JPH06124874A - パターン形成方法及びパターン形成用投影露光装置 - Google Patents

パターン形成方法及びパターン形成用投影露光装置

Info

Publication number
JPH06124874A
JPH06124874A JP4040119A JP4011992A JPH06124874A JP H06124874 A JPH06124874 A JP H06124874A JP 4040119 A JP4040119 A JP 4040119A JP 4011992 A JP4011992 A JP 4011992A JP H06124874 A JPH06124874 A JP H06124874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exposure
light
pattern
exposure light
maximum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4040119A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Ogawa
透 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP4040119A priority Critical patent/JPH06124874A/ja
Publication of JPH06124874A publication Critical patent/JPH06124874A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数回分割露光と同等のパターン形成領域に
おける光コントラストの平均化による濃度拡大効果が得
られるとともに、これを1回露光で達成できるようにし
て、多数回分割露光の難点であったスループットダウン
やアライメントズレの問題を解決したパターン形成方法
を提供し、またこのようなパターン形成用投影露光装置
を提供すること。 【構成】 被露光体に露光光を照射してパターン形成を
行うパターン形成方法において、照射する露光光のバン
ド幅を広帯域化して露光を行うことを特徴とするパター
ン形成方法、及び各露光光について対応した広帯域化を
行って露光する露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パターン形成方法、及
びパターン形成用投影露光装置に関する。本発明は、例
えば、微細化・集積化した半導体装置等の電子材料の製
造の際のパターン形成のために利用することができる。
【0002】
【従来の技術】露光光を照射してパターン形成を行う技
術は各種の分野で用いられており、代表的には、半導体
装置の製造の際のパターン形成に用いられている。例え
ばその配線構造や、微細な接続孔の形成や、絶縁領域形
成のためのフォトリソグラフィー技術として使用されて
いる。
【0003】一般に、パターン形成は、露光光を投影す
る露光装置(ステッパーと称されるもの等。縮小投影露
光する形式や、1対1投影露光する形式の装置等があ
る)を用いて行われる。
【0004】近年、半導体デバイスパターンの微細化に
伴い、フォトリソグラフィー工程で使用される露光装置
(ステッパー)の高性能化が図られている。即ち、L−
L−の式 R=K1 λ/NA, D.O.F=K2 λ/NA2 (ただし、R:パターンサイズ、λ:波長、NA:投影
レンズ開口数、D.O.F:焦点深度、K1 ,K2 :プ
ロセス係数)における高NA化、短波長化を図ることに
より、微細化を達成することを試みている。
【0005】上記高NA化、短波長化を達成することに
より、たしかにRは小さくなる。しかし、同時に、D.
O.Fも小さくなってしまう。従って凹凸のある実デバ
イスパターンにおいては、焦点深度のマージンが少なく
なってきている。この傾向は、特にコンタクトホールの
形成において顕著である。
【0006】このような背景から、コンタクトホールの
深度拡大技術として、近年、フレックス露光法が提案さ
れている(特開昭63−64037、同181318、
同42122、同177124)。
【0007】フレックス露光法は、投影レンズ光軸方向
の異なる面で多数回の分割露光することを特徴とする技
術であり、例えば図8に示すように、レチクル(マス
ク)1を通った光を投影レンズ2を介して被露光体に照
射して露光するに際し、1回目露光を、例えば図8に示
す被露光体(ウェハー)面3の、フォーカス位置30よ
りもレンズ2がわの符号3aの露光位置で行い、次い
で、符号3bで示すフォーカス位置30よりもレンズ2
から遠いがわで行うようにする。図中4は光軸を示す。
【0008】その結果、図9に示すように、本来のベス
