JPH06151280A - Forming method for hole pattern - Google Patents

Forming method for hole pattern

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JPH06151280A
JPH06151280A JP4294538A JP29453892A JPH06151280A JP H06151280 A JPH06151280 A JP H06151280A JP 4294538 A JP4294538 A JP 4294538A JP 29453892 A JP29453892 A JP 29453892A JP H06151280 A JPH06151280 A JP H06151280A
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JP
Japan
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pattern
filter
light source
mask
hole pattern
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Application number
JP4294538A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadahito Fujisawa
忠仁 藤澤
Soichi Inoue
壮一 井上
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH06151280A publication Critical patent/JPH06151280A/en
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent a hole pattern forming device from decreasing in throughput due to the replacement of a light source modulation filter and to restrain a hole pattern from deteriorating in quality at transfer due to the deviation of a filter in alignment by a method wherein a negative resist is used when a hole pattern is formed. CONSTITUTION:Negative resist is applied onto the surface of a substrate 9 where a pattern is formed to form a mask pattern 6 used for forming a hole pattern. On the other hand, the g ray of a mercury lamp is made to serve as a light source 1 and turned to parallel rays of light through a collimator 2, which are turned uniform by a fly eye lens 3, this image forming point is made to serve as a secondary light source, a ring band filter is installed at the image forming point, rays of light are condensed by a condenser lens 5 and then directed to the surface of a resist film formed on a wafer 9 through the mask 6, a pupil 7, and a projecting lens. By this setup, a light source modulation filter such as a ring band filter is not required to be replaced corresponding to the type of a mask pattern.

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、ホールパターン形成方
法に係り、特にネガレジストを用いたホール形成に関し
てマスク上のホールパターンをウェハ上に好適に転写す
るホールパターン形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hole pattern forming method, and more particularly, to a hole pattern forming method for transferring a hole pattern on a mask onto a wafer in the hole forming using a negative resist.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体技術の進歩と共に半導体装置ひい
ては半導体素子の高速化、高集積化が進められている。
これに伴いパターンの微細化の必要性は益々高くなりパ
ターン寸法も微細化、高精度化が要求されるようになっ
ている。
2. Description of the Related Art With the progress of semiconductor technology, the speed and integration of semiconductor devices, and thus semiconductor elements, are being advanced.
Along with this, the need for miniaturization of patterns is increasing more and more, and the pattern dimensions are also required to be miniaturized and highly accurate.

【0003】従来の露光装置は、図7に示すように、光
源ランプとしては、水銀灯のg線436nm,h線405
nm,i線365nmなどのほか、エキシマレーザ(Kr
F)が用いられている。そして照射均一性を高めるため
にオプチカルインテグレータ(蝿の目レンズ)などを含
んだ光学系により、均一化された光100を得て、これ
を絞り104および2次元照明光学系105を介してレ
チクル106に導き、絞り107を備えた投影光学系1
08からウェハ109上に光を導き、パターン露光を行
うように構成されている。
As shown in FIG. 7, the conventional exposure apparatus uses a mercury lamp as a light source lamp such as g-line 436 nm and h-line 405.
nm, i-line 365 nm, etc., excimer laser (Kr
F) is used. Then, an optical system including an optical integrator (fly's-eye lens) or the like in order to improve irradiation uniformity obtains uniformized light 100, which is passed through a diaphragm 104 and a two-dimensional illumination optical system 105. The projection optical system 1 including the diaphragm 107
It is configured to guide light from 08 onto the wafer 109 to perform pattern exposure.

