JPH05182890A - 像投影方法及び該方法を用いた半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
像投影方法及び該方法を用いた半導体デバイスの製造方法Info
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- JPH05182890A JPH05182890A JP4018338A JP1833892A JPH05182890A JP H05182890 A JPH05182890 A JP H05182890A JP 4018338 A JP4018338 A JP 4018338A JP 1833892 A JP1833892 A JP 1833892A JP H05182890 A JPH05182890 A JP H05182890A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 位相物体により形成したパターンを用いて高
解像度のパターン像が得られる像投影方法及び該方法を
用いた半導体デバイスの製造方法を得ること。 【構成】 明部と暗部より成るパターンを波長λの放射
ビームで照明し、該パターン側の開口数がＮＡｏに設定
された結像光学系により該パターンの像を投影する像投
影方法において、前記パターンの暗部を入射ビームにほ
ぼλ／２の位相差を与えるピッチがλ／ＮＡｏ以下の位
相格子で形成し、前記結像光学系の開口絞りの位置で前
記位相格子からの０次光を遮光部材で遮光しながら前記
パターン像を投影すること。
解像度のパターン像が得られる像投影方法及び該方法を
用いた半導体デバイスの製造方法を得ること。 【構成】 明部と暗部より成るパターンを波長λの放射
ビームで照明し、該パターン側の開口数がＮＡｏに設定
された結像光学系により該パターンの像を投影する像投
影方法において、前記パターンの暗部を入射ビームにほ
ぼλ／２の位相差を与えるピッチがλ／ＮＡｏ以下の位
相格子で形成し、前記結像光学系の開口絞りの位置で前
記位相格子からの０次光を遮光部材で遮光しながら前記
パターン像を投影すること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は像投影方法及び該方法を
用いた半導体デバイスの製造方法に関し、特に半導体素
子（半導体デバイス）の高集積化に伴い高解像度のパタ
ーン像を得る際に好適なものである。
用いた半導体デバイスの製造方法に関し、特に半導体素
子（半導体デバイス）の高集積化に伴い高解像度のパタ
ーン像を得る際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】原画パターン（パターン）の描かれたマ
スク（以下、レチクルと称す）を照明系で照明し、該レ
チクル面上のパターンを投影光学系（投影レンズ）によ
りウエハ面上に投影転写する縮小型の投影露光装置（ス
テッパー）には、投影転写できるパターン像の微細化が
要求されている。縮小型の投影露光装置がどの程度の微
細なパターンまで転写できるかを表わす解像度（限界解
像線幅）は、周期的に明暗が変化するレチクルパターン
を用いて、ウエハ上で隣接する２ケ所の明暗が分離でき
るかどうかで評価している。この解像度を向上させる一
手法として、所謂位相シフト法を用いる方法が例えば特
公昭６２−５０８１１号公報やＩＥＥＥ，Ｔｒａｎｓ．
ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ，ｖｏｌ ＥＤ
−２９，Ｎｏ．１２（１９８２），Ｐ１２８２等で提案
されている。
スク（以下、レチクルと称す）を照明系で照明し、該レ
チクル面上のパターンを投影光学系（投影レンズ）によ
りウエハ面上に投影転写する縮小型の投影露光装置（ス
テッパー）には、投影転写できるパターン像の微細化が
要求されている。縮小型の投影露光装置がどの程度の微
細なパターンまで転写できるかを表わす解像度（限界解
像線幅）は、周期的に明暗が変化するレチクルパターン
を用いて、ウエハ上で隣接する２ケ所の明暗が分離でき
るかどうかで評価している。この解像度を向上させる一
手法として、所謂位相シフト法を用いる方法が例えば特
公昭６２−５０８１１号公報やＩＥＥＥ，Ｔｒａｎｓ．
ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ，ｖｏｌ ＥＤ
−２９，Ｎｏ．１２（１９８２），Ｐ１２８２等で提案
されている。
【０００３】この位相シフト法においては電子回路パタ
ーンを形成する透明部と不透明部のうち透明部の一部に
通過光束に一定の位相差（例えば１８０度）を付与する
ことができる位相シフト膜を施した位相シフトマスクを
用い、これによりパターン像の解像力やコントラストを
向上させている。
ーンを形成する透明部と不透明部のうち透明部の一部に
通過光束に一定の位相差（例えば１８０度）を付与する
ことができる位相シフト膜を施した位相シフトマスクを
用い、これによりパターン像の解像力やコントラストを
向上させている。
【０００４】この位相シフトマスクを用いれば投影光学
