JP2666162B2 - 微細パタン投影露光装置 - Google Patents
微細パタン投影露光装置Info
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ等の微細パタン
をマスクと投影レンズを用いてウエハ（基板）上に形成
する微細パタン形成装置いわゆる投影露光装置に関する
ものである。
をマスクと投影レンズを用いてウエハ（基板）上に形成
する微細パタン形成装置いわゆる投影露光装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりＬＳＩ等の微細パタンを形成す
るための投影露光装置には、高い解像力が要求されてい
る。そのため、最近の投影露光装置の投影レンズは、光
の波長から決まる理論限界に近い解像度を有している。
それにもかかわらず、近年のＬＳＩパタンの微細化に対
応するため、さらに高解像化が要求されている。この要
求に答えるため近年、レチクル上の隣合う光透過部に１
８０度に近い位相差を設けることにより遮光部での光強
度を零に近づける位相シフト法が提案され、解像度が向
上することが示された。
るための投影露光装置には、高い解像力が要求されてい
る。そのため、最近の投影露光装置の投影レンズは、光
の波長から決まる理論限界に近い解像度を有している。
それにもかかわらず、近年のＬＳＩパタンの微細化に対
応するため、さらに高解像化が要求されている。この要
求に答えるため近年、レチクル上の隣合う光透過部に１
８０度に近い位相差を設けることにより遮光部での光強
度を零に近づける位相シフト法が提案され、解像度が向
上することが示された。
【０００３】しかし、位相シフト法は、Ｌ＆Ｓパタン
（ラインアンドスペースパタン）のように隣合う光透過
部で１８０度の位相差を容易に設けることができるパタ
ンでは高い微細化の効果が得られるのに対して、ランダ
ムパタンではこの条件を満たすことが困難となるため効
果が低下する、すなわちパタンの種類により解像性向上
の効果が異なる。このため、ランダムパタンに対する効
果的なシフタ配置法やシフタ製作および検査，修正など
の技術的な困難性やレチクル製作費が大幅に増加するな
どの欠点ががあった。
（ラインアンドスペースパタン）のように隣合う光透過
部で１８０度の位相差を容易に設けることができるパタ
ンでは高い微細化の効果が得られるのに対して、ランダ
ムパタンではこの条件を満たすことが困難となるため効
果が低下する、すなわちパタンの種類により解像性向上
の効果が異なる。このため、ランダムパタンに対する効
果的なシフタ配置法やシフタ製作および検査，修正など
の技術的な困難性やレチクル製作費が大幅に増加するな
どの欠点ががあった。
【０００４】これに対して、同一出願人は、微細パタン
投影露光装置においてレチクルに入射する光を投影光学
系の開口数に対応した角度だけ光軸から傾けて照射する
ことにより、位相シフト法と同等の解像性を実現する方
法を提案している（特願平３−１３５３１７号）。この
方法は、位相シフト法とは異なり、解像度の向上がパタ
ンの種類によらず、しかも従来マスクがそのまま使える
ため、位相シフト法に比べて大きな利点を有している。
この方法について図１０を用いて簡単に説明する。
投影露光装置においてレチクルに入射する光を投影光学
系の開口数に対応した角度だけ光軸から傾けて照射する
ことにより、位相シフト法と同等の解像性を実現する方
法を提案している（特願平３−１３５３１７号）。この
方法は、位相シフト法とは異なり、解像度の向上がパタ
ンの種類によらず、しかも従来マスクがそのまま使える
ため、位相シフト法に比べて大きな利点を有している。
この方法について図１０を用いて簡単に説明する。
【０００５】図１０(a) は同一出願人にて提案された前
述の斜入射投影法（特願平３−１３５３１７号）を示
し、図１０(b) は従来の投影法を示している。従来の投
影法においては、図１０(b)に示すように、入射光Ｉ
（波数ｋ0）はレチクル３１の面に垂直に入射し、光軸
の両側に回折光（波数ｋ1 ）を生ずる。レチクル３１下
部の開口絞り（アパーチャ）３２により、投影系を通過
することの出来る最大波数はｋ1 となり、これにより波
数の大きい光すなわち２π／ｋ1 より短い周期のパタン
による回折光は遮られてしまう。ここで回折角をαとす
ると
述の斜入射投影法（特願平３−１３５３１７号）を示
し、図１０(b) は従来の投影法を示している。従来の投
影法においては、図１０(b)に示すように、入射光Ｉ