【0004】このような縮小投影露光装置においては、
露光波長が決まってしまえば、解像度、焦点深度などパ
ターンの形成特性は、投影光学系108の開口数(NA
=sinθ)と照明光のコヒーレンシィ(σ=sinφ
/sinδ)で決定される。このような従来の装置にお
いては、レチクル106を照射する光の性質を決するの
がコヒーレンシィσ値だけであるため、焦点深度、領域
内均一性、線幅制御性など各種条件を満たしつつ微細パ
ターンを形成しようとするとNAとσとによって決まる
限界があった。従って、投影光学系108の開口数NA
と2次光源100の大きさが決まると、パターン形成特
性が自動的に決まり、さらに解像性能を高めることはで
きないという問題があった。
In such a reduction projection exposure apparatus,
Once the exposure wavelength is determined, the pattern formation characteristics such as resolution and depth of focus are determined by the numerical aperture (NA) of the projection optical system 108.
= Sin θ) and the coherency of illumination light (σ = sin φ)
/ Sin δ). In such a conventional apparatus, since the property of the light illuminating the reticle 106 is determined only by the coherency σ value, a fine pattern can be obtained while satisfying various conditions such as depth of focus, uniformity within a region, and line width controllability. However, there was a limit determined by NA and σ. Therefore, the numerical aperture NA of the projection optical system 108
When the size of the secondary light source 100 is determined, the pattern forming characteristic is automatically determined, and there is a problem that the resolution performance cannot be further improved.

【0005】そこで少しでもこの問題を解決するという
目的で、露光光源に遠紫外光等短波長の光が用いられる
ようになってきた。しかし次世代の露光光源に用いられ
ようとしているKrFエキシマレーザの248nmの発振
線を用いたプロセスはレジスト材料として化学増幅型レ
ジストが開発されつつあるものの、研究段階にあり現時
点での実用化はまだまだ困難である。このように露光光
源の波長を変えた場合、材料開発から必要となるため実
用化にいたるまでかなりの期間を要することになる。
Therefore, for the purpose of solving this problem as much as possible, light having a short wavelength such as far-ultraviolet light has been used as an exposure light source. However, although the process using the 248 nm oscillation line of the KrF excimer laser, which is about to be used in the next-generation exposure light source, is being developed as a chemically amplified resist as a resist material, it is still in the research stage and is not yet commercialized at this time. Have difficulty. When the wavelength of the exposure light source is changed in this way, it takes a considerable period of time from the material development to the practical use because it is necessary from the material development.

【0006】近年露光光源を変えずに微細化する試みが
なされてきている。その1つの手法として位相シフト法
がある。この位相シフト法は、マスクを透過する光の位
相を操作することにより投影像の分解能およびコントラ
ストを向上させる技術である。すなわち、この手法で
は、光透過部に部分的に位相反転層を設け、隣接するパ
ターンからの光の回折の影響を除去し、パターン精度の
向上を図る。
In recent years, attempts have been made to miniaturize the exposure light source without changing it. One of the methods is a phase shift method. This phase shift method is a technique for improving the resolution and contrast of a projected image by manipulating the phase of light passing through a mask. That is, in this method, the phase inversion layer is partially provided in the light transmitting portion, the influence of the diffraction of light from the adjacent pattern is removed, and the pattern accuracy is improved.

【0007】この位相シフト法にも幾つか種類があり、
隣接する2つの光透過部に対し交互に180度の位相差
を設けることで形成されるレベンソン型が知られてい
る。
There are several types of this phase shift method,
A Levenson type is known in which two adjacent light transmitting portions are alternately provided with a phase difference of 180 degrees.

【0008】しかしながらこの方法ではパターンが3つ
以上隣接する場合効果を発揮することが難しい。すなわ
ち2つのパターンの光位相差を180度とした場合、も
う1つのパターンは先の2つのパターンの内一方と同位
相となり、その結果位相差180度のパターン同志は解
像するが、位相差0度のパターン同志では非解像となる
という問題がある。
However, it is difficult for this method to exert its effect when three or more patterns are adjacent to each other. That is, when the optical phase difference between the two patterns is 180 degrees, the other pattern has the same phase as one of the previous two patterns, and as a result, the patterns having the phase difference of 180 degrees are resolved, but the phase difference is 180 degrees. There is a problem in that 0-degree patterns are unresolved.

【0009】この問題を解決するためには、デバイス設
計を根本から見直す必要があり、実用化にはかなりの困
難が伴う。
In order to solve this problem, it is necessary to fundamentally rethink the device design, and it is quite difficult to put it into practical use.

【0010】そこで、デバイス設計変更を必要としない
手法としてハーフトーン法がある。この方法では、遮光
部分に半透過性膜を用いることで、パターンエッジ部分
での光位相反転効果によりエッジ部分で急峻な像強度を
得るようにしている。
Therefore, there is a halftone method as a method which does not require a device design change. In this method, a semi-transmissive film is used for the light-shielding portion, so that a sharp image intensity is obtained at the edge portion due to the optical phase inversion effect at the pattern edge portion.

