JPH09106943A - 補助マスクを用いた投影露光装置 - Google Patents

補助マスクを用いた投影露光装置

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JPH09106943A
JPH09106943A JP17040196A JP17040196A JPH09106943A JP H09106943 A JPH09106943 A JP H09106943A JP 17040196 A JP17040196 A JP 17040196A JP 17040196 A JP17040196 A JP 17040196A JP H09106943 A JPH09106943 A JP H09106943A
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light
grating mask
photomask
exposure apparatus
projection exposure
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宗 郁 桂
Tetsuko Kin
鐵 洪 金
Taikin Kin
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Abstract

(57)【要約】 【課題】グレーティングマスクを用いた投影露光野装置
を提供する。 【解決手段】グレーティングマスクを用いた投影露光装
置において、前記グレーティングマスクがフォトマスク
から離れて位置する。従って、１枚のグレーティングマ
スクのみで斜入射照明方法が具現でき、多量のグレーテ
ィングマスクを製造する必要がなく、フォトマスク及び
グレーティングマスクの検査も可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は投影露光装置に係
り、特にグレーティングマスクを挿入して斜入射照明を
具現した投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】写真食刻技術において、絶縁膜や導電性
膜等のパターンの形成される膜上に、紫外線や電子ビー
ム又はＸ線などの光線の照射により溶解度の変化する感
光膜を形成した後、該感光膜の所定部位を光線に露出さ
せる。次に、前記感光膜を現像液に溶解させて高溶解度
の部分を取り除くことにより感光膜パターンを形成し、
パターンの形成すべき膜の露出された部分を食刻して配
線や電極などを形成するための各種のパターンを形成す
る。
【０００３】２５６Ｍ級及びそれ以上のＤＲＡＭ(Dynam
ic Random Access Memory)のような高集積回路の製造に
おいて、ＫｒＦエキサイマ写真食刻術に用いられる斜入
射照明(Off-Axis Illumination:OAI) はパターン形成の
ための有用な技術として提案されており、これを改善し
たアトム(Advanced Tilted illumination On Mask:ＡＴ
ＯＭ) 照明方法が登場した。これらは露光時、露光装置
のアパーチャを変形して違う角度で光を照射したり、グ
レーティングマスクを用いて光を回折照射することによ
って、光の焦点深さ(Depth Of Focus:DOF)を増加させる
方法である。
【０００４】前記焦点深さとはマスクを透過した光の焦
点を中心に上・下にパターンを転写し得る範囲のことを
である。
【０００５】図１Ａは０次光、＋１次光及び−１次光を
全て集束した場合の焦点深さを説明するためのものであ
る。
【０００６】光源（図示せず）から照射された光１１は
フォトマスク１２を通過しながら回折され、該回折され
た光はレンズ１４により再集束される。この際、０次回
折光はレンズ１４に垂直に入・出射され、＋１次及び−
１次回折光は前記０次光と一定角度を保ちながら入・出
射される。垂直入射する０次光及び斜入射する＋１次光
及び−１次光がレンズ１４により集束される時、＋１次
光及び−１次光の回折角によって焦点位置がＦ１からＦ
２に変わる。これにより、０次光はＤ１からＤ２に、±
１次光はＤ１′からＤ２′に経路差を有する。該経路差
により、波動を形成しながら転写される光が消滅又は補
強干渉されるが、消滅干渉が起こるとウェーハ上に何の
パターンも転写されない。従って、ウェーハ上にパター
ンが転写されるように光の消滅干渉の起こらない範囲内
に焦点位置が来るべきである。
【０００７】さらに、焦点位置がＦ１からＦ３に変わる
場合も、０次光と±１次光の経路がそれぞれＤ１からＤ
