JPH0566553A - 投影露光方法及び投影露光用光学マスク - Google Patents
投影露光方法及び投影露光用光学マスクInfo
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- JPH0566553A JPH0566553A JP2829692A JP2829692A JPH0566553A JP H0566553 A JPH0566553 A JP H0566553A JP 2829692 A JP2829692 A JP 2829692A JP 2829692 A JP2829692 A JP 2829692A JP H0566553 A JPH0566553 A JP H0566553A
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- optical mask
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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】 本発明は、例えば、半導体集積回路装置の製
造過程で使用される微細フォトリソグラフィー技術に必
要な投影露光方法およびそれに用いる光学マスクに関
し、製造、検査及び修正が困難な高精度の位相シフトマ
スクを用いることなく、微細なパターンの投影露光を実
現することを目的とする。 【構成】 光源９からの光を光学マスク４，１０４に照
射して、光学マスクを透過した光像をレンズ３を介して
フォトレジスト膜２上に投影し、光を透過すると共に所
望の露光パターンを有する主スペース６，１０６と、主
スペースに近接して設けられ、光を透過するがこれ単独
によってはフォトレジスト膜２を感光させない程度に狭
い幅を有する副スペース７，１１０，１１１とからなる
光学マスク４，１０４を用いるように構成する。
造過程で使用される微細フォトリソグラフィー技術に必
要な投影露光方法およびそれに用いる光学マスクに関
し、製造、検査及び修正が困難な高精度の位相シフトマ
スクを用いることなく、微細なパターンの投影露光を実
現することを目的とする。 【構成】 光源９からの光を光学マスク４，１０４に照
射して、光学マスクを透過した光像をレンズ３を介して
フォトレジスト膜２上に投影し、光を透過すると共に所
望の露光パターンを有する主スペース６，１０６と、主
スペースに近接して設けられ、光を透過するがこれ単独
によってはフォトレジスト膜２を感光させない程度に狭
い幅を有する副スペース７，１１０，１１１とからなる
光学マスク４，１０４を用いるように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影露光方法及び投影露
光用マスクに係り、特に半導体集積回路装置の製造過程
で使用される微細フォトリソグラフィー技術に必要な投
影露光方法及びそれに用いる光学マスクに関する。
光用マスクに係り、特に半導体集積回路装置の製造過程
で使用される微細フォトリソグラフィー技術に必要な投
影露光方法及びそれに用いる光学マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体集積回路装置の高速化及び
高集積化に伴い、より微細なパターン形成が可能なフォ
トリソグラフィー技術の確立が要求されている。
高集積化に伴い、より微細なパターン形成が可能なフォ
トリソグラフィー技術の確立が要求されている。
【０００３】微細なパターン形成が可能なフォトリソグ
ラフィー技術としては、光学マスクの厚さの異なる部分
を透過した後の光の位相差を利用する種々の位相シフト
法が提案されている。しかし、これらの位相シフト法を
用いても、上記要求を完全に満たすことはできなかっ
た。
ラフィー技術としては、光学マスクの厚さの異なる部分
を透過した後の光の位相差を利用する種々の位相シフト
法が提案されている。しかし、これらの位相シフト法を
用いても、上記要求を完全に満たすことはできなかっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の位相シフト法で
は、高精度の位相シフトマスクを用いることが不可欠で
あるが、高精度の位相シフトマスクの製造、検査及び修
正は非常に困難であるという問題点があった。
は、高精度の位相シフトマスクを用いることが不可欠で
あるが、高精度の位相シフトマスクの製造、検査及び修
正は非常に困難であるという問題点があった。
【０００５】従って、本発明は製造、検査及び修正が困
難な高精度の位相シフトマスクを用いることなく、微細
なパターンの投影露光を実現することができる投影露光
方法及びそれに用いる投影露光用光学マスクを提供する
ことを目的とする。
難な高精度の位相シフトマスクを用いることなく、微細
なパターンの投影露光を実現することができる投影露光
方法及びそれに用いる投影露光用光学マスクを提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明になる投影露光方
法においては、所望の露光パターンの形状を有する主ペ
ースに近接し、それ単独の透過光によってはフォトレジ
スト膜を感光させない程度に微細な副スペースが形成さ
れた光学マスクを、光学マスクに垂直な投影光軸上に、
この投影光軸を中心としてリング状又は投影光軸の両側
のみに配置された光源などを用いて照射し、光学マスク
の各スペースを透過した光像をフォトレジスト膜上に投
影する構成を採用している。
法においては、所望の露光パターンの形状を有する主ペ
ースに近接し、それ単独の透過光によってはフォトレジ
スト膜を感光させない程度に微細な副スペースが形成さ
れた光学マスクを、光学マスクに垂直な投影光軸上に、
この投影光軸を中心としてリング状又は投影光軸の両側
のみに配置された光源などを用いて照射し、光学マスク
の各スペースを透過した光像をフォトレジスト膜上に投
影する構成を採用している。
【０００７】本発明になる投影露光用光学マスクにおい
ては、所望の露光パターンの形状を有する主スペース
