1の強度分布の中心から離れた周辺部にのみ分
布することとなる。このため、瞳部材（21）が位相シフ
ト部材（23）を備えていない場合の分布（28）の周辺部
が光L2及びL3の反転成分（29）及び（30）によって打ち
消され、実際には実線で示す光強度分布（27）となる。
このため、第４図のようにウエハ（20）表面において光
L1〜L3が一点に収束しないデフォーカス時には、ボケた
像の周辺部の光強度のみ減少され、像のコントラストが
大幅に改善されてベストフォーカス時のコントラストに
近くなる。すなわち、像が高いコントラストを示す光幅
方向の範囲が広がり、実効的に焦点深度DOFの拡大がな
される。
以上のように、第１図の投影露光装置では、開口数NA
を大きくして解像度を向上させながらも焦点深度DOFの
拡大を図ることができる。
を大きくして解像度を向上させながらも焦点深度DOFの
拡大を図ることができる。
瞳部材（21）の透過領域Ｄの半径Ａに対する位相シフ
ト部材（23）の幅Ｗの比率W/Aを変化させてウエハ（2
0）表面における光学像のコントラストをシミュレート
したところ、第５図に示すような結果が得られた。第５
図の横軸はフォーカスの度合いを示し、図の方向へ向か
うほどデフォーカスとなる。また、縦軸は第3A図に示す
ように光学像の最大強度Ipの25％、すなわち強度Ip/4の
分布の幅Ｂを示している。また、第５図においてB0は回
路パターンの転写を行う際の光学像の許容値の一例を示
し、正確な転写を行うためにはこの許容値B0以下の幅Ｂ
の光学像を用いる必要がある。
ト部材（23）の幅Ｗの比率W/Aを変化させてウエハ（2
0）表面における光学像のコントラストをシミュレート
したところ、第５図に示すような結果が得られた。第５
図の横軸はフォーカスの度合いを示し、図の方向へ向か
うほどデフォーカスとなる。また、縦軸は第3A図に示す
ように光学像の最大強度Ipの25％、すなわち強度Ip/4の
分布の幅Ｂを示している。また、第５図においてB0は回
路パターンの転写を行う際の光学像の許容値の一例を示
し、正確な転写を行うためにはこの許容値B0以下の幅Ｂ
の光学像を用いる必要がある。
W/A＝０、すなわち位相シフト部材（23）を設けない
場合には、破線（31）で示されるようにデフォーカスに
なるに従って光学像の幅Ｂは急激に大きくなりコントラ
ストが低下する。W/A＝５％の場合には、実線（32）で
示されるようにある程度デフォーカスになっても光学像
はベストフォーカス時の幅Ｂとほとんぢょ変わらず一定
の値を示し、その後大きくなって許容値B0を越える。ま
た、W/A＝10％の場合には、一点鎖線（33）で示される
ようにデフォーカスになるに従って光学像の幅Ｂは一旦
小さくなり、その後許容値B0を越えて大きくなる。
場合には、破線（31）で示されるようにデフォーカスに
なるに従って光学像の幅Ｂは急激に大きくなりコントラ
ストが低下する。W/A＝５％の場合には、実線（32）で
示されるようにある程度デフォーカスになっても光学像
はベストフォーカス時の幅Ｂとほとんぢょ変わらず一定
の値を示し、その後大きくなって許容値B0を越える。ま
た、W/A＝10％の場合には、一点鎖線（33）で示される
ようにデフォーカスになるに従って光学像の幅Ｂは一旦
小さくなり、その後許容値B0を越えて大きくなる。
このシミュレーション結果から、デフォーカスに対し
ても高精度で且つ安定した転写を行うためには、W/A＝
５％程度の瞳部材（21）を用いることが効果的であるこ
とがわかる。
ても高精度で且つ安定した転写を行うためには、W/A＝
５％程度の瞳部材（21）を用いることが効果的であるこ
とがわかる。
尚、位相シフト部材（23）が透過領域Ｄの中央部を透
過する光と周辺部を透過する光との間に生じさせる位相
差は半波長に限るものではないが、上記実施例のように
半波長の場合の焦点深度DOFの拡大には最も効果的であ
る。
過する光と周辺部を透過する光との間に生じさせる位相
差は半波長に限るものではないが、上記実施例のように
半波長の場合の焦点深度DOFの拡大には最も効果的であ
る。
また、第６図に示されるように、外枠（42）及び位相
シフト部材（43）が一つの石英基板（44）上に形成され
た瞳部材（41）を用いてもよい。この場合、石英基板
（44）の表面上にSiO2を蒸着することにより位相シフト
部材（43）を容易に形成することができる。
シフト部材（43）が一つの石英基板（44）上に形成され
た瞳部材（41）を用いてもよい。この場合、石英基板
（44）の表面上にSiO2を蒸着することにより位相シフト
部材（43）を容易に形成することができる。
さらに、第7A図及び第7B図に示される瞳部材（51）の
ように、外枠（52）に形成された円形の開口部（52a）
の中央部に円形の位相シフト部材（53）を形成してもよ
い。この位相シフト部材（53）は石英基板（54）上に形
