JP3259347B2 - 投影露光方法及び装置、並びに半導体素子の製造方法 - Google Patents
投影露光方法及び装置、並びに半導体素子の製造方法Info
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- JP3259347B2 JP3259347B2 JP24366492A JP24366492A JP3259347B2 JP 3259347 B2 JP3259347 B2 JP 3259347B2 JP 24366492 A JP24366492 A JP 24366492A JP 24366492 A JP24366492 A JP 24366492A JP 3259347 B2 JP3259347 B2 JP 3259347B2
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- projection optical
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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
- G03F7/70216—Mask projection systems
Landscapes
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際
に使用され、マスタパターンを投影光学系を介して感光
材が塗布された基板上に投影露光する投影露光方法及び
投影露光装置、並びに半導体素子の製造方法に関する。
液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際
に使用され、マスタパターンを投影光学系を介して感光
材が塗布された基板上に投影露光する投影露光方法及び
投影露光装置、並びに半導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＬＳＩ等の半導体素子又は液
晶表示素子等をフォトリソグラフィー工程で製造する際
に、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と
総称する）のパターンを投影光学系を介して感光材が塗
布された基板上に投影露光する投影型露光装置が使用さ
れている。斯かる投影露光装置では、一層微細化するパ
ターンを高い解像度で且つ安定に転写する為に、様々な
努力がなされている。
晶表示素子等をフォトリソグラフィー工程で製造する際
に、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と
総称する）のパターンを投影光学系を介して感光材が塗
布された基板上に投影露光する投影型露光装置が使用さ
れている。斯かる投影露光装置では、一層微細化するパ
ターンを高い解像度で且つ安定に転写する為に、様々な
努力がなされている。
【０００３】一層微細化するパターンに対応する手法の
一つは、露光光の短波長化であるが、短波長化するため
の光源及びそのような波長で使用できる投影光学系の硝
材等の種々の問題がある。また、他の手法として、投影
光学系の開口数ＮＡを大きくする大ＮＡ化がある。この
場合、大ＮＡ化に伴う、投影光学系の設計及び製造上の
困難もさることながら、大ＮＡ化が焦点深度の減少を引
き起こすことが投影露光装置の光学系としてはより大き
な問題である。その他にも、光源形状を工夫した手法、
輪帯照明法、所謂変形光源法又はレチクル面のパターン
構成を工夫した手法（例えば位相シフト法など）が提案
されている。
一つは、露光光の短波長化であるが、短波長化するため
の光源及びそのような波長で使用できる投影光学系の硝
材等の種々の問題がある。また、他の手法として、投影
光学系の開口数ＮＡを大きくする大ＮＡ化がある。この
場合、大ＮＡ化に伴う、投影光学系の設計及び製造上の
困難もさることながら、大ＮＡ化が焦点深度の減少を引
き起こすことが投影露光装置の光学系としてはより大き
な問題である。その他にも、光源形状を工夫した手法、
輪帯照明法、所謂変形光源法又はレチクル面のパターン
構成を工夫した手法（例えば位相シフト法など）が提案
されている。
【０００４】これに関して、一層微細化するパターンに
対する投影光学系の結像特性の面からのアプローチとし
て、最近特開平２−１６６７１９号公報において、投影
光学系の球面収差量をパラメータとして捉えて結像性能
を向上させる手法についての提案が本出願人によりなさ
れた。その特開平２−１６６７１９号公報では、主に低
次の球面収差を最適化するという観点から、「焦点深度
を深くするために投影光学系の球面収差を補正過剰
（正）傾向にする」という技術が開示されているが、球
面収差の形状についての明確な言及はなかった。
対する投影光学系の結像特性の面からのアプローチとし
て、最近特開平２−１６６７１９号公報において、投影
光学系の球面収差量をパラメータとして捉えて結像性能
を向上させる手法についての提案が本出願人によりなさ
れた。その特開平２−１６６７１９号公報では、主に低
次の球面収差を最適化するという観点から、「焦点深度
を深くするために投影光学系の球面収差を補正過剰
（正）傾向にする」という技術が開示されているが、球
面収差の形状についての明確な言及はなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
レンズ設計実務においては、低次領域での球面収差のみ
ならず高次領域での球面収差も含めて制御しなければな
らない。この様な状況に鑑み、本発明者による継続的研
究の結果、３次の球面収差だけを最適化するよりも、３
次の球面収差と５次の球面収差とのコンビネーションに
よってより望ましい光学結像性能を実現できることが見
出された。
レンズ設計実務においては、低次領域での球面収差のみ
ならず高次領域での球面収差も含めて制御しなければな
らない。この様な状況に鑑み、本発明者による継続的研
究の結果、３次の球面収差だけを最適化するよりも、３
次の球面収差と５次の球面収差とのコンビネーションに
よってより望ましい光学結像性能を実現できることが見
出された。
【０００６】更に、感光材にはポジタイプ（例えばポジ
レジスト）とネガタイプ（例えばネガレジスト）とがあ
り、このような感光材の種類により最適な球面収差の形
状が異なることが考えられる。ここで、ポジタイプとネ
ガタイプとの相違につき確認しておくと、ポジタイプの
感光材とは露光時の明部が現像時に溶解するもの、ネガ
タイプの感光材とは露光時の暗部が現像時に溶解するも
のである。しかしながら、従来例では感光材の種類に応
じて投影光学系の球面収差の状態を最適化することに関
しても明確な言及が無かった。
レジスト）とネガタイプ（例えばネガレジスト）とがあ
り、このような感光材の種類により最適な球面収差の形
状が異なることが考えられる。ここで、ポジタイプとネ
ガタイプとの相違につき確認しておくと、ポジタイプの
感光材とは露光時の明部が現像時に溶解するもの、ネガ
タイプの感光材とは露光時の暗部が現像時に溶解するも
