JPH09120154A - Polarizing mask and its production as well as pattern exposure method and pattern projection aligner using the same - Google Patents

Polarizing mask and its production as well as pattern exposure method and pattern projection aligner using the same

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JPH09120154A
JPH09120154A JP7277387A JP27738795A JPH09120154A JP H09120154 A JPH09120154 A JP H09120154A JP 7277387 A JP7277387 A JP 7277387A JP 27738795 A JP27738795 A JP 27738795A JP H09120154 A JPH09120154 A JP H09120154A
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JP
Japan
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pattern
light
mask
polarization
illumination
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Application number
JP7277387A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichiro Fukuda
健一郎 福田
Yoshitada Oshida
良忠 押田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09120154A publication Critical patent/JPH09120154A/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
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70566Polarisation control

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To embody the resolution equiv. to or higher than the resolution of the conventional phase shift method without the formation of such patterns of which the design is infeasible. SOLUTION: A halftone phase shifter 204 is arranged on the outer or inner side of a fine pattern group which is formed on a mask and has a polarization characteristic. This mask is irradiated with annular band-shaped illumination light in such a manner that the polarization direction is made rotationally symmetrical with respect to the optical axis on the pupil of the projecting optical system of this illumination light, by which the phase shifter is exposed with the transmitted light. The mask is otherwise irradiated with the annular band-shaped illumination light in non-polarization state and the transmitted light is passed through an analyzer which is arranged on the pupil and is rotationally symmetrical in the polarization direction, by which the phase shifter is exposed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は微細な回路パターン
を形成するのに用いる偏光マスク及びこの偏光マスクを
用いた露光方法及び投影露光装置に係り、特に、露光に
用いる光の回折限界で決まるパターン寸法の限界に近い
線幅のパターンの露光に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarization mask used for forming a fine circuit pattern, an exposure method and a projection exposure apparatus using this polarization mask, and more particularly to a pattern determined by the diffraction limit of light used for exposure. It concerns the exposure of patterns with line widths close to the dimensional limits.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の微細化が進み、光の回
折限界により決まる露光可能な最小線幅の領域に近づい
てきている。このため、近年、超解像技術と呼ばれる各
種の工夫がマスク及び投影露光装置に対して行われてい
る。露光光学系の解像度Rが、露光波長をλ、投影光学
系の開口数をNAとするとR=k1λ/NAで決まり、
従来k1は概ね0.6〜0.8程度が限界と考えられて
いた。
2. Description of the Related Art As semiconductor integrated circuits are becoming finer, they are approaching the area of the minimum line width that can be exposed and is determined by the diffraction limit of light. Therefore, in recent years, various devices called super-resolution techniques have been applied to masks and projection exposure apparatuses. The resolution R of the exposure optical system is determined by R = k 1 λ / NA, where λ is the exposure wavelength and NA is the numerical aperture of the projection optical system.
Conventionally, it was considered that the limit of k 1 was about 0.6 to 0.8.

【0003】各種の工夫はこの限界を超え、しかも微細
化に伴い益々厳しくなる焦点震度の減少の問題もある程
度解決できる方法として注目されてきた。その代表的な
技術として、位相シフト法(マスクに工夫)、輪帯
照明法、対角斜方照明法、(投影露光装置に工夫)等
が検討されてきた。
Various measures have been taken over this limit, and attention has been paid to some extent as a method capable of solving the problem of a decrease in focus seismic intensity, which becomes increasingly severe with miniaturization. As typical techniques therefor, a phase shift method (developing a mask), an annular illumination method, a diagonal oblique illumination method (developing a projection exposure apparatus) and the like have been studied.

【0004】の方法を用いれば、図29(a)、
(b)、(c)に示すように繰返しパターンの隣接パタ
ーン間でマスクパターンの透過光の位相が互いに180
°ずれるようにすることにより、投影光学系で結像され
たパターンの隣接パターン間での光強度が0に成り、繰
返しパターン間の分離が非常に良好にできる。しかしこ
の方法は、図30(a)、(b)、(c)に示すような
2次元的なパターンになったときに、隣接パターン間で
必ずしも位相を180°変えることができないため、従
来の露光方法以上に解像しない部分が発生してしまう。
このことはパターンを設計する上で非常に大きな制約に
なり、設計不可能なパターンが発生する。
If the method of FIG.
As shown in (b) and (c), the phase of the transmitted light of the mask pattern is 180 degrees between the adjacent patterns of the repeated pattern.
By offsetting the angle, the light intensity between adjacent patterns of the pattern formed by the projection optical system becomes 0, and the separation between repetitive patterns can be made very good. However, this method cannot always change the phase by 180 ° between adjacent patterns when a two-dimensional pattern as shown in FIGS. 30 (a), 30 (b), and 30 (c) is obtained. A part that is not resolved more than the exposure method occurs.
This becomes a very large constraint in designing a pattern, and a pattern that cannot be designed occurs.

【0005】の方法は従来の露光方法では図31
(a)に示すように照明光の指向性σ(投影光学系の瞳
径Dに対するこの瞳上の照明光の広がりdの比、即ち、
σ=d/D)が0.5程度にしていたのに対し、図31
(b)に示すように瞳上での照明光の広がりを輪帯状に
し、この輪帯の外径と内径を瞳径Dに対しそれぞれ、例
えば、0.7と0.5程度にすることにより、パターン
の高周波部分のMTF(Moduration Transfer Functio
n)を高くしている。この結果従来の照明に比べ、高解
像になるが、の位相シフト法に比べ解像が低い。
In the conventional exposure method, the method of FIG.
As shown in (a), the directivity σ of the illumination light (the ratio of the spread d of the illumination light on this pupil to the pupil diameter D of the projection optical system, that is,
σ = d / D) was about 0.5, while FIG.
As shown in (b), the spread of the illumination light on the pupil is made into an annular shape, and the outer diameter and the inner diameter of this annular area are set to about 0.7 and 0.5 with respect to the pupil diameter D, respectively. , MTF (Moduration Transfer Functio) of the high frequency part of the pattern
n) is high. As a result, the resolution is higher than that of the conventional illumination, but the resolution is lower than that of the phase shift method.

【0006】の方法は投影光学系の瞳上の照明光の広
がりを図31(c)に示すように4点対角に配置してい
る。このようにすることにより、図中のxy方向パター
ンに対してはの輪帯照明に比べ解像度が低く、また従
来のσ=0.5の従来照明に比べても解像度が低くなっ
てしまう。
In the method (1), the spread of the illumination light on the pupil of the projection optical system is arranged diagonally at four points as shown in FIG. By doing so, the resolution for the xy-direction pattern in the figure is lower than that for the annular illumination, and the resolution is lower than that for the conventional illumination with the conventional σ = 0.5.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の方
法、特に現在盛んに研究されている上記各種超解像法の
上記課題を解決しようとするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned problems of the above-mentioned conventional methods, and in particular, the various super-resolution methods which are currently being actively studied.

【0008】ここで課題を整理すると以下のようにな
る。の従来の位相シフト法は現在の超解像法の中では
最高の解像度を得る方法であるが、この解像度を維持し
ようとすると、2次元パターンのような設計不可能なパ
ターンが存在するため、LSI設計製作上大きな障害と
なる。の輪帯照明法はの方法に比べ高い解像度が得
られない。の方法はに比べて解像度が低く、に比
べるとxy方向のパターンの解像度は高いがxyと45
°のパターンの解像度が著しく悪くなる。
Here, the problems are summarized as follows. The conventional phase shift method of is a method of obtaining the highest resolution among the current super-resolution methods, but if it is attempted to maintain this resolution, there are undesignable patterns such as two-dimensional patterns. This is a major obstacle in LSI design and manufacturing. The annular illumination method of does not provide higher resolution than the method of. The method has a lower resolution than that of, and the resolution of the pattern in the xy direction is higher than that of xy and 45.
The resolution of the ° pattern will be significantly worse.

【0009】本発明の目的は、の従来の位相シフト法
と同等以上の解像度を設計不可能となるようなパターン
を発生させずに実現する偏光マスク及びそれを用いた露
光方法及びそれを用いた投影露光装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a polarization mask that realizes a resolution equal to or higher than that of the conventional phase shift method without generating a pattern that makes it impossible to design, an exposure method using the same, and an exposure method using the same. It is to provide a projection exposure apparatus.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では露光用照明光源からの光を所望の原画パ
ターンが描画された偏光マスク(もしくは偏光レティク
ル)に所望の指向性を有して照射し、上記偏光マスクの
透過光もしくは反射光を投影光学系を通して被露光物体
上に投影し、上記原画パターンからの像を露光する際に
以下の手段を施す。
In order to achieve the above object, in the present invention, light from an exposure illumination light source has a desired directivity on a polarizing mask (or a polarizing reticle) on which a desired original image pattern is drawn. Then, the transmitted light or the reflected light of the polarization mask is projected onto the object to be exposed through the projection optical system, and the following means are applied when the image from the original image pattern is exposed.

【0011】即ち、上記照明光の指向性は所謂輪帯照明
あるいは射方照明とし、上記偏光マスク上のパターンの
向く方向に応じた偏光特性をこのパターンを透過した照
明光に付与せしめるパターン依存の偏光マスクを用い
る。この時、更に上記投影光学系の瞳上の、上記輪帯照
明あるいは射方照明の露光光は上記偏光マスクが無い場
合にはその偏光状態が瞳中心に対し概ね回転対称にする
と良い。また、上記投影光学系の瞳の近くに偏光状態が
瞳中心に対し概ね回転対称である偏光素子(もしくは検
光素子)を配置すると良い。
That is, the directivity of the illuminating light is so-called annular illumination or direct illuminating, and it depends on the pattern that gives the illuminating light that has passed through this pattern the polarization characteristic according to the direction of the pattern on the polarizing mask. A polarization mask is used. At this time, the exposure light of the annular illumination or the oblique illumination on the pupil of the projection optical system may have its polarization state substantially rotationally symmetrical with respect to the center of the pupil when the polarization mask is not provided. Further, it is preferable to dispose a polarization element (or a light analysis element) whose polarization state is substantially rotationally symmetrical with respect to the pupil center near the pupil of the projection optical system.

【0012】上記パターン依存の偏光マスクとして、マ
スク上のパターンのエッジの接線方向と上記照明光のこ
のパターンを透過した光の偏光方向が概ね平行であるか
又は直交するマスクを用いる。更にマスク上のパターン
は照明光を透過する部分Aと若干透過するが、ほぼ遮光
する部分Bから成る上記偏光マスクを用いることにより
上記目的が達成できる。この時上記AとBの部分に対
し、上記ほぼ遮光する部分Bの振幅透過率は上記透過す
る部分Aの振幅透過率に対し30%以下にすると良い。
また、上記輪帯照明あるいは射方照明の指向性は、この
照射光により照明された偏光マスク上の最小パターンか
らの回折光の±1次光のうち一方は上記投影光学系の瞳
を通り、他方は瞳を通らないようにしている。
As the pattern-dependent polarization mask, a mask in which the tangential direction of the edge of the pattern on the mask and the polarization direction of the light of the illumination light transmitted through this pattern are substantially parallel or orthogonal to each other is used. Further, the above-mentioned object can be achieved by using the above-mentioned polarization mask which is composed of a portion B which allows the illumination light to pass therethrough and a portion B which shields the illumination light. At this time, the amplitude transmittance of the portion B that substantially shields light from the portions A and B is preferably 30% or less of the amplitude transmittance of the portion A that transmits.
Further, the directivity of the annular illumination or the oblique illumination is such that one of ± 1st order light of the diffracted light from the minimum pattern on the polarization mask illuminated by this irradiation light passes through the pupil of the projection optical system, The other is not passing through the eyes.

【0013】上記偏光マスク上の偏光特性を付与する手
段は微小スリット構造を用いて実現することができる。
上記微小スリット構造はパターン透過部のエッジの線に
沿って微細な単数もしくは複数の細い線が描画されてい
る構造にする。この微細な線の幅は照明光の波長λの約
1/2以下にすると良い。更にこの細い線は導電性に優
れ、露光光の波長によらず複素屈折率n、光吸収係数k
が安定している材料にすると良い。
The means for imparting the polarization characteristic on the polarization mask can be realized by using a micro slit structure.
The fine slit structure is a structure in which a fine single line or a plurality of fine lines are drawn along the line of the edge of the pattern transmitting portion. The width of this fine line is preferably set to about 1/2 or less of the wavelength λ of the illumination light. Furthermore, this thin line is excellent in conductivity and has a complex refractive index n and a light absorption coefficient k regardless of the wavelength of the exposure light.
It is better to use a stable material.

【0014】上述の方法を用いることにより、従来の位
相シフタ法では実現不可能なパターン構造の微細な半導
体集積回路を露光する。また従来の照明光の指向性は、
いわゆる、輪帯照明あるいは射方照明では解像不可能
で、なおかつパターンの方向の制約のない微細な半導体
集積回路を露光する。
By using the above method, a fine semiconductor integrated circuit having a pattern structure which cannot be realized by the conventional phase shifter method is exposed. In addition, the directivity of conventional illumination light is
A fine semiconductor integrated circuit that cannot be resolved by so-called annular illumination or direct illumination and has no restriction on the pattern direction is exposed.

【0015】即ち、この微細な半導体集積回路のパター
ンは少なくとも繰返しパターンを含み、この繰返しパタ
ーンの線幅Wまたは繰返しピッチpは、露光波長をλ、
投影光学系の開口数をNAとしたときに、0.25λ/
NA<W<0.5λ/NAまたは0.5λ/NA<p<
1.0λ/NAを満たしている。また、この微細な半導
体集積回路のパターンは、直交する2方向とはほぼ45
°の角度を有するパターンを含み、かつ従来の位相シフ
タ法では露光不可能なパターンを含み、かつ繰返しパタ
ーンを含み、繰返しパターンの線幅Wまたは繰返しピッ
チpは、露光波長をλ、投影光学系の開口数をNAとし
た時、0.25λ/NA<W<0.5λ/NAまたは
0.5λ/NA<p<1.0λ/NAを満たしている。
That is, the pattern of the fine semiconductor integrated circuit includes at least a repetitive pattern, and the line width W or the repetitive pitch p of the repetitive pattern has an exposure wavelength of λ,
When the numerical aperture of the projection optical system is NA, 0.25λ /
NA <W <0.5λ / NA or 0.5λ / NA <p <
It satisfies 1.0λ / NA. In addition, the pattern of this fine semiconductor integrated circuit is almost 45 in two orthogonal directions.
A pattern having an angle of 0 °, a pattern that cannot be exposed by the conventional phase shifter method, and a repeating pattern. The line width W or the repeating pitch p of the repeating pattern is λ, the exposure wavelength is λ, the projection optical system. Where NA is 0.25λ / NA <W <0.5λ / NA or 0.5λ / NA <p <1.0λ / NA.

【0016】本発明の作用を図32ないし図36を用い
て説明する。
The operation of the present invention will be described with reference to FIGS. 32 to 36.

【0017】図32に示すようにy方向に長いパターン
の場合、このパターンがy方向に振動する直線偏光を通
し、x方向の直線偏光は通さないとする。このパターン
が描画された偏光マスクを照射する照明光の指向性は、
いわゆる、輪帯照明あるいは射方照明になっており、例
えば、図に示す輪帯照明の場合このパターンを照射する
各方向からの光束B1、B2、B3、B4、B5、B6
7、B8を考えると、これらの光は偏光マスクがない場
合、それぞれ投影レンズの瞳上のB1’、B2’、
3’、B4’、B5’、B6’、B7’、B8’の位置に至
る。
As shown in FIG. 32, in the case of a pattern long in the y direction, it is assumed that this pattern transmits linearly polarized light vibrating in the y direction, but does not transmit linearly polarized light in the x direction. The directivity of the illumination light that illuminates the polarization mask on which this pattern is drawn is
This is so-called ring-shaped illumination or directional illumination. For example, in the case of the ring-shaped illumination shown in the figure, the luminous fluxes B 1 , B 2 , B 3 , B 4 , B 5 , B from each direction that irradiate this pattern are shown. 6 ,
Considering B 7 and B 8 , these lights are B 1 ′, B 2 ′, and B 2 ′ on the pupil of the projection lens, respectively, without the polarization mask.
B 3 ', B 4', B 5 ', B 6', B 7 ', B 8' reaches the position of the.