系の開口数（ＮＡ）及び露光波長が一定であっても周期
的なパターン像の解像力の向上及び焦点深度を深くさせ
ることができるという特長がある。
系の開口数（ＮＡ）及び露光波長が一定であっても周期
的なパターン像の解像力の向上及び焦点深度を深くさせ
ることができるという特長がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】位相シフト法には空間
周波数変調型やエッジ強調型そして遮光効果強調型等の
種々なタイプのものが知られている空間周波数変調型と
はレチクル上の不透明部を挟む両側の透明部の一方に位
相差π（即ち露光波長λの１／２）を発生させる位相物
体である位相シフターを形成し、この２ケ所の透明部を
通過した光の位相を互いに逆転させるものである。
周波数変調型やエッジ強調型そして遮光効果強調型等の
種々なタイプのものが知られている空間周波数変調型と
はレチクル上の不透明部を挟む両側の透明部の一方に位
相差π（即ち露光波長λの１／２）を発生させる位相物
体である位相シフターを形成し、この２ケ所の透明部を
通過した光の位相を互いに逆転させるものである。
【０００６】エッジ強調型とは透過部のエッジに位相シ
フターを設け、透過部を通った光のエッジに逆位相の光
を加えるものである。
フターを設け、透過部を通った光のエッジに逆位相の光
を加えるものである。
【０００７】遮光効果強調型とは遮光部の中心を開口
し、ここに位相シフターを設け、位相シフターのない透
過部を通った光とは逆位相の光を遮光部に強制的に加え
るものである。
し、ここに位相シフターを設け、位相シフターのない透
過部を通った光とは逆位相の光を遮光部に強制的に加え
るものである。
【０００８】通常の位相シフトマスクは石英等のガラス
基板上にクロム等の遮光物と、ＳｉＯ2 等の位相物体の
２種の材料で構成する為、複雑なプロセスが必要となる
傾向があった。
基板上にクロム等の遮光物と、ＳｉＯ2 等の位相物体の
２種の材料で構成する為、複雑なプロセスが必要となる
傾向があった。
【０００９】又、簡単なプロセスで同様の効果を得られ
るレチクルとして位相物体のみのレチクル（以下「位相
型レチクル」と呼ぶ）を用いたものがある。この位相型
レチクルは通常のレチクルに於ける遮光部の効果をパタ
ーンの内部を微細な回折格子で形成することにより、こ
の部分を通過した光を投影レンズの開口外へ回折させ、
即ち通過光をなくしてパターン像を形成する方法であ
り、例えば１９９０年第１０回 Bay Area Chrome User
s SymposiumにてB.J Linn氏による『Phase-ShiftAnd Ot
her challenges In Optical Musk Technology』の中で
紹介されている。
るレチクルとして位相物体のみのレチクル（以下「位相
型レチクル」と呼ぶ）を用いたものがある。この位相型
レチクルは通常のレチクルに於ける遮光部の効果をパタ
ーンの内部を微細な回折格子で形成することにより、こ
の部分を通過した光を投影レンズの開口外へ回折させ、
即ち通過光をなくしてパターン像を形成する方法であ
り、例えば１９９０年第１０回 Bay Area Chrome User
s SymposiumにてB.J Linn氏による『Phase-ShiftAnd Ot
her challenges In Optical Musk Technology』の中で
紹介されている。
【００１０】しかしながらこの手法はレチクルの製作条
件より、投影レンズの開口外に遮光効果を出したい部分
のすべての光を回折させるということが大変困難であ
り、結果として解像度を大きく改善することが大変難し
かった。
件より、投影レンズの開口外に遮光効果を出したい部分
のすべての光を回折させるということが大変困難であ
り、結果として解像度を大きく改善することが大変難し
かった。
【００１１】本発明は位相型レチクルを用いて半導体素
子を製造する際の位相物体の構成及び投影光学系の構成
を適切に設定することにより、投影光学系の光学性能を
良好に維持しつつ、投影パターン像の解像力の向上を図
り、高集積度の半導体素子が容易に得られる像投影方法
及び該方法を用いた半導体デバイスの製造方法の提供を
目的とする。
子を製造する際の位相物体の構成及び投影光学系の構成
を適切に設定することにより、投影光学系の光学性能を
良好に維持しつつ、投影パターン像の解像力の向上を図
り、高集積度の半導体素子が容易に得られる像投影方法
及び該方法を用いた半導体デバイスの製造方法の提供を
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の像投影方法は、
明部と暗部より成るパターンを波長λの放射ビームで照
明し、該パターン側の開口数がＮＡｏに設定された結像
光学系により該パターンの像を投影する像投影方法にお
いて、前記パターンの暗部を入射ビームにほぼλ／２の
位相差を与えるピッチがλ／ＮＡｏ以下の位相格子で形
成し、前記結像光学系の開口絞りの位置で前記位相格子
からの０次光を遮光部材で遮光しながら前記パターン像