のである。しかしながら、従来例では感光材の種類に応
じて投影光学系の球面収差の状態を最適化することに関
しても明確な言及が無かった。
【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、マスクパターン
を投影光学系を介して感光材が塗布された基板上に投影
露光する投影露光方法において、感光材がポジタイプか
ネガタイプかに応じて、３次を超える高次の球面収差を
考慮して投影光学系の球面収差の形状を最適化すること
を目的とする。また本発明は、そのような投影露光方法
を実施できる投影露光装置、及びそのような投影露光方
法を用いた半導体素子の製造方法を提供することをも目
的とする。
を投影光学系を介して感光材が塗布された基板上に投影
露光する投影露光方法において、感光材がポジタイプか
ネガタイプかに応じて、３次を超える高次の球面収差を
考慮して投影光学系の球面収差の形状を最適化すること
を目的とする。また本発明は、そのような投影露光方法
を実施できる投影露光装置、及びそのような投影露光方
法を用いた半導体素子の製造方法を提供することをも目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、その基板に
塗布された感光材のタイプに応じて、そのパターンをそ
の基板上へ投影する際のその投影光学系の縦の球面収差
量に関して、１０割の開口に相当する球面収差量の符号
及び７割の開口に相当する球面収差量の符号をそれぞれ
反転させた。例えば、図１に示すように、その露光光の
波長をλ、その投影光学系の開口数をＮＡとして、その
感光材がポジタイプであるとき、マスタパターン（３
ａ）を基板（６）上へ投影する際の投影光学系（４）の
縦の球面収差に関して、１０割の開口に相当する球面収
差量をΔＳ10として、７割の開口に相当する球面収差量
をΔＳ7 とするとき、次の条件を満足するようにしたも
のである。 ０＜ΔＳ10＜＋５λ／ＮＡ2 （１） −２．５λ／ＮＡ2 ＜ΔＳ7 ＜０ （２）
塗布された感光材のタイプに応じて、そのパターンをそ
の基板上へ投影する際のその投影光学系の縦の球面収差
量に関して、１０割の開口に相当する球面収差量の符号
及び７割の開口に相当する球面収差量の符号をそれぞれ
反転させた。例えば、図１に示すように、その露光光の
波長をλ、その投影光学系の開口数をＮＡとして、その
感光材がポジタイプであるとき、マスタパターン（３
ａ）を基板（６）上へ投影する際の投影光学系（４）の
縦の球面収差に関して、１０割の開口に相当する球面収
差量をΔＳ10として、７割の開口に相当する球面収差量
をΔＳ7 とするとき、次の条件を満足するようにしたも
のである。 ０＜ΔＳ10＜＋５λ／ＮＡ2 （１） −２．５λ／ＮＡ2 ＜ΔＳ7 ＜０ （２）
【０００９】この場合、投影光学系（４）のマスタパタ
ーン（３ａ）側の開口半角をθＲとすると、１０割の開
口に相当する球面収差量とは、投影光学系（４）の光軸
と成す角がθＲの露光光の球面収差量であり、７割の開
口に相当する球面収差量とは、投影光学系（４）の光軸
と成す角θが、（ｓｉｎθ＝０．７・ｓｉｎθＲ）を満
たす露光光の球面収差量である。また、それら条件
（１）及び（２）を満足する範囲で投影光学系（４）の
縦の球面収差を可変可能とするものである。
ーン（３ａ）側の開口半角をθＲとすると、１０割の開
口に相当する球面収差量とは、投影光学系（４）の光軸
と成す角がθＲの露光光の球面収差量であり、７割の開
口に相当する球面収差量とは、投影光学系（４）の光軸
と成す角θが、（ｓｉｎθ＝０．７・ｓｉｎθＲ）を満
たす露光光の球面収差量である。また、それら条件
（１）及び（２）を満足する範囲で投影光学系（４）の
縦の球面収差を可変可能とするものである。
【００１０】また、露光光の波長をλ、その投影光学系
の開口数をＮＡとして、その感光材がネガタイプである
とき、マスタパターン（３ａ）を基板（６）上へ投影す
る際の投影光学系（４）の縦の球面収差に関して、１０
割の開口に相当する球面収差量をΔＳ10として、７割の
開口に相当する球面収差量をΔＳ7 とするとき、次の条
件を満足するようにしたものである。 −５λ／ＮＡ2 ＜ΔＳ10＜０ （３） ０＜ΔＳ7 ＜＋２．５λ／ＮＡ2 （４）
の開口数をＮＡとして、その感光材がネガタイプである
とき、マスタパターン（３ａ）を基板（６）上へ投影す
る際の投影光学系（４）の縦の球面収差に関して、１０
割の開口に相当する球面収差量をΔＳ10として、７割の
開口に相当する球面収差量をΔＳ7 とするとき、次の条
件を満足するようにしたものである。 −５λ／ＮＡ2 ＜ΔＳ10＜０ （３） ０＜ΔＳ7 ＜＋２．５λ／ＮＡ2 （４）
【００１１】さらに、それら条件（３）及び（４）を満
足する範囲で投影光学系（４）の縦の球面収差を可変可
能とするものである。
足する範囲で投影光学系（４）の縦の球面収差を可変可
能とするものである。
【００１２】
【作用】斯かる本発明における原理を説明する。先ず感
光材としてポジレジストを想定する。従来から、光学像
の性能を評価する指標として種々のものがあるが、それ
らは或る特定のフォーカス面での評価になっていて、レ
ジストに厚みが有ることを考えると必ずしも適切な評価
指標とは言えなかった。例えは、具体例として次式で表
されるコントラストを考える。 コントラスト＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）
光材としてポジレジストを想定する。従来から、光学像
の性能を評価する指標として種々のものがあるが、それ
らは或る特定のフォーカス面での評価になっていて、レ
ジストに厚みが有ることを考えると必ずしも適切な評価
指標とは言えなかった。例えは、具体例として次式で表
されるコントラストを考える。 コントラスト＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）
【００１３】この式において、Ｉｍａｘは明部の光強
度、Ｉｍｉｎは暗部の光強度を示す。この場合、光強度
分布の明部では、現像時にボトムまで、即ち基板との境
界面まで抜けることが求められているので、レジスト表
面からレジスト底面まで充分に明るいことが求められて
いる。レジスト表面からレジスト底面までを平均して、
明部の光強度Ｉｍａｘをレジストとの対応で考えると、
それを評価すべき位置はレジストの厚さ中心又はそれよ
りやや底面側ということになる。やや底面側に寄る理由
は、レジスト自体に吸収があること及び現像時に抜き部
分の深い所では、現像液が疲労してくることによる。
度、Ｉｍｉｎは暗部の光強度を示す。この場合、光強度
分布の明部では、現像時にボトムまで、即ち基板との境
界面まで抜けることが求められているので、レジスト表
面からレジスト底面まで充分に明るいことが求められて
いる。レジスト表面からレジスト底面までを平均して、
明部の光強度Ｉｍａｘをレジストとの対応で考えると、
それを評価すべき位置はレジストの厚さ中心又はそれよ
りやや底面側ということになる。やや底面側に寄る理由
