JPH06140307A - Optical exposure method - Google Patents

Optical exposure method

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JPH06140307A
JPH06140307A JP4288845A JP28884592A JPH06140307A JP H06140307 A JPH06140307 A JP H06140307A JP 4288845 A JP4288845 A JP 4288845A JP 28884592 A JP28884592 A JP 28884592A JP H06140307 A JPH06140307 A JP H06140307A
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JP
Japan
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light
photomask
pattern
sin
projection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4288845A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tamae Haruki
珠江 春木
Kenji Nakagawa
健二 中川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to US08/132,165 priority patent/US5415952A/en
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Priority to US08/387,008 priority patent/US5637424A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable projection exposure in a modified illumination system most suitable for each device pattern by obliquely irradiating a photomask having a periodic pattern at a specific angle to the optical axis. CONSTITUTION:A line-and-space pattern 23, composed of translucent and shielding stripes 21 and 22, respectively, is formed on a photomask 5. Two linear slits are formed in an iris point-symmetrically with respect to the optical axis of the optical aligner and parallel with each other. Light is projected to the photomask 5 through a condenser lens 3 at an incidence angle theta to the optical axis of the optical aligner, as expressed by the formula. In the formula NA is the number of slits in the projection optical system, R the reduction ratio thereof, P the pitch of the line and space on the projection plane, and lambdathe wavelength of projected light. This makes it possible to make effective use of the merits of oblique incidence.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造など
での微細加工におけるフォトリソグラフィに関し、より
詳しくは、光リソグラフィーでの光露光方法に関する。
超LSIなどの半導体装置での高集積化・微細加工の進
展はリソグラフィー技術改良に大きく依存しており、そ
の中でも光を用いた光リソグラフィーは量産に適し、経
済性の理由からも採用されており、さらに改良のための
研究開発が行われている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to photolithography in microfabrication in the manufacture of semiconductor devices, and more particularly to an optical exposure method in photolithography.
The progress of high integration and fine processing in semiconductor devices such as VLSI depends greatly on the improvement of lithography technology. Among them, optical lithography using light is suitable for mass production and is also adopted for economic reasons. , And research and development for further improvement are being conducted.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は光露光装置(ステッパ)の概略図
であり、水銀灯(エキシマレーザ)の光源1と、透穴を
備えた絞り2と、コンデンサレンズ3とからなる変形照
明系4、所定パターンを有するフォトマスク(レチク
ル)5、投影レンズ6および基板上に塗布されたレジス
ト膜(投影面)7で構成されている。なお、この場合に
は変形照明のために、絞り2の透穴位置は装置光軸から
ずれており、フォトマスクへの入射光が斜めになってお
り、通常の場合には絞りの透穴が装置光軸と一致してお
り、フォトマスクへの入射光は垂直となっている。さら
に、従来の光露光装置と同様に、光源と絞りとの間に複
眼集光レンズ(ハエの目レンズ)を配置してもよい。
2. Description of the Related Art FIG. 1 is a schematic view of a light exposure apparatus (stepper), which is a modified illumination system 4 including a light source 1 of a mercury lamp (excimer laser), a diaphragm 2 having a through hole, and a condenser lens 3. It is composed of a photomask (reticle) 5 having a predetermined pattern, a projection lens 6 and a resist film (projection surface) 7 applied on the substrate. In this case, due to the modified illumination, the position of the through hole of the diaphragm 2 is displaced from the optical axis of the device, and the incident light on the photomask is oblique. It coincides with the optical axis of the device, and the incident light on the photomask is vertical. Further, a compound eye condensing lens (fly's eye lens) may be arranged between the light source and the diaphragm as in the conventional light exposure apparatus.

【0003】図1の場合には、光源形状を絞りの透穴形
状によって規定しているが、ハエの目レンズを用いて、
その一つ一つの単眼を目的の光源形状(透穴形状)に配
列してもよい。使用用途に応じて光源形状を変える時に
は、絞りを使用する場合では、透穴形状の異なる絞りと
交換すればよい。あるいは、ハエの目レンズ11(図
2)の一つ一つの単眼11a〜11fに開閉機能を付加
してもよい。例えば、ハエの目レンズの単眼の出口ある
いは入口に液晶板12を配置して、単眼に相当する場所
の電極13に電圧を印加し、光を透過あるいは遮断す
る。
In the case of FIG. 1, the shape of the light source is defined by the shape of the through hole of the diaphragm, but by using a fly-eye lens,
The individual monoculars may be arranged in a desired light source shape (through hole shape). When changing the shape of the light source according to the intended use, if a diaphragm is used, it may be replaced with a diaphragm having a different through-hole shape. Alternatively, an opening / closing function may be added to each of the monoculars 11a to 11f of the fly-eye lens 11 (FIG. 2). For example, the liquid crystal plate 12 is arranged at the exit or entrance of the monocular of the fly-eye lens, and a voltage is applied to the electrode 13 at a place corresponding to the monocular to transmit or block light.

【0004】通常の光露光技術では、図3に示すよう
に、フォトマスク5の背面から光を該マスク5に垂直に
入射して、そこから放出される回折光を図4のように投
影光学系(投影レンズ)6で集光してパターンを投影面
(レジスト膜に対応)7で結像させる。なお、図3にお
いては、単純のために0次、−1次および−2次の回折
光を示して、1次および2次の回折光を省略してある。
そして、図4に示すように、ある回折光(例えば、1次
回折光)の回折角度φ1 とそれが投影光学系によって集
光される角度φ2 とには、 Rφ1 =φ2 式中、R:投影光学系の縮小率 の関係があるが、縮小率は本発明において本質的なこと
ではないので、全ての場合にR=1(等倍投影)として
説明する。
In the ordinary light exposure technique, as shown in FIG. 3, light is incident on the back surface of the photomask 5 perpendicularly to the mask 5 and the diffracted light emitted therefrom is projected as shown in FIG. A system (projection lens) 6 collects the light and a pattern is imaged on a projection surface (corresponding to a resist film) 7. Note that, in FIG. 3, for simplicity, 0th-order, −1st-order, and −2nd-order diffracted lights are shown, and 1st-order and 2nd-order diffracted lights are omitted.
Then, as shown in FIG. 4, for a diffraction angle φ 1 of a certain diffracted light (for example, first-order diffracted light) and an angle φ 2 at which it is condensed by the projection optical system, Rφ 1 = φ 2 There is a relation of R: reduction ratio of the projection optical system, but since the reduction ratio is not essential in the present invention, R = 1 (1 × projection) will be described in all cases.

【0005】光露光技術での解像度を高めるために、レ
ンズの開口度(NA)を高くすることや光源の波長を短
くすることが重要である。一方、焦点深度はNAの増大
とともに減少することになる。そこで、限界解像度およ
び焦点深度を向上させる変形照明法(斜め入射の照明
法)が最近注目されている(例えば、日経マイクロデバ
イス、No. 82、1992年4月号、pp.28-37参照)。
In order to increase the resolution in the optical exposure technique, it is important to increase the numerical aperture (NA) of the lens and shorten the wavelength of the light source. On the other hand, the depth of focus will decrease with increasing NA. Therefore, the modified illumination method (illumination method of oblique incidence) that improves the limit resolution and the depth of focus has recently received attention (see, for example, Nikkei Microdevice, No. 82, April 1992, pp.28-37). .

【0006】変形照明法での絞り(アパーチャー)にお
ける穴形状として、輪帯穴としたものや点対称の4つ穴
としたものが知られている。従来照明法では露光装置の
光軸と一致した円形穴からフォトマスク(レチクル)へ
の照明光は垂直入射であり、基本的には、図4に示すよ
うに、フォトマスクから出た0次光、+1次光および−
1次光の3光束で結像させているが、変形照明法では、
絞りの穴の位置が光軸からずらされており、図5に示す
ように、穴からの照明光はフォトマスクに対して斜めに
入射し、フォトマスクから出た0次光および+1次光
(または−1次光)の2光束で結像させている。焦点位
置では従来照明法の方がコントラストが高いが、デフォ
ーカス位置では変形照明法の方がコントラストが高くな
り、総合的に焦点深度および解像度が向上する。
As a hole shape in a diaphragm (aperture) in the modified illumination method, a ring-shaped hole and a point-symmetrical four hole are known. In the conventional illumination method, the illumination light from the circular hole that coincides with the optical axis of the exposure apparatus is vertically incident on the photomask (reticle). Basically, as shown in FIG. 4, the 0th order light emitted from the photomask is used. , + 1st order light and −
Although an image is formed with three primary light beams, in the modified illumination method,
The position of the hole of the diaphragm is shifted from the optical axis, and as shown in FIG. 5, the illumination light from the hole obliquely enters the photomask, and the 0th order light and the + 1st order light ( Alternatively, the image is formed with two light fluxes (or −1st order light). The conventional illumination method has a higher contrast at the focus position, but the modified illumination method has a higher contrast at the defocus position, and thus the depth of focus and the resolution are comprehensively improved.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】これまでの変形照明法
では、単純なラインアンド(&)スペースのパターンの
みに対して、上述したオールマイティタイプの絞り穴形
状で、フォトマスクのパターンをレジストに投影露光し
ている。従って、個々のパターン形状に合わせた照明シ
ステムとはなってなおらず、変形照明法での斜め入射の
効果を最大限に発揮させてはいない。
In the conventional modified illumination method, only the pattern of the simple line and (&) space is used, and the pattern of the photomask is used as the resist with the above-described almighty type aperture hole shape. Projection exposure. Therefore, the illumination system has not yet been adapted to the individual pattern shape, and the effect of oblique incidence in the modified illumination method is not maximized.

