JPH07301908A - 投影露光用原図基板および投影露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 投影露光用原図基板を斜入射照明し、瞳フィ
ルタを入れた投影光学系を介して投影露光用原図基板上
のパタンを被露光基板上に露光転写する際、中間寸法の
透過パタン部または中間寸法の遮光パタン部あるいはそ
れらの両方の光強度を低減し、中間寸法のパタンを所要
の寸法に転写する。 【構成】 遮光部７０ａ，７０ｂ中の従来の透過パタン
の中に、解像限界以下の微小幅の遮光パタンとして遮光
パタン１ａ，１ｂを設けている。遮光パタン１ａ，１ｂ
の幅はそれぞれ０．２ｕとした。これにより、従来の透
過パタンは透過パタン２ａ，２ｂ，２ｃに分割される。
このようにすると、遮光パタン１ａ，１ｂや透過パタン
２ａ，２ｂ，２ｃのパタン幅やパタンピッチに相当する
空間周波数成分の回折光が生じ、その分、従来の透過パ
タンに含まれていた中間空間周波数の光成分が減ずる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路等のパ
タンを投影露光装置を用いて半導体ウエハ等の被露光基
板上に転写する際に用いる、レチクル、マスク等の原図
基板および投影露光方法に関し、特に瞳フィルタを入れ
た投影光学系を介して斜入射照明を行い、投影露光用原
図基板上のパタンを被露光基板上に露光転写する際に用
いて好適な投影露光用原図基板および投影露光方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路等のパタンを半導体ウエ
ハ等の被露光基板上に転写するため、投影露光装置を用
いたリソグラフィ技術が使われている。

【０００３】図２５は、従来の投影露光装置によるパタ
ン転写方法の説明図である。被露光基板５１上に転写す
べきパタンがレチクルやマスク等の原図基板５２上に形
成されている。投影光学系５３は、投影レンズを用いる
屈折式の投影光学系またはミラーを用いる反射形の投影
光学系またはレンズとミラーを組み合わせた投影光学系
であり、照射光系５５により原図基板５２を照明する
時、原図基板５２上のパタンの光像が被露光基板５１上
にできるように構成されている。被露光基板５１上にレ
ジスト等の感光性材料５４を付しておき、原図基板５２
を照明光学系５５により照明すれば、原図基板５２のパ
タン形状に対応して前記被露光基板５１上に光像がで
き、感光性材料５４が感光する。したがって、現像する
ことにより、感光性材料５４が前記原図基板５２上のパ
タン形状に応じて残るか、または、感光性材料５４が前
記の原図基板５２上のパタン形状に応じて除去され、パ
タンが転写される。５６ａ，５６ｂ，５６ｃは光束を示
す。

【０００４】通常、原図基板５２としては、石英やガラ
ス等の表面にクロム、酸化クロム、モリブデンシリサイ
ド等の遮光性物質でパタンを形成したレチクルやマスク
が使用されるが、金属やセラミックの板や膜等をパタン
の形状に繰り抜いたステンシル形のレチクルやマスクが
使用されることもある。このような投影露光装置におけ
る投影露光の解像限界δは下記の式で表されることが知
られている。 δ＝ｋ1 ・λ／ＮＡ ・・・・（１） ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系５３の開口
数、ｋ1 は定数である。定数ｋ1 は、被露光基板５１に
付する感光性材料５４の特性、厚さ、現像条件等に依存
するが、照明光のコヒーレンス度や形状によっても変わ
る。

【０００５】図２６（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ斜入射
照明に用いる照明２次光源の例であり、斜線部が発光部
を示す。照明２次光源の形状や光強度分布を、図２６の
ように、中心部の光強度に比して周辺部の光強度が強く
なるように成し、原図基板５２上を斜入射光または斜入
射光の多い照明光で照明すると、同じ外形寸法あるいは
発光部の輪郭を包絡する外形寸法を有する一様な照明２
次光源を用いて投影露光する場合に比して解像度が上が
ること、すなわち上記（１）式の定数ｋ1 が小さくなる
ことが知られている。このような原図基板５２上を斜入
射光または斜入射光の多い照明光で照明する方法を斜入
射照明と言う。そして、このような方法によれば、従来
の位相シフト法と同等の解像性を実現することが可能で
ある。

【０００６】かかる斜入射照明を行うのに加えて、特願
平３−１３５３１７号、特願平３−１５７４０１号、特
願平３−２１８１００号、特願平３−２９０４４２号や
International Electron Devices Meeting 1993, Techn
ical Digest の６５７〜６６０ページに開示されている
ように、投影光学系５３の開口数ＮＡを決める開口の位
置またはその近辺に、照明２次光源の形状に対応させて
投影光学系５３の開口の周辺部の透過率を調整した瞳フ
ィルタ５７を置くと、単に斜入射照明だけを行う場合よ
りさらに格段に解像度が向上する。このような斜入射照
明と透過率を調整した瞳フィルタ５７の使用とを組み合
わせた解像度向上手段を以下ＳＳＢＬ（Single SideBan
d optical Lithography ）と呼ぶ。

【０００７】図２７は、斜入射照明による高解像化の原
理を説明するための図である。投影光学系５３の光軸上
の断面を取り、図２７（ａ）の場合は垂直入射光５９、
図２７（ｂ）の場合は斜入射光６０により、原図基板５
２上の周期パタン６１から生ずる回折光を模式的に描い
てある。６２が０次回折光、６３が−１次回折光、６４
が＋１次回折光である。−１次回折光６３と＋１次回折
光６４が出る方向は、周期パタン６１のピッチに依存
し、周期パタン６１のピッチが小さい程、０次回折光６
２に対して外側に広がる方向に進む。半導体集積回路等
の任意のパタンの場合には、回折光が色々な空間周波数
成分を有し、高空間周波数成分の１次回折光程０次回折
光６２に対して外側に広がる方向に進む。

【０００８】−１次回折光６３と＋１次回折光６４が出
る方向は、０次回折光６２の方向、すなわち垂直入射光
５９または斜入射光６０の方向に対して対称である。し
たがって、図２７（ｂ）の場合は斜入射光６０に傾きが
ある分だけ、−１次回折光６３は投影光学系５３に取り
込まれにくく、逆に＋１次回折光６４は取り込まれ易
い。このため、ピッチが細かい解像限界に近い周期パタ
ン６１や任意のパタンから出る高空間周波数の−１次回
折光６３は投影光学系５３に取り込めない一方、反対側
の＋１次回折光６４は図２７（ａ）に示す垂直入射の場
合より大きい角度で出るもの迄投影光学系５３に取り込
めるようになる。このように斜入射照明では、片側だけ
ではあるが、垂直照明の場合より大きい角度で出る高空
間周波数の１次回折光を投影光学系５３に取り込めるた
め、原図基板５２上のより微細なパタンの光像を被露光
基板５１上に形成することができ、高解像となる。

【０００９】しかし、＋１次回折光６４だけが投影光学
系５３に取り込まれると、光像が形成される際の０次回
折光６２と±１次回折光との比率が崩れ、０次回折光６
２が過多の状態となってしまう。このため、図２７に示
したような単なる斜入射照明のみであると、０次回折光
６２の過剰部分が一定強度の光として被露光基板５１上
に形成される光像に重畳し、結像コントラストが低下す
る。したがって、従来と同じ感光性材料５４を用いて同
じようにパタンを転写する場合、さほど顕著には解像度
が向上しない。

【００１０】ＳＳＢＬは、上記の０次回折光６２と１次
回折光との比率を改善して結像コントラストの低下を抑
えることにより、斜入射照明の解像度をさらに向上させ
る手法である。斜入射光６０の方向、すなわち０次回折
光６２の方向は照明２次光源の形状によって決まる。一
方、一般に投影露光装置では、照明２次光源の光像が投
影光学系５３の開口数ＮＡを決める開口の面またはその
近辺にできるようになっている。したがって、投影光学
系５３の開口面またはその近辺において、照明２次光源
の０次回折光像の位置の透過率を開口内の他の場所より
小さくしてやれば、投影光学系５３を通過する０次回折
光６２のみを選択的に減衰させることができる。斜入射
照明する場合、照明２次光源は、図２６に示したよう
に、発光部が投影露光光軸の中心から離れた周辺部に偏
在するので、投影光学系５３の開口面位置またはその近
辺にできる照明２次光源の０次回折光像も投影光学系５
３の開口の周辺部にできる。したがって、投影光学系５
３の開口の周辺部の透過率を調整した瞳フィルタ５７を
設ければ０次回折光６２を選択的に減衰させることがで
きる。このような瞳フィルタ５７と斜入射照明との組合
せがＳＳＢＬである。なお、瞳フィルタ５７としては、
合成石英、溶融石英、合成蛍石、溶融蛍石等の透光性を
有するガラス材料で形成されており、その表面の一部以
外の表面がクロムの薄膜、酸化クロムの薄膜、フッ化マ
グネシウムと硫化亜鉛の多層薄膜等からなる遮光膜によ
って覆われている（特願平４−３４３５４１号）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ＳＳＢＬにより高解像
を得ようとする場合、解像限界付近の微細パタンについ
て、上記のように瞳フィルタ５７で０次回折光６２と１
次回折光との比率を改善する必要がある。ところが、先
に述べたように、パタン周期に応じて１次回折光の出る
方向は異なり、周期の大きいパタンでは０次回折光６２
に近い方向に出る。したがって、周期の大きいパタンで
は−１次回折光６３と＋１次回折光６４が両方とも投影
光学系５３に取り込まれる。このため、照明２次光源の
０次回折光像の位置の透過率を開口内の他の場所より小
さくした瞳フィルタ５７を設けて、投影光学系５３を通
過する０次回折光６２を減衰させると、周期の大きいパ
タンでは逆に１次回折光が過多の状態となってしまう。