３に、Ｄ１′からＤ３′に変わり、これは前記焦点位置
がＦ１からＦ２に変化した場合と同一である。従って、
焦点位置がＦ２乃至Ｆ３の範囲（これを焦点深さとい
う）内に位置するとパターンが転写されることができ、
焦点位置が焦点深さを外れる場合にもパターンは転写さ
れることができるが、焦点が合わないので転写されたパ
ターンの形成は不可能である。
【０００８】図１Ｂは前記図１Ａの焦点位置による光の
消滅又は補強干渉を示すグラフである。即ち、図１Ｂに
は焦点位置がそれぞれＦ１、Ｆ２及びＦ３に位置する時
の０次光と±１次光の干渉による光の強さを示した。図
１Ｂにおいて、０次光と±１次光との位相差のない場合
には補強干渉による光の強さが強まり、位相が反対の場
合は消滅干渉により光の強さが“０”となる。
【０００９】図２Ａは０次光が斜入射される場合の焦点
深さを説明するためのものである。具体的に、光源から
照射された光１１のフォトマスク１２を通過しながら回
折され、該回折された光のうち−１次光は集束されなく
０次光と＋１次光のみレンズ１４により集束される。こ
の際、前記０次光と＋１次光の経路は同一なので、理論
的に相同なる位相を保つ。従って、焦点の位置にかかわ
らず、二つの光は常に同一な位相で焦点に着く。この
際、０次光と＋１次光の経路差による消滅干渉が起こら
ないので焦点深さが無限大となる。
【００１０】図２Ｂは前記図２Ａの焦点位置による光の
消滅又は補強干渉を示すグラフであり、０次光と＋１次
光は常に同一な位相を有するので、補強干渉により光の
強さが補強される。
【００１１】図３は従来の斜入射照明方法を説明するた
めの概略図であり、参照符号２０は光源、２２はアパー
チャ、２４はコンデンサーレンズ、２６はパターンを転
写するフォトマスク、２８は対物レンズ、そして３０は
パターンの転写されるウェーハをそれぞれ示す。
【００１２】斜入射照明方法によれば、簡単にアパーチ
ャの様子を変更することによって焦点深さを深める。
【００１３】図３を参照すれば、光源２０から照射され
た光がアパーチャ２２、コンデンサーレンズ２４及びフ
ォトマスク２６を通過して対物レンズ２８で集束された
後、ウェーハ３０上に照射される。前記入射された±１
次光のうち一つの成分は対物レンズ２８の外側に抜け
出、±１次光のうち残り成分と０次光成分のみウェーハ
上に照射される。
【００１４】一般的な投影露光装置に用いられるアパー
チャの光透過領域の直径を１と仮定した時、前記従来の
斜入射照明に用いられるアパーチャは直径の０．８倍位
に当たる面積にかけて光を遮断する。これは実験的に最
大の効果が得られると知られているからである。この
際、実際に光が透過できる領域は通常の照明に用いられ
るアパーチャに比し３４％の光透過量、即ち光強度を有
する。
【００１５】このように、前記斜入射照明に用いられる
アパーチャの中央部分が遮られているので直進成分を取
り除き、よって通常の照明方法に比し集束される光量が
少ない。従って、露光時間を延ばしたり光の強さを上げ
なければならなく、よって生産性が劣化される問題があ
る。
【００１６】図４は前記従来の斜入射照明方法の問題点
を解決するためのアトム照明方法を説明するためのもの
であり、参照符号３２は垂直に入射された光を一定の角
度で回折させるグレーティングマスクである。
【００１７】具体的に、光源２０から照射された光はア
パーチャ２２を通ってコンデンサーレンズレンズ２４及
びグレーティングマスク３２付きフォトマスク２６に入
射され、前記フォトマスクから透過された光は対物レン
ズ２８で集束されてウェーハ３０上に照射される。
【００１８】該アトム照明方法はアパーチャが遮られな
いので、対物レンズ２８により集束される光量が通常の
照明方法と同一であり、垂直に入射された光を一定の角
度で回折させるグレーティングマスクにより斜入射照明
方式と同一な効果が得られる。
【００１９】前記グレーティングマスク３２は垂直に入
射された光を一定の角度で回折させるマスクであり、図
５Ａ及び図５Ｂに示されている。
【００２０】図５Ａは双極型グレーティングマスクの斜
視図であり、凸凹が形成されており、凸凹の材質は基板
と同一である。即ち、基板を削って制作した無遮光膜マ
スクである。
【００２１】図５Ｂは４極型グレーティングマスクの斜
視図であり、四角の格子縞が凸凹状に形成されており、
これも材質は基板と同一の無遮光膜マスクである。
【００２２】前記アトム照明方法はフォトマスクの背面
にグレーティングパターンを刻んだり、製造されたグレ
ーティングマスクをフォトマスクの背面に取り付ける方
法を取っている。従って、制作済みのフォトマスクを再