【0008】本発明の目的は、デバイスパターン(フォ
トマスクパターン)、特に、ライン幅とスペース幅とが
等しくないライン&スペースに最適な変形照明系で投影
露光する方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method of projection exposure with a modified illumination system that is most suitable for a device pattern (photomask pattern), particularly a line & space where the line width and the space width are not equal.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述の目的が、光源と、
絞りと、コンデンサレンズとからなる変形照明系、フォ
トマスクおよび投影レンズからなる露光装置を用いて、
該フォトマスクのパターンを基板上のレジストに投影露
光する方法において、フォトマスクのパターンが周期パ
ターンであるときに、フォトマスクを光軸に対して角度
θで斜めより照射し、 sin-1NA ≧ Rθ≧ sin-1(2λ/P) − sin-1NA 式中、NA: 投影光学系の開口数 R : 投影光学系の縮小率 P : 投影面でのラインアンドスペースのピッチ λ: 投影光の波長 の関係にあることを特徴とする光露光方法によって達成
される。
The above-mentioned object is to provide a light source,
Using a modified illumination system consisting of a diaphragm and a condenser lens, an exposure device consisting of a photomask and a projection lens,
In the method of projecting and exposing a pattern of the photomask onto a resist on a substrate, when the pattern of the photomask is a periodic pattern, the photomask is obliquely irradiated at an angle θ with respect to the optical axis, and sin −1 NA ≧ Rθ ≥ sin -1 (2λ / P) − sin -1 NA where NA: Numerical aperture of the projection optical system R: Reduction ratio of the projection optical system P: Line-and-space pitch on the projection surface λ: Projection light This is achieved by an optical exposure method characterized by having a wavelength relationship.

【0010】光源の形状に相当する照明形態を、露光装
置の光軸から離れた位置でのフォトマスクのパターンに
平行な1本の線状光照明として、露光が前記フォトマス
クでの光軸に対して上述した角度θとなる斜入射照明と
なるように行うのが好ましい。また、この1本の線状光
照明と同じものを平行かつ露光装置光軸について線対称
の位置に付加して、2本の線状光照明とするのが、より
好ましい。
The illumination form corresponding to the shape of the light source is set as one linear light illumination parallel to the pattern of the photomask at a position away from the optical axis of the exposure device, and the exposure is performed on the optical axis of the photomask. On the other hand, it is preferable to perform the oblique incidence illumination with the angle θ described above. Further, it is more preferable that the same linear light illumination is added in parallel and at a position line-symmetrical with respect to the optical axis of the exposure device to obtain two linear light illuminations.

【0011】露光装置の光軸から離れた位置での一つの
円形状光照明を行い、該照明光の中心より、フォトマス
クに入射する光の角度を上記規定の角度θとすることも
できる。また、この一つの円形状光照明と同じものを露
光光軸について対称の位置に付加して、二つの円形状光
照明とすることもできる。さらに、フォトマスク内に、
X軸方向ピッチPxの周期パターンと、Y軸方向ピッチ
Pyの周期パターンが混在しているか、あるいは、X軸
方向ピッチPxおよびY軸方向ピッチPyのパターンが
ある場合に、露光装置の光軸に対して同心円上でかつ等
間隔の位置にある4つのの円形状光照明を行い、該照明
光のそれぞれの中心より、フォトマスクに入射する光の
角度が、直交するX方向およびY方向について、角度θ
xおよび角度θyで、 sin-1NA ≧ Rθx ≧ sin-1(2λ/Px)− sin-1NA sin-1NA ≧ Rθy ≧ sin-1(2λ/Py)− sin-1NA の関係にある光露光方法が好ましい。
It is also possible to illuminate one circular light at a position away from the optical axis of the exposure apparatus and set the angle of light incident on the photomask from the center of the illuminating light to the above-specified angle θ. Further, the same circular light illumination can be added at positions symmetrical with respect to the exposure optical axis to form two circular light illumination. Furthermore, in the photomask,
If the periodic pattern of the X-axis direction pitch Px and the periodic pattern of the Y-axis direction pitch Py are mixed or there is the pattern of the X-axis direction pitch Px and the Y-axis direction pitch Py, the optical axis of the exposure apparatus On the other hand, four circular light illuminations on concentric circles and at equal intervals are performed, and from the center of each of the illumination light, the angle of light incident on the photomask is orthogonal to the X direction and the Y direction. Angle θ
There is a relation of sin -1 NA ≥ R θx ≥ sin -1 (2λ / Px) − sin -1 NA sin -1 NA ≧ R θy ≧ sin -1 (2λ / Py) − sin -1 NA at x and angle θy Light exposure methods are preferred.

【0012】そして、露光装置の光軸に対して同心円上
での位置にある一つのリング状光照明を行い、該リング
状照明光のリング幅の中心からフォトマスクに入射する
光の角度を上記規定の角度θとすることも可能である。
Then, one ring-shaped light illuminating at a position on a concentric circle with respect to the optical axis of the exposure apparatus is performed, and the angle of the light incident on the photomask from the center of the ring width of the ring-shaped illumination light is set to It is also possible to set the prescribed angle θ.

【0013】[0013]

【作用】本発明の光露光方法では、図6に示すように、
0次、1次および2次の回折光の3光束で結像させるべ
く、1次光よりも高次の回折光を利用できる斜め入射角
θを「sin-1NA ≧ Rθ≧ sin-1(2λ/P) − sin-1NA」に
より決まる範囲のθと設定するので、高次光を取り入れ
ることで解像度および焦点深度を共に高める。この場合
に、θ=β−sin-1NA β=sin-1(2λ/P) したがって、θ=sin-1(2λ/P) −sin-1NAが得られる。
In the light exposure method of the present invention, as shown in FIG.
In order to form an image with three light fluxes of diffracted light of 0th order, 1st order and 2nd order, the oblique incident angle θ at which higher order diffracted light can be used is defined as “sin −1 NA ≧ R θ ≧ sin −1 ( 2θ / P) − sin −1 NA ”is set in the range of θ, so both resolution and depth of focus are increased by incorporating high-order light. In this case, θ = β−sin −1 NA β = sin −1 (2λ / P) Therefore, θ = sin −1 (2λ / P) −sin −1 NA is obtained.

【0014】投影光学レンズのNAはレンズの最外周に
入る光のsin であって、入射角θの上限は0次光が投影
光学系レンズの最外周に入射する場合で、sin-1NA ≧θ
(R=1)となる。入射角θの下限は2次光が投影光学
系レンズの最外周に入射する場合である。フォトマスク
パターンのライン&スペースの割合が1:1でないよう
な場合(例えば、0.2:0.8のように異なる場合)に有
効である。なお、ライン&スペースのパターンとは、フ
ォトマスクで比較的直線状の遮光(または透過)ストラ
イプを複数繰り返して、平行にかつ一定ピッチP(ライ
ンとスペースとの合計)で配列されているものに相当す
る。
The NA of the projection optical lens is sin of the light entering the outermost circumference of the lens, and the upper limit of the incident angle θ is sin -1 NA ≥ when the 0th order light enters the outermost circumference of the projection optical system lens. θ
(R = 1). The lower limit of the incident angle θ is when the secondary light is incident on the outermost circumference of the projection optical system lens. This is effective when the line / space ratio of the photomask pattern is not 1: 1 (for example, when the ratio is different such as 0.2: 0.8). The line and space pattern is a pattern in which a plurality of relatively linear light-shielding (or transmitting) stripes are repeated on a photomask and arranged in parallel at a constant pitch P (the total of lines and spaces). Equivalent to.