【0018】今八つの光束の偏光が投影光学系の光軸に
垂直で、光軸を通る線に直交するようにしておけば、こ
れら八つの光束のうちB1とB5の光束はy方向のパター
ンを透過するが、B3とB7の光束はこのパターンをほと
んど透過しない。又中間にあるB2、B4、B6、B8はほ
ぼ1/2透過することになる。B1とB5の光束はパター
ンを通過後、その主光線は投影光学系の瞳上B1”と
5”に至り、0次光B1’とB5’の周りのx方向に回
折光が広がる。
If the polarization of the eight light beams is perpendicular to the optical axis of the projection optical system and is orthogonal to the line passing through the optical axis, the light beams B 1 and B 5 of these eight light beams are in the y direction. However, the light fluxes of B 3 and B 7 hardly pass through this pattern. Further, B 2 , B 4 , B 6 , and B 8 in the middle are transmitted almost by half. B 1 and the light flux B 5 after passing through the pattern, the principal ray reaches the "B 5 and" pupil on B 1 in the projection optical system, the diffraction in the x direction around the zero-order light B 1 'and B 5' The light spreads.

【0019】このx方向の回折光が広い範囲で瞳を透過
できれば、高い解像が得られることが良く知られてい
る。従って、本発明ではB1とB5の光束は、y方向のパ
ターンをほとんど通過し、高い解像度を与え、B3とB7
の光束は、この説明から明らかにわかるように、瞳上の
回折光の狭い範囲しか通過せず解像度を落としてしまう
が、この光束はほとんどこのパターンを通過しないた
め、解像度を落とすことなく、微細パターンを露光する
ことが可能となる。またB2、B4、B6、B8の光は従来
のの照明光であり、B1とB5の光束ほどには解像度は
良くないが、通過光の強度は1/2になっているため、
1とB5の光束による解像度が支配的となる。
It is well known that a high resolution can be obtained if the diffracted light in the x direction can pass through the pupil in a wide range. Therefore, the light flux of B 1 and B 5 in the present invention, almost passes through the y-direction of the pattern, giving a high resolution, B 3 and B 7
As can be clearly understood from this description, the light flux of passes through only a narrow range of the diffracted light on the pupil and lowers the resolution.However, since this light flux hardly passes through this pattern, it does not drop the resolution and is fine. It is possible to expose the pattern. The light of B 2 , B 4 , B 6 , and B 8 is the conventional illumination light, and although the resolution is not as good as the luminous flux of B 1 and B 5 , the intensity of the passing light is halved. Because
The resolution due to the luminous fluxes of B 1 and B 5 becomes dominant.

【0020】以上の説明からもわかるように、本発明で
は最も解像度が高くなる照明光のみが有効に使われるた
め、従来のの方法では達成できなかった解像度が得
られるようになる。また上述の照明光の偏光性とパター
ン方向による偏光透過特性により、y方向のパターンに
限らず任意の方向を向いたパターンに対しても同様に高
解像を実現する。このパターンの方向や並び方に依存せ
ず高い解像度が得られることはの従来の位相シフト法
では実現しなかったことである。
As can be seen from the above description, only the illumination light having the highest resolution is effectively used in the present invention, so that the resolution which cannot be achieved by the conventional method can be obtained. Further, due to the polarization property of the illumination light and the polarization transmission property depending on the pattern direction, not only the pattern in the y direction but also the pattern oriented in any direction can achieve high resolution. The fact that high resolution can be obtained without depending on the direction and arrangement of the patterns has not been realized by the conventional phase shift method.

【0021】本発明の作用を従来の超解像法と比較する
ため、の方法と本発明により得られるパターンの解
像状況をシミュレーションにより求めたものとを図3
3、図34、図35、図36に示す。本発明の効果を示
すため、露光するパターン幅は0.25μm、露光は水
銀ランプのi線で波長は365nm、投影光学系の開口
数NAは0.57である。図33は輪帯照明の場合の解
像状況であり、合焦点の位置でもパターンの分離が悪い
ことがわかる。
In order to compare the operation of the present invention with the conventional super-resolution method, FIG. 3 and a method of simulating the resolution situation of the pattern obtained by the present invention are shown in FIG.
3, FIG. 34, FIG. 35, and FIG. In order to demonstrate the effects of the present invention, the pattern width to be exposed is 0.25 μm, the exposure is performed with the i-line of a mercury lamp, the wavelength is 365 nm, and the numerical aperture NA of the projection optical system is 0.57. FIG. 33 shows the resolution situation in the case of annular illumination, and it can be seen that the pattern separation is poor even at the in-focus position.

【0022】図34はxy方向のパターンに対するの
斜方照明の場合の解像状況であり、輪帯照明の場合に比
べれば改善されているが、0.5μmのデフォーカスで
パターン分離が悪くなる。しかし、図35のxy方向に
45°のパターンの解像状況では、輪帯照明に比べ解像
が劣化している。図36は本発明の露光方法で通常のマ
スク、即ち、図33、34及び35で用いた透過部と遮
光部の透過率の比が無限大の場合のマスクで得られるパ
ターンの解像状況であり、図33、図34及び図35に
比べ広い焦点範囲で良好な像が得られていることがわか
る。
FIG. 34 shows a resolution situation in the case of oblique illumination with respect to the pattern in the xy directions, which is improved as compared with the case of the annular illumination, but the defocus of 0.5 μm deteriorates the pattern separation. . However, in the resolution situation of the pattern of 45 ° in the xy directions in FIG. 35, the resolution is deteriorated as compared with the annular illumination. FIG. 36 shows the resolution of a pattern obtained by the exposure method of the present invention with a normal mask, that is, with the mask used in FIGS. Therefore, it can be seen that a good image is obtained in a wider focus range as compared with FIGS. 33, 34, and 35.

【0023】マスク上のパターンが照明光を透過する部
分Aと若干透過するが、ほぼ遮光する部分Bから成り、
A及びBを透過する光は互いに位相が180°異なるマ
スクを用い、このマスクに輪帯照明或は射方照明するこ
とにより更に解像度が向上する。この時、AとBの部分
に対し、ほぼ遮光する部分Bの複素振幅透過率を透過す
る部分Aの複素振幅透過率に対し30%以下にすると高
い解像度が得られる。特に22%にすると、最もパター
ン間の分離が良くなる。
The pattern on the mask is composed of a portion A which transmits the illumination light and a portion B which slightly transmits the illumination light, but substantially shields the light.
The light transmitted through A and B uses a mask having a phase difference of 180 ° from each other, and the resolution is further improved by subjecting the mask to annular illumination or direct illumination. At this time, a high resolution can be obtained by setting the complex amplitude transmissivity of the part B that substantially shields light to the part of A and B to 30% or less of the complex amplitude transmissivity of the part A that transmits. Especially, if it is set to 22%, the separation between the patterns becomes the best.

【0024】これは輪帯照明或は射方照明による0次光
と1次光がマスクの遮光部の複素振幅透過率が22%に
なったとき両光の強度が互いにほぼ等しくなり、両光に
よる干渉のコントラストが最も大きく、即ち繰返しパタ
ーンの分離が最も良くなるためである。
This is because when the complex amplitude transmittance of the 0th order light and the 1st order light by the annular illumination or the directional illumination becomes 22% in the light shielding portion of the mask, the intensities of the two lights become substantially equal to each other, and This is because the contrast of interference due to is largest, that is, the separation of repetitive patterns is the best.

【0025】また本発明のマスクを用い、仮にマスクが
無いとした時の照明光の投影光学系の瞳上の偏光状態が
瞳中心に対し概ね回転対称であるようにすれば、輪帯照
明或は射方照明を用いなくても従来の方法で得られる解
像度より良好なパターンを露光することが可能となる。
特に、この場合、照明の指向性σが大きな場合でも、従
来起こっていた解像パターンの高周波領域のコントラス
トの相対的低下が発生せず、高い解像度で露光すること
が可能となる。
Further, if the mask of the present invention is used and the polarization state of the illumination light on the pupil of the projection optical system is assumed to be substantially rotationally symmetrical with respect to the center of the pupil when the mask is absent, annular illumination or It is possible to expose a pattern having a resolution better than that obtained by the conventional method without using the direct illumination.
In particular, in this case, even when the directivity σ of the illumination is large, it is possible to perform exposure with a high resolution without causing a relative decrease in the contrast in the high frequency region of the resolution pattern that has conventionally occurred.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例1であ
り、繰返しパターンをネガ型レジストを用いて形成する
例である。図1(a)は本発明の偏光マスクの断面図で
ある。図1(a)の下方より入射する照明光の透過光の
複素振幅透過率を、図1(b)に示す。図1(c)はこ
の偏光マスクを原版として投影露光したときのウェハ上
の光強度を示す。図1(d)はこの偏光マスクを原版と
して投影露光したときのウェハ上のネガレジストパター
ンの断面図を示す。図1(e)はこの偏光マスクを原版
として投影露光したときのウェハ上の回路パターンの断
面図を示す。
1 is a first embodiment of the present invention, which is an example of forming a repetitive pattern using a negative resist. FIG. 1A is a sectional view of the polarization mask of the present invention. FIG. 1B shows the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light that is incident from below in FIG. FIG. 1C shows the light intensity on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 1D shows a sectional view of a negative resist pattern on a wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 1E shows a sectional view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate.

【0027】図1(a)のWはパターンの露光する光透
過部201の巾であり、この中に偏光特性を有する導電
性の微細遮光膜パターン205が少なくとも1本存在す
る。この本数は光透過部201の開口部の幅Δwが露光
波長の1/2程度になるように選択される。微細遮光膜
パターン205にはアルミ、スズ等の導電性に優れ、波
長に依らず複素屈折率n、光吸収係数kが一定の遮光膜
材料を用いる。
In FIG. 1A, W is the width of the light transmitting portion 201 of the pattern to be exposed, in which at least one conductive fine light-shielding film pattern 205 having polarization characteristics exists. This number is selected so that the width Δw of the opening of the light transmitting portion 201 is about ½ of the exposure wavelength. For the fine light-shielding film pattern 205, a light-shielding film material having excellent conductivity such as aluminum and tin, having a constant complex refractive index n and a constant light absorption coefficient k regardless of wavelength is used.

【0028】微細遮光膜パターン205は石英硝子等の
透明基板2032にEB(ElectronBeam)描画装置を用
いて形成する。ハーフトーン位相シフタ204は微細遮
光膜パターン205とは別の透明基板2031にEB描
画装置を用いて形成され、この部分(光遮光部202)
の光透過率は5〜20%程度とする。ハーフトーン位相
シフタ204にはクロムの膜厚を薄くした吸収体(遮光
部に相当する)と二酸化シリコン系シフタからなる異な
る材料の2層構造のものや単一材料で単層若しくは多層
のハーフトーンが使用される。材料はクロム系(Cr
O,CrON)、モリブデン系(MoSiO,MoSi
ON)、及び窒化シリコン系(SiN)がある。
The fine light-shielding film pattern 205 is formed on a transparent substrate 2032 such as quartz glass by using an EB (Electron Beam) drawing device. The halftone phase shifter 204 is formed on the transparent substrate 2031 different from the fine light shielding film pattern 205 using an EB drawing device, and this portion (light shielding portion 202)
The light transmittance is about 5 to 20%. The halftone phase shifter 204 has a two-layer structure of different materials including an absorber (corresponding to a light-shielding portion) having a thin chromium film and a silicon dioxide-based shifter, or a single material having a single-layer or multi-layer halftone. Is used. Material is chrome (Cr
O, CrON), molybdenum-based (MoSiO, MoSi)
ON) and silicon nitride based (SiN).

【0029】透明基板2032の下方より入射する照明
光は微細遮光膜パターン205のある部分でパターンの
エッジ方向の偏光が透過し、透明基板2031上のハー
フトーン位相シフタ204のある部分は前記したように
5〜20%程度しか透過しない。ハーフトーン位相シフ
タ204には180°の位相シフタが設けられているた
め、この偏光マスクを透過直後の光の複素振幅透過率は
図1(b)のようになる。光透過部201の部分の複素
振幅透過率は微細遮光膜パターン205のある部分は複
素振幅が0となるため、理論上は点線で示したような透
過率分布となるが、微細遮光膜パターン205は露光波
長では解像しないため、実際には実線で示したような分
布となる。
Illumination light incident from below the transparent substrate 2032 transmits polarized light in the edge direction of the pattern in the portion where the fine light-shielding film pattern 205 exists, and the portion where the halftone phase shifter 204 on the transparent substrate 2031 exists is as described above. Only about 5 to 20% is transmitted. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the complex amplitude transmittance of light immediately after passing through this polarization mask is as shown in FIG. The complex amplitude transmittance of the light transmitting portion 201 has a complex amplitude of 0 in a portion where the fine light-shielding film pattern 205 is present, so theoretically the transmittance distribution is as shown by the dotted line, but the fine light-shielding film pattern 205. Is not resolved at the exposure wavelength, so the distribution actually becomes as shown by the solid line.

【0030】また、微細遮光膜パターン205の一番外
側のパターンとハーフトーン位相シフタ204との境界
の部分は、ハーフトーン位相シフタ204の透過率を制
御することにより、図23に示すようにコントラストを
向上させることができる。したがって、全体としては解
像したいパターンの幅Wのエッジの部分のコントラスト
の大きな複素振幅透過率となる。
The boundary between the outermost pattern of the fine light-shielding film pattern 205 and the halftone phase shifter 204 is controlled by controlling the transmittance of the halftone phase shifter 204, as shown in FIG. Can be improved. Therefore, as a whole, the complex amplitude transmissivity in which the contrast of the edge portion of the width W of the pattern to be resolved is large is obtained.

【0031】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ウェハ上の光強度は図1(c)のようにな
る。ハーフトーン位相シフタ204でほぼ遮光された部
分の光強度は、ネガ型レジストの現像限界より低くなっ
ているため、光透過部201の巾Wの部分のみが現像時
に残り、図1(d)に示すネガレジストパターンとな
る。図1(d)に示すネガレジストパターンをエッチン
グしたものが図1(e)に示す回路パターンである。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer is as shown in FIG. 1 (c). Since the light intensity of the portion substantially shielded by the halftone phase shifter 204 is lower than the development limit of the negative resist, only the portion having the width W of the light transmitting portion 201 remains during the development, as shown in FIG. The resulting negative resist pattern is obtained. The circuit pattern shown in FIG. 1E is obtained by etching the negative resist pattern shown in FIG.

【0032】このように、開口部の幅Δwが露光波長の
1/2程度の微細遮光膜パターン205と透過率を制御
したハーフトーン位相シフタ204とを組み合せること
により、パターン分離の優れた高い解像度のパターンを
露光することが可能となる。
As described above, by combining the fine light-shielding film pattern 205 whose opening width Δw is about ½ of the exposure wavelength and the halftone phase shifter 204 whose transmittance is controlled, excellent pattern separation is achieved. It becomes possible to expose a pattern of resolution.

【0033】また、位相シフタ材料を透明基板203
1、ハーフトーン材料を透明基板2032に形成した例
や、一枚の透明基板の同一面上にハーフトーン位相シフ
タ204と微細遮光膜パターン205を形成した例でも
図1と同じ効果が得られる。ポジ型レジストを使用した
ときも図1と同じ効果が得られる。
Further, the phase shifter material is used as the transparent substrate 203.
1. In the example in which the halftone material is formed on the transparent substrate 2032, or in the example in which the halftone phase shifter 204 and the fine light shielding film pattern 205 are formed on the same surface of one transparent substrate, the same effect as in FIG. 1 can be obtained. Even when a positive resist is used, the same effect as in FIG. 1 can be obtained.

【0034】図2(a)、(b)は図1の偏光マスクの
平面図,図2(c)は図1の偏光マスクを原版として投
影露光したときのウェハ上の回路パターンの平面図であ
る。
2A and 2B are plan views of the polarization mask of FIG. 1, and FIG. 2C is a plan view of the circuit pattern on the wafer when the polarization mask of FIG. is there.

【0035】図2(a)に示すように、透明基板203
1にはハーフトーン位相シフタ204とマスク重ね合わ
せマーク210が形成されている。図2(b)の透明基
板2032には微細遮光膜パターン205とマスク重ね
合わせマーク210が形成されている。したがって、透
明基板2031、2032を重ね合わせて露光する際
に、それぞれのマスク重ね合わせマーク210の中心座
標を読み取り、重ね合わせ測定装置であらかじめ位置決
めしておけば、ハーフトーン位相シフタ204と微細遮
光膜パターン205との相対的な位置ずれが発生しなく
なり、図2(c)に示すように、パターン分離の優れた
高い解像度のパターンを露光することが可能となる。
As shown in FIG. 2A, the transparent substrate 203
1 has a halftone phase shifter 204 and a mask overlay mark 210 formed thereon. A fine light-shielding film pattern 205 and a mask overlay mark 210 are formed on the transparent substrate 2032 of FIG. 2B. Therefore, when the transparent substrates 2031 and 2032 are superposed and exposed, the center coordinates of the respective mask overlay marks 210 are read and pre-positioned by the overlay measuring device, so that the halftone phase shifter 204 and the fine light-shielding film are formed. As a result, relative displacement with the pattern 205 does not occur, and as shown in FIG. 2C, it is possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation.

