JPH04204737A - Mask and projection exposure device and pattern forming method - Google Patents

Mask and projection exposure device and pattern forming method

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JPH04204737A
JPH04204737A JP2337084A JP33708490A JPH04204737A JP H04204737 A JPH04204737 A JP H04204737A JP 2337084 A JP2337084 A JP 2337084A JP 33708490 A JP33708490 A JP 33708490A JP H04204737 A JPH04204737 A JP H04204737A
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JP
Japan
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mask
pattern
patterns
light
exposure
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Application number
JP2337084A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Fukuda
宏 福田
Tsuneo Terasawa
恒男 寺澤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain sufficient resolution and the depth of a focus in the case of a solid element pattern by using a phase shift mask and a multiple image- forming exposure method, and forming plural images of mask patterns at different positions in the optical axis direction. CONSTITUTION:The phase shift masks are used and the multiple image-forming exposure method is operated especially, under highly coherent illumination, and the distance between the same phase patterns opposite to each other across a light-shielding part is set to a prescribed distance or more in accordance with a space coherency and whether the multiple image-forming exposure method is applied or not. The illumination light to be used has high coherency in the repeated directions of the repeated patterns and comparatively low coherency in the directions perpendicular to the above directions. The form of an effective light source in the face of a secondary light source of a reduction projection exposure device is set to a small one in the repeated directions of the repeated patterns and to a large one in the direction perpendicular to the above directions, thus permitting sufficient resolution and the sufficient depth of the focus to be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業[、の利JIS分野1 本発明は各種[)■・:体素了の微細1パタン形成のた
め(1)縮小投影顛弄U言゛−よるパタン形成方法、及
びこれに用いμ)ねるマスク及び投影fi界、装買り二
関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industry [, Benefits JIS Field 1] The present invention is applicable to various [) ■: For the formation of a fine pattern of body and substance (1) Pattern formation method using reduction projection method , and the mask used for this, the projection fi world, and the mounting.

[従来の技術] ■−7SI等の固体素f−の集積度及び動イ1速度を向
」−するため、[1・;路パタンの微細イi、がMAで
いル・。
[Prior Art] In order to improve the degree of integration and the speed of movement of a solid element f- such as 7SI, the minute i of the path pattern is MA.

現在これらのパタン形成には、量産性と解像性能、に優
れた縮小投影露光法が広\用いられている1、この方法
の解像度は、露光波長G−比例し、投影端一学系の開1
〕数(NA)に反比例する。従来、解像限界の向上は開
口数を太き・くすること (iglNA什)により行な
われてきた4 しか(51、これらの方法は、焦点深度
の減′」?とレユ・ズ設計及び製造4÷術の困ばから限
界に近づき−、)つある。
Currently, the reduction projection exposure method, which is excellent in mass production and resolution performance, is widely used for forming these patterns1.The resolution of this method is proportional to the exposure wavelength G, and the projection edge Opening 1
] It is inversely proportional to the number (NA). Traditionally, the resolution limit has been improved by increasing the numerical aperture (iglNA) (51), but these methods only reduce the depth of focus. 4 ÷ Approaching the limit due to trouble in the technique -, ) There are.

一方、従来の縮小投影露光法ζこ、お1″jる解像[I
Wをさらに向1−させる方法として、位相シフト法が提
案されでいる。この方法は、隣合う開[−]バ裔:。
On the other hand, in the conventional reduction projection exposure method, the resolution [I
A phase shift method has been proposed as a method for further increasing W. This method uses adjacent open [-] descendants:.

を通過する光の位相を互いに反転させること1より、縮
小投影露光法の解像度を大幅に向1−1するキリのであ
る、特に、繰り返し/人タシの−・本石に位相を反転さ
ゼた場合には、露光光の(マスク照HFi界。
The ability to invert the phases of the light passing through each other greatly improves the resolution of the reduction projection exposure method by 1-1. In particular, it is possible to invert the phases of the light that passes through the lens repeatedly. In the case of exposure light (mask illumination HFi field).

の)空間的コし−し・ンシイ (口J干渉性)を高くす
る二1トζ7よって、光学系の空間周波数応答を最大2
倍に、y焦点深度も大幅(1,5〜2倍以上)に増大さ
せることができる。この方法では、透過型マス々の所定
の開1」部に選択的に適当な屈折率のイア相反転板(位
相シフタ)を設け、隣合う開ロパタ〉を通過する光に実
効的な光路差をつけること6′、より光の位相を反転さ
せる。位相シフト法については、例λば、アイイーイー
イ′−・トランザク2・ヨ ′・オン・工しクトロン・
デバイシーズED−29巻 Nα12.第1828頁か
ら第1835頁(19821(IEEE Transa
ction on ElectronDevires、
Voi、El)−29,No、12.pp−!828−
1835(1982))1こ論じI−)ねている、 叉、従来の縮小投影B y(、法CJ9おける焦点深度
を釘、人オるj5汐、と(では、多重結像面露光法(通
称)’ L−F’、 X法、j−Xocus’ Lat
itude enhance+++entL−Xp (
・sor+・の略)が、本発明者らにより提案されてい
る、この方法は、基板−1の同一露光領域に対する露光
を、光軸方向の異なる位置に結像する同一マスクパタン
の枚数の像を用いて行なうものである、多重結像面n光
、法に−)いては、例λば、アイイーイ・〜〈−・エレ
クトロシ・デバイス17ターズ・E D L −、、8
巻、Nれ4.第179頁から第180頁(198711
(IEEE Electron Device Let
、t、erS、VC++。
21 To increase the spatial coherence (coherence), the spatial frequency response of the optical system can be increased up to 2
Doubly so, the y depth of focus can also be increased significantly (1.5 to 2 times or more). In this method, an ear phase shifter plate (phase shifter) with an appropriate refractive index is selectively provided in a predetermined aperture of each transmission type mass, and an effective optical path difference is created for light passing through adjacent apertures. Adding 6' further inverts the phase of the light. Regarding the phase shift method, for example,
Devices ED-29 volume Nα12. Pages 1828 to 1835 (19821 (IEEE Trans.
ction on Electron Devices,
Voi, El)-29, No, 12. pp-! 828-
1835 (1982)) 1 (discussion I-), and the depth of focus in the conventional reduction projection B y (, method CJ9), and (in the multiple imaging plane exposure method ( Common name)'L-F', X method, j-Xocus' Lat
itude enhance+++entL-Xp (
・sor+・) has been proposed by the present inventors. This method is based on the exposure of the same exposure area of the substrate-1 by imaging the number of images of the same mask pattern at different positions in the optical axis direction. For the multiple imaging plane n-light method, which is carried out using
Volume, Nre 4. Pages 179 to 180 (198711
(IEEE Electron Device Let
,t,erS,VC++.