は、レジスト自体に吸収があること及び現像時に抜き部
分の深い所では、現像液が疲労してくることによる。
【００１４】さて次に光強度分布の暗部について考え
る。暗部はレジストが膜減りなく残ることが求められる
ので、レジスト表面にて光強度分布が充分に暗いことが
必要である。つまり、暗部の光強度Ｉｍｉｎを評価すべ
き位置としては、レジスト表面部が望ましいことにな
る。以上の如く考えると、光強度分布の明部と暗部とで
は、レジストの厚さに起因して、各々を評価すべきフォ
ーカス位置が異なるということが理解される。
る。暗部はレジストが膜減りなく残ることが求められる
ので、レジスト表面にて光強度分布が充分に暗いことが
必要である。つまり、暗部の光強度Ｉｍｉｎを評価すべ
き位置としては、レジスト表面部が望ましいことにな
る。以上の如く考えると、光強度分布の明部と暗部とで
は、レジストの厚さに起因して、各々を評価すべきフォ
ーカス位置が異なるということが理解される。
【００１５】仮に、光学系が無収差であったとすると、
明部のピーク（デフォーカス方向に走査したときの明部
のピーク）と暗部のピーク（同様）とは、同じフォーカ
ス面、即ちデフォーカス量が零の位置になる。ところ
が、投影光学系に球面収差を付加すると、明部のピーク
になる位置と暗部のピークになる位置との間に相対的な
差が発生する。この事実は、必ずしも一般に知られてい
る事実ではなく、本発明者による鋭意研究の成果であ
る。
明部のピーク（デフォーカス方向に走査したときの明部
のピーク）と暗部のピーク（同様）とは、同じフォーカ
ス面、即ちデフォーカス量が零の位置になる。ところ
が、投影光学系に球面収差を付加すると、明部のピーク
になる位置と暗部のピークになる位置との間に相対的な
差が発生する。この事実は、必ずしも一般に知られてい
る事実ではなく、本発明者による鋭意研究の成果であ
る。
【００１６】また、３次の球面収差だけで議論をする
と、投影光学系に正の球面収差が有ると、明部のピーク
位置が暗部のピーク位置に対して正のデフォーカス側、
即ち投影光学系のバックフォーカスが長くなる側に移
る。これは、明部が投影光学系に対して凹部になるポジ
レジストを想定すると望ましい方向であり、従来技術の
別の観点からの説明でもある。
と、投影光学系に正の球面収差が有ると、明部のピーク
位置が暗部のピーク位置に対して正のデフォーカス側、
即ち投影光学系のバックフォーカスが長くなる側に移
る。これは、明部が投影光学系に対して凹部になるポジ
レジストを想定すると望ましい方向であり、従来技術の
別の観点からの説明でもある。
【００１７】以上の光強度分布の振る舞いを実際の計算
例で示す。図３は、投影光学系（４）の開口数ＮＡが
０．５、露光光の波長λが０．３６５μｍ、照明光学系
のコヒーレンスファクターであるσ値が０．６、基板
（６）上でのパターンがピッチが０．５μｍのライン・
アンド・スペースパターンであるときの光強度分布を示
す。また、図３（ａ）は球面収差が零の場合の分布、図
３（ｂ）は３次の球面収差でＳＡ＝＋３μｍの場合の分
布を示し、図３（ａ）及び（ｂ）において、横軸のｘが
ライン・アンド・スペースパターンのピッチ方向（空間
周波数方向）の位置、縦軸のｚがデフォーカス方向の位
置であり、光強度分布はｘ及びｚの関数としてＩ（ｘ，
ｚ）で表される。
例で示す。図３は、投影光学系（４）の開口数ＮＡが
０．５、露光光の波長λが０．３６５μｍ、照明光学系
のコヒーレンスファクターであるσ値が０．６、基板
（６）上でのパターンがピッチが０．５μｍのライン・
アンド・スペースパターンであるときの光強度分布を示
す。また、図３（ａ）は球面収差が零の場合の分布、図
３（ｂ）は３次の球面収差でＳＡ＝＋３μｍの場合の分
布を示し、図３（ａ）及び（ｂ）において、横軸のｘが
ライン・アンド・スペースパターンのピッチ方向（空間
周波数方向）の位置、縦軸のｚがデフォーカス方向の位
置であり、光強度分布はｘ及びｚの関数としてＩ（ｘ，
ｚ）で表される。
【００１８】また、図３では、デフォーカス位置ｚは装
置符号を用いており、投影光学系（４）に近づく方向、
即ちバックフォーカスの短くなる方向を正にとってあ
る。そして、ｘ＝０にライン・アンド・スペースパター
ンの暗部がくる様にパターンを配して、（ｘ，ｚ）空間
内で光強度分布Ｉ（ｘ，ｚ）がどの様に分布しているか
を等強度線で示してある。
置符号を用いており、投影光学系（４）に近づく方向、
即ちバックフォーカスの短くなる方向を正にとってあ
る。そして、ｘ＝０にライン・アンド・スペースパター
ンの暗部がくる様にパターンを配して、（ｘ，ｚ）空間
内で光強度分布Ｉ（ｘ，ｚ）がどの様に分布しているか
を等強度線で示してある。
【００１９】図３（ａ）は無収差の場合であるので、当
然ながらｚ＝０に対して対称であるが、図３（ｂ）で
は、球面収差の為に上下の対称性が無くなってきてい
て、しかも、暗部のピーク位置ｚ１が明部のピーク位置
ｚ２よりも相対的に上方にあることが分かる。この事実
がポジレジストを用いる系では好都合であるのは前述し
たとおりである。
然ながらｚ＝０に対して対称であるが、図３（ｂ）で
は、球面収差の為に上下の対称性が無くなってきてい
て、しかも、暗部のピーク位置ｚ１が明部のピーク位置
ｚ２よりも相対的に上方にあることが分かる。この事実
がポジレジストを用いる系では好都合であるのは前述し
たとおりである。
【００２０】図４は、球面収差の更に別の効果を示すた
めの計算例であり、光学諸定数は全て図３の場合と同じ
である。また、図４（ａ）は球面収差が零の場合の分
布、図４（ｂ）は３次の球面収差でＳＡ＝＋３μｍの場
合の分布を示すが、更に図４（ａ）及び（ｂ）共にコマ
収差がΔｙ＝０．５μｍだけ付加されている場合の分布
を示す。コマ収差があると周知の様に左右の対称性が崩
れる。ここで、ポジレジストでの残し部分に対応する暗
部に注目して、図４（ａ）と図４（ｂ）とを比較してみ
る。
めの計算例であり、光学諸定数は全て図３の場合と同じ
である。また、図４（ａ）は球面収差が零の場合の分
布、図４（ｂ）は３次の球面収差でＳＡ＝＋３μｍの場
合の分布を示すが、更に図４（ａ）及び（ｂ）共にコマ
収差がΔｙ＝０．５μｍだけ付加されている場合の分布
を示す。コマ収差があると周知の様に左右の対称性が崩
れる。ここで、ポジレジストでの残し部分に対応する暗
部に注目して、図４（ａ）と図４（ｂ）とを比較してみ
る。
【００２１】それにより、図４（ａ）の球面収差が零の
例では、デフォーカス位置ｚの下方向でも上方向でも暗
部の分布形状は同じ様に左右非対称であるが、図４
（ｂ）の球面収差がＳＡ＝＋３μｍの例では、デフォー
カス位置ｚの下方向では左右非対称性は顕著であるの
に、上方向では左右対称に近い分布形状をしている。別
の言い方をすると、球面収差はコマ収差の有している非
対称性をその球面収差の方向へ押し流す作用をしている
と言える。このことは、球面収差を正にすると、コマ収
差等による非対称性がレジストプロファイルに現れ難く
なることを意味しており、これが球面収差の有している
別の効果である。
例では、デフォーカス位置ｚの下方向でも上方向でも暗