（波数ｋ0）はレチクル３１の面に垂直に入射し、光軸
の両側に回折光（波数ｋ1 ）を生ずる。レチクル３１下
部の開口絞り（アパーチャ）３２により、投影系を通過
することの出来る最大波数はｋ1 となり、これにより波
数の大きい光すなわち２π／ｋ1 より短い周期のパタン
による回折光は遮られてしまう。ここで回折角をαとす
ると
【０００６】 ｋ1＝ｋ0・ｓｉｎα ・・・・・(1)
【０００７】であるから、最小解像寸法は２π／（ｋ0
・ｓｉｎα）の１／２となる。一方、図１０(a)に示す
斜入射投影法においては、入射光Ｉ（波数ｋ0）の直進
により得られる０次光が投影系開口絞り３２の最外周を
通るような傾きを持つ時、図に示すごとく回折角２αを
もつ回折光と０次光とが最も高い解像度を与える。この
回折光の波数は
・ｓｉｎα）の１／２となる。一方、図１０(a)に示す
斜入射投影法においては、入射光Ｉ（波数ｋ0）の直進
により得られる０次光が投影系開口絞り３２の最外周を
通るような傾きを持つ時、図に示すごとく回折角２αを
もつ回折光と０次光とが最も高い解像度を与える。この
回折光の波数は
【０００８】ｋ1′＝ｋ0・ｓｉｎ（２α） ≒２ｋ0・ｓｉｎ（α） ・・・・・(2)
【０００９】と近似できるから最小解像寸法は２π／
（２ｋ0 ・ｓｉｎα）の１／２、すなわち従来の露光法
に比べて１／２の寸法が解像できることになる。ここ
で、ｓｉｎαは投影レンズの開口数：ＮＡであるので、
この斜入射照明方式は照射光を光軸に対してＮＡに対応
した角度だけ傾けることによって、より大きな回折角の
光を通過させ解像度を上げることができるものである。
この斜入射照明の具体的な実現方法として、同一出願人
の出願に係る特願平３−１４２７８２号の「マスク照明
光学系及びそれを用いる投影露光装置並びに方法」でプ
リズムやグレーティングなどの光学素子を照明光学系の
一部に設ける方法が示されている。この方法を説明する
前に、従来の代表的な微細パタン投影露光装置つまりス
テッパーの光学系の構成を図２を用いて説明する。
（２ｋ0 ・ｓｉｎα）の１／２、すなわち従来の露光法
に比べて１／２の寸法が解像できることになる。ここ
で、ｓｉｎαは投影レンズの開口数：ＮＡであるので、
この斜入射照明方式は照射光を光軸に対してＮＡに対応
した角度だけ傾けることによって、より大きな回折角の
光を通過させ解像度を上げることができるものである。
この斜入射照明の具体的な実現方法として、同一出願人
の出願に係る特願平３−１４２７８２号の「マスク照明
光学系及びそれを用いる投影露光装置並びに方法」でプ
リズムやグレーティングなどの光学素子を照明光学系の
一部に設ける方法が示されている。この方法を説明する
前に、従来の代表的な微細パタン投影露光装置つまりス
テッパーの光学系の構成を図２を用いて説明する。
【００１０】図２において、楕円反射鏡２の第１焦点に
光源ランプ１を置き、楕円反射鏡２の第２焦点３付近に
コールドミラー１２を経て一旦光束を集める。そして第
２焦点３とほぼ焦点を共有するインプットレンズ４によ
り光束を平行光束に直す。フィルタ１０を通過した光線
は、コーンレンズ５により光束を中心部に集め光強度分
布を均一化して、レチクル面での照射強度分布を均一と
するオプチカルインテグレータ６に入る。これを出た光
は、アウトプットレンズ７，コールドミラー１３および
コンデンサレンズ群８によって、レチクル９を均一に照
明する。オプチカルインテグレータ６の射出側には開口
絞り１１が置かれ、射出寸法を決めている。レチクル９
を照射した光は投影光学系１４を通り、レチクル９上の
微細パタンの像がウエハ１５上のレジストに投影露光さ
れる。投影光学系１４の中には開口数を決定する絞り１
６が存在する。
光源ランプ１を置き、楕円反射鏡２の第２焦点３付近に
コールドミラー１２を経て一旦光束を集める。そして第
２焦点３とほぼ焦点を共有するインプットレンズ４によ
り光束を平行光束に直す。フィルタ１０を通過した光線
は、コーンレンズ５により光束を中心部に集め光強度分
布を均一化して、レチクル面での照射強度分布を均一と
するオプチカルインテグレータ６に入る。これを出た光
は、アウトプットレンズ７，コールドミラー１３および
コンデンサレンズ群８によって、レチクル９を均一に照
明する。オプチカルインテグレータ６の射出側には開口
絞り１１が置かれ、射出寸法を決めている。レチクル９
を照射した光は投影光学系１４を通り、レチクル９上の
微細パタンの像がウエハ１５上のレジストに投影露光さ