トフォーカス面(図8の符号30の位置、図9のたて軸
の0で示す位置)における光コントラストは通常露光法
(図9の(a)による場合よりも低下するが、図9
(b)に示すように、1回目露光の露光光Iと2回目露
光の露光光IIとの和(I+II)でみると、ディフォーカ
ス領域の光コントラストが向上する。
【0009】即ち、フレックス露光法によれば、パター
ンが形成されるフォーカス領域内(図9でΔFで示す範
囲)における光コントラストの平均化が図られる。
【0010】
【発明が解決しようとする問題点】上記フレックス露光
法においては、分割露光を行うため、図10に示すよう
に、露光装置(ステッパー)のZステージ11を、その
つど動かす必要がある。図11に、フレックス露光法の
シーケンスを示すとおりである。(図10中、3は被露
光体であるウェハーの面、4は光軸である)。
【0011】そのため、従来技術であるフレックス露光
法は、以下に示す問題点を有する。 1ショット当たりの露光処理時間が長びく。例えば約
30%程度能率が低下すると言われている。 Zステージの機構誤差により、アライメントズレが生
じる。
【0012】
【発明の目的】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、多数回分割露光と同等のパターン形成領域における
光コントラストの平均化による濃度拡大効果が得られる
とともに、これを1回露光で達成できるようにして、多
数回分割露光の難点であったスループットダウンやアラ
イメントズレの問題を解決したパターン形成方法を提供
しようとするものであり、また、このようなパターン形
成用投影露光装置を提供しようとするものである。
【0013】
【問題点を解決するための手段及び作用】本出願の請求
項1の発明は、被露光体に露光光を照射してパターン形
成を行うパターン形成方法において、照射する露光光の
バンド幅を広帯域化して露光を行うことを特徴とするパ
ターン形成方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0014】本出願の請求項2の発明は、被露光体に露
光光を照射してパターン形成を行うために用いる投影露
光装置において、g線を露光光とするとともに、投影レ
ンズに与えるg線の分光スペクトルは、半値幅で、最大
11〜15nmとすることを特徴とするパターン形成用
投影露光装置であって、これにより上記目的を達成する
ものである。
【0015】本出願の請求項3の発明は、被露光体に露
光光を照射してパターン形成を行うために用いる投影露
光装置において、i線を露光光とするとともに、投影レ
ンズに与えるi線の分光スペクトルは、半値幅で、最大
6.5〜10nmとすることを特徴とするパターン形成
用投影露光装置であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0016】本出願の請求項4の発明は、被露光体に露
光光を照射してパターン形成を行うために用いる投影露
光装置において、KrFエキシマレーザ光を露光光とす
るとともに、投影レンズに与えるKrFエキシマレーザ
光の分光スペクトルは、半値幅で、最大3.3〜5pm
とすることを特徴とするパターン形成用投影露光装置で
あって、これにより上記目的を達成するものである。
【0017】本出願の発明においては、照射する露光光
のバンド幅を広帯域化して露光を行うが、その広域化
は、露光光がg線である場合、投影レンズに入射する分
光スペクトルを、半値幅で好ましくは最大11〜15n
mとし、より好ましくは6〜11nm、更に好ましくは
6〜10nm程度とし、また露光光がi線である場合、
同じく分光スペクトルを半値幅で好ましくは最大6.5
〜10nmとし、より好ましくは4〜6.5nm、更に
好ましくは4〜6nm程度とし、また、露光光がKrF
エキシマレーザ光である場合、同じく分光スペクトルを
半値幅で好ましくは最大3.3〜5pmとし、より好ま
しくは1.5〜5pm、更に好ましくは1.5〜3pm
程度とする。
【0018】具体的な装置設計に当たっては、この程度
のバンド幅の入射光に対しては、光学系の収差(球面、
コマ、非点、像面、歪曲、色)をとり除くように設計す
る。
【0019】本発明を具体化する際においては、上述し
た光学系各収差のうち、図1に示すように色収差(更に
詳しくは軸上色収差)を故意に発生させて、これにより
帯域幅を大きくし、例えばコンタクトホールのパターン
形成の際の深度拡大を図る。即ち、図1において、半値
幅のひろがりが、軸上色収差となる。
【0020】ここで軸上色収差に着目すると、 λ1 の波長の焦点距離 f1 λ2 の波長の焦点距離 f2 λ3 の波長の焦点距離 f3 となる。
【0021】ゆえに、λ1 ,λ2 ,λ3 を合算した光
(ただし、合成スペクトルが中心波長に対して対象であ
