JPH0792656A - 半導体装置製造用の露光用レチクル、露光装置及び露光方法 - Google Patents

半導体装置製造用の露光用レチクル、露光装置及び露光方法

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JPH0792656A
JPH0792656A JP23380193A JP23380193A JPH0792656A JP H0792656 A JPH0792656 A JP H0792656A JP 23380193 A JP23380193 A JP 23380193A JP 23380193 A JP23380193 A JP 23380193A JP H0792656 A JPH0792656 A JP H0792656A
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JP
Japan
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light
reticle
transmitting
exposure
semiconductor device
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JP23380193A
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Hironobu Kitajima
弘伸 北島
Masaki Yamabe
正樹 山部
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体装置製造用の露光用レチクルに関し、遮
光部に対応する領域での光強度を抑えること。 【構成】レチクルにおいて隣合う透光部の一方と他方か
ら出る光をそれぞれ異なる偏光方向に偏光させることを
含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置製造用の露
光用レチクル、露光装置及び露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路(LSI)における各種
の素子や配線等が微細化されるにつれて、パターン形成
の際により高解像度の露光が必要とされる。露光は、レ
チクルと称する原板上のパターンを光学系を介してフォ
トレジストに縮小投影し、そのフォトレジストに潜像を
形成するものである。
【0003】その露光の際には、図6(a) に例示するよ
うなレチクル1が使用され、このレチクル1は、ガラス
基板2上に形成された遮光膜2aをパターニングして透
光部3と遮光部4とを交互に形成した構造となってい
る。このレチクル1を用いて微細パターンを形成使用と
すると、透光部3を通った光が回折によって図6(b) に
示すように裾広がりの光強度分布となる。その透光部3
と遮光部4のパターン幅が狭い場合には、光強度分布の
裾野の部分が遮光部4の裏で重なり合って光強度が図6
(c) のように大きくなり、この部分が解像されなくな
る。
【0004】このような問題を解決するため、位相シフ
トレチクルが提案されている。この位相シフトレチクル
には各種の手法があるが、その中でもレチクルの作製が
容易なものとして図7(a) に示すようなエッジ強調型位
相シフトレチクル5がある。そのレチクルは、図7(a)
に例示するように、遮光部3の周縁部に位相をπだけシ
フトさせるシフター層6が形成され、そのシフター層6
を透過した光と遮光部3を透過する光の強度分布はそれ
ぞれ図7(b) にようになる。そして、位相シフト後の光
強度分布を示すと図7(c) のようになり、透光部3の裾
野の光強度は低減されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、エッジ強調型
位相シフトレチクル5によれば、図7(c) に示すよう
に、本来十分が光強度が欲しい領域の外側にサブピーク
と称する小さな光強度を持つ部分が表れ、遮光部4の幅
が狭くなる場合にはその部分でサブピークが重なり合っ
て光強度が大きくなり、遮光部4に対応する部分が解像
し易くなってしまうという問題がある。
【0006】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、遮光部に対応する領域での光強度を抑え
ることができる露光用レチクル、露光装置及び露光方法
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図1、
図3、図4に例示するように、領域或いはパターンによ
って透過光の偏光方向が異なる透光部14、15と、前記透
光部14、15を囲む遮光部13とを有することを特徴とする
半導体装置製造用の露光用レチクルによって達成する。
【0008】または、図1に例示するように、第一の直
線偏光方向に光を透過させる第一の透光部14と、前記第
一の透光部14に隣合う領域に形成され、前記第一の直線
偏光方向と直交する第二の直線偏向方向の光を透過させ
る第二の透光部15とを有することを特徴とする半導体装
置製造用の露光用レチクルによって達成する。または、
図1に例示するように、ランダム偏光、無偏光のいずれ