と、露光波長をλ、縮小投影倍率を１／ｍ、レンズ開口
数をＮＡとしたとき、主スペースと（λ／ＮＡ）×Ｌ×
ｍ程度の距離をおいて、それ単独の透過光によってはフ
ォトレジスト膜を感光させない程度に微細な副パターン
とを設けた構成を採用している。なお、Ｌは約０．７〜
０．８である。
ては、所望の露光パターンの形状を有する主スペース
と、露光波長をλ、縮小投影倍率を１／ｍ、レンズ開口
数をＮＡとしたとき、主スペースと（λ／ＮＡ）×Ｌ×
ｍ程度の距離をおいて、それ単独の透過光によってはフ
ォトレジスト膜を感光させない程度に微細な副パターン
とを設けた構成を採用している。なお、Ｌは約０．７〜
０．８である。
【０００８】
【作用】図１は、本発明になる投影露光方法の概略説明
図である。同図中、１は半導体ウェーハ、２はフォトレ
ジスト膜、３はレンズ、４は光学マスク、５は遮光膜、
６は主スペース、７は副スペース、８は遮光体、９は光
源である。
図である。同図中、１は半導体ウェーハ、２はフォトレ
ジスト膜、３はレンズ、４は光学マスク、５は遮光膜、
６は主スペース、７は副スペース、８は遮光体、９は光
源である。
【０００９】光源９は、図示しない水銀放電灯が放射す
る光を面状に配置した多数のフライアイレンズによって
集光するものであるが、光源９の中央部は遮光体８が設
置されているので、光学マスク４は投影光軸を中心とす
る環状の光源９により照射される。なお、図１では説明
の便宜上、環状光源９を示したが、光源９は、後述する
如く、投影光軸の両側のみに配置された形態のものなど
でも良く、環状の形態に限定されるものではない。
る光を面状に配置した多数のフライアイレンズによって
集光するものであるが、光源９の中央部は遮光体８が設
置されているので、光学マスク４は投影光軸を中心とす
る環状の光源９により照射される。なお、図１では説明
の便宜上、環状光源９を示したが、光源９は、後述する
如く、投影光軸の両側のみに配置された形態のものなど
でも良く、環状の形態に限定されるものではない。
【００１０】本発明になる光学マスク４には、遮光膜５
が形成されていない線状の主スペース６と、この主スペ
ース６に近接しており、これを透過する光によってフォ
トレジスト膜２が感光しない程度に幅が狭い線状の副ス
ペース７とが設けられている。
が形成されていない線状の主スペース６と、この主スペ
ース６に近接しており、これを透過する光によってフォ
トレジスト膜２が感光しない程度に幅が狭い線状の副ス
ペース７とが設けられている。
【００１１】光学マスク４の主スペース６及び副スペー
ス７を透過した光は、レンズ３によって集束され、半導
体ウェーハ１の上に形成されたフォトレジスト膜２に縮
小投影される。
ス７を透過した光は、レンズ３によって集束され、半導
体ウェーハ１の上に形成されたフォトレジスト膜２に縮
小投影される。
【００１２】図２は、本発明になる投影露光方法の原理
説明図である。同図は、光源９が投影光軸に対して２．
６°をなす位置に存在する場合の光学マスク４のスペー
ス６，７を透過した光の振幅を示す。
説明図である。同図は、光源９が投影光軸に対して２．
６°をなす位置に存在する場合の光学マスク４のスペー
ス６，７を透過した光の振幅を示す。
【００１３】例えば、光学マスク４におけるフォトレジ
スト膜２上の距離に換算した主スペース６と副スペース
７との中心線の間の距離は、露光波長λを水銀放電灯の
ｇ線である４３５８Å、レンズ３の開口数ＮＡ（ｓｉｎ
θ）を０．４５としてとき、（λ／ＮＡ）×０．７（Ｌ
＝０．７）に相当する０．７μｍであり、副スペース７
の幅は、それ単独の透過光によってはフォトレジスト膜
２を感光させない程度に微細な０．２μｍである。
スト膜２上の距離に換算した主スペース６と副スペース
７との中心線の間の距離は、露光波長λを水銀放電灯の
ｇ線である４３５８Å、レンズ３の開口数ＮＡ（ｓｉｎ
θ）を０．４５としてとき、（λ／ＮＡ）×０．７（Ｌ
＝０．７）に相当する０．７μｍであり、副スペース７
の幅は、それ単独の透過光によってはフォトレジスト膜
２を感光させない程度に微細な０．２μｍである。
【００１４】図２において、破線が主スペース６（図１
参照、以下同様）を透過した光の振幅を、一点鎖線が副
スペース７を透過した光の振幅を表している。主スペー
ス６を透過した光は、その主透過光Ｍ0 の他に第１回折
光Ｍ1 、第２回折光Ｍ2 、第３回折光Ｍ3 、第４回折光
Ｍ4 ・・・を伴う。副スペース７を透過した光は、その
主透過光Ｓ0 の他に、第１回折光Ｓ1 、第２回折光
Ｓ2 、第３回折光Ｓ3 、第４回折光Ｓ4 ・・・を伴う。
そして、主スペース６の主透過光Ｍ0 のピークに副スペ
ース７の第１回折光Ｓ1 のピークが加わり、それらの位
相が相加わる状態であると、その合成光の波形が急峻に
なり、微細で先鋭な光像を得ることができる。
参照、以下同様）を透過した光の振幅を、一点鎖線が副
スペース７を透過した光の振幅を表している。主スペー
ス６を透過した光は、その主透過光Ｍ0 の他に第１回折
光Ｍ1 、第２回折光Ｍ2 、第３回折光Ｍ3 、第４回折光
Ｍ4 ・・・を伴う。副スペース７を透過した光は、その
主透過光Ｓ0 の他に、第１回折光Ｓ1 、第２回折光
Ｓ2 、第３回折光Ｓ3 、第４回折光Ｓ4 ・・・を伴う。
そして、主スペース６の主透過光Ｍ0 のピークに副スペ
ース７の第１回折光Ｓ1 のピークが加わり、それらの位
相が相加わる状態であると、その合成光の波形が急峻に
なり、微細で先鋭な光像を得ることができる。
【００１５】図２を観察することによって理解されるよ
うに、主スペース６と副スペース７の間隔が、上記の
（λ／ＮＡ）×Ｌの距離を外れ、これより接近しても、
或いは離隔しても、副スペース７の第１回折光Ｓ1 が主
スペース６の主透過光Ｍ0 の斜面近くに移動する。或い
は相加わる位相関係から外れるため、その合成光の先鋭
度は鈍くなり、鮮明な光像を得ることはできない。
うに、主スペース６と副スペース７の間隔が、上記の
（λ／ＮＡ）×Ｌの距離を外れ、これより接近しても、
或いは離隔しても、副スペース７の第１回折光Ｓ1 が主