を投影することを特徴としている。
明部と暗部より成るパターンを波長λの放射ビームで照
明し、該パターン側の開口数がＮＡｏに設定された結像
光学系により該パターンの像を投影する像投影方法にお
いて、前記パターンの暗部を入射ビームにほぼλ／２の
位相差を与えるピッチがλ／ＮＡｏ以下の位相格子で形
成し、前記結像光学系の開口絞りの位置で前記位相格子
からの０次光を遮光部材で遮光しながら前記パターン像
を投影することを特徴としている。
【００１３】特に本発明では （イ）前記明部が位相シフターを含むこと （ロ）前記パターンが前記明部と前記暗部の繰り返しパ
ターンを含み、該繰り返しパターンの前記暗部を挟む一
対の明部の少なくとも一方に該一対の明部に入射する各
ビーム間にλ／２の位相差を与える位相シフターが形成
されていること （ハ）前記０次光を遮光する為の遮光部材が５〜２０％
の透過率を備えること （ニ）前記０次光を遮光する為の遮光部材が前記放射ビ
ームが前記絞りの位置に形成する光源像の径の９０〜９
７．５％の径を備えること 等を特徴としている。
ターンを含み、該繰り返しパターンの前記暗部を挟む一
対の明部の少なくとも一方に該一対の明部に入射する各
ビーム間にλ／２の位相差を与える位相シフターが形成
されていること （ハ）前記０次光を遮光する為の遮光部材が５〜２０％
の透過率を備えること （ニ）前記０次光を遮光する為の遮光部材が前記放射ビ
ームが前記絞りの位置に形成する光源像の径の９０〜９
７．５％の径を備えること 等を特徴としている。
【００１４】又半導体デバイスの製造方法としては 明部と暗部より成るパターンを備えるレチクルを波長λ
の放射ビームで照明し、該レチクル側の開口数がＮＡｏ
に設定された結像光学系により該レチクルのパターンの
像をウエハー上に投影し、半導体デバイスを製造する半
導体デバイスの製造方法において、前記パターンの暗部
を入射ビームにほぼλ／２の位相差を与えるピッチがλ
／ＮＡｏ以下の位相格子で形成し、前記結像光学系の開
口絞りの位置で前記位相格子からの０次光を遮光部材で
遮光しながら前記パターン像を投影することを特徴とし
ている。
の放射ビームで照明し、該レチクル側の開口数がＮＡｏ
に設定された結像光学系により該レチクルのパターンの
像をウエハー上に投影し、半導体デバイスを製造する半
導体デバイスの製造方法において、前記パターンの暗部
を入射ビームにほぼλ／２の位相差を与えるピッチがλ
／ＮＡｏ以下の位相格子で形成し、前記結像光学系の開
口絞りの位置で前記位相格子からの０次光を遮光部材で
遮光しながら前記パターン像を投影することを特徴とし
ている。
【００１５】特に本発明では （ホ）前記明部が位相シフターを含むこと （ヘ）前記パターンが前記明部と前記暗部の繰り返しパ
ターンを含み、該繰り返しパターンの前記暗部を挟む一
対の明部の少なくとも一方に該一対の明部に入射する各
ビーム間にλ／２の位相差を与える位相シフターが形成
されていること （ト）前記０次光を遮光する為の遮光部材が５〜２０％
の透過率を備えること （チ）前記０次光を遮光する為の遮光部材が前記放射ビ
ームが前記絞りの位置に形成する光源像の径の９０〜９
７．５％の径を備えること 等を特徴としている。
ターンを含み、該繰り返しパターンの前記暗部を挟む一
対の明部の少なくとも一方に該一対の明部に入射する各
ビーム間にλ／２の位相差を与える位相シフターが形成
されていること （ト）前記０次光を遮光する為の遮光部材が５〜２０％
の透過率を備えること （チ）前記０次光を遮光する為の遮光部材が前記放射ビ
ームが前記絞りの位置に形成する光源像の径の９０〜９
７．５％の径を備えること 等を特徴としている。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の像投影方法及びそれを用いた
半導体デバイスの製造方法を適用した投影露光装置の光
学系の要部概略図である。
半導体デバイスの製造方法を適用した投影露光装置の光
学系の要部概略図である。
【００１７】同図において２は後述する構成より成る位
相型レチクルであり、その面上には複数の位相格子より
成る電子回路パターンが形成されている。４は照明系で
あり、光源手段４ａと照明光学系４ｂとを有している。
光源手段４ａとして例えばエキシマレーザ、又は超高圧
水銀灯等の光源Ｓを有し、又照明光学系４ｂとしてはコ
ンデンサレンズ、干渉フィルター、オプティカルインテ
グレータ等の光学部材を有している。照明系４はレチク
ル２面上の電子回路パターンを露光光（波長λ）で均一
な照度分布で照明している。
相型レチクルであり、その面上には複数の位相格子より
成る電子回路パターンが形成されている。４は照明系で
あり、光源手段４ａと照明光学系４ｂとを有している。
光源手段４ａとして例えばエキシマレーザ、又は超高圧
水銀灯等の光源Ｓを有し、又照明光学系４ｂとしてはコ
ンデンサレンズ、干渉フィルター、オプティカルインテ
グレータ等の光学部材を有している。照明系４はレチク
ル２面上の電子回路パターンを露光光（波長λ）で均一
な照度分布で照明している。
【００１８】１は投影光学系（投影レンズ）であり、照