成される。この瞳部材（51）では、第2A図及び第2B図に
示した瞳部材（21）とは逆に、透過領域Ｄの中央部を透
過した光が周辺部を透過した光に対して位相反転される
が、その効果は同様である。
ように、外枠（52）に形成された円形の開口部（52a）
の中央部に円形の位相シフト部材（53）を形成してもよ
い。この位相シフト部材（53）は石英基板（54）上に形
成される。この瞳部材（51）では、第2A図及び第2B図に
示した瞳部材（21）とは逆に、透過領域Ｄの中央部を透
過した光が周辺部を透過した光に対して位相反転される
が、その効果は同様である。
第８図に示される瞳部材（61）のように、透過領域Ｄ
の表面及び裏面にそれぞれ反射防止膜（65）及び（66）
を形成すれば、迷光を低減することができる。その結
果、像のコントラストがさらに改善され、解像度の向上
がなされる。この瞳部材（61）では、石英基板（64）上
に外枠（62）及び位相シフト部材（63）を形成した後、
外部に露出している位相シフト部材（63）及び石英基板
（64）の上に例えばMgF2からなる反射防止膜（65）及び
（66）が形成される。尚、反射防止膜は透過領域の表面
及び裏面のいずれか一方にのみ形成してもよい。
の表面及び裏面にそれぞれ反射防止膜（65）及び（66）
を形成すれば、迷光を低減することができる。その結
果、像のコントラストがさらに改善され、解像度の向上
がなされる。この瞳部材（61）では、石英基板（64）上
に外枠（62）及び位相シフト部材（63）を形成した後、
外部に露出している位相シフト部材（63）及び石英基板
（64）の上に例えばMgF2からなる反射防止膜（65）及び
（66）が形成される。尚、反射防止膜は透過領域の表面
及び裏面のいずれか一方にのみ形成してもよい。
また、第８図では第６図に示した構造の瞳部材に反射
防止膜を設けたが、上述したいずれの構造の瞳部材に設
けても同様の効果を奏する。
防止膜を設けたが、上述したいずれの構造の瞳部材に設
けても同様の効果を奏する。
尚、第１図におけるマスク（18）形成された回路パタ
ーンが微小パターンからなる場合には、その回路パター
ンの１次回折光の影響が大きくなり、回路パターンが矩
形パターンであれば１次回折光によるパターン像が０次
回折光によるパターン像の四方にそれぞれ形成され、ラ
イン・アンド・スペース・パターンであれば１次回折光
によるパターン像が０次回折光によるパターン像の両側
にそれぞれ形成される。
ーンが微小パターンからなる場合には、その回路パター
ンの１次回折光の影響が大きくなり、回路パターンが矩
形パターンであれば１次回折光によるパターン像が０次
回折光によるパターン像の四方にそれぞれ形成され、ラ
イン・アンド・スペース・パターンであれば１次回折光
によるパターン像が０次回折光によるパターン像の両側
にそれぞれ形成される。
そこで、マスク（18）が微小な矩形パターンからなる
場合には、第９図に示されるように、中央部に０次回折
光用の第１の透過領域D1が形成されると共にこの第１の
透過領域D1の四方にそれぞれ１次回折光用の第２の透過
領域D2が形成された瞳部材（71）を用いることができ
る。一方、マスク（18）が微小なライン・アンド・スペ
ース・パターンからなる場合には、第10図に示されるよ
うに、中央部に０次回折光用の第１の透過領域D1が形成
されると共にこの第１の透過領域D1の両側にそれぞれ１
次回折光用の第２の透過領域D2が形成された瞳部材（8
1）を用いることができる。これらの瞳部材（71）及び
（81）の各透過領域D1及びD2は、第2A〜2B図、第６〜８
図に示した瞳部材の透過領域と同様の構造を有してい
る。
場合には、第９図に示されるように、中央部に０次回折
光用の第１の透過領域D1が形成されると共にこの第１の
透過領域D1の四方にそれぞれ１次回折光用の第２の透過
領域D2が形成された瞳部材（71）を用いることができ
る。一方、マスク（18）が微小なライン・アンド・スペ
ース・パターンからなる場合には、第10図に示されるよ
うに、中央部に０次回折光用の第１の透過領域D1が形成
されると共にこの第１の透過領域D1の両側にそれぞれ１
次回折光用の第２の透過領域D2が形成された瞳部材（8
1）を用いることができる。これらの瞳部材（71）及び
（81）の各透過領域D1及びD2は、第2A〜2B図、第６〜８
図に示した瞳部材の透過領域と同様の構造を有してい
る。
このような瞳部材（71）及び（81）を用いることによ
り、回路パターンの１次回折光に対してもその周辺部の
光強度を減少させて像のコントラストを改善することが
できる。
り、回路パターンの１次回折光に対してもその周辺部の
光強度を減少させて像のコントラストを改善することが
できる。
以上説明したように、特許請求の範囲第１項に係る投
影露光装置は、光源と、光源から発した光を回路パター
ンが形成されたマスク上に照射させる集光レンズ系と、