EDL−8,No、4.pp、 179−180(19
87))に論じC)ねでいる。
EDL-8, No, 4. pp, 179-180 (19
87)) discuss C) lie.

[発明が解決しようとする課題] 上で述べたように5位相シフト法は、繰り西、シパタン
に対して空間的コピーしンジイを高くシ、た場合、特C
5大きな効果が得r;、、 tlる。、シ、かじながら
5実際のLSIパタンは、単純な繰返し7バタシ(例え
ば、メモリLSIにおけるメモリマット部)以外に様々
な複雑なパタン(例えば、メモリLSIにおける周辺回
路部)を含んでいる、この様な部全、特に孤立パタンG
コ対して位相シフト法は必ずしも十分な効果を発揮する
ことができない、即ち、繰返しパタン部分以外のパタン
に対して寸分な解像度及び焦点深度が得られないという
問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, the 5-phase shift method has a special C
5 Great effects can be obtained. Actual LSI patterns include various complex patterns (e.g., peripheral circuit parts in memory LSIs) in addition to simple repeating patterns (e.g., memory mat part in memory LSIs). All the various parts, especially the isolated pattern G
On the other hand, the phase shift method does not always have a sufficient effect; that is, it has the problem that sufficient resolution and depth of focus cannot be obtained for patterns other than the repetitive pattern portion.

一方、多重結像露光法は2コンタクトホールノ\タニ 
(ポジ型1.・シストを用いた場合)や単独ライ〕、パ
タン(ネガ型し・し゛ストを用いjニー 6合)の様な
孤、7(。たn光バタシ?−は有効であるが、繰返し、
パタンのような露光面積の割合57″大きなパタンでは
光学像のコントラストが低下するとい)問題点があった
On the other hand, the multiple imaging exposure method uses two contact holes.
Arcs such as (when using a positive type 1. Cyst), single lie], pattern (J knee 6 go when using a negative type cyst), and 7 (.Tan light batting? - are effective But repeatedly,
There was a problem in that a pattern with a large exposed area ratio of 57", such as a pattern, would reduce the contrast of the optical image.

さらに、一般Cご空間的コピーレンう5・イを高くした
場合、近接するパタン間に生じる光学的な近接効果(ペ
タン間相斤作用)が顕著となる5、このため、複雑な形
状のマスクバター・て・は、設計マスクパタンζ、J、
対する光学像又はレジスト・誓タンの忠実性が劣化すう
ことが知られてい乙、従って、繰り返しパタンに対して
大きな位相り・7[・法の効果を得るために、空間的コ
じ−L、 2= ;>イを高<15、た場合、繰返しパ
タン部分以外の複雑な形状のマスクパタンに対して−1
−で述べたパタン忠実性が劣化するという問題点があ−
)だ1 本発明の目的は、比較的単純な繰返し5.パタンの部分
と7孤立→イ〉・等からなる複雑なパタンの両方を禽む
ような一般的な1.’1.. ■(li!路)ζタン等
の固体素fパタンにお(・で、(ζ相ミ″7 S ;l
’; ”;<適用(−た場合、トシ己とち←)θ)部今
プご)ペタ1.−χ土ヒ−こも+−5,デな解像度及び
焦屯深鬼が4峠・才]5露弄プ・法を得て)ことにおる
Furthermore, when the general C spatial copy ratio is made high, the optical proximity effect (inter-penetration interaction effect) that occurs between adjacent patterns becomes noticeable.・Te is the design mask pattern ζ, J,
It is known that the fidelity of optical images or resists for repeated patterns is degraded. 2 = ;> When I is high < 15, -1 for mask patterns with complex shapes other than repeating pattern parts.
-There is the problem of deterioration of pattern fidelity mentioned in -.
).1 The purpose of the present invention is to provide relatively simple repetition5. A general 1. '1. .. ■ (li! path) For a solid elementary f pattern such as ζ tan (・, (ζ phase mi ″7 S ;l
';'';<Apply (-if it is, Toshiki ←) θ) Part now) Peta 1.-χ Earth Hi-komo +-5, De resolution and Jiaotun deep demon 4 pass/sai ] 5. I'm in the middle of the day.

