JPH09251949A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents
露光装置及び露光方法Info
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- JPH09251949A JPH09251949A JP8060924A JP6092496A JPH09251949A JP H09251949 A JPH09251949 A JP H09251949A JP 8060924 A JP8060924 A JP 8060924A JP 6092496 A JP6092496 A JP 6092496A JP H09251949 A JPH09251949 A JP H09251949A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70308—Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レジストパターンサイズにバイアス寸法を付
加する必要がなく、また、ハーフトーン位相シフトマス
クの基板部分のみを通過した光とパターン部分を通過し
た光との位相差を補正し微細なパターンを転写すること
ができる露光装置及び露光方法を提供する。 【解決手段】 投影レンズ１１内に、円板状の瞳フィル
タ１３を配置する。この瞳フィルタ１３は、ハーフトー
ン位相シフトマスク１０を通過した光の０次回折光が通
る部分に半透明層又は位相シフタ層が設けられている。
予め種々の瞳フィルタ１３を用意しておき、ハーフトー
ン位相シフトマスク１０に応じて適切なものを使用す
る。
加する必要がなく、また、ハーフトーン位相シフトマス
クの基板部分のみを通過した光とパターン部分を通過し
た光との位相差を補正し微細なパターンを転写すること
ができる露光装置及び露光方法を提供する。 【解決手段】 投影レンズ１１内に、円板状の瞳フィル
タ１３を配置する。この瞳フィルタ１３は、ハーフトー
ン位相シフトマスク１０を通過した光の０次回折光が通
る部分に半透明層又は位相シフタ層が設けられている。
予め種々の瞳フィルタ１３を用意しておき、ハーフトー
ン位相シフトマスク１０に応じて適切なものを使用す
る。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、微細なパターンを
高精度で被露光体に転写する露光装置及び露光方法に関
し、特にハーフトーン位相シフトマスクを使用して露光
を行う露光装置及び露光方法に関する。
高精度で被露光体に転写する露光装置及び露光方法に関
し、特にハーフトーン位相シフトマスクを使用して露光
を行う露光装置及び露光方法に関する。
【従来の技術】近年の半導体装置の高集積化に対応すべ
く、露光装置においても、解像度を向上させるために、
ＮＡ（開口数）の増大及び光源の短波長化が促進されて
いる。しかし、単にＮＡを増大したり光源を短波長化し
ても、焦点深度が浅くなることから解像度の向上には限
界がある。そこで、焦点深度を深めて実質的な解像度の
向上を図るために、転写すべきパターンが設けられたマ
スク（レチクル）として位相シフトマスクが使用される
ようになった。位相シフトマスクは、マスクを透過する
光の位相を制御することによって、解像度の向上と焦点
深度の向上とを同時に実現するものである。位相シフト
マスクには種々のものが提案されているが、ホールパタ
ーンに対しては、位相シフトによるパターンの微細化の
効果が大きいこと及び製造の簡易化から、ハーフトーン
位相シフトマスクが広く使用されている。図８は従来の
縮小投影露光装置（ステッパー）を示す模式図である。
なお、この図８において、１２はパターンを転写すべき
フォトレジスト膜が被着されたウェハである。１は光源
であり、２は光源１の後方に出力された光を前方に反射
する反射板２である。３は光源１から出力された光を集
光するレンズ、４はレンズ３により集光された光を垂直
方向に反射するミラー、５はミラー４により反射された
光を均一に透過・集光するフライアイレンズ、６はフラ
イアイレンズ５を通過した光の進行方向前方側に配置さ
れたアパーチャ（絞り）、７はアパーチャ６を通過した
光を集光するレンズ、８はレンズ７により集光された光
を垂直方向に反射するミラー、９はミラー８により反射
された光を集光させるコンデンサレンズ、１０はウェハ
１２に転写すべきパターンが形成されたハーフトーン位