スペース６の主透過光Ｍ0 の斜面近くに移動する。或い
は相加わる位相関係から外れるため、その合成光の先鋭
度は鈍くなり、鮮明な光像を得ることはできない。
【００１６】なお、上記の説明においては、副スペース
７は、主スペース６の片側に設けられているが、両側に
設けることもでき、その場合は、上記の説明と同じ理由
で、両側の副スペース７の第１回折光が主スペース６の
主透過光に加わるため、上記の２倍の効果を奏する。
７は、主スペース６の片側に設けられているが、両側に
設けることもでき、その場合は、上記の説明と同じ理由
で、両側の副スペース７の第１回折光が主スペース６の
主透過光に加わるため、上記の２倍の効果を奏する。
【００１７】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。
【００１８】図３は、本発明になる投影用光学マスクの
第１実施例の構成図である。この図における符号は、図
１において使用したものと同様である。
第１実施例の構成図である。この図における符号は、図
１において使用したものと同様である。
【００１９】本発明の実施例の光学マスク４は、ウェー
ハ１上の寸法に換算して、幅０．４μｍの主スペース６
の両側に、幅０．２μｍの副スペース７が、主スペース
６の中心線から０．７μｍ離れて設けられている。投影
の際の縮小率を５とすると、光学マスク４上の実際の寸
法は、主スペース６の幅が２．０μｍ、副スペース７の
幅は１．０μｍ、主スペース６の中心線から副スペース
７の中心線までの距離は３．５μｍである。つまり、縮
小投影倍率を１／ｍとすると、主スペース６と副スペー
ス７との中心線間の距離はこの場合（λ／ＮＡ）×０．
７×ｍである。この光学マスク４は、図１に示されてい
るような投影露光法に用いられるが、本実施例において
は、光源として水銀放電灯のｇ線（波長４３５８Å）
を、面状に配置したフライアイレンズによって集束し、
光学マスク４の中心で投影光軸となす角δが、２．１な
いし２．６°の環状領域を残して遮光板が設置されたも
のを使用し、又、投影レンズ３の開口数ＮＡは０．４５
である。
ハ１上の寸法に換算して、幅０．４μｍの主スペース６
の両側に、幅０．２μｍの副スペース７が、主スペース
６の中心線から０．７μｍ離れて設けられている。投影
の際の縮小率を５とすると、光学マスク４上の実際の寸
法は、主スペース６の幅が２．０μｍ、副スペース７の
幅は１．０μｍ、主スペース６の中心線から副スペース
７の中心線までの距離は３．５μｍである。つまり、縮
小投影倍率を１／ｍとすると、主スペース６と副スペー
ス７との中心線間の距離はこの場合（λ／ＮＡ）×０．
７×ｍである。この光学マスク４は、図１に示されてい
るような投影露光法に用いられるが、本実施例において
は、光源として水銀放電灯のｇ線（波長４３５８Å）
を、面状に配置したフライアイレンズによって集束し、
光学マスク４の中心で投影光軸となす角δが、２．１な
いし２．６°の環状領域を残して遮光板が設置されたも
のを使用し、又、投影レンズ３の開口数ＮＡは０．４５
である。
【００２０】図４は、本実施例における透過光の振幅及
び位相の関係図である。この図において、横軸は露光す
ることを目的とするパターンの形状を有する主スペース
の中心線からの距離を表し、縦軸は任意スケールの光振
幅および位相関係（度）を示している。なお、この図に
おいては、煩雑になるのを避けるため、右側の副スペー
スについてのみその透過光の振幅と位相関係を示し、左
側の副スペースの透過光については省略されている。破
線は主スペース６を透過した光の振幅及び位相、一点鎖
線は副スペース７を透過した光の振幅及び位相、実線は
これらの合成光の振幅を示している。
び位相の関係図である。この図において、横軸は露光す
ることを目的とするパターンの形状を有する主スペース
の中心線からの距離を表し、縦軸は任意スケールの光振
幅および位相関係（度）を示している。なお、この図に
おいては、煩雑になるのを避けるため、右側の副スペー
スについてのみその透過光の振幅と位相関係を示し、左
側の副スペースの透過光については省略されている。破
線は主スペース６を透過した光の振幅及び位相、一点鎖
線は副スペース７を透過した光の振幅及び位相、実線は
これらの合成光の振幅を示している。
【００２１】図４から、主スペース６を透過した光は高
い光振幅をもつが、そのピークはさほど鋭くないこと、
副スペース７を透過した光の振幅は、主スペース６を透
過した光の約１／２であることが分かる。又、主スペー
ス６の中心線上における合成光の光振幅をみると、主ス
ペース６の主透過光と副スペース７の第１回折光とが相
加わる関係になっているため、光振幅を増大し、先鋭化
し、鮮明で微細な幅の光像を得てフォトレジスト膜２の
露光を行うことができることを示している。
い光振幅をもつが、そのピークはさほど鋭くないこと、
副スペース７を透過した光の振幅は、主スペース６を透
過した光の約１／２であることが分かる。又、主スペー
ス６の中心線上における合成光の光振幅をみると、主ス
ペース６の主透過光と副スペース７の第１回折光とが相
加わる関係になっているため、光振幅を増大し、先鋭化
し、鮮明で微細な幅の光像を得てフォトレジスト膜２の
露光を行うことができることを示している。
【００２２】なお、図４において、副スペース７の透過
光によって、主スペース６の両側０．７μｍの位置に副
スペース７の主透過光による光振幅のピークを生じてい
るが、前記のように、光のエネルギーは図示された振幅
の二乗に係る値であるから、フォトレジスト膜２は、こ
のピークによっては殆ど影響されず、これによって障害
を生じることはない。
光によって、主スペース６の両側０．７μｍの位置に副
スペース７の主透過光による光振幅のピークを生じてい
るが、前記のように、光のエネルギーは図示された振幅
の二乗に係る値であるから、フォトレジスト膜２は、こ
のピークによっては殆ど影響されず、これによって障害
を生じることはない。
【００２３】副スペース７の幅が、露光波長λをｇ線の
４３５８Å、レンズ開口数ＮＡを０．４５としたとき、