マスクを通過した光をウエハ表面に集光させる投影レン
ズ系と、投影レンズ系の瞳面上に配置される共に少なく
とも一つの円形の透過領域を有し且つ透過領域内の中央
部を透過する光と透過領域の半径Ａに対する比率W/Aが
５〜10％の幅Ｗで透過領域の周縁部に沿った環状の周辺
部を透過する光との間に所定の位相差を生じさせる瞳部
材とを備えているので、解像度を向上させつつ焦点深度
の拡大を図ることができる。
影露光装置は、光源と、光源から発した光を回路パター
ンが形成されたマスク上に照射させる集光レンズ系と、
マスクを通過した光をウエハ表面に集光させる投影レン
ズ系と、投影レンズ系の瞳面上に配置される共に少なく
とも一つの円形の透過領域を有し且つ透過領域内の中央
部を透過する光と透過領域の半径Ａに対する比率W/Aが
５〜10％の幅Ｗで透過領域の周縁部に沿った環状の周辺
部を透過する光との間に所定の位相差を生じさせる瞳部
材とを備えているので、解像度を向上させつつ焦点深度
の拡大を図ることができる。
特許請求の範囲第２項に係る投影露光装置は、特許請
求の範囲第１項記載の投影露光装置において、瞳部材
が、透過領域全面に形成された反射防止膜を有するの
で、像のコントラストをさらに改善して解像度を向上さ
せることができる。
求の範囲第１項記載の投影露光装置において、瞳部材
が、透過領域全面に形成された反射防止膜を有するの
で、像のコントラストをさらに改善して解像度を向上さ
せることができる。
特許請求の範囲第３項に係る投影露光装置は、特許請
求の範囲第１項または第２項に記載の投影露光装置にお
いて、瞳部材が、０次回折光用の一つの第１の透過領域
と１次回折光用の複数の第２の透過領域とを有するの
で、微小な矩形パターンあるいはライン・アンド・スペ
ース・パターンの転写を行う場合であっても効果的に像
のコントラストを改善して解像度を向上させることがで
きる。
求の範囲第１項または第２項に記載の投影露光装置にお
いて、瞳部材が、０次回折光用の一つの第１の透過領域
と１次回折光用の複数の第２の透過領域とを有するの
で、微小な矩形パターンあるいはライン・アンド・スペ
ース・パターンの転写を行う場合であっても効果的に像
のコントラストを改善して解像度を向上させることがで
きる。
特許請求の範囲第４項に係る半導体装置は、特許請求
の範囲第１項ないし第３項のいずれか一項に記載の投影
露光装置により露光され製造されるので、近年の高密度
化、高集積化に対応し得る微細な回路を有する半導体装
置が得られる。
の範囲第１項ないし第３項のいずれか一項に記載の投影
露光装置により露光され製造されるので、近年の高密度
化、高集積化に対応し得る微細な回路を有する半導体装
置が得られる。
第１図はこの発明な一実施例に係る投影露光装置の光学
系を示す図、第2A図及び第2B図はそれぞれ第１図の実施
例で用いられた瞳部材を示す平面図及び断面図、第3A図
及び第3B図はそれぞれベストフォーカス時及びデフォー
カス時のウエハ表面における光強度分布を示す図、第４
図はデフォーカス時のウエハ表面を示す拡大図、第５図
は瞳部材の位相シフト部材の幅を変化させたときのウエ
ハ表面における光学像のコントラストをシミュレートし
た結果を示す図、第６図〜第10図はそれぞれ他の実施例
で用いられる瞳部材を示す図、第11図は従来の投影露光
装置の光学系を示す図、第12A図及び第12B図はそれぞれ
第11図の装置で用いられた瞳部材を示す平面図及び断面
図である。 図において、（11）はランプハウス、（12）及び（17）
はミラー、（13）はフライアイレンズ、（15）及び（1
6）は集光レンズ、（18）はマスク、（19）は投影レン
ズ系、（20）はウエハ、（21）、（41）、（51）、（6
1）、（71）及び（81）は瞳部材、（23）、（43）、（5
3）及び（63）は位相シフト部材である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
系を示す図、第2A図及び第2B図はそれぞれ第１図の実施
例で用いられた瞳部材を示す平面図及び断面図、第3A図
及び第3B図はそれぞれベストフォーカス時及びデフォー
カス時のウエハ表面における光強度分布を示す図、第４
図はデフォーカス時のウエハ表面を示す拡大図、第５図
は瞳部材の位相シフト部材の幅を変化させたときのウエ
ハ表面における光学像のコントラストをシミュレートし
た結果を示す図、第６図〜第10図はそれぞれ他の実施例
で用いられる瞳部材を示す図、第11図は従来の投影露光
装置の光学系を示す図、第12A図及び第12B図はそれぞれ
第11図の装置で用いられた瞳部材を示す平面図及び断面
図である。 図において、（11）はランプハウス、（12）及び（17）
はミラー、（13）はフライアイレンズ、（15）及び（1
6）は集光レンズ、（18）はマスク、（19）は投影レン
ズ系、（20）はウエハ、（21）、（41）、（51）、（6