れる。投影光学系１４の中には開口数を決定する絞り１
６が存在する。
【００１１】図１１は、上記特願平３−１４２７８２号
を適用した一例で、図２のレチクル９の上に光学素子１
７として傾斜角９．２°の片プリズムを載せ、かつコヒ
ーレンスファクタσ＝０．２とする開口絞り１１を適用
した場合と、従来法のコントラストをシミュレーション
により求めたものである。同図において横軸が照明光の
波数で規格化した空間周波数、縦軸はコントラスト：Ｍ
ＴＦを表す。図１１から明らかなように、片側プリズム
の傾斜方向と垂直なＬ＆ＳパタンＰ：Ｌ（Ｙ）の解像性
は大幅に向上しているが、並行なＬ＆ＳパタンＰ：Ｌ
（Ｘ）の解像性は従来法のＳ：Ｌ（Ｘ），Ｓ：Ｌ（Ｙ）
より低下している。前者は前述した斜入射照明の効果で
あるが、後者の解像性低下の理由は、瞳空間において、
光源が瞳円周近くにあるため、光源−光軸とは直角な方
向のＮＡが小さくなることによる。
を適用した一例で、図２のレチクル９の上に光学素子１
７として傾斜角９．２°の片プリズムを載せ、かつコヒ
ーレンスファクタσ＝０．２とする開口絞り１１を適用
した場合と、従来法のコントラストをシミュレーション
により求めたものである。同図において横軸が照明光の
波数で規格化した空間周波数、縦軸はコントラスト：Ｍ
ＴＦを表す。図１１から明らかなように、片側プリズム
の傾斜方向と垂直なＬ＆ＳパタンＰ：Ｌ（Ｙ）の解像性
は大幅に向上しているが、並行なＬ＆ＳパタンＰ：Ｌ
（Ｘ）の解像性は従来法のＳ：Ｌ（Ｘ），Ｓ：Ｌ（Ｙ）
より低下している。前者は前述した斜入射照明の効果で
あるが、後者の解像性低下の理由は、瞳空間において、
光源が瞳円周近くにあるため、光源−光軸とは直角な方
向のＮＡが小さくなることによる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このように、片プリズ
ムや両プリズムあるいはＬ＆Ｓパタンからなるグレーテ
ィングを用いる１方向あるいは光軸に垂直な平面で光軸
に対称な２方向からの斜入射照明方式では、光軸に垂直
な平面でそれら１方向もしくは２方向と光軸を結ぶ直線
とは直角な光軸を結ぶ方向と並行なＬ＆Ｓパタンでは解
像性が大幅に劣化する欠点があった。
ムや両プリズムあるいはＬ＆Ｓパタンからなるグレーテ
ィングを用いる１方向あるいは光軸に垂直な平面で光軸
に対称な２方向からの斜入射照明方式では、光軸に垂直
な平面でそれら１方向もしくは２方向と光軸を結ぶ直線
とは直角な光軸を結ぶ方向と並行なＬ＆Ｓパタンでは解
像性が大幅に劣化する欠点があった。
【００１３】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、プリズムやグレーティングを用いる斜入射照明方式
において光軸に垂直な平面で光軸と光源を結ぶ方向を取
る場合、これと並行するＬ＆Ｓパタンと直交するＬ＆Ｓ
パタンで解像性の向上と劣化が生じることに対して、こ
れらの解像性を任意に制御可能にした微細パタン投影露
光装置を提供することを目的とする。
で、プリズムやグレーティングを用いる斜入射照明方式
において光軸に垂直な平面で光軸と光源を結ぶ方向を取
る場合、これと並行するＬ＆Ｓパタンと直交するＬ＆Ｓ
パタンで解像性の向上と劣化が生じることに対して、こ
れらの解像性を任意に制御可能にした微細パタン投影露
光装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、パタンの描かれた物面マスクを照射する
光線が光軸が対して投影レンズの開口数に対応した角度
の傾きを与える手段を有する投影露光装置において、パ
タンの描かれた物面マスクを照射する光線が、光軸外か
らの１方向もしくは光軸に対して軸対称な光軸外からの
２方向から斜め入射照明する手段と、光軸に垂直な面内
で見たとき、それら１方向もしくは２方向と光軸を結ぶ
直線とは直角でかつ光軸を通る直線上の周辺に開口を持
つ特殊絞りを照明系開口部の位置付近に具備し、その特
殊絞りの後に斜め入射照明する手段が配置されているよ
うにしたものである。
めに本発明は、パタンの描かれた物面マスクを照射する
光線が光軸が対して投影レンズの開口数に対応した角度
の傾きを与える手段を有する投影露光装置において、パ
タンの描かれた物面マスクを照射する光線が、光軸外か
らの１方向もしくは光軸に対して軸対称な光軸外からの
２方向から斜め入射照明する手段と、光軸に垂直な面内
で見たとき、それら１方向もしくは２方向と光軸を結ぶ