相シフトマスク、１１はハーフトーン位相シフトマスク
１０を通過した光をウェハに縮小投影するための投影レ
ンズである。図９（ａ），（ｂ）はいずれもハーフトー
ン位相シフトマスクを示す断面図である。図９（ａ）に
示すハーフトーン位相シフトマスク１０は、ガラス基板
２１と、このガラス基板２１の表面上に所定のパターン
で形成された酸化クロムからなる半透過性の位相シフタ
層２２とにより構成されている。このハーフトーン位相
シフトマスク１０では、位相シフタ層２２の厚さが、ガ
ラス基板２１のみを透過した光と位相シフタ層２２を透
過した光との位相差が１８０°となるように設定されて
いる。また、図９（ｂ）に示すハーフトーン位相シフト
マスク１０は、ガラス基板２３と、このガラス基板２３
の表面上に所定のパターンで形成された位相シフタ層２
４と、位相シフタ層２４の表面上に形成された酸化クロ
ムからなる半透過層２５とにより構成されている。この
ハーフトーン位相シフトマスク１０では、ガラス基板２
３のみを透過した光と、位相シフタ層２４及び半透過層
２５を透過した光との位相差が１８０°となるように、
位相シフタ層２４及び半透過層２５の厚さが設定されて
いる。これらのハーフトーン位相シフトマスク１０は、
ガラス基板２１，２３を透過した光ａと、パターン部分
（位相シフタ層２２又は位相シフタ層２４と半透過層２
５）を透過した光ｂとの位相差が１８０°となるように
設定されているので、ウェハ１２に投影されたパターン
のエッジ部分では、ガラス基板２１のみを通過した光ａ
とパターン部分を透過した光ｂとが干渉してパターンの
エッジが強調されように露光される。このようにして露
光されたフォトレジスト膜を現像処理することによりシ
ャープなエッジを持つレジストパターンが得られ、微細
加工が可能になる。ところで、ハーフトーン位相シフト
マスク１０は、光のコヒーレントが高い（すなわち、コ
リーレントファクタσが小さい）ほどその効果を発揮す
るが、それと同時にサブピークが大きくなり、フォトレ
ジスト膜にサブピークが転写されるようになる。従っ
て、ハーフトーン位相シフトマスク１０のパターン寸法
を設定する際には、所望のレジストパターンサイズにバ
イアス寸法を付加するとともに露光量を下げ、サブピー
クの転写を抑制する必要がある。例えば、直径が０．３
６μｍのレジストパターンを形成するときには、ハーフ
トーン位相シフトマスク１０に形成するパターンの直径
を０．４μｍ×（縮小率の逆数）となるようにする。
く、露光装置においても、解像度を向上させるために、
ＮＡ（開口数）の増大及び光源の短波長化が促進されて
いる。しかし、単にＮＡを増大したり光源を短波長化し
ても、焦点深度が浅くなることから解像度の向上には限
界がある。そこで、焦点深度を深めて実質的な解像度の
向上を図るために、転写すべきパターンが設けられたマ
スク（レチクル）として位相シフトマスクが使用される
ようになった。位相シフトマスクは、マスクを透過する
光の位相を制御することによって、解像度の向上と焦点
深度の向上とを同時に実現するものである。位相シフト
マスクには種々のものが提案されているが、ホールパタ
ーンに対しては、位相シフトによるパターンの微細化の
効果が大きいこと及び製造の簡易化から、ハーフトーン
位相シフトマスクが広く使用されている。図８は従来の
縮小投影露光装置（ステッパー）を示す模式図である。
なお、この図８において、１２はパターンを転写すべき
フォトレジスト膜が被着されたウェハである。１は光源
であり、２は光源１の後方に出力された光を前方に反射
する反射板２である。３は光源１から出力された光を集
光するレンズ、４はレンズ３により集光された光を垂直
方向に反射するミラー、５はミラー４により反射された
光を均一に透過・集光するフライアイレンズ、６はフラ
イアイレンズ５を通過した光の進行方向前方側に配置さ
れたアパーチャ（絞り）、７はアパーチャ６を通過した
光を集光するレンズ、８はレンズ７により集光された光
を垂直方向に反射するミラー、９はミラー８により反射
された光を集光させるコンデンサレンズ、１０はウェハ
１２に転写すべきパターンが形成されたハーフトーン位
相シフトマスク、１１はハーフトーン位相シフトマスク
１０を通過した光をウェハに縮小投影するための投影レ
ンズである。図９（ａ），（ｂ）はいずれもハーフトー
ン位相シフトマスクを示す断面図である。図９（ａ）に
示すハーフトーン位相シフトマスク１０は、ガラス基板
２１と、このガラス基板２１の表面上に所定のパターン
で形成された酸化クロムからなる半透過性の位相シフタ