（λ／ＮＡ）×（０．２〜０．３）程度以下である場合
は、その透過光単独では、フォトレジスト膜２を感光さ
せるに足る光エネルギーを透過させない。
４３５８Å、レンズ開口数ＮＡを０．４５としたとき、
（λ／ＮＡ）×（０．２〜０．３）程度以下である場合
は、その透過光単独では、フォトレジスト膜２を感光さ
せるに足る光エネルギーを透過させない。
【００２４】図５（Ａ），（Ｂ）は、副スペース７を設
けない場合と、これを設けた場合のフォトレジスト膜２
を含む結晶構造を示す写真である。
けない場合と、これを設けた場合のフォトレジスト膜２
を含む結晶構造を示す写真である。
【００２５】この図５（Ａ）にみられるように、幅が
０．４μｍの主スペース６のみを有する光学マスク４を
用いて露光し現像した場合、そのフォトレジスト膜２の
開口の底面にフォトレジスト膜２の一部が在留してお
り、完全なパターニングができないことが分かる。しか
し、図５（Ｂ）にみられるように、本発明にしたがっ
て、０．４μｍの主スペース６と０．２μｍの副スペー
ス７を有する光学マスク４を用いた場合は、フォトレジ
スト膜２の開口の底面にフォトレジスト膜２が残留する
ことなく、輪郭の鮮明なパターニングができていること
が分かる。
０．４μｍの主スペース６のみを有する光学マスク４を
用いて露光し現像した場合、そのフォトレジスト膜２の
開口の底面にフォトレジスト膜２の一部が在留してお
り、完全なパターニングができないことが分かる。しか
し、図５（Ｂ）にみられるように、本発明にしたがっ
て、０．４μｍの主スペース６と０．２μｍの副スペー
ス７を有する光学マスク４を用いた場合は、フォトレジ
スト膜２の開口の底面にフォトレジスト膜２が残留する
ことなく、輪郭の鮮明なパターニングができていること
が分かる。
【００２６】上記の実施例においては、所望の露光パタ
ーンの形状を有する主スペース６に近接して、それ単独
の透過光によってはフォトレジスト膜２を感光させない
程度に微細な副スペース７が形成された光学マスク４を
用いた例を説明したが、この副スペース７が、上記した
主スペース６に近接して形成された他の所望の露光用主
スペースであっても、本発明の原理が成立ち、それぞれ
の主スペースを透過した投影像が尖鋭化されることはい
うまでもない。
ーンの形状を有する主スペース６に近接して、それ単独
の透過光によってはフォトレジスト膜２を感光させない
程度に微細な副スペース７が形成された光学マスク４を
用いた例を説明したが、この副スペース７が、上記した
主スペース６に近接して形成された他の所望の露光用主
スペースであっても、本発明の原理が成立ち、それぞれ
の主スペースを透過した投影像が尖鋭化されることはい
うまでもない。
【００２７】又、上記の実施例においては、光学マスク
４に垂直な投影光軸を中心としてリング状に配置された
光源を用いているが、光学マスク４に形成されたスペー
ス６の形状によっては、投影光軸の両側のみに配置され
た光源などを用いても同様の原理によって同様の効果を
奏する。
４に垂直な投影光軸を中心としてリング状に配置された
光源を用いているが、光学マスク４に形成されたスペー
ス６の形状によっては、投影光軸の両側のみに配置され
た光源などを用いても同様の原理によって同様の効果を
奏する。
【００２８】次に、本発明になる投影露光方法の第１実
施例を説明する。
施例を説明する。
【００２９】本実施例では、図１の構成を用いて投影露
光を行う。従って、光源９の平面図は図６（Ａ）に示す
如き環状光源である。しかし、例えば光学マスク４の主
スペース６が図１中紙面と垂直な方向へ延在している場
合、図６（Ａ）中Ａ１の部分の光によると、副スペース
７の第１回折光Ｓ1 が主スペース６の主透過光Ｍ0 と相
加わる位相関係にあるので露光時の解像度の向上に寄与
する。ところが、Ａ２の部分の光によると、第１回折光
Ｓ1 と主透過光Ｍ0 とが逆に差し引かれる位相関係にあ
るので、この場合、主スペース６の露光時の解像度を低
下させてしまう。他方、主スペース６が図１中紙面と平
行な方向へ延在している場合、上記の場合とは逆に、Ａ
２の部分の光が露光時の解像度の向上に寄与し、Ａ１の
部分の光が解像度の低下をまねく。
光を行う。従って、光源９の平面図は図６（Ａ）に示す
如き環状光源である。しかし、例えば光学マスク４の主
スペース６が図１中紙面と垂直な方向へ延在している場
合、図６（Ａ）中Ａ１の部分の光によると、副スペース
７の第１回折光Ｓ1 が主スペース６の主透過光Ｍ0 と相
加わる位相関係にあるので露光時の解像度の向上に寄与
する。ところが、Ａ２の部分の光によると、第１回折光
Ｓ1 と主透過光Ｍ0 とが逆に差し引かれる位相関係にあ
るので、この場合、主スペース６の露光時の解像度を低
下させてしまう。他方、主スペース６が図１中紙面と平
行な方向へ延在している場合、上記の場合とは逆に、Ａ
２の部分の光が露光時の解像度の向上に寄与し、Ａ１の
部分の光が解像度の低下をまねく。
【００３０】図６（Ｅ）は光源９と光学マスク４との関
係を示す。同図では、便宜上図６（Ａ）の光源９と光学
マスク４との平面図を隣り合わせの状態で示す。
係を示す。同図では、便宜上図６（Ａ）の光源９と光学
マスク４との平面図を隣り合わせの状態で示す。
【００３１】そこで、露光するべき主スペース６のパタ
ーンに応じた形状の光源９を用いる実施例について説明
する。
ーンに応じた形状の光源９を用いる実施例について説明
する。
【００３２】本発明になる投影露光方法の第２実施例で
は、図１の構成を用いて投影露光を行うが、光源９の平
面図は図６（Ｂ）に示す如き光源であり、投影光軸の両
側のみに配置されている。これにより、光学マスク４の
主スペース６が図１中紙面と垂直な方向へ延在している
場合、副スペース７の第１回折光Ｓ1が主スペース６の
主透過光Ｍ0 と相加わる位相関係にあるので、露光時の
解像度の向上に寄与する。
は、図１の構成を用いて投影露光を行うが、光源９の平
面図は図６（Ｂ）に示す如き光源であり、投影光軸の両
側のみに配置されている。これにより、光学マスク４の