【0015】露光光源(光)の波長λはg線(434n
m)、i線(365nm)あるいはエキシマレーザ(Kr
Fエキシマレーザの254nm)で一定となり、パターン
ピッチPに応じて入射角θの範囲が決まる。
The wavelength λ of the exposure light source (light) is the g-line (434n).
m), i-line (365 nm) or excimer laser (Kr
It becomes constant at 254 nm of the F excimer laser), and the range of the incident angle θ is determined according to the pattern pitch P.

【0016】[0016]

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例および比較例によって本発明を詳細に説明する。使
用する光露光装置(ステッパ)は図1に示した構造であ
り、本発明では絞り2での透穴形状が従来と異なるの
が、構造上の相違点である。なお、図2に示したよう
に、各単眼の開閉機能付き複眼集光レンズ(ハエの目レ
ンズ)で所定の光源形状(透穴形状に相当)にすること
もできる。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings by way of example embodiments and comparative examples of the present invention. The optical exposure apparatus (stepper) used has the structure shown in FIG. 1, and in the present invention, the shape of the through hole in the diaphragm 2 is different from the conventional one, which is a structural difference. As shown in FIG. 2, a compound eye condensing lens (fly's eye lens) with an opening / closing function for each monocular can be used to form a predetermined light source shape (corresponding to a through hole shape).

【0017】実施例1 フォトマスク5に、図7に示すような透光ストライプ2
1と遮光ストライプ22とからなるライン&スペースの
パターン23を公知の方法で形成する。例えば、石英ガ
ラス上にこのパターンのクロム遮光膜を形成すること
で、フォトマスク5とする。この場合に、ライン幅Aと
スペース幅Bとの割合を、例えば、0.2:0.8のように
異なるようにして、一定ピッチpの繰返しパターン23
とする。本発明に係る光照明とするために、図8(a)
に示すように、絞り31に二本の線状透穴32を光露光
装置の光軸について点対称にかつ相互に平行に設ける。
従って、遮光絞りに2本のスリットが形成されて、光源
1からの光がこれらのスリットを通り抜け、コンデンサ
レンズ3に入射する。なお、これら線状透穴32がフォ
トマスクのライン&スペースのパターン23と平行にな
るように絞り31を配置する。なお、後述のシュミレー
ションのために、図8(b)に示す二本の線状透穴34
を有する絞り33を設定する。
Example 1 A photomask 5 is provided with a transparent stripe 2 as shown in FIG.
A line-and-space pattern 23 composed of 1 and a light-shielding stripe 22 is formed by a known method. For example, a photomask 5 is formed by forming a chromium light-shielding film of this pattern on quartz glass. In this case, the ratio of the line width A to the space width B is made different, for example, 0.2: 0.8, and the repetitive pattern 23 with a constant pitch p is formed.
And In order to obtain the light illumination according to the present invention, FIG.
As shown in FIG. 3, two linear through holes 32 are provided in the diaphragm 31 in point symmetry with respect to the optical axis of the light exposure apparatus and in parallel with each other.
Therefore, two slits are formed in the light-shielding diaphragm, and the light from the light source 1 passes through these slits and enters the condenser lens 3. The diaphragm 31 is arranged so that these linear through holes 32 are parallel to the line and space pattern 23 of the photomask. It should be noted that two linear through holes 34 shown in FIG.
A diaphragm 33 having the following is set.

【0018】そして、このコンデンサレンズ3から入射
角θでフォトマスク5へ光照明が行われ、入射角θはフ
ォトマスクにおける光露光装置の光軸との角度である。
本発明では、この入射角θを、 sin-1NA ≧ Rθ≧ sin-1(2λ/P) − sin-1NA 式中、NA: 投影光学系の開口数 R : 投影光学系の縮小率 P : 投影面でのラインアンドスペースのピッチ λ: 投影光の波長 で規定された範囲とする。次に、フォトマスク5からの
0次、1次および2次の回折光が投影レンズ6に当た
り、これらの回折光がレンズで集光されて、投影面のレ
ジスト膜7にてパターンの結像となる。半導体ウエハー
等の基板上のレジスト膜7にフォトマスク5のパターン
23が投影露光され、現像してレジストパターンを得る
ことができる。
Then, the condenser lens 3 illuminates the photomask 5 at an incident angle θ, and the incident angle θ is an angle with the optical axis of the photoexposure device in the photomask.
In the present invention, this incident angle θ is defined as sin −1 NA ≧ R θ ≧ sin −1 (2λ / P) − sin −1 NA, where NA: numerical aperture R of the projection optical system R: reduction ratio P of the projection optical system : Line-and-space pitch on the projection surface λ: Range specified by the wavelength of projection light. Next, the 0th, 1st, and 2nd order diffracted lights from the photomask 5 hit the projection lens 6, and these diffracted lights are condensed by the lens to form a pattern on the resist film 7 on the projection surface. Become. The pattern 23 of the photomask 5 is projected and exposed on the resist film 7 on the substrate such as a semiconductor wafer and developed to obtain a resist pattern.

【0019】下記の条件での光露光シュミレーションを
行い、レジスト膜の投影面を投影レンズの焦点位置およ
びそこからずらした(焦点ずれ)位置として、ライン&
スペースパターンに直角な方向での光強度を図9(a)
〜(d)に示す。 光源の波長(λ) ……i線(0.36
5μm) レンズの開口度(NA) ……0.5 コヒーレンス・ファクタ(σ) ……0.5 ライン&スペースの設定ピッチ(p)……1.0μm ライン幅 ……0.2μm スペース幅 ……0.8μm 入射角(θ) ……16度(ウエ
ハー上) (2×1.0×sin θ=0.365より算出して、それより
も大きい角度)図9(a)では、焦点位置(焦点ずれ無
し)での光強度を示し、図9(b)では、焦点ずれが0.
5μmでの光強度を示し、図9(c)では、焦点ずれが
1.0μmでの光強度を示し、および図9(d)では、焦
点ずれが1.5μmでの光強度を示す。これら図9(a)
〜(d)から分かるように、光強度のプロフィルは類似
しており、焦点深度が大きい。
A light exposure simulation was performed under the following conditions, and the projection surface of the resist film was set as a line &
Fig. 9 (a) shows the light intensity in the direction perpendicular to the space pattern.
~ (D). Light source wavelength (λ) i-line (0.36
5 μm) Lens aperture (NA) …… 0.5 Coherence factor (σ) …… 0.5 Line and space setting pitch (p) …… 1.0 μm Line width …… 0.2 μm Space width …… 0.8 μm Incident angle (θ) …… 16 degrees (on wafer) (An angle larger than that calculated from 2 × 1.0 × sin θ = 0.365.) Figure 9 (a) shows the focus position ( In Fig. 9 (b), the defocus is 0.
The light intensity at 5 μm is shown, and in FIG.
The light intensity at 1.0 μm is shown, and in FIG. 9D, the light intensity at a defocus of 1.5 μm is shown. These FIG. 9 (a)
As can be seen from (d), the light intensity profiles are similar and the depth of focus is large.

【0020】比較例1として、同じ光露光装置でかつ同
じフォトマスクで従来の丸穴絞り(σ=0.5)を用い
て、図10に示すシュミレーション用の透光穴42を有
する絞り41として、光露光を行うと、レジスト膜の投
影面での光強度は焦点位置および焦点ずれ位置にて図1
1(a)〜(d)に示すようになる。図11(a)で
は、焦点位置(焦点ずれ無し)での光強度を示し、図1
1(b)では、焦点ずれが0.5μmでの光強度を示し、
図11(c)では、焦点ずれが1.0μmでの光強度を示
し、および図11(d)では、焦点ずれが1.5μmでの
光強度を示す。これら図11(a)〜(d)から分かる
ように、焦点ずれのない場合のコントラストは大きい
が、光強度のプロフィルは焦点ずれが大きくなるほど、
光強度の高低(コントラスト)が小さくなり、解像度が
低下する。当然に焦点深度は、本発明の場合よりも小さ
い。
As Comparative Example 1, as a diaphragm 41 having a transparent hole 42 for simulation shown in FIG. 10, a conventional round hole diaphragm (σ = 0.5) was used with the same photoexposure device and the same photomask. When light exposure is performed, the light intensity on the projection surface of the resist film at the focus position and the defocus position is shown in FIG.
1 (a) to (d). In FIG. 11A, the light intensity at the focus position (without defocus) is shown in FIG.
1 (b) shows the light intensity when the defocus is 0.5 μm,
11C shows the light intensity when the defocus is 1.0 μm, and FIG. 11D shows the light intensity when the defocus is 1.5 μm. As can be seen from these FIGS. 11A to 11D, the contrast is large when there is no defocus, but the profile of the light intensity becomes larger as the defocus increases.
The level of light intensity (contrast) becomes small, and the resolution decreases. Naturally, the depth of focus is smaller than in the present invention.