【0011】しかしこの方法では遮光膜に代えて半透明
膜を用いているため、残膜率が高くなるという問題があ
る。
However, in this method, since the semi-transparent film is used instead of the light-shielding film, there is a problem that the residual film rate becomes high.

【0012】また、この方法では、パターンの遮光部分
に半透膜を用いることで、パターンエッジ部分での光位
相反転効果により、エッジ部分で急俊な像強度が得られ
る。ホール形成に関しては、ポジ型レジストを用いた場
合、ハーフトーンマスクを使用することによりDOF向
上効果を得ることができる。
Further, in this method, a semitransparent film is used in the light-shielding portion of the pattern, and a sharp image intensity can be obtained at the edge portion due to the optical phase inversion effect at the edge portion of the pattern. Regarding the hole formation, when a positive resist is used, a DOF improving effect can be obtained by using a halftone mask.

【0013】また、露光波長を変えることなく微細化を
はかるもう1つの試みとして、露光装置の光源の形状を
工夫する方法として、例えば特開昭61−91662号
広報に示されるように、従来露光装置が用いている2次
光源の大きさを決める円形絞りに代えて光源変調フィル
タを装着することによって、2次光源の中央部の光を用
いることなく周辺部の光のみによって露光するという試
みがなされており、L/Sパターンに対して解像度が向
上するとともに焦点深度が深くなることが確認されてい
る。
Further, as another attempt to achieve miniaturization without changing the exposure wavelength, as a method for devising the shape of the light source of the exposure apparatus, for example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 61-91662, conventional exposure is used. An attempt has been made to perform exposure by only the peripheral light without using the central light of the secondary light source by mounting the light source modulation filter in place of the circular diaphragm that determines the size of the secondary light source used in the apparatus. It has been confirmed that the resolution is improved and the depth of focus is increased with respect to the L / S pattern.

【0014】しかしながら、上記に示したようにL/S
パターンに対しては解像力およびDOF向上効果がある
ものの、ホールパターンに対しては、通常照明に比べD
OFが減少してしまう。ここでホールパターンとは、コ
ンタクトホールなどのホールを有するパターンなど孤立
の抜きパターンをいうものとする。すなわち図8にパタ
ーン寸法0.7μm(ピッチ4.2μm)の通常Crマ
スクのホールパターン(ポジ)でのコントラストのデフ
ォーカス依存性を示した結果を示すように、ホールパタ
ーンにおいてはコヒーレンシィσが低いほどよく、また
通常照明がよいことがわかる。つまり輪帯照明とするこ
とにより、フォーカスマージンの減少が生じる。
However, as indicated above, L / S
Although it has the effect of improving resolution and DOF for patterns, it has a D effect compared to normal illumination for hole patterns.
OF is reduced. Here, the hole pattern means an isolated punching pattern such as a pattern having a hole such as a contact hole. That is, as shown in FIG. 8, which shows the result of the defocus dependence of the contrast in the hole pattern (positive) of the normal Cr mask having the pattern size of 0.7 μm (pitch 4.2 μm), the coherency σ in the hole pattern is It can be seen that the lower the better, the better the normal lighting. That is, the use of annular illumination reduces the focus margin.

【0015】L/Sパターンの微細化の要求から光源変
調の必要性が高まっている現状において、上記光源変調
によるパターン種依存性から、転写するパターンによっ
て光源変調フィルタを交換する必要が生じてくるため、
スループットの低下を招く上、フィルタ自動装着機能が
新しく必要になるという問題がある。
In the present situation where the need for light source modulation is increasing due to the demand for miniaturization of L / S patterns, it becomes necessary to replace the light source modulation filter depending on the pattern to be transferred due to the pattern type dependency due to the above light source modulation. For,
There is a problem that the throughput is lowered and a new filter automatic mounting function is required.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】このように、ホールパ
ターンを含む孤立の抜きパターンを形成する場合、輪帯
照明とすることにより、フォーカスマージンの減少が生
じるため、光学変調フィルタを交換するかまたはフォー
カスマージンの減少を受容するかという問題があった。
As described above, when an isolated punching pattern including a hole pattern is formed, the use of annular illumination reduces the focus margin. Therefore, the optical modulation filter should be replaced or There was a problem of whether to accept the reduction of the focus margin.