るとする)を投影レンズに入射させた場合、実質フレッ
クス露光法におけるZステージを上下に振って露光する
のと等価になる。即ち、投影レンズに入射する光のバン
ド幅をコントロールすることにより、フレックス露光と
同等の効果を1回の露光のみで実現することが可能とな
る。
【0022】上述のように本発明においては、照射する
露光光のバンド幅を広帯域化して露光を行うので、図2
(b)に示すように、符号III の部分において広帯域化
したフォーカス位置を示すが、これは図2(a)に示す
ようにコンタクトホール形成用の幅Z(コンタクトホー
ルについては深さ方向)で露光光が集束し、コンタクト
ホールの開孔は良好に行われることになる。
【0023】
【実施例】以下本発明の実施例について、詳述する。な
お当然のことであるが、本発明は以下の実施例により限
定されるものではない。
【0024】実施例1 ここでは、g、i線ステッパーにおける実施例を以下示
す。
【0025】図3に、本例装置の構成を示す。図3にお
ける水銀ランプのg線(i線)スペクトルを図4に示
す。また、図3におけるg線(i線)フィルターの分光
透過率を図5に示す。
【0026】投影レンズに入る光は、図4の水銀ランプ
の分光出力と(図5)のg(i)線フィルターの分光透
過率との相互作用により、バンド幅が決まる。
【0027】そこで、コンタクトホールの露光に対して
は、投影レンズに入射する光の中心波長(即ち、ランプ
の分光出力最大波長、フィルターの分光透過率最大波
長)をλ0 、半値幅をΔλ0 ,λ0 の光の焦点距離をZ
0 、λ/NA2 (μm)程度焦点距離がZ0 よりレンズ
に近づくような波長をλ1、λ/NA2 (μm)程度焦
点距離がZ0 よりレンズから遠のくような波長をλ2
(ただし、|λ1 −λ0 |=|λ2 −λ0 |とする)と
すると、投影レンズに入射する光のバンド幅が、Δλ0
+|λ1 −λ0 |+|λ2 −λ0 |となるようなg
(i)線フィルターを用いて露光すれば、フレックス露
光と同等の効果を1回の露光のみで実現することが可能
となる。
【0028】通常の矩形パターン(例えばライン&スペ
ース)の露光に対しては、現行の半値幅Δλ0 のフィル
ターを使用する。
【0029】即ち、図3におけるg,i線フィルター3
5の配置部に、投影レンズに入射する光のバンド幅をΔ
λ0 及びΔλ0 +|λ1 −λ0 |+|λ2 −λ0 |とな
るようなフィルターを配置する。そして、フィルターの
切り換えのために、図6に示すフィルター回転切り換え
機構を付加する。その際の露光シーケンスを図7に示
す。
【0030】これらの露光シーケンスを用いることによ
り、従来のフレックス法に対し、通常の1回露光と同等
以上のスループットを達成することができる。即ち、Δ
λ0の場合は、スループットは通常露光法と同じであ
り、Δλ0 +|λ1 −λ0 |+|λ2 −λ0 |の場合
は、バンド幅が広いことにより投影レンズに入射する光
量の絶対値が大きくなるため、分割露光によるZステー
ジの機構エラーがなくなる。そのため、アライメントズ
レを低減する。
【0031】本実施例によれば、コンタクトホールの深
度拡大のために、g(i)線において、g(i)線フィ
ルターを複数個配置することにより、ステッパー投影レ
ンズに入射する光のバンド幅を通常(Δλ0 )よりも広
くし、これにより、投影レンズ内において故意に軸上色
収差を発生させ、フレックス露光(多数回分割露光)と
同等の効果を1回の露光で得ることができる。ただし、
光のバンド幅は、中心波長に対して対象な分布をもたせ
るものとする。
【0032】実施例2 本実施例は、エキシマレーザーステッパー(エキシマレ
ーザー露光装置)に本発明を適用した場合である。本例
では、実施例1の水銀ランプに代えて、数pm程度に狭
帯域化したエキシマレーザーを光源とする。このような
エキシマレーザーステッパーにおいて、投影レンズに入
射する光のバンド幅をエキシマレーザー部において3p
m程度にコントロールしている。バンド幅のコントロー
ルは、レーザーの機種、タイプにより異なるが、一般的
にはグレーティング(回折格子)のスリットを調整する
ことで行うことができる。
【0033】よって本例では、図7に示したシーケンス
におけるフィルターの選択の変わりに、グレーティング
のスリットを選択すればよい。
【0034】このように本実施例では、コンタクトホー
ルの深度拡大のために、レーザー内回折格子のスリット
をコントロールすることにより、ステッパー投影レンズ
に入射する光のバンド幅を通常(Δλ0 )よりも広くし
て、投影レンズ内において故意に軸上色収差を発生さ
せ、フレックス露光(多数回分割露光)と同等の効果を
1回の露光で得る。ただし、光のバンド幅は、中心波長