明系４からの露光光で照明されたレチクル２面上の電子
回路パターンを所定倍率（例えば１／５又は１／１０）
で後述する光学原理に基づいてウエハ３面上に投影して
いる。投影光学系１のレチクル２側の開口数はＮＡｏで
ある。
明系４からの露光光で照明されたレチクル２面上の電子
回路パターンを所定倍率（例えば１／５又は１／１０）
で後述する光学原理に基づいてウエハ３面上に投影して
いる。投影光学系１のレチクル２側の開口数はＮＡｏで
ある。
【００１９】本実施例における照明方式としては所謂ケ
ーラー照明を利用しており、光源Ｓの像Ｓａが照明光学
系４ｂと投影レンズ１の前方の光学系により投影レンズ
１の入射瞳１ａ上に結像している。
ーラー照明を利用しており、光源Ｓの像Ｓａが照明光学
系４ｂと投影レンズ１の前方の光学系により投影レンズ
１の入射瞳１ａ上に結像している。
【００２０】７は遮光物（遮光部材）であり、投影光学
系１の瞳近傍に形成される光学像Ｓａと略同じ大きさよ
り成り、光源像の形成されている位置近傍に配置してい
る。
系１の瞳近傍に形成される光学像Ｓａと略同じ大きさよ
り成り、光源像の形成されている位置近傍に配置してい
る。
【００２１】図２は投影光学系１の有効瞳径１ｂと遮光
物７、そして光源像Ｓａの関係を示す説明図である。同
図では遮光物７の大きさが光源像Ｓａよりも僅かに小さ
い場合を示している。
物７、そして光源像Ｓａの関係を示す説明図である。同
図では遮光物７の大きさが光源像Ｓａよりも僅かに小さ
い場合を示している。
【００２２】ウエハ３はその面上にレジスト等の感光材
料が塗布されている。５はウエハチャックであり、ウエ
ハ３を吸着保持している。６はウエハステージであり、
ウエハチャック５を所定面内（ＸＹ平面内）に駆動して
いる。
料が塗布されている。５はウエハチャックであり、ウエ
ハ３を吸着保持している。６はウエハステージであり、
ウエハチャック５を所定面内（ＸＹ平面内）に駆動して
いる。
【００２３】同図ではレチクル２とウエハ３を所定の関
係となるように位置決めした後、シャッター手段（不図
示）を開閉し、レチクル２面上の電子回路パターンをウ
エハ３面上に投影露光している。その後、ウエハ３をウ
エハステージ６により所定量Ｘ・Ｙ平面内に駆動させ
て、レチクル２とウエハ３とを位置決めし、ウエハ３の
他の領域を順次同じように投影露光するようにした所謂
ステップアンドリピート方式を採用している。
係となるように位置決めした後、シャッター手段（不図
示）を開閉し、レチクル２面上の電子回路パターンをウ
エハ３面上に投影露光している。その後、ウエハ３をウ
エハステージ６により所定量Ｘ・Ｙ平面内に駆動させ
て、レチクル２とウエハ３とを位置決めし、ウエハ３の
他の領域を順次同じように投影露光するようにした所謂
ステップアンドリピート方式を採用している。
【００２４】次に位相型レチクルを利用してウエハ面上
にパターン像を形成する光学的な原理説明及び本発明の
像投影方法の特徴にてついて説明する。
にパターン像を形成する光学的な原理説明及び本発明の
像投影方法の特徴にてついて説明する。
【００２５】まず位相型レチクルで用いる位相型の回折
格子（位相格子）の形状及び光学的作用について述べ
る。
格子（位相格子）の形状及び光学的作用について述べ
る。
【００２６】図３は位相型の回折格子の断面を模式的に
示した説明図である。同図において回折格子のピッチを
Ｐ、回折格子の材質の屈折率をｎ、媒体の屈折率をｎ
´、回折格子の高さ（位相差に相当）をｄ、入射光の波
長をλ、回折格子に入射する光量をＩ、ｋ次の回折光の
光量をＩｋ、光の入射角をθ，ｋ次の回折角をθｋ´と
すると、入射角θと回折角θｋ´の関係は ｎ´ｓｉｎθｋ´−ｎｓｉｎθ＝ｋλ／Ｐ （ｋ＝
０，±１，±３・・・） で示される。
示した説明図である。同図において回折格子のピッチを
Ｐ、回折格子の材質の屈折率をｎ、媒体の屈折率をｎ
´、回折格子の高さ（位相差に相当）をｄ、入射光の波
長をλ、回折格子に入射する光量をＩ、ｋ次の回折光の
光量をＩｋ、光の入射角をθ，ｋ次の回折角をθｋ´と
すると、入射角θと回折角θｋ´の関係は ｎ´ｓｉｎθｋ´−ｎｓｉｎθ＝ｋλ／Ｐ （ｋ＝
０，±１，±３・・・） で示される。
【００２７】又、入射光量Ｉと回折光の光量Ｉｋの関係
は Ｉ0 ＝Ｉｃｏｓ2 ｛π（ｎ−ｎ´）ｄ／λ｝ ・・（２）
は Ｉ0 ＝Ｉｃｏｓ2 ｛π（ｎ−ｎ´）ｄ／λ｝ ・・（２）
【００２８】
【数１】 で求められる。但し回折格子の線幅は凸部と凹部が等し
く、回折格子の本数は充分多い条件としている。尚、こ
の時、偶数次数の回折光の強度Ｉ2j（ｊ＝±１，±２・
・・）は０となる。
く、回折格子の本数は充分多い条件としている。尚、こ
の時、偶数次数の回折光の強度Ｉ2j（ｊ＝±１，±２・
・・）は０となる。
【００２９】今、簡単の為媒体を空気（即ちｎ´＝１）
とし（２）及び（３）式よりｄ＝λ／２（ｎ−１）とす
る時 Ｉ0 ＝０ Ｉ1 ＝Ｉ(-1)＝０．４０５３Ｉ Ｉ3 ＝Ｉ(-3)＝０．０４５Ｉ となる。
とし（２）及び（３）式よりｄ＝λ／２（ｎ−１）とす