【0017】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、ホールパターン形成において、パターン種の依存性
による光源変調フィルタの交換が不要となり、交換のた
めのスループット低下、フィルタの合わせずれなどによ
る転写時の悪化を防ぐ、ホールパターン形成方法を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the formation of the hole pattern, it is not necessary to replace the light source modulation filter due to the dependency of the pattern type. It is an object of the present invention to provide a hole pattern forming method that prevents deterioration during transfer.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】そこで本発明の方法で
は、ホールパターンの形成に際しては、ネガレジストを
用いるようにしたことを特徴とする。すなわちパターン
を形成すべき基板表面にネガ型レジストを塗布し、ホー
ルパターンを形成するためのマスクパターンを形成した
露光用マスクに対し、均一化された光源面あるいは該光
源面と共役な位置に、中央に暗部を有する輪帯フィルタ
または、光軸に対して4回対称でかつ光軸から外れた4
つの領域にて強度大とせしめるフィルタまたはそれらの
複合形状のフィルタを設置し、パターンを形成すべき前
記基板表面に前記露光用マスクのパターン像を結像せし
め、ホールパターンを形成する露光工程とを含むことを
特徴とする。
Therefore, the method of the present invention is characterized in that a negative resist is used when forming a hole pattern. That is, a negative resist is applied to the surface of the substrate on which a pattern is to be formed, and the exposure mask is provided with a mask pattern for forming a hole pattern, at a uniform light source surface or at a position conjugate with the light source surface, A ring filter having a dark part in the center or 4 which is symmetrical with respect to the optical axis four times and which is off the optical axis.
An exposure step of forming a hole pattern by forming a filter image having a high intensity in one area or a filter having a composite shape thereof and forming a pattern image of the exposure mask on the surface of the substrate on which a pattern is to be formed. It is characterized by including.

【0019】また望ましくはこのマスクパターンを、ホ
ールパターンを形成しようとする部分を透過する露光光
と、その周辺部または境界部を透過する露光光の位相差
が、“180×(2n+1)±30:n=整数”の関係
を満たす半透明材料または透明材料で構成するようにし
ている。
Preferably, the mask pattern has a phase difference of "180 × (2n + 1) ± 30" between the exposure light transmitted through the portion where the hole pattern is to be formed and the exposure light transmitted through the peripheral portion or the boundary portion thereof. : N = integer ", which is a semitransparent material or a transparent material.

【0020】[0020]

【作用】本発明によれば、輪帯フィルタなどの光源変調
フィルタをマスクパターンの種類により交換する必要が
なくなり、スループット向上と同時にラインアンドスペ
ースパターンでのフォーカスマージンの向上が可能とな
る。
According to the present invention, it is not necessary to replace the light source modulation filter such as the ring filter depending on the type of mask pattern, and it is possible to improve the throughput and the focus margin in the line and space pattern.

【0021】望ましくはこのマスクはホールパターンを
形成しようとする部分を透過する露光光と、その周辺部
または境界部を透過する露光光の位相差が、“180×
(2n+1)±30:n=整数”の関係を満たす半透明
材料で構成されたハーフトーンマスクや、シフタエッジ
利用型位相シフトマスクなどを用いるようにすればなお
デフォーカス量の低減を防ぐことができる。
Preferably, this mask has a phase difference of "180 ×" between the exposure light transmitted through the portion where the hole pattern is to be formed and the exposure light transmitted through the peripheral portion or the boundary portion thereof.
If a halftone mask made of a semitransparent material that satisfies the relationship of (2n + 1) ± 30: n = integer ”, a phase shift mask using a shifter edge, or the like is used, reduction of the defocus amount can be prevented. .

【0022】[0022]

【実施例】次に、本発明実施例について図面を参照しつ
つ詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0023】実施例1 図1は本発明の第1の実施例のパターン形成で用いられ
る縮小露光装置の光学系の基本構成を示す説明図であ
る。
Embodiment 1 FIG. 1 is an explanatory diagram showing the basic structure of an optical system of a reduction exposure apparatus used for pattern formation of a first embodiment of the present invention.