【0021】比較例2として、図12に示すように、本
発明での図8(b)の絞りに類似して二本の線状透光穴
52を有する絞り51を用いて、同じ光露光装置で光露
光シュミレーションを行うと、レジスト膜の投影面での
光強度は焦点位置および焦点ずれ位置にて図13(a)
〜(d)に示すようになる。なお、この絞り51では、
入射角θをθ=sin-1( λ/2p)となるようにし、基
本的に0次および+1次の2つの回折光を利用してい
る。
As Comparative Example 2, as shown in FIG. 12, the same light exposure is performed by using a diaphragm 51 having two linear light transmitting holes 52 similar to the diaphragm of FIG. 8B in the present invention. When light exposure simulation is performed by the apparatus, the light intensity on the projection surface of the resist film is shown in FIG.
To (d). In addition, in this diaphragm 51,
The incident angle θ is set to θ = sin −1 (λ / 2p), and basically two diffracted lights of 0th order and + 1st order are used.

【0022】図13(a)では、焦点位置(焦点ずれ無
し)での光強度を示し、図13(b)では、焦点ずれが
0.5μmでの光強度を示し、図13(c)では、焦点ず
れが1.0μmでの光強度を示し、および図13(d)で
は、焦点ずれが1.5μmでの光強度を示す。これら図1
3(a)〜(d)から分かるように、光強度のプロフィ
ルは焦点ずれが大きくなっても、上述の実施例1および
比較例1と比べて、光強度の高低(コントラスト)の劣
化は小さく、焦点深度は本発明の場合と同様に大きい。
しかしながら、2:8のようなライン&スペースでは、
後述するようにレンズ内に取り込めるフーリェスペクト
ルが2本のみ(図14(c)の絞り63での図15
(c))なので、一つのサインカーブのみで表される像
が投影される。この光強度は2:8のライン&スペース
パターンを形成するには適していない(なお、1:1の
場合には適している)。
FIG. 13A shows the light intensity at the focal position (without defocus), and FIG. 13B shows the defocus.
13 shows the light intensity at 0.5 μm, FIG. 13 (c) shows the light intensity at a defocus of 1.0 μm, and FIG. 13 (d) shows the light intensity at a defocus of 1.5 μm. . These Figure 1
As can be seen from 3 (a) to 3 (d), even if the defocus of the light intensity profile is large, the deterioration of the high / low (contrast) of the light intensity is small as compared with the above-described Example 1 and Comparative Example 1. The depth of focus is large as in the case of the present invention.
However, in a line and space like 2: 8,
As will be described later, there are only two Fourier spectra that can be taken into the lens (Fig. 15 at the diaphragm 63 in Fig. 14C).
Since (c)), an image represented by only one sine curve is projected. This light intensity is not suitable for forming a 2: 8 line & space pattern (note that it is suitable for the case of 1: 1).

【0023】実施例2 実施例1でのフォトマスク5を用いた光露光装置におい
て、絞りの線状透穴の数(一本または二本)およびその
位置に応じて、ライン&スペースを投影した場合に瞳
(投影レンズ)上でのスペクトル強度がどのようになる
のかをシュミレーションする。まず、図14に示すよう
に、絞り61〜66では一本の線状透穴71〜76が中
心位置から外側位置までのそれぞれにあり、図14
(a)〜(c)は比較例で、図14(d)〜(f)が本
発明に係る場合である。特に、図14(c)の絞り63
では、入射角θがθ=sin -1( λ/2p)となる位置に
線状透穴73が設けられている。
Example 2 In the light exposure apparatus using the photomask 5 in Example 1, lines and spaces were projected according to the number (one or two) of linear through holes in the diaphragm and their positions. In this case, we simulate how the spectral intensity on the pupil (projection lens) will be. First, as shown in FIG. 14, in the diaphragms 61 to 66, one linear through hole 71 to 76 is provided from the center position to the outer position.
14A to 14C are comparative examples, and FIGS. 14D to 14F show the case according to the present invention. Particularly, the diaphragm 63 of FIG.
In, the linear through hole 73 is provided at a position where the incident angle θ is θ = sin −1 (λ / 2p).

【0024】図15(a)〜(c)および図16(a)
〜(c)に示したフーリェスペクトルはそれぞれが図1
4(a)〜(f)の絞り61〜66に対応する。本発明
に係る場合の図15(a)〜(c)でのフーリェスペク
トルから分かるように、一本の高いピークの右側に2つ
の小さいピークが存在する。一方、絞り63の図14
(c)では、高いピークの右側に小さいピークが一つ存
在し、絞り61および62の図15(a)および(b)
では、高いピークの両側に小さいピークが2つ存在す
る。フーリェスペクトルが2本だけだと、図13に示す
ようなサインカーブの光強度分布となる。これは1:1
のライン&スペースパターン以外のパターンの形成には
適さない。1次と0次と−1次の3本のフーリェスペク
トルの場合は、図11に示すような光強度分布となり、
焦点深度が少ない。0次と1次と2次の3本のフーリェ
スペクトルの場合に、図9に示すように示すように広い
焦点深度が得られる。
FIGS. 15A to 15C and FIG. 16A.
The Fourier spectra shown in ~ (c) are shown in Fig. 1.
It corresponds to the diaphragms 61 to 66 of 4 (a) to (f). As can be seen from the Fourier spectra in FIGS. 15A to 15C in the case of the present invention, there are two small peaks on the right side of one high peak. On the other hand, FIG.
In FIG. 15C, there is one small peak on the right side of the high peak, and FIGS. 15A and 15B of the diaphragms 61 and 62 are shown.
, There are two small peaks on both sides of the high peak. If there are only two Fourier spectra, the light intensity distribution has a sine curve as shown in FIG. This is 1: 1
It is not suitable for forming patterns other than the line and space pattern of. In the case of three Fourier spectra of the 1st, 0th and -1st order, the light intensity distribution is as shown in FIG.
The depth of focus is low. In the case of three Fourier spectra of 0th order, 1st order and 2nd order, a wide depth of focus can be obtained as shown in FIG.

【0025】0次と1次と2次の3本のフーリェスペク
トルを結像に使うためには、NAがλ/Pより大きいこ
とと、θが上述の式 sin-1NA ≧ Rθ≧ sin-1(2λ/P) − sin-1NA の範囲にあることが必要である。次に、図17(a)〜
(e)に示すように、絞り81〜85では二本の線状透
穴91〜95がほぼ中心位置から外側位置まで対称にそ
れぞれにあり、図17(a)および(b)は比較例で、
図17(c)〜(e)が本発明に係る場合である。実際
的には、一つの線状透穴では光量が少ないことおよび二
つの線状透穴は光軸に対して対称であってバランスがと
れることから、二本の線状透穴の絞りが好ましい。な
お、図17(b)の絞り82では、入射角θがθ=sin
-1( λ/2p)となる位置に線状透穴92が二つ設けら
れている。
In order to use three Fourier spectra of the 0th order, the 1st order and the 2nd order for imaging, NA is larger than λ / P and θ is the above expression sin −1 NA ≧ Rθ ≧ sin It must be in the range of 1 (2λ / P) − sin −1 NA. Next, from FIG.
As shown in (e), in the diaphragms 81 to 85, two linear through holes 91 to 95 are symmetrically arranged from the central position to the outer position, and FIGS. 17 (a) and 17 (b) show a comparative example. ,
17C to 17E show the case according to the present invention. Practically, the aperture of two linear through holes is preferable because the amount of light is small in one linear through hole and the two linear through holes are symmetrical with respect to the optical axis and balanced. . In the diaphragm 82 of FIG. 17B, the incident angle θ is θ = sin
Two linear through holes 92 are provided at a position of -1 (λ / 2p).

【0026】図18(a)および(b)および図19
(a)〜(c)に示した光強度のスペクトルはそれぞれ
が図17(a)〜(e)の絞り81〜85に対応する。
これらのスペクトルは一本の線状透穴の場合のスペクト
ル(図17(a)〜(c)、図16(a)〜(c))で
対称のスペクトルを重ね合わせものである。なお、絞り
81〜85(図14(a)〜(e)はそれぞれ図14
(b)〜(f)の絞り62〜66に対応する。
18 (a) and (b) and FIG. 19
The light intensity spectra shown in (a) to (c) correspond to the diaphragms 81 to 85 in FIGS. 17 (a) to (e), respectively.
These spectra are obtained by superimposing the symmetric spectra in the spectra (FIGS. 17 (a) to (c) and 16 (a) to (c)) in the case of one linear through hole. Note that the diaphragms 81 to 85 (FIGS. 14A to 14E are respectively shown in FIG.
It corresponds to the diaphragms 62 to 66 of (b) to (f).