かを前記2項目の露光用レチクルに透過させ、透過した
光をレジストに照射することを特徴とする半導体装置製
造用の露光方法によって達成する。
【0009】または、図3(a) に例示するように、前記
第一の直線偏光方向と前記第二の直線偏光方向の間の角
度の直線偏光方向の光を前記2項目の露光用レチクルに
透過させ、透過した光をレジストに照射することを特徴
とする半導体装置製造用の露光方法によって達成する。
または、図3(b) に例示するように、直線偏光方向の入
射光を偏光することなくそのまま通過させる第一の透光
部18と、前記直線偏光方向の入射光を90度回転させて
通過させる第二の透光部19とを有することを特徴とする
半導体装置製造用の露光用レチクルによって達成する。
【0010】または、図4(a) に例示するように、直線
偏光方向の入射光を偏光することなくそのまま通過させ
る第一の透光部37と、前記直線偏光方向の入射光を90
度回転させて通過させる1/2波長膜を有する第二の透
光部36とを有することを特徴とする半導体装置製造用の
露光用レチクルによって達成する。または、図2に例示
するように前記露光用レチクルを有する半導体装置製造
用の露光装置によって達成する。
【0011】
【作 用】本発明によれば、レチクルにおいて隣合う透
光部の一方と他方から出る光をそれぞれ異なる偏光方向
に偏光させるようにしている。このため異なる偏光方向
の光が重なる部分では、同じ偏光方向の光が重なる部分
よりも光強度が小さくなるので、遮光部での光強度を低
減し、これにより、レチクルによる露光のパターン精度
が向上する。
【0012】例えば、従来の方法では、図6に例示する
ように、隣合うパターンを透過した光には、同じ方向の
光が含まれているために、その光強度は振幅の合計を二
乗したものになる。即ち、レチクル上の隣合う2つのパ
ターンの光分布の重なる部分の振幅がともにcである場
合には、その部分の光強度は4c2 となる。これに対し
て、本発明では、2つのパターンを透過する構成する光
は、互いに偏光方向が直交するようにしているので、干
渉を起こさない。従って、その強度は各々の振幅cを二
乗したものの合計である2c2 となり、従来のレチクル
の半分の光強度になる。
【0013】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 (a)本発明の第1実施例の説明 図1(a) は、本発明の第1実施例を示す断面図、図1
(b) は、直交する光のベクトルを示す図である。
【0014】図1に示す露光用のレチクル11は、石英
等のガラス基板12上に形成された厚さ数百Åのクロム
膜からなる遮光部13と、そのクロム膜を開口した領域
にある透光部14、15とがそれぞれ交互に配置されて
構成されている。また、遮光膜13を介して隣合う透光
部14、15には、互いに直交する直線偏光成分のみを
透過するさせる膜により構成されている。その第一の透
光部14は、第一の偏光成分yのみを透過する第一の偏
光膜によって構成され、また、第二の透過部15は第一
の偏光成分yと直交する第二の偏光成分xのみを透過す
る第二の偏光膜によって構成されている。
【0015】このレチクル1を使用してレジストを露光
する場合には、図2に示すような露光装置20を使用す
る。この露光装置20は、光進行方向に向かって、反射
鏡21、光源22、レンズ23、特定波長の光のみを透
過するフィルター24、光の強度分布を一様にするため
のフライアイレンズ25、コンデンサレンズ26、投影
光学系27及びウェハ支持部28などを有し、コンデン
サレンズ26と投影光学系27の間には例えば上記した
レチクル11を介在させるように構成されている。
【0016】また、コンデンサレンズ26とレチクル1
1の間には、偏光器が取付けられるような構造となって
いる。なお、光源22として、例えば水銀ランプを使用
する。投影光学系27は、レチクル11を透過した光の
像をウェハ支持部28上のウェハ29に縮小して投影す
るものであり、多くは1/5に縮小される。次に、図2
に示すレチクル11を用いて露光する方法について説明
する。
【0017】露光装置20に、図1に示すレチクル11
を取付け、レジスト(感光性樹脂)30が塗布されたウ
ェハ29をウェハ支持部28に装着する。次に、光源2
2から放射された光を、レンズ23、フィルター24、
フライアイレンズ25及びコンデンサレンズ26を通し
て露光用レチクル11に照射し、ここを透過した光を投
影光学系27を通してレジスト30に縮小投影する。
【0018】この場合の光源22から照射される光は、
無偏光又はランダム偏光である。無偏光は、直線偏光、
円偏光、楕円偏光の各光状態を透過確率で含む光であ
り、ランダム偏光は、互いに直交する二つの直線偏光成
分からなり、そのパワーが互いに時間的に変化する光で
ある。したがって、図2に示したレチクル11の隣り合
う透光部14、15を透過した光は、偏光方向が互いに
直交した直線偏光x,yとなる。このため、隣合う透光
部14,15を透過した光は、互いに偏光方向が直交す
るために干渉を起こさず、その強度は各々の振幅を二乗
したものの合計となる。
【0019】例えば、図1(b) に示すように、一方の透
光部14から出た直線偏光yの強度をベクトルa、他方