る時 Ｉ0 ＝０ Ｉ1 ＝Ｉ(-1)＝０．４０５３Ｉ Ｉ3 ＝Ｉ(-3)＝０．０４５Ｉ となる。
【００３０】又、垂直入射（即ちθ＝０）の時±１次の
回折角θ'(±1)は ｓｉｎθ'(±1)＝±λ／Ｐ で求まる。
回折角θ'(±1)は ｓｉｎθ'(±1)＝±λ／Ｐ で求まる。
【００３１】そこで本実施例では回折格子の位相差を波
長λの略１／２とし、また図４に示す様に投影レンズ１
のレチクル２側の開口数をＮＡｏとしたとき λ／Ｐ0 ＞ＮＡｏ となる様に回折格子のピッチＰ0 を定めている。
長λの略１／２とし、また図４に示す様に投影レンズ１
のレチクル２側の開口数をＮＡｏとしたとき λ／Ｐ0 ＞ＮＡｏ となる様に回折格子のピッチＰ0 を定めている。
【００３２】これにより回折格子のある部分を透過した
光が理想的には像面（即ちウエハ面）に到達しないよう
にしている。図５にこの光学原理を用いた遮光パターン
部と透明パターン部の両方の機能を有する位相型レチク
ル２の要部断面図を示す。
光が理想的には像面（即ちウエハ面）に到達しないよう
にしている。図５にこの光学原理を用いた遮光パターン
部と透明パターン部の両方の機能を有する位相型レチク
ル２の要部断面図を示す。
【００３３】まず先に述べた理由によりλ／ＮＡｏより
小さなピッチＰ0 の回折格子５２からなる部分５１Ａに
入射した光は、図５に示す如く大きく回折され投影レン
ズ（不図示）内に光は入射しない。
小さなピッチＰ0 の回折格子５２からなる部分５１Ａに
入射した光は、図５に示す如く大きく回折され投影レン
ズ（不図示）内に光は入射しない。
【００３４】一方、図６に示すように微細な回折格子５
２のない部分５１Ｂに入射した光は微細な回折格子５２
の集合体からなる部分が一つの格子縞として作用し、そ
の大きなピッチで定まる回折光を生じる。この時の回折
光の回折角は前述の微細な回折格子５２による回折角に
比べ小さく設定可能であり、投影レンズで該回折光をと
らえ、この結果、回折光はレチクルと共役面である像面
では明部を形成する。即ち微細な格子部分５２の部分５
２Ａの透過光は暗部を、それに隣接する部分５２Ｂの透
過光は明部となる。
２のない部分５１Ｂに入射した光は微細な回折格子５２
の集合体からなる部分が一つの格子縞として作用し、そ
の大きなピッチで定まる回折光を生じる。この時の回折
光の回折角は前述の微細な回折格子５２による回折角に
比べ小さく設定可能であり、投影レンズで該回折光をと
らえ、この結果、回折光はレチクルと共役面である像面
では明部を形成する。即ち微細な格子部分５２の部分５
２Ａの透過光は暗部を、それに隣接する部分５２Ｂの透
過光は明部となる。
【００３５】本実施例では以上のように透明基板面上に
遮光部を持たない透明の位相物体のみでパターンを形成
した位相型レチクルを用いて像面上にコントラストパタ
ーンを形成している。
遮光部を持たない透明の位相物体のみでパターンを形成
した位相型レチクルを用いて像面上にコントラストパタ
ーンを形成している。
【００３６】以上は簡単の為パターンとして一次元パタ
ーンにて説明したが、２次元的なパターンであっても同
様に適応することができ、その際先に述べた微細な回折
格子は例えば市松格子となる。
ーンにて説明したが、２次元的なパターンであっても同
様に適応することができ、その際先に述べた微細な回折
格子は例えば市松格子となる。
【００３７】一方、図３に示すように回折格子の高さｄ
をλ／２（ｎ−１）とすることで（２）式より０次回折
光の光量を０にできる。この値は前述の位相シフト法に
於ける位相シフターの高さと一致し、作成プロセスが単
一で良いことを示す。
をλ／２（ｎ−１）とすることで（２）式より０次回折
光の光量を０にできる。この値は前述の位相シフト法に
於ける位相シフターの高さと一致し、作成プロセスが単
一で良いことを示す。
【００３８】即ち、最初にｄ＝λ／２（ｎ−１）の均一
な厚みで石英基板上に位相物体を形成する。これは例え
ばＳｉＯ2 を材料とし、真空蒸着法で作成可能であり、
具体的にはＳｉＯ2 の屈折率ｎ＝１．５０、露光波長λ
を３６５ｎｍ（ｉ線）とするとｄ＝３６５ｎｍとなる。
な厚みで石英基板上に位相物体を形成する。これは例え
ばＳｉＯ2 を材料とし、真空蒸着法で作成可能であり、
具体的にはＳｉＯ2 の屈折率ｎ＝１．５０、露光波長λ
を３６５ｎｍ（ｉ線）とするとｄ＝３６５ｎｍとなる。
【００３９】次にこの薄膜の上にレジストを塗布し、電
子線描画装置で所望パターンを描画する。最後にレジス
トを現像してエッチング処理することにより位相シフタ
を有する位相型レチクルを得ている。
子線描画装置で所望パターンを描画する。最後にレジス
トを現像してエッチング処理することにより位相シフタ
を有する位相型レチクルを得ている。
【００４０】図７は図５の本発明の位相型レチクルに位
相シフタ７１を設けた一実施例の要部断面図である。
相シフタ７１を設けた一実施例の要部断面図である。
【００４１】同図では透明部に相当する部分５１Ｂの一
部（１つおきに）に通過光束に１８０度（λ／２）の位
相差を付与する位相シフタ７１を設けている。これによ
り両光束ＬＢ，ＬＢ´との間に１８０度の位相差を付与