【0027】本発明では図6に示すように0次と1次と
2次の回折光で結像させる。また、図16(a)〜
(c)で示すように0次回折光と1次および2次の回折
光とは強度が大きく異なる。したがって、図14(d)
〜(f)の絞りを用いた光源では光強度分布が左右非対
称になる恐れがある。これは特に焦点ずれのある場合に
出やすい。この問題は図17のように線状透穴(光源形
状)を左右対称にすることによって解決される。以下の
実施例3にその例を示す。
In the present invention, as shown in FIG. 6, an image is formed by diffracted light of 0th order, 1st order and 2nd order. In addition, FIG.
As shown in (c), the 0th-order diffracted light and the 1st-order and 2nd-order diffracted lights have greatly different intensities. Therefore, FIG. 14 (d)
In the light source using the diaphragm of (f), the light intensity distribution may be asymmetrical. This is particularly likely to occur when there is defocus. This problem is solved by making the linear through holes (light source shape) symmetrical as shown in FIG. An example is shown in Example 3 below.

【0028】実施例3 実施例1でのフォトマスク5を用いた光露光装置におい
て、絞りの形状を図14(a)〜(f)および図17
(a)〜(e)として、実施例1での条件の下で光露光
シュミレーションを行い、レジスト膜の投影面を投影レ
ンズの焦点位置およびそこから1.0μmずらした(焦点
ずれ)位置でのライン&スペースパターンに直角な方向
での光強度を図20(a)〜(c)、図21(a)〜
(c)、図22(a)および(b)および図23(a)
〜(c)に示す。図21(a)〜(c)は光源に図14
(d)〜(f)を用いると、1μmの焦点ずれによっ
て、光強度分布が左右非対称となることを示している。
ポジレジストを用いた場合のパターンの位置(光強度の
最小の地点)も焦点ずれによって移動してしまってい
る。図23(a)〜(c)は図20(c)〜(e)の光
源を用いれは、焦点ずれがあっても、光強度分布は左右
対称であることを示している。ただし、図17(e)の
光源では1μm焦点ずれによって、著しくコントラスト
が低下している。
Example 3 In the optical exposure apparatus using the photomask 5 in Example 1, the shape of the diaphragm is shown in FIGS. 14 (a) to (f) and FIG.
As (a) to (e), light exposure simulation was performed under the conditions of Example 1, and the projection surface of the resist film was focused at the focal position of the projection lens and at a position defocused by 1.0 μm (focal position). 20 (a) to 20 (c) and 21 (a) to 21 (a) to 21 (a) to 21 (c).
(C), FIG. 22 (a) and (b) and FIG. 23 (a)
~ (C). 21A to 21C show the light source shown in FIG.
When (d) to (f) are used, it is shown that the light intensity distribution becomes asymmetrical due to the defocus of 1 μm.
The position of the pattern (the point where the light intensity is the minimum) when a positive resist is used has also moved due to defocus. 23 (a) to 23 (c) show that the light sources of FIGS. 20 (c) to 20 (e) are used and the light intensity distribution is bilaterally symmetrical even if there is defocus. However, in the light source of FIG. 17E, the contrast is remarkably lowered due to the defocus of 1 μm.

【0029】実施例4 フォトマスク5に、図24に示すような一定間隔で周期
的に配列された遮光ラインパターン101と透穴(スペ
ース)パターン102とからなるライン&スペースの繰
返しパターン(DRAMのワードラインに相当するパタ
ーン)103を公知の方法で形成する。本発明に係る光
照明とするために、図8(b)の絞り33(二本の線状
透穴)を用いて、実施例1での光露光装置で下記条件に
て光露光シュミレーションを行い、レジスト膜の投影面
を投影レンズの焦点位置およびそこからずらした(焦点
ずれ)位置として、等強度線で3次元的な光強度分布を
図25、図26および図27に示す。
Example 4 On the photomask 5, a line-and-space repeating pattern composed of a light-shielding line pattern 101 and a through hole (space) pattern 102, which are periodically arranged at regular intervals as shown in FIG. A pattern 103 corresponding to a word line is formed by a known method. In order to obtain the optical illumination according to the present invention, a light exposure simulation is performed under the following conditions with the light exposure apparatus according to the first embodiment using the diaphragm 33 (two linear through holes) in FIG. 8B. 25, 26 and 27 show the three-dimensional light intensity distribution along the isointensity line, with the projection surface of the resist film as the focal position of the projection lens and the position displaced (defocused) from it.

【0030】 光源の波長(λ) ……i線(0.36
5μm) レンズの開口度(NA) ……0.57 コヒーレンス・ファクタ(σ) ……0.5 ライン&スペースの設定ピッチ(p)……0.90μm
(周期1.8μm) ライン幅 ……0.3μm 最小スペース幅 ……0.5μm 入射角(θ) ……18度 (2×0.9×sin θ=0.365より算出して、それより
も大きい角度)図25では、焦点位置(焦点ずれ無し)
での光強度分布を示し、図26では、焦点ずれが0.4μ
mでの光強度分布を示しおよび図27では、焦点ずれが
0.8μmでの光強度分布を示す。これらから分かるよう
に、光強度分布の形はほぼ同じであり、焦点深度が大き
い。
Wavelength of light source (λ) ... i-line (0.36)
5 μm) Lens aperture (NA) …… 0.57 Coherence factor (σ) …… 0.5 Line and space setting pitch (p) …… 0.90 μm
(Cycle 1.8 μm) Line width …… 0.3 μm Minimum space width …… 0.5 μm Incident angle (θ) …… 18 degrees (Calculated from 2 × 0.9 × sin θ = 0.365, In Fig. 25, the focus position (no defocus)
26 shows the light intensity distribution, and in Fig. 26, the defocus is 0.4μ.
27 shows the light intensity distribution at m and in FIG.
The light intensity distribution at 0.8 μm is shown. As can be seen from these, the shape of the light intensity distribution is almost the same, and the depth of focus is large.

【0031】比較例として、同じ光露光装置で従来の丸
穴絞り(σ=0.5)を用いて、光露光を行うと、レジス
ト膜の投影面での光強度分布は焦点位置および焦点ずれ
位置にて図28、図29および図30に示すようにな
る。図28では、焦点位置(焦点ずれ無し)での光強度
分布を示し、図29では、焦点ずれが0.5μmでの光強
度分布を示し図30では、焦点ずれが1.0μmでの光強
度分布を示す。これら図25〜図30から分かるよう
に、光強度分布は焦点ずれが大きくなるほど、その強度
差がなだらかになるが、比較例の場合のほうが非露光部
へ広がり、光強度分布の高低(コントラスト)の低下で
解像度が低下する。本発明の場合のほうがパターン形
状、焦点深度共に向上している。
As a comparative example, when the same light exposure apparatus is used to perform light exposure using a conventional round-hole diaphragm (σ = 0.5), the light intensity distribution on the projection surface of the resist film shows the focal position and defocus. The position is as shown in FIGS. 28, 29 and 30. 28 shows the light intensity distribution at the focal position (without defocus), FIG. 29 shows the light intensity distribution at the defocus of 0.5 μm, and FIG. 30 shows the light intensity at the defocus of 1.0 μm. The distribution is shown. As can be seen from these FIG. 25 to FIG. 30, the light intensity distribution becomes gentler as the defocus increases, but in the case of the comparative example, the light intensity distribution spreads to the non-exposed portion, and the light intensity distribution is high or low (contrast). Lowers the resolution. In the case of the present invention, both the pattern shape and the depth of focus are improved.

【0032】実施例5 図31に示すような円形透穴112を有する絞り113
の偏りの光源を用いて実施例1と同様のフォトマスク
(1.0μmピッチでライン幅0.2μm、スペース幅0.8
μm)でパターンニングした。光源中心からの光の入射
角は光軸から16度傾けた。シュミレーションによる
と、通常光源に比べて焦点深度の向上が見られた。
Embodiment 5 A diaphragm 113 having a circular through hole 112 as shown in FIG.
A photomask similar to that used in Example 1 using a light source with a bias of 1.0 μm (line pitch 0.2 μm, space width 0.8)
μm). The incident angle of light from the center of the light source was tilted at 16 degrees from the optical axis. According to the simulation, the depth of focus was improved compared to the normal light source.