直線とは直角でかつ光軸を通る直線上の周辺に開口を持
つ特殊絞りを照明系開口部の位置付近に具備し、その特
殊絞りの後に斜め入射照明する手段が配置されているよ
うにしたものである。
【００１５】
【作用】本発明によれば、光軸外からの１方向もしくは
２方向からの斜入射照明と特殊絞りとを組み合わ、両者
の斜入射照明条件を選ぶことにより直交するＬ＆Ｓパタ
ンの解像性を任意に制御することができる。
２方向からの斜入射照明と特殊絞りとを組み合わ、両者
の斜入射照明条件を選ぶことにより直交するＬ＆Ｓパタ
ンの解像性を任意に制御することができる。
【００１６】
【実施例】以下本発明を実施例と共に詳細に説明する。
光学素子による斜入射照明は、光軸に垂直な平面でみた
場合、照明する方向が特定されているので解像性向上の
効果にも方向性を生じる。説明を容易にするため、ここ
では、光軸に垂直な平面に、光軸を原点として直交する
Ｘ軸とＹ軸をとり、斜入射照明はＸ軸方向に傾斜を持つ
プリズムか、あるいはＹ軸に並行なＬ＆Ｓパタンよりな
るグレーティングを用いるものとする。これは、光軸外
のＸ軸上の方向から斜入射で照明されていることと同等
である。また、評価パタンは、次の記述によりＸ軸およ
びＹ軸に並行なＬ＆Ｓパタンで代表させて説明する。 Ｌ（Ｘ）：Ｘ軸に並行なＬ＆Ｓパタン Ｌ（Ｙ）：Ｙ軸に並行なＬ＆Ｓパタン
光学素子による斜入射照明は、光軸に垂直な平面でみた
場合、照明する方向が特定されているので解像性向上の
効果にも方向性を生じる。説明を容易にするため、ここ
では、光軸に垂直な平面に、光軸を原点として直交する
Ｘ軸とＹ軸をとり、斜入射照明はＸ軸方向に傾斜を持つ
プリズムか、あるいはＹ軸に並行なＬ＆Ｓパタンよりな
るグレーティングを用いるものとする。これは、光軸外
のＸ軸上の方向から斜入射で照明されていることと同等
である。また、評価パタンは、次の記述によりＸ軸およ
びＹ軸に並行なＬ＆Ｓパタンで代表させて説明する。 Ｌ（Ｘ）：Ｘ軸に並行なＬ＆Ｓパタン Ｌ（Ｙ）：Ｙ軸に並行なＬ＆Ｓパタン
【００１７】このような系において、規格化入射角Ｒ
X，ＲYおよび入射光の広がり角σD を次のように定義す
る。 ＲX＝ｍ・ｓｉｎαx／ＮＡ ＲY＝ｍ・ｓｉｎαy／ＮＡ σD＝ｍ・ｓｉｎβ／ＮＡ ここで、ｍは縮小倍率、ＮＡは投影レンズの開口数、β
はレチクル照明光束の広がり角、αx は光軸とＸ座標を
含む平面に投影した光束中心線の光軸となす角、αyは
光軸とＹ座標を含む平面に投影した光束中心線の光軸と
なす角である。
X，ＲYおよび入射光の広がり角σD を次のように定義す
る。 ＲX＝ｍ・ｓｉｎαx／ＮＡ ＲY＝ｍ・ｓｉｎαy／ＮＡ σD＝ｍ・ｓｉｎβ／ＮＡ ここで、ｍは縮小倍率、ＮＡは投影レンズの開口数、β
はレチクル照明光束の広がり角、αx は光軸とＸ座標を
含む平面に投影した光束中心線の光軸となす角、αyは
光軸とＹ座標を含む平面に投影した光束中心線の光軸と
なす角である。
【００１８】本発明における特殊絞りはＹ軸上周辺に開
口を持つものであることから、ＲXはプリズムの傾斜角
または、グレーティングのＬ＆Ｓパタンピッチにより決
められ、ＲYは特殊絞りの開口位置によって決められ
る。さらに、σDは特殊絞りの開口の大きさにより決め
られる。以下、これらのパラメータを使用し、いくつか
の実施例について図を用いて説明する。
口を持つものであることから、ＲXはプリズムの傾斜角
または、グレーティングのＬ＆Ｓパタンピッチにより決
められ、ＲYは特殊絞りの開口位置によって決められ
る。さらに、σDは特殊絞りの開口の大きさにより決め
られる。以下、これらのパラメータを使用し、いくつか
の実施例について図を用いて説明する。
【００１９】図１は本発明による特殊絞り１８の一例
で、光軸と垂直な平面でみたＹ軸上に光軸に対称な位置
に円形の開口１９を持つものである。この特殊絞り１８
を、使用光源がｇ線で、投影レンズの開口数ＮＡ＝０．
５４、縮小倍率ｍ＝５の投影露光装置に適用した。実際
には、特殊絞り１８を前述した図２の投影露光装置の開
口絞り１１と入れ替え、光学素子１７を適用した。
で、光軸と垂直な平面でみたＹ軸上に光軸に対称な位置
に円形の開口１９を持つものである。この特殊絞り１８
を、使用光源がｇ線で、投影レンズの開口数ＮＡ＝０．
５４、縮小倍率ｍ＝５の投影露光装置に適用した。実際
には、特殊絞り１８を前述した図２の投影露光装置の開
口絞り１１と入れ替え、光学素子１７を適用した。
【００２０】図３〜図５は本実施例で、プリズムまたは