主スペース６が図１中紙面と垂直な方向へ延在している
場合、副スペース７の第１回折光Ｓ1が主スペース６の
主透過光Ｍ0 と相加わる位相関係にあるので、露光時の
解像度の向上に寄与する。
【００３３】本発明になる投影露光方法の第３実施例で
は、基本的に図１の構成を用い、光源９は図６（Ｂ）の
ものを用いる。又、遮光体８は、図７に示す如く、回動
可能な支持ブラケット４０により支持される。従って、
主スペース６が図１の紙面の平行な方向に延在している
場合、支持ブラケット４０を９０°回動して光源９を図
６（Ｂ）を９０°回動した場合の配置とし得る。なお、
主スペース６の延在する方向に応じて支持ブラケット４
０を回動すれば、特に露光を複数回に分けて行う場合に
解像度を向上できる。つまり、露光するべきパターンに
応じて、解像度の向上効果が大きくなるように支持ブラ
ケット４０の回動位置を設定すれば良い。
は、基本的に図１の構成を用い、光源９は図６（Ｂ）の
ものを用いる。又、遮光体８は、図７に示す如く、回動
可能な支持ブラケット４０により支持される。従って、
主スペース６が図１の紙面の平行な方向に延在している
場合、支持ブラケット４０を９０°回動して光源９を図
６（Ｂ）を９０°回動した場合の配置とし得る。なお、
主スペース６の延在する方向に応じて支持ブラケット４
０を回動すれば、特に露光を複数回に分けて行う場合に
解像度を向上できる。つまり、露光するべきパターンに
応じて、解像度の向上効果が大きくなるように支持ブラ
ケット４０の回動位置を設定すれば良い。
【００３４】本発明になる投影露光方法の第４実施例で
は、図１の構成を用い、光源９は図６（Ｃ）のものを用
いる。本実施例によれば、上記の説明より明らかな如
く、図１中紙面と垂直方向に延在する主スペース６に対
しても、図１中紙面と平行方向に延在する主スペース６
に対しても、解像度を向上することが可能であ。
は、図１の構成を用い、光源９は図６（Ｃ）のものを用
いる。本実施例によれば、上記の説明より明らかな如
く、図１中紙面と垂直方向に延在する主スペース６に対
しても、図１中紙面と平行方向に延在する主スペース６
に対しても、解像度を向上することが可能であ。
【００３５】なお、上記投影露光方法の各実施例では、
遮光体８を用いて各種形状の光源９を得ている。しか
し、光源９自体が各種形状をとり得る場合は、遮光体８
を設ける必要はない。
遮光体８を用いて各種形状の光源９を得ている。しか
し、光源９自体が各種形状をとり得る場合は、遮光体８
を設ける必要はない。
【００３６】本発明になる投影露光方法の第５実施例で
は、基本的には図１の構成を用いるが、光源９は図６
（Ｄ）のものを用いる。図６（Ｄ）の光源９は、４つの
光源部９ａ〜９ｄからなる。本実施例の効果は、上記第
４実施例のそれと実質的に同じである。
は、基本的には図１の構成を用いるが、光源９は図６
（Ｄ）のものを用いる。図６（Ｄ）の光源９は、４つの
光源部９ａ〜９ｄからなる。本実施例の効果は、上記第
４実施例のそれと実質的に同じである。
【００３７】なお、光学マスク４の遮光膜５は、図１で
は光学マスク４の上面に設けられているのが、図８の如
く、光学マスク４の下面に設けられても良い。図８は本
発明になる光学マスク４の第２実施例を示し、同図中、
図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。
は光学マスク４の上面に設けられているのが、図８の如
く、光学マスク４の下面に設けられても良い。図８は本
発明になる光学マスク４の第２実施例を示し、同図中、
図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。
【００３８】次に、本発明になる投影露光方法の第６実
施例を説明する。本実施例では、１つの主スペースに対
して少なくとも第１及び第２の副スペースが設けられ
た、本発明になる投影露光用光学マスクの第３実施例を
用いる。
施例を説明する。本実施例では、１つの主スペースに対
して少なくとも第１及び第２の副スペースが設けられ
た、本発明になる投影露光用光学マスクの第３実施例を
用いる。
【００３９】図９に示す如く、光学マスク１０４の下面
には遮光膜１０５が設けられており、主スペース１０６
の両側に夫々第１の副スペース１１０と第２の副スペー
スとが設けられている。
には遮光膜１０５が設けられており、主スペース１０６
の両側に夫々第１の副スペース１１０と第２の副スペー
スとが設けられている。
【００４０】主スペース１０６を透過する光ＡMainの強
度は、第１の副スペース１１０に対応する回折光Ａ1st
との干渉によってその中心部で増大し、更に、第２の副
スペース１１１に対応する回折光Ａ2ndとの干渉によっ
ても増大する。透過光ＡMainを主スペース１０６の中心
部で増大させるには、透過光ＡMainと干渉する回折光Ａ
1st ，Ａ2nd の夫々のサイドローブのピーク付近を主ス
ペース１０６の中心部と略一致させ、相互に干渉する回
折光Ａ1st ，Ａ2nd の位相を最適化する様に光学マスク
１０４に入射する光源からの光の入射角θを変化させれ
ば良い。
度は、第１の副スペース１１０に対応する回折光Ａ1st
との干渉によってその中心部で増大し、更に、第２の副
スペース１１１に対応する回折光Ａ2ndとの干渉によっ
ても増大する。透過光ＡMainを主スペース１０６の中心
部で増大させるには、透過光ＡMainと干渉する回折光Ａ
1st ，Ａ2nd の夫々のサイドローブのピーク付近を主ス
ペース１０６の中心部と略一致させ、相互に干渉する回
折光Ａ1st ，Ａ2nd の位相を最適化する様に光学マスク
１０４に入射する光源からの光の入射角θを変化させれ
ば良い。
【００４１】露光波長をλ、レンズ開口数をＮＡ、縮小
投影倍率を１／ｍとすると、第１の副スペース１１０に
対応するサイドローブのピーク位置は、主スペース１０
６の中心位置からｄ1 ＝（０．７〜０．８）×ｍ×（λ
／ＮＡ）の距離にある。又、第２の副スペース１１１に
対応するサイドローブのピーク位置は、主スペース１０
６の中心位置からｄ2 ＝（１．２〜１．３）×ｍ×（λ