【００１２】なお、非常に周期の大きいパタンでは、大
半の−１次回折光６３、＋１次回折光６４とも、０次回
折光６２と同様に瞳フィルタ５７の透過率を小さくした
部分を通るので、０次回折光６２と１次回折光との比率
は斜入射照明ではない従来の照明方式による場合とほぼ
同じになる。

【００１３】このため、ＳＳＢＬでは、−１次回折光６
３と＋１次回折光６４が両方とも投影光学系５３に取り
込まれ、かつ、−１次回折光６３と＋１次回折光６４が
瞳フィルタ５７の高透過率の部分を通過するような中間
周期のパタンで、被露光基板５１上の光像の強度が他の
寸法のパタンに比して大きくなり、かつ、コントラスト
も低下するという不都合が生じる。周期パタンでない一
般のパタンについても、パタンの有する各空間周波数成
分について同様の０次回折光６２と１次回折光との比率
の不釣合いが起こるため、中間周期の空間周波数成分を
多く含むパタンで同様の不都合が生じる。

【００１４】上記の問題点を代表的な斜入射照明の形態
である円環状の２次光源の場合について、より具体的に
説明する。

【００１５】図２８（ａ）〜（ｃ）は、投影光学系５３
の開口数ＮＡを決める開口面上における２次光源像の位
置を説明する図である。縦方向のパタンのみが原図基板
５２上に存在すると仮定する。斜線で示した円環状２次
光源の０次回折像６５、一点鎖線で示した−１次回折像
６６、点線で示した＋１次回折像６７は、原図基板５２
上のパタンの周期に応じて、以下に説明するような位置
に形成される。６８は投影光学系５３の開口である。

【００１６】図２８（ａ）は、非常に周期の大きいパタ
ンの場合である。−１次回折像６６、＋１次回折像６７
は０次回折像６５の付近に重なって形成される。したが
って、０次回折像６５に相当する部分の透過率を低くし
た瞳フィルタ５７を配置すれば、−１次回折像６６、＋
１次回折像６７も瞳フィルタ５７の透過率が低い部分に
でき、−１次回折光、＋１次回折光も大半が０次回折光
と同様に減衰する。このため、０次回折光と１次回折光
との比率は、斜入射照明ではない従来の場合とさほど変
わらない比率となる。また、被露光基板５１上にでき
る、原図基板５２上の周期パタンの透過部、遮光部に対
応する部分の光像の強度は、それぞれ広い透過部、広い
遮光部に対応する部分の光像強度と大差ない強度とな
る。

【００１７】図２８（ｂ）は、解像限界付近の微細周期
パタンの場合である。−１次回折像６６、＋１次回折像
６７は開口６８にかかり、−１次回折光、＋１次回折光
の一部のみが開口６８を通過する。すなわち、０次回折
像６５上のある場所に注目すれば、その点に０次回折光
が到達する斜入射光による−１次回折光、＋１次回折光
はいずれかが開口６８の外に出てしまい、片側の１次回
折光のみが開口６８を通過する。たとえば、図のＡ点に
０次回折光が到達する斜入射光による−１次回折光はＢ
点に行き、＋１次回折光はＣ点に行く。したがって、−
１次回折光は開口６８を通過できず、＋１次回折光のみ
が開口６８を通過する。この時、０次回折像６５に相当
する部分の透過率を低くした瞳フィルタ５７を配置すれ
ば、０次回折光が減衰するので、＋１次回折光のみしか
通過しない１次回折光との比率を改善できる。

【００１８】図２８（ｃ）は、（ａ）と（ｂ）の中間の
周期を有するパタンの場合である。この時には、−１次
回折光、＋１次回折光の全部または大半が開口６８を通
過する一方で、０次回折光が減衰する。このため、１次
回折光の方が逆に多くなり、コントラストが低下する。
そして、光像の形成に関与する光の総量が前記の（ａ）
や（ｂ）の場合より多くなるため、光像の光強度が強く
なる。以上の図２８（ａ），（ｂ），（ｃ）は典型的な
場合であり、実際はさらにそれぞれの中間となる場合が
存在することは言う迄もない。

【００１９】任意の形状のパタンが任意に形成された実
際の原図基板５２に対応するためには、図２８（ａ），
（ｂ），（ｃ）のどの場合にも０次回折光と１次回折光
との比率や光像の光強度があまり変化しないようにする
必要がある。ところが、瞳フィルタ５７を使用するＳＳ
ＢＬ法の本来の目的である（ｂ）の場合に適切な瞳フィ
ルタ５７の透過率分布は、（ｃ）の場合に上記の不都合
を引き起こしてしまう。

【００２０】すなわちＳＳＢＬでは、中間寸法のパタン
において、光像の光強度が微細寸法パタンや大寸法パタ
ンよりかなり強くなり、かつ、コントラストが低下する
という問題があった。このため従来は、任意のパタンに
対して任意に使えるＳＳＢＬ法を取ろうとすると、
（ｂ）の場合に生ずる不都合が顕著にならないように、
解像度の向上性能をかなり犠牲にして瞳フィルタ５７の
透過率分布を決めざるを得ず、しかる処置をしても中間
寸法のパタンにおいて光像の光強度がやや大きくなるこ
とを避け得ず、また、コントラストが幾分低下すること
も余儀ない状況であった。

【００２１】図２９は、ライン対スペース比１：１で無
限に続くラインアンドスペースパタンについて、ＳＳＢ
Ｌ法で転写を行う時の、パタン幅と透過スペース中心の
光強度との関係を示した図である。光強度はジャストフ
ォーカスの状態での光強度を示している。横軸のパタン
幅Ｗは被露光基板５１上での寸法に換算した値であり、
規格化した単位ｕはｕ＝λ／２Ｎである。縦軸のピーク
光強度は、無限に大きい透過パタン部の光強度を１とす
る時の値である。コヒーレンス係数σ＝０．６〜０．５
に相当する円環状の２次光源を用いるＳＳＢＬの場合を
採り上げており、図３０は用いた瞳フィルタ５７の振幅
透過率分布を示している。投影光学系５３の開口６８上
で、円環状２次光源の０次回折像６５は、円環の外半
径、内半径が（外半径／開口６８の半径）＝０．６、
（内半径／開口６８の半径）＝０．５となるように形成
され、開口６８内の振幅透過率の分布は、０次回折像６
５が形成される場所に対応する円環部分でｔ1 ＝０．
４、円環の外側でｔ2 ＝０．７、円環の内側の開口６８
の中心部でｔ3 ＝１である。図２９より、透過スペース
中心の光強度はＷ≒２ｕ付近を中心に非常に大きくなる
ことが分かる。

【００２２】また、図３１は、同じラインアンドスペー
スパタンについて、同じ照明条件、同じ瞳フィルタ５７
を使用するＳＳＢＬの場合の、パタン幅とコントラスト
（ＭＴＦ）との関係を示す図である。この場合もパタン
幅Ｗは被露光基板５１上での寸法に換算した値であり、
ジャストフォーカス状態でのコントラスト（ＭＴＦ）を
示している。図から明らかなように、Ｗ≒２ｕ付近を中
心にコントラストがかなり低下する。

【００２３】上記の例はラインアンドスペースパタンに
ついてのものであるが、同様の傾向は孤立線パタンにつ
いても生ずる。

【００２４】図３２は、上記の図２９および図３１と同
じ照明条件、瞳フィルタ５７を使用するＳＳＢＬの場合
につき、無限に長い孤立透過パタンについて、パタン幅
と透過パタン中心の光強度との関係を示したものであ
る。パタン幅Ｗは被露光基板５１上での寸法に換算した
値であり、光強度はジャストフォーカスの状態での光強
度を示している。この場合も図２９と同様に透過パタン
中心の光強度はＷ≒２ｕ付近を中心に非常に大きくなる
ことが分かる。

【００２５】図３３は、上記の図２９、図３１および図
３２と同じ照明条件、瞳フィルタ５７を使用するＳＳＢ
Ｌの場合につき、無限に長い孤立遮光パタンについて、
パタン幅と遮光パタン中心の光強度との関係を示したも
のである。この場合もパタン幅Ｗは被露光基板５１上で
の寸法に換算した値であり、光強度はジャストフォーカ
スの状態での光強度を示している。図２９や図３２と同
様に遮光パタン中心の光強度はＷ≒２ｕ付近を中心に大
きくなる。