【0036】図3は本発明の実施例2であり、繰返しパ
ターンをネガ型レジストを用いて形成する例である。図
3(a)は本発明の偏光マスクの断面図である。図3
(a)の下方より入射する照明光の透過光の複素振幅透
過率を、図3(b)に示す。図3(c)はこの偏光マス
クを原版として投影露光したときのウェハ上の光強度を
示す。図3(d)はこの偏光マスクを原版として投影露
光したときのウェハ上のネガレジストパターンの断面図
を示す。図3(e)はこの偏光マスクを原版として投影
露光したときのウェハ上の回路パターンの断面図を示
す。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, which is an example of forming a repetitive pattern using a negative resist. FIG. 3A is a sectional view of the polarization mask of the present invention. FIG.
FIG. 3B shows the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light that is incident from below in FIG. FIG. 3C shows the light intensity on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 3D shows a cross-sectional view of the negative resist pattern on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 3E shows a cross-sectional view of the circuit pattern on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate.

【0037】図3(a)のWはパターンの露光する光透
過部201の巾であり、この中に偏光特性を有する導電
性の微細遮光膜パターン205が少なくとも1本存在す
る。この本数は光透過部201の開口部の幅Δwが露光
波長の1/2程度になるように選択される。
W in FIG. 3 (a) is the width of the light transmitting portion 201 on which the pattern is exposed, in which at least one conductive fine light-shielding film pattern 205 having polarization characteristics is present. This number is selected so that the width Δw of the opening of the light transmitting portion 201 is about ½ of the exposure wavelength.

【0038】微細遮光膜パターン205は透明基板20
32にEB描画装置を用いて形成する。ハーフトーン位
相シフタ204は微細遮光膜パターン205とは別の透
明基板2031にEB描画装置を用いて形成され、この
部分(光遮光部202)の光透過率は5〜20%程度と
する。さらに透明基板2032の微細遮光膜パターン2
05のある面に遮光膜パターン211をやや離した位置
に同じ方法で形成する。遮光膜パターン211には微細
遮光膜パターン205と同一の材料を使用する。遮光膜
パターン211の内側のエッジがハーフトーン位相シフ
タ204の内側のエッジよりも少し外側になるように配
置する。
The fine light-shielding film pattern 205 is the transparent substrate 20.
32 is formed by using an EB drawing device. The halftone phase shifter 204 is formed on the transparent substrate 2031 different from the fine light-shielding film pattern 205 using an EB drawing device, and the light transmittance of this portion (light-shielding portion 202) is about 5 to 20%. Further, the fine light-shielding film pattern 2 on the transparent substrate 2032
The light-shielding film pattern 211 is formed on the surface where 05 is located at a slightly separated position by the same method. The same material as the fine light-shielding film pattern 205 is used for the light-shielding film pattern 211. The light shielding film pattern 211 is arranged so that the inner edge thereof is slightly outside the inner edge of the halftone phase shifter 204.

【0039】透明基板2032の下方より入射する照明
光は微細遮光膜パターン205のある部分でパターンの
エッジ方向の偏光が透過し、透明基板2031上のハー
フトーン位相シフタ204のある部分は前記したように
5〜30%程度しか透過しない。ハーフトーン位相シフ
タ204には180°の位相シフタが設けられているた
め、この部分の光の位相は反転する。また、遮光膜パタ
ーン211が配置されている部分は複素振幅が0とな
る。
Illumination light incident from below the transparent substrate 2032 transmits polarized light in the edge direction of the pattern at the portion where the fine light-shielding film pattern 205 exists, and the portion where the halftone phase shifter 204 on the transparent substrate 2031 exists is as described above. Only about 5 to 30% is transmitted. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the phase of the light in this portion is inverted. The complex amplitude becomes 0 in the portion where the light shielding film pattern 211 is arranged.

【0040】この偏光マスクを透過直後の光の複素振幅
透過率は図3(b)のようになる。光透過部201の部
分の複素振幅透過率は微細遮光膜パターン205のある
部分は複素振幅が0となるため、理論上は点線で示した
ような透過率分布となるが、微細遮光膜パターン205
は露光波長では解像しないため、実際には実線で示した
ような分布となる。
The complex amplitude transmittance of light immediately after passing through this polarization mask is as shown in FIG. 3 (b). The complex amplitude transmittance of the light transmitting portion 201 has a complex amplitude of 0 in a portion where the fine light-shielding film pattern 205 is present, so theoretically the transmittance distribution is as shown by the dotted line, but the fine light-shielding film pattern 205.
Is not resolved at the exposure wavelength, so the distribution actually becomes as shown by the solid line.

【0041】微細遮光膜パターン205の外側及び内側
のパターンとハーフトーン位相シフタ204との境界の
部分は、ハーフトーン位相シフタ204の透過率を制御
することにより、図23に示すようにコントラストを向
上させることができる。したがって、全体としては解像
したいパターンの幅Wのエッジの部分のコントラストの
大きな複素振幅透過率となる。
At the boundary between the outer and inner patterns of the fine light-shielding film pattern 205 and the halftone phase shifter 204, the transmittance of the halftone phase shifter 204 is controlled to improve the contrast as shown in FIG. Can be made. Therefore, as a whole, the complex amplitude transmissivity in which the contrast of the edge portion of the width W of the pattern to be resolved is large is obtained.

【0042】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ウェハ上の光強度は図3(c)のようにな
る。ハーフトーン位相シフタ204でほぼ遮光された部
分の光強度は、ネガ型レジストの現像限界より低くなっ
ているため、光透過部201の巾Wの部分は現像時に残
り、図3(d)に示すネガレジストパターンとなる。図
3(d)に示すネガレジストパターンをエッチングした
ものが図3(e)に示す回路パターンである。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer is as shown in FIG. 3 (c). Since the light intensity of the portion substantially shielded by the halftone phase shifter 204 is lower than the developing limit of the negative type resist, the portion having the width W of the light transmitting portion 201 remains during the developing and is shown in FIG. It becomes a negative resist pattern. The circuit pattern shown in FIG. 3E is obtained by etching the negative resist pattern shown in FIG.

【0043】このように、開口部の幅Δwが露光波長の
1/2程度の微細遮光膜パターン205及び遮光膜パタ
ーン211と透過率を制御したハーフトーン位相シフタ
204とを組み合せることにより、外側の繰返しパター
ン部分のコントラストが高くなり、分離の優れた高い解
像度のパターンを露光することが可能となる。
As described above, by combining the fine light-shielding film pattern 205 and the light-shielding film pattern 211 having the opening width Δw of about ½ of the exposure wavelength and the halftone phase shifter 204 whose transmittance is controlled, the outside The contrast of the repetitive pattern part of is increased, and it becomes possible to expose a pattern of high resolution with excellent separation.

【0044】また、位相シフタ材料を透明基板203
1、遮光膜パターン211が載ったハーフトーン材料を
透明基板2032に形成した例や、一枚の透明基板の同
一面上に遮光膜パターン211が載ったハーフトーン位
相シフタ204と微細遮光膜パターン205を形成した
例でも図3と同じ効果が得られる。ポジ型レジストを使
用したときも図3と同じ効果が得られる。
Further, the phase shifter material is used as the transparent substrate 203.
1. An example in which a halftone material having a light shielding film pattern 211 is formed on a transparent substrate 2032, or a halftone phase shifter 204 having a light shielding film pattern 211 and a fine light shielding film pattern 205 on the same surface of one transparent substrate. The same effect as that of FIG. Even when a positive resist is used, the same effect as in FIG. 3 can be obtained.

【0045】図4(a)、(b)は図3の偏光マスクの
平面図である。図4(c)は図3の偏光マスクを原版と
して投影露光したときのウェハ上の回路パターンの平面
図である。図4(a)に示すように、透明基板2031
にはハーフトーン位相シフタ204とマスク重ね合わせ
マーク210が形成されている。図4(b)の透明基板
2032には微細遮光膜パターン205及び遮光膜パタ
ーン211とマスク重ね合わせマーク210が形成され
ている。したがって、透明基板2031、2032を重
ね合わせて露光する際に、それぞれのマスク重ね合わせ
マーク210の中心座標を読み取り、重ね合わせ測定装
置であらかじめ位置決めしておけば、ハーフトーン位相
シフタ204と微細遮光膜パターン205及び遮光膜パ
ターン211との相対的な位置ずれが発生しなくなり、
図4(c)に示すようなパターン分離の優れた高い解像
度のパターンを露光することが可能となる。
FIGS. 4A and 4B are plan views of the polarization mask of FIG. FIG. 4C is a plan view of a circuit pattern on the wafer when projection exposure is performed using the polarizing mask of FIG. 3 as an original plate. As shown in FIG. 4A, the transparent substrate 2031
A halftone phase shifter 204 and a mask overlay mark 210 are formed on the. A fine light-shielding film pattern 205, a light-shielding film pattern 211, and a mask overlay mark 210 are formed on the transparent substrate 2032 of FIG. 4B. Therefore, when the transparent substrates 2031 and 2032 are superposed and exposed, the center coordinates of the respective mask overlay marks 210 are read and pre-positioned by the overlay measuring device, so that the halftone phase shifter 204 and the fine light-shielding film are formed. Relative positional displacement between the pattern 205 and the light-shielding film pattern 211 does not occur,
It becomes possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation as shown in FIG.

【0046】図5は本発明の実施例3であり、繰返しパ
ターンをネガ型レジストを用いて形成する例である。図
5(a)は本発明の偏光マスクの断面図である。図5
(a)の下方より入射する照明光の透過光の複素振幅透
過率を、図5(b)に示す。図5(c)はこの偏光マス
クを原版として投影露光したときのウェハ上の光強度を
示す。図5(d)はこの偏光マスクを原版として投影露
光したときのウェハ上のネガレジストパターンの断面図
を示す。図5(e)はこの偏光マスクを原版として投影
露光したときのウェハ上の回路パターンの断面図を示
す。
FIG. 5 shows Example 3 of the present invention, which is an example of forming a repeating pattern using a negative resist. FIG. 5A is a sectional view of the polarization mask of the present invention. FIG.
FIG. 5B shows the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light that is incident from below in FIG. FIG. 5C shows the light intensity on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 5D shows a cross-sectional view of the negative resist pattern on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 5E shows a sectional view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate.

【0047】図5(a)のWはパターンの露光する光透
過部201の巾であり、この中に偏光特性を有する導電
性の微細遮光膜パターン205が少なくとも1本存在す
る。この本数は光透過部201の開口部の幅Δwが露光
波長の1/2程度になるように選択される。
In FIG. 5A, W is the width of the light transmitting portion 201 on which the pattern is exposed, in which at least one conductive fine light-shielding film pattern 205 having polarization characteristics is present. This number is selected so that the width Δw of the opening of the light transmitting portion 201 is about ½ of the exposure wavelength.

【0048】まず最初に透明基板203に透明膜材料2
12をスパッタ法により蒸着する。蒸着膜厚は微細遮光
膜パターン205の偏光特性を良くするために、d1
1μm以上とする。次に収束イオンビーム加工装置によ
り、微細遮光膜パターン205用の微細ラインを彫る。
微細ライン加工終了後、アルミ、スズ等の導電性に優
れ、波長に依らず複素屈折率n、光吸収係数kが一定の
遮光膜材料をスパッタ法により蒸着する。この後、CM
P(Chemical Mechanical Polishing)等の研磨加工を
行い、微細ライン部分のみに遮光膜材料が残るようにす
る。ハーフトーン位相シフタ204は透明膜材料212
の上にEB描画装置を用いて形成され、この部分(光遮
光部202)の光透過率は5〜20%程度とする。また
膜厚d2は透明膜材料212の膜厚d1の1/10程度と
する。
First, the transparent film material 2 is formed on the transparent substrate 203.
12 is deposited by the sputtering method. In order to improve the polarization characteristics of the fine light-shielding film pattern 205, the deposited film thickness is d 1 =
It is 1 μm or more. Next, a fine line for the fine light-shielding film pattern 205 is carved by a focused ion beam processing device.
After finishing the fine line processing, a light-shielding film material such as aluminum or tin having excellent conductivity and having a constant complex refractive index n and a constant light absorption coefficient k regardless of wavelength is deposited by a sputtering method. After this, CM
Polishing processing such as P (Chemical Mechanical Polishing) is performed so that the light shielding film material remains only in the fine line portion. The halftone phase shifter 204 is a transparent film material 212.
The light transmittance of this portion (light shielding portion 202) is about 5 to 20%. The film thickness d 2 is about 1/10 of the film thickness d 1 of the transparent film material 212.

【0049】透明基板203の下方より入射する照明光
は微細遮光膜パターン205のある部分でパターンのエ
ッジ方向の偏光が透過し、透明膜材料212の上のハー
フトーン位相シフタ204のある部分は前記したように
5〜20%程度しか透過しない。ハーフトーン位相シフ
タ204には180°の位相シフタが設けられているた
め、この部分の光の位相は反転する。
Illumination light incident from below the transparent substrate 203 transmits the polarized light in the edge direction of the pattern at the portion where the fine light-shielding film pattern 205 exists, and the portion where the halftone phase shifter 204 on the transparent film material 212 exists. As described above, only about 5 to 20% is transmitted. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the phase of the light in this portion is inverted.

【0050】この偏光マスクを透過直後の光の複素振幅
透過率は図5(b)のようになる。光透過部201の部
分の複素振幅透過率は微細遮光膜パターン205のある
部分は複素振幅が0となるため、理論上は点線で示した
ような透過率分布となるが、微細遮光膜パターン205
は露光波長では解像しないため、実際には実線で示した
ような分布となる。
The complex amplitude transmittance of light immediately after passing through this polarization mask is as shown in FIG. 5 (b). The complex amplitude transmittance of the light transmitting portion 201 has a complex amplitude of 0 in a portion where the fine light-shielding film pattern 205 is present, so theoretically the transmittance distribution is as shown by the dotted line, but the fine light-shielding film pattern 205.
Is not resolved at the exposure wavelength, so the distribution actually becomes as shown by the solid line.

【0051】微細遮光膜パターン205の外側及び内側
のパターンとハーフトーン位相シフタ204との境界の
部分は、ハーフトーン位相シフタ204の透過率を制御
することにより、図23に示すようにコントラストを向
上させることができる。したがって、全体としては解像
したいパターンの幅Wのエッジの部分のコントラストの
大きな複素振幅透過率となる。
At the boundaries between the patterns outside and inside the fine light-shielding film pattern 205 and the halftone phase shifter 204, the transmittance of the halftone phase shifter 204 is controlled to improve the contrast as shown in FIG. Can be made. Therefore, as a whole, the complex amplitude transmissivity in which the contrast of the edge portion of the width W of the pattern to be resolved is large is obtained.

【0052】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ウェハ上の光強度は図5(c)のようにな
る。ハーフトーン位相シフタ204でほぼ遮光された部
分の光強度は、ネガ型レジストの現像限界より低くなっ
ているため、光透過部201の巾Wの部分は現像時に残
り、図5(d)に示すネガレジストパターンとなる。図
5(d)に示すネガレジストパターンをエッチングした
ものが図5(e)に示す回路パターンである。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer is as shown in FIG. 5 (c). Since the light intensity of the portion substantially shielded by the halftone phase shifter 204 is lower than the development limit of the negative resist, the portion having the width W of the light transmitting portion 201 remains during the development and is shown in FIG. It becomes a negative resist pattern. The circuit pattern shown in FIG. 5E is obtained by etching the negative resist pattern shown in FIG.

【0053】このように、開口部の幅Δwが露光波長の
1/2程度の微細遮光膜パターン205を含む透明膜材
料212と、透過率を制御したハーフトーン位相シフタ
204とを組み合せることにより、分離の優れた高い解
像度のパターンを露光することが可能となる。
As described above, by combining the transparent film material 212 including the fine light-shielding film pattern 205 whose opening width Δw is about ½ of the exposure wavelength, and the halftone phase shifter 204 whose transmittance is controlled. It is possible to expose a high resolution pattern with excellent separation.