グレーティングと特殊絞りの条件を種々変えた場合得ら
れた瞳空間２０での光源２１の位置と大きさを示したも
のである。それぞれに対するＲX，ＲYおよびσD の値は
表１に一括して挙げた。
グレーティングと特殊絞りの条件を種々変えた場合得ら
れた瞳空間２０での光源２１の位置と大きさを示したも
のである。それぞれに対するＲX，ＲYおよびσD の値は
表１に一括して挙げた。
【００２１】
【表１】
【００２２】また、図３および表１にはコヒーレンスフ
ァクタσ＝０．５とする従来法Ｓ（図３(a)）とＲX＝
０．９からなる特願平３ー１４２７８２号記載の斜入射
照明方式Ｐ（図３(b) ）の一例も併記してあり、両者か
ら得られるコントラストのシミュレーション結果が前述
した図１１である。
ァクタσ＝０．５とする従来法Ｓ（図３(a)）とＲX＝
０．９からなる特願平３ー１４２７８２号記載の斜入射
照明方式Ｐ（図３(b) ）の一例も併記してあり、両者か
ら得られるコントラストのシミュレーション結果が前述
した図１１である。
【００２３】本実施例における瞳条件Ａ（図３(c)），
Ｂ（図３(d)），Ｃ（図４(a) ）は、光源２１をＸ軸に
対し３０°，４５°，６０°の位置で瞳周辺に外接する
よう配置した場合で、これにより得られるコントラスト
のシミュレーション結果を図６に示す。図６においてＡ
（図３(c) ）では図１１の斜入射照明方式Ｐに比べ、Ｌ
（Ｘ）で大幅に解像性が改善されていることがわかる。
さらに、ＢではＬ（Ｘ）とＬ（Ｙ）に対して丁度Ａと逆
の解像性が得られている。
Ｂ（図３(d)），Ｃ（図４(a) ）は、光源２１をＸ軸に
対し３０°，４５°，６０°の位置で瞳周辺に外接する
よう配置した場合で、これにより得られるコントラスト
のシミュレーション結果を図６に示す。図６においてＡ
（図３(c) ）では図１１の斜入射照明方式Ｐに比べ、Ｌ
（Ｘ）で大幅に解像性が改善されていることがわかる。
さらに、ＢではＬ（Ｘ）とＬ（Ｙ）に対して丁度Ａと逆
の解像性が得られている。
【００２４】つぎに、本実施例を使用し、０．５μｍの
レジストを塗布したウエハに種々の寸法を持つＬ＆Ｓパ
タンを露光・現像し、形成されたパタンを走査形電子顕
微鏡で観察し、限界解像パタン寸法を求めた。限界解像
パタン寸法は、２０本からなるＬ＆Ｓパタンでパタンの
崩れやパタン間にレジスト残りがなく、正常に形成され
たパタンのなかで最も小さいパタンの寸法である。結果
を表１に示す。シミュレーション結果と良い対応をして
いる。表１には同様にして求めた従来法Ｓ（図３(a)）
および斜入射照明方式Ｐ（図３(b)）で得られた結果も
併記してある。
レジストを塗布したウエハに種々の寸法を持つＬ＆Ｓパ
タンを露光・現像し、形成されたパタンを走査形電子顕
微鏡で観察し、限界解像パタン寸法を求めた。限界解像
パタン寸法は、２０本からなるＬ＆Ｓパタンでパタンの
崩れやパタン間にレジスト残りがなく、正常に形成され
たパタンのなかで最も小さいパタンの寸法である。結果
を表１に示す。シミュレーション結果と良い対応をして
いる。表１には同様にして求めた従来法Ｓ（図３(a)）
および斜入射照明方式Ｐ（図３(b)）で得られた結果も
併記してある。
【００２５】以上説明したように本実施例は、斜入射照
明と特殊絞りで適切なＲXとＲYを組み合わせれば、Ｌ
（Ｘ）およＬ（Ｙ）の解像性を任意に制御できることを
示している。本実施例における瞳条件Ａ（図３(c)），
Ｄ（図４(b)），Ｅ（図４(c) ）は、光源２１をＸ軸に
対して３０°の位置で瞳周辺に外接し、かつその大きさ
をσD＝０．１，σD ＝０．３と変化させた場合で、こ
れにより得られるコントラストのシミュレーション結果
を図７に、上記と同様な方法で実際にパタンを露光・現
像して求めた限界解像性を表１に示す。光源２１の大き
さを大きくしていくとＬ（Ｙ），Ｌ（Ｘ）ともに解像性
は低下していくことがわかるが、これにより本発明の効
果が失われるものではないことを示している。
明と特殊絞りで適切なＲXとＲYを組み合わせれば、Ｌ
（Ｘ）およＬ（Ｙ）の解像性を任意に制御できることを
示している。本実施例における瞳条件Ａ（図３(c)），
Ｄ（図４(b)），Ｅ（図４(c) ）は、光源２１をＸ軸に
対して３０°の位置で瞳周辺に外接し、かつその大きさ
をσD＝０．１，σD ＝０．３と変化させた場合で、こ
れにより得られるコントラストのシミュレーション結果
を図７に、上記と同様な方法で実際にパタンを露光・現
像して求めた限界解像性を表１に示す。光源２１の大き