また、本発明の別の[ゴ的は、空間的−七 L゛シイ高
くシ、た場合に牛、、繰返j、−ハ“シ・部゛ひ五゛丈
外の複雑な形状のマス、りへター1、に対し2ζ良好な
バ12ン忠実性が得られる露光t1法、マスク’i−(
−E m光装置を得ることにある 〔課題を解決するたM)の手段] 上記目的は、位相パ、・−7トンスクをjI]I、1f
投影露光方法において、重連の多重結像fi曵法を特1
高コヒーし・ント照明F(好圭(、<は=i二−シ、・
ス゛アクタ:σがo、’qrtr)で適用する。T−と
IJよ・1達成される。
In addition, another object of the present invention is that a complex-shaped mass outside the space of 7 L high heights, a cow, and a repeated 7 L height of 5 cm. , mask 'i-(
-E m To obtain an optical device [Means of M) for solving the problem] The above purpose is to obtain a phase shift, .
In the projection exposure method, a special feature is the multiplex imaging method.
High coherence lighting F (Yoshikei)
Actor: Apply when σ is o, 'qrtr). T- and IJ-1 will be achieved.

又、上記目的は、位+!、] S−7ト、グア、υf、
、、 、p’、l L 、 f−投影露光方法において
、ミ、′又グト、で遮、W=ざぞ8:・千(τ相対する
同位相バ/2 間の距離を、空間−1+ニーLンシイ及
び上記−’1−Lf結g、a光法を]〆)用・)乙・か
l=、 <4・いかに応じて、 定距離以ト離し71’
ll’、!置寸ミ・鍔(により達成される。
Also, the above purpose is +! , ] S-7t, Gua, υf,
,, ,p',l L,f-In the projection exposure method, it is intercepted by Mi,' and Guto, W=Zazo8:・1000(τThe distance between opposing in-phase bars/2 Knee L and the above-'1-Lf connection g, a light method]〆) For) Otsu, Cal=, <4. Depending on how, separate by a certain distance 71'
ll',! Achieved by okisumi and tsuba.

又、上記目的は、上記繰返しパタンの繰返し方向に対し
て高いコヒーレンシイを、これと垂直な方向に対して比
較的低いコピーしンシイを持つ照明光を用いることによ
り達成される。
Further, the above object is achieved by using illumination light having high coherency in the repeating direction of the repeating pattern and relatively low copying coherency in the direction perpendicular to the repeating direction.

さらに、L起重的は、縮小投影露光装置の2次光源面の
有効光源の形状を、J−記繰返しパタンの繰返し方向に
対して小さく、これと垂直な方向に対して大きく設定す
ることによって達成される。
Furthermore, the L-multiplying method is achieved by setting the shape of the effective light source on the secondary light source surface of the reduction projection exposure apparatus to be small with respect to the repeating direction of the J-note repeating pattern and large with respect to the direction perpendicular to this. achieved.

〔作用〕[Effect]

次に、本発明の作用を図を用いて説明する。 Next, the operation of the present invention will be explained using the drawings.

第1図(a)、 (b)は、孤立スペースパタン(孤立
線状透光部)に多重結像露光法を適用したときの最大光
強度の光軸方向分布の結像面間距離Δ依存性を、(a)
高=1ヒーレンス(σ二0.1)及び(b)低コヒーレ
ンス条件(σ=0.5)に対して示したものである9、
又、第1図(c)、(d)は、r、、 / Sバタ”)
L:おいて位相シフ(・法と多重結像露光法を併せて適
用したときの像コシトラス2トの光軸方向分布の結像面
間距離Δ依存性を、図(a)、(b)と比較し5て示し
たものである。光軸j5向位置、結像面間距離ともにλ
/NA”を単位と(,2て表している。、なお、L /
 Sパタンの寸法は0.3Xλ/NAとした(但し、λ
は波長、NAは開口数)。又、孤立スペースパタンでは
、マスク上の線幅をO25×λ/NAより小さくしても
光強度分布の広が1j方は殆ど変わらず光強度だけが低
下(、、で(、まうたぬ、スペース線幅は0.5×λ/
/ N 、;八とし、た、。
Figures 1 (a) and (b) show the dependence of the distribution of the maximum light intensity in the optical axis direction on the distance Δ between the imaging planes when the multiple imaging exposure method is applied to an isolated space pattern (isolated linear transparent part). (a)
9, which is shown for high = 1 coherence (σ2 0.1) and (b) low coherence condition (σ = 0.5).
In addition, Fig. 1 (c) and (d) are r, / S bat'')
Figures (a) and (b) show the dependence of the distribution in the optical axis direction of the image cocitrus 2t on the distance Δ between the imaging planes when the phase shift method and the multiple imaging exposure method are applied together at L: The position in the optical axis j5 direction and the distance between the image forming planes are both λ
/NA" is expressed as a unit (,2. In addition, L /
The dimensions of the S pattern were 0.3Xλ/NA (however, λ
is the wavelength and NA is the numerical aperture). In addition, in the case of an isolated space pattern, even if the line width on the mask is made smaller than O25×λ/NA, the spread of the light intensity distribution 1j hardly changes, and only the light intensity decreases (,,(,Mautanu, Space line width is 0.5×λ/
/N, ;8 and ta.