部の分布形状は同じ様に左右非対称であるが、図４
（ｂ）の球面収差がＳＡ＝＋３μｍの例では、デフォー
カス位置ｚの下方向では左右非対称性は顕著であるの
に、上方向では左右対称に近い分布形状をしている。別
の言い方をすると、球面収差はコマ収差の有している非
対称性をその球面収差の方向へ押し流す作用をしている
と言える。このことは、球面収差を正にすると、コマ収
差等による非対称性がレジストプロファイルに現れ難く
なることを意味しており、これが球面収差の有している
別の効果である。
【００２２】勿論、投影露光装置における投影光学系は
設計段階で充分に収差補正されるものではあるが、完壁
な補正はあり得ず、若干のコマ収差等の非対称収差が残
留しているものである。また、製造誤差が零ということ
もあり得ず、偏心に起因するコマ収差も若干はある。こ
の様な実状を考えると、球面収差が正というのは、非対
称収差がレジストプロファイルに現れにくくなるという
点で、その意味する所は大きいと考えられる。
設計段階で充分に収差補正されるものではあるが、完壁
な補正はあり得ず、若干のコマ収差等の非対称収差が残
留しているものである。また、製造誤差が零ということ
もあり得ず、偏心に起因するコマ収差も若干はある。こ
の様な実状を考えると、球面収差が正というのは、非対
称収差がレジストプロファイルに現れにくくなるという
点で、その意味する所は大きいと考えられる。
【００２３】次に、球面収差の形状、即ち３次と５次と
の球面収差のバランスについて説明する。シミュレーシ
ョンを行って論ずる為に、レジストプロファイルが良好
である、即ち膜減りなく底まできれいに抜ける為の条件
として以下の３個の条件が必要であると仮定する。 膜減りがない為に暗部の光強度の評価値が０．２以下
であること。但し、充分広い明領域での光強度を１に正
規化している。尚、この０．２という数値は、現時点で
のｉ線用の高解像度レジストと概ね符号している。
の球面収差のバランスについて説明する。シミュレーシ
ョンを行って論ずる為に、レジストプロファイルが良好
である、即ち膜減りなく底まできれいに抜ける為の条件
として以下の３個の条件が必要であると仮定する。 膜減りがない為に暗部の光強度の評価値が０．２以下
であること。但し、充分広い明領域での光強度を１に正
規化している。尚、この０．２という数値は、現時点で
のｉ線用の高解像度レジストと概ね符号している。
【００２４】レジストが底まできれいに抜ける為に、
明部の光強度分布の評価値が位置ｘがエッジ位置でのロ
グ・スロープでＡμｍ-1以上であること。但し、光強度
分布をＩ（ｘ，ｚ）とすると、ログ・スロープとは∂ｌ
ｎＩ（ｘ，ｚ）／∂ｘであり、位置ｘがエッジ位置とは
幾何光学的に明暗の入替わる所を意味する。また、Ａの
値は、対象線幅により変わってくる。後述の０．４５μ
ｍピッチのライン・アンド・スペースパターンのときに
は、Ａ＝５．５６として、０．４０μｍピッチのライン
・アンド・スペースパターンのときには、Ａ＝６．２５
とした。なお、この定数は、現時点でのｉ線用の高解像
度レジストと概ね符号している。
明部の光強度分布の評価値が位置ｘがエッジ位置でのロ
グ・スロープでＡμｍ-1以上であること。但し、光強度
分布をＩ（ｘ，ｚ）とすると、ログ・スロープとは∂ｌ
ｎＩ（ｘ，ｚ）／∂ｘであり、位置ｘがエッジ位置とは
幾何光学的に明暗の入替わる所を意味する。また、Ａの
値は、対象線幅により変わってくる。後述の０．４５μ
ｍピッチのライン・アンド・スペースパターンのときに
は、Ａ＝５．５６として、０．４０μｍピッチのライン
・アンド・スペースパターンのときには、Ａ＝６．２５
とした。なお、この定数は、現時点でのｉ線用の高解像
度レジストと概ね符号している。
【００２５】上記の暗部の評価値と明部の評価値とで
は相対的フォーカス差がある。そこで、暗部をデフォー
カス位置ｚにて評価するときは、明部をデフォーカス位
置（ｚ＋Δ）で評価する。ここに、ｔをレジスト厚、ｎ
をレジスト屈折率として、Δ＝ｔ／（２ｎ）〜ｔ／ｎで
ある。そこで、中間値をとって、Δ＝３ｔ／（４ｎ）と
して、更にｔ＝１．２μｍ及びｎ＝１．７３として、Δ
＝０．５μｍとした。
は相対的フォーカス差がある。そこで、暗部をデフォー
カス位置ｚにて評価するときは、明部をデフォーカス位
置（ｚ＋Δ）で評価する。ここに、ｔをレジスト厚、ｎ
をレジスト屈折率として、Δ＝ｔ／（２ｎ）〜ｔ／ｎで
ある。そこで、中間値をとって、Δ＝３ｔ／（４ｎ）と
して、更にｔ＝１．２μｍ及びｎ＝１．７３として、Δ
＝０．５μｍとした。
【００２６】上述のの条件で、デフォーカス位置ｚを
走査して、上記及びの条件を満たすときの位置ｚの
範囲を焦点深度として考える。この焦点深度を球面収差
形状の関数として捉えて計算したのが、図５及び図６で
ある。光学諸定数は、投影光学系（４）の開口数ＮＡが
０．５、露光光の波長λが０．３６５μｍ、照明光学系
のコヒーレンスファクターであるσ値が０．６と、図２
及び図３の場合と同様である。先ず図５は露光対象が
０．４５μｍピッチのライン・アンド・スペースパター
ンの場合の計算結果であり、図５（ａ）は横軸に投影光
学系の７割の開口での球面収差量ＳＡ7 、縦軸に１０割
の開口での球面収差量ＳＡ10をとって、上述の焦点深度
（ＤＯＦ）がどの様に分布しているかを等高線にて表示
したものである。最大焦点深度を与えるのが、ＳＡ7 ≒
−１．７μｍ 且つＳＡ10≒３．９μｍの場合であり、
そのときの球面収差を図５（ｂ）に示してある。
走査して、上記及びの条件を満たすときの位置ｚの
範囲を焦点深度として考える。この焦点深度を球面収差
形状の関数として捉えて計算したのが、図５及び図６で
ある。光学諸定数は、投影光学系（４）の開口数ＮＡが
０．５、露光光の波長λが０．３６５μｍ、照明光学系
のコヒーレンスファクターであるσ値が０．６と、図２
及び図３の場合と同様である。先ず図５は露光対象が
０．４５μｍピッチのライン・アンド・スペースパター
ンの場合の計算結果であり、図５（ａ）は横軸に投影光
学系の７割の開口での球面収差量ＳＡ7 、縦軸に１０割
の開口での球面収差量ＳＡ10をとって、上述の焦点深度
（ＤＯＦ）がどの様に分布しているかを等高線にて表示
したものである。最大焦点深度を与えるのが、ＳＡ7 ≒
−１．７μｍ 且つＳＡ10≒３．９μｍの場合であり、
そのときの球面収差を図５（ｂ）に示してある。
【００２７】なお、３次の球面収差だけを考えると、収
差論の教える所によりＳ10≒２×Ｓ 7 であるので、図５
（ａ）中でｙ＝２ｘの直線Ｃ１上に沿って走査をするこ
とに対応する。３次の球面収差だけであっても、その直
線Ｃ１より球面収差量が正の値の方が焦点深度が大きく
なることが分かる。しかしながら３次及び５次を含めて
球面収差の形状を最適化した方が、より焦点深度が大き
くなることが理解される。
差論の教える所によりＳ10≒２×Ｓ 7 であるので、図５
（ａ）中でｙ＝２ｘの直線Ｃ１上に沿って走査をするこ
とに対応する。３次の球面収差だけであっても、その直
線Ｃ１より球面収差量が正の値の方が焦点深度が大きく
なることが分かる。しかしながら３次及び５次を含めて