【００２６】一般のパタンは各種の空間周波数成分を含
み、それぞれの空間周波数成分の一次回折光を生ずる
が、ＳＳＢＬでは中間的な空間周波数成分の光が強調さ
れた光像が被露光基板５１上に形成される。このため、
任意の形状のパタンについて全般的に原図基板５２上の
中間寸法の透過パタンは太く転写され、中間寸法の遮光
パタンは細く転写されて、原図基板５２上のパタンと転
写パタンとの寸法変換差が大きくなる傾向を生じる。

【００２７】図３３に示したように遮光パタン部の光強
度も大きくなることから、微細パタンに対して丁度良い
露光量で転写を行うと、ポジ形レジストを用いる場合に
は、中間寸法の遮光パタン部でレジストの膜減りを生じ
易い。そして、極端な場合には、特定の中間線幅を有す
るパタンが無くなってしまったり、断面形状が長方形に
近い形とならずに、台形や逆台形あるいは三角形に近い
形に劣化したりすることが有った。また、ネガ形レジス
トを用いる場合には、現像時に除去されるべきレジスト
が被露光基板５１上に残る現象を生じ易かった。

【００２８】このように、ＳＳＢＬは中間寸法のパタン
形成に難点が有り、如何にして中間寸法のパタンを大寸
法のパタンや微細パタンと同時に所要の寸法に転写でき
るようにするかという課題があった。

【００２９】本発明は上記したような従来の問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、投影露
光用原図基板を斜入射照明し、瞳フィルタを入れた投影
光学系を介して投影露光用原図基板上のパタンを被露光
基板上に露光転写する際、中間寸法の透過パタン部また
は中間寸法の遮光パタン部あるいはそれらの両方の光強
度を低減し、中間寸法のパタンを所要の寸法に転写し易
くした投影露光用原図基板および投影露光方法を提供す
ることにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、瞳フィルタを入れた投影光
学系を介して斜入射照明を行い、投影露光用原図基板上
のパタンを被露光基板上に露光転写するのに用いられる
投影露光用原図基板であって、投影光学系の開口内に照
明２次光源の±１次回折像がそれぞれ２分の１を越えて
取り込まれる（遮光部線幅）対（透過部線幅）が１対１
の周期パタン、の線幅より大きい所定の線幅範囲の透過
パタンの中に、解像しない線幅を持つ遮光パタンを配置
したことを特徴とする。請求項２記載の発明は、瞳フィ
ルタを入れた投影光学系を介して斜入射照明を行い、投
影露光用原図基板上のパタンを被露光基板上に露光転写
するのに用いられる投影露光用原図基板であって、投影
光学系の開口内に照明２次光源の±１次回折像がそれぞ
れ２分の１を越えて取り込まれる（遮光部線幅）対（透
過部線幅）が１対１の周期パタン、の線幅より大きい所
定の線幅範囲の遮光パタンの中に、解像しない線幅を持
つ透過パタンを配置したことを特徴とする。請求項３記
載の発明は、瞳フィルタを入れた投影光学系を介して斜
入射照明を行い、投影露光用原図基板上のパタンを被露
光基板上に露光転写するのに用いられる投影露光用原図
基板であって、投影光学系の開口内に照明２次光源の±
１次回折像がそれぞれ２分の１を越えて取り込まれる
（遮光部線幅）対（透過部線幅）が１対１の周期パタン
の線幅より大きい所定の線幅範囲の透過パタンの中に、
解像しない線幅を持つ遮光パタンを配置し、かつ、上記
の周期パタンの線幅より大きい所定の線幅範囲の遮光パ
タンの中に、解像しない線幅を持つ透過パタンを配置し
たことを特徴とする。請求項４記載の発明は、波長λの
投影露光光線を用い、部分コヒーレンス係数σがσ₁ 〜
σ₂ の範囲の円環照明（σ₁ ＞σ₂ ）を行って、開口数
ＮＡの投影光学系を用いて投影露光倍率１／ｍの投影露
光を行うのに用いる投影露光用原図基板において、 ｍλ／｛２（１−σ₂ ²）^1/2 ＮＡ｝ 以上の範囲に含まれる所定の範囲の線幅を有する透過パ
タンの中に、解像しない線幅を持つ遮光パタンを配置し
たことを特徴とする。請求項５記載の発明は、波長λの
投影露光光線を用い、部分コヒーレンス係数σがσ₁ 〜
σ₂ の範囲の円環照明（σ₁ ＞σ₂ ）を行って、開口数
ＮＡの投影光学系を用いて投影露光倍率１／ｍの投影露
光を行うのに用いる投影露光用原図基板において、 ｍλ／｛２（１−σ₂ ²）^1/2 ＮＡ｝ 以上の範囲に含まれる所定の範囲の線幅を有する遮光パ
タンの中に、解像しない線幅を持つ透過パタンを配置し
たことを特徴とする。請求項６記載の発明は、波長λの
投影露光光線を用い、部分コヒーレンス係数σがσ₁ 〜
σ₂ の範囲の円環照明（σ₁ ＞σ₂ ）を行って、開口数
ＮＡの投影光学系を用いて投影露光倍率１／ｍの投影露
光を行うのに用いる投影露光用原図基板において、 ｍλ／｛２（１−σ₂ ²）^1/2 ＮＡ｝ 以上の範囲に含まれる所定の範囲の線幅を有する透過パ
タンの中に、解像しない線幅を持つ遮光パタンを配置
し、かつ、上記範囲に含まれる所定の範囲の線幅を有す
る遮光パタンの中に、解像しない線幅を持つ透過パタン
を配置したことを特徴とする。請求項７記載の発明は上
記請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の投影露光
用原図基板を使用し、この投影露光用原図基板を斜入射
照明し、瞳フィルタを入れた投影光学系を介して前記投
影露光用原図基板上のパタンを被露光基板上に露光転写
することを特徴とする。

【００３１】

【作用】本発明において、中間寸法の透過パタン内に解
像線幅以下の遮光パタンを設けたり、中間寸法の遮光パ
タン内に解像線幅以下の透過パタンを設けたりすると、
このパタン部には、解像線幅以下の遮光パタンや透過パ
タンの存在間隔や元々のパタンの縁と該解像線幅以下の
遮光パタンや透過パタンとの距離、あるいは解像線幅以
下の遮光パタンや透過パタンの線幅に相当する、前記の
中間寸法のパタン幅に相当する空間周波数成分より高い
空間周波数成分の回折光が生ずる。そして、この新たに
生ずる空間周波数成分の１次回折光は、高い空間周波数
成分であるから、投影光学系の開口に入らなかったり、
入っても片側の１次回折光が入るに過ぎない。この結
果、被露光基板上に形成される中間寸法のパタン部の光
強度を下げることができる。したがって、微細パタンに
対して適切な露光量で転写を行っても中間寸法のパタン
の線幅が設計値から大きくずれることがなくなる。ま
た、微細パタンの解像性を向上させることに主眼を置
き、解像限界ぎりぎりのパタンに対して０次回折光と１
次回折光との比率がより適切となる透過率分布を持つ瞳
フィルタを使用しても、中間寸法のパタンが設計通りに
できなくなるような不都合は無くなる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施例を示
す原図基板におけるパタンであり、図３４（ａ）に示す
従来の孤立透過パタン６９を改良するものである。本実
施例は被露光基板５１上の寸法に換算した孤立透過パタ
ン寸法がＷ＝２ｕの場合の例を示しており、パタンは長
手方向に長く続いている。図中の斜線部１ａ，１ｂ，７
０ａ，７０ｂが遮光部、白地部２ａ，２ｂ，２ｃが透過
部である。

【００３３】図１（ａ）に示すパタンでは、図３４
（ａ）の遮光部７０（７０ａ，７０ｂ）中の従来の透過
パタン６９の中に、解像限界以下の微小幅の遮光パタン
１として遮光パタン１ａ，１ｂを設けている。遮光パタ
ン１ａ，１ｂの幅はそれぞれ０．２ｕとした。これによ
り、従来の透過パタン６９は透過パタン２ａ，２ｂ，２
ｃに分割される。このようにすると、遮光パタン１ａ，
１ｂや透過パタン２ａ，２ｂ，２ｃのパタン幅やパタン
ピッチに相当する空間周波数成分の回折光が生じ、その
分、従来の透過パタン６９に含まれていた中間空間周波
数の光成分が減ずる。新たに生ずるようになる高空間周
波数の光成分は、投影光学系５３の外側に向って進み、
開口６８の周辺部を通過するか、開口６８に蹴られる。
したがって、開口６８の位置またはその近辺に配置され
た周辺部透過率を調整した瞳フィルタ５７により減衰さ
せられたり、開口６８を通過できなかったりして、全光
強度も減少する。すなわち、上記のごとく遮光パタン１
を配置することにより、中間空間周波数の光成分の減少
と全光強度の減少を同時に図ることができる。

