JP2725060B2 - 単一光子干渉露光方法 - Google Patents
単一光子干渉露光方法Info
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- JP2725060B2 JP2725060B2 JP1178988A JP17898889A JP2725060B2 JP 2725060 B2 JP2725060 B2 JP 2725060B2 JP 1178988 A JP1178988 A JP 1178988A JP 17898889 A JP17898889 A JP 17898889A JP 2725060 B2 JP2725060 B2 JP 2725060B2
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- Japan
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- exposure
- pattern
- photons
- light
- reticle
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- 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)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置等の製造に使用されるフォトリソグラフィ
ー技術の露光方法に関し、 光源の可干渉性の悪さにもかゝわらず、高い干渉性が
得られるようにして、解像力を向上することを可能にす
る単一光子干渉露光方法を提供することを目的とし、 メインパターンを囲んで、露光光の位相を1/2波長シ
フトする補助パターンが形成されてなる露光用マスクを
使用し、露光に使用する光源の可干渉時間内に、前記の
露光用マスクのパターン領域を通過する光子の数を１個
程度に制限し、この光子とこの光子とは位相が相違する
他の光子との干渉にもとづく結像の乱れを抑制するよう
に構成する。
ー技術の露光方法に関し、 光源の可干渉性の悪さにもかゝわらず、高い干渉性が
得られるようにして、解像力を向上することを可能にす
る単一光子干渉露光方法を提供することを目的とし、 メインパターンを囲んで、露光光の位相を1/2波長シ
フトする補助パターンが形成されてなる露光用マスクを
使用し、露光に使用する光源の可干渉時間内に、前記の
露光用マスクのパターン領域を通過する光子の数を１個
程度に制限し、この光子とこの光子とは位相が相違する
他の光子との干渉にもとづく結像の乱れを抑制するよう
に構成する。
本発明は、半導体装置等の製造に使用されるフォトリ
ソグラフィー技術の露光方法に関する。
ソグラフィー技術の露光方法に関する。
半導体装置の集積度の向上にともない、半導体装置の
構造は益々微細化する傾向にある。そのため、マスク・
レチクルに形成されている微細パターンをウェーハ上に
形成されたレジスト層に転写する時の露光方法におい
て、高い解像力が求められるようになった。これに対
し、光の干渉性を利用して解像力を向上する干渉露光方
法が開発された。
構造は益々微細化する傾向にある。そのため、マスク・
レチクルに形成されている微細パターンをウェーハ上に
形成されたレジスト層に転写する時の露光方法におい
て、高い解像力が求められるようになった。これに対
し、光の干渉性を利用して解像力を向上する干渉露光方
法が開発された。
干渉露光方法とは、レチクルに形成されたメインパタ
ーンの周囲に、露光光の位相を1/2波長シフトする補助
パターンを形成し、メインパターンを通過した光と補助
パターンを通過した光との干渉を利用して、メインパタ
ーンに対応するウェーハ上の露光領域における露光エネ
ルギーを強めて解像力を向上する方法である。
ーンの周囲に、露光光の位相を1/2波長シフトする補助
パターンを形成し、メインパターンを通過した光と補助
パターンを通過した光との干渉を利用して、メインパタ
ーンに対応するウェーハ上の露光領域における露光エネ
ルギーを強めて解像力を向上する方法である。
第１図参照 第１図の（ａ）に、レチクル３と、レチクル３を使用
して露光されるレジスト層10の形成されたウェーハ５と
の断面を示す。レチクル３には、石英ガラス６の裏面に
形成されたクローム層７の不存在領域をもって形成され
たメインパターン８とこのメインパターン８を囲んで、
スピンオングラス（SOG）を塗布する等によって形成さ
れた補助パターン９とが配設されている。このレチクル