球面収差の形状を最適化した方が、より焦点深度が大き
くなることが理解される。
【００２８】図６は、同様に０．４０μｍピッチのライ
ン・アンド・スペースパターンについて、シミュレーシ
ョンした結果である。図６（ａ）より最大焦点深度を与
えるのが、ＳＡ7 ≒−１．６μｍ 且つＳＡ10≒１．８
μｍの場合であることが分かり、そのときの球面収差を
図６（ｂ）に示す。これにより対象線幅によって、最適
球面収差の形状が異なってくることが分かる。種々の対
象線幅について同様の検討を重ねた結果、投影光学系の
持つべき球面収差としては上記の条件（１）及び（２）
が望ましいとの結論を得るに至った。
ン・アンド・スペースパターンについて、シミュレーシ
ョンした結果である。図６（ａ）より最大焦点深度を与
えるのが、ＳＡ7 ≒−１．６μｍ 且つＳＡ10≒１．８
μｍの場合であることが分かり、そのときの球面収差を
図６（ｂ）に示す。これにより対象線幅によって、最適
球面収差の形状が異なってくることが分かる。種々の対
象線幅について同様の検討を重ねた結果、投影光学系の
持つべき球面収差としては上記の条件（１）及び（２）
が望ましいとの結論を得るに至った。
【００２９】また、それら条件（１）及び（２）の範囲
内においても、図５及び図６より明かなように、対象線
幅等により最適な焦点深度を得るときの球面収差の形状
が異なっている。そこで、投影光学系の収差を可変させ
て対象線幅等に応じて最適な焦点深度を得ることができ
る。
内においても、図５及び図６より明かなように、対象線
幅等により最適な焦点深度を得るときの球面収差の形状
が異なっている。そこで、投影光学系の収差を可変させ
て対象線幅等に応じて最適な焦点深度を得ることができ
る。
【００３０】次に、感光材としてネガタイプを使用す
る。ここで、ネガタイプの感光材として例えばネガレジ
ストを想定すると、光強度分布の明部のピーク位置と暗
部のピーク位置とのデフォーカス方向の差の符号が、上
述のポジレジストの場合と逆転する。従って・ネガレジ
ストを使用する場合の望ましい球面収差の形状は上記の
条件（３）及び（４）のように変更される。また、例え
ば図５のように０．４５μｍピッチのライン・アンド・
スペースパターンを露光する際に、ネガレジストを使用
する場合の球面収差の望ましい形状は、図５（ｂ）の形
状の符号を反転したものになる。
る。ここで、ネガタイプの感光材として例えばネガレジ
ストを想定すると、光強度分布の明部のピーク位置と暗
部のピーク位置とのデフォーカス方向の差の符号が、上
述のポジレジストの場合と逆転する。従って・ネガレジ
ストを使用する場合の望ましい球面収差の形状は上記の
条件（３）及び（４）のように変更される。また、例え
ば図５のように０．４５μｍピッチのライン・アンド・
スペースパターンを露光する際に、ネガレジストを使用
する場合の球面収差の望ましい形状は、図５（ｂ）の形
状の符号を反転したものになる。
【００３１】また、投影光学系の収差を可変させて、そ
れら条件（３）及び（４）の範囲内で球面収差の形状を
変えるようにした場合には、対象線幅等に応じて最適な
焦点深度を得ることができる。
れら条件（３）及び（４）の範囲内で球面収差の形状を
変えるようにした場合には、対象線幅等に応じて最適な
焦点深度を得ることができる。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の一実施例の投影露光装置につ
き図１〜図３を参照して説明する。図１は本例の投影露
光装置を示し、この図１において、照明光学装置１から
供給される露光用照明光（露光光）は、コンデンサーレ
ンズ２を経てレチクル３の下面の所定のパターン３ａを
均一に照明する。レチクル３上のパターン３ａは、収差
可変手段１７（後述）及び投影光学系４によってウエハ
ステージ５に載置されたウエハ６上に縮小投影される。
本例のウエハ６にはポジレジスト又はネガレジストが塗
布される。照明光学装置１における露光光の波長λ及び
照明系としての開口数（ＮＡ）等の照明情報が照明情報
入力手段１１を介してコンピュータよりなる演算手段１
２に供給され、レチクル３上に形成されているパターン
３ａの線幅等に関する投影パターンの情報が投影パター
ン情報入力手段１３を介して演算手段１２に供給され
る。
き図１〜図３を参照して説明する。図１は本例の投影露
光装置を示し、この図１において、照明光学装置１から
供給される露光用照明光（露光光）は、コンデンサーレ
ンズ２を経てレチクル３の下面の所定のパターン３ａを
均一に照明する。レチクル３上のパターン３ａは、収差
可変手段１７（後述）及び投影光学系４によってウエハ
ステージ５に載置されたウエハ６上に縮小投影される。
本例のウエハ６にはポジレジスト又はネガレジストが塗
布される。照明光学装置１における露光光の波長λ及び
照明系としての開口数（ＮＡ）等の照明情報が照明情報
入力手段１１を介してコンピュータよりなる演算手段１
２に供給され、レチクル３上に形成されているパターン
３ａの線幅等に関する投影パターンの情報が投影パター
ン情報入力手段１３を介して演算手段１２に供給され
る。
【００３３】また、ウエハ６の材質、ウエハ６に塗布さ
れたレジストの種類及びレジストの厚さ等の被露光体の
情報が、被露光体情報入力手段１４を介して演算手段１
２に供給される。そして、投影光学系４の絞り値、即ち
開口数（ＮＡ）の情報も絞り情報入力手段１５を介して
演算手段１２に供給される。このような種々の情報に基
づいて、演算手段１２は収差可変手段１７及び投影光学
系４よりなる光学系の最適な球面収差の形状を求め、収
差可変駆動手段１６を介して収差可変手段１７により所
望の形状の球面収差を発生させ、パターン３ａの線幅等
に応じた適切な焦点深度の状態を得ることができる。
れたレジストの種類及びレジストの厚さ等の被露光体の
情報が、被露光体情報入力手段１４を介して演算手段１
２に供給される。そして、投影光学系４の絞り値、即ち
開口数（ＮＡ）の情報も絞り情報入力手段１５を介して
演算手段１２に供給される。このような種々の情報に基
づいて、演算手段１２は収差可変手段１７及び投影光学
系４よりなる光学系の最適な球面収差の形状を求め、収
差可変駆動手段１６を介して収差可変手段１７により所
望の形状の球面収差を発生させ、パターン３ａの線幅等
に応じた適切な焦点深度の状態を得ることができる。
【００３４】ところで、投影パターン情報入力手段１３
からのレチクル３上のパターンの微細度の情報及び照明
情報入力手段１１からの照明条件の情報より、演算手段
１２は、投影光学系４の最適絞り値を演算により求め、
絞り制御手段１８を介して投影光学系４の絞り値（開口
数）を最適絞り値（最適開口数）に設定することができ
る。そして、この場合には、絞り情報入力手段１５を介
することなく演算手段１２によって求められた最適絞り
値に基づいて、演算手段１２は収差可変手段１７を用い
て、収差可変手段１７及び投影光学系４よりなる光学系
の球面収差の形状を最適状態に設定することができる。
からのレチクル３上のパターンの微細度の情報及び照明
情報入力手段１１からの照明条件の情報より、演算手段