【００３４】図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したパタン
を持つ原図基板５２を用いて、ＳＳＢＬ法により投影露
光した場合の被露光基板５１上の光強度分布を示した図
である。円環状照明２次光源のコヒーレンス係数σ＝
０．６〜０．５、瞳フィルタ５７の振幅透過率ｔ1 ＝
０．４、ｔ2 ＝０．７、ｔ3 ＝１．０、の条件は先に示
した図２９、図３１、図３２、図３３の場合と同じであ
る。光強度分布曲線は焦点位置のずれ量Ｄを４種類に変
えて示した。単位ｚは、露光波長λと投影光学系５３の
開口数ＮＡによって規格化した値であり、ｚ＝λ／〔２
（ＮＡ）² 〕である。図１（ｂ）を図３４（ｂ）に示し
た従来の幅Ｗ＝２ｕの孤立透過パタンの光強度分布曲線
と比較すれば、光強度の低減効果が顕著であることが明
らかである。また、たとえば、光強度＝０．５をスライ
スレベルにとって光強度分布曲線の幅を比較すると、図
１（ｂ）の方が図３４（ｂ）より狭いことが分かる。と
くに、焦点位置のずれ量Ｄが大きい条件で幅の差は顕著
である。このことは、従来の透過パタン６９の転写寸法
を本発明の適用により小さくでき、パタン変換差が生じ
にくくできることを示す。

【００３５】本発明に用いる微小幅の遮光パタン１ａ，
１ｂの幅、本数、位置は任意であり、これらのパラメー
タを変えることにより、光強度は広範囲に変えられる。
したがって、元々の透過パタン６９の幅や投影光学系５
３の開口数ＮＡ、波長λ、円環状照明２次光源の形状や
コヒーレンス係数σ、瞳フィルタ５７の振幅透過率等に
応じて適切な光強度となるように決定する。

【００３６】図２（ａ）〜図４（ａ）は解像しない線幅
の遮光パタン２の本数を変えた本発明の他の実施例の原
図基板におけるパタンであり、図１（ａ）と同様図３４
（ａ）に示す従来の孤立透過パタン６９を改良するもの
である。それぞれの場合の光強度分布曲線を図２（ｂ）
〜図４（ｂ）に示す。

【００３７】図１（ａ）では、遮光パタン１を１ａ，１
ｂの２本としたが、図２（ａ）では１ａのみの１本、図
３（ａ）では１ａ，１ｂ，１ｃの３本、図４（ａ）では
１ａ〜１ｄの４本とした。図２（ｂ）〜図４（ｂ）によ
れば、遮光パタン１の本数に応じて光強度の低下量が変
化するものの、１本でも効果が有る。

【００３８】図４（ａ）の場合は左右の対称性を確保す
るため中央のみ０．４ｕの幅としたが、元々の透過パタ
ン６９の幅の奇数分の１の間隔で遮光パタン１を周期的
に設けても良い。

【００３９】図５（ａ）〜図７（ａ）は解像しない線幅
の遮光パタン２の幅を変えた本発明の他の実施例の原図
基板におけるパタンであり、図１（ａ）と同様図３４
（ａ）に示す従来の孤立透過パタン６９を改良するもの
である。それぞれの場合の光強度分布曲線を図５（ｂ）
〜図７（ｂ）に示す。

【００４０】図１（ａ）では、遮光パタン１ａ，１ｂの
幅をそれぞれ０．２ｕとしたが、図５（ａ）では幅を
０．１ｕ、図６（ａ）では幅を０．３ｕ、図７（ａ）で
は幅を０．４ｕとした。

【００４１】いずれの場合とも光強度分布曲線の光強度
は減じるが、図７（ａ）の遮光パタン１の幅を０．４ｕ
とした場合には光強度はやや低くなり過ぎている。図７
（ａ）の場合の遮光パタン１の幅の合計は０．８ｕであ
り、先に述べた図３（ａ）の場合の遮光パタン１の幅の
合計も０．８ｕであった。したがって、遮光パタン１の
幅の合計の限界は元々の透過パタン１の幅の（０．８ｕ
／２ｕ）×１００＝４０％程度である。なお、最も好ま
しいのは、図３（ａ）もしくは図６（ａ）程度である。

【００４２】以上は中間寸法を持つ孤立透過パタンを改
良する場合について述べた。中間寸法を持つ孤立遮光パ
タンについては、逆に遮光パタン中に解像限界以下の微
小幅の透過パタンを配置すれば良い。

【００４３】図８（ａ）は、本発明の他の実施例の原図
基板におけるパタンであり、図３５（ａ）に示す従来の
孤立遮光パタンを改良するものである。被露光基板５１
上の寸法に換算した孤立遮光パタン寸法がＷ＝２ｕの場
合の例を示しており、パタンは長手方向に長く続いてい
るとする。図中の斜線部が遮光部、白地部が透過部であ
る。

【００４４】図８（ａ）に示すパタンでは、図３５
（ａ）に示す従来の透過部７１（７１ａ，７１ｂ）中の
孤立遮光パタン７２の中に、解像限界以下の微小幅の透
過パタン３として透過パタン３ａ，３ｂを設ける。透過
パタン３ａ，３ｂの幅はそれぞれ０．２ｕとした。これ
により遮光部は遮光パタン４ａ，４ｂ，４ｃに分割され
る。このようにすると、透過パタン３ａ，３ｂや遮光パ
タン４ａ，４ｂ，４ｃのパタン幅やパタンピッチに相当
する空間周波数成分の回折光が生じ、その分、元々の遮
光パタン７２に含まれていた中間空間周波数の光成分が
減ずる。新たに生ずるようになる高空間周波数の光成分
は、投影光学系５３の外側に向い、開口６８の周辺部を
通過するか、開口６８に蹴られる。したがって、開口６
８に配置した瞳フィルタで減衰させられたり、開口６８
を通過できなかったりして、光強度は減少する。すなわ
ち、上記のごとく透過パタン３を配置することにより、
中間空間周波数の光成分の減少と全光強度の減少を同時
に図ることができる。

【００４５】図８（ｂ）は、図８（ａ）に示したパタン
を持つ原図基板５２を用いてＳＳＢＬ法により投影露光
した場合の被露光基板５１上の光強度分布を示した図で
ある。円環状照明２次光源のコヒーレンス係数σ＝０．
６〜０．５、瞳フィルタの振幅透過率ｔ1 ＝０．４、ｔ
2 ＝０．７、ｔ3 ＝１．０、の条件は先に示した図２
９、図３１、図２２、図３３の場合と同じである。図８
（ｂ）と図３５（ｂ）とを比較すれば、元々の遮光パタ
ン７２の部分での光強度の低減効果が顕著であることが
明らかである。パタン形成のできる光強度のスライスレ
ベルということで考えると元々の遮光パタン７２の部分
での光強度が従来の何％にできるかの比率が問題であ
る。図８（ｂ）では、元々の遮光パタン７２の幅の中心
の部分での光強度が図３５（ｂ）の大略１／２程度とな
っている。これは露光量を約２倍に増やしてもパタン形
成ができることに匹敵し、効果は非常に大きい。

【００４６】また、たとえば、光強度＝０．５をスライ
スレベルにとって光強度分布曲線の幅を比較すると、焦
点位置のずれ量Ｄが大きい条件でとくに、図８（ｂ）の
方が図３５（ｂ）より広いことが分かる。このことは、
従来の遮光パタン７２の転写寸法を本発明の適用により
太くできパタン変換差を生じにくくできることを示して
いる。

【００４７】本発明に用いる微小幅の透過パタン３ａ，
３ｂの幅、本数、位置は任意であり、これらのパラメー
タを変えることにより、光強度は広範囲に変えられる。
したがって、元々の遮光パタン７２の幅や投影光学系５
３の開口数ＮＡ、波長λ、円環状照明２次光源の形状や
コヒーレンス係数σ、瞳フィルタの振幅透過率等に応じ
て適切な光強度となるように決定する。

【００４８】図９（ａ）〜図１１（ａ）は解像しない線
幅の透過パタン３の本数を変えた本発明の他の実施例の
原図基板におけるパタンであり、図８（ａ）と同様図３
５（ａ）に示す従来の孤立透過パタン７２を改良するも
のである。それぞれの場合の光強度分布曲線を図９
（ｂ）〜図１１（ｂ）に示す。

【００４９】図８（ａ）では、透過パタン３を３ａ，３
ｂの２本としたが、図９（ａ）では３ａのみの１本、図
１０（ａ）では３ａ，３ｂ，３ｃの３本、図１１（ａ）
では３ａ〜３ｄの４本とした。図９〜図１１によれば、
透過パタン３の本数に応じて光強度の低下量が変化する
ものの、１本でも効果が有る。

【００５０】また、図１１（ａ）の場合は左右の対称性
を確保するため中央のみ０．４ｕの幅としたが、元々の
遮光パタン７２の幅の奇数分の１の間隔で透過パタン３
を周期的に設けても良い。

【００５１】図１２（ａ）〜図１５（ａ）は解像しない
線幅の透過パタン３の幅を変えた本発明の他の実施例の
原図基板におけるパタンであり、図８（ａ）と同様、図
３５（ａ）に示す従来の孤立透過パタン７２を改良する
ものである。それぞれの場合の光強度分布曲線を図１２
（ｂ）〜図１５（ｂ）に示す。