【0054】また、ポジ型レジストを使用したときも図
5と同じ効果が得られる。
When a positive resist is used, the same effect as in FIG. 5 can be obtained.

【0055】図6(a)は図5の偏光マスクの平面図、
図6(b)は図5の偏光マスクを原版にして投影露光し
たときのウェハ上の回路パターンの平面図である。
FIG. 6A is a plan view of the polarization mask of FIG.
FIG. 6B is a plan view of a circuit pattern on the wafer when projection exposure is performed using the polarizing mask of FIG. 5 as an original plate.

【0056】図6(a)に示すように、透明基板203
には微細遮光膜パターン205を含む透明膜材料212
とハーフトーン位相シフタ204とが形成されている。
したがって、透明基板203をそのまま露光すれば、図
6(b)に示すようなパターン分離の優れた高い解像度
のパターンを露光することが可能となる。
As shown in FIG. 6A, the transparent substrate 203
Includes a transparent film material 212 including a fine light-shielding film pattern 205.
And a halftone phase shifter 204 are formed.
Therefore, if the transparent substrate 203 is exposed as it is, it becomes possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation as shown in FIG. 6B.

【0057】図7は本発明の実施例4であり、繰返しパ
ターンをネガ型レジストを用いて形成する例である。図
7(a)は本発明の偏光マスクの断面図である。図7
(a)の下方より入射する照明光の透過光の複素振幅透
過率を、図7(b)に示す。図7(c)はこの偏光マス
クを原版として投影露光したときのウェハ上の光強度を
示す。図7(d)はこの偏光マスクを原版として投影露
光したときのウェハ上のネガレジストパターンの断面図
を示す。図7(e)はこの偏光マスクを原版として投影
露光したときのウェハ上の回路パターンの断面図を示
す。
FIG. 7 shows Example 4 of the present invention, which is an example of forming a repetitive pattern using a negative resist. FIG. 7A is a sectional view of the polarization mask of the present invention. FIG.
FIG. 7B shows the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light that is incident from below in FIG. FIG. 7C shows the light intensity on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 7D shows a sectional view of a negative resist pattern on a wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 7E shows a sectional view of a circuit pattern on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate.

【0058】図7(a)のWはパターンの露光する光透
過部201の巾であり、この中に偏光特性を有する導電
性の微細遮光膜パターン205が少なくとも1本存在す
る。この本数は光透過部201の開口部の幅Δwが露光
波長の1/2程度になるように選択される。
In FIG. 7A, W is the width of the light transmitting portion 201 of the pattern to be exposed, in which at least one conductive fine light-shielding film pattern 205 having a polarization characteristic is present. This number is selected so that the width Δw of the opening of the light transmitting portion 201 is about ½ of the exposure wavelength.

【0059】透明基板203に透明膜材料212、微細
遮光膜パターン205及びハーフトーン位相シフタ20
4を図5と同様の方法で形成する。さらに、ハーフトー
ン位相シフタ204の上に遮光膜パターン211をEB
描画装置にて形成する。遮光膜パターン211の内側の
エッジはハーフトーン位相シフタ204の内側のエッジ
よりも外側に配置する。
A transparent film material 212, a fine light-shielding film pattern 205, and a halftone phase shifter 20 are formed on the transparent substrate 203.
4 is formed in the same manner as in FIG. Further, the light-shielding film pattern 211 is EB-formed on the halftone phase shifter 204.
It is formed by a drawing device. The inner edge of the light shielding film pattern 211 is arranged outside the inner edge of the halftone phase shifter 204.

【0060】透明基板203の下方より入射する照明光
は微細遮光膜パターン205のある部分でパターンのエ
ッジ方向の偏光が透過し、透明膜材料212の上のハー
フトーン位相シフタ204のある部分は前記したように
5〜20%程度しか透過しない。ハーフトーン位相シフ
タ204には180°の位相シフタが設けられているた
め、この部分の光の位相は反転する。また、遮光膜パタ
ーン211が設けられている部分は完全に遮光されてい
るため、複素振幅は0となる。
Illumination light incident from below the transparent substrate 203 transmits polarized light in the edge direction of the pattern in the portion where the fine light-shielding film pattern 205 exists, and the portion where the halftone phase shifter 204 on the transparent film material 212 exists is the above-mentioned. As described above, only about 5 to 20% is transmitted. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the phase of the light in this portion is inverted. Further, since the portion where the light shielding film pattern 211 is provided is completely shielded from light, the complex amplitude becomes zero.

【0061】この偏光マスクを透過直後の光の複素振幅
透過率は図7(b)のようになる。光透過部201の部
分の複素振幅透過率は微細遮光膜パターン205のある
部分は複素振幅が0となるため、理論上は点線で示した
ような透過率分布となるが、微細遮光膜パターン205
は露光波長では解像しないため、実際には実線で示した
ような分布となる。
The complex amplitude transmittance of the light immediately after passing through this polarization mask is as shown in FIG. 7B. The complex amplitude transmittance of the light transmitting portion 201 has a complex amplitude of 0 in a portion where the fine light-shielding film pattern 205 is present, so theoretically the transmittance distribution is as shown by the dotted line, but the fine light-shielding film pattern 205.
Is not resolved at the exposure wavelength, so the distribution actually becomes as shown by the solid line.

【0062】微細遮光膜パターン205の外側及び内側
のパターンとハーフトーン位相シフタ204との境界の
部分は、ハーフトーン位相シフタ204の透過率を制御
することにより、図23に示すようにコントラストを向
上させることができる。したがって、全体としては解像
したいパターンの幅Wのエッジの部分のコントラストの
大きな複素振幅透過率となる。
At the boundaries between the patterns on the outer and inner sides of the fine light-shielding film pattern 205 and the halftone phase shifter 204, the transmittance of the halftone phase shifter 204 is controlled to improve the contrast as shown in FIG. Can be made. Therefore, as a whole, the complex amplitude transmissivity in which the contrast of the edge portion of the width W of the pattern to be resolved is large is obtained.

【0063】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ウェハ上の光強度は図7(c)のようにな
る。ハーフトーン位相シフタ204でほぼ遮光された部
分の光強度は、ネガ型レジストの現像限界より低くなっ
ているため、光透過部201の巾Wの部分は現像時に残
り、図7(d)に示すネガレジストパターンとなる。図
7(d)に示すネガレジストパターンをエッチングした
ものが図7(e)に示す回路パターンである。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer is as shown in FIG. 7 (c). Since the light intensity of the portion substantially shielded by the halftone phase shifter 204 is lower than the development limit of the negative resist, the portion of the width W of the light transmitting portion 201 remains during the development and is shown in FIG. It becomes a negative resist pattern. The negative resist pattern shown in FIG. 7 (d) is etched to obtain the circuit pattern shown in FIG. 7 (e).

【0064】このように、開口部の幅Δwが露光波長の
1/2程度の微細遮光膜パターン205を含む透明膜材
料212と、透過率を制御したハーフトーン位相シフタ
204及び遮光膜パターン211とを組み合せることに
より、一番外側の繰返しパターンのエッジ部分のコント
ラストが向上し、分離の優れた高い解像度のパターンを
露光することが可能となる。
As described above, the transparent film material 212 including the fine light-shielding film pattern 205 whose opening width Δw is about ½ of the exposure wavelength, the halftone phase shifter 204 and the light-shielding film pattern 211 whose transmittance is controlled. By combining the above, the contrast of the edge portion of the outermost repeating pattern is improved, and it becomes possible to expose a high resolution pattern with excellent separation.

【0065】また、ポジ型レジストを使用したときも図
7と同じ効果が得られる。
Also, when a positive resist is used, the same effect as in FIG. 7 can be obtained.

【0066】図8(a)は図7の偏光マスクの平面図、
図8(b)は図7の偏光マスクを原版にして投影露光し
たときのウェハ上の回路パターンの平面図である。
FIG. 8A is a plan view of the polarization mask of FIG.
FIG. 8B is a plan view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using the polarizing mask of FIG. 7 as an original plate.

【0067】図8(a)に示すように、透明基板203
には微細遮光膜パターン205を含む透明膜材料212
とハーフトーン位相シフタ204及び遮光膜パターン2
11とが形成されている。したがって、透明基板203
をそのまま露光すれば、図8(b)に示すようなパター
ン分離の優れた高い解像度のパターンを露光することが
可能となる。
As shown in FIG. 8A, the transparent substrate 203
Includes a transparent film material 212 including a fine light-shielding film pattern 205.
And halftone phase shifter 204 and light shielding film pattern 2
And 11 are formed. Therefore, the transparent substrate 203
8B is exposed as it is, it becomes possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation as shown in FIG. 8B.

【0068】図9は、本発明の実施例5であり、孤立パ
ターンをネガ型レジストを用いて形成する例である。図
9(a)は本発明の偏光マスクの断面図である。図9
(a)の下方より入射する照明光の透過光の複素振幅透
過率を、図9(b)に示す。図9(c)はこの偏光マス
クを原版として投影露光したときのウェハ上の光強度を
示す。図9(d)はこの偏光マスクを原版として投影露
光したときのウェハ上のネガレジストパターンの断面図
を示す。図9(e)はこの偏光マスクを原版として投影
露光したときのウェハ上の回路パターンの断面図を示
す。
FIG. 9 shows Example 5 of the present invention, which is an example of forming an isolated pattern using a negative resist. FIG. 9A is a sectional view of the polarization mask of the present invention. FIG.
FIG. 9B shows the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light incident from the lower side of FIG. FIG. 9C shows the light intensity on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 9D shows a sectional view of the negative resist pattern on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 9E shows a sectional view of a circuit pattern on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate.

【0069】図9(a)のWはパターンの露光する光透
過部201の巾であり、この中に偏光特性を有する導電
性の微細遮光膜パターン205が少なくとも1本存在す
る。この本数は光透過部201の開口部の幅Δwが露光
波長の1/2程度になるように選択される。
W of FIG. 9A is the width of the light transmitting portion 201 of the pattern to be exposed, in which at least one conductive fine light-shielding film pattern 205 having polarization characteristics is present. This number is selected so that the width Δw of the opening of the light transmitting portion 201 is about ½ of the exposure wavelength.

【0070】微細遮光膜パターン205は透明基板20
32にEB描画装置を用いて形成する。ハーフトーン位
相シフタ204は微細遮光膜パターン205とは別の透
明基板2031にEB描画装置を用いて形成され、この
部分(光遮光部202)の光透過率は5〜20%程度と
する。
The fine light-shielding film pattern 205 is the transparent substrate 20.
32 is formed by using an EB drawing device. The halftone phase shifter 204 is formed on the transparent substrate 2031 different from the fine light-shielding film pattern 205 using an EB drawing device, and the light transmittance of this portion (light-shielding portion 202) is about 5 to 20%.

【0071】透明基板2032の下方より入射する照明
光は微細遮光膜パターン205のある部分でパターンの
エッジ方向の偏光が透過し、透明基板2031上のハー
フトーン位相シフタ204のある部分は前記したように
5〜20%程度しか透過しない。ハーフトーン位相シフ
タ204には180°の位相シフタが設けられているた
め、この偏光マスクを透過直後の光の複素振幅透過率は
図9(b)のようになる。光透過部201の部分の複素
振幅透過率は微細遮光膜パターン205のある部分は複
素振幅が0となるため、理論上は点線で示したような透
過率分布となるが、微細遮光膜パターン205は露光波
長では解像しないため、実際には実線で示したような分
布となる。また、微細遮光膜パターン205の外側に
は、パターンが存在しないため、複素振幅透過率は10
0%となる。
Illumination light incident from below the transparent substrate 2032 transmits the polarized light in the edge direction of the pattern at the portion where the fine light-shielding film pattern 205 exists, and the portion where the halftone phase shifter 204 on the transparent substrate 2031 exists is as described above. Only about 5 to 20% is transmitted. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the complex amplitude transmittance of light immediately after passing through this polarization mask is as shown in FIG. 9B. The complex amplitude transmittance of the light transmitting portion 201 has a complex amplitude of 0 in a portion where the fine light-shielding film pattern 205 is present, so theoretically the transmittance distribution is as shown by the dotted line, but the fine light-shielding film pattern 205. Is not resolved at the exposure wavelength, so the distribution actually becomes as shown by the solid line. Further, since there is no pattern outside the fine light-shielding film pattern 205, the complex amplitude transmittance is 10
0%.

【0072】微細遮光膜パターン205の一番外側のパ
ターンとハーフトーン位相シフタ204との境界の部分
は、ハーフトーン位相シフタ204の透過率を制御する
ことにより、図23に示すようにコントラストを向上さ
せることができる。したがって、全体としては解像した
いパターンの幅Wのエッジの部分のコントラストの大き
な複素振幅透過率となる。
At the boundary between the outermost pattern of the fine light-shielding film pattern 205 and the halftone phase shifter 204, the transmittance of the halftone phase shifter 204 is controlled to improve the contrast as shown in FIG. Can be made. Therefore, as a whole, the complex amplitude transmissivity in which the contrast of the edge portion of the width W of the pattern to be resolved is large is obtained.

【0073】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ウェハ上の光強度は図9(c)のようにな
る。ハーフトーン位相シフタ204でほぼ遮光された部
分の光強度は、ネガ型レジストの現像限界より低くなっ
ているため、光透過部201の巾Wの部分のみが現像時
に残り、図9(d)に示すネガレジストパターンとな
る。図9(d)に示すネガレジストパターンをエッチン
グしたものが図9(e)に示す回路パターンである。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer is as shown in FIG. 9 (c). Since the light intensity of the portion substantially shielded by the halftone phase shifter 204 is lower than the development limit of the negative resist, only the portion of the width W of the light transmitting portion 201 remains during the development, and as shown in FIG. The resulting negative resist pattern is obtained. The circuit pattern shown in FIG. 9E is obtained by etching the negative resist pattern shown in FIG. 9D.

【0074】このように、開口部の幅Δwが露光波長の
1/2程度の微細遮光膜パターン205と透過率を制御
したハーフトーン位相シフタ204とを組み合せること
により、パターン分離の優れた高い解像度のパターンを
露光することが可能となる。また、位相シフタ材料を透
明基板2031、ハーフトーン材料を透明基板2032
に形成した例や、一枚の透明基板の同一面上にハーフト
ーン位相シフタ204と微細遮光膜パターン205を形
成した例でも図9と同じ効果が得られる。
As described above, by combining the fine light-shielding film pattern 205 whose opening width Δw is about ½ of the exposure wavelength and the halftone phase shifter 204 whose transmittance is controlled, excellent pattern separation is achieved. It becomes possible to expose a pattern of resolution. The phase shifter material is transparent substrate 2031 and the halftone material is transparent substrate 2032.
The same effect as in FIG. 9 can be obtained in the case of forming the halftone phase shifter 204 and the fine light shielding film pattern 205 on the same surface of one transparent substrate.

【0075】図10(a)、(b)は図9の偏光マスク
の平面図である。
FIGS. 10A and 10B are plan views of the polarization mask of FIG.

【0076】図10(a)に示すように、透明基板20
31にはハーフトーン位相シフタ204とマスク重ね合
わせマーク210が形成されている。図10(b)の透
明基板2032には微細遮光膜パターン205とマスク
重ね合わせマーク210が形成されている。したがっ
て、透明基板2031、2032を重ね合わせて露光す
る際に、それぞれのマスク重ね合わせマーク210の中
心座標を読み取り、重ね合わせ測定装置であらかじめ位
置決めしておけば、ハーフトーン位相シフタ204と微
細遮光膜パターン205との相対的な位置ずれが発生し
なくなり、パターン分離の優れた高い解像度のパターン
を露光することが可能となる。
As shown in FIG. 10A, the transparent substrate 20
A halftone phase shifter 204 and a mask overlay mark 210 are formed at 31. A fine light-shielding film pattern 205 and a mask overlay mark 210 are formed on the transparent substrate 2032 of FIG. Therefore, when the transparent substrates 2031 and 2032 are superposed and exposed, the center coordinates of the respective mask overlay marks 210 are read and pre-positioned by the overlay measuring device, so that the halftone phase shifter 204 and the fine light-shielding film are formed. A relative displacement with the pattern 205 does not occur, and it becomes possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation.