コヒーレンシイの低い場合、孤立スペースパタンの光強
度とL/Sパタンの像コントラストのピークの幅はΔが
増大するに従って同し様に光@方向に広がる。しかし、
これと同時に像コミ/トラストの絶対値は低下(1,で
し7まう。 一方、コピーしンシイが高い場合、孤存ス
ペースパタンに対する多重結像露光法の効果には大きな
違いがはられないのに対して、位相シフト法によ乙■2
./”Sパ々ユ・では△に依らず入きな像コントラスト
が光軸方向(7)広い範囲で得ら、h6様になる4こ(
h理由は、次のように考える、τとが7゛きる、 高い空間約1ピーシ゛2・ス条件卜”71’ !、’)
:相パ・1ト法を用いるど、焦点深度が著し7く大きく
なる。この場合、従来マスクによる孤立スペースパタン
に最適な範囲の比較的小さな結像面間距離Δ(通常、1
66〜2.0×λ/NA)を用いて多重結像露光法を適
用し7ても、位相シフト法による光学像は殆ど影響を受
けない。従って、繰返しパタンに対して位相シフト法C
ごよる大きな焦点深度と高コントラスト光学像を維持し
たまま、孤立スペースパタンのみに対して選択的に多重
結像露光法の効果を得ることができる。これにより、孤
立パタンと位相シフトによる繰返しパタン両方のパタン
に対して必要な焦点深度を確保することができることが
わかる。なお、以上の効果を−F分に得るためには露光
光のコヒートンスフアクタ−σは0.3 以下であるこ
とが好ましい。
When the coherency is low, the width of the peak of the light intensity of the isolated space pattern and the image contrast of the L/S pattern similarly widens in the light @ direction as Δ increases. but,
At the same time, the absolute value of image contrast/trust decreases (to 1.7). On the other hand, when copy density is high, there is no significant difference in the effect of multiple imaging exposure method on isolated space patterns. For this, the phase shift method is used.■2
.. /"S Papayu can obtain a strong image contrast in a wide range in the optical axis direction (7) regardless of △, and it becomes h6-like 4 (
The reason for h is as follows: τ is 7 degrees, the high space is about 1 piece, and the condition is 71'!,')
: When using the phase one method, the depth of focus becomes significantly larger. In this case, a relatively small distance between image planes Δ (usually 1
Even if the multiple imaging exposure method is applied using 66 to 2.0×λ/NA), the optical image obtained by the phase shift method is hardly affected. Therefore, for repetitive patterns, the phase shift method C
The effect of the multiple imaging exposure method can be selectively obtained only for isolated space patterns while maintaining a large depth of focus and a high contrast optical image. It can be seen that this makes it possible to secure the necessary depth of focus for both the isolated pattern and the repeated pattern due to phase shift. In addition, in order to obtain the above effect in -F, it is preferable that the coherence factor -σ of the exposure light is 0.3 or less.

以−I−述べた方法では、高コヒーレンス条件を用いる
が、この場合前に述べたように近接パタン間のト渉効果
が増大するため、光学的近接効果が生じる。一対の逆位
相パタン間の相互作用は常にパタン間の光強度を弱める
方向、即ち、パタン間の分離度を高める好まし、い方向
に働くが、同位相の場合は逆に強める方向、即ちパタン
の分離度を劣化させる方向に働く。二の相互作用はデフ
ォーカスと共に増大するので、大きなデフォーカス像を
重ねあわせる多重結像露光法では特に大きな間覇となる
。実際のLSIパタンでは、同位相のパタンか遮光部を
介して相対する1、・イアウドが想定される。従って、
同位相パタン間の近接効果を抑えるための対策が必要と
なる。
In the method described below, high coherence conditions are used, in which case optical proximity effects occur due to the increased interference between adjacent patterns, as described above. The interaction between a pair of antiphase patterns always works in the direction of weakening the light intensity between the patterns, that is, in the direction that is favorable for increasing the degree of separation between the patterns, but in the case of the same phase, it works in the opposite direction, that is, in the direction of increasing the degree of separation between the patterns. This acts in the direction of deteriorating the degree of separation. Since the second interaction increases with defocusing, the multi-imaging exposure method in which large defocused images are superimposed becomes particularly large. In an actual LSI pattern, it is assumed that the patterns are in the same phase or are 1.Iauds facing each other through a light shielding part. Therefore,
Measures are required to suppress the proximity effect between same-phase patterns.

第2図(a)は、2本の同位相の孤立線状透光部(スペ
ース)パタンが近接して存在するどきの光強度分布のデ
フォ・−カス依存性を、2つのパタンのエツジ間の距離
りとコヒーレジスフアクタ−σを変えて示したものであ
る。2つのパタンにより作られる光強度分布は、各々の
パタンが事犯で存在する場合の光強度分布の和に、2つ
のパタン間の相互作用(相互作用強度)を加えたものど
なる4、第2図には実際の光強度分布に加えて、この相
互作用強度も合せて示した。、パタン間距離が小さく、
空間コヒーレンスが大きく、又、デフォーカス駅が増大
する程、パタン間の相圧作用即ち近接効果が増大し、2
つのパタンの間に第3の光強度ピークが現われることが
わかる。
Figure 2 (a) shows the defocus dependence of the light intensity distribution when two isolated linear transparent space patterns of the same phase exist in close proximity, and the difference between the edges of the two patterns. The distance and the coherence factor σ are shown by changing. The light intensity distribution created by the two patterns is the sum of the light intensity distributions when each pattern exists in an incident, plus the interaction (interaction strength) between the two patterns.4, Figure 2 In addition to the actual light intensity distribution, this interaction strength is also shown. , the distance between patterns is small,
As the spatial coherence increases and the number of defocus stations increases, the phase pressure effect between patterns, that is, the proximity effect increases, and 2
It can be seen that a third light intensity peak appears between the two patterns.

第2図(b )は、多重結像露光法を適用した場合の(
a)と同様の図である。(a)と比べて、大きなデフォ
ーカスに対しても2つのパタンに対応する光強度のピー
クが保たれており、多重結像露光法によって焦点深度が
増大していることがわかる。
Figure 2(b) shows (
It is a figure similar to a). Compared to (a), it can be seen that the light intensity peaks corresponding to the two patterns are maintained even with large defocus, and the depth of focus is increased by the multiple imaging exposure method.