さを大きくしていくとＬ（Ｙ），Ｌ（Ｘ）ともに解像性
は低下していくことがわかるが、これにより本発明の効
果が失われるものではないことを示している。
【００２６】従来から用いられいる投影露光装置では、
最適な解像性を得るため一般にコヒーレンスファクタは
σ＝０．５付近を使用している。本発明における瞳条件
Ｆ，ＧおよびＨ（図５）は、このような従来のσ＝０．
５のコヒーレントファクタを持つ投影露光装置に適用し
た実施例である。瞳条件Ｆ（図５(a)）とＧ（図５(b)）
は、光源２１をＸ軸に対してそれぞれ３０°と４５°の
位置で、かつ瞳の大きさの１／２の円に外接するような
配置した場合、瞳条件Ｈ（図５(c) ）はＹ軸方向が１／
２の円に、Ｘ軸方向が１の円に外接するように光源を配
置した場合で、これにより得られるコントラストのシミ
ュレーション結果を図８と図９に、上記と同様な方法で
実際にパタンを露光・現像して求めた限界解像性を表１
に示す。図６の結果に比べて解像性が変化する割合は少
ないが、本発明の効果が確認される。また、図９では従
来の斜入射照明方式である図１１の結果に比べ、Ｌ
（Ｘ）の解像性が大幅に改善できる。
最適な解像性を得るため一般にコヒーレンスファクタは
σ＝０．５付近を使用している。本発明における瞳条件
Ｆ，ＧおよびＨ（図５）は、このような従来のσ＝０．
５のコヒーレントファクタを持つ投影露光装置に適用し
た実施例である。瞳条件Ｆ（図５(a)）とＧ（図５(b)）
は、光源２１をＸ軸に対してそれぞれ３０°と４５°の
位置で、かつ瞳の大きさの１／２の円に外接するような
配置した場合、瞳条件Ｈ（図５(c) ）はＹ軸方向が１／
２の円に、Ｘ軸方向が１の円に外接するように光源を配
置した場合で、これにより得られるコントラストのシミ
ュレーション結果を図８と図９に、上記と同様な方法で
実際にパタンを露光・現像して求めた限界解像性を表１
に示す。図６の結果に比べて解像性が変化する割合は少
ないが、本発明の効果が確認される。また、図９では従
来の斜入射照明方式である図１１の結果に比べ、Ｌ
（Ｘ）の解像性が大幅に改善できる。
【００２７】なお、上述の実施例では円形の開口を持つ
特殊絞り１８を２次光源面の直後に配置する場合につい
て示したが、この特殊絞りとしては、光軸に対称な点を
中心とする２つの合同な円または２つの合同な多角形か
らなる開口を持つものなどであっても、同様に実施する
ことができる。
特殊絞り１８を２次光源面の直後に配置する場合につい
て示したが、この特殊絞りとしては、光軸に対称な点を
中心とする２つの合同な円または２つの合同な多角形か
らなる開口を持つものなどであっても、同様に実施する
ことができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の投影露光装
置は、光軸外からの１方向もしくは２方向からの斜入射
照明と特殊絞りとを組み合わせ、両者の斜入射照明条件
を選ぶことにより、従来の投影露光装置に比べ、直交す
るＬ＆Ｓパタンの解像性を任意に制御できる効果を有す
る。このため本発明の投影露光装置によれば、Ｘ方向と
Ｙ方向に解像性を分配できることから、グレーティング
や表面弾性波素子など１方向に高い解像性を必要とする
パタンから、ＬＳＩ等の微細パタン形成において、特に
ゲートパタンや配線パタンなど直交するパタンで必ずし
も同一の解像性が必要でない場合などに最適な解像性配
分が可能となる。従って、ＬＳＩ等の集積度やデバイス
性能の大幅な向上が達成できる。
置は、光軸外からの１方向もしくは２方向からの斜入射
照明と特殊絞りとを組み合わせ、両者の斜入射照明条件
を選ぶことにより、従来の投影露光装置に比べ、直交す
るＬ＆Ｓパタンの解像性を任意に制御できる効果を有す
る。このため本発明の投影露光装置によれば、Ｘ方向と
Ｙ方向に解像性を分配できることから、グレーティング
や表面弾性波素子など１方向に高い解像性を必要とする
パタンから、ＬＳＩ等の微細パタン形成において、特に
ゲートパタンや配線パタンなど直交するパタンで必ずし
も同一の解像性が必要でない場合などに最適な解像性配
分が可能となる。従って、ＬＳＩ等の集積度やデバイス
性能の大幅な向上が達成できる。
【図１】本発明にかかる特殊絞りの一実施例を示す概略
図である。
図である。
【図２】図１の特殊絞りを通常の投影露光装置に適用し
たときの具体例並びに通常の投影露光装置の一例を示す
図である。
たときの具体例並びに通常の投影露光装置の一例を示す
図である。
【図３】本実施例を示す説明図で、(a)及び(b)は比較の