の透光部15による直線偏光xの強度をベクトルbと
し、これらが直交する場合には、隣接する透光部14、
15に挟まれた遮光部13の中間点におけるトータルの
振幅は、(a2 +b2 )となり、a=b=cの時には、
(a2 +b2 )=2c2 となる。
【0020】これに対して、図6(a) に示すような従来
のレチクルを使用すると、隣接する2つの透光部3を透
過した光は、ベクトルa,bの方向が同じで、それらの
遮光部4における振幅をa,b=cとすれば、同点のト
ータルの光強度は4c2 となる。したがって、本実施例
のようなレチクルを使用すれば、遮光膜13における光
強度は従来に比べて半分になり、各透光部を透過した光
強度分布の重なる部分が抑えられていることがわかる。
【0021】これにより隣合う透光部から透過した光の
偏光方向を直交させると、それらの光が重なる領域で
は、光強度が低減することがわかる。なお、図7に示す
ようなレチクルを使用する場合にも、隣合う透光部での
偏光方向を直交させるようにすればよい。このような露
光によりレジスト30に形成された潜像は、現像により
顕像化する。
【0022】なお、透光部や遮光部は、半導体装置形成
用のパターンの部分であり、パターンによって偏光方向
を変えたり、パターンの領域によって偏光方向を変える
よううにする。 (b)本発明の第2実施例の説明 前記した実施例では、コンデンサレンズ26を透過した
光を直にレチクル11に照射したが、その間に図3(a)
に示すような偏光器31を挿入してもよい。
【0023】その偏光器31は、2つの透光部14,1
5から出る光の直交する偏光成分から45°(45度)
傾いた方向の偏光成分のみを透過させるものである。こ
れにより、各透光部14,15から出る光は第1実施例
と同じ方向の直線偏光成分となり、第1実施例と同じく
遮光部13での光強度が抑制される。 (c)本発明の第3実施例の説明 第2実施例で説明した偏光器31は、隣合う透光部1
3,14の互いに直交する直線偏光成分に対して45°
傾いた方向の偏光成分のみを透過させるようにしたが、
それ以外の偏光成分であってもよい。
【0024】例えば、図3(b) に示すように、互いに直
交する直線偏光成分x,yのいずれかの方向の偏光成分
のみを透過させる偏光器31を用いてもよく、この場合
のレチクル17の構造は次のようにする。そのレチクル
17の遮光部13を介して隣接する透光部18,19の
うちの一方は、その偏光器13と同じ方向の直線偏光成
分yのみを通過させる層から構成され、他方は、その直
線偏光成分を90°回転させる偏光膜から構成される。
【0025】これにより、第1実施例と同様な作用が得
られ、遮光部12における光強度が従来よりも低減され
る。 (d)本発明の第4実施例の説明 図4(a) は、本発明の第4実施例を示すレチクルを示
し、このレチクルは、図2に示す露光装置20に装着さ
れる。
【0026】このレチクル33は、石英等のガラス基板
34の上に、数百Åの厚さのクロム膜からなる遮光部3
5と、クロム膜を開口して形成された複数の透光部3
6、37から構成され、それらの透光部36、37は、
遮光部35を挟んで隣接し合っている。一方の透光部2
6には、直線偏光成分yのみを通す偏光器38を透過し
た光の半波長分の位相差を、X,Y方向の間に与える1
/2波長膜39が形成され、その軸方向は、光源22側
の偏光器38で取り出された直線偏光方向yと45°の
角度となるように配置されている。その1/2波長膜3
9として、例えば厚さ10μm程度の結晶石英の薄板を
使用する。
【0027】また、他方の透光部37は、レチクル33
の光源22側の偏光膜38により取り出された直線偏光
成分yをそのまま通過させるもので、偏光膜は何ら形成
されていない。これにより、隣合う透光部36,37を
透過した光は、互いに直交する直線偏光成分となり、第
1実施例と同様に、遮光部35での光強度は小さくな
る。 (e)本発明の第5実施例 上記した実施例では、偏光器31、32、38とレチク
ル11、17、33を別々に用意して、図2に示す露光
装置20に取付けるようにしたが、図4(b) に例示する
ように、偏光器31、32、38となる偏光板を、レチ
クル11、17、33の光源22側の面に一体化させて
もよい。 (f)本発明のその他の実施例の説明 上記したレチクル11、17、33に適用する偏光膜の
材料としては、沃化物の微小針状結晶をアセチルセルロ
ーズの酢酸アミル中に分散させて板状に延ばしたもの、
或いは、沃素の微結晶をセルローズ等の鎖状分子の膜に
吸着させたものがある。
【0028】前者の偏光膜を基板表面に形成したものと
して、商品名polaroidがあり、また、後者の偏光膜を基
板表面に形成したものとして商品名dichrom があり、こ
れらは偏光器として使用できる。次に、偏光膜を使用し
てレチクルを形成する方法を簡単に説明する。まず、図
5(a) に示すように、石英ガラス基板51の両面に第一
及び第二の偏光膜52、53を形成する。それらの偏光
膜52、53の偏光方向は、互いに直交する方向x、y
に配置する。
【0029】次に、第一の偏光膜52の上にクロム膜を
数百Å形成してこれをパターニングして遮光部54と第
一及び第二の透光部55、56を形成する。この後に、