【0077】図11は、本発明の実施例6であり、孤立
パターンをネガ型レジストを用いて形成する例である。
図11(a)は本発明の偏光マスクの断面図である。図
11(a)の下方より入射する照明光の透過光の複素振
幅透過率を、図11(b)に示す。図11(c)はこの
偏光マスクを原版として投影露光したときのウェハ上の
光強度を示す。図11(d)はこの偏光マスクを原版と
して投影露光したときのウェハ上のネガレジストパター
ンの断面図を示す。図11(e)はこの偏光マスクを原
版として投影露光したときのウェハ上の回路パターンの
断面図を示す。図11(a)のWはパターンの露光する
光透過部201の巾であり、この中に偏光特性を有する
導電性の微細遮光膜パターン205が少なくとも1本存
在する。この本数は光透過部201の開口部の幅Δwが
露光波長の1/2程度になるように選択される。
FIG. 11 shows Example 6 of the present invention, which is an example of forming an isolated pattern using a negative resist.
FIG. 11A is a sectional view of the polarization mask of the present invention. FIG. 11B shows the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light that is incident from below in FIG. FIG. 11C shows the light intensity on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 11D shows a cross-sectional view of the negative resist pattern on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 11E shows a sectional view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. W of FIG. 11A is the width of the light transmitting portion 201 of the pattern to be exposed, in which at least one conductive fine light-shielding film pattern 205 having polarization characteristics exists. This number is selected so that the width Δw of the opening of the light transmitting portion 201 is about ½ of the exposure wavelength.

【0078】微細遮光膜パターン205は透明基板20
32にEB描画装置を用いて形成する。ハーフトーン位
相シフタ204は微細遮光膜パターン205とは別の透
明基板2031にEB描画装置を用いて形成され、この
部分(光遮光部202)の光透過率は5〜20%程度と
する。さらに透明基板2032の微細遮光膜パターン2
05のある面に遮光膜パターン211をやや離した位置
に同じ方法で形成する。遮光膜パターン211の内側の
エッジがハーフトーン位相シフタ204の内側のエッジ
よりも少し外側になるように配置する。
The fine light-shielding film pattern 205 is the transparent substrate 20.
32 is formed by using an EB drawing device. The halftone phase shifter 204 is formed on the transparent substrate 2031 different from the fine light-shielding film pattern 205 using an EB drawing device, and the light transmittance of this portion (light-shielding portion 202) is about 5 to 20%. Further, the fine light-shielding film pattern 2 on the transparent substrate 2032
The light-shielding film pattern 211 is formed on the surface where 05 is located at a slightly separated position by the same method. The light shielding film pattern 211 is arranged so that the inner edge thereof is slightly outside the inner edge of the halftone phase shifter 204.

【0079】透明基板2032の下方より入射する照明
光は微細遮光膜パターン205のある部分でパターンの
エッジ方向の偏光が透過し、透明基板2031上のハー
フトーン位相シフタ204のある部分は前記したように
5〜20%程度しか透過しない。ハーフトーン位相シフ
タ204には180°の位相シフタが設けられているた
め、この部分の光の位相は反転する。また、遮光膜パタ
ーン211が配置されている部分は複素振幅が0とな
る。
Illumination light incident from below the transparent substrate 2032 transmits the polarized light in the edge direction of the pattern in the portion where the fine light-shielding film pattern 205 exists, and the portion where the halftone phase shifter 204 on the transparent substrate 2031 exists is as described above. Only about 5 to 20% is transmitted. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the phase of the light in this portion is inverted. The complex amplitude becomes 0 in the portion where the light shielding film pattern 211 is arranged.

【0080】この偏光マスクを透過直後の光の複素振幅
透過率は図11(b)のようになる。光透過部201の
部分の複素振幅透過率は微細遮光膜パターン205のあ
る部分は複素振幅が0となるため、理論上は点線で示し
たような透過率分布となるが、微細遮光膜パターン20
5は露光波長では解像しないため、実際には実線で示し
たような分布となる。
The complex amplitude transmittance of light immediately after passing through this polarization mask is as shown in FIG. 11 (b). The complex amplitude transmittance of the portion of the light transmitting portion 201 has a complex amplitude of 0 in the portion where the fine light-shielding film pattern 205 is present, so theoretically the transmittance distribution is as shown by the dotted line, but the fine light-shielding film pattern 20.
Since No. 5 is not resolved at the exposure wavelength, the distribution actually becomes as shown by the solid line.

【0081】微細遮光膜パターン205の外側のパター
ンとハーフトーン位相シフタ204との境界の部分は、
ハーフトーン位相シフタ204の透過率を制御すること
により、図23に示すようにコントラストを向上させる
ことができる。したがって、全体としては解像したいパ
ターンの幅Wのエッジの部分のコントラストの大きな複
素振幅透過率となる。
The boundary between the pattern outside the fine light-shielding film pattern 205 and the halftone phase shifter 204 is
By controlling the transmittance of the halftone phase shifter 204, the contrast can be improved as shown in FIG. Therefore, as a whole, the complex amplitude transmissivity in which the contrast of the edge portion of the width W of the pattern to be resolved is large is obtained.

【0082】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ウェハ上の光強度は図11(c)のようにな
る。ハーフトーン位相シフタ204でほぼ遮光された部
分の光強度は、ネガ型レジストの現像限界より低くなっ
ているため、光透過部201(W)の部分は現像時に残
り、図11(d)に示すネガレジストパターンとなる。
図11(d)に示すネガレジストパターンをエッチング
したものが図11(e)に示す回路パターンである。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer is as shown in FIG. 11 (c). Since the light intensity of the portion substantially shielded by the halftone phase shifter 204 is lower than the developing limit of the negative resist, the portion of the light transmitting portion 201 (W) remains during the developing and is shown in FIG. 11 (d). It becomes a negative resist pattern.
The circuit pattern shown in FIG. 11E is obtained by etching the negative resist pattern shown in FIG.

【0083】このように、開口部の幅Δwが露光波長の
1/2程度の微細遮光膜パターン205及び遮光膜パタ
ーン211と透過率を制御したハーフトーン位相シフタ
204とを組み合せることにより、孤立パターンのエッ
ジ部分のコントラストが高くなり、分離の優れた高い解
像度のパターンを露光することが可能となる。
As described above, by combining the fine light-shielding film pattern 205 and the light-shielding film pattern 211 having the opening width Δw of about 1/2 of the exposure wavelength and the halftone phase shifter 204 whose transmittance is controlled, the isolation is achieved. The contrast of the edge portion of the pattern becomes high, and it becomes possible to expose a high resolution pattern having excellent separation.

【0084】また、位相シフタ材料を透明基板203
1、遮光膜パターン211が載ったハーフトーン材料を
透明基板2032に形成した例や、一枚の透明基板の同
一面上に遮光膜パターン211が載ったハーフトーン位
相シフタ204と微細遮光膜パターン205を形成した
例でも図11と同じ効果が得られる。
The phase shifter material is used as the transparent substrate 203.
1. An example in which a halftone material having a light shielding film pattern 211 is formed on a transparent substrate 2032, or a halftone phase shifter 204 having a light shielding film pattern 211 and a fine light shielding film pattern 205 on the same surface of one transparent substrate. The same effect as that of FIG.

【0085】ポジ型レジストを使用したときも図11と
同じ効果が得られる。
The same effect as in FIG. 11 can be obtained when a positive resist is used.

【0086】図12(a)、(b)は図11の偏光マス
クの平面図である。図12(a)に示すように、透明基
板2031にはハーフトーン位相シフタ204とマスク
重ね合わせマーク210が形成されている。図12
(b)の透明基板2032には微細遮光膜パターン20
5及び遮光膜パターン211とマスク重ね合わせマーク
210が形成されている。したがって、透明基板203
1、2032を重ね合わせて露光する際に、それぞれの
マスク重ね合わせマーク210の中心座標を読み取り、
重ね合わせ測定装置であらかじめ位置決めしておけば、
ハーフトーン位相シフタ204と微細遮光膜パターン2
05及び遮光膜パターン211との相対的な位置ずれが
発生しなくなり、パターン分離の優れた高い解像度のパ
ターンを露光することが可能となる。
12 (a) and 12 (b) are plan views of the polarization mask of FIG. As shown in FIG. 12A, a halftone phase shifter 204 and a mask overlay mark 210 are formed on the transparent substrate 2031. FIG.
The fine light-shielding film pattern 20 is formed on the transparent substrate 2032 of FIG.
5 and the light shielding film pattern 211 and the mask overlay mark 210 are formed. Therefore, the transparent substrate 203
When superimposing and exposing 1 and 2032, the central coordinates of each mask overlay mark 210 are read,
If you position in advance with the overlay measuring device,
Halftone phase shifter 204 and fine light-shielding film pattern 2
05 and the light-shielding film pattern 211 are not displaced relative to each other, and it is possible to expose a high-resolution pattern with excellent pattern separation.

【0087】図13は図11の偏光マスクを原版にして
投影露光したときのウェハ上の孤立パターンの平面図で
ある。
FIG. 13 is a plan view of an isolated pattern on a wafer when projection exposure is performed using the polarizing mask of FIG. 11 as an original plate.

【0088】図14は、本発明の実施例7であり、孤立
パターンをネガ型レジストを用いて形成する例である。
図14(a)は本発明の偏光マスクの断面図である。図
14(a)の下方より入射する照明光の透過光の複素振
幅透過率を、図14(b)に示す。図14(c)はこの
偏光マスクを原版として投影露光したときのウェハ上の
光強度を示す。図14(d)はこの偏光マスクを原版と
して投影露光したときのウェハ上のネガレジストパター
ンの断面図を示す。図14(e)はこの偏光マスクを原
版として投影露光したときのウェハ上の回路パターンの
断面図を示す。図14(a)のWはパターンの露光する
光透過部201の巾であり、この中に偏光特性を有する
導電性の微細遮光膜パターン205が少なくとも1本存
在する。この本数は光透過部201の開口部の幅Δwが
露光波長の1/2程度になるように選択される。
FIG. 14 shows Example 7 of the present invention, which is an example of forming an isolated pattern using a negative resist.
FIG. 14A is a sectional view of the polarization mask of the present invention. FIG. 14B shows the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light that is incident from below in FIG. FIG. 14C shows the light intensity on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 14D shows a cross-sectional view of the negative resist pattern on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 14E shows a sectional view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. W in FIG. 14A is the width of the light transmitting portion 201 of the pattern to be exposed, and at least one conductive fine light-shielding film pattern 205 having polarization characteristics is present therein. This number is selected so that the width Δw of the opening of the light transmitting portion 201 is about ½ of the exposure wavelength.

【0089】透明基板203に透明膜材料212、微細
遮光膜パターン205及びハーフトーン位相シフタ20
4を図5と同様の方法で形成する。
A transparent film 203, a fine light-shielding film pattern 205, and a halftone phase shifter 20 are formed on a transparent substrate 203.
4 is formed in the same manner as in FIG.

【0090】透明基板203の下方より入射する照明光
は微細遮光膜パターン205のある部分でパターンのエ
ッジ方向の偏光が透過し、透明膜材料212の上のハー
フトーン位相シフタ204のある部分は前記したように
5〜20%程度しか透過しない。ハーフトーン位相シフ
タ204には180°の位相シフタが設けられているた
め、この部分の光の位相は反転する。
Illumination light incident from below the transparent substrate 203 transmits polarized light in the edge direction of the pattern in the portion where the fine light-shielding film pattern 205 exists, and the portion where the halftone phase shifter 204 on the transparent film material 212 exists is the above-mentioned. As described above, only about 5 to 20% is transmitted. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the phase of the light in this portion is inverted.

【0091】この偏光マスクを透過直後の光の複素振幅
透過率は図14(b)のようになる。光透過部201の
部分の複素振幅透過率は微細遮光膜パターン205のあ
る部分は複素振幅が0となるため、理論上は点線で示し
たような透過率分布となるが、微細遮光膜パターン20
5は露光波長では解像しないため、実際には実線で示し
たような分布となる。
The complex amplitude transmittance of light immediately after passing through this polarization mask is as shown in FIG. The complex amplitude transmittance of the portion of the light transmitting portion 201 has a complex amplitude of 0 in the portion where the fine light-shielding film pattern 205 is present, so theoretically the transmittance distribution is as shown by the dotted line, but the fine light-shielding film pattern 20.
Since No. 5 is not resolved at the exposure wavelength, the distribution actually becomes as shown by the solid line.

【0092】微細遮光膜パターン205の外側のパター
ンとハーフトーン位相シフタ204との境界の部分は、
ハーフトーン位相シフタ204の透過率を制御すること
により、図23に示すようにコントラストを向上させる
ことができる。したがって、全体としては解像したいパ
ターンの幅Wのエッジの部分のコントラストの大きな複
素振幅透過率となる。
The boundary between the pattern outside the fine light-shielding film pattern 205 and the halftone phase shifter 204 is
By controlling the transmittance of the halftone phase shifter 204, the contrast can be improved as shown in FIG. Therefore, as a whole, the complex amplitude transmissivity in which the contrast of the edge portion of the width W of the pattern to be resolved is large is obtained.

【0093】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ウェハ上の光強度は図14(c)のようにな
る。ハーフトーン位相シフタ204でほぼ遮光された部
分の光強度は、ネガ型レジストの現像限界より低くなっ
ているため、光透過部201の巾Wの部分は現像時に残
り、図14(d)に示すネガレジストパターンとなる。
図14(d)に示すネガレジストパターンをエッチング
したものが図14(e)に示す回路パターンである。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer is as shown in FIG. 14 (c). Since the light intensity of the portion substantially shielded by the halftone phase shifter 204 is lower than the development limit of the negative resist, the portion having the width W of the light transmitting portion 201 remains during the development and is shown in FIG. It becomes a negative resist pattern.
The circuit pattern shown in FIG. 14E is obtained by etching the negative resist pattern shown in FIG.

【0094】このように、開口部の幅Δwが露光波長の
1/2程度の微細遮光膜パターン205を含む透明膜材
料212と、透過率を制御したハーフトーン位相シフタ
204とを組み合せることにより、分離の優れた高い解
像度のパターンを露光することが可能となる。
As described above, by combining the transparent film material 212 including the fine light-shielding film pattern 205 whose opening width Δw is about ½ of the exposure wavelength, and the halftone phase shifter 204 whose transmittance is controlled. It is possible to expose a high resolution pattern with excellent separation.

【0095】図15(a)は図14の偏光マスクの平面
図、図15(b)は図14の偏光マスクを原版にして投
影露光したときのウェハ上の回路パターンの平面図であ
る。
FIG. 15A is a plan view of the polarization mask of FIG. 14, and FIG. 15B is a plan view of a circuit pattern on the wafer when projection exposure is performed using the polarization mask of FIG. 14 as an original plate.

【0096】図15(a)に示すように、透明基板20
3には微細遮光膜パターン205を含む透明膜材料21
2とハーフトーン位相シフタ204とが形成されてい
る。したがって、透明基板203をそのまま露光すれ
ば、図15(b)に示すようなパターン分離の優れた高
い解像度のパターンを露光することが可能となる。
As shown in FIG. 15A, the transparent substrate 20
3 is a transparent film material 21 including a fine light-shielding film pattern 205.
2 and a halftone phase shifter 204 are formed. Therefore, if the transparent substrate 203 is exposed as it is, it becomes possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation as shown in FIG.

【0097】図16は、本発明の実施例8であり、孤立
パターンをネガ型レジストを用いて形成する例である。
図16(a)は本発明の偏光マスクの断面図である。図
16(a)の下方より入射する照明光の透過光の複素振
幅透過率を、図16(b)に示す。図16(c)はこの
偏光マスクを原版として投影露光したときのウェハ上の
光強度を示す。図16(d)はこの偏光マスクを原版と
して投影露光したときのウェハ上のネガレジストパター
ンの断面図を示す。図16(e)はこの偏光マスクを原
版として投影露光したときのウェハ上の回路パターンの
断面図を示す。図16(a)のWはパターンの露光する
光透過部201の巾であり、この中に偏光特性を有する
導電性の微細遮光膜パターン205が少なくとも1本存
在する。この本数は光透過部201の開口部の幅Δwが
露光波長の1/2程度になるように選択される。
FIG. 16 shows an eighth embodiment of the present invention, which is an example of forming an isolated pattern using a negative resist.
FIG. 16A is a sectional view of the polarization mask of the present invention. FIG. 16B shows the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light that is incident from below in FIG. FIG. 16C shows the light intensity on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 16D shows a sectional view of a negative resist pattern on a wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 16E shows a sectional view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. W of FIG. 16A is the width of the light transmitting portion 201 of the pattern to be exposed, in which at least one conductive fine light-shielding film pattern 205 having polarization characteristics is present. This number is selected so that the width Δw of the opening of the light transmitting portion 201 is about ½ of the exposure wavelength.