３を使用してウェーハ５上に形成されたレジスト層10を
露光する場合に、レチクル３のメインパターン８を通過
した光の電場の強さ（Ｅ）は、回折によってウェーハ５
上において第１図の（ｂ）にＭをもって示すグラフのよ
うに分布する。一方、補助パターン９を通過した光の電
場の強さ（Ｅ）は、メインパターン８と位相が1/2波長
相違しており、ウェーハ５上において第１図の（ｂ）に
Ａをもって示すグラフのように分布する。レチクル３と
ウェーハ５との距離、補助パターン９の大きさ等を最適
に選定することにより、メインパターン８による電場Ｍ
と補助パターン９による電場Ａとがメインパターン８に
対応するウェーハ５上の領域では強め合い、その他の領
域では弱め合うように作用させることができる。この結
果、電場の強さ（Ｅ）の２乗に比例する光のエネルギー
（Ｗ）の分布は、第１図の（ｃ）に示すように、メイン
パターン８に対応するウェーハ５上の領域で強められ、
解像力を向上することが可能になる。
して露光されるレジスト層10の形成されたウェーハ５と
の断面を示す。レチクル３には、石英ガラス６の裏面に
形成されたクローム層７の不存在領域をもって形成され
たメインパターン８とこのメインパターン８を囲んで、
スピンオングラス（SOG）を塗布する等によって形成さ
れた補助パターン９とが配設されている。このレチクル
３を使用してウェーハ５上に形成されたレジスト層10を
露光する場合に、レチクル３のメインパターン８を通過
した光の電場の強さ（Ｅ）は、回折によってウェーハ５
上において第１図の（ｂ）にＭをもって示すグラフのよ
うに分布する。一方、補助パターン９を通過した光の電
場の強さ（Ｅ）は、メインパターン８と位相が1/2波長
相違しており、ウェーハ５上において第１図の（ｂ）に
Ａをもって示すグラフのように分布する。レチクル３と
ウェーハ５との距離、補助パターン９の大きさ等を最適
に選定することにより、メインパターン８による電場Ｍ
と補助パターン９による電場Ａとがメインパターン８に
対応するウェーハ５上の領域では強め合い、その他の領
域では弱め合うように作用させることができる。この結
果、電場の強さ（Ｅ）の２乗に比例する光のエネルギー
（Ｗ）の分布は、第１図の（ｃ）に示すように、メイン
パターン８に対応するウェーハ５上の領域で強められ、
解像力を向上することが可能になる。
ところで、干渉露光方法において、干渉性をより高め
て解像力を更に向上するため、高圧水銀灯の圧力を低く
して光子の衝突頻度を下げることによって、光源の可干
渉時間を長くしたり、レチクルに入射する光束の入射角
を小さくして干渉性を高める努力がなされてきた。とこ
ろが、光源が高圧水銀灯等の場合には、光子相互間の位
相関係が無秩序であるという光束としての本質的な可干
渉性の悪さが存在するため、解像力の向上には限界が生
じている。
て解像力を更に向上するため、高圧水銀灯の圧力を低く
して光子の衝突頻度を下げることによって、光源の可干
渉時間を長くしたり、レチクルに入射する光束の入射角
を小さくして干渉性を高める努力がなされてきた。とこ
ろが、光源が高圧水銀灯等の場合には、光子相互間の位
相関係が無秩序であるという光束としての本質的な可干
渉性の悪さが存在するため、解像力の向上には限界が生
じている。
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、光
源の可干渉性の悪さにもかゝわらず、高い干渉性が得ら
れるようにして、解像力を向上することを可能にする単
一光子干渉露光方法を提供することにある。
源の可干渉性の悪さにもかゝわらず、高い干渉性が得ら
れるようにして、解像力を向上することを可能にする単
一光子干渉露光方法を提供することにある。
上記の目的は、メインパターン（８）を囲んで、露光
光の位相を1/2波長シフトする補助パターン（９）が形
成されてなる露光用マスク（３）を使用し、露光に使用
する光源（１）の可干渉時間内に、前記の露光用マスク
（３）のパターン領域（８）（９）を通過する光子の数
を１個程度に制限し、この光子とこの光子とは位相が相
違する他の光子との干渉にもとづく結像の乱れを抑制す
る単一光子干渉露光方法によって達成される。
光の位相を1/2波長シフトする補助パターン（９）が形
成されてなる露光用マスク（３）を使用し、露光に使用
する光源（１）の可干渉時間内に、前記の露光用マスク
（３）のパターン領域（８）（９）を通過する光子の数
を１個程度に制限し、この光子とこの光子とは位相が相
違する他の光子との干渉にもとづく結像の乱れを抑制す
る単一光子干渉露光方法によって達成される。
現在使用されているステッパにおいては、露光時のウ