ため用いた従来法Ｓおよび斜入射照明方式Ｐの瞳空間で
の光源の位置と大きさを示し、(c)及び(d)はプリズムま
たはグレーティングと特殊絞りの条件を変えた場合得ら
れる瞳空間Ａ，Ｂでの位置と大きさを示したものであ
る。
ため用いた従来法Ｓおよび斜入射照明方式Ｐの瞳空間で
の光源の位置と大きさを示し、(c)及び(d)はプリズムま
たはグレーティングと特殊絞りの条件を変えた場合得ら
れる瞳空間Ａ，Ｂでの位置と大きさを示したものであ
る。
【図４】同じく本実施例を示す説明図で、(a)，(b)およ
び(c) はプリズムまたはグレーティングと特殊絞りの条
件を変えた場合得られる瞳空間Ｃ，ＤおよびＥでの位置
と大きさを示したものである。
び(c) はプリズムまたはグレーティングと特殊絞りの条
件を変えた場合得られる瞳空間Ｃ，ＤおよびＥでの位置
と大きさを示したものである。
【図５】同じく本実施例を示す説明図で、(a)，(b)およ
び(c) はプリズムまたはグレーティングと特殊絞りの条
件を変えた場合得られる瞳空間Ｆ，ＧおよびＨでの位置
と大きさを示したものである。
び(c) はプリズムまたはグレーティングと特殊絞りの条
件を変えた場合得られる瞳空間Ｆ，ＧおよびＨでの位置
と大きさを示したものである。
【図６】本発明における瞳条件Ａ，Ｂ，Ｃおよび比較の
ため用いた従来の投影露光装置から得られるコントラス
トのシミュレーション結果を示す図である。
ため用いた従来の投影露光装置から得られるコントラス
トのシミュレーション結果を示す図である。
【図７】本発明における瞳条件Ａ，Ｄ，Ｅおよび比較の
ため用いた従来の投影露光装置から得られるコントラス
トのシミュレーション結果を示す図である。
ため用いた従来の投影露光装置から得られるコントラス
トのシミュレーション結果を示す図である。
【図８】本発明における瞳条件Ｆ，Ｇおよび比較のため
用いた従来の投影露光装置から得られるコントラストの
シミュレーション結果を示す図である。
用いた従来の投影露光装置から得られるコントラストの
シミュレーション結果を示す図である。
【図９】本発明における瞳条件Ｈおよび比較のため用い
た従来の投影露光装置から得られるコントラストのシミ
ュレーション結果を示す図である。
た従来の投影露光装置から得られるコントラストのシミ
ュレーション結果を示す図である。
【図１０】(a) は同一出願人にて提案された斜入射露光
法によるレチクル照射を表わす説明図で、(b)はこれと
比較するための従来法によるレチクル照射の説明図であ
る。
法によるレチクル照射を表わす説明図で、(b)はこれと
比較するための従来法によるレチクル照射の説明図であ
る。
【図１１】従来の投影露光装置および上記斜入射照明方
式を適用した場合の解像度限界をシミュレーションで求
めた結果を示す図である。
式を適用した場合の解像度限界をシミュレーションで求
めた結果を示す図である。
１ 光源ランプ ４ インプットレンズ ５ コーンレンズ ６ オプチカルインテグレータ ７ アウトプットレンズ ８ コンデンサレンズ群 ９ レチクル １４ 投影光学系 １５ ウエハ １７ 光学素子 １８ 特殊絞り １９ 円形の絞り ２０ 瞳空間 ２１ 光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 為近 恵美 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 小松 一彦 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 三村 義昭 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−27516（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−267515（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−180612（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 パタンの描かれた物面マスクを照射する
光線が光軸が対して投影レンズの開口数に対応した角度
の傾きを与える手段を有する投影露光装置において、パタンの描かれた物面マスクを照射する光線が、 光軸外
からの１方向もしくは光軸に対して軸対称な光軸外から
の２方向から斜め入射照明する手段と、光軸に垂直な面