層２２とにより構成されている。このハーフトーン位相
シフトマスク１０では、位相シフタ層２２の厚さが、ガ
ラス基板２１のみを透過した光と位相シフタ層２２を透
過した光との位相差が１８０°となるように設定されて
いる。また、図９（ｂ）に示すハーフトーン位相シフト
マスク１０は、ガラス基板２３と、このガラス基板２３
の表面上に所定のパターンで形成された位相シフタ層２
４と、位相シフタ層２４の表面上に形成された酸化クロ
ムからなる半透過層２５とにより構成されている。この
ハーフトーン位相シフトマスク１０では、ガラス基板２
３のみを透過した光と、位相シフタ層２４及び半透過層
２５を透過した光との位相差が１８０°となるように、
位相シフタ層２４及び半透過層２５の厚さが設定されて
いる。これらのハーフトーン位相シフトマスク１０は、
ガラス基板２１，２３を透過した光ａと、パターン部分
（位相シフタ層２２又は位相シフタ層２４と半透過層２
５）を透過した光ｂとの位相差が１８０°となるように
設定されているので、ウェハ１２に投影されたパターン
のエッジ部分では、ガラス基板２１のみを通過した光ａ
とパターン部分を透過した光ｂとが干渉してパターンの
エッジが強調されように露光される。このようにして露
光されたフォトレジスト膜を現像処理することによりシ
ャープなエッジを持つレジストパターンが得られ、微細
加工が可能になる。ところで、ハーフトーン位相シフト
マスク１０は、光のコヒーレントが高い（すなわち、コ
リーレントファクタσが小さい）ほどその効果を発揮す
るが、それと同時にサブピークが大きくなり、フォトレ
ジスト膜にサブピークが転写されるようになる。従っ
て、ハーフトーン位相シフトマスク１０のパターン寸法
を設定する際には、所望のレジストパターンサイズにバ
イアス寸法を付加するとともに露光量を下げ、サブピー
クの転写を抑制する必要がある。例えば、直径が０．３
６μｍのレジストパターンを形成するときには、ハーフ
トーン位相シフトマスク１０に形成するパターンの直径
を０．４μｍ×（縮小率の逆数）となるようにする。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レジス
トパターンサイズにバイアス寸法を付加する場合は、サ
ブピークの転写を回避できるバイアス寸法が開口数ＮＡ
及びコリーレントファクタσ等の露光条件によって異な
るため、パターンの設計が煩雑化するという問題点があ
る。また、ハーフトーン位相シフトマスク１０は、基板
のみを透過した光とパターン部分を透過した光との位相
差が１８０°であることが望ましいが、膜厚制御の限界
から、位相差を正確に１８０°にすることは難しい。ま
た、ハーフトーン位相シフトマスク１０を形成した後
は、再加工して位相差を修正することも困難である。ハ
ーフトーン位相シフトマスク１０の基板のみを透過した
光とパターン部分を透過した光との位相差が１８０°か
らずれている場合に、比較的小さなホールを露光する
と、図１０に示すように、ＣＤ（Critical Dimension；
線幅）−デフォーカス（Defocus ）曲線が破線で示すよ
うに傾き、焦点深度が低下する。このため、実際のパタ
ーンサイズが設計値と異なってしまう。本発明の目的
は、レジストパターンサイズにバイアス寸法を付加する
必要がなく、ハーフトーン位相シフトマスクの設計が容
易な露光装置及び露光方法を提供することである。ま
た、本発明の他の目的は、ハーフトーン位相シフトマス
クの基板部分のみを通過した光とパターン部分を通過し
た光との位相差を補正することができて、微細なパター
ンを転写することができる露光装置及び露光方法を提供
することである。
トパターンサイズにバイアス寸法を付加する場合は、サ
ブピークの転写を回避できるバイアス寸法が開口数ＮＡ
及びコリーレントファクタσ等の露光条件によって異な
るため、パターンの設計が煩雑化するという問題点があ
る。また、ハーフトーン位相シフトマスク１０は、基板
のみを透過した光とパターン部分を透過した光との位相
差が１８０°であることが望ましいが、膜厚制御の限界
から、位相差を正確に１８０°にすることは難しい。ま
た、ハーフトーン位相シフトマスク１０を形成した後
は、再加工して位相差を修正することも困難である。ハ
ーフトーン位相シフトマスク１０の基板のみを透過した
光とパターン部分を透過した光との位相差が１８０°か
らずれている場合に、比較的小さなホールを露光する
と、図１０に示すように、ＣＤ（Critical Dimension；