／ＮＡ）の距離にある。従って、第１の副スペース１１
０は、その中心位置が主スペース１０６の中心位置から
ｄ1 離れた位置に設ければ良く、第２の副スペース１１
１は、その中心位置が主スペース１０６の中心位置から
ｄ2 離れた位置に設ければ良い。
投影倍率を１／ｍとすると、第１の副スペース１１０に
対応するサイドローブのピーク位置は、主スペース１０
６の中心位置からｄ1 ＝（０．７〜０．８）×ｍ×（λ
／ＮＡ）の距離にある。又、第２の副スペース１１１に
対応するサイドローブのピーク位置は、主スペース１０
６の中心位置からｄ2 ＝（１．２〜１．３）×ｍ×（λ
／ＮＡ）の距離にある。従って、第１の副スペース１１
０は、その中心位置が主スペース１０６の中心位置から
ｄ1 離れた位置に設ければ良く、第２の副スペース１１
１は、その中心位置が主スペース１０６の中心位置から
ｄ2 離れた位置に設ければ良い。
【００４２】主スペース１０６の中心位置において第１
の副スペース１１０による回折光Ａ 1st と干渉する光の
位相差を計算すると、図１０に示す如く、σ’＝ｍ×ｓ
ｉｎδ／ＮＡで定義されるソース位置σ’が約０．６８
で０°となる。同様に、図１１に示す如く、第２の副ス
ペース１１１による回折光Ａ2nd と干渉する光の位相差
は、ソース位置σ’が約０．７７で０°となる。
の副スペース１１０による回折光Ａ 1st と干渉する光の
位相差を計算すると、図１０に示す如く、σ’＝ｍ×ｓ
ｉｎδ／ＮＡで定義されるソース位置σ’が約０．６８
で０°となる。同様に、図１１に示す如く、第２の副ス
ペース１１１による回折光Ａ2nd と干渉する光の位相差
は、ソース位置σ’が約０．７７で０°となる。
【００４３】主スペース１０６によるメインローブの位
相と略同じ０°である。従って、主スペース１０６を透
過する光の強度を増大させるには、主スペース１０６に
おいて干渉する光の位相差が０°となるように、即ち、
光源からの光の光学マスク１０４への入射角の条件とし
てソース位置σ’が０．６〜０．８となるようにすれば
良いことがわかる。しかし、ソース位置σ’が０．７を
越えると、主スペース１０６本来による光強度が低下し
てしまうため、ソース位置σ’は望ましくは０．６〜
０．７であれば光強度の増大効果が大きい。
相と略同じ０°である。従って、主スペース１０６を透
過する光の強度を増大させるには、主スペース１０６に
おいて干渉する光の位相差が０°となるように、即ち、
光源からの光の光学マスク１０４への入射角の条件とし
てソース位置σ’が０．６〜０．８となるようにすれば
良いことがわかる。しかし、ソース位置σ’が０．７を
越えると、主スペース１０６本来による光強度が低下し
てしまうため、ソース位置σ’は望ましくは０．６〜
０．７であれば光強度の増大効果が大きい。
【００４４】図１２は、本実施例における光強度分布の
シミュレーション結果を示す。同図中、実線が本実施例
における光強度分布を示す。この場合、露光波長は３６
５ｎｍ、ＮＡは０．５４、光源から光学マスク１０４へ
の入射角を０．６＜σ’＜０．７となるように設定し
た。又、主スペース１０６の幅は０．３５μｍ、第１及
び第２の副スペース１１０，１１１の幅は０．１５μ
ｍ、主スペース１０６と第１の副スペース１１０の中心
位置間の距離は０．５μｍ、主スペース１０６と第２の
副スペース１１１の中心位置間の距離は０．８７５μｍ
である。
シミュレーション結果を示す。同図中、実線が本実施例
における光強度分布を示す。この場合、露光波長は３６
５ｎｍ、ＮＡは０．５４、光源から光学マスク１０４へ
の入射角を０．６＜σ’＜０．７となるように設定し
た。又、主スペース１０６の幅は０．３５μｍ、第１及
び第２の副スペース１１０，１１１の幅は０．１５μ
ｍ、主スペース１０６と第１の副スペース１１０の中心
位置間の距離は０．５μｍ、主スペース１０６と第２の
副スペース１１１の中心位置間の距離は０．８７５μｍ
である。
【００４５】なお、上記の同じ条件下で幅が０．３５μ
ｍの主スペース１０６のみを有する光学マスクにおける
光強度分布のシミュレーション結果を図１２中破線で示
す。図１２からわかるように、本実施例によればピーク
光強度が約１８％向上し、より急峻なメインローブが得
られることがわかる。
ｍの主スペース１０６のみを有する光学マスクにおける
光強度分布のシミュレーション結果を図１２中破線で示
す。図１２からわかるように、本実施例によればピーク
光強度が約１８％向上し、より急峻なメインローブが得
られることがわかる。
【００４６】本実施例によれば、特に孔立パターンの露
光時における光強度分布を向上することができる。又、
周期的なライン・アンド・スペースの露光時にその端に
現れる光の強度の低下を抑制するのに用いても効果的で
ある。
光時における光強度分布を向上することができる。又、
周期的なライン・アンド・スペースの露光時にその端に
現れる光の強度の低下を抑制するのに用いても効果的で
ある。
【００４７】図１３は、各種形状の光源を用いて幅０．
２５μｍのライン・アンド・スペースを露光した場合の
露光パターンを示す写真である。同図は、露光波長λが
ｉ線であり、ＮＡが０．５４の場合を示す。通常の光源
を用いると、露光パターンは図１３（Ａ）に示すように
なり、正確なライン・アンド・スペースが得られない。
しかし、図６（Ａ）の如き環状光源を用いると、図１３
（Ｂ）に示すように図１３（Ａ）と比べると大幅に向上
されたライン・アンド・スペースが得られる。又、図６
（Ｂ）の如き光源を用いると、図１３（Ｃ）に示すよう
に、図１３（Ｂ）より更に向上されたライン・アンド・
スペースが得られる。なお、図１３（Ｃ）中、両側のパ
ターン形状が中央部分に比べて正確でないが、これは上
記光学マスクの第３実施例の如き第１及び第２の幅パタ
ーンを有する光学マスクを用いることにより、中央部と
略同様なパターン形状とすることができる。
２５μｍのライン・アンド・スペースを露光した場合の
露光パターンを示す写真である。同図は、露光波長λが
ｉ線であり、ＮＡが０．５４の場合を示す。通常の光源
を用いると、露光パターンは図１３（Ａ）に示すように