【００５２】図８（ａ）では、透過パタン３ａ，３ｂの
幅をそれぞれ０．２ｕとしたが、図１２（ａ）では幅を
０．１ｕ、図１３（ａ）では幅を０．３ｕ、図１４
（ａ）では幅を０．４ｕ、図１５（ａ）では幅を０．５
ｕとした。図１２〜図１５によれば、いずれの場合とも
元々の遮光パタン７２の位置に相当する部分の光強度分
布曲線の光強度は減じており効果がある。しかし、図１
５（ａ）よりさらに透過パタン２の幅を広げると光強度
が再び大きくなってしまう。図１５（ａ）の透過パタン
３ａ，３ｂの幅の合計は１．０ｕであり、先に述べた図
１１（ａ）の場合の遮光パタン２の幅の合計が０．８ｕ
である。図１１（ａ）の場合にはまだ光強度に若干ゆと
りがあり、この場合、遮光パタン３の幅の合計の限界は
元々の遮光パタン７２の幅、Ｗ＝２ｕの約５０％程度で
ある。また、最も好ましいのは図１０または図１３の程
度である。

【００５３】周期パタンや一般の任意パタンの場合も、
中間寸法のパタン部について上記と同様に解像しない微
小幅の透過パタンや遮光パタンを元々のパタンの内部に
設置すれば良いことは明らかである。

【００５４】図１６〜図１８はラインアンドスペースパ
タンを改良する本発明の他の実施例とその効果を表す光
強度分布の図である。

【００５５】図１６（ａ），１７（ａ），１８（ａ）
は、図３６（ａ）に示す従来のラインアンドスペースパ
タンを改良する本発明の原図基板のパタンの例である。
図３６（ａ）において、７３ａ，７３ｂ，７３ｃが透過
スペースパタン、７４ａ，７４ｂが遮光ラインパタンで
あり、両脇の遮光部７５ａ，７５ｂは十分広く、全体が
長い場合を示している。透過スペースパタン７３、遮光
ラインパタン７４の線幅は被露光基板５１上の寸法に換
算してＷ＝２ｕである。

【００５６】図１６（ａ）はラインアンドスペースパタ
ンの透過スペースパタン７３の部分のみに本発明を施し
た場合である。元々の透過スペースパタン７３内に幅
０．２ｕの遮光パタン５ａ〜５ｅを２本づつ配置した。
その結果、元々の透過スペースパタン７３は透過パタン
６ａ〜６ｉに分けられる。

【００５７】図１７（ａ）はラインアンドスペースパタ
ンの遮光ラインパタン７４の部分のみに本発明を施した
場合である。元々の遮光ラインパタン７４内に幅０．２
ｕの透過パタン７ａ〜５ｄを２本づつ配置した。その結
果、元々の遮光ラインパタン７４は遮光パタン８ａ〜８
ｆに分けられる。

【００５８】図１８（ａ）はラインアンドスペースパタ
ンの透過スペースパタン７３の部分と遮光ラインパタン
７４の部分の両方に本発明を施した場合である。元々の
透過スペースパタン７３内に幅０．２ｕの遮光パタン５
ａ〜５ｅを２本づつ配置し、かつ、元々の遮光ラインパ
タン７４内に幅０．２ｕの透過パタン７ａ〜７ｄを２本
づつ配置した。元々の透過スペースパタン７３は透過パ
タン６ａ〜６ｉに、また、元々の遮光ラインパタン７４
は遮光パタン８ａ〜８ｆに分けられる。図１６（ｂ），
１７（ｂ），１８（ｂ）は、それぞれ図１６（ａ），１
７（ａ），１８（ａ）に示す本発明の原図基板を使用し
てＳＳＢＬ法で露光を行った場合の、被露光基板５１上
の光強度分布を示す。従来の原図基板を使用してＳＳＢ
Ｌ法で露光を行った場合の被露光基板５１上の光強度分
布は図３６（ｂ）であり、比較すると効果が分かる。

【００５９】図１６（ｂ），１７（ｂ），１８（ｂ）い
ずれの場合も元々の透過スペースパタン７３および元々
の遮光ラインパタン７４の両方の部分で光強度が低減さ
れている。

【００６０】光強度の低減のされ方は１８（ｂ）の場合
が最も望ましいが、図１６（ｂ）や図１７（ｂ）も図３
６（ｂ）に示す従来の原図基板を使用した場合の光強度
に比較すれば少なからぬ改善が図られている。

【００６１】なお、以上の実施例では、図１〜図７の孤
立透過パタン寸法、図８〜図１５の孤立遮光パタン寸
法、図１６〜図１８のラインアンドスペースパタンにお
ける透過スペースパタン７３、遮光ラインパタン７４の
寸法を、いずれも被露光基板５１上の寸法に換算して幅
Ｗ＝２ｕとした。しかし、これは、光強度が最も大きく
なる寸法を例に取って示したものであり、他の中間寸法
のパタンについても本発明が有効であることは言う迄も
ない。また、勿論、ラインアンドスペースパタンにおけ
る透過スペースパタン７３と遮光ラインパタン７４とで
線幅が異なっても良い。

【００６２】投影光学系５３の開口数ＮＡ、波長λ、円
環状照明２次光源の形状やコヒーレンス係数σ、瞳フィ
ルタ５７の振幅透過率等に応じて決まる、先に示した図
２９、図３１、図３２、図３３等に相当する図におい
て、光強度が大きくなり過ぎて問題となる線幅を有する
パタンについて本発明を適用すれば良い。瞳フィルタや
斜入射照明を使わない従来の通常の投影露光において
も、大寸法のパタンと解像限界ぎりぎりの微細パタンと
では１．５倍程度の光強度の差がある。その差の範囲で
は、原図基板寸法と転写パタン寸法との直線性にさほど
の問題がないことから、とくに、光強度が、大寸法のパ
タン部の１．５倍以上となるような中間線幅のパタンに
ついて本発明の適用が顕著な効果を発揮する。

【００６３】ところで、以上は説明を簡単にするため長
いパタンについて１次元的な説明を行った。一般にはパ
タンには長さがあり、形状も単純な長方形とは限らず任
意である。しかし、そのような場合も本発明が有効なこ
とは言う迄もない。

【００６４】図１９は、パタンの端部における本発明の
実施例を説明するための図であり、図３７に示す従来の
遮光パタン７６を改良するものである。

【００６５】図３７に示す遮光パタン７６の中に解像し
ない線幅の透過パタン９を配置する。透過パタン９の本
数、線幅は任意であるが、ここでは９ａ，９ｂ，９ｃの
３本を配置する場合を示した。この際、透過パタン９
ａ，９ｂ，９ｃは、図１９（ａ）のように、パタン端部
迄貫通しても良く、図１９（ｂ）のごとく途中で止めて
も良い。また、図１９（ｃ）のように、一部を貫通せ、
一部を途中で止めても良い。元々の遮光パタン７６は、
図１９（ａ）では遮光パタン１０ａ〜１０ｄに分割さ
れ、図１９（ｂ）では遮光パタン１１で示す形となる。
また、図１９（ｃ）では１２ａと１２ｂになる。

【００６６】図２０は、パタンの端部における本発明の
別の実施例を説明する図であり、図３８に示す従来の遮
光パタン７７を改良するものである。

【００６７】遮光パタン７７の線幅が太い場合等に、図
２０（ａ），（ｂ）に示すように、解像しない線幅の透
過パタン１３ａ，１３ｂ，…の全部または一部を連結
し、パタン端で周回するようにしても良い。元々の遮光
パタン７７は、図２０（ａ）では１４ａ〜１４ｄに、図
２０（ｂ）では１５ａ〜１５ｃに分割される。勿論、透
過パタン１３が２〜３本の場合にもこのようにしても良
いことは言う迄もない。たとえば先の図１９に示した実
施例において、透過パタン９ａと９ｃあるいは、９ａと
９ｂと９ｃを連結しても良い。

【００６８】図２１は、パタンの幅と長手方向の長さと
があまり変わらない場合の本発明の実施例を説明する図
であり、図３９に示す従来の遮光パタン７８を改良する
ものである。

【００６９】縦横とも中間寸法となっている場合、図２
１（ａ），（ｂ），（ｃ）に例を示すように縦および横
両方の方向に解像しない線幅の透過パタンを入れればよ
り効果的である。

【００７０】図２１（ａ）では、解像しない線幅の透過
パタン１６を交差させて設けた。これにより元々の遮光
パタン７８は１７ａ〜１７ｌに分割される。図２１
（ｂ）では、解像しない線幅の透過パタン１８を交差さ
せて設けたが、元々の遮光パタン７８の端部に貫通しな
いようにした。元々の遮光パタン７８は１９ａ〜１９ｃ
に分割される。

【００７１】図２１（ｃ）では、解像しない線幅の透過
パタン２０ａ，２０ｂを元々の遮光パタン７８の周囲に
沿って周回させて設けた。元々の遮光パタン７８は２１
ａ〜２１ｃに分割される。