【0098】透明基板203に透明膜材料212、微細
遮光膜パターン205及びハーフトーン位相シフタ20
4を図5と同様の方法で形成する。さらに、ハーフトー
ン位相シフタ204の上に遮光膜パターン211をEB
描画装置で形成する。遮光膜パターン211の内側のエ
ッジはハーフトーン位相シフタ204の内側のエッジよ
りも外側に配置する。
On the transparent substrate 203, the transparent film material 212, the fine light-shielding film pattern 205, and the halftone phase shifter 20.
4 is formed in the same manner as in FIG. Further, the light-shielding film pattern 211 is EB-formed on the halftone phase shifter 204.
It is formed by a drawing device. The inner edge of the light shielding film pattern 211 is arranged outside the inner edge of the halftone phase shifter 204.

【0099】透明基板203の下方より入射する照明光
は微細遮光膜パターン205のある部分でパターンのエ
ッジ方向の偏光が透過し、透明膜材料212の上のハー
フトーン位相シフタ204のある部分は前記したように
5〜20%程度しか透過しない。ハーフトーン位相シフ
タ204には180°の位相シフタが設けられているた
め、この部分の光の位相は反転する。また、遮光膜パタ
ーン211が設けられている部分は完全に遮光されてい
るため、複素振幅は0となる。
Illumination light incident from below the transparent substrate 203 transmits the polarized light in the edge direction of the pattern in the portion where the fine light-shielding film pattern 205 exists, and the portion where the halftone phase shifter 204 on the transparent film material 212 exists is the above-mentioned. As described above, only about 5 to 20% is transmitted. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the phase of the light in this portion is inverted. Further, since the portion where the light shielding film pattern 211 is provided is completely shielded from light, the complex amplitude becomes zero.

【0100】この偏光マスクを透過直後の光の複素振幅
透過率は図16(b)のようになる。光透過部201の
部分の複素振幅透過率は微細遮光膜パターン205のあ
る部分は複素振幅が0となるため、理論上は点線で示し
たような透過率分布となるが、微細遮光膜パターン20
5は露光波長では解像しないため、実際には実線で示し
たような分布となる。
The complex amplitude transmittance of light immediately after passing through this polarization mask is as shown in FIG. 16 (b). The complex amplitude transmittance of the portion of the light transmitting portion 201 has a complex amplitude of 0 in the portion where the fine light-shielding film pattern 205 is present, so theoretically the transmittance distribution is as shown by the dotted line, but the fine light-shielding film pattern 20.
Since No. 5 is not resolved at the exposure wavelength, the distribution actually becomes as shown by the solid line.

【0101】微細遮光膜パターン205の外側のパター
ンとハーフトーン位相シフタ204との境界の部分は、
ハーフトーン位相シフタ204の透過率を制御すること
により、図23に示すようにコントラストを向上させる
ことができる。したがって、全体としては解像したいパ
ターンの幅Wのエッジの部分のコントラストの大きな複
素振幅透過率となる。
The boundary between the pattern outside the fine light-shielding film pattern 205 and the halftone phase shifter 204 is
By controlling the transmittance of the halftone phase shifter 204, the contrast can be improved as shown in FIG. Therefore, as a whole, the complex amplitude transmissivity in which the contrast of the edge portion of the width W of the pattern to be resolved is large is obtained.

【0102】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ウェハ上の光強度は図16(c)のようにな
る。ハーフトーン位相シフタ204でほぼ遮光された部
分の光強度は、ネガ型レジストの現像限界より低くなっ
ているため、光透過部201の巾Wの部分は現像時に残
り、図16(d)に示すネガレジストパターンとなる。
図16(d)に示すネガレジストパターンをエッチング
したものが図16(e)に示す回路パターンである。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer is as shown in FIG. 16 (c). Since the light intensity of the portion substantially shielded by the halftone phase shifter 204 is lower than the development limit of the negative resist, the portion having the width W of the light transmitting portion 201 remains during the development and is shown in FIG. It becomes a negative resist pattern.
The circuit pattern shown in FIG. 16 (e) is obtained by etching the negative resist pattern shown in FIG. 16 (d).

【0103】このように、開口部の幅Δwが露光波長の
1/2程度の微細遮光膜パターン205を含む透明膜材
料212と、透過率を制御したハーフトーン位相シフタ
204及び遮光膜パターン211とを組み合せることに
より、孤立パターンのエッジ部分のコントラストが向上
し、分離の優れた高い解像度のパターンを露光すること
が可能となる。
As described above, the transparent film material 212 including the fine light-shielding film pattern 205 whose opening width Δw is about ½ of the exposure wavelength, the halftone phase shifter 204 and the light-shielding film pattern 211 whose transmittance is controlled. By combining the above, the contrast of the edge portion of the isolated pattern is improved, and it becomes possible to expose a high resolution pattern with excellent separation.

【0104】図17(a)は図16の偏光マスクの平面
図、図17(b)は図16の偏光マスクを原版にして投
影露光したときのウェハ上の回路パターンの平面図であ
る。
FIG. 17A is a plan view of the polarization mask of FIG. 16, and FIG. 17B is a plan view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using the polarization mask of FIG. 16 as an original plate.

【0105】図17(a)に示すように、透明基板20
3には微細遮光膜パターン205を含む透明膜材料21
2とハーフトーン位相シフタ204及び遮光膜パターン
211とが形成されている。したがって、透明基板20
3をそのまま露光すれば、図17(b)に示すようなパ
ターン分離の優れた高い解像度のパターンを露光するこ
とが可能となる。
As shown in FIG. 17A, the transparent substrate 20
3 is a transparent film material 21 including a fine light-shielding film pattern 205.
2, the halftone phase shifter 204 and the light shielding film pattern 211 are formed. Therefore, the transparent substrate 20
If 3 is exposed as it is, it becomes possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation as shown in FIG.

【0106】図18は、本発明の実施例9であり、孤立
パターンをポジ型レジストを用いて形成する例である。
図18(a)は本発明の偏光マスクの断面図である。図
18(a)の下方より入射する照明光の透過光の複素振
幅透過率を、図18(b)に示す。図18(c)はこの
偏光マスクを原版として投影露光したときのウェハ上の
光強度を示す。図18(d)はこの偏光マスクを原版と
して投影露光したときのウェハ上のポジレジストパター
ンの断面図を示す。図18(e)はこの偏光マスクを原
版として投影露光したときのウェハ上の回路パターンの
断面図を示す。
FIG. 18 shows Example 9 of the present invention, which is an example of forming an isolated pattern using a positive resist.
FIG. 18A is a sectional view of the polarization mask of the present invention. FIG. 18B shows the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light that is incident from below in FIG. FIG. 18C shows the light intensity on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 18D shows a sectional view of the positive resist pattern on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 18E shows a sectional view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate.

【0107】図18(a)のWはパターンの露光する光
透過部201の巾であり、この中に偏光特性を有する導
電性の微細遮光膜パターン205が少なくとも1本存在
する。この本数は光透過部201の開口部の幅Δwが露
光波長の1/2程度になるように選択される。
In FIG. 18A, W is the width of the light transmitting portion 201 of the pattern to be exposed, in which at least one conductive fine light-shielding film pattern 205 having polarization characteristics exists. This number is selected so that the width Δw of the opening of the light transmitting portion 201 is about ½ of the exposure wavelength.

【0108】微細遮光膜パターン205は透明基板20
32にEB描画装置を用いて形成する。ハーフトーン位
相シフタ204は微細遮光膜パターン205とは別の透
明基板2031にEB描画装置を用いて形成され、この
部分(光遮光部202)の光透過率は5〜20%程度と
する。
The fine light-shielding film pattern 205 is the transparent substrate 20.
32 is formed by using an EB drawing device. The halftone phase shifter 204 is formed on the transparent substrate 2031 different from the fine light-shielding film pattern 205 using an EB drawing device, and the light transmittance of this portion (light-shielding portion 202) is about 5 to 20%.

【0109】透明基板2032の下方より入射する照明
光は微細遮光膜パターン205のある部分でパターンの
エッジ方向の偏光が透過し、透明基板2031上のハー
フトーン位相シフタ204のある部分は前記したように
5〜20%程度しか透過しない。ハーフトーン位相シフ
タ204には180°の位相シフタが設けられているた
め、この偏光マスクを透過直後の光の複素振幅透過率は
図18(b)のようになる。光透過部201の部分の複
素振幅透過率は微細遮光膜パターン205のある部分は
複素振幅が0となるため、理論上は点線で示したような
透過率分布となるが、微細遮光膜パターン205は露光
波長では解像しないため、実際には実線で示したような
分布となる。また、微細遮光膜パターン205の外側に
は、パターンが存在しないため、複素振幅透過率は10
0%となる。
Illumination light incident from below the transparent substrate 2032 transmits the polarized light in the edge direction of the pattern in the portion where the fine light-shielding film pattern 205 exists, and the portion where the halftone phase shifter 204 on the transparent substrate 2031 exists is as described above. Only about 5 to 20% is transmitted. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the complex amplitude transmittance of light immediately after passing through this polarization mask is as shown in FIG. 18B. The complex amplitude transmittance of the light transmitting portion 201 has a complex amplitude of 0 in a portion where the fine light-shielding film pattern 205 is present, so theoretically the transmittance distribution is as shown by the dotted line, but the fine light-shielding film pattern 205. Is not resolved at the exposure wavelength, so the distribution actually becomes as shown by the solid line. Further, since there is no pattern outside the fine light-shielding film pattern 205, the complex amplitude transmittance is 10
0%.

【0110】微細遮光膜パターン205の一番内側のパ
ターンとハーフトーン位相シフタ204との境界の部分
は、ハーフトーン位相シフタ204の透過率を制御する
ことにより、図23に示すようにコントラストを向上さ
せることができる。したがって、全体としては解像した
いパターンの幅Wのエッジの部分のコントラストの大き
な複素振幅透過率となる。
At the boundary portion between the innermost pattern of the fine light-shielding film pattern 205 and the halftone phase shifter 204, the transmittance of the halftone phase shifter 204 is controlled to improve the contrast as shown in FIG. Can be made. Therefore, as a whole, the complex amplitude transmissivity in which the contrast of the edge portion of the width W of the pattern to be resolved is large is obtained.

【0111】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ウェハ上の光強度は図18(c)のようにな
る。ハーフトーン位相シフタ204でほぼ遮光された部
分の光強度は、ポジ型レジストの現像限界より低くなっ
ているため、光透過部201の巾W及びその外側のパタ
ーンのない部分は現像時に除去され、図18(d)に示
すポジレジストパターンとなる。図18(d)に示すポ
ジレジストパターンをエッチングしたものが図18
(e)に示す回路パターンである。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer is as shown in FIG. 18 (c). Since the light intensity of the portion substantially shielded by the halftone phase shifter 204 is lower than the development limit of the positive resist, the width W of the light transmission portion 201 and the portion without the pattern outside thereof are removed during the development. The positive resist pattern shown in FIG. The result obtained by etching the positive resist pattern shown in FIG.
It is a circuit pattern shown in (e).

【0112】このように、開口部の幅Δwが露光波長の
1/2程度の微細遮光膜パターン205と透過率を制御
したハーフトーン位相シフタ204とを組み合せること
により、パターン分離の優れた高い解像度のパターンを
露光することが可能となる。また、位相シフタ材料を透
明基板2031、ハーフトーン材料を透明基板2032
に形成した例や、一枚の透明基板の同一面上にハーフト
ーン位相シフタ204と微細遮光膜パターン205を形
成した例でも図18と同じ効果が得られる。
As described above, by combining the fine light-shielding film pattern 205 whose opening width Δw is about ½ of the exposure wavelength and the halftone phase shifter 204 whose transmittance is controlled, excellent pattern separation is achieved. It becomes possible to expose a pattern of resolution. The phase shifter material is transparent substrate 2031 and the halftone material is transparent substrate 2032.
18 and the example in which the halftone phase shifter 204 and the fine light shielding film pattern 205 are formed on the same surface of one transparent substrate, the same effect as in FIG. 18 can be obtained.

【0113】図19(a)、(b)は図18の偏光マス
クの平面図である。図19(a)に示すように、透明基
板2031にはハーフトーン位相シフタ204とマスク
重ね合わせマーク210が形成されている。図19
(b)の透明基板2032には微細遮光膜パターン20
5とマスク重ね合わせマーク210が形成されている。
したがって、透明基板2031、2032を重ね合わせ
て露光する際に、それぞれのマスク重ね合わせマーク2
10の中心座標を読み取り、重ね合わせ測定装置であら
かじめ位置決めしておけば、ハーフトーン位相シフタ2
04と微細遮光膜パターン205との相対的な位置ずれ
が発生しなくなり、パターン分離の優れた高い解像度の
パターンを露光することが可能となる。
19 (a) and 19 (b) are plan views of the polarization mask of FIG. As shown in FIG. 19A, a halftone phase shifter 204 and a mask overlay mark 210 are formed on the transparent substrate 2031. FIG.
The fine light-shielding film pattern 20 is formed on the transparent substrate 2032 of FIG.
5 and a mask overlay mark 210 are formed.
Therefore, when the transparent substrates 2031 and 2032 are superposed and exposed, the respective mask overlay marks 2
If the center coordinates of 10 are read and pre-positioned with the overlay measuring device, the halftone phase shifter 2
04 and the fine light-shielding film pattern 205 are not displaced relative to each other, and it is possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation.

【0114】図20は本発明の実施例10であり、孤立
パターンをポジ型レジストを用いて形成する例である。
図20(a)は本発明の偏光マスクの断面図である。図
20(a)の下方より入射する照明光の透過光の複素振
幅透過率を、図20(b)に示す。図20(c)はこの
偏光マスクを原版として投影露光したときのウェハ上の
光強度を示す。図20(d)はこの偏光マスクを原版と
して投影露光したときのウェハ上のポジレジストパター
ンの断面図を示す。図20(e)はこの偏光マスクを原
版として投影露光したときのウェハ上の回路パターンの
断面図を示す。図20(a)のWはパターンの露光する
光透過部201の巾であり、この中に偏光特性を有する
導電性の微細遮光膜パターン205が少なくとも1本存
在する。この本数は光透過部201の開口部の幅Δwが
露光波長の1/2程度になるように選択される。
FIG. 20 shows Example 10 of the present invention, which is an example of forming an isolated pattern using a positive resist.
FIG. 20A is a sectional view of the polarization mask of the present invention. FIG. 20B shows the complex amplitude transmittance of the transmitted light of the illumination light that is incident from below in FIG. FIG. 20C shows the light intensity on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 20D shows a sectional view of a positive resist pattern on the wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. FIG. 20E shows a sectional view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using this polarizing mask as an original plate. W of FIG. 20A is the width of the light transmitting portion 201 of the pattern to be exposed, in which at least one conductive fine light-shielding film pattern 205 having polarization characteristics is present. This number is selected so that the width Δw of the opening of the light transmitting portion 201 is about ½ of the exposure wavelength.

【0115】透明基板203に透明膜材料212、微細
遮光膜パターン205及びハーフトーン位相シフタ20
4を図5と同様の方法で形成する。
The transparent film 203, the fine light-shielding film pattern 205, and the halftone phase shifter 20 are formed on the transparent substrate 203.
4 is formed in the same manner as in FIG.

【0116】透明基板203の下方より入射する照明光
は微細遮光膜パターン205のある部分でパターンのエ
ッジ方向の偏光が透過し、透明膜材料212の上のハー
フトーン位相シフタ204のある部分は前記したように
5〜20%程度しか透過しない。ハーフトーン位相シフ
タ204には180°の位相シフタが設けられているた
め、この部分の光の位相は反転する。また、透明膜材料
212のパターンのない部分は透過率は100%とな
る。
Illumination light incident from below the transparent substrate 203 transmits the polarized light in the edge direction of the pattern in the portion where the fine light shielding film pattern 205 is present, and the portion where the halftone phase shifter 204 is provided on the transparent film material 212 is the above-mentioned. As described above, only about 5 to 20% is transmitted. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the phase of the light in this portion is inverted. Further, the transmittance of the transparent film material 212 where there is no pattern is 100%.