【0024】この露光装置は、パターン露光を行うに際
し、蠅の目レンズで均一化した光線を輪帯フィルターを
介して位相シフトマスクに導くようにしたことを特徴と
するものである。
This exposure apparatus is characterized in that, when performing pattern exposure, the light rays homogenized by the fly-eye lens are guided to the phase shift mask via the ring filter.

【0025】すなわち、この露光装置は、水銀ランプの
g線を光源1とし、コリメータ2で平行光線としたの
ち、蠅の目レンズ3によって光線を均一化し、この結像
位置を二次光源4とし、ここに輪帯フィルターを設置し
て、コンデンサレンズ5で集光したのち、マスク6から
瞳7および投影レンズ8を介してウェハ9上のレジスト
膜表面に導くように構成されている。
That is, in this exposure apparatus, the g-line of the mercury lamp is used as the light source 1, the collimator 2 collimates the parallel rays, and the fly-eye lens 3 homogenizes the rays, and the image forming position is used as the secondary light source 4. An annular filter is installed here, and after being condensed by the condenser lens 5, it is guided to the resist film surface on the wafer 9 from the mask 6 via the pupil 7 and the projection lens 8.

【0026】ここで用いられるマスクは、図2(a) 乃至
(c) に示すように、酸化シリコン基板上に直径0.35
μm、ピッチ0.7μmのCrからなる遮光パターンを
形成してなるものである。
The mask used here is shown in FIGS.
As shown in (c), the diameter is 0.35 on the silicon oxide substrate.
The light-shielding pattern is made of Cr and has a pitch of 0.7 μm and a pitch of 0.7 μm.

【0027】また、この露光装置の光学系全体としての
開口数NA=0.5,コヒーレンスファクターσ=0.
3、また図2(a) に示すように開口の直径r1 に対して
中心から半径r2 =0.9r1 を遮蔽した輪帯フィルタ
ーを用いた。ここでフィルタの遮蔽部の透過率は0,開
口部(透過部)の透過率は1である。また露光波長はλ
=0.248μm,開口数NA=0.45とした。図2
(c) はこの露光装置によって上記マスクを転写した場合
のウェハ上での光強度プロファイルを示した。ここでI
e は所望のパターンサイズ(0.35μm)を得るため
の光強度を示しImin は最小光強度値を、示している。
また評価量としては、以下のように定義したコントラス
トを用いた。
Further, the numerical aperture NA = 0.5 and the coherence factor σ = 0.
3 and, as shown in FIG. 2 (a), an annular filter was used in which the radius r 2 = 0.9r 1 was shielded from the center with respect to the diameter r 1 of the opening. Here, the transmittance of the shielding portion of the filter is 0, and the transmittance of the opening portion (transmission portion) is 1. The exposure wavelength is λ
= 0.248 μm and numerical aperture NA = 0.45. Figure 2
(c) shows the light intensity profile on the wafer when the mask is transferred by this exposure apparatus. Where I
e represents the light intensity for obtaining a desired pattern size (0.35 μm), and Imin represents the minimum light intensity value.
The contrast defined as below was used as the evaluation amount.

【0028】 コントラスト=(Ie −Imin )/(Ie +Imin ) 図3は上記マスクにおける、コントラストのデフォーカ
ス依存性を示した結果である。なお、黒まるは通常のσ
=0.3のσ絞りでの結果を示しており、白まるは上記
輪帯フィルタを用いた結果を示したものである。このグ
ラフよりあきらかなように、輪帯フィルタを用いること
により、デフォーカスの増加に対しても高コントラスト
を維持することにより、ホールパターンでフォーカスマ
ージンの向上を得ることができることがわかる。
Contrast = (I e −I min ) / (I e + I min ). FIG. 3 is a result showing the defocus dependence of the contrast in the above mask. Note that black circles are normal σ
= 0.3, the result with a σ stop is shown, and the white circle shows the result with the ring filter. As is clear from this graph, by using the ring filter, it is possible to improve the focus margin with the hole pattern by maintaining the high contrast even when the defocus increases.