しかし、パタン間距離が小さく、空間コヒーレンスが大
きくなると、やはり2つのパタンの間に第3の光強度ピ
ークが、広い焦点範囲にわたって現われてしまう。
However, if the distance between patterns is small and the spatial coherence is large, a third light intensity peak will still appear between the two patterns over a wide focal range.

これらの同位相間近接効果を十分に抑えるためには、パ
タン間距離(λ/NAを単位として表した)を、コヒー
レンスファクターに応じて第3図の斜線部で示した範囲
に設定することが好ましい。
In order to sufficiently suppress these in-phase proximity effects, it is necessary to set the distance between patterns (expressed in λ/NA as a unit) within the range shown by the shaded area in Figure 3 according to the coherence factor. preferable.

一方、逆に位相シフト法の効果を十分に得るためには、
逆位相パタン間の距離は第3図の実線の下側(斜線のな
い部分)に設定することが好ましい。
On the other hand, in order to obtain the full effect of the phase shift method,
It is preferable that the distance between the opposite phase patterns is set below the solid line in FIG. 3 (the part without diagonal lines).

以りより、遮光部を介し7て相対する同位相パタン間の
距離を離すことにより、高コヒーレ〉ス条件Fでの同位
相パタン間の近接効果を抑えることが可能となる。さら
に又、微細パタンの繰返し方向が限定されているLSI
パタン等では、−ト、記繰返し1方向に対してのみ露光
光の実効的な空間コヒーレンスを上げ、これと垂直な方
向の空間コヒーレンスを抑えることにより、後者の方向
に対する近接効果が抑えられる。
Therefore, by increasing the distance between the same phase patterns that face each other via the light shielding part 7, it is possible to suppress the proximity effect between the same phase patterns under the high coherence condition F. Furthermore, an LSI in which the repeating direction of fine patterns is limited
In patterns, etc., by increasing the effective spatial coherence of the exposure light only in one direction and suppressing the spatial coherence in a direction perpendicular to this direction, the proximity effect in the latter direction can be suppressed.

[実施例] 第1実施例 次に、本発明の一実施例について説明する。[Example] First example Next, one embodiment of the present invention will be described.

第4図(a)は典型的なLSI配線のマスクパタン、第
4図(1:) )〜(d)は(a)のマスクパタンに対
して高コヒーレンス照明下(a=0.2)で位相シフト
法を用いたときに得られる光学像のデフォーカス依存性
(デフォーカス値0/、Lm、11zm。
Figure 4(a) shows a typical LSI wiring mask pattern, and Figures 4(1:) to (d) show the mask pattern in (a) under high coherence illumination (a=0.2). Defocus dependence of the optical image obtained when using the phase shift method (defocus value 0/, Lm, 11zm.

1.5μm)を光強度分布の等高線で示し2.たもので
ある。使用した光源はKrFエキシマレーザ(波長24
8nm)、投影レンズの開11数i:io、45である
。なお、透過光の位相を反転さゼるための位相シフタは
、繰返しく縞状)パタンの1本毎に設けた。デフォーカ
スすると共に、L / S部分は像が残るが、周辺部分
(突起部分)の像が消滅し7てしまう。
1.5 μm) is shown by the contour lines of the light intensity distribution.2. It is something that The light source used was a KrF excimer laser (wavelength 24
8 nm), and the open 11 number i:io of the projection lens is 45. Note that a phase shifter for inverting the phase of transmitted light was provided for each striped pattern. As the image is defocused, an image remains in the L/S portion, but an image in the peripheral portion (projection portion) disappears.

第4図(e)〜(g)は、第4図(b)〜(d)と同じ
それぞれデフォーカス値と同じ位相シフトマスクを多重
結像露光法を用いて露光した例である。但し、ここで多
重結像露光法におけるデフォーカス量とは2つの結像面
の平均面からのずれ量とする。
FIGS. 4(e) to 4(g) are examples in which the same phase shift masks as those shown in FIGS. 4(b) to 4(d), each having the same defocus value, are exposed using the multiple imaging exposure method. However, here, the amount of defocus in the multiple imaging exposure method is defined as the amount of deviation of the two imaging planes from the average plane.

又、結像面間距離は2μI’nとした。これにより、突
起部分の細りゃパタンの折れ曲がり部分等でのくびれが
みられるものの、デフォーカス時においても、■、/S
部分のみならず周辺部分く突起部分)の像も維持される
ことがわかる。
Further, the distance between the image forming planes was set to 2 μI'n. As a result, although constrictions can be seen at the thinner protrusions and the bent parts of the pattern, even when defocused, ■, /S
It can be seen that not only the image of the area but also the peripheral area (projection area) is maintained.

第2実施例 次に、本発明の別の実施例について説明する。Second example Next, another embodiment of the present invention will be described.