内で見たとき、それら１方向もしくは２方向と光軸を結
ぶ直線とは直角でかつ光軸を通る直線上の周辺に開口を
持つ特殊絞りを照明系開口部の位置付近に具備し、前記
特殊絞りの後に前記斜め入射照明する手段が配置されて
いることを特徴とする微細パタン投影露光装置。 - 【請求項２】 請求項１において、特殊絞りが斜入射照
明の１方向もしくは２方向と光軸を結ぶ直線とは直角な
光軸を通る直線上で、かつ光軸に対称な点を中心とする
２つの合同な円または２つの合同な多角形からなる開口
を持つことを特徴とする微細パタン投影露光装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225335A JP2666162B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 微細パタン投影露光装置 |
| EP92302512A EP0507487B1 (en) | 1991-04-05 | 1992-03-24 | Optical projection exposure method and system using the same |
| DE69215942T DE69215942T2 (de) | 1991-04-05 | 1992-03-24 | Verfahren und System zur optischen Projetkionsbelichtung |
| US07/863,454 US5208629A (en) | 1991-04-05 | 1992-04-03 | Optical projection exposure method and system using the same |
| KR1019920005715A KR970004682B1 (ko) | 1991-04-05 | 1992-04-06 | 투영노광방법 및 그 사용시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3225335A JP2666162B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 微細パタン投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547630A JPH0547630A (ja) | 1993-02-26 |
| JP2666162B2 true JP2666162B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=16827740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3225335A Expired - Fee Related JP2666162B2 (ja) | 1991-04-05 | 1991-08-12 | 微細パタン投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2666162B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3633105B2 (ja) * | 1996-06-10 | 2005-03-30 | 株式会社ニコン | プロキシミティ露光装置及び露光方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4947413A (en) * | 1988-07-26 | 1990-08-07 | At&T Bell Laboratories | Resolution doubling lithography technique |
| JP3148818B2 (ja) * | 1990-11-15 | 2001-03-26 | 株式会社ニコン | 投影型露光装置 |
| JP2633091B2 (ja) * | 1991-02-22 | 1997-07-23 | キヤノン株式会社 | 像投影方法、回路製造方法及び投影露光装置 |
-
1991
- 1991-08-12 JP JP3225335A patent/JP2666162B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0547630A (ja) | 1993-02-26 |
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