１２は、投影光学系４の最適絞り値を演算により求め、
絞り制御手段１８を介して投影光学系４の絞り値（開口
数）を最適絞り値（最適開口数）に設定することができ
る。そして、この場合には、絞り情報入力手段１５を介
することなく演算手段１２によって求められた最適絞り
値に基づいて、演算手段１２は収差可変手段１７を用い
て、収差可変手段１７及び投影光学系４よりなる光学系
の球面収差の形状を最適状態に設定することができる。
【００３５】本実施例の収差可変手段１７は、投影光学
系４の光軸に垂直な方向に出し入れ自在で且つ厚さが可
変の光透過性の平行平面板より構成されている。例え
ば、平行平面板を球面波が通過することによって正の球
面収差が発生する現象を用いて、投影光学系４の球面収
差の形状を制御することができる。そして、投影光学系
４の球面収差を所定の形状に設定しておき、集光又は発
散光束中に平行平面板を挿入することによって球面収差
を正側に調整することができ、この平行平面板の厚さを
変えることによって、投影光学系４の球面収差の形状を
或る程度制御することができる。
系４の光軸に垂直な方向に出し入れ自在で且つ厚さが可
変の光透過性の平行平面板より構成されている。例え
ば、平行平面板を球面波が通過することによって正の球
面収差が発生する現象を用いて、投影光学系４の球面収
差の形状を制御することができる。そして、投影光学系
４の球面収差を所定の形状に設定しておき、集光又は発
散光束中に平行平面板を挿入することによって球面収差
を正側に調整することができ、この平行平面板の厚さを
変えることによって、投影光学系４の球面収差の形状を
或る程度制御することができる。
【００３６】具体的に収差可変手段１７の一例は、厚さ
の異なる２枚の平行平板ガラスであり、平行平板ガラス
を交互に光路に挿入することにより球面収差の形状を変
えることができる。また、収差可変手段１７の他の例
は、２枚の楔プリズムであり、これら楔プリズムを互い
に逆方向に移動することによって連続的に平行平面板の
厚さを変えることができる。また、収差可変手段１７と
して、２枚の平行平板ガラスの間に透明流体を充填した
機構を使用して、２枚の平行平板ガラスの間隔を変える
ことによっても或る程度連続的に球面収差の形状を調整
することができる。
の異なる２枚の平行平板ガラスであり、平行平板ガラス
を交互に光路に挿入することにより球面収差の形状を変
えることができる。また、収差可変手段１７の他の例
は、２枚の楔プリズムであり、これら楔プリズムを互い
に逆方向に移動することによって連続的に平行平面板の
厚さを変えることができる。また、収差可変手段１７と
して、２枚の平行平板ガラスの間に透明流体を充填した
機構を使用して、２枚の平行平板ガラスの間隔を変える
ことによっても或る程度連続的に球面収差の形状を調整
することができる。
【００３７】次に、図１の投影光学系４及び収差可変手
段１７を合わせた光学系の縦の球面収差の形状の一例に
つき説明する。この場合、光学諸定数は、投影光学系４
の開口数ＮＡが０．５、露光光の波長λが０．３６５μ
ｍ、照明光学系のコヒーレンスファクターであるσ値が
０．６として、先ずウエハ６上に０．４５μｍピッチの
ライン・アンド・スペースパターンを投影する場合を想
定する。
段１７を合わせた光学系の縦の球面収差の形状の一例に
つき説明する。この場合、光学諸定数は、投影光学系４
の開口数ＮＡが０．５、露光光の波長λが０．３６５μ
ｍ、照明光学系のコヒーレンスファクターであるσ値が
０．６として、先ずウエハ６上に０．４５μｍピッチの
ライン・アンド・スペースパターンを投影する場合を想
定する。
【００３８】この際にウエハ６上にポジレジストが塗布
されている場合は、投影光学系４の７割の開口での球面
収差量をＳＡ7 、１０割の開口での球面収差量をＳＡ10
として、ＳＡ7 ≒−１．７μｍ 且つＳＡ10≒３．９μ
ｍとなるように球面収差の形状を設定する。また、その
ときの球面収差の全体の形状は図２（ａ）の曲線Ｃ２の
ようになる。これにより、ウエハ６上では露光光の明部
の合焦位置が露光光の暗部の合焦位置に対して投影光学
系４から離れる方向に最適にずれる。従って、現像後に
投影光学系４に対して暗部が凸部となり明部が凹部にな
るポジレジストを使用した場合、レチクル３のパターン
の像に対応するウエハ６上のレジストのプロファイル
（断面形状）が良好になり、レチクル３のパターンの像
を実質的に深い焦点深度で且つ高い解像度で転写するこ
とができる。
されている場合は、投影光学系４の７割の開口での球面
収差量をＳＡ7 、１０割の開口での球面収差量をＳＡ10
として、ＳＡ7 ≒−１．７μｍ 且つＳＡ10≒３．９μ
ｍとなるように球面収差の形状を設定する。また、その
ときの球面収差の全体の形状は図２（ａ）の曲線Ｃ２の
ようになる。これにより、ウエハ６上では露光光の明部
の合焦位置が露光光の暗部の合焦位置に対して投影光学
系４から離れる方向に最適にずれる。従って、現像後に
投影光学系４に対して暗部が凸部となり明部が凹部にな
るポジレジストを使用した場合、レチクル３のパターン
の像に対応するウエハ６上のレジストのプロファイル
（断面形状）が良好になり、レチクル３のパターンの像
を実質的に深い焦点深度で且つ高い解像度で転写するこ
とができる。
【００３９】一方、ウエハ６上にネガレジストが塗布さ
れている場合は、ＳＡ7 ≒１．７μｍ 且つＳＡ10≒−
３．９μｍとなるように球面収差の形状を設定する。ま
た、そのときの球面収差の全体の形状は図２（ａ）の曲
線Ｄ２のようになる。これにより、ウエハ６上では露光
光の明部の合焦位置が露光光の暗部の合焦位置に対して
投影光学系４の方向に最適にずれる。従って、現像後に
投影光学系４に対して暗部が凹部となり明部が凸部にな
るネガレジストを使用した場合、レチクル３のパターン
の像に対応するウエハ６上のレジストのプロファイル
（断面形状）が良好になり、レチクル３のパターンの像
を実質的に深い焦点深度で且つ高い解像度で転写するこ
とができる。
れている場合は、ＳＡ7 ≒１．７μｍ 且つＳＡ10≒−
３．９μｍとなるように球面収差の形状を設定する。ま
た、そのときの球面収差の全体の形状は図２（ａ）の曲
線Ｄ２のようになる。これにより、ウエハ６上では露光
光の明部の合焦位置が露光光の暗部の合焦位置に対して
投影光学系４の方向に最適にずれる。従って、現像後に
投影光学系４に対して暗部が凹部となり明部が凸部にな
るネガレジストを使用した場合、レチクル３のパターン
の像に対応するウエハ６上のレジストのプロファイル
（断面形状）が良好になり、レチクル３のパターンの像
を実質的に深い焦点深度で且つ高い解像度で転写するこ
とができる。
【００４０】次に、同一の光学諸定数のもとでウエハ６
上に０．４０μｍピッチのライン・アンド・スペースパ
ターンを投影する場合を想定する。この場合、ウエハ６
上にポジレジストが塗布されている場合は、ＳＡ7 ≒−
１．６μｍ 且つＳＡ10≒１．８μｍとなるように球面
収差の形状を設定する。また、そのときの球面収差の全
体の形状は図２（ｂ）の曲線Ｃ３のようになる。そし
