JP2972521B2 - 投影露光方法および装置 - Google Patents
投影露光方法および装置Info
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- G—PHYSICS
- 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
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
- G03F7/70433—Layout for increasing efficiency or for compensating imaging errors, e.g. layout of exposure fields for reducing focus errors; Use of mask features for increasing efficiency or for compensating imaging errors
- G03F7/70441—Optical proximity correction [OPC]
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
工程で、回路パターンの転写に利用される投影露光方法
および装置に関するものである。
では、生産効率の高い投影露光装置が広く用いられてい
る。投影露光装置の解像度および焦点深度は投影レンズ
の開口数(NA)と露光波長に依存する。解像度を向上
するために開口数を大きくしたり、露光波長を短くする
とそれにともなって焦点深度は浅くなってしまう。
光方法として変形照明法が知られている。KTIマイク
ロエレクトロニクスセミナー(November 19
89,p217−230)には照明光学系の光路中に光
ファイバを設け、光束を輪帯状に変換する輪帯照明法が
述べられている。また、特開平4−180612号公報
には照明光学系の光路中に光束変換部材を入れ光束を分
割する分割照明法が述べられている。輪帯照明法や分割
照明法などの変形照明法では、光束の中心部を暗くする
ことにより大焦点深度化あるいは高解像度化の効果を得
ている。
光学系の空間周波数応答は通常の光学系と異なる振る舞
いを示す。図5に通常照明法を用いた場合の空間周波数
応答9と変形照明法を用いた場合の空間周波数応答10
とを示す。これは1:1の幅を持つライン&スペースパ
ターンのコントラストを空間周波数(パターンピッチの
逆数)の関数として表したものである。計算に用いた投
影露光装置はNA=0.5のKrFエキシマステッパ
(波長λ=0.248μm )とし、通常照明法の場合に
はコヒーレンス因子σ=0.7、変形照明法の場合には
図6(a)に示す輪帯状の遮光板11(遮光円の半径は
σの70%)を光束変換部材として用いたものとした。
図5よりわかるように変形照明法では空間周波数応答の
高周波数成分が大きくなる。これは特に空間周波数がN
A/λより大きい部分で顕著である。このため、解像度
は向上するが通常と異なる光学像が形成される。
示す被露光パターンを例として以下に述べる。被露光パ
ターンは遮光部13と透明部14から形成され、遮光部
13は上下左右ともに周期的に繰り返されている。被露
光パターンは1/5のサイズでレジスト膜を塗布したウ
エファ上に投影される。通常照明の場合の光学像15を
図8に、変形照明の場合の光学像17を図9に示す。露
光条件は図5と同じものとした。光学像は光強度分布の
等強度曲線で与えられている。変形照明の場合には光学
像が歪み、設計パターン16から大きなずれを示す。特
に長方形の上下方向の幅は設計値0.35μm から0.