【0033】実施例6 図32に示すような二つの円形透穴122Aおよび12
2Bを有する絞り123の2分割光源を用いて、実施例
1と同様のフォトマスク(1.0μmピッチでライン幅0.
2μm、スペース幅0.8μm)でパターンニングした。
それぞれの透穴(2分割されたそれぞれの光源)の中心
からの光の入射角は光軸から16度傾けた。シュミレー
ションによると、通常光源に比べて焦点深度の向上しか
つ焦度ずれによりパターン位置の移動もない。
EXAMPLE 6 Two circular through holes 122A and 12 as shown in FIG.
Using a two-divided light source of the diaphragm 123 having 2B, a photomask similar to that of the first embodiment (line pitch of 1.0 μm and line width of 0.
2 μm, space width 0.8 μm).
The incident angle of light from the center of each through hole (each light source divided into two) was tilted by 16 degrees from the optical axis. According to the simulation, the depth of focus is improved as compared with the normal light source, and the pattern position does not move due to the focus deviation.

【0034】実施例7 図33に示すような四つの円形透穴132A〜132D
を有する絞り143の光源を用い、図34に示す長方形
の繰返し透光パターン134を有するフォトマスク13
5でパターンニングした。X方向ピッチPx、Y方向ピ
ッチPyとして、絞り133の透穴からの光を、 sin-1NA ≧ Rθx ≧ sin-1(2λ/Px)− sin-1NA sin-1NA ≧ Rθy ≧ sin-1(2λ/Py)− sin-1NA で規定される角度θx およびθy の入射角度となるよう
にしたした。
Embodiment 7 Four circular through holes 132A to 132D as shown in FIG.
Using the light source of the diaphragm 143 having the photomask 13 having the rectangular repeating translucent pattern 134 shown in FIG.
Patterned with 5. The light from the through hole of the diaphragm 133 is defined as sin −1 NA ≧ Rθx ≧ sin −1 (2λ / Px) −sin −1 NA sin −1 NA ≧ Rθy ≧ sin − with the X-direction pitch Px and the Y-direction pitch Py. The incident angles are θx and θy defined by 1 (2λ / Py) − sin −1 NA.

【0035】実施例8 図35で示すリング透穴142を有する絞り143のリ
ング状光源を用いて、実施例1と同様のフォトマスクを
パターンした。リング幅の中心部より入射する光は光軸
より、16度傾けた。シュミレーションによると、焦点
深度の向上していることが分かった。
Example 8 A photomask similar to that in Example 1 was patterned using the ring-shaped light source of the aperture 143 having the ring through hole 142 shown in FIG. Light incident from the center of the ring width was tilted 16 degrees from the optical axis. According to the simulation, it was found that the depth of focus was improved.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光露
光方法によれば、得ようとするパターンに応じた最適な
変形照明系(光源形状)を採用して、斜め入射の利点
(焦点深度および解像度の向上)を効果的に活用できる
ようになり、リソグラフィー技術のより一層の微細化に
寄与する。
As described above, according to the light exposure method of the present invention, the optimum modified illumination system (light source shape) according to the pattern to be obtained is employed, and the advantage of oblique incidence (focus (Improvement of depth and resolution) can be effectively utilized, which contributes to further miniaturization of lithography technology.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】光露光装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of an optical exposure apparatus.

【図2】ハエの目レンズおよび液晶板絞りの概略断面図
である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a fly-eye lens and a liquid crystal plate diaphragm.

【図3】フォトマスクへの垂直な光照射による回折光を
示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing diffracted light by vertical light irradiation on a photomask.

【図4】フォトマスクへの垂直な光照射による光露光装
置の部分概略図である。
FIG. 4 is a partial schematic view of an optical exposure apparatus by vertically irradiating a photomask with light.

【図5】従来のフォトマスクへの斜め光照射による光露
光装置の部分概略図である。
FIG. 5 is a partial schematic view of a conventional photoexposure device by obliquely irradiating a photomask.

【図6】本発明に係る斜め光照射による光露光装置の部
分概略図である。
FIG. 6 is a partial schematic view of a light exposure apparatus by oblique light irradiation according to the present invention.

【図7】ライン&スペースのパターンの部分平面図であ
る。
FIG. 7 is a partial plan view of a line & space pattern.

【図8】(a)は二本の線状透穴を備えた絞りの平面図
であり、(b)は該絞りの模式図である。
8A is a plan view of a diaphragm having two linear through holes, and FIG. 8B is a schematic view of the diaphragm.

【図9】図8(b)の絞りを用いた時の投影面における
図7のパターンに応じた直角方向での光強度を示すグラ
フであり、(a)は焦点ずれなしの場合の光強度を示す
グラフであり、(b)は焦点ずれ0.5μmの場合の光強
度を示すグラフであり、(c)は焦点ずれ1.0μmの場
合の光強度を示すグラフであり、および(d)は焦点ず
れ1.5μmの場合の光強度を示すグラフである。
9 is a graph showing the light intensity in the right angle direction corresponding to the pattern of FIG. 7 on the projection surface when the diaphragm of FIG. 8 (b) is used, and FIG. 9 (a) is the light intensity without defocusing. Is a graph showing the light intensity when the defocus is 0.5 μm, (c) is a graph showing the light intensity when the defocus is 1.0 μm, and (d) Is a graph showing the light intensity when the defocus is 1.5 μm.

【図10】丸穴透穴を備えた絞りの平面図である。FIG. 10 is a plan view of an aperture stop having a round hole through hole.

【図11】図10の丸穴透穴絞りを用いた時の投影面に
おける図7のパターンに応じた直角方向での光強度分布
を示すグラフであり、(a)は焦点位置の場合の光強度
分布を示すグラフであり、(b)は焦点ずれ0.5μmの
場合の光強度分布を示すグラフであり、(c)は焦点ず
れ1.0μmの場合の光強度分布を示すグラフであり、お
よび(d)は焦点ずれ1.5μmの場合の光強度分布を示
すグラフである。
11 is a graph showing a light intensity distribution in a perpendicular direction according to the pattern of FIG. 7 on the projection surface when the round-hole through-hole diaphragm of FIG. 10 is used, and FIG. It is a graph showing the intensity distribution, (b) is a graph showing the light intensity distribution when the defocus is 0.5μm, (c) is a graph showing the light intensity distribution when the defocus is 1.0μm, And (d) are graphs showing the light intensity distribution when the defocus is 1.5 μm.

【図12】比較例としての平行かつ対称位置の二本の線
状透穴を備えた絞りの平面図である。
FIG. 12 is a plan view of an aperture stop having two linear through holes in parallel and symmetrical positions as a comparative example.

【図13】図12の絞りを用いた時の投影面における図
7のパターンに応じた直角方向での光強度分布を示すグ
ラフであり、(a)は焦点位置の場合の光強度分布を示
すグラフであり、(b)は焦点ずれ0.5μmの場合の光
強度分布を示すグラフであり、(c)は焦点ずれ1.0μ
mの場合の光強度分布を示すグラフであり、および
(d)は焦点ずれ1.5μmの場合の光強度分布を示すグ
ラフである。
13 is a graph showing a light intensity distribution in a right angle direction corresponding to the pattern of FIG. 7 on a projection surface when the diaphragm of FIG. 12 is used, and FIG. 13A shows a light intensity distribution at a focal position. 3 is a graph, (b) is a graph showing a light intensity distribution when defocus is 0.5 μm, and (c) is defocus 1.0 μ.
It is a graph which shows the light intensity distribution in the case of m, and (d) is a graph which shows the light intensity distribution in the case of defocus of 1.5 μm.

【図14】一本の線状透穴を備えた絞りの模式図であっ
て、(a)〜(f)に線状透穴の位置が異なるそれぞれ
の絞りの模式図である。
FIG. 14 is a schematic view of an aperture stop provided with one linear through hole, and is a schematic view of each aperture stop having different positions of the linear through holes in (a) to (f).

【図15】比較例での絞りによる図7のパターンに応じ
た瞳上のスペクトルの強度のグラフであって、(a)は
図14(a)の絞りによるグラフであり、(b)は図1
4(b)の絞りによるグラフであり、および(c)は図
14(c)の絞りによるグラフである。
15A and 15B are graphs of spectral intensities on the pupil according to the pattern of FIG. 7 by a diaphragm in a comparative example, FIG. 15A is a graph by the diaphragm of FIG. 14A, and FIG. 1
4 (b) is a graph with the diaphragm, and (c) is a graph with the diaphragm of FIG. 14 (c).

【図16】本発明に係る絞りによる図7のパターンに応
じた瞳上のスペクトルの強度のグラフであって、(a)
は図14(d)の絞りによるグラフであり、(b)は図
14(e)の絞りによるグラフであり、および(c)は
図14(f)の絞りによるグラフである。
16 is a graph of spectral intensities on the pupil according to the pattern of FIG. 7 by the diaphragm according to the present invention, FIG.
14C is a graph with the diaphragm of FIG. 14D, FIG. 14B is a graph with the diaphragm of FIG. 14E, and FIG. 14C is a graph with the diaphragm of FIG. 14F.