している。
部（１つおきに）に通過光束に１８０度（λ／２）の位
相差を付与する位相シフタ７１を設けている。これによ
り両光束ＬＢ，ＬＢ´との間に１８０度の位相差を付与
している。
【００４２】位相型レチクルは（２）式より明らかのよ
うに例えば位相物体の厚みｄ、即ち位相差がλ／２（ｎ
−１）より異なる場合には０次光が発生する。この０次
光は投影露光装置としてはフレアと同様にパターン像の
コントラストを劣化させる有害光となる。具体的には位
相物体が先に述べた数値例で、理想的な厚み３６５ｎｍ
に対して±２３ｎｍ異なる厚みの場合０次光は全通過光
の１％にも到達する。
うに例えば位相物体の厚みｄ、即ち位相差がλ／２（ｎ
−１）より異なる場合には０次光が発生する。この０次
光は投影露光装置としてはフレアと同様にパターン像の
コントラストを劣化させる有害光となる。具体的には位
相物体が先に述べた数値例で、理想的な厚み３６５ｎｍ
に対して±２３ｎｍ異なる厚みの場合０次光は全通過光
の１％にも到達する。
【００４３】一般に位相物体としてこの程度の膜厚の製
作誤差は通常では起こり得る値であり、一方投影光学系
としてのフレアの量は０．１％程度が許容量と考えられ
る。
作誤差は通常では起こり得る値であり、一方投影光学系
としてのフレアの量は０．１％程度が許容量と考えられ
る。
【００４４】そこで本実施例では図１に示すように投影
レンズ１の入射瞳または出射瞳位置又はその近傍に該位
置に於ける光源像Ｓａと略等しい大きさの遮光物７、例
えば光源像の径の９０〜９７．５％の径の遮光物を設け
ている。これにより０次光に基づくフレア成分を遮光
し、良好なる光学性能を維持している。
レンズ１の入射瞳または出射瞳位置又はその近傍に該位
置に於ける光源像Ｓａと略等しい大きさの遮光物７、例
えば光源像の径の９０〜９７．５％の径の遮光物を設け
ている。これにより０次光に基づくフレア成分を遮光
し、良好なる光学性能を維持している。
【００４５】尚、遮光板７は石英ガラスにクロム等の金
属膜や、誘電体の多層膜を真空蒸着法等で作成してい
る。反射膜で構成するタイプを用いることにより露光光
を吸収して遮光するタイプに比べ発熱等を伴なわないよ
うにし安定性を高めている。
属膜や、誘電体の多層膜を真空蒸着法等で作成してい
る。反射膜で構成するタイプを用いることにより露光光
を吸収して遮光するタイプに比べ発熱等を伴なわないよ
うにし安定性を高めている。
【００４６】図１において点Ｐ0 〜Ｐ2 は光源像Ｓａを
示すものである。即ち点Ｐ0 は光源Ｓの中心を示し、点
Ｐ1 及び点Ｐ2 は光源Ｓの周辺の像を示している。
示すものである。即ち点Ｐ0 は光源Ｓの中心を示し、点
Ｐ1 及び点Ｐ2 は光源Ｓの周辺の像を示している。
【００４７】一般にステッパーの結像はパーシャルコヒ
ーレントで取り扱われる。投影レンズ１のウエハ側の開
口数ＮＡに対する照明光学系のレチクル側の開口数ＮＡ
の比をコヒーレンスファクタ（通常これをσ（シグ
マ））と呼んでいる。
ーレントで取り扱われる。投影レンズ１のウエハ側の開
口数ＮＡに対する照明光学系のレチクル側の開口数ＮＡ
の比をコヒーレンスファクタ（通常これをσ（シグ
マ））と呼んでいる。
【００４８】これは図８に示すように投影レンズ１の有
効瞳径７ｂとそこに於ける有効光源像Ｓａの大きさの比
に一致する。従って点Ｐ1 〜Ｐ2 の大きさは設定位置で
の有効径にσを掛けた値となる。ステッパは図８に示す
ように通常σは０．５前後の値とすることが多い。
効瞳径７ｂとそこに於ける有効光源像Ｓａの大きさの比
に一致する。従って点Ｐ1 〜Ｐ2 の大きさは設定位置で
の有効径にσを掛けた値となる。ステッパは図８に示す
ように通常σは０．５前後の値とすることが多い。
【００４９】尚、図１に示した各光路はいずれもレチク
ル２で回折されない光即ち０次回折光の光路を示してい
る。この光路は位相型レチクルを用いた際に発生する迷
光の光路と同一のものである。
ル２で回折されない光即ち０次回折光の光路を示してい
る。この光路は位相型レチクルを用いた際に発生する迷
光の光路と同一のものである。
【００５０】本実施例では前述の大きさの遮光物７を投
影光学系１の瞳位置又はその近傍に配置することにより
位相型レチクルを用いた際に発生する有害光である０次
回折光のウエハへの到達を効果的に防止している。
影光学系１の瞳位置又はその近傍に配置することにより
位相型レチクルを用いた際に発生する有害光である０次
回折光のウエハへの到達を効果的に防止している。
【００５１】本実施例の遮光物７の遮光率は位相型レチ
クルを透過する０次光のエネルギーは０．５〜２％程度
である。この為ウエハ３上に入射するエネルギーが０．
１％程度にする為に遮光物の透過率を５〜２０％程度と
している。
クルを透過する０次光のエネルギーは０．５〜２％程度
である。この為ウエハ３上に入射するエネルギーが０．
１％程度にする為に遮光物の透過率を５〜２０％程度と
している。
【００５２】以上のように本発明では遮光物７の大きさ
や透過率等を適切に選択している。例えば遮光物７の大
きさを光源像と同じ大きさとした時には透過率を５〜２