【0117】この偏光マスクを透過直後の光の複素振幅
透過率は図20(b)のようになる。光透過部201の
部分の複素振幅透過率は微細遮光膜パターン205のあ
る部分は複素振幅が0となるため、理論上は点線で示し
たような透過率分布となるが、微細遮光膜パターン20
5は露光波長では解像しないため、実際には実線で示し
たような分布となる。
FIG. 20B shows the complex amplitude transmittance of light immediately after passing through this polarization mask. The complex amplitude transmittance of the portion of the light transmitting portion 201 has a complex amplitude of 0 in the portion where the fine light-shielding film pattern 205 is present, so theoretically the transmittance distribution is as shown by the dotted line, but the fine light-shielding film pattern 20.
Since No. 5 is not resolved at the exposure wavelength, the distribution actually becomes as shown by the solid line.

【0118】微細遮光膜パターン205の内側のパター
ンとハーフトーン位相シフタ204との境界の部分は、
ハーフトーン位相シフタ204の透過率を制御すること
により、図23に示すようにコントラストを向上させる
ことができる。したがって、全体としては解像したいパ
ターンの幅Wのエッジの部分のコントラストの大きな複
素振幅透過率となる。
The boundary between the pattern inside the fine light-shielding film pattern 205 and the halftone phase shifter 204 is
By controlling the transmittance of the halftone phase shifter 204, the contrast can be improved as shown in FIG. Therefore, as a whole, the complex amplitude transmissivity in which the contrast of the edge portion of the width W of the pattern to be resolved is large is obtained.

【0119】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ウェハ上の光強度は図20(c)のようにな
る。ハーフトーン位相シフタ204でほぼ遮光された部
分の光強度は、ポジ型レジストの現像限界より低くなっ
ているため、光透過部201の巾Wの部分及びパターン
のない部分は現像時に除去され、図20(d)に示すポ
ジレジストパターンとなる。図20(d)に示すポジレ
ジストパターンをエッチングしたものが図20(e)に
示す回路パターンである。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer is as shown in FIG. 20 (c). Since the light intensity of the portion substantially shielded by the halftone phase shifter 204 is lower than the development limit of the positive resist, the width W portion of the light transmitting portion 201 and the portion without pattern are removed at the time of development. The positive resist pattern shown in 20 (d) is obtained. The circuit pattern shown in FIG. 20E is obtained by etching the positive resist pattern shown in FIG.

【0120】このように、開口部の幅Δwが露光波長の
1/2程度の微細遮光膜パターン205を含む透明膜材
料212と、透過率を制御したハーフトーン位相シフタ
204とを組み合せることにより、分離の優れた高い解
像度のパターンを露光することが可能となる。
As described above, by combining the transparent film material 212 including the fine light-shielding film pattern 205 having the opening width Δw of about ½ of the exposure wavelength, and the halftone phase shifter 204 whose transmittance is controlled. It is possible to expose a high resolution pattern with excellent separation.

【0121】図21(a)は図20の偏光マスクの平面
図、図21(b)は図20の偏光マスクを原版にして投
影露光したときのウェハ上の回路パターンの平面図であ
る。
FIG. 21 (a) is a plan view of the polarization mask of FIG. 20, and FIG. 21 (b) is a plan view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using the polarization mask of FIG. 20 as an original plate.

【0122】図21(a)に示すように、透明基板20
3には微細遮光膜パターン205を含む透明膜材料21
2とハーフトーン位相シフタ204とが形成されてい
る。したがって、透明基板203をそのまま露光すれ
ば、図21(b)に示すようなパターン分離の優れた高
い解像度のパターンを露光することが可能となる。
As shown in FIG. 21A, the transparent substrate 20
3 is a transparent film material 21 including a fine light-shielding film pattern 205.
2 and a halftone phase shifter 204 are formed. Therefore, if the transparent substrate 203 is exposed as it is, it becomes possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation as shown in FIG.

【0123】図22は図18及び図20の偏光マスクを
原版として投影露光したときのウェハ上の孤立パターン
の平面図である。
FIG. 22 is a plan view of an isolated pattern on a wafer when projection exposure is performed using the polarizing mask of FIGS. 18 and 20 as an original plate.

【0124】図23はハーフトーン型位相シフタの原理
を示す図である。図23(a)はハーフトーン型位相シ
フタを形成したマスクの断面図、図23(b)はマスク
透過光の複素振幅透過率、図23(c)はマスクを原版
にして投影露光したときのウェハ上の光の複素振幅透過
率、図23(d)は前記マスクを原版にして投影露光し
たときのウェハ上の光強度分布を示す。
FIG. 23 is a diagram showing the principle of the halftone type phase shifter. 23A is a cross-sectional view of a mask having a halftone phase shifter formed thereon, FIG. 23B is a complex amplitude transmittance of light transmitted through the mask, and FIG. 23C is a projection exposure using the mask as an original plate. FIG. 23D shows the complex amplitude transmittance of light on the wafer, and the light intensity distribution on the wafer when projection exposure is performed using the mask as the original plate.

【0125】図23(a)では透明基板203にハーフ
トーン位相シフタ204をEB描画装置で形成してお
り、ハーフトーン位相シフタ204のある部分は光遮光
部202、ハーフトーン位相シフタ204のない部分は
光透過部201となる。
In FIG. 23A, the halftone phase shifter 204 is formed on the transparent substrate 203 by an EB drawing device, and the portion with the halftone phase shifter 204 is the light shielding portion 202 and the portion without the halftone phase shifter 204. Becomes the light transmitting portion 201.

【0126】透明基板203の下方より入射する照明光
はハーフトーン位相シフタ204のない部分で100%
透過し、ハーフトーン位相シフタ204のある部分は前
記したように5〜20%程度しか透過しない。ハーフト
ーン位相シフタ204には180°の位相シフタが設け
られているため、この部分の光の位相は反転する。
Illumination light incident from below the transparent substrate 203 is 100% at a portion without the halftone phase shifter 204.
A part of the halftone phase shifter 204 transmits only about 5 to 20% as described above. Since the halftone phase shifter 204 is provided with a 180 ° phase shifter, the phase of the light in this portion is inverted.

【0127】このマスクを透過直後の光の複素振幅透過
率は図23(b)のようになる。光透過部201の部分
の複素振幅透過率は100%となるが、ハーフトーン位
相シフタ204のある部分は前記したように5〜20%
程度しか透過せず、位相が反転するため、実線で示した
ような分布となる。
The complex amplitude transmittance of light immediately after passing through this mask is as shown in FIG. 23 (b). The complex amplitude transmittance of the portion of the light transmitting portion 201 is 100%, but the portion with the halftone phase shifter 204 is 5 to 20% as described above.
Since the light is transmitted only to some extent and the phase is inverted, the distribution shown by the solid line is obtained.

【0128】マスクを原版にして投影露光したときのウ
ェハ上の光の複素振幅透過率は図23(c)のようにな
る。光透過部201の部分のみの複素振幅透過率は点線
部52、光遮光部202のみの複素振幅透過率は点線部
53のようになる。光遮光部202と光透過部201は
連続しているため、実際には点線部52と点線部53の
和の分布となり、実線部51のような透過率分布とな
る。したがって、ハーフトーン位相シフタ204の透過
率を調整すれば、ハーフトーン位相シフタ204の中央
部分に対応するウェハ上の光の複素振幅透過率を0にす
ることができる。
FIG. 23C shows the complex amplitude transmittance of light on the wafer when projection exposure is performed using a mask as an original plate. The complex amplitude transmittance of only the light transmitting portion 201 is as shown by the dotted line portion 52, and the complex amplitude transmittance of only the light shielding portion 202 is as shown by the dotted line portion 53. Since the light shielding portion 202 and the light transmitting portion 201 are continuous, the distribution of the sum of the dotted line portion 52 and the dotted line portion 53 is actually obtained, and the transmittance distribution is similar to that of the solid line portion 51. Therefore, by adjusting the transmittance of the halftone phase shifter 204, the complex amplitude transmittance of light on the wafer corresponding to the central portion of the halftone phase shifter 204 can be made zero.

【0129】光強度分布は複素振幅透過率の2乗に比例
するため、ハーフトーン位相シフタ204の中央部分に
対応するウェハ上の光強度も0となる。よって図23
(d)に示すようにウェハ上でコントラストの高い光強
度分布を得ることができる。
Since the light intensity distribution is proportional to the square of the complex amplitude transmittance, the light intensity on the wafer corresponding to the central portion of the halftone phase shifter 204 is also zero. Therefore, FIG.
As shown in (d), a light intensity distribution with high contrast can be obtained on the wafer.

【0130】図24はマスク重ね合わせマークの一例の
詳細図である。透明基板203に内周部マーク2102
を形成し、その上にハーフトーン位相シフタ204を形
成する。その外側に任意の光の位相φの外周部マークを
形成する。このようにして、形成したマスク重ね合わせ
マークを使用すれば、透明基板を2枚使用した偏光マス
クで露光するときに、マスク重ね合わせの段取り時間が
短縮できる効果がある。
FIG. 24 is a detailed view of an example of the mask overlay mark. The inner peripheral mark 2102 is formed on the transparent substrate 203.
, And the halftone phase shifter 204 is formed thereon. An outer peripheral mark having an arbitrary phase φ of light is formed on the outer side thereof. By using the mask overlay mark thus formed, there is an effect that the setup time for mask overlay can be shortened when exposure is performed with a polarization mask using two transparent substrates.

【0131】図25は露光領域に比べて繰返しパターン
の長辺の長さlが短い場合の実施例である。この場合
は、ハーフトーン位相シフタ204の外周部に時微細遮
光膜パターン2051、2052、2053を図のよう
に配置する。すると、ハーフトーン位相シフタ204の
外周部が光透過部、ハーフトーン位相シフタ204のあ
る部分が光遮光部となって、パターン分離の優れた高い
解像度のパターンを露光することが可能となる。
FIG. 25 shows an embodiment in which the length l of the long side of the repeating pattern is shorter than that of the exposure area. In this case, the minute light shielding film patterns 2051, 2052, 2053 are arranged on the outer peripheral portion of the halftone phase shifter 204 as shown in the figure. Then, the outer peripheral portion of the halftone phase shifter 204 serves as a light transmitting portion and the portion having the halftone phase shifter 204 serves as a light shielding portion, so that it is possible to expose a high resolution pattern with excellent pattern separation.

【0132】図26(a)は4隅が面取りしてある孤立
パターンの実施例、図26(b)は4隅が円弧状になっ
ている孤立パターンの実施例である。
FIG. 26 (a) shows an example of an isolated pattern having chamfered four corners, and FIG. 26 (b) shows an example of an isolated pattern having four arcs.

【0133】図27は本発明の投影露光装置の実施例で
ある。
FIG. 27 shows an embodiment of the projection exposure apparatus of the present invention.

【0134】図27(a)は本発明の投影露光装置で、
1は照明光である。照明光の形成方法については後で詳
細に述べるが、この照明光の部分光であるB0、B90
180、B270はそれぞれ図に示す直線偏光を有し、偏光
マスク2がない場合には投影光学系である縮小レンズ3
1の瞳3上の照明光11のように輪帯状の帯の上を照射
する。この照射光B0’、B90’、B180’、B270’は
この瞳上で図に示すような直線偏光になっている。
FIG. 27A shows a projection exposure apparatus according to the present invention.
1 is illumination light. The method of forming the illumination light will be described in detail later, but B 0 , B 90 , which are partial lights of the illumination light,
B 180 and B 270 each have the linearly polarized light shown in the figure, and when the polarization mask 2 is not provided, the reduction lens 3 which is a projection optical system.
The illumination light 11 on the pupil 3 of No. 1 irradiates on the ring-shaped band. The irradiation lights B 0 ′, B 90 ′, B 180 ′ and B 270 ′ are linearly polarized on the pupil as shown in the figure.

【0135】本発明の偏光マスク2上には、例えばx方
向及びy方向を向いたパターンl1、l2、l3、l4がE
B描画されており、これらのパターンの向く方向に応じ
た偏光特性を、これらパターンを照射し、透過した光に
付与する。偏光マスク2には図1ないし図22に示す各
実施例が適用できる。
On the polarization mask 2 of the present invention, for example, patterns l 1 , l 2 , l 3 and l 4 oriented in the x and y directions are E.
B is drawn, and the polarization characteristics according to the direction in which these patterns face are given to the light that has been irradiated with these patterns and transmitted. Each of the embodiments shown in FIGS. 1 to 22 can be applied to the polarization mask 2.

【0136】即ち、図27(b)に示すl2に着目する
と、図28に示すように、パターンの端C12はy方向
を向いているので、y方向の直線偏光をほぼ100%透
過し、x方向の直線偏光を遮光する。また同様にC12
34に囲まれた部分は実効的にB90とB270の指向性
を有する照明光が透過することになり、このパターンか
らの回折光は瞳上の広い範囲(瞳直径に相当する範囲)
に広がった光が結像に寄与し、高解像のパターンがウェ
ハ41上の露光チップ領域4に露光可能となる。
That is, focusing on l 2 shown in FIG. 27 (b), as shown in FIG. 28, the edge C 1 C 2 of the pattern is oriented in the y direction, and therefore linearly polarized light in the y direction is almost 100%. It transmits and blocks linearly polarized light in the x direction. Similarly, C 1 C 2
Illumination light having directivity of B 90 and B 270 is effectively transmitted through the portion surrounded by C 3 C 4 , and the diffracted light from this pattern is in a wide range on the pupil (corresponding to the pupil diameter). range)
The light that has spread to the area contributes to image formation, and a high-resolution pattern can be exposed on the exposed chip area 4 on the wafer 41.

【0137】このことはC12のパターン端面並びにy
方向を向いたパターンに対しても同様に、y方向の偏光
成分が透過し、x方向は遮光することにより、y方向の
パターンを高解像に露光する。このようにパターン依存
の偏光特性を偏光マスク2に与え、偏光をうまく使い、
それぞれのパターンが高解像に都合の良い指向性の照明
光のみを実効的に透過させ、高い解像度の露光を実現す
る。
This means that the pattern end face of C 1 C 2 and y
Similarly, with respect to the pattern oriented in the direction, the y-direction polarized component is transmitted and the x-direction is shielded to expose the pattern in the y-direction with high resolution. In this way, the pattern-dependent polarization characteristics are given to the polarization mask 2, polarization is used well,
Each pattern effectively transmits only the directional illumination light, which is convenient for high resolution, and realizes high resolution exposure.

【0138】図28は図27(b)のl2パターンを拡
大した図である。L字型孤立パターンであり、微細遮光
膜パターン2051、2052がL字型をしており、ハ
ーフトーン位相シフタ204が外周を囲んでいる。
FIG. 28 is an enlarged view of the l 2 pattern shown in FIG. 27 (b). It is an L-shaped isolated pattern, in which the fine light-shielding film patterns 2051 and 2052 are L-shaped, and the halftone phase shifter 204 surrounds the outer periphery.

【0139】[0139]

【発明の効果】本発明の偏光マスク及びそれを用いた露
光方法及びそれを用いた投影露光装置を用いることによ
って、従来用いていた露光装置の投影光学系をそのまま
用いて従来の解像パターンに比べはるかに解像度の優れ
たパターンが露光可能になり、半導体集積回路の性能向
上による半導体集積回路技術の大幅な向上、及び半導体
集積回路の生産歩留まり向上、並びに半導体集積回路製
造設備投資の削減による大幅な経済効果が図れる。
By using the polarizing mask of the present invention, the exposure method using the same, and the projection exposure apparatus using the same, the projection optical system of the conventional exposure apparatus can be used as it is to form a conventional resolution pattern. Patterns with much higher resolution can be exposed compared to the previous ones, semiconductor integrated circuit technology has improved significantly due to improved performance of semiconductor integrated circuits, semiconductor integrated circuit production yields have improved, and semiconductor integrated circuit manufacturing equipment investment has been significantly reduced. Various economic effects can be achieved.

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

【図1】本発明の実施例1による偏光マスクの説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a polarization mask according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の偏光マスクの平面図。FIG. 2 is a plan view of the polarization mask of FIG.

【図3】本発明の実施例2による偏光マスクの説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a polarization mask according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3の偏光マスクの平面図。FIG. 4 is a plan view of the polarization mask shown in FIG.

【図5】本発明の実施例3による偏光マスクの説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a polarization mask according to a third embodiment of the present invention.

【図6】図5の偏光マスクの平面図。6 is a plan view of the polarization mask of FIG.

【図7】本発明の実施例4による偏光マスクの説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of a polarization mask according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】図7の偏光マスクの平面図。FIG. 8 is a plan view of the polarization mask shown in FIG.

【図9】本発明の実施例5による偏光マスクの説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of a polarization mask according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】図9の偏光マスクの平面図。10 is a plan view of the polarization mask of FIG.