なり、正確なライン・アンド・スペースが得られない。
しかし、図６（Ａ）の如き環状光源を用いると、図１３
（Ｂ）に示すように図１３（Ａ）と比べると大幅に向上
されたライン・アンド・スペースが得られる。又、図６
（Ｂ）の如き光源を用いると、図１３（Ｃ）に示すよう
に、図１３（Ｂ）より更に向上されたライン・アンド・
スペースが得られる。なお、図１３（Ｃ）中、両側のパ
ターン形状が中央部分に比べて正確でないが、これは上
記光学マスクの第３実施例の如き第１及び第２の幅パタ
ーンを有する光学マスクを用いることにより、中央部と
略同様なパターン形状とすることができる。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、製造、検査及び修正が
困難な位相シフタを使用しないで、主スペースと副スペ
ースを近接して設けた光学マスクを用いることによっ
て、露光を目的とする線状のスペースの光強度を増大さ
せることができ、それによって、フォトレジスト膜上に
微細かつ鮮明な光像を投影することができる。又、環状
光源などを使用することによって、焦点深度が大きくな
り、段差を有するウェーハに適用しても鮮明な光像を投
影することができる効果を奏する。
困難な位相シフタを使用しないで、主スペースと副スペ
ースを近接して設けた光学マスクを用いることによっ
て、露光を目的とする線状のスペースの光強度を増大さ
せることができ、それによって、フォトレジスト膜上に
微細かつ鮮明な光像を投影することができる。又、環状
光源などを使用することによって、焦点深度が大きくな
り、段差を有するウェーハに適用しても鮮明な光像を投
影することができる効果を奏する。
【図１】本発明の投影露光方法の概略説明図である。
【図２】本発明の投影露光法の原理説明図である。
【図３】本発明の投影用光学マスクの第１実施例の構成
図である。
図である。
【図４】本発明の実施例における透過光の振幅及び位相
の関係図である。
の関係図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、夫々副スペースを設けな
い場合と、これを設けた場合の、レジスト膜を含む結晶
構造を示す写真である。
い場合と、これを設けた場合の、レジスト膜を含む結晶
構造を示す写真である。
【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）及び（Ｅ）
は、夫々本発明の投影露光方法の第１，第２及び第３，
第４及び第５実施例で用いる光源形状を示す図である。
は、夫々本発明の投影露光方法の第１，第２及び第３，
第４及び第５実施例で用いる光源形状を示す図である。
【図７】本発明の投影露光方法の第３実施例で用いる遮
光体を示す図である。
光体を示す図である。
【図８】本発明の投影用光学マスクの第２実施例の構成
図である。
図である。
【図９】本発明の投影露光方法の第６実施例及び本発明
の投影用光学マスクの第３実施例を説明する図である。
の投影用光学マスクの第３実施例を説明する図である。
【図１０】ソース位置と第１の副スペースによる回折光
と干渉する光の位相差との関係を示す図である。
と干渉する光の位相差との関係を示す図である。
【図１１】ソース位置と第２の副スペースによる回折光
と干渉する光の位相差との関係を示す図である。
と干渉する光の位相差との関係を示す図である。
【図１２】投影露光方法の第６実施例における光強度分
布のシミュレーション結果を示す図である。
布のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】各種形状の光源を用いてライン・アンド・ス
ペースを露光した場合の露光パターンを示す写真であ
る。
ペースを露光した場合の露光パターンを示す写真であ
る。
１ 半導体ウェーハ ２ フォトレジスト膜 ３ レンズ ４，１０４ 光学マスク ５ 遮光膜 ６，１０６ 主スペース ７，１１０，１１１ 副スペース ８ 遮光体 ９ 光源
Claims (11)
- 【請求項１】 光源（９）からの光を光学マスク（４，
１０４）に照射して、該光学マスクを透過した光像をレ
ンズ（３）を介してフォトレジスト膜（２）上に投影す
る投影露光方法において、 光を透過すると共に所望の露光パターンを有する主スペ
ース（６，１０６）と、該主スペースに近接して設けら
れ、光を透過するがこれ単独によっては該フォトレジス
ト膜（２）を感光させない程度に狭い幅を有する副スペ
ース（７，１１０，１１１）とからなる光学マスク
（４，１０４）を用いることを特徴とする投影露光方
法。 - 【請求項２】 前記光学マスク（４，１０４）に垂直な
投影光軸に対して所定の角度をなして該光学マスクを照
射する光源（９）を用いることを特徴とする請求項１の
投影露光方法。 - 【請求項３】 前記投影光軸を中心として環状の光源
（９）、又は、該投影光軸の両側のみに配置された光源
（９）を用いることを特徴とする請求項２の投影露光方
法。 - 【請求項４】 前記光源（９）の露光波長をλ、前記レ
ンズ（３）の開口数をＮＡ、縮小投影倍率を１／ｍ、Ｌ
＝０．７〜０．８としたとき、前記主スペース（６）の
中心位置と前記副スペース（７）の中心位置との間の距
離が（λ／ＮＡ）×Ｌ×ｍである光学マスク（４）を用
いることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項
の投影露光方法。 - 【請求項５】 前記副スペース（１１０，１１１）が少
なくとも第１及び第２の副スペース（１１０，１１１）
からなる光学マスク（１０４）を用いることを特徴とす
る請求項１〜３のうちいずれか一項の投影露光方法。 - 【請求項６】 前記光源（９）の露光波長をλ、前記レ
ンズ（３）の開口数をＮＡ、縮小投影倍率を１／ｍ、Ｄ
1 ＝０．７〜０．８、Ｄ2 ＝１．２〜１．３、Ｗ＝０．
３〜０．４、Ｗ1 ＝０．２〜０．３、Ｗ2 ＝０．２〜
０．３としたとき、前記主スペース（１０６）の中心位
置と前記第１の副スペース（１１０）の中心位置との間
の距離ｄ1 はｄ1 ＝Ｄ1 ×ｍ×（λ／ＮＡ）であり、該