42μm へと20%太くなっている。これは通常のデバ
イス設計上の許容値である±10%を大きく越えてい
る。
周期的に長方形を配置しており、これがパターンの最小
寸法となっている。0.25μm のスペースは空間周波
数として1/0.25μm =4μm -1を中心とする空間
周波数成分を持っており、これはNA/λ=2.02μ
m -1よりずっと大きい。これが変形照明を用いた場合に
大きなパターン変形を引き起こす原因となっている。
度性や高解像性を維持しつつ、レジスト膜を塗布したウ
エファ上で、パターンが微細な場合でも設計パターンに
近い光学像を得る投影露光方法および装置を提供するこ
とにある。
は、被露光パターンを有するマスクを照明光学系を用い
て照明するとともに前記被露光パターンをレジスト膜を
塗布したウエファ上に投影光学系を用いて投影する投影
露光方法において、変形照明光学系を設けると共に、前
記ウエファ上に転写されるべき設計パターンは長方形を
周期的に配列したパターンであり、前記照明光学系の光
源の波長をλとし、前記投影光学系の開口数をNAとし
たとき、前記設計パターンの空間周波数のうちNA/λ
より大きな成分を抑制するために、前記長方形の長辺中
央部を、転写パターンの上下方向の幅がほぼ設計値とな
るように補正を施した前記被露光パターンを用いること
を特徴とする。
を有するマスクを照明光学系を用いて照明するとともに
前記被露光パターンをレジスト膜を塗布したウエファ上
に投影光学系を用いて投影する投影露光装置において、
変形照明光学系を設けると共に、前記ウエファ上に転写
されるべき設計パターンは長方形を周期的に配列したパ
ターンであり、前記照明光学系の光源の波長をλとし、
前記投影光学系の開口数をNAとしたとき、前記設計パ
ターンの空間周波数のうちNA/λより大きな成分を抑
制するために、前記長方形の長辺中央部を、転写パター
ンの上下方向の幅がほぼ設計値となるように補正を施し
た前記被露光パターンを有することを特徴とする。
上に形成することにより、投影光学系により生じる光学
像の歪みを補正し、レジストへの転写パターンを設計パ
ターンに近づけることができる。
5851号公報、特開昭63−216052号公報、特
開平4−179952号公報にも述べられている。しか
し、これらの方法では解像力や焦点深度を向上すること
はできない。
を転写する際に特に問題となる光学像の歪みをマスク補
正法により矯正し、大焦点深度化あるいは高解像化の効
果を得つつ設計パターンに近い光学像を得ることができ
る。
投影露光装置を示す図である。
光束変換部材1と、レンズよりなる照明光学系3と、投
影光学系6より構成されている。設計パターンに補正を
加えた被露光パターン5をガラス基板4上に形成したマ
スクは、照明光学系3と投影光学系6との間に配置され
る。投影光学系6の下方のステージ8上には、レジスト
を塗布したウエファ7を配置する。
うな遮光板11を用いる。この遮光板11は、円形遮光
部を同心状に遮光部が取り囲んだ輪帯状のものである。
外円の半径はσ=0.7に相当し、内円の半径は外円の
70%である。
ず)からの光は、照明光束変換部材1に入り、照明光束
変換部材1を通った光2はその中心部が暗くなってい
る。光2は照明光学系3に入り、照明光学系3より出た
光はマスクを照らす。マスク上の設計パターンに補正を
加えた被露光パターン5を透過した光はNA=0.5、
縮小率1/5の投影光学系6を通り、レジストを塗布し
たウエファ7上に結像する。
パターン5を示す。これは図7に示される被露光パター
ンに補正を加えたものである。図7では被露光パターン
と設計パターン(遮光部13と重なるために図示せず)
は一致しているが、本発明による図2では設計パターン
20は被露光パターンと一致していない。
の光学像21を示す。図9で見られた光学像の設計パタ
ーン16からの大きなずれは、図3では矯正されている
ことがわかる。特にパターンの上下方向の幅はほぼ設計
値通りになっている。
コントラスト22および変形照明法を用いた場合の光学
像のコントラスト23を示す。コントラストは通常照明
法の場合は図8中のA点およびB点、変形照明法の場合
は図3中のA′点およびB′点の光強度を用いて計算し
た。デフォーカスするとともにコントラストは減少す
る。レジストが解像するためには60%以上のコントラ
ストが必要とされる。このため、通常照明では1.2μ
m の焦点深度しか得られないのに対し、変形照明法では
1.6μm の焦点深度が得られる。本実施例のように補
正した被露光パターンを用いた場合でも、変形照明法に
よる大焦点深度化の効果は得られる。
シマレーザを用いたが、ArFエキシマレーザ、高圧水
銀ランプのi線などを代わりに用いることもできる。ま
た、照明形状変換部材として遮光板の他に振動する反射
鏡やプリズム、あるいは光ファイバなども用いても良
い。照明光束の形状も図6(a)のような輪帯状に限ら
ず、図6(b)のように多分割することにより中心部を
暗くしてもよい。
法または装置を用いると、変形照明法を用いて微細パタ
ーンを転写する際に特に問題となる光学像の歪みを矯正
し、大焦点深度化あるいは高解像化の効果を得つつ設計
パターンに近い光学像を得ることができる。これによ
り、製造される半導体の集積度が向上するとともに信頼
性を保つことができる。
本発明による被露光パターンを示す図である。
きに、変形照明法により得られる光学像を示す図であ
る。
コントラストのデフォーカス依存性を示す図である。