【００７２】図２２は、パタンが屈曲している場合の本
発明の実施例を説明する図であり、図４０に示す従来の
遮光パタン７９を改良するものである。まず、図２２
（ａ）に示すように、元々の遮光パタン７９の中に解像
しない線幅の透過パタン２２ａ，２２ｂを遮光パタン７
９の屈曲に沿って入れるのが１つの方法である。元々の
遮光パタン７９は遮光パタン２３ａ，２３ｂ，２３ｃに
分割される。また、元々の遮光パタン７９が図２２
（ｂ）の点線２４でつながっていると考えて、透過パタ
ン２５ａ〜２５ｄを配置しても良い。元々の遮光パタン
７９は遮光パタン２６ａ〜２６ｅに分割される。この
際、図２２（ｂ）では透過パタン２５ａと２５ｂを右端
迄、透過パタン２５ｃと２５ｄを点線２４迄伸ばしてい
るが、先の図１９（ｂ）のように右端や点線２４の手前
で止めても良い。

【００７３】さらに、図２２（ｃ）に示すように、元々
の遮光パタン７９が図２２（ｃ）の点線２４と点線２７
でつながっていると考え、透過パタン２８ａ〜２８ｅを
配置しても良い。元々の遮光パタン７９は遮光パタン２
９ａ，２９ｂに分割される。この際、屈曲部の四角い遮
光パタン部分の中に図２１（ｃ）と類似の透過パタン２
８ｅを配したが、必ずしもこのような形の透過パタンと
する必要はなく、図２１（ａ）、図２１（ｂ）に示した
透過パタン１７や１８に類似した形や、縦、横または斜
め方向の単純な透過パタンとしても良い。

【００７４】図２３は、斜め線パタンを使用する場合の
本発明の実施例を説明する図であり、図４１に示す従来
の遮光パタン８０を改良するものである。この場合も、
図２３（ａ）に示すように、従来の遮光パタン８０の斜
め線部に沿って解像しない線幅の透過パタン３０ａ，３
０ｂを入れるのが１つの方法である。元々の遮光パタン
８０は遮光パタン３１ａ，３１ｂ，３１ｃに分割され
る。また、図２３（ｂ）に示すように、パタンの長手方
向のみに透過パタン３２ａ〜３２ｄを入れるようにして
も良い。この場合は元々の遮光パタン８０は遮光パタン
３３ａ〜３３ｅに分割される。

【００７５】さらに、図２３（ｃ）に示すように、従来
の遮光パタン８０が点線３４，３５、３６でつながって
いると考え、点線３４，３５，３６を端境界とするパタ
ン毎に透過パタン３７ａ〜３７ｆを配置しても良い。こ
の場合、元々の遮光パタン８０は遮光パタン３８の形状
となる。透過パタン３７ｅ，３７ｆを三角形の形状とし
たが、解像しない大きさであればこのような形の透過パ
タンを設けても良い。勿論、このような三角形の形状の
透過パタン３７ｅ，３７ｆの代わりに矩形の透過パタン
を設けても良い。

【００７６】図２４は、パタンの太さが途中で変わる場
合の本発明の実施例を説明する図であり、図４２に示す
従来の遮光パタン８１を改良するものである。図２４
（ａ）は太さが途中で変わるのに構わず、長手方向に解
像しない線幅の透過パタン３９ａ，３９ｂを直線的に延
長して設けた例である。途中で太くなっている部分に、
太くなっている寸法に応じて透過パタン３９ｃ，３９ｄ
を追加しても良い。元々の遮光パタン８１は遮光パタン
４０ａ〜４０ｅに分割される。図２４（ｂ）では、点線
４１，４２で従来の遮光パタン８１がつながっていると
考え、各部分毎に透過パタン４３ａ〜４３ｇを配置し
た。元々の遮光パタン８１は遮光パタン４４ａ〜４４ｃ
に分割される。図２４（ｃ）では、同様に点線４１，４
２で従来の遮光パタン８１がつながっていると考えた
が、太い部分は縦横とも中間寸法であることを考慮し、
図２４（ｂ）の透過パタン４３ｅ，４３ｆ，４３ｇの代
わりに、縦横両方向に効く透過パタン４５を配置した。
元々の遮光パタン８１は遮光パタン４６ａ，４６ｂに分
割される。

【００７７】以上の図１９〜２４に示した実際のパタン
に即した実施例はいずれも図３７〜４２に示した従来の
遮光パタン７６〜８１を改良する本発明の実施例であ
る。従来の透過パタンを改良する場合にも同様に行えば
良いことは明らかである。すなわち図３７〜４２におけ
る遮光パタンと透過部とを逆にした遮光部中の透過パタ
ンについて、対応する図１９〜２４に示した本発明の実
施例の遮光パタンと透過パタンとを逆にしたパタンを用
いれば良い。

【００７８】なお、以上の各実施例においては、従来の
パタンの中に解像しない線幅の透過パタンや遮光パタン
を複数設ける場合、この解像しない線幅の透過パタンや
遮光パタンの太さをほとんどの場合に一様としたが、必
ずしも同じ太さのものを用いる必要は無い。

【００７９】また、以上の各実施例においては、注目す
るパタンの周りが非常に広い遮光部または透過部の場合
を示したが、注目するパタンの周りにさらに中間寸法の
間隔を隔てて別のパタンが存在する場合には、当該周り
の中間寸法の遮光部または透過部の中にも解像しない線
幅の透過パタンや遮光パタンを設けた方が良いことは言
う迄もない。このような実際の場合は、図１６〜図１８
に示したラインアンドスペースパタンの遮光ラインパタ
ンの幅と透過スペースパタンの幅が異なる場合の応用と
考えて対処すれば良い。

【００８０】さらに、解像しない線幅の透過パタンや遮
光パタンを必ずしも均等な密度で配置する必要もない。
とくに、被露光基板５１上の寸法に換算して線幅Ｗが概
ね７ｕより大きい中間寸法のパタンについては、パタン
の幅方向の端に近い部分で幅の中心部より光強度が大き
くなるため、解像しない線幅の透過パタンや遮光パタン
を、パタンの幅方向の端に近い部分で中心に近い部分よ
り高い密度で配置するとよい。そうすることにより、光
強度分布曲線が転写パタン線幅を設計寸法に近づけるの
に都合が良い形状に改善し易い。

【００８１】また、先に示した図２９、図３２、図３３
では、それぞれ対象とする元々の透過パタンや遮光パタ
ンの線幅の中央の光強度を示したため、大きいパタンで
は線幅が大きくなるにつれて光強度は１に近付くが、線
幅の端に近い部分では、線幅の中央の光強度が１に近い
大きいパタンでも光強度がかなり大きくなる。したがっ
て、中間寸法の線幅のパタンのみならず、大きいパタン
の幅方向の端に近い部分の中にも解像しない線幅の透過
パタンや遮光パタンを設ければ効果がある。本発明の中
間寸法の線幅のパタンの場合と同様に、線幅の端に近い
部分の光強度が下がり、大きいパタン内の光強度分布を
均一化できる。そしてそれにより大きいパタンの断面形
状を改善することができる。

【００８２】なお、以上の説明における「中間寸法の線
幅」は、露光波長、投影光学系の開口数、照明２次光源
の形状や寸法、投影露光倍率によって異なる。図４３
は、中間線幅の下限を説明するための図である。照明２
次光源として円環状の光源を使用する場合を例にとって
ある。図４２において、８２は照明２次光源の０次回折
像ができる位置に設けた振幅透過率ｔ1の部分、８３は
その外側の振幅透過率ｔ2 の部分、８４は内側の振幅透
過率ｔ3の部分である。±１次回折光が両方とも入り出
すのは、円環状の照明２次光源の１次回折像の内側の縁
が半円より大きい円弧部分で投影光学系の開口６８に入
る時である。円環状の照明２次光源の場合には、コヒー
レンス係数σがσ₁ 〜σ₂の範囲（σ₁ ＞σ₂ ）である
とすれば、投影光学系開口の大きさ範囲に照明２次光源
の一次回折光が両方とも入るのは、１次回折像の内側の
縁が半円より大きい円弧部分で投影光学系の開口６８に
入る条件である。したがって、図４３より、−１次回折
像８５の中心位置Ｏ-1および＋１次回折像８６の中心位
置Ｏ1 が投影光学系の開口６８の中心Ｏ0 から（１−σ
₂ ²）^1/2 以内に来る条件となる。これは、ライン対スペ
ース比１対１のラインアンドスペースパタンにおいて、
被露光基板上での寸法に換算してライン幅およびスペー
ス幅がλ／２ＮＡのとき開口６８との交点Ｏに＋１次回
折像８６の中心が来ることからλ／｛２（１−σ₂ ²）^1/
2 ＮＡ｝の時に相当する。照明２次光源が円環状以外の
形状の場合にも、±１次回折光は内側を最初に両方とも
入り出す。そのときのラインアンドスペースパタン寸
法、すなわち、照明２次光源の±１次回折光像が全体の
２分の１を越えて投影光学系の開口に入るパタン寸法を
算出すれば、それが中間線幅の下限となる。

【００８３】また、パタン寸法が大きくなるにつれて、
１次回折像の位置は０次回折像の位置に漸近し、光強度
は徐々に減じて１に収斂する。したがって、中間線幅の
物理的な上限は存在しない。強いておおよその上限を言
うならば、照明２次光源の０次回折像ができる位置に設
けた振幅透過率ｔ1 の部分８２に対し、１次回折光像の
位置が円環幅（σ₁ −σ₂ ）の１／３〜１／２程度以上
ずれた場合である。（σ₁ −σ₂ ）／３ずれるのは、ラ
イン対スペース比１対１のラインアンドスペースパタン
において、被露光基板上での寸法に換算してライン幅お
よびスペース幅が３λ／｛２（σ₁ −σ₂ ）ＮＡ｝の時
に相当する。