1）、（71）及び（81）は瞳部材、（23）、（43）、（5
3）及び（63）は位相シフト部材である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (4)
- 【請求項１】光源と、 前記光源から発した光を回路パターンが形成されたマス
ク上に照射させる集光レンズ系と、 前記マスクを通過した光をウエハ表面に集光させる投影
レンズ系と、 前記投影レンズ系の瞳面上に配置されると共に少なくと
も一つの円形の透過領域を有し且つ透過領域内の中央部
を透過する光と透過領域の半径Ａに対する比率W/Aが５
〜10％の幅Ｗで透過領域の周縁部に沿った環状の周辺部
を透過する光との間に所定の位相差を生じさせる瞳部材
と を備えたことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】前記瞳部材は、前記透過領域全面に形成さ
れた反射防止膜を有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の投影露光装置。 - 【請求項３】前記瞳部材は、０次回折光用の一つの第１
の透過領域と１次回折光用の複数の第２の透過領域とを
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
２項に記載の投影露光装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
れか一項に記載の投影露光装置により露光され製造され
たことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2306238A JP2587133B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 投影露光装置及びその装置により露光され製造された半導体装置 |
| US07/790,446 US5144362A (en) | 1990-11-14 | 1991-11-12 | Projection aligner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2306238A JP2587133B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 投影露光装置及びその装置により露光され製造された半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04179213A JPH04179213A (ja) | 1992-06-25 |
| JP2587133B2 true JP2587133B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=17954663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2306238A Expired - Fee Related JP2587133B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 投影露光装置及びその装置により露光され製造された半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2587133B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59155843A (ja) * | 1984-01-27 | 1984-09-05 | Hitachi Ltd | 露光装置 |
| JPH0690506B2 (ja) * | 1985-09-20 | 1994-11-14 | 株式会社日立製作所 | ホトマスク |
| JPH0690507B2 (ja) * | 1986-02-17 | 1994-11-14 | 株式会社日立製作所 | ホトマスク，及びそれを用いた投影露光方法、並びにホトマスクの製造方法 |
-
1990
- 1990-11-14 JP JP2306238A patent/JP2587133B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 久保田広他編「光学技術ハンドブック」（朝倉書店昭和４３年１０月２５日発行）第１４５−１８２頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04179213A (ja) | 1992-06-25 |
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Legal Events
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