【図17】二本の線状透穴を備えた絞りの模式図であっ
て、(a)〜(e)に線状透穴の位置が異なるそれぞれ
の絞りの模式図である。
FIG. 17 is a schematic view of an aperture stop having two linear through holes, and is a schematic diagram of each aperture stop having different positions of the linear through holes in (a) to (e).

【図18】比較例での絞りによる図7のパターンに応じ
た瞳上のスペクトルの強度のグラフであって、(a)は
図17(a)の絞りによるグラフであり、および(b)
は図17(b)の絞りによるグラフである。
FIG. 18 is a graph of the intensity of the spectrum on the pupil according to the pattern of FIG. 7 by the diaphragm in the comparative example, FIG. 18A is a graph by the diaphragm of FIG. 17A, and FIG.
Is a graph by the diaphragm of FIG.

【図19】本発明に係る絞りによる図7のパターンに応
じた瞳上のスペクトルの強度のグラフであって、(a)
は図17(c)の絞りによるグラフであり、(b)は図
17(d)の絞りによるグラフであり、および(c)は
図17(e)の絞りによるグラフである。
19 is a graph of the spectrum intensity on the pupil according to the pattern of FIG. 7 by the diaphragm according to the present invention, FIG.
17C is a graph of the diaphragm of FIG. 17C, FIG. 17B is a graph of the diaphragm of FIG. 17D, and FIG. 17C is a graph of the diaphragm of FIG.

【図20】図14での従来例の絞りを用いた時の投影面
(焦点位置および1.0μmの焦点ずれ位置)における図
7のパターンに応じた直角方向での光強度を示すグラフ
であり、(a)は図14(a)絞りの場合のグラフであ
り、(b)は図14(b)絞りの場合のグラフであり、
および(c)は図14(c)絞りの場合のグラフであ
る。
20 is a graph showing the light intensity in the perpendicular direction according to the pattern of FIG. 7 on the projection surface (focal position and defocus position of 1.0 μm) when the diaphragm of the conventional example in FIG. 14 is used. , (A) is a graph in the case of the diaphragm of FIG. 14 (a), (b) is a graph in the case of the diaphragm of FIG. 14 (b),
14 (c) is a graph in the case of the diaphragm of FIG. 14 (c).

【図21】図14での本発明に係る絞りを用いた時の投
影面(焦点位置および1.0μmの焦点ずれ位置)におけ
る図3のパターンに応じた直角方向での光強度を示すグ
ラフであり、(a)は図14(d)絞りの場合のグラフ
であり、(b)は図14(e)絞りの場合のグラフであ
り、および(c)は図14(f)絞りの場合のグラフで
ある。
21 is a graph showing the light intensity in the perpendicular direction according to the pattern of FIG. 3 on the projection plane (focal position and defocus position of 1.0 μm) when the diaphragm according to the present invention in FIG. 14 is used. Yes, (a) is a graph in the case of FIG. 14 (d) diaphragm, (b) is a graph in the case of FIG. 14 (e) diaphragm, and (c) is a graph in the case of FIG. 14 (f) diaphragm. It is a graph.

【図22】図17での従来例の絞りを用いた時の投影面
(焦点位置および1.0μmの焦点ずれ位置)における図
7のパターンに応じた直角方向での光強度を示すグラフ
であり、(a)は図17(a)絞りの場合のグラフであ
り、および(b)は図17(b)絞りの場合のグラフで
ある。
22 is a graph showing the light intensity in the perpendicular direction according to the pattern of FIG. 7 on the projection surface (focal position and defocus position of 1.0 μm) when the diaphragm of the conventional example in FIG. 17 is used. , (A) is a graph in the case of the diaphragm of FIG. 17 (a), and (b) is a graph in the case of the diaphragm of FIG. 17 (b).

【図23】図17での本発明に係る絞りを用いた時の投
影面(焦点位置および1.0μmの焦点ずれ位置)におけ
る図7のパターンに応じた直角方向での光強度を示すグ
ラフであり、(a)は図17(c)絞りの場合のグラフ
であり、(b)は図17(d)絞りの場合のグラフであ
り、および(c)は図17(e)絞りの場合のグラフで
ある。
23 is a graph showing the light intensity in the perpendicular direction according to the pattern of FIG. 7 on the projection plane (focal position and defocus position of 1.0 μm) when the diaphragm according to the present invention in FIG. 17 is used. 17A is a graph in the case of the diaphragm of FIG. 17C, FIG. 17B is a graph in the case of the diaphragm of FIG. 17D, and FIG. It is a graph.

【図24】ライン幅とスペース幅とが異なるライン&ス
ペースパターンの部分平面図である。
FIG. 24 is a partial plan view of a line & space pattern having different line widths and space widths.

【図25】図8(b)の絞りを用いた時の投影面におけ
る図24のパターンに応じた三次元的な光強度分布(焦
点位置の場合)を示すグラフである。
25 is a graph showing a three-dimensional light intensity distribution (in the case of a focus position) according to the pattern of FIG. 24 on the projection surface when the diaphragm of FIG. 8 (b) is used.

【図26】図8(b)の絞りを用いた時の投影面におけ
る図24のパターンに応じた三次元的な光強度分布(焦
点ずれ0.4μmの場合)の光強度分布を示すグラフであ
る。
FIG. 26 is a graph showing a light intensity distribution of a three-dimensional light intensity distribution (when defocus is 0.4 μm) according to the pattern of FIG. 24 on the projection surface when the diaphragm of FIG. 8B is used. is there.

【図27】図8(b)の絞りを用いた時の投影面におけ
る図24のパターンに応じた三次元的な光強度分布(焦
点ずれ0.8μmの場合)の光強度分布を示すグラフであ
る。
27 is a graph showing a light intensity distribution of a three-dimensional light intensity distribution (when defocus is 0.8 μm) according to the pattern of FIG. 24 on the projection surface when the diaphragm of FIG. 8 (b) is used. is there.

【図28】比較例の丸穴透穴絞りを用いた時の投影面に
おける図24のパターンに応じた三次元的な光強度分布
(焦点位置の場合)の光強度分布を示すグラフである。
28 is a graph showing a light intensity distribution of a three-dimensional light intensity distribution (in the case of a focus position) corresponding to the pattern of FIG. 24 on the projection surface when the round hole through-hole aperture stop of the comparative example is used.

【図29】比較例の丸穴透穴絞りを用いた時の投影面に
おける図24のパターンに応じた三次元的な光強度分布
(焦点ずれ0.5μmの場合)の光強度分布を示すグラフ
である。
FIG. 29 is a graph showing a light intensity distribution of a three-dimensional light intensity distribution (when defocus is 0.5 μm) according to the pattern of FIG. 24 on the projection surface when the round hole through-hole aperture stop of the comparative example is used. Is.

【図30】比較例の丸穴透穴絞りを用いた時の投影面に
おける図24のパターンに応じた三次元的な光強度分布
(焦点ずれ1.0μmの場合)の光強度分布を示すグラフ
である。
FIG. 30 is a graph showing a light intensity distribution of a three-dimensional light intensity distribution (in the case of defocus of 1.0 μm) according to the pattern of FIG. Is.

【図31】一つの円形透穴を有する絞りの概略平面図で
ある。
FIG. 31 is a schematic plan view of a diaphragm having one circular through hole.

【図32】二つの円形透穴を有する絞りの概略平面図で
ある。
FIG. 32 is a schematic plan view of a diaphragm having two circular through holes.

【図33】四つの円形透穴を有する絞りの概略平面図で
ある。
FIG. 33 is a schematic plan view of a diaphragm having four circular through holes.

【図34】長方形繰返しパターンを有するフォトマスク
の概略平面でである。
FIG. 34 is a schematic plan view of a photomask having a rectangular repeating pattern.