【００８４】上記の中間線幅の下限、上限は本発明が効
果を生ずる線幅の範囲であり、効果が大きい中間線幅の
範囲だけに本発明を施すつもりならば、上記の範囲の中
のさらに一部の線幅範囲に限って本発明を適用すれば良
い。中間線幅の透過パタンと遮光パタンの両方に本発明
を適用する場合には、適用する線幅範囲を同じにしても
良く、異なる線幅範囲としても良い。また、その中間線
幅の範囲に加え、それより大きいパタンに対しても、前
記のように線幅の端に近い部分で光強度が大きくなるの
で、線幅の両端部の部分に本発明を適用しても良い。

【００８５】一方、「解像しない線幅」は、用いる感光
性材料や瞳フィルタ５７等によって異なるが、被露光基
板上での寸法に換算して概ねλ／４ＮＡ以下の線幅であ
る。なお、本発明を適用して投影露光用原図基板を作成
する際、集積回路等のパタンを設計する人に上記のパタ
ン転写の特性を理解して解像しない線幅の微細パタンを
配置してもらうことはあまり実際的でない。実用上は、
通常に設計したパタンに対し、指定した範囲の少なくと
も中間線幅のパタン内に、自動的に解像しない線幅の微
細パタンが配置されるようにすると効果的である。各パ
タン線幅に対して、透過パタン、遮光パタン毎に、解像
しない線幅の配置法を決めて表化または数式化してお
き、自動的に配置されるようにすれば良い。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る投影
露光用原図基板は、瞳フィルタを入れた投影光学系を介
して斜入射照明を行い、投影露光用原図基板上のパタン
を被露光基板上に露光転写するのに用いられる投影露光
用原図基板において、請求項１および請求項４に示すよ
うに、中間的な寸法範囲の線幅をもつ透過パタンの中に
解像しない線幅をもつ遮光パタンを配置するか、請求項
２および請求項５に示すように、中間的な寸法範囲の線
幅をもつ遮光パタンの中に解像しない線幅をもつ透過パ
タンを配置するか、あるいは請求項３および請求項６に
示すようにそれらを同時に配置したので、特定の中間線
幅を有するパタンの被露光基板上の光強度を低減するこ
とができる。すなわち、中間寸法の透過パタン内に解像
線幅以下の遮光パタンを設けたり、中間寸法の遮光パタ
ン内に解像線幅以下の透過パタンを設けたりすると、こ
のパタン部には、解像線幅以下の遮光パタンや透過パタ
ンの存在間隔や元々のパタンの縁と該解像線幅以下の遮
光パタンや透過パタンとの距離、あるいは解像線幅以下
の遮光パタンや透過パタンの線幅に相当する、前記の中
間寸法のパタン幅に相当する空間周波数成分より高い空
間周波数成分の回折光が生ずる。そして、この新たに生
ずる空間周波数成分の１次回折光は、高い空間周波数成
分であるから、投影光学系の開口に入らなかったり、入
っても片側の１次回折光が入るに過ぎない。この結果、
被露光基板上に形成される中間寸法のパタン部の光強度
を下げることができる。したがって、従来の投影露光用
原図基板を用いてポジ形レジストにパタンを転写する場
合に、被露光基板上の転写パタンの内特定の中間線幅を
有するパタンが無くなってしまったり、断面形状が劣化
したりすることが有ったのを防止できる。すなわち、転
写レジストパタンが膜減りを起こしたり、断面形状が長
方形に近い形とならずに、台形、逆台形、三角形に近い
形となることが有ったのを防止できる。また、従来の中
間線幅透過パタンの被露光基板上の転写寸法が、原図基
板上のパタンの輪郭寸法に投影露光倍率を乗じて得られ
る設計寸法より大きくなり易かったのを防ぎ、従来の中
間線幅遮光パタンの被露光基板上の転写寸法が、原図基
板上のパタンの輪郭寸法に投影露光倍率を乗じて得られ
る設計寸法より小さくなり易かったのを防ぐことができ
る。すなわち、パタン変換差を生じにくくすることがで
きる。そして、特定の中間線幅を有するパタンの被露光
基板上の転写寸法を、原図基板上のパタンの輪郭寸法に
投影露光倍率を乗じて得られる設計寸法に仕上げること
が、従来の投影露光用原図基板を使用する場合より格段
に容易になる。この結果、被露光基板上の転写パタン寸
法と原図基板上のパタン輪郭寸法に投影露光倍率を乗じ
て得られる設計寸法との比率をパタンの寸法に依らずに
一定にでき、露光量を適切にすれば、上記比率を１対１
に近くすることもできる。換言すれば、被露光基板上の
転写パタン寸法の、原図基板上のパタン輪郭寸法に対す
る直線性を改善できる。さらに、微細パタンの形成に最
適な透過率分布を持つ瞳フィルタを使用しても、同時に
中間線幅のパタンも所定の寸法に形成できるので、中間
線幅のパタンを救済するために微細パタンに対する解像
度を多少犠牲にするような不合理を無くすことができ
る。そして、微細パタンを最高の解像度で形成できる条
件でＳＳＢＬ法を活用することができる。

【００８７】また、本発明に係る投影露光方法は、上記
請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の投影露光用
原図基板を用いて斜入射照明方式により原図基板上のパ
タンを被露光基板上に露光転写するようにしているの
で、微細パタンに対して適切な露光量で転写を行っても
中間寸法のパタンの線幅が設計値から大きくずれること
がなく、中間寸法のパタンを設計通りに転写することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は孤立透過パタンを改良する本発明の
一実施例を示す原図基板におけるパタン、（ｂ）はＳＳ
ＢＬ法により投影露光した場合の被露光基板上の光強度
分布を示す図である。

【図２】 （ａ）は解像しない線幅の遮光パタンの本数
を変えた、孤立透過パタンを改良する本発明の他の実施
例を示す原図基板におけるパタン、（ｂ）は光強度分布
を示す図である。

【図３】 （ａ）は解像しない線幅の遮光パタンの本数
を変えた、孤立透過パタンを改良する本発明の他の実施
例を示す原図基板におけるパタン、（ｂ）は光強度分布
を示す図である。

【図４】 （ａ）は解像しない線幅の遮光パタンの本数
を変えた、孤立透過パタンを改良する本発明の他の実施
例を示す原図基板におけるパタン、（ｂ）は光強度分布
を示す図である。

【図５】 （ａ）は解像しない線幅の遮光パタンの幅を
変えた、孤立透過パタンを改良する本発明の他の実施例
を示す原図基板におけるパタン、（ｂ）は光強度分布を
示す図である。

【図６】 （ａ）は解像しない線幅の遮光パタンの幅を
変えた、孤立透過パタンを改良する本発明の他の実施例
を示す原図基板におけるパタン、（ｂ）は光強度分布を
示す図である。

【図７】 （ａ）は解像しない線幅の遮光パタンの幅を
変えた、孤立透過パタンを改良する本発明の他の実施例
を示す原図基板におけるパタン、（ｂ）は光強度分布を
示す図である。

【図８】 （ａ）は孤立遮光パタンを改良する本発明の
他の実施例の原図基板におけるパタン、（ｂ）は光強度
分布を示す図である。

【図９】 （ａ）は解像しない透過パタンの本数を変え
た、孤立遮光パタンを改良する本発明の他の実施例を示
すパタン、（ｂ）は光強度分布を示す図である。

【図１０】 （ａ）は解像しない透過パタンの本数を変
えた、孤立遮光パタンを改良する本発明の他の実施例を
示すパタン、（ｂ）は光強度分布を示す図である。

【図１１】 （ａ）は解像しない透過パタンの本数を変
えた、孤立遮光パタンを改良する本発明の他の実施例を
示すパタン、（ｂ）は光強度分布を示す図である。

【図１２】 （ａ）は解像しない透過パタンの幅を変え
た、孤立遮光パタンを改良する本発明の実施例を示すパ
タン、（ｂ）は光強度分布を示す図である。

【図１３】 （ａ）は解像しない透過パタンの幅を変え
た、孤立遮光パタンを改良する本発明の実施例を示すパ
タン、（ｂ）は光強度分布を示す図である。

【図１４】 （ａ）は解像しない透過パタンの幅を変え
た、孤立遮光パタンを改良する本発明の実施例を示すパ
タン、（ｂ）は光強度分布を示す図である。

【図１５】 （ａ）は解像しない透過パタンの幅を変え
た、孤立遮光パタンを改良する本発明の実施例を示すパ
タン、（ｂ）は光強度分布を示す図である。

【図１６】 （ａ）はラインアンドスペースパタンを改
良する発明の他の実施例を示すパタン、（ｂ）は光強度
分布を示す図である。

【図１７】 （ａ）はラインアンドスペースパタンを改
良する発明の他の実施例を示すパタン、（ｂ）は光強度
分布を示す図である。

【図１８】 （ａ）はラインアンドスペースパタンを改
良する発明の他の実施例を示すパタン、（ｂ）は光強度
分布を示す図である。

【図１９】 （ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれパタン
の端部における本発明の他の実施例を示す図である。