を示す図である。
る。
明法により得られる光学像を示す図である。
明法により得られる光学像を示す図である。
により得られる光学像 16 ウエファ上の設計パターン 17 図7の被露光パターンを用いたとき、変形照明法
により得られる光学像 18 遮光部 19 透明部 20 マスク上の設計パターン 21 図2の被露光パターンを用いたとき、変形照明法
により得られる光学像 22 通常照明法を用いた場合の光学像のコントラスト 23 変形照明法を用いた場合の光学像のコントラスト
Claims (5)
- 【請求項1】被露光パターンを有するマスクを照明光学
系を用いて照明するとともに前記被露光パターンをレジ
スト膜を塗布したウエファ上に投影光学系を用いて投影
する投影露光方法において、変形照明光学系を設けると
共に、前記ウエファ上に転写されるべき設計パターンは
長方形を周期的に配列したパターンであり、前記照明光
学系の光源の波長をλとし、前記投影光学系の開口数を
NAとしたとき、前記設計パターンの空間周波数のうち
NA/λより大きな成分を抑制するために、前記長方形
の長辺中央部を、転写パターンの上下方向の幅がほぼ設
計値となるように補正を施した前記被露光パターンを用
いることを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項2】 前記設計パターンの最小寸法は前記ウエ
ファ上の寸法に換算してλ/NAより小さいことを特徴
とする請求項1記載の投影露光方法。 - 【請求項3】 被露光パターンを有するマスクを照明光
学系を用いて照明するとともに前記被露光パターンをレ
ジスト膜を塗布したウエファ上に投影光学系を用いて投
影する投影露光装置において、変形照明光学系を設ける
と共に、前記ウエファ上に転写されるべき設計パターン
は長方形を周期的に配列したパターンであり、前記照明
光学系の光源の波長をλとし、前記投影光学系の開口数
をNAとしたとき、前記設計パターンの空間周波数のう
ちNA/λより大きな成分を抑制するために、前記長方
形の長辺中央部を、転写パターンの上下方向の幅がほぼ
設計値となるように補正を施した前記被露光パターンを
有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項4】 前記設計パターンの最小寸法は前記ウエ
ファ上の寸法に換算してλ/NAより小さいことを特徴
とする請求項3記載の投影露光装置。 - 【請求項5】 前記光束変換部材は、遮光板、振動する
反射鏡、プリズム、あるいは光ファイバであることを特
徴とする請求項3記載の投影露光装置。
Priority Applications (4)
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US08/498,335 US5631110A (en) | 1994-07-05 | 1995-07-05 | Process of fabricating photo-mask used for modified illumination, projection aligner using the photo-mask and method of transferring pattern image from the photo-mask to photo-sensitive layer |
KR1019950020105A KR0163471B1 (ko) | 1994-07-05 | 1995-07-05 | 수정된 조명에 이용되는 포토-마스크 제조 방법, 포토-마스크를 이용하는 투영 정렬기 및 포토-마스크로부터 감광층으로 패턴상을 전사하는 방법 |
GB9513723A GB2291219B (en) | 1994-07-05 | 1995-07-05 | Photo-mask fabrication and use |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP6153189A JP2972521B2 (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | 投影露光方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0822938A JPH0822938A (ja) | 1996-01-23 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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US7380233B2 (en) | 2005-08-31 | 2008-05-27 | International Business Machines Corporation | Method of facilitating integrated circuit design using manufactured property values |
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-
1994
- 1994-07-05 JP JP6153189A patent/JP2972521B2/ja not_active Expired - Lifetime
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