第5図(a)は別の典型的な1.、、 S I配線マス
クパタン、第5図(t))〜(lはデフォーカス値をO
pm、171m、1.5μm  Lだときの第5図(2
1)のマスクパタンに対して高コヒーレンス照明下で位
相シフト法と多重結像露光法を適用した例である。光学
系の条件は第1実施例に同じである。遮光部を介して相
対する同位相パタンの間(例えば左から3本目と5本目
の配線の間)で光が広がって(例えば左から3本目の配
線の先端部)、両者が接続し、そうになっていることが
わかる4、そこで、配線パタンの級返し方向に対して遮
光部を介して直接相対する同位相パタンをできるだけ離
すために、配線パタンを第4図(a)の様(:変更した
。これにより、同位相パタン間の相互作用を抑えること
ができた。なお、上記パタン設計の変更は単に幾何学的
な配置の問題でおり、LSIの機能に全く影響しない。
FIG. 5(a) shows another typical 1. ,, SI wiring mask pattern, Fig. 5(t)) ~ (l is the defocus value O
Figure 5 (2) when pm, 171m, 1.5μm L
This is an example in which the phase shift method and the multiple imaging exposure method are applied to the mask pattern 1) under high coherence illumination. The conditions of the optical system are the same as in the first embodiment. The light spreads between the same-phase patterns facing each other through the light shielding part (for example, between the third and fifth wires from the left), and the two connect (for example, at the tip of the third wire from the left). 4.Therefore, in order to separate the in-phase patterns that are directly opposed to each other through the light shielding part as much as possible in the direction of the wiring pattern, the wiring pattern was changed as shown in Figure 4(a) (: This made it possible to suppress the interaction between the same-phase patterns.The above-mentioned change in pattern design is simply a matter of geometrical arrangement and does not affect the function of the LSI at all.

第:3実施例 第6図(a)は、第4図(a)の位相シフトマスクパタ
ンに若干の補正を加えたもの、又、第6図(b )・・
〜(d)は第6図(43)の7スノノパタンを多重結像
露光法を用いて露光した例である3、(デフォーカス値
Opm、1 μm、1.5μm)本実施例では、繰返し
パタンの繰返し方向に対(,2て高い」7F″・−Lン
ス(σ−0,1相当)を、これと垂直な方向に対して比
較的低いコヒーレンス(σ=0.7相当)を持つ照明光
を用いた。その他の光学系条件は、第1実施例と同じで
ある。等方向なコヒーレンスを用いた第4図(e)〜(
g)に比べて、よりマスクパタンに忠実な像を深い焦点
深度で得ることができた。
Embodiment 3 FIG. 6(a) shows the phase shift mask pattern of FIG. 4(a) with some corrections, and FIG. 6(b)...
~(d) is an example of exposing the 7 snow patterns shown in FIG. 6 (43) using the multiple imaging exposure method. An illumination with a relatively low coherence (equivalent to σ = 0.7) in the direction perpendicular to this (equivalent to σ - 0,1) with a high "7F" · -Lance (equivalent to σ - 0,1) in the repetition direction of Light was used.Other optical system conditions were the same as in the first example.Isodirectional coherence was used in Figs.
Compared to g), an image more faithful to the mask pattern could be obtained with a deeper depth of focus.

なお、一般に第4図(a)の様な孤立線パタンと位相シ
フトによるI、/Sパタンを含むパタンに多重結像露光
法を適用すると、孤立線パタンの光強度が相対的に低下
する。第6図(a)におけるパタンの補正は、主にこの
光強度のアンバランスを解決するために孤立線パタンの
線幅を広げたものである。孤立線パタンの光強度分布の
広がりは、線幅が0.7×λ/ N 、A以下では殆ど
変化しないので、その線幅を変λることにより光強度を
調整することができる。
Generally, when the multiple imaging exposure method is applied to a pattern including an isolated line pattern and an I, /S pattern due to a phase shift, as shown in FIG. 4(a), the light intensity of the isolated line pattern is relatively reduced. The pattern correction shown in FIG. 6(a) is mainly to widen the line width of the isolated line pattern in order to solve this imbalance of light intensity. The spread of the light intensity distribution of the isolated line pattern hardly changes when the line width is 0.7×λ/N, A or less, so the light intensity can be adjusted by changing the line width λ.

なお、上記コヒーレンスの異方性を有する照明光を得る
ためには、縮小投影露光装置の照明光学系の2次光源面
に、第7図に示すようなアパーチャ(開[−])を設(
Jた。有効光源は、−のアパーチャによって規定される
In order to obtain illumination light having the above coherence anisotropy, an aperture (open [-]) as shown in FIG. 7 is provided on the secondary light source surface of the illumination optical system of the reduction projection exposure apparatus.
J. The effective light source is defined by the - aperture.

第4実施例 次に、本発明の1実施例による縮小投影露光装置につい
て説明する。第8図は本発明による縮小投影露光装置の
照明光学系の模式図である、照明光学系の2次光源面に
置かれた円盤には異なる形状を有する複数のアパーチャ
が設置されている。
Fourth Embodiment Next, a reduction projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic diagram of the illumination optical system of the reduction projection exposure apparatus according to the present invention. A plurality of apertures having different shapes are installed on a disk placed on the secondary light source surface of the illumination optical system.

円盤を回転させる二とにより、複数のアパーチャの内の
1つを照明光学系の光路−ト2次光源面に設定すること
ができる。これにより、有効光源の形状を様々に設定す
ることができる。
By rotating the disk, one of the plurality of apertures can be set on the optical path of the illumination optical system and the secondary light source surface. Thereby, the shape of the effective light source can be set in various ways.