【図２０】 （ａ），（ｂ）はそれぞれパタンの端部に
おける本発明の別の実施例を示す図である。

【図２１】 （ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれパタン
の幅と長手方向の長さとがあまり変わらない場合の本発
明の他の実施例を示す図である。

【図２２】 （ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれパタン
が屈曲している場合の本発明の他の実施例を示す図であ
る。

【図２３】 （ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ斜め線
パタンを使用する場合の本発明の他の実施例を示す図で
ある。

【図２４】 （ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれパタン
の太さが途中で変わる場合の本発明の他の実施例を示す
図である。

【図２５】 従来の投影露光装置によるパタン転写方法
を説明するための図である。

【図２６】 （ａ）〜（ｇ）はそれぞれ斜入射照明に用
いる照明２次光源の例を示す図である。

【図２７】 （ａ），（ｂ）は斜入射照明による高解像
化の原理を説明するための図である。

【図２８】 （ａ），（ｂ），（ｃ）は投影光学系の開
口数ＮＡを決める開口面上における２次光源像の位置を
説明するための図である。

【図２９】 ライン対スペース比１：１で無限に続くラ
インアンドスペースパタンについて、ＳＳＢＬ法で転写
を行う時のパタン幅と透過スペース中心の光強度との関
係を示す図である。

【図３０】 瞳フィルタの振幅透過率分布を示す図であ
る。

【図３１】 ラインアンドスペースパタンについて、Ｓ
ＳＢＬ法で転写を行う時のパタン幅とコントラスト（Ｍ
ＴＦ）との関係を示す図である。

【図３２】 孤立透過パタンについて、ＳＳＢＬ法で転
写を行う時のパタン幅と透過パタン中心の光強度との関
係を示す図である。

【図３３】 孤立遮光パタンについて、ＳＳＢＬ法で転
写を行う時のパタン幅と遮光パタン中心の光強度との関
係を示す図である。

【図３４】 （ａ）は従来の孤立透過パタン、（ｂ）は
ＳＳＢＬ法により投影露光した場合の被露光基板上の光
強度分布を示す図である。

【図３５】 （ａ）は従来の孤立遮光パタン、（ｂ）は
光強度分布を示す図である。

【図３６】 （ａ）は従来のラインアンドスペースパタ
ン、（ｂ）は光強度分布を示す図である。

【図３７】 改良対象の従来の遮光パタンを示す図であ
る。

【図３８】 改良対象の従来の遮光パタンを示す図であ
る。

【図３９】 改良対象の従来の遮光パタンを示す図であ
る。

【図４０】 改良対象の従来の遮光パタンを示す図であ
る。

【図４１】 改良対象の従来の遮光パタンを示す図であ
る。

【図４２】 改良対象の従来の遮光パタンを示す図であ
る。

【図４３】 中間線幅の下限を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１…遮光パタン、２…透過パタン、３…透過パタン、４
…遮光パタン、５…遮光パタン、６…透過パタン、７…
透過パタン、８…遮光パタン、９…透過パタン、１０…
遮光パタン、１１…遮光パタン、１２…遮光パタン、１
３…透過パタン、１４…遮光パタン、１５…遮光パタ
ン、１６…透過パタン、１７…遮光パタン、１８…透過
パタン、１９…遮光パタン、２０…透過パタン、２１…
遮光パタン、２２…透過パタン、２３…遮光パタン、２
４…点線、２５…透過パタン、２６…遮光パタン、２８
…透過パタン、２９…遮光パタン、３０…透過パタン、
３１…遮光パタン、３２…透過パタン、３３…遮光パタ
ン、３７…透過パタン、３８…遮光パタン、３９…透過
パタン、４０…遮光パタン、４３…透過パタン、４４…
遮光パタン、４５…透過パタン、４６…遮光パタン、５
１…被露光基板、５２…原図基板、５３…投影光学系、
５４…感光性材料、５５…照明光学系、５６ａ…光束、
５６ｂ…光束、５６ｃ…光束、５７…瞳フィルタ、５９
…垂直入射光、６０…斜入射光、６１…周期パタン、６
２…０次回折光、６３…−１次回折光、６４…＋１次回
折光、６５…０次回折像、６６…−１次回折像、６７…
＋１次回折像、６８…投影光学系の開口、６９…孤立透
過パタン、７０…遮光部、７１…透過部、７２…孤立遮
光パタン、７３…透過スペースパタン、７４…遮光ライ
ンパタン、７５…遮光部、７６…遮光パタン、７７…遮
光パタン、７８…遮光パタン、７９…遮光パタン、８０
…遮光パタン、８１…遮光パタン、８２…振幅透過率ｔ
1 の部分、８３…振幅透過率ｔ2 の部分、８４…振幅透
過率ｔ3 の部分、８５…−１次回折像、８６…＋１次回
折像。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 瞳フィルタを入れた投影光学系を介して
   斜入射照明を行い、投影露光用原図基板上のパタンを被
   露光基板上に露光転写するのに用いられる投影露光用原
   図基板であって、 投影光学系の開口内に照明２次光源の±１次回折像がそ
   れぞれ２分の１を越えて取り込まれる（遮光部線幅）対
   （透過部線幅）が１対１の周期パタン、の線幅より大き
   い所定の線幅範囲の透過パタンの中に、解像しない線幅
   を持つ遮光パタンを配置したことを特徴とする投影露光
   用原図基板。
2. 【請求項２】 瞳フィルタを入れた投影光学系を介して
   斜入射照明を行い、投影露光用原図基板上のパタンを被
   露光基板上に露光転写するのに用いられる投影露光用原
   図基板であって、 投影光学系の開口内に照明２次光源の±１次回折像がそ
   れぞれ２分の１を越えて取り込まれる（遮光部線幅）対
   （透過部線幅）が１対１の周期パタン、の線幅より大き
   い所定の線幅範囲の遮光パタンの中に、解像しない線幅
   を持つ透過パタンを配置したことを特徴とする投影露光
   用原図基板。
3. 【請求項３】 瞳フィルタを入れた投影光学系を介して
   斜入射照明を行い、投影露光用原図基板上のパタンを被
   露光基板上に露光転写するのに用いられる投影露光用原
   図基板であって、 投影光学系の開口内に照明２次光源の±１次回折像がそ
   れぞれ２分の１を越えて取り込まれる（遮光部線幅）対
   （透過部線幅）が１対１の周期パタンの線幅より大きい
   所定の線幅範囲の透過パタンの中に、解像しない線幅を
   持つ遮光パタンを配置し、かつ、上記の周期パタンの線
   幅より大きい所定の線幅範囲の遮光パタンの中に、解像
   しない線幅を持つ透過パタンを配置したことを特徴とす
   る投影露光用原図基板。
4. 【請求項４】 波長λの投影露光光線を用い、部分コヒ
   ーレンス係数σがσ₁ 〜σ₂ の範囲の円環照明（σ₁ ＞
   σ₂ ）を行って、開口数ＮＡの投影光学系を用いて投影
   露光倍率１／ｍの投影露光を行うのに用いる投影露光用
   原図基板において、 ｍλ／｛２（１−σ₂ ²）^1/2 ＮＡ｝ 以上の範囲に含まれる所定の範囲の線幅を有する透過パ
   タンの中に、解像しない線幅を持つ遮光パタンを配置し
   たことを特徴とする投影露光用原図基板。
5. 【請求項５】 波長λの投影露光光線を用い、部分コヒ
   ーレンス係数σがσ₁ 〜σ₂ の範囲の円環照明（σ₁ ＞
   σ₂ ）を行って、開口数ＮＡの投影光学系を用いて投影
   露光倍率１／ｍの投影露光を行うのに用いる投影露光用
   原図基板において、 ｍλ／｛２（１−σ₂ ²）^1/2 ＮＡ｝ 以上の範囲に含まれる所定の範囲の線幅を有する遮光パ
   タンの中に、解像しない線幅を持つ透過パタンを配置し
   たことを特徴とする投影露光用原図基板。
6. 【請求項６】 波長λの投影露光光線を用い、部分コヒ
   ーレンス係数σがσ₁ 〜σ₂ の範囲の円環照明（σ₁ ＞
   σ₂ ）を行って、開口数ＮＡの投影光学系を用いて投影
   露光倍率１／ｍの投影露光を行うのに用いる投影露光用
   原図基板において、 ｍλ／｛２（１−σ₂ ²）^1/2 ＮＡ｝ 以上の範囲に含まれる所定の範囲の線幅を有する透過パ
   タンの中に、解像しない線幅を持つ遮光パタンを配置
   し、かつ、上記範囲に含まれる所定の範囲の線幅を有す
   る遮光パタンの中に、解像しない線幅を持つ透過パタン
   を配置したことを特徴とする投影露光用原図基板。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のうちのいずれか１つに記
   載の投影露光用原図基板を使用し、この投影露光用原図
   基板を斜入射照明し、瞳フィルタを入れた投影光学系を
   介して前記投影露光用原図基板上のパタンを被露光基板
   上に露光転写することを特徴とする投影露光方法。