ェーハ上での光のエネルギー密度は、 700mW/cm2 程度である。
ェーハ上での光のエネルギー密度は、 700mW/cm2 程度である。
したがって、５倍の大きさのパターンが形成されてい
るレチクルを使用し、このパターンを1/5に縮小してウ
ェーハ上に投影する場合のレチクル上でのエネルギー密
度は、 700/（５×５）＝28mW/cm2 または、2.8×10-10W/μm2 程度になる。
るレチクルを使用し、このパターンを1/5に縮小してウ
ェーハ上に投影する場合のレチクル上でのエネルギー密
度は、 700/（５×５）＝28mW/cm2 または、2.8×10-10W/μm2 程度になる。
したがって、ステッパの光源として水銀のｇ線（波長
436nm）を使用する場合には、レチクル上での光子数
は、 5.1×108個/sec・μm2 となる。
436nm）を使用する場合には、レチクル上での光子数
は、 5.1×108個/sec・μm2 となる。
光源の可干渉時間、すなわち、光子の位相が連続して
いる時間は1n sec程度と考えられるので、1n sec内に単
位面積を通過する光子数は、 0.5個/n sec・μm2 となる。
いる時間は1n sec程度と考えられるので、1n sec内に単
位面積を通過する光子数は、 0.5個/n sec・μm2 となる。
こゝで、レチクル３上に形成されたメインパターン８
と補助パターン９とからなるパターン領域の大きさを５
μｍ□とすると、1n sec内に５μｍ□のパターン領域を
通過する光子数は、 0.5×（５×５）＝12.5個 となる。
と補助パターン９とからなるパターン領域の大きさを５
μｍ□とすると、1n sec内に５μｍ□のパターン領域を
通過する光子数は、 0.5×（５×５）＝12.5個 となる。
したがって、現在の光量を10分の１程度に下げること
により、光源の可干渉時間1n sec内に、５μｍ□のパタ
ーン領域を通過する光子数を１個程度にすることがで
き、無秩序な位相関係にある光子相互間の干渉によって
干渉パターンに乱れが生ずることを防止することができ
る。
により、光源の可干渉時間1n sec内に、５μｍ□のパタ
ーン領域を通過する光子数を１個程度にすることがで
き、無秩序な位相関係にある光子相互間の干渉によって
干渉パターンに乱れが生ずることを防止することができ
る。
以下、図面を参照しつゝ、本発明の一実施例に係る単
一光子干渉露光方法について説明する。
一光子干渉露光方法について説明する。
第２図参照 第２図は単一光子干渉露光方法に使用される装置の構
成説明図である。図において、１は光源であり、一般に
高圧・水銀灯のｉ線（波長365nm）が使用される。２は
フィルタであり、光源１の光量を減少して、レチクルを
通過する光子数を制限するために使用される。３はレチ
クルであり、レチクルに形成されたメインパターンの周
囲に、SOG層等からなり、露光光の位相を1/2波長シフト
する補助パターンが形成されている。４はステッパの光
学系であり、一般にレチクル３に形成されたパターンを
1/5程度に縮小してウェーハ５上に投影する光学系であ
る。
成説明図である。図において、１は光源であり、一般に
高圧・水銀灯のｉ線（波長365nm）が使用される。２は
フィルタであり、光源１の光量を減少して、レチクルを
通過する光子数を制限するために使用される。３はレチ
クルであり、レチクルに形成されたメインパターンの周
囲に、SOG層等からなり、露光光の位相を1/2波長シフト
する補助パターンが形成されている。４はステッパの光
学系であり、一般にレチクル３に形成されたパターンを
1/5程度に縮小してウェーハ５上に投影する光学系であ
る。
レチクル３に形成されているメインパターン８と補助
パターン９とからなるパターン領域を通過する光子の数
を、光源１の可干渉時間である約1n sec内に１個程度に
するため、フィルタ２を使用してレチクル３上における
光のエネルギー密度が2.8mW/cm2程度におけるように光
量を制限して露光する。
パターン９とからなるパターン領域を通過する光子の数
を、光源１の可干渉時間である約1n sec内に１個程度に
するため、フィルタ２を使用してレチクル３上における
光のエネルギー密度が2.8mW/cm2程度におけるように光
量を制限して露光する。
以上説明せるとおり、本発明に係る単一光子干渉露光
方法においては、メインパターンを囲んで、露光光の位
相を1/2波長シフトする補助パターンが形成されている
露光用マスクを使用し、露光に使用する光源の可干渉時
間内に、露光用マスクのパターン領域を通過する光子の