【図11】本発明の実施例6による偏光マスクの説明
図。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a polarization mask according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】図11の偏光マスクの平面図。12 is a plan view of the polarization mask shown in FIG.

【図13】図9、図11の偏光マスクを原版として投影
露光した時のウェハ上の回路パターンの平面図。
FIG. 13 is a plan view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using the polarizing masks of FIGS. 9 and 11 as an original plate.

【図14】本発明の実施例7による偏光マスクの説明
図。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a polarization mask according to a seventh embodiment of the present invention.

【図15】図14の偏光マスクの平面図。15 is a plan view of the polarization mask of FIG.

【図16】本発明の実施例8による偏光マスクの説明
図。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a polarization mask according to an eighth embodiment of the present invention.

【図17】図16の偏光マスクの平面図。17 is a plan view of the polarization mask shown in FIG.

【図18】本発明の実施例8による偏光マスクの説明
図。
FIG. 18 is an explanatory diagram of a polarization mask according to an eighth embodiment of the present invention.

【図19】図18の偏光マスクの平面図。19 is a plan view of the polarization mask shown in FIG.

【図20】本発明の実施例9による偏光マスクの説明
図。
FIG. 20 is an explanatory diagram of a polarization mask according to a ninth embodiment of the present invention.

【図21】図20の偏光マスクの平面図。FIG. 21 is a plan view of the polarization mask shown in FIG.

【図22】図18、図20の偏光マスクを原版として投
影露光した時のウェハ上の回路パターンの平面図。
22 is a plan view of a circuit pattern on a wafer when projection exposure is performed using the polarizing masks of FIGS. 18 and 20 as an original plate.

【図23】ハーフトーン位相シフトマスクの説明図。FIG. 23 is an explanatory diagram of a halftone phase shift mask.

【図24】偏光マスクで使用しているマスク重ね合わせ
マークの説明図。
FIG. 24 is an explanatory diagram of mask overlay marks used in a polarization mask.

【図25】露光領域に比べて繰返しパターンの長さlが
短い場合の偏光マスクの平面図。
FIG. 25 is a plan view of the polarization mask when the length l of the repeating pattern is shorter than the exposure area.

【図26】孤立パターンの平面図。FIG. 26 is a plan view of an isolated pattern.

【図27】本発明による偏光マスクを用いた投影露光装
置の説明図。
FIG. 27 is an explanatory diagram of a projection exposure apparatus using a polarization mask according to the present invention.

【図28】図27に用いる偏光マスクの説明図。28 is an explanatory diagram of a polarization mask used in FIG. 27.

【図29】従来の位相シフト法によるマスクの繰返しパ
ターンの説明図。
FIG. 29 is an explanatory diagram of a mask repetitive pattern according to a conventional phase shift method.

【図30】従来の位相シフト法によるマスクの2次元パ
ターンの説明図。
FIG. 30 is an explanatory diagram of a two-dimensional pattern of a mask by a conventional phase shift method.

【図31】従来の投影露光装置の照明系の説明図。FIG. 31 is an explanatory diagram of an illumination system of a conventional projection exposure apparatus.

【図32】本発明による投影露光装置の照明系の説明
図。
FIG. 32 is an explanatory diagram of an illumination system of the projection exposure apparatus according to the present invention.

【図33】従来の輪帯照明で得られるパターンの解像状
況を示す説明図。
FIG. 33 is an explanatory diagram showing a state of resolution of a pattern obtained by conventional annular illumination.

【図34】従来のxy軸に45°方向からの斜入射露光
に対するxy方向のパターンの解像状況を示す説明図。
FIG. 34 is an explanatory diagram showing a state of resolution of a pattern in the xy directions with respect to conventional oblique incident exposure from the 45 ° direction to the xy axes.

【図35】従来のxy軸に45°方向からの斜入射露光
に対するxy方向に対して45°の傾きのあるパターン
の解像状況を示す説明図。
FIG. 35 is an explanatory diagram showing a resolution state of a pattern having an inclination of 45 ° with respect to the xy direction with respect to oblique incidence exposure from the direction of 45 ° on the xy axis.

【図36】本発明による露光方法で得られるパターンの
解像状況を示す説明図。
FIG. 36 is an explanatory view showing a situation of resolution of a pattern obtained by the exposure method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

201…光透過部、 202…光遮光部、 203…透明基板、 204…ハーフトーン位相シフタ、 205…微細遮光膜パターン、 206…ネガ型レジスト、 207…回路形成材料、 208…ウェハ基板。 Reference numeral 201 ... Light transmitting portion, 202 ... Light shielding portion, 203 ... Transparent substrate, 204 ... Halftone phase shifter, 205 ... Fine light shielding film pattern, 206 ... Negative resist, 207 ... Circuit forming material, 208 ... Wafer substrate.

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マスク上のパターンの向く方向に応じた偏
光特性を上記パターンを透過する照明光に付与するパタ
ーン依存性の偏光特性を付与する偏光マスクのパターン
のエッジの接線方向と上記照明光の上記パターンを透過
した光の偏光方向が概ね平行または概ね直交する偏光マ
スクにおいて、マスク上のパターンは照明光を透過する
部分Aと、若干透過するがほぼ遮光する部分Bから成
り、部分A及び部分Bを透過する光は互いに位相が18
0°異なり、被露光物体上での部分Aのエッジの光強度
が零となることを特徴とする偏光マスク。
1. A tangential direction of an edge of a pattern of a polarizing mask which imparts a polarization characteristic depending on a direction of a pattern on a mask to an illumination light passing through the pattern and the illumination light. In the polarization mask in which the polarization directions of the light transmitted through the pattern are substantially parallel or substantially orthogonal, the pattern on the mask is composed of a portion A for transmitting the illumination light and a portion B for slightly transmitting but substantially shielding the light. The light transmitted through the portion B has a phase of 18
A polarization mask characterized in that the light intensity at the edge of the portion A on the object to be exposed becomes 0, which is different by 0 °.
【請求項2】上記ほぼ遮光する部分Bの振幅透過率は上
記透過する部分Aの振幅透過率に対し実効的に30%以
下である請求項1に記載の偏光マスク。
2. The polarization mask according to claim 1, wherein the amplitude transmittance of the portion B that substantially shields the light is substantially 30% or less of the amplitude transmittance of the portion A that transmits the light.
【請求項3】上記ほぼ遮光する部分Bの振幅透過率は上
記透過する部分Aの振幅透過率に対し実効的にほぼ22
%である請求項2に記載の偏光マスク。
3. The amplitude transmissivity of the substantially light-shielding portion B is effectively approximately 22 with respect to the amplitude transmissivity of the transmitting portion A.
%, The polarizing mask according to claim 2.
【請求項4】上記ほぼ遮光する部分Bは上記透過する部
分Aの近くに限定して存在する請求項1に記載の偏光マ
スク。
4. The polarization mask according to claim 1, wherein the substantially light-shielding portion B exists only near the light-transmitting portion A.
【請求項5】上記透過する部分Aと上記ほぼ遮光する部
分Bがそれぞれ別々の透明基板上に形成され、空気層を
挟んで互いに向き合っている請求項4に記載の偏光マス
ク。
5. The polarizing mask according to claim 4, wherein the transparent portion A and the substantially light-shielding portion B are formed on different transparent substrates and face each other with an air layer in between.
【請求項6】上記ほぼ遮光する部分Bのうち、位相が部
分Aと180°異なる材料のみが部分Bの残り及び部分
Aと空気層を挟んで互いに向き合い、それぞれ別々の透
明基板上に形成されている請求項4に記載の偏光マス
ク。
6. Of the above-mentioned substantially light-shielding portion B, only materials having a phase different from that of the portion A by 180 ° face each other with the rest of the portion B and the portion A sandwiching an air layer, and are formed on different transparent substrates. The polarizing mask according to claim 4, wherein
【請求項7】上記別々の透明基板にマスク重ね合わせマ
ークを空気層を挟んで互いに向き合わせて形成した請求
項5または6に記載の偏光マスク。
7. The polarizing mask according to claim 5, wherein the mask overlay marks are formed on the separate transparent substrates so as to face each other with an air layer interposed therebetween.
【請求項8】上記透過する部分A及び上記ほぼ遮光する
部分Bが同一透明基板の同一面上に形成されている請求
項4に記載の偏光マスク。
8. The polarization mask according to claim 4, wherein the transparent portion A and the substantially light-shielding portion B are formed on the same surface of the same transparent substrate.
【請求項9】照明光を完全に遮光する部分Cが上記ほぼ
遮光する部分Bの近くに限定して存在する請求項4に記
載の偏光マスク。
9. The polarizing mask according to claim 4, wherein the portion C which completely shields the illumination light is present only near the portion B which substantially shields the illumination light.
【請求項10】マスク上のパターンの向く方向に応じた
偏光特性を上記パターンを透過する照明光に付与せしめ
るパターン依存性の偏光特性を付与する偏光マスクのパ
ターンのエッジの接線方向と上記照明光の上記パターン
を透過した光の偏光方向が概ね平行または概ね直交する
偏光マスクにおいて、上記偏光特性を付与する手段は微
小スリット構造からなることを特徴とする偏光マスク。
10. A tangential direction of an edge of a pattern of a polarization mask which imparts a polarization characteristic depending on a direction of a pattern on a mask to an illumination light passing through the pattern and the illumination light. In the polarization mask in which the polarization directions of the light transmitted through the pattern are substantially parallel or substantially orthogonal, the means for imparting the polarization characteristic comprises a micro slit structure.
【請求項11】上記微小スリット構造はパターン透過部
のエッジの線に沿って微細な単数若しくは複数の細い線
が形成されている構造からなる請求項10に記載の偏光
マスク。
11. The polarization mask according to claim 10, wherein the minute slit structure has a structure in which a fine single line or a plurality of fine lines are formed along a line of an edge of the pattern transmitting portion.
【請求項12】上記微小スリット構造の微細な単数若し
くは複数の細い線は導電性である請求項11に記載の偏
光マスク。
12. The polarization mask according to claim 11, wherein the fine single line or fine lines of the fine slit structure are conductive.
【請求項13】上記微小スリットの開口部の幅は露光波
長λの約1/2以下である請求項12に記載の偏光マス
ク。
13. The polarization mask according to claim 12, wherein the width of the opening of the minute slit is about ½ or less of the exposure wavelength λ.
【請求項14】上記微小スリット構造の微細な単数若し
くは複数の細い線はマスクの中に存在している請求項1
1に記載の偏光マスク。
14. The fine line or fine lines of the fine slit structure are present in the mask.
The polarizing mask according to 1.
【請求項15】マスク上のパターンの向く方向に応じた
偏光特性を上記パターンを透過する照明光に付与せしめ
るパターン依存性の偏光特性を付与する偏光マスクのパ
ターンのエッジの接線方向と上記照明光の上記パターン
を透過した光の偏光方向が概ね平行または概ね直交する
偏光マスクの製作方法において、上記偏光特性を付与す
る手段は透明基板上の透明膜に集束イオンビームを用い
て微細な溝を単数若しくは複数彫り、導電性材料をスパ
ッタ法により蒸着し、研磨により微細な単数若しくは複
数の細い溝のみを残すことにより得られることを特徴と
する偏光マスクの製作方法。
15. A tangential direction of an edge of a pattern of a polarizing mask which imparts pattern-dependent polarization characteristics for imparting polarization characteristics depending on a direction of a pattern on a mask to illumination light passing through the pattern and the illumination light. In the method for manufacturing a polarization mask in which the polarization direction of light transmitted through the pattern is substantially parallel or substantially orthogonal, the means for imparting the polarization characteristics is to use a focused ion beam to form a single fine groove in a transparent film on a transparent substrate. Alternatively, a method for manufacturing a polarization mask is obtained by carving a plurality of layers, depositing a conductive material by a sputtering method, and leaving only a single fine groove or a plurality of fine grooves by polishing.
【請求項16】露光用照明光源からの光を所望の原画パ
ターンが描画されたマスク若しくはレティクルに所望の
指向性を有して照射し、上記マスクの透過光を投影光学
系を通して被露光物体上に投影し、上記原画パターンか
らの像を露光するパターン露光方法において、上記マス
ク上のパターンの向く方向に応じた偏光特性を上記パタ
ーンを透過した該照明光に付与しめる請求項1ないし1
5のいずれかに記載の偏光マスクを用いるパターン露光
方法。
16. A mask or reticle on which a desired original image pattern is drawn is irradiated with light from an exposure illumination light source with desired directivity, and the light transmitted through the mask is projected onto an object to be exposed through a projection optical system. In a pattern exposure method of projecting onto a mask and exposing an image from the original pattern, a polarization characteristic according to the direction of the pattern on the mask is imparted to the illumination light transmitted through the pattern.
6. A pattern exposure method using the polarizing mask according to any one of 5 above.
【請求項17】上記照明光の指向性は輪帯照明あるいは
射方照明であることを特徴とする請求項16に記載のパ
ターン露光方法。
17. The pattern exposure method according to claim 16, wherein the directivity of the illumination light is annular illumination or oblique illumination.
【請求項18】上記投影光学系の瞳上の、上記照明は上
記マスクが無い場合にはその偏光状態が瞳中心に対し概
ね回転対称である請求項16または17に記載のパター
ン露光方法。
18. The pattern exposure method according to claim 16, wherein the polarization state of the illumination on the pupil of the projection optical system is substantially rotationally symmetric with respect to the center of the pupil when the mask is not provided.
【請求項19】上記投影光学系の瞳近くに偏光状態が瞳
中心に対し概ね回転対称である偏光素子若しくは検光素
子を配置した請求項16または17に記載のパターン露
光方法。
19. The pattern exposure method according to claim 16, wherein a polarizing element or an analyzing element whose polarization state is substantially rotationally symmetrical with respect to the center of the pupil is arranged near the pupil of the projection optical system.
【請求項20】上記輪帯照明あるいは射方照明の指向性
は、この照明光により照明されたマスク上の最小パター
ンからの回折光の±1次光のうち一方は上記投影光学系
の瞳を通り、他方は瞳を通らないようにした請求項17
に項記載のパターン露光方法。
20. The directivity of the annular illumination or the directional illumination is such that one of ± 1st order diffracted light from a minimum pattern on a mask illuminated by this illumination light is a pupil of the projection optical system. 21. The passage and the other one does not pass through the pupil.
The pattern exposure method according to the item.
【請求項21】上記照明光は通常照明で、その指向性σ
は0.5以上であり、上記照明光は上記マスクが無い場
合その偏光状態が瞳中心に対し概ね回転対称である請求
項16に記載のパターン露光方法。
21. The illumination light is ordinary illumination, and its directivity σ
Is 0.5 or more, and the polarization state of the illumination light is substantially rotationally symmetric with respect to the center of the pupil when the mask is not provided.
【請求項22】露光照明光源と所望の原画パターンが描
画されたマスク若しくはレティクルと上記光源より出射
した光を上記マスクに所望の指向性を有して照射せしめ
る照明光学系と、上記マスクの透過光を被露光物体上に
投影する投影光学系とよりなるパターン露光装置におい
て、上記マスクが無い場合には上記照明光の上記投影光
学系の瞳上での偏光状態が瞳中心に対し概ね回転対称と
ならしめる偏光手段を具備したことを特徴とするパター
ン投影露光装置。
22. An exposure illumination light source, a mask or reticle on which a desired original image pattern is drawn, an illumination optical system for irradiating the mask with the light emitted from the light source with a desired directivity, and transmission of the mask. In a pattern exposure apparatus including a projection optical system for projecting light onto an object to be exposed, the polarization state of the illumination light on the pupil of the projection optical system is substantially rotationally symmetric with respect to the pupil center in the absence of the mask. A pattern projection exposure apparatus comprising a polarizing means for smoothing.
【請求項23】上記照明光学系は輪帯照明あるいは射方
照明を実現する変形照明手段を具備した請求項22に記
載のパターン投影露光装置。
23. The pattern projection exposure apparatus according to claim 22, wherein the illumination optical system comprises a modified illumination means for realizing annular illumination or oblique illumination.
【請求項24】上記偏光手段は上記照明光学系内に実効
的に含まれる請求項22または23に記載のパターン投
影露光装置。
24. The pattern projection exposure apparatus according to claim 22, wherein the polarization means is effectively included in the illumination optical system.
【請求項25】上記偏光手段は上記投影光学系内に含ま
れる請求項22または23に記載のパターン投影露光装
置。
25. The pattern projection exposure apparatus according to claim 22, wherein the polarization means is included in the projection optical system.
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