線幅）−デフォーカス（Defocus ）曲線が破線で示すよ
うに傾き、焦点深度が低下する。このため、実際のパタ
ーンサイズが設計値と異なってしまう。本発明の目的
は、レジストパターンサイズにバイアス寸法を付加する
必要がなく、ハーフトーン位相シフトマスクの設計が容
易な露光装置及び露光方法を提供することである。ま
た、本発明の他の目的は、ハーフトーン位相シフトマス
クの基板部分のみを通過した光とパターン部分を通過し
た光との位相差を補正することができて、微細なパター
ンを転写することができる露光装置及び露光方法を提供
することである。
【課題を解決するための手段】上記した課題は、転写す
べきパターンが設けられたハーフトーン位相シフトマス
クと、このハーフトーン位相シフトマスクを通過した０
次回折光が通る部分とその周囲の部分とで光の透過率が
相互に異なる瞳フィルタとを有することを特徴とする露
光装置により解決する。また、上記した課題は、転写す
べきパターンが設けられたハーフトーン位相シフトマス
クと、このハーフトーン位相シフトマスクを通過した０
次回折光が通る部分とその周囲の部分とで位相シフト量
が相互に異なる瞳フィルタとを有することを特徴とする
露光装置により解決する。更に、上記した課題は、ハー
フトーン位相シフトマスクに形成されたパターンを被露
光体に転写する露光方法において、前記ハーフトーン位
相シフトマスクと前記被露光体との間に、前記ハーフト
ーン位相シフトマスクを通過した０次回折光を減衰させ
る瞳フィルタを配置して露光することを特徴とする露光
方法により解決する。更にまた上記した課題は、ハーフ
トーン位相シフトマスクに形成されたパターンを被露光
体に転写する露光方法において、前記ハーフトーン位相
シフトマスクと前記被露光体との間に、前記ハーフトー
ン位相シフトマスクを通過した０次回折光の位相を補正
する瞳フィルタを配置して露光することを特徴とする露
光方法により解決する。ハーフトーン位相シフトマスク
において、光学条件と周期（光の波長）とを一定にして
バイアス寸法のみを変化させた場合、マスクパターンの
空間周波数は０次成分（０次回折光）のみがバイアス寸
法に大きく依存する。すなわち、バイアス寸法を付加す
るということは、ハーフトーン位相シフトマスクを通過
した０次回折光の光量を変えることに相当するので、バ
イアス寸法を付加しなくても０次回折光の光量を変える
ことにより、バイアス寸法を付加したのと同様の効果を
得ることができる。すなわち、本発明においては、ハー
フトーン位相シフトマスクを通過した０次回折光を減衰
させる瞳フィルタを、前記マスクと被露光体との間に配
設する。これにより、バイアス寸法を付加したのと同様
にサブピークによる露光量を低減できる。また、この場
合は、マスクのパターンにバイアス寸法を付加しなくて
もよいので、マスクパターンの設計が容易になる。ま
た、ハーフトーン位相シフトマスクの基板部分のみを透
過した光とパターン部分を透過した光との位相差のずれ
は、フーリエ変換したときに、０次成分の位相ずれとし
て現れてくる。従って、ハーフトーン位相シフトマスク
の基板のみを透過した光とパターン部分を透過した光と
の位相差が１８０°でない場合は、その位相差のずれだ
けハーフトーン位相マスクを通過した０次回折光の位相
をシフトさせることにより、位相差を補正が可能にな
る。すなわち、本発明においては、ハーフトーン位相シ
フトマスクと被露光体（フォトレジスト膜が被着された
ウェハ等）との間に、ハーフトーン位相シフトマスクを
通過した０次回折光が通過する部分とその周囲の部分と
で位相シフト量が相互に異なる瞳フィルタを配置する。
この瞳フィルタにより、ハーフトーン位相シフトマスク
における位相差のずれを補正することができて、微細な
パターンを高精度で転写することができる。また、ハー
フトーン位相シフトマスクに応じて適切な補正量の瞳フ
ィルタを選択して使用すればよいので、位相シフトマス
クのパターン部分の厚さを高精度で制御する必要がな
く、ハーフトーン位相シフトマスクの製造が容易にな
る。
べきパターンが設けられたハーフトーン位相シフトマス
クと、このハーフトーン位相シフトマスクを通過した０
次回折光が通る部分とその周囲の部分とで光の透過率が
相互に異なる瞳フィルタとを有することを特徴とする露
光装置により解決する。また、上記した課題は、転写す
べきパターンが設けられたハーフトーン位相シフトマス
クと、このハーフトーン位相シフトマスクを通過した０
次回折光が通る部分