数を１個程度に制限して露光するので、位相が相互に相
違している光子相互間の干渉にもとづく結像の乱れがな
くなって干渉性が高くなり、解像力が向上して半導体装
置の構造の微細化に大きく寄与することができた。
方法においては、メインパターンを囲んで、露光光の位
相を1/2波長シフトする補助パターンが形成されている
露光用マスクを使用し、露光に使用する光源の可干渉時
間内に、露光用マスクのパターン領域を通過する光子の
数を１個程度に制限して露光するので、位相が相互に相
違している光子相互間の干渉にもとづく結像の乱れがな
くなって干渉性が高くなり、解像力が向上して半導体装
置の構造の微細化に大きく寄与することができた。
第１図は、干渉露光方法の原理を説明する図である。図
において（ａ）はレチクルとウェーハとの断面を示し、
（ｂ）はウェーハ上における光の電場の強さの分布を示
し、（ｃ）はウェーハ上における光のエネルギー分布を
示す。 第２図は、単一光子干渉露光方法の構成説明図である。 １……光源、 ２……フィルタ、 ３……レチクル、 ４……光学系、 ５……ウェーハ、 ６……石英ガラス、 ７……クローム層、 ８……メインパターン、 ９……補助パターン、 10……レジスト層。
において（ａ）はレチクルとウェーハとの断面を示し、
（ｂ）はウェーハ上における光の電場の強さの分布を示
し、（ｃ）はウェーハ上における光のエネルギー分布を
示す。 第２図は、単一光子干渉露光方法の構成説明図である。 １……光源、 ２……フィルタ、 ３……レチクル、 ４……光学系、 ５……ウェーハ、 ６……石英ガラス、 ７……クローム層、 ８……メインパターン、 ９……補助パターン、 10……レジスト層。
Claims (1)
- 【請求項１】メインパターン（８）を囲んで、露光光の
位相を1/2波長シフトする補助パターン（９）が形成さ
れてなる露光用マスク（３）を使用し、 露光に使用する光源（１）の可干渉時間内に、前記露光
用マスク（３）のパターン領域（８）（９）を通過する
光子の数を１個程度に制限し、 該光子と該光子とは位相が相違する他の光子との干渉に
もとづく結像の乱れを抑制する ことを特徴とする単一光子干渉露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1178988A JP2725060B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 単一光子干渉露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1178988A JP2725060B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 単一光子干渉露光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344638A JPH0344638A (ja) | 1991-02-26 |
| JP2725060B2 true JP2725060B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=16058151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1178988A Expired - Lifetime JP2725060B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 単一光子干渉露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2725060B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04216548A (ja) * | 1990-12-18 | 1992-08-06 | Mitsubishi Electric Corp | フォトマスク |
| CN117608168B (zh) * | 2023-07-24 | 2024-07-02 | 吉通科技（广州）有限公司 | 改进的一种提高光刻机分辨率的方法 |
-
1989
- 1989-07-13 JP JP1178988A patent/JP2725060B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0344638A (ja) | 1991-02-26 |
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