【0029】したがってラインアンドスペースパターン
の他、ホールパターンの形成を1台の露光装置で行うよ
うな場合、光源形状を変更することなく、レジスト工程
のみを変えるようにすれば、輪帯露光でもフォーカスマ
ージンの向上をはかるることができる。
Therefore, in addition to the line and space pattern, when a hole pattern is formed by one exposure apparatus, if only the resist process is changed without changing the shape of the light source, focus can be obtained even in the annular exposure. It is possible to improve the margin.

【0030】実施例2 次に本発明の第2の実施例について説明する。Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0031】前記実施例ではCrマスクを用いた例につ
いて説明したがここでは位相シフトマスクを用いた例に
ついて説明する。
Although an example using a Cr mask has been described in the above embodiment, an example using a phase shift mask will be described here.

【0032】ここで用いられる位相シフトマスクは、半
透明膜パターンを形成してなるものであ、i線に対し,
光透過部に対する位相差は180度、振幅透過率15%
として。パターンとしては、0.4μmホールパターン
(ピッチ1.6μm)とした。 露光装置としては、開
口数NA=0.5、コヒーレンスファクタσ=0.6と
し、用いた輪帯フィルタは、半径r1 に対して中心から
半径r2 =0.67r1 を遮蔽した。
The phase shift mask used here is formed by forming a semitransparent film pattern.
The phase difference with respect to the light transmitting part is 180 degrees, and the amplitude transmittance is 15%.
As. The pattern was a 0.4 μm hole pattern (pitch 1.6 μm). As the exposure apparatus, a numerical aperture NA = 0.5, the coherence factor sigma = 0.6, annular filter used was shielded radius r 2 = 0.67r 1 from the center with respect to the radius r 1.

【0033】ここで図4(a) は比較のためマスクとして
通常マスクを用いた場合を、図4(a) は上記位相シフト
マスクを用いた場合である。なおそれぞれ黒まるは上記
通常照明であり、白まるは輪帯フィルタを用いた場合に
ついての結果である。
Here, FIG. 4A shows a case where a normal mask is used as a mask for comparison, and FIG. 4A shows a case where the above phase shift mask is used. Note that the black circles are the above-mentioned normal illumination, and the white circles are the results when the ring filter is used.

【0034】ここで上記結果を比較するためにコントラ
ストはそれぞれのデフォーカスしていない状態を1とし
総太一として示した。図4(a) 、図4(b) は両者とも輪
帯フィルタを用いることによりフォーカスマージンの向
上を期待できる。また、図4(a) および(b) でパターン
の解像に必要なコントラストを0.8とし、上記位相シ
フトマスク(ハーフトーンマスク)との組み合わせによ
る方が輪帯フィルタを用いた向上率は50%程度(通常
Crマスクでは30%程度)と大きく、よりフォーカス
マージンが向上する。
Here, in order to compare the above results, the contrast is shown as 1 in each non-defocused state, and is shown as 1 in total. In both FIGS. 4 (a) and 4 (b), an improvement in focus margin can be expected by using a ring filter. 4 (a) and 4 (b), the contrast required for the resolution of the pattern is 0.8, and the combination with the above phase shift mask (halftone mask) is more effective when using the ring filter. It is as large as about 50% (normally about 30% with a Cr mask), and the focus margin is further improved.

【0035】この効果はシフタのみで構成されシフタの
エッジ部で暗部を形成するシフタエッジ利用型のマスク
を用いた場合にも同様の効果を得ることができる。
This effect can be obtained also when a shifter edge-use type mask which is composed of only a shifter and forms a dark portion at the edge portion of the shifter is used.

【0036】なお、位相シフタ層は必ずしも180度の
位相シフトを行うものである必要はなく、180度の近
傍でパターンエッジの光強度分布をシャープに低下させ
る程度であれば180度をいくばくか(30度程度)は
ずれたものでもよい。
It should be noted that the phase shifter layer does not necessarily have to perform a phase shift of 180 degrees, and if it is a degree that sharply lowers the light intensity distribution of the pattern edge in the vicinity of 180 degrees, some 180 degrees ( It may be off (about 30 degrees).