に対して対象な分布をもたせるものとする。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、多数回分割露光と同等
のパターン形成領域における光コントラストの平均化に
よる深度拡大効果が得られるとともに、これを1回露光
で達成でき、多数回分割露光の難点であったスループッ
トダウンやアライメントズレの問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の作用を説明する図であって、光軸上の
色収差発生の説明図である。
【図2】本発明の作用説明図である。
【図3】パターン形成用投影露光装置の構成例を示す図
である。
【図4】実施例1の露光光のスペクトルを示す図であ
る。
【図5】実施例1のフィルターの分光透過率を示す図で
ある。
【図6】実施例1のフィルター切り換え機構を示す図で
ある。
【図7】実施例の露光シーケンスを示す図である。
【図8】従来技術(フレックス露光法)を示す図であ
る。
【図9】フレックス露光法の作用説明図である。
【図10】従来技術の問題点を示す図である。
【図11】フレックス露光法シーケンスを示す図であ
る。
【符号の説明】
2 投影レンズ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被露光体に露光光を照射してパターン形成
    を行うパターン形成方法において、 照射する露光光のバンド幅を広帯域化して露光を行うこ
    とを特徴とするパターン形成方法。
  2. 【請求項2】被露光体に露光光を照射してパターン形成
    を行うために用いる投影露光装置において、 g線を露光光とするとともに、投影レンズに与えるg線
    の分光スペクトルは、半値幅で、最大11〜15nmと
    することを特徴とするパターン形成用投影露光装置。
  3. 【請求項3】被露光体に露光光を照射してパターン形成
    を行うために用いる投影露光装置において、 i線を露光光とするとともに、投影レンズに与えるi線
    の分光スペクトルは、半値幅で、最大6.5〜10nm
    とすることを特徴とするパターン形成用投影露光装置。
  4. 【請求項4】被露光体に露光光を照射してパターン形成
    を行うために用いる投影露光装置において、 KrFエキシマレーザ光を露光光とするとともに、投影
    レンズに与えるKrFエキシマレーザ光の分光スペクト
    ルは、半値幅で、最大3.3〜5pmとすることを特徴
    とするパターン形成用投影露光装置。
JP4040119A 1992-01-30 1992-01-30 パターン形成方法及びパターン形成用投影露光装置 Pending JPH06124874A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4040119A JPH06124874A (ja) 1992-01-30 1992-01-30 パターン形成方法及びパターン形成用投影露光装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4040119A JPH06124874A (ja) 1992-01-30 1992-01-30 パターン形成方法及びパターン形成用投影露光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06124874A true JPH06124874A (ja) 1994-05-06

Family

ID=12571944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4040119A Pending JPH06124874A (ja) 1992-01-30 1992-01-30 パターン形成方法及びパターン形成用投影露光装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06124874A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005031824A1 (ja) * 2003-09-29 2005-04-07 Nikon Corporation 投影露光装置、投影露光方法およびデバイス製造方法
WO2005031820A1 (ja) * 2003-09-26 2005-04-07 Nikon Corporation 投影露光装置及び投影露光装置の洗浄方法、メンテナンス方法並びにデバイスの製造方法
JP2008199061A (ja) * 2003-10-15 2008-08-28 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置およびデバイス製造方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005031820A1 (ja) * 2003-09-26 2005-04-07 Nikon Corporation 投影露光装置及び投影露光装置の洗浄方法、メンテナンス方法並びにデバイスの製造方法