びグレーティングパターンの制作工程に用いたり、グレ
ーティングマスクを別途に制作してフォトマスクの背面
に取り付けるべきであるが、その工程が容易でない。さ
らに、フォトマスク毎にそれぞれのグレーティングマス
クが必要なので、高コストとなり、グレーティングマス
クを取り付けた後はフォトマスクの欠陥に対する検査が
不可能となる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前述し
たアトム照明方法の問題点を解決し得る投影露光装置を
提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明による投影露光装置は、グレーティングマス
クを用いた投影露光装置において、前記グレーティング
マスクがフォトマスクから離れて位置することを特徴と
する。
【００２５】本発明の一実施例において、前記グレーテ
ィングマスクがフォトマスクの上方に位置することが好
ましい。
【００２６】本発明の他の実施例において、前記グレー
ティングマスクがブラインドの間に位置することが好ま
しい。
【００２７】本発明のさらに他の実施例において、前記
グレーティングマスクが蠅目レンズの上方に位置するこ
とが好ましい。
【００２８】本発明のさらに他の実施例において、前記
グレーティングマスクは双極型又は４極型グレーティン
グマスクであることが好ましい。
【００２９】本発明のさらに他の実施例において、前記
フォトマスクは透過型マスク又は位相反転マスクである
ことが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明を詳細に説明する。
【００３１】図６乃至図９は本発明の好ましい実施例に
よる投影露光装置を説明するための図面である。
【００３２】図６乃至図９において、参照符号６０は光
源（図示せず）から照射された光線、６２は蠅目レン
ズ、６４はアパーチャ、６６は中間レンズ、６８はブラ
インド、７０はコンデンサーレンズ、７２はフォトマス
ク、７４は対物レンズ、７６はウェーハ、８０は光の直
進成分を回折させるグレーティングマスクをそれぞれ示
す。
【００３３】図６は本発明の第１実施例による投影露光
装置を示したものであり、グレーティングマスク８０が
フォトマスク７２の上部に、前記フォトマスクから離れ
て配置されている。
【００３４】光源から照射された光線６０は蠅目レンズ
６２、アパーチャ６４、中間レンズ６６、ブラインド６
８、コンデンサーレンズ７０をそれぞれ透過する。透過
光の直進成分はグレーティングマスク８０を透過しなが
ら回折される。該回折された光がフォトマスク７２を透
過し、対物レンズ７４により集束されてウェーハ７６に
照射される。
【００３５】光源から照射された光は前記フォトマスク
７２の上部に位置したグレーティングマスク８０から回
折されることによって垂直成分の光は消え、斜入射され
た成分のみ残ってフォトマスクに転写されるので斜入射
照明と同一な効果が得られる。
【００３６】図７は本発明の第２実施例による投影露光
装置を示したものであり、グレーティングマスク８０を
ブラインドの間に装着した場合である。
【００３７】光源から照射された光６０は蠅目レンズ６
２、アパーチャ６４、中間レンズ６６、グレーティング
マスク８０、コンデンサーレンズ７０及びフォトマスク
７２をそれぞれ透過した後、対物レンズ７４で集束され
てウェーハ７６に照射される。
【００３８】中間レンズ６６を通じて透過された光は、
前記ブラインド６８の間に装着されたグレーティングマ
スク８０で回折される。従って、垂直に入射された成分
は消え、斜入射成分のみコンデンサーレンズ７０を通過
することにより斜入射照明を行う。
【００３９】図８は本発明の第３実施例による投影露光
装置を示したものであり、グレーティングマスク８０を
蠅目レンズ６２の上部に取り付けた場合である。
【００４０】光源から照射された光６０は前記グレーテ
ィングマスク８０により回折されて垂直成分は消え斜入
射成分のみ残って蠅目レンズ６２乃至他の光学系を経て
ウェーハに照射される。従って、光の効率が劣化される
ことなく斜入射照明が行える。
【００４１】従来の斜入射照明方法のようにアパーチャ
の一部を遮蔽したのではなく、前記図６乃至図８に示さ
れたアパーチャ６４は通常の投影露光方法で用いられる
アパーチャをそのまま用いるので、入射される光が損失
されない。
【００４２】前記グレーティングマスク８０は入射され
た光を回折させて垂直成分を取り除き斜入射成分のみ出
射する。
【００４３】前記フォトマスク７２は透過型フォトマス