【図35】リング状透穴を有する絞りの概略平面図であ
る。
FIG. 35 is a schematic plan view of a diaphragm having a ring-shaped through hole.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源 2…絞り 3…コンデンサレンズ 4…変形照明系4 5…フォトマスク(レチクル)5 6…投影レンズ6 7…レジスト膜(投影面) θ…入射角 11…ハエの目レンズ 12…液晶板 21…透穴ストライプ 22…遮光ストライプ 23…ライン&スペースのパターン 31、33…絞り 32、34…線状透穴 41…絞り 42…丸穴 51…絞り 52…線状透穴 61〜66…絞り 71〜76…線状透穴 81〜85…絞り 91〜95…線状透穴 101…ライン(透穴)パターン 102…スペース(遮光)パターン 103…ライン&スペースパターン 132A〜132D…円形透穴 133…絞り 134…長方形繰返しパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Aperture 3 ... Condenser lens 4 ... Deformed illumination system 4 5 ... Photomask (reticle) 5 6 ... Projection lens 6 7 ... Resist film (projection surface) θ ... Incident angle 11 ... Fly's eye lens 12 ... Liquid crystal Plate 21 ... Through hole stripe 22 ... Shading stripe 23 ... Line & space pattern 31, 33 ... Aperture 32, 34 ... Linear through hole 41 ... Aperture 42 ... Round hole 51 ... Aperture 52 ... Linear through hole 61-66 ... Aperture 71-76 ... Linear through hole 81-85 ... Aperture 91-95 ... Linear through hole 101 ... Line (through hole) pattern 102 ... Space (light-shielding) pattern 103 ... Line & space pattern 132A-132D ... Circular through hole 133 ... Aperture 134 ... Rectangular repeating pattern

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、絞りと、コンデンサレンズとか
らなる変形照明系、フォトマスクおよび投影レンズから
なる露光装置を用いて、該フォトマスクのパターンを基
板上のレジストに投影露光する方法において、前記フォ
トマスクのパターンが周期パターンであるときに、前記
フォトマスクを光軸に対して角度θで斜めより照射し、 sin-1NA ≧ Rθ≧ sin-1(2λ/P) − sin-1NA 式中、NA: 投影光学系の開口数 R : 投影光学系の縮小率 P : 投影面でのラインアンドスペースのピッチ λ: 投影光の波長 の関係にあることを特徴とする光露光方法。
1. A method for projecting and exposing a pattern on a photomask onto a resist on a substrate using an exposure device including a modified illumination system including a light source, a diaphragm, and a condenser lens, a photomask, and a projection lens. When the pattern of the photomask is a periodic pattern, the photomask is obliquely illuminated with respect to the optical axis at an angle θ, and sin −1 NA ≧ Rθ ≧ sin −1 (2λ / P) − sin −1 NA In the formula, NA: numerical aperture of projection optical system R: reduction ratio of projection optical system P: line-and-space pitch on projection plane λ: wavelength of projection light
【請求項2】 光源と、絞りと、コンデンサレンズとか
らなる変形照明系、フォトマスクおよび投影レンズから
なる露光装置を用いて、該フォトマスクのパターンを基
板上のレジストに投影露光する方法において、前記フォ
トマスクのパターンが周期パターンであるときに、前記
露光装置の光軸から離れた位置での前記パターンに平行
な1本の線状光照明を用い、露光が前記フォトマスクで
の光軸に対して角度θとなる斜入射照明となり、 sin-1NA ≧ Rθ≧ sin-1(2λ/P) − sin-1NA 式中、NA: 投影光学系の開口数 R : 投影光学系の縮小率 P : 投影面でのラインアンドスペースのピッチ λ: 投影光の波長 の関係にあることを特徴とする光露光方法。
2. A method for projecting and exposing a pattern on a photomask onto a resist on a substrate using an exposure apparatus including a modified illumination system including a light source, a diaphragm, and a condenser lens, a photomask and a projection lens, When the pattern of the photomask is a periodic pattern, one linear light illumination parallel to the pattern at a position apart from the optical axis of the exposure device is used, and the exposure is performed on the optical axis of the photomask. On the other hand, it is an oblique incidence illumination with an angle θ, and sin -1 NA ≥ R θ ≥ sin -1 (2λ / P) − sin -1 NA where NA is the numerical aperture of the projection optical system R is the reduction ratio of the projection optical system P: Line-and-space pitch on the projection surface λ: The light exposure method characterized by the wavelength of the projection light.
【請求項3】 光源と、絞りと、コンデンサレンズとか
らなる変形照明系、フォトマスクおよび投影レンズから
なる露光装置を用いて、該フォトマスクのパターンを基
板上のレジストに投影露光する方法において、前記フォ
トマスクのパターンが周期パターンであるときに、前記
露光装置の光軸から離れた位置での前記パターンに平行
な2本の線状光照明を用い、露光が前記フォトマスクで
の光軸に対して角度θとなる斜入射照明となり、 sin-1NA ≧ Rθ≧ sin-1(2λ/P) − sin-1NA 式中、NA: 投影光学系の開口数 R : 投影光学系の縮小率 P : 投影面でのラインアンドスペースのピッチ λ: 投影光の波長 の関係にあることを特徴とする光露光方法。
3. A method of projecting and exposing a pattern on a photomask onto a resist on a substrate using an exposure apparatus including a modified illumination system including a light source, a diaphragm, and a condenser lens, a photomask and a projection lens, When the pattern of the photomask is a periodic pattern, two linear light illuminations parallel to the pattern at a position apart from the optical axis of the exposure device are used, and the exposure is performed on the optical axis of the photomask. On the other hand, it is an oblique incidence illumination with an angle θ, and sin -1 NA ≥ R θ ≥ sin -1 (2λ / P) − sin -1 NA where NA is the numerical aperture of the projection optical system R is the reduction ratio of the projection optical system P: Line-and-space pitch on the projection surface λ: The light exposure method characterized by the wavelength of the projection light.
【請求項4】 前記露光装置の光軸から離れた位置での
一つの円形状光照明を行い、該照明光の中心より、前記
フォトマスクに入射する光の角度が前記角度θであるこ
とを特徴とする請求項1記載の光露光方法。
4. One circular light illumination is performed at a position away from the optical axis of the exposure apparatus, and an angle of light incident on the photomask from the center of the illumination light is the angle θ. The light exposure method according to claim 1, wherein
【請求項5】 前記露光装置の光軸から離れかつ該光軸
で対称の位置での二つの円形状光照明を行い、該照明光
のそれぞれの中心より、前記フォトマスクに入射する光
の角度が前記角度θであることを特徴とする光露光方
法。
5. Illuminating two circular lights at a position distant from and symmetric to the optical axis of the exposure device, the angle of light incident on the photomask from the center of each of the illuminating lights. Is the angle θ.
【請求項6】 前記フォトマスク内に、X軸方向ピッチ
Pxの周期パターンと、Y軸方向ピッチPyの周期パタ
ーンが混在しているか、あるいは、X軸方向ピッチPx
およびY軸方向ピッチPyのパターンがある場合に、前
記露光装置の光軸に対して同心円上でかつ等間隔の位置
にある4つのの円形状光照明を行い、該照明光のそれぞ
れの中心より、前記フォトマスクに入射する光の角度
が、直交するX方向およびY方向について、角度θxお
よび角度θyで、 sin-1NA ≧ Rθx ≧ sin-1(2λ/Px)− sin-1NA sin-1NA ≧ Rθy ≧ sin-1(2λ/Py)− sin-1NA の関係にあることを特徴とする光露光方法。
6. The photomask contains a mixture of a periodic pattern having an X-axis direction pitch Px and a periodic pattern having a Y-axis direction pitch Py, or an X-axis direction pitch Px.
And a pattern having a Y-axis direction pitch Py, four circular light illuminations are performed on the concentric circles and at equal intervals with respect to the optical axis of the exposure apparatus, and the respective circular illuminations are performed from the respective centers of the illumination light. , The angle of light incident on the photomask is an angle θx and an angle θy with respect to the orthogonal X and Y directions, and sin −1 NA ≧ R θx ≧ sin −1 (2λ / Px) −sin −1 NA sin An optical exposure method characterized by the following relationship: 1 NA ≧ R θy ≧ sin −1 (2λ / Py) −sin −1 NA.
【請求項7】 前記露光装置の光軸に対して同心円上で
の位置にある一つのリング状光照明を行い、該リング状
照明光のリング幅の中心から前記フォトマスクに入射す
る光の角度が前記角度θであることを特徴とする請求項
1記載の光露光方法。
7. The angle of light incident on the photomask from the center of the ring width of the ring-shaped illumination light is performed by illuminating one ring-shaped light located concentrically with respect to the optical axis of the exposure apparatus. The optical exposure method according to claim 1, wherein is the angle θ.
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US08/132,165 US5415952A (en) 1992-10-05 1993-10-05 Fine pattern lithography with positive use of interference
US08/387,008 US5637424A (en) 1992-10-05 1995-02-10 Fine pattern lithography with positive use of interference

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100434835B1 (en) * 2000-08-17 2004-06-07 가부시끼가이샤 도시바 Semiconductor device and manufacture method thereof
JP2021510214A (en) * 2018-01-08 2021-04-15 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー Eye faceted mirrors, illuminating optics, and optical systems for projection lithography systems

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