【0037】また、フィルタとしては図5(a) 乃至(d)
に示すようなものを用いても良い。なお、上記第1およ
び第2の実施例については、ホールパターンだけに限ら
ず、孤立パターン特に孤立抜きパターンに対しても同様
な効果を得ることが可能である。またここでは示さなか
ったがマスクとしてホールパターンを形成する部分を透
過する露光光と、上記パターンとの境界部分を透過する
露光光の位相差を“180×(2n+1)±30:n=
整数”と変化させるようなネガ型マスク構造を有するよ
うな自己整合型位相シフトマスクなどにおいても上記と
同様な効果を得ることができる。また上記第1第2の実
施例では、輪帯照明を用いた場合について述べたが、図
6に示すような光軸に対して4回対称でありかつ光軸か
ら外れた4つのアパーチャを有する4つ目フィルタを用
いた4つ目照明でも同様な効果を得ることができる。ま
た同様に4つ目フィルタと輪帯フィルタを組み合わせた
ものあるいは5つめフィルタを用いても同様の効果を得
ることができる。
Further, the filters shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d) are used.
You may use what is shown in. In the first and second embodiments, the same effect can be obtained not only with the hole pattern but also with the isolated pattern, especially with the isolated pattern. Although not shown here, the phase difference between the exposure light that passes through the portion forming the hole pattern as a mask and the exposure light that passes through the boundary between the patterns is “180 × (2n + 1) ± 30: n =
The same effect as described above can be obtained also in a self-aligned phase shift mask having a negative mask structure that is changed to an "integer". Further, in the first and second embodiments, the annular illumination is used. Although the case where it is used has been described, a similar effect can be obtained by a fourth illumination using a fourth filter which is four-fold symmetrical with respect to the optical axis and has four apertures off the optical axis as shown in FIG. Similarly, a similar effect can be obtained by using a combination of a fourth filter and an annular filter or a fifth filter.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の方法
によれば、ホールパターンの形成において、パターン種
の依存による光源変調フィルタの交換が不必要となり、
交換のためのスループット低下、フィルタの合わせずれ
などによる転写特性の悪化を防ぐと共にホールパターン
の形成においてポジ型レジストでの低コヒーレンスファ
クタの最適照明条件程ではないものの、輪帯照明露光に
よるフォーカスマージンの向上を得ることもでき、露光
シーケンスの若干の変更のみで大幅なスループット向上
が可能となる。
As described above, according to the method of the present invention, it is not necessary to replace the light source modulation filter depending on the pattern type in forming the hole pattern.
It prevents the deterioration of the transfer characteristics due to the decrease of the throughput for replacement and the misalignment of the filter, and it is not the optimum illumination condition of the low coherence factor in the positive resist in forming the hole pattern, but the focus margin of the annular illumination exposure It is possible to obtain an improvement, and it is possible to significantly improve the throughput by only slightly changing the exposure sequence.

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

【図1】本発明実施例の方法で用いられる露光装置を示
す図
FIG. 1 is a diagram showing an exposure apparatus used in a method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第3の実施例の方法で用いられる輪帯
フィルタ、マスクパターンおよびウェハ上での像強度プ
ロファイルを示す図
FIG. 2 is a diagram showing an annular filter, a mask pattern and an image intensity profile on a wafer used in the method of the third embodiment of the present invention.

【図3】同方法によるコントラストのデフォーカス量依
存性を示す図
FIG. 3 is a diagram showing the defocus amount dependency of contrast by the same method.

【図4】本発明実施例の方法と通常照明を用いた場合と
のフォーカスマージンの比較結果を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a comparison result of focus margins between the method of the embodiment of the present invention and the case of using normal illumination.

【図5】同方法で用いられるフィルタを示す図FIG. 5 is a diagram showing a filter used in the same method.

【図6】同方法で用いられるフィルタを示す図FIG. 6 is a diagram showing a filter used in the same method.

【図7】従来例の露光装置を示す図FIG. 7 is a diagram showing a conventional exposure apparatus.