US8035797B2 (en) 2003-09-26 2011-10-11 Nikon Corporation Projection exposure apparatus, cleaning and maintenance methods of a projection exposure apparatus, and device manufacturing method
KR101238134B1 (ko) * 2003-09-26 2013-02-28 가부시키가이샤 니콘 투영노광장치 및 투영노광장치의 세정방법, 메인터넌스 방법 그리고 디바이스의 제조방법
US8724076B2 (en) 2003-09-26 2014-05-13 Nikon Corporation Projection exposure apparatus, cleaning and maintenance methods of a projection exposure apparatus, and device manufacturing method
WO2005031824A1 (ja) * 2003-09-29 2005-04-07 Nikon Corporation 投影露光装置、投影露光方法およびデバイス製造方法
JP2008199061A (ja) * 2003-10-15 2008-08-28 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置およびデバイス製造方法
JP4482594B2 (ja) * 2003-10-15 2010-06-16 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. リソグラフィ装置およびデバイス製造方法
US7961293B2 (en) 2003-10-15 2011-06-14 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US8711330B2 (en) 2003-10-15 2014-04-29 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US9285685B2 (en) 2003-10-15 2016-03-15 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3631094B2 (ja) 投影露光装置及びデバイス製造方法
JP3368265B2 (ja) 露光方法、露光装置、およびデバイス製造方法
JP2852169B2 (ja) 投影露光方法および装置
JP2000021748A (ja) 露光方法および露光装置
KR20080068820A (ko) 기판 처리 방법, 포토마스크의 제조 방법 및 포토마스크,그리고 디바이스 제조 방법
US7534552B2 (en) Lithographic apparatus and device manufacturing method
KR100752492B1 (ko) 노광방법 및 장치
JP4109648B2 (ja) 照明装置制御のトーン反転印刷
JPH07122478A (ja) パターン投影方法
JP2953406B2 (ja) フォトマスクおよびその製造方法
US20010012099A1 (en) Projection exposure apparatus and method for manufacturing devices using the same
JP4474121B2 (ja) 露光装置
JPH06163350A (ja) 投影露光方法および装置
JP3647272B2 (ja) 露光方法及び露光装置
JPH09160219A (ja) 光学素子及びそれを用いた露光装置
JP2000021720A (ja) 露光装置及びデバイス製造方法
JPH0950117A (ja) フォトマスクおよびこれを用いた露光方法
JPH06124874A (ja) パターン形成方法及びパターン形成用投影露光装置
JP3296296B2 (ja) 露光方法及び露光装置
JP2006119601A (ja) 光変調素子及びそれを利用した光学装置
JP4235410B2 (ja) 露光方法
JP3133618B2 (ja) 縮小投影露光装置において用いられる空間フィルタ
JP2923905B2 (ja) フォトマスク
JP2000021718A (ja) 露光方法及び露光装置
JP3123542B2 (ja) 露光装置及びデバイスの製造方法