第一の透光部55と遮光部54とをレジストマスク57
で覆い、第二の透光部56だけを露出する。そして、図
5(b) に示すように、露出した透光部56にある第一の
偏光膜52をエッチングにより除去する。
【0030】次に、図5(c) に示すようにレジストマス
ク57を除去した後に、図5(d) に示すように、第二の
偏光膜53の上にネガ型レジスト58を塗布する。つい
で、ランダム偏光を第一の偏光膜52側から照射する
と、第一の偏光膜52が除去された透光部56を通った
光がネガ型レジスト38を感光する一方、その他の領域
では遮光部54と第一の偏光膜52により遮光されて未
感光状態となる。
【0031】この後に、ネガ型レジスト38を現像する
と、図5(e) に示すように、第一の偏光膜52が除去さ
れた透光部56だけにネガ型レジスト58が残るので、
これをマスクにして第二の偏光膜53をエッチング除去
する。そしてネガ型レジスト38を除去すれば、図5
(f) に示すような第1実施例と同じ機能のレチクルが完
成する。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、レチ
クルにおいて隣合う透光部の一方と他方から出る光をそ
れぞれ異なる偏光方向に偏光させるようにしているの
で、異なる偏光方向の光が重なる部分では干渉を起こさ
ず、同じ偏光方向の光が重なる部分に比べて光強度が小
さくなり、レチクルによる露光のパターン精度を向上す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す断面と直線偏光のベ
クトルを示す図である。
【図2】本発明の実施例に用いる露光装置の構成図であ
る。
【図3】本発明の第2、第3実施例を示す断面図であ
る。
【図4】本発明の第4、第5実施例を示す断面図であ
る。
【図5】本発明のその他の実施例を示す断面図である。
【図6】第1の従来装置の断面と、光強度分布を示す図
である。
【図7】第2の従来装置の断面と、光強度分布を示す図
である。
【符号の説明】
11、17、33 レチクル 12、34 ガラス基板 13、35 遮光部 14、15、18、19、36、37 透光部 20 露光装置 39 1/2波長膜 31、32、38 偏光器

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】領域或いはパターンによって透過光の偏光
    方向が異なる透光部(14、15)と、 前記透光部(14、15)を囲む遮光部(13)とを有するこ
    とを特徴とする半導体装置製造用の露光用レチクル。
  2. 【請求項2】第一の直線偏光方向に光を透過させる第一
    の透光部(14)と、 前記第一の透光部(14)に隣合う領域に形成され、前記
    第一の直線偏光方向と直交する第二の直線偏向方向の光
    を透過させる第二の透光部(15)とを有することを特徴
    とする半導体装置製造用の露光用レチクル。
  3. 【請求項3】ランダム偏光、無偏光のいずれかを請求項
    2記載の露光用レチクルに透過させ、透過した光をレジ
    ストに照射することを特徴とする半導体装置製造用の露
    光方法。
  4. 【請求項4】前記第一の直線偏光方向と前記第二の直線
    偏光方向の間の角度の直線偏光方向の光を請求項2記載
    の露光用レチクルに透過させ、透過した光をレジストに
    照射することを特徴とする半導体装置製造用の露光方
    法。
  5. 【請求項5】直線偏光方向の入射光を偏光することなく
    そのまま通過させる第一の透光部(18)と、 前記直線偏光方向の入射光を90度回転させて通過させ
    る第二の透光部(19)とを有することを特徴とする半導
    体装置製造用の露光用レチクル。
  6. 【請求項6】直線偏光方向の入射光を偏光することなく
    そのまま通過させる第一の透光部(37)と、 前記直線偏光方向の入射光を90度回転させて通過させ
    る1/2波長膜を有する第二の透光部(36)とを有する
    ことを特徴とする半導体装置製造用の露光用レチクル。
  7. 【請求項7】請求項1、2、5又は6記載の露光用レチ
    クルを有する半導体装置製造用の露光装置。
JP23380193A 1993-09-20 1993-09-20 半導体装置製造用の露光用レチクル、露光装置及び露光方法 Withdrawn JPH0792656A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009011088A1 (ja) 2007-07-19 2009-01-22 Kabushiki Kaisha Topcon 角膜観察装置
WO2009019847A1 (ja) 2007-08-06 2009-02-12 Kabushiki Kaisha Topcon 光画像計測装置
US8970848B2 (en) 2009-06-03 2015-03-03 Kabushiki Kaisha Topcon Optical image measurement apparatus

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