第5実施例 第9図は本発明による別の縮小投影露光装置の照明光学
系の模式図である。照明光学系の2次光源面に、縦横幅
を可変とする機能を有するのFi’T変成形変成−アパ
ーチャら肘ている。上記アパーチャの縦横は、縮小投影
露光装置にて露光されるウェハのオリフラに甲行に設定
されている。これにより、有効光源の形状を様々な大き
さと縦mhヒを有づ゛る長方形形状C7−設定する二と
ができる、上記アベー千■の他C1二他のアパーチャ、
例えば円形アバ−千ヤと重ねることができる様になって
おり、可変成形?パーチャの大きさを上記円形アパーチ
ャより大きくすることによ−pて、有効光源の形状を例
えば山形とすることもできる、 〔発明の効果1 以上−1、本発明C,−よれば、位相シフト法と多重結
像露光法を高コヒ・−レ〉ス条件下で併用する二とZ、
″より、比較的単純な紛返し2パタシの部分と、孤)″
Lライシ等からなる複雑なパタンの両方を含む一般的な
固体素rパタンにおいC,F記どちらの部分のベタ゛・
1′一対しても劃−分な解像度及び焦点深度が得lユ)
ねる。
Fifth Embodiment FIG. 9 is a schematic diagram of an illumination optical system of another reduction projection exposure apparatus according to the present invention. The secondary light source surface of the illumination optical system has a Fi'T aperture that has the function of making the vertical and horizontal widths variable. The length and width of the aperture are set to be parallel to the orientation flat of the wafer exposed by the reduction projection exposure apparatus. This allows the shape of the effective light source to be set to a rectangular shape C7-2 with various sizes and vertical heights.
For example, it can be stacked with the circular Aba-Chiya, and is variable molded. By making the size of the aperture larger than the circular aperture, the shape of the effective light source can be made into a chevron shape, for example. 2 and Z, which use both the method and the multiple imaging exposure method under high coherence conditions.
``The relatively simple 2-patashi part, and the part)''
In a general solid-state r pattern that includes both complex patterns such as L-lyshi, the solid state of either part of C or F is
1' provides superior resolution and depth of focus)
Sleep.