【図8】従来例の方法を用いてコンタクトホールを形成
する場合のコントラストのデフォーカス量依存性を示す
FIG. 8 is a diagram showing the defocus amount dependency of contrast when a contact hole is formed by using the method of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 コリメータ 3 蠅の目レンズ 4 二次光源 5 コンデンサレンズ 6 ハーフトーンマスク 7 瞳(絞り) 8 投影レンズ 9 ウェハ 11 酸化シリコン基板 12 マスクパターン、 100 露光光 104 絞り 105 2次元照明工学系 106 レチクル 107 絞り 108 投影系 109 ウェハ 1 Light Source 2 Collimator 3 Fly's Eye Lens 4 Secondary Light Source 5 Condenser Lens 6 Halftone Mask 7 Pupil (Aperture) 8 Projection Lens 9 Wafer 11 Silicon Oxide Substrate 12 Mask Pattern, 100 Exposure Light 104 Aperture 105 Two-dimensional Lighting Engineering System 106 Reticle 107 Aperture 108 Projection system 109 Wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/20 521 9122−2H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location G03F 7/20 521 9122-2H

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パターンを形成すべき基板表面にネガ型
レジストを塗布する工程と、 透光性基板上に、ホールパターンを形成するためのマス
クパターンを形成した露光用マスクに対し、 均一化された光源面あるいは該光源面と共役な位置に、
中央に暗部を有する輪帯フィルタまたは、光軸に対して
4回対称でかつ光軸から外れた4つの領域にて強度大と
せしめるフィルタまたはそれらの複合形状のフィルタを
設置し、パターンを形成すべき前記基板表面に前記露光
用マスクのパターン像を結像せしめ、ホールパターンを
形成する露光工程とを含むことを特徴とするホールパタ
ーン形成方法。
1. A step of applying a negative resist on the surface of a substrate on which a pattern is to be formed, and a step of applying a uniform pattern to an exposure mask on which a mask pattern for forming a hole pattern is formed on a transparent substrate. A light source surface or a position conjugate with the light source surface,
A ring-shaped filter having a dark portion in the center, a filter that is four-fold symmetric with respect to the optical axis and that has high intensity in four regions off the optical axis, or a filter having a composite shape thereof is installed to form a pattern. An exposure step of forming a hole pattern by forming a pattern image of the exposure mask on the surface of the substrate to be formed.
【請求項2】 ホールパターンを形成すべき基板表面に
ネガ型レジストを塗布する工程と、 透光性基板上に、ホールパターンを形成しようとする部
分を透過する露光光と、その周辺部または境界部を透過
する露光光の位相差が、“180×(2n+1)±3
0:n=整数”の関係を満たす半透明材料または透明材
料からなる、ホールパターンを形成するためのマスクパ
ターンを具備した露光用マスクに対し、 均一化された光源面あるいは該光源面と共役な位置に、
中央に暗部を有する輪帯フィルタまたは、光軸に対して
4回対称でかつ光軸から外れた4つの領域にて強度大と
せしめるフィルタまたはそれらの複合形状のフィルタを
設置し、パターンを形成すべき前記基板表面に前記露光
用マスクのパターン像を結像せしめ、ホールパターンを
形成する露光工程とを含むことを特徴とするホールパタ
ーン形成方法。
2. A step of applying a negative resist to the surface of a substrate on which a hole pattern is to be formed, exposure light transmitted through a portion on which a hole pattern is to be formed on a transparent substrate, and its peripheral portion or boundary. The phase difference of the exposure light passing through the area is “180 × (2n + 1) ± 3
For an exposure mask provided with a mask pattern for forming a hole pattern, which is made of a semitransparent material or a transparent material satisfying the relationship of 0: n = integer ”, a uniform light source surface or a conjugate surface with the light source surface is provided. position,
A ring-shaped filter having a dark portion in the center, a filter that is four-fold symmetric with respect to the optical axis and that has high intensity in four regions off the optical axis, or a filter having a composite shape thereof is installed to form a pattern. An exposure step of forming a hole pattern by forming a pattern image of the exposure mask on the surface of the substrate to be formed.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100422811B1 (en) * 1996-10-05 2004-06-16 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming pattern using electron beam apparatus
CN103425005A (en) * 2012-05-22 2013-12-04 上海微电子装备有限公司 Light-source-modulation-based mask pre-aligning system and pre-aligning method
CN112575287A (en) * 2019-09-29 2021-03-30 上海微电子装备(集团)股份有限公司 Mask alignment device and mask alignment method

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