０％にしても良い。
や透過率等を適切に選択している。例えば遮光物７の大
きさを光源像と同じ大きさとした時には透過率を５〜２
０％にしても良い。
【００５３】又、遮光物の透過率が０の部材を用いたと
きは遮光物の大きさを光源像の２．５〜１０％程度小さ
くしても良い。遮光物の大きさと透過率のバランスをと
って全体で透過率が５〜２０％程度になるようにしても
良い。
きは遮光物の大きさを光源像の２．５〜１０％程度小さ
くしても良い。遮光物の大きさと透過率のバランスをと
って全体で透過率が５〜２０％程度になるようにしても
良い。
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く位相型レチク
ルを用いて半導体素子を製造する際の位相物体の構成及
び投影光学系の構成を適切に設定することにより、投影
光学系の光学性能を良好に維持しつつ、投影パターン像
の解像力の向上を図り、高集積度の半導体素子が容易に
得られる像投影方法及び該方法を用いた半導体デバイス
の製造方法を達成することができる。
ルを用いて半導体素子を製造する際の位相物体の構成及
び投影光学系の構成を適切に設定することにより、投影
光学系の光学性能を良好に維持しつつ、投影パターン像
の解像力の向上を図り、高集積度の半導体素子が容易に
得られる像投影方法及び該方法を用いた半導体デバイス
の製造方法を達成することができる。
【００５５】又、本発明によれば位相シフト効果を簡便
なプロセスで作成することができ、位相シフタを有した
位相型レチクルを容易に得ることができ、フレアのない
高コントラストで高解像度のパターン像が得られる半導
体デバイス製造用の投影露光装置を達成することができ
る。
なプロセスで作成することができ、位相シフタを有した
位相型レチクルを容易に得ることができ、フレアのない
高コントラストで高解像度のパターン像が得られる半導
体デバイス製造用の投影露光装置を達成することができ
る。
【図１】 本発明の像投影方法を適用した投影露光装置
の実施例１の要部概略図
の実施例１の要部概略図
【図２】 図１の一部分の説明図
【図３】 本発明に係る位相格子の説明図
【図４】 位相格子と投影光学系のＮＡとの関係を示す
説明図
説明図
【図５】 本発明に係る位相型レチクルの断面概略図
【図６】 本発明に係る位相型レチクルの断面概略図
【図７】 本発明に係る位相型レチクルに位相シフタを
設けた断面概略図
設けた断面概略図
【図８】 通常のステッパの瞳と光源像との関係を示す
説明図
説明図
１ 投影光学系 ２ 位相型レチクル ３ ウエハ ４ 照明系 ５ ウエハチャック ６ ウエハステージ ７ 遮光物 ４ａ 光源手段 ４ｂ 照明光学系 Ｓ 光源 Ｓａ 光源像
Claims (10)
- 【請求項１】 明部と暗部より成るパターンを波長λの
放射ビームで照明し、該パターン側の開口数がＮＡｏに
設定された結像光学系により該パターンの像を投影する
像投影方法において、前記パターンの暗部を入射ビーム
にほぼλ／２の位相差を与えるピッチがλ／ＮＡｏ以下
の位相格子で形成し、前記結像光学系の開口絞りの位置
で前記位相格子からの０次光を遮光部材で遮光しながら
前記パターン像を投影することを特徴とする像投影方
法。 - 【請求項２】 前記明部が位相シフターを含むことを特
徴とする請求項１の像投影方法。 - 【請求項３】 前記パターンが前記明部と前記暗部の繰
り返しパターンを含み、該繰り返しパターンの前記暗部
を挟む一対の明部の少なくとも一方に該一対の明部に入
射する各ビーム間にλ／２の位相差を与える位相シフタ
ーが形成されていることを特徴とする請求項２の像投影
方法。 - 【請求項４】 前記０次光を遮光する為の遮光部材が５
〜２０％の透過率を備えることを特徴とする請求項１、
２又は３の像投影方法。 - 【請求項５】 前記０次光を遮光する為の遮光部材が前
記放射ビームが前記絞りの位置に形成する光源像の径の
９０〜９７．５％の径を備えることを特徴とする請求項
１、２又は３の像投影方法。 - 【請求項６】 明部と暗部より成るパターンを備えるレ
チクルを波長λの放射ビームで照明し、該レチクル側の
開口数がＮＡｏに設定された結像光学系により該レチク
ルのパターンの像をウエハー上に投影し、半導体デバイ
スを製造する半導体デバイスの製造方法において、前記
パターンの暗部を入射ビームにほぼλ／２の位相差を与
えるピッチがλ／ＮＡｏ以下の位相格子で形成し、前記
結像光学系の開口絞りの位置で前記位相格子からの０次
光を遮光部材で遮光しながら前記パターン像を投影する
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項７】 前記明部が位相シフターを含むことを特
徴とする請求項６の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項８】 前記パターンが前記明部と前記暗部の繰
り返しパターンを含み、該繰り返しパターンの前記暗部
を挟む一対の明部の少なくとも一方に該一対の明部に入
射する各ビーム間にλ／２の位相差を与える位相シフタ
ーが形成されていることを特徴とする請求項７の半導体