また、Z又・りl−1で遮光部を介して相対する同位相
バタ゛ノ間の距離を空間的コピーし・ンス等に応じて一
定距離以手離して配置する、又は、紛返しパタンの繰返
(−U向に対し、C晶いコヒーレンシイを用い2こわと
畢直な力面に対して比較的低いフヒー しンシイを持つ
照明光を用いる等する5:とじより、同位相パタン65
の近接力Wを抑え、マスクベタ> (こ対して、忠実性
な投影像もし、くは1.・S・ストパタンか得られる1
1 、:れらによって、量産性と信頼性に優れた縮小投影露
光法か0,3μn1以下のパタン線巾に対しても適用可
能となる。
In addition, it is possible to spatially copy the distance between the same-phase butterflies facing each other via the light shielding part in the Z-cross route l-1, and arrange them a certain distance apart depending on the situation or the like, or to repeat the mismatched pattern. (For the −U direction, use C-crystalline coherency. 2. Use illumination light with relatively low coherency for stiff and straight force surfaces. 5. From the binding, in-phase pattern 65
By suppressing the proximity force W of
1: These make it possible to apply the reduction projection exposure method, which is excellent in mass production and reliability, to pattern line widths of 0.3 μn1 or less.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図(a)、(b)は、本発明の原理とな
る効果を示す特性図、第3図は、本発明の適用範囲を示
す特性図である、第4図(a)は、典型的なLSIパタ
ンの模式図、第4図(F))〜(d)は、従来庭先法に
よる光学像を示tり1、第4図(c)〜(e)は、本発
明の一実施例による光学像を示す図である。第5図(a
)は別の典型的な1.、 S Iパタンの模式し1、第
5図(1))〜((j)は本発明の別の実施例の問題点
を示す図73ある。第6図(a)は、典型的なi、+ 
s rパタンの模式図、第6し] (b )〜((1)
は、本発明の別の実施例による光学像を示す図である。 1又、第′71り1は、本発明の一実施例のためのn光
装置の一部を示す模式図である 第81ぷj及び第9図
は本発明による縮小投影露光装置の照明光学系のわ V  !  図 (a7)スペース”y、:’      (C)L/s
/X’9’y簀・慎                
    J′−[ラノl(%)尤Pl浄jイFy1  
         尤−−L6旬イkffi(b、)バ
ースハ゛21.(〆)勾ζs/+’;’−’丸輻豪M装
置          丸軸ろ′句イ1劣  zi (6し)  イ(−釆ンJ丈 ■  3  凹 ρ5     /      、/、5八゛):x、、
;、、’唱づ距高仔 (′へNA3)”4  4  f
il ”+   ぢ  r−+             ;
→」、 〆 L←−1<a−、)          
  (L)第 7  図 1B1.a #19F2] 手  続  補  正  i(方  式)事件の表示 平成 2年 特 +!′1′  順 第 337084
号発明の名称 マスク及び投影露光装置並びにパタン形成方法補正をす
る者 事件との関係   特 許 出 願 人名称   (5
10)株式会社 日  立  製  作  所補正の対
象   明細嘗の図面の簡単な説明の闇。
Figures 1, 2 (a) and 2 (b) are characteristic diagrams showing the effects that form the principle of the present invention, Figure 3 is a characteristic diagram showing the scope of application of the present invention, and Figure 4 (a). ) is a schematic diagram of a typical LSI pattern, Figures 4(F) to 4(d) are optical images obtained by the conventional garden method, and Figures 4(c) to 4(e) are the optical images of the conventional FIG. 3 is a diagram showing an optical image according to an embodiment of the invention. Figure 5 (a
) is another typical 1. , SI pattern schematic diagram 1, FIG. 5(1) to (j) are FIG. 73 showing the problems of another embodiment of the present invention. FIG. 6(a) is a typical i pattern. ,+
Schematic diagram of sr pattern, No. 6] (b) ~ ((1)
FIG. 6 is a diagram showing an optical image according to another embodiment of the present invention. 1 is a schematic diagram showing a part of an n-light device for an embodiment of the present invention; and 81 and 9 are illumination optics of a reduction projection exposure device according to the present invention. Type of V! Figure (a7) Space “y,:’ (C) L/s
/X'9'y Shin Kan
J'-
尤--L6 seasonal kffi (b,) birth high 21. (〆)〆〆〆〆ζs/+';'-'〈゜゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛゛) x,,
;,,'Singing distance high child ('to NA3)''4 4 f
il ”+ ぢ r−+;
→", 〆 L←-1<a-,)
(L) No. 7 Figure 1B1. a #19F2] Procedure Amendment i (Method) Display of Cases 1990 Special +! '1' Order No. 337084
Name of the No. Invention: Mask, projection exposure device, and relationship to the case involving a person correcting a pattern forming method Patent Applicant Name (5)
10) Subject of Hitachi Manufacturing Co., Ltd. Correction: The darkness in the simple explanation of the drawings in the specifications.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、マスク上のパタンを光学系を用いて基板上へ投影露
光することによりパタンを形成する方法において、上記
マスクが、近接して隣合う開口パタンを通過する光の位
相が互いに反転するような機能を含む位相シフトマスク
であり、上記露光は、多重結像露光法を用い上記基板上
の同一露光領域に対して、上記マスクパタンの複数の像
を光軸方向の異なる位置に結像させて行われることを特
徴とするパタン形成方法。 2、上記位相シフトマスクを用いたパタン形成方法にお
いて、マスク上で遮光部を介して相対して配置された同
位相を有するパタン間の距離を、上記露光に用いられる
光の空前記多重結像露光法を適用するかしないかまたは
上記露光に用いられる光の空間的コヒーレンシィに応じ
て、一定距離以上離して配置したことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のパタン形成方法。 3、近接して隣合う開口パタンを通過する光の位相が互
いに反転するような機能を含む位相シフトマスクにおい
て、マスク上で遮光部を介して相対して配置された同位
相を有するパタン間の距離を前記多重結像露光法を適用
するかしないかまたは前記コヒーレンシィに応じて、一
定距離以上離して配置したことを特徴とするマスク。 4、特許請求の範囲第1項記載のパタン形成方法におい
て、特許請求の範囲第3項記載のマスクを用い、かつ前
記露光に用いられる光の空間的コヒーレンスファクター
を0.3以下としたことを特徴とするパタン形成方法。 5、マスク上のパタンを光学系を用いて基板上へ投影露
光することによりパタンを形成する方法において、上記
マスクが繰返しパタンを有し、上記マスクを照明する光
が、上記繰返し方向に対して高い空間的コヒーレンシィ
を、これと垂直な方向に対して比較的低い空間的コヒー
レンシィを持つことを特徴とするパタン形成方法。 6、特許請求の範囲第3項記載のパタン形成方法におい
て、特許請求の範囲第3項記載のマスクと、特許請求の
範囲第5項記載のマスク照明光を用いたことを特徴とす
るパタン形成方法。 7、縮小投影露光装置の2次光源面の有効光源の形状を
、上記繰返しパタンの繰返し方向に対して小さく、これ
と垂直な方向に対して大きく設定したことを特徴とする
投影露光装置。 8、有効光源の形状を規制する複数のアパーチャを搭載
していて上記複数のアパーチャから任意のアパーチャを
選べる機能を有することを特徴とする特許請求の範囲第
7項記載の投影露光装置。 9、有効光源の形状を規制するアパーチャの形状を可変
とする機能を有することを特徴とする特許請求の範囲第
7項記載の投影露光装置。
[Claims] 1. In a method of forming a pattern by projecting and exposing a pattern on a mask onto a substrate using an optical system, the mask controls the phase of light passing through closely adjacent aperture patterns. This is a phase shift mask that includes a function such that the patterns are reversed each other, and the exposure is performed using a multiple imaging exposure method to produce multiple images of the mask pattern on the same exposure area on the substrate in different optical axis directions. A pattern forming method characterized by forming an image at a certain position. 2. In the pattern forming method using the above phase shift mask, the distance between the patterns having the same phase that are arranged opposite to each other on the mask through the light shielding part is determined by the multiple imaging of the light used for the exposure. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is arranged at a distance of a certain distance or more depending on whether an exposure method is applied or not or the spatial coherency of the light used for the exposure. 3. In a phase shift mask that includes a function in which the phases of light passing through closely adjacent aperture patterns are inverted, there is a difference between patterns having the same phase that are placed opposite each other on the mask through a light shielding part. A mask characterized in that the masks are arranged at a distance of a certain distance or more depending on whether the multiple imaging exposure method is applied or not or the coherency. 4. In the pattern forming method according to claim 1, the mask according to claim 3 is used, and the spatial coherence factor of the light used for the exposure is 0.3 or less. Characteristic pattern formation method. 5. In a method of forming a pattern by projecting and exposing a pattern on a mask onto a substrate using an optical system, the mask has a repeating pattern, and the light illuminating the mask is directed toward the repeating direction. A pattern forming method characterized by having high spatial coherency and relatively low spatial coherency in a direction perpendicular to the spatial coherency. 6. A pattern forming method according to claim 3, characterized in that the mask according to claim 3 and the mask illumination light according to claim 5 are used. Method. 7. A projection exposure apparatus characterized in that the shape of the effective light source on the secondary light source surface of the reduction projection exposure apparatus is set to be small with respect to the repeating direction of the repeating pattern and large with respect to the direction perpendicular thereto. 8. The projection exposure apparatus according to claim 7, which is equipped with a plurality of apertures that regulate the shape of the effective light source, and has a function of selecting an arbitrary aperture from the plurality of apertures. 9. The projection exposure apparatus according to claim 7, which has a function of varying the shape of an aperture that regulates the shape of the effective light source.
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