クは勿論、位相反転マスクにも用い得る。
【００４４】図９は本発明による露光装置をテレセント
リック(Telecentric) 投影露光装置に適用した例であ
る。
【００４５】具体的に、光源から照射される光は蠅目レ
ンズ６２、第１中間レンズ６３、ブラインド６８の間に
位置したグレーティングマスク８０、第２中間レンズ６
９及びコンデンサーレンズ７０を透過してフォトマスク
７２に照射される。
【００４６】前記テレセントリック露光方法は、前記ブ
ラインド６８の中心を通る主光線９０を前記第２中間レ
ンズ６９に垂直に入射させて前記コンデンサーレンズ７
０から垂直に出射させる露光方法であって、本発明によ
る露光装置に適用し得る。
【００４７】本発明は前記実施例に限定されることな
く、本発明の技術的な思想内で当分野の通常の知識を持
つ者により多様な変形が可能である。
【００４８】
【発明の効果】前述した本発明による投影露光装置によ
れば、グレーティングマスクの取り付けられる位置を変
更することによって、１枚のグレーティングマスクのみ
で斜入射照明方法を具現することができ、多量のグレー
ティングマスクを用意しなくて良い。
【００４９】さらに、グレーティングマスクがフォトマ
スクと分離されているので、フォトマスク及びグレーテ
ィングマスクの検査も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａは０次光、＋１次光及び−１次光を集束
した場合の焦点深さを説明するためのものであり、図１
Ｂは前記図１Ａの焦点位置による光の消滅又は補強干渉
を示したグラフである。
【図２】図２Ａは０次光が斜入射された場合の焦点深さ
を説明するためのものであり、図２Ｂは前記図２Ａの焦
点位置による光の消滅または補強干渉のグラフである。
【図３】従来の一般的な斜入射照明方法を説明するため
の図面である。
【図４】従来のアトム照明方法を説明するための図面で
ある。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂはそれぞれ双極型及び４極型
グレーティングマスクを示した斜視図である。
【図６】本発明の実施例による投影露光装置を説明する
ための図面である。
【図７】本発明の実施例による投影露光装置を説明する
ための図面である。
【図８】本発明の実施例による投影露光装置を説明する
ための図面である。
【図９】本発明による投影露光装置の一実施例をテレセ
ントリック露光方法に適用した一例を示した図面であ
る。
【符号の説明】
６０…光線 ６２…蠅目レンズ ６４…アパーチャ ６６…中間レンズ ６８…ブラインド ７０…コンデンサーレンズ ７２…フォトマスク ７４…対物レンズ ７６…ウェーハ ８０…グレーティングマスク

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 グレーティングマスクを用いた投影露光
    装置において、 前記グレーティングマスクがフォトマスクから離れて位
    置することを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項２】 前記グレーティングマスクがフォトマス
    クの上方に位置することを特徴とする請求項１に記載の
    投影露光装置。
  3. 【請求項３】 前記グレーティングマスクがブラインド
    の間に位置することを特徴とする請求項１に記載の投影
    露光装置。
  4. 【請求項４】 前記グレーティングマスクが蠅目レンズ
    の上方に位置することを特徴とする請求項１に記載の投
    影露光装置。
  5. 【請求項５】 前記グレーティングマスクは双極型又は
    ４極型のグレーティングマスクであることを特徴とする
    請求項１に記載の投影露光装置。
  6. 【請求項６】 前記フォトマスクは透過型マスク又は位
    相反転マスクであることを特徴とする請求項１に記載の
    投影露光装置。
JP17040196A 1995-06-30 1996-06-28 補助マスクを用いた投影露光装置 Pending JPH09106943A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR95P19039 1995-06-30
KR1019950019039A KR0183720B1 (ko) 1995-06-30 1995-06-30 보조 마스크를 이용한 투영 노광장치

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