デバイスの製造方法。 - 【請求項９】 前記０次光を遮光する為の遮光部材が５
〜２０％の透過率を備えることを特徴とする請求項６、
７又は８の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１０】 前記０次光を遮光する為の遮光部材が
前記放射ビームが前記絞りの位置に形成する光源像の径
の９０〜９７．５％の径を備えることを特徴とする請求
項６、７又は８の半導体デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4018338A JPH05182890A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 像投影方法及び該方法を用いた半導体デバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4018338A JPH05182890A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 像投影方法及び該方法を用いた半導体デバイスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05182890A true JPH05182890A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=11968869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4018338A Pending JPH05182890A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 像投影方法及び該方法を用いた半導体デバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05182890A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012001978A1 (ja) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | パナソニック株式会社 | 不揮発性記憶素子及びその製造方法 |
| WO2013145044A1 (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-03 | パナソニック株式会社 | フォトマスク、それを用いたパターン形成方法及び露光装置 |
| US9046783B2 (en) | 2012-03-27 | 2015-06-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Photomask, and pattern formation method and exposure apparatus using the photomask |
-
1992
- 1992-01-06 JP JP4018338A patent/JPH05182890A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012001978A1 (ja) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | パナソニック株式会社 | 不揮発性記憶素子及びその製造方法 |
| JP5436669B2 (ja) * | 2010-07-01 | 2014-03-05 | パナソニック株式会社 | 不揮発性記憶素子及びその製造方法 |
| US8785238B2 (en) | 2010-07-01 | 2014-07-22 | Panasonic Corporation | Nonvolatile memory element and method for manufacturing same |
| WO2013145044A1 (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-03 | パナソニック株式会社 | フォトマスク、それを用いたパターン形成方法及び露光装置 |
| US9046783B2 (en) | 2012-03-27 | 2015-06-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Photomask, and pattern formation method and exposure apparatus using the photomask |
| JPWO2013145044A1 (ja) * | 2012-03-27 | 2015-08-03 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | フォトマスク、それを用いたパターン形成方法及び露光装置 |
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