主スペース（１０６）の中心位置と前記第２の副スペー
ス（１１１）の中心位置との間の距離ｄ2 はｄ2 ＝Ｄ2
×ｍ×（λ／ＮＡ）であり、該主スペース（１０６）の
幅ｓはｓ＝Ｗ×ｍ×（λ／ＮＡ）であり、該第１の副ス
ペース（１１０）の幅ｓ1 はＳ1 ＝Ｗ1 ×ｍ×（λ／Ｎ
Ａ）であり、該第２の副スペース（１１１）の幅ｓ 2 は
ｓ2 ＝Ｗ2 ×ｍ×（λ／ＮＡ）である光学マスク（１０
４）を用いることを特徴とする請求項５の投影露光方
法。 - 【請求項７】 前記光学マスク（１０４）に垂直な投影
光軸に対して所定の角度δをなして該光学マスクを照射
する光源（９）を用い、σ’＝ｓｉｎδ／（ＮＡ／ｍ）
としたときσ’＝０．６〜０．７であることを特徴とす
る請求項６の投影露光方法。 - 【請求項８】 光源（９）からの光を光学マスク（４，
１０４）に照射して、該光学マスクを透過した光像をレ
ンズ（３）を介してフォトレジスト膜（２）上に投影す
る投影露光方法に用いられる投影用光学マスクにおい
て、 光を透過すると共に所望の露光パターンを有する主スペ
ース（６，１０６）と、 該主スペースに近接して設けられ、光を透過するがこれ
単独によっては該フォトレジスト膜（２）を感光させな
い程度に狭い幅を有する副スペース（７，１１０，１１
１）とからなることを特徴とする投影用光学マスク。 - 【請求項９】 前記光源（９）の露光波長をλ、前記レ
ンズ（３）の開口数をＮＡ、縮小投影倍率を１／ｍ、Ｌ
＝０．７〜０．８としたとき、前記主スペース（６）の
中心位置と前記副スペース（７）の中心位置との間の距
離が（λ／ＮＡ）×Ｌ×ｍであることを特徴とする請求
項８の投影用光学マスク。 - 【請求項１０】 前記副スペース（１１０，１１１）が
少なくとも第１及び第２の副スペース（１１０，１１
１）からなることを特徴とする請求項８又は９の投影用
光学マスク。 - 【請求項１１】 前記光源（９）の露光波長をλ、前記
レンズ（３）の開口数をＮＡ、縮小投影倍率を１／ｍ、
Ｄ1 ＝０．７〜０．８、Ｄ2 ＝１．２〜１．３、Ｗ＝
０．３〜０．４、Ｗ1 ＝０．２〜０．３、Ｗ2 ＝０．２
〜０．３としたとき、前記主スペース（１０６）の中心
位置と前記第１の副スペース（１１０）の中心位置との
間の距離ｄ1 はｄ1 ＝Ｄ1 ×ｍ×（λ／ＮＡ）であり、
該主スペース（１０６）の中心位置と前記第２の副スペ
ース（１１１）の中心位置との間の距離ｄ2 はｄ2 ＝Ｄ
2 ×ｍ×（λ／ＮＡ）であり、該主スペース（１０６）
の幅ｓはｓ＝Ｗ×ｍ×（λ／ＮＡ）であり、該第１の副
スペース（１１０）の幅ｓ 1 はｓ1 ＝Ｗ1 ×ｍ×（λ／
ＮＡ）であり、該第２の副スペース（１１１）の幅ｓ2
はｓ2 ＝Ｗ2 ×ｍ×（λ／ＮＡ）であることを特徴とす
る請求項１０の投影用光学マスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2829692A JP3312365B2 (ja) | 1991-02-19 | 1992-02-14 | 投影露光方法及び投影露光用光学マスク |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-45394 | 1991-02-19 | ||
| JP4539491 | 1991-02-19 | ||
| JP2829692A JP3312365B2 (ja) | 1991-02-19 | 1992-02-14 | 投影露光方法及び投影露光用光学マスク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566553A true JPH0566553A (ja) | 1993-03-19 |
| JP3312365B2 JP3312365B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=26366360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2829692A Expired - Fee Related JP3312365B2 (ja) | 1991-02-19 | 1992-02-14 | 投影露光方法及び投影露光用光学マスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3312365B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08503512A (ja) * | 1992-11-28 | 1996-04-16 | ビーエーエスエフ アクチエンゲゼルシャフト | ポリアルキレンポリアミンの縮合生成物、その製法および紙を製造する際のその使用 |
| JP3009925B2 (ja) * | 1994-02-09 | 2000-02-14 | マイクロユニティ システムズ エンジニアリング，インコーポレイテッド | 軸外照明を用いたリソグラフィックパターンニング用マスク |
-
1992
- 1992-02-14 JP JP2829692A patent/JP3312365B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08503512A (ja) * | 1992-11-28 | 1996-04-16 | ビーエーエスエフ アクチエンゲゼルシャフト | ポリアルキレンポリアミンの縮合生成物、その製法および紙を製造する際のその使用 |
| JP3009925B2 (ja) * | 1994-02-09 | 2000-02-14 | マイクロユニティ システムズ エンジニアリング，インコーポレイテッド | 軸外照明を用いたリソグラフィックパターンニング用マスク |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3312365B2 (ja) | 2002-08-05 |
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