て、ウエハ６上にネガレジストが塗布されている場合
は、ＳＡ7 ≒１．６μｍ 且つＳＡ10≒−１．８μｍと
なるように球面収差の形状を設定する。また、そのとき
の球面収差の全体の形状は図２（ｂ）の曲線Ｄ３のよう
になる。これによりそれぞれ焦点深度が最大となり、ラ
イン・アンド・スペースパターンに対応する良好なレジ
ストプロファイルが得られる。
上に０．４０μｍピッチのライン・アンド・スペースパ
ターンを投影する場合を想定する。この場合、ウエハ６
上にポジレジストが塗布されている場合は、ＳＡ7 ≒−
１．６μｍ 且つＳＡ10≒１．８μｍとなるように球面
収差の形状を設定する。また、そのときの球面収差の全
体の形状は図２（ｂ）の曲線Ｃ３のようになる。そし
て、ウエハ６上にネガレジストが塗布されている場合
は、ＳＡ7 ≒１．６μｍ 且つＳＡ10≒−１．８μｍと
なるように球面収差の形状を設定する。また、そのとき
の球面収差の全体の形状は図２（ｂ）の曲線Ｄ３のよう
になる。これによりそれぞれ焦点深度が最大となり、ラ
イン・アンド・スペースパターンに対応する良好なレジ
ストプロファイルが得られる。
【００４１】また、上述実施例において、投影光学系４
をレチクル３側においてもテレセントリックな構成とし
て、収差可変手段１７を投影光学系４のレチクル３側に
配置することが望ましい。これは、光束がテレセントリ
ックになっている部分に平行平面板を挿入すると球面収
差のみが変化して、他の収差（コマ収差、非点収差等）
に影響を与えないようにできるからである。また、縮小
投影露光装置としては、投影光学系４とウエハ６との間
が一般的にテレセントリックに構成されているため、投
影光学系４のウエハ６側に収差可変手段１７を挿入する
ことも考えられるが、この配置では作動距離が短くなる
等の制約がある。
をレチクル３側においてもテレセントリックな構成とし
て、収差可変手段１７を投影光学系４のレチクル３側に
配置することが望ましい。これは、光束がテレセントリ
ックになっている部分に平行平面板を挿入すると球面収
差のみが変化して、他の収差（コマ収差、非点収差等）
に影響を与えないようにできるからである。また、縮小
投影露光装置としては、投影光学系４とウエハ６との間
が一般的にテレセントリックに構成されているため、投
影光学系４のウエハ６側に収差可変手段１７を挿入する
ことも考えられるが、この配置では作動距離が短くなる
等の制約がある。
【００４２】なお、球面収差の形状を図２（ａ）又は
（ｂ）のような特性で制御するには、投影光学系４を構
成する複数のレンズ群の内の所定のレンズ群を光軸方向
に移動させるようにしてもよい。この場合、他の非対称
収差（コマ収差、非点収差等）を発生させないように、
投影光学系４を構成する複数のレンズ群の移動の組み合
わせで、球面収差だけを制御するようにするのが望まし
い。具体的には、ザイデルの５収差を考えるとき、５つ
のレンズ群の移動の組み合わせで球面収差を制御し、他
の４収差を発生させない事が可能である。なお、本発明
は上述実施例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
（ｂ）のような特性で制御するには、投影光学系４を構
成する複数のレンズ群の内の所定のレンズ群を光軸方向
に移動させるようにしてもよい。この場合、他の非対称
収差（コマ収差、非点収差等）を発生させないように、
投影光学系４を構成する複数のレンズ群の移動の組み合
わせで、球面収差だけを制御するようにするのが望まし
い。具体的には、ザイデルの５収差を考えるとき、５つ
のレンズ群の移動の組み合わせで球面収差を制御し、他
の４収差を発生させない事が可能である。なお、本発明
は上述実施例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、それぞれの感光材のタ
イプに応じて、投影光学系の球面収差の形状を所定の形
状に設定しているので、投影光学系の球面収差の形状を
最適化することができる。特に、感光材がポジタイプか
ネガタイプかに応じて、３次を超える高次の球面収差を
考慮して投影光学系の球面収差の形状を最適化すること
ができる。従って、感光材がポジタイプかネガタイプか
に応じて投影光学系の焦点深度を深くして感光材の良好
なプロファイルを得ることができる利点がある。
イプに応じて、投影光学系の球面収差の形状を所定の形
状に設定しているので、投影光学系の球面収差の形状を
最適化することができる。特に、感光材がポジタイプか
ネガタイプかに応じて、３次を超える高次の球面収差を
考慮して投影光学系の球面収差の形状を最適化すること
ができる。従って、感光材がポジタイプかネガタイプか
に応じて投影光学系の焦点深度を深くして感光材の良好
なプロファイルを得ることができる利点がある。
【００４４】さらに、収差を所定範囲内で可変にするこ
とにより、投影光学系の球面収差の形状を調整すること
ができるので、投影露光の対象とするパターンの線幅等
に応じて焦点深度を最も深くすることができる。また、
ポジタイプの感光材を使用する場合は、１０割の球面収
差を正にすることで、設計残留又は製造誤差に起因する
コマ収差等の非対称収差が感光材のプロファイルに反映
されにくくなるという副次的効果もある。
とにより、投影光学系の球面収差の形状を調整すること
ができるので、投影露光の対象とするパターンの線幅等
に応じて焦点深度を最も深くすることができる。また、
ポジタイプの感光材を使用する場合は、１０割の球面収
差を正にすることで、設計残留又は製造誤差に起因する
コマ収差等の非対称収差が感光材のプロファイルに反映
されにくくなるという副次的効果もある。
【図１】本発明による投影露光装置の一実施例の概略構
成図である。
成図である。
【図２】（ａ）はその実施例における０．４５μｍピッ
チのライン・アンド・スペースパターンを露光する場合
に適した球面収差の形状を示す収差図、（ｂ）は０．４
０μｍピッチのライン・アンド・スペースパターンを露
光する場合に適した球面収差の形状を示す収差図であ
る。
チのライン・アンド・スペースパターンを露光する場合
に適した球面収差の形状を示す収差図、（ｂ）は０．４
０μｍピッチのライン・アンド・スペースパターンを露
光する場合に適した球面収差の形状を示す収差図であ
る。
【図３】（ａ）は球面収差が零の場合の光強度分布の計
算例を示す分布図、（ｂ）は球面収差が正の場合の光強
度分布の計算例を示す分布図である。
算例を示す分布図、（ｂ）は球面収差が正の場合の光強
度分布の計算例を示す分布図である。
【図４】（ａ）は図３（ａ）の場合にコマ収差を付加し
たときの計算例を示す分布図、（ｂ）は図３（ｂ）の場
合にコマ収差を付加したときの計算例を示す分布図であ
る。
たときの計算例を示す分布図、（ｂ）は図３（ｂ）の場
合にコマ収差を付加したときの計算例を示す分布図であ
る。
【図５】（ａ）はライン・アンド・スペースパターンの
ピッチが０．４５μｍの場合の球面収差と焦点深度との
関係を示す特性図、（ｂ）は図５（ａ）で最も焦点深度
が深くなる場合の球面収差の形状を示す収差図である。
ピッチが０．４５μｍの場合の球面収差と焦点深度との
関係を示す特性図、（ｂ）は図５（ａ）で最も焦点深度
が深くなる場合の球面収差の形状を示す収差図である。
【図６】（ａ）はライン・アンド・スペースパターンの
ピッチが０．４０μｍの場合の球面収差と焦点深度との
関係を示す特性図、（ｂ）は図６（ａ）で最も焦点深度
が深くなる場合の球面収差の形状を示す収差図である。
ピッチが０．４０μｍの場合の球面収差と焦点深度との
関係を示す特性図、（ｂ）は図６（ａ）で最も焦点深度
が深くなる場合の球面収差の形状を示す収差図である。
１ 照明光学装置 ２ コンデンサーレンズ ３ レチクル ４ 投影光学系 ６ ウエハ １２ 演算手段 １４ 被露光体情報入力手段 １６ 収差可変駆動手段 １７ 収差可変手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 501 G03F 7/20 521
Claims (8)
- 【請求項１】 パターンが形成されたマスクを露光光で
照明する照明光学系と、前記パターンを感光材が塗布さ
れた基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装
置において、 前記基板に塗布された感光材のタイプに応じて、前記パ
ターンを前記基板上へ投影する際の前記投影光学系の縦
の球面収差量に関して、１０割の開口に相当する球面収
差量の符号及び７割の開口に相当する球面収差量の符号
をそれぞれ反転させることを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 前記露光光の波長をλ、前記投影光学系
の開口数をＮＡとして、前記感光材がポジタイプである
とき、前記 １０割の開口に相当する球面収差量をΔＳ10とし、
前記７割の開口に相当する球面収差量をΔＳ7 とすると
き、 ０＜ΔＳ10＜＋５λ／ＮＡ2 、及び −２．５λ／ＮＡ2 ＜ΔＳ7 ＜０ の条件を満足する事を特徴とする請求項１記載の投影露
光装置。 - 【請求項３】 前記露光光の波長をλ、前記投影光学系
の開口数をＮＡとして、前記感光材がネガタイプである
とき、前記 １０割の開口に相当する球面収差量をΔＳ10とし、
前記７割の開口に相当する球面収差量をΔＳ7 とすると
き、 −５λ／ＮＡ2 ＜ΔＳ10＜０、及び ０＜ΔＳ7 ＜＋２．５λ／ＮＡ2 の条件を満足する事を特徴とする請求項１記載の投影露
光装置。 - 【請求項４】 前記条件の範囲において、前記投影光学
系の縦の球面収差を可変とする収差可変手段を有するこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の投影
露光装置。 - 【請求項５】 パターンが形成されたマスクを露光光で
照明し、前記パターンを感光材が塗布された基板上に投
影光学系を介して投影する投影露光方法において、 前記基板に塗布された感光材のタイプに応じて、前記パ
ターンを前記基板上へ 投影する際の前記投影光学系の縦
の球面収差量に関して、１０割の開口に相当する球面収
差量の符号及び７割の開口に相当する球面収差量の符号
をそれぞれ反転させ、前記パターンを前記基板上へ投影
することを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項６】 前記露光光の波長をλ、前記投影光学系
の開口数をＮＡとして、前記感光材がポジタイプである
とき、前記 １０割の開口に相当する球面収差量をΔＳ10とし、
前記７割の開口に相当する球面収差量をΔＳ7 とすると
き、 ０＜ΔＳ10＜＋５λ／ＮＡ2 、及び −２．５λ／ＮＡ2 ＜ΔＳ7 ＜０ の条件を満足する事を特徴とする請求項５記載の投影露
光方法。 - 【請求項７】 前記露光光の波長をλ、前記投影光学系
の開口数をＮＡとして、前記感光材がネガタイプである
とき、前記 １０割の開口に相当する球面収差量をΔＳ10とし、
前記７割の開口に相当する球面収差畳をΔＳ7 とすると
き、 −５λ／ＮＡ2 ＜ΔＳ10＜０、及び ０＜ΔＳ7 ＜＋２．５λ／ＮＡ2 の条件を満足する事を特徴とする請求項５記載の投影露
光方法。 - 【請求項８】 請求項５〜７のいずれか一項記載の投影
露光方法を用いることを特徴とする半導体素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24366492A JP3259347B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 投影露光方法及び装置、並びに半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24366492A JP3259347B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 投影露光方法及び装置、並びに半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697040A JPH0697040A (ja) | 1994-04-08 |
| JP3259347B2 true JP3259347B2 (ja) | 2002-02-25 |
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ID=17107170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24366492A Expired - Fee Related JP3259347B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 投影露光方法及び装置、並びに半導体素子の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3259347B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3080024B2 (ja) * | 1997-02-20 | 2000-08-21 | 日本電気株式会社 | 露光方法および球面収差量の測定方法 |
| JP2011014662A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Nikon Corp | 露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 |
| JP6674250B2 (ja) * | 2015-12-16 | 2020-04-01 | キヤノン株式会社 | 露光装置、露光方法、および物品の製造方法 |
-
1992
- 1992-09-11 JP JP24366492A patent/JP3259347B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0697040A (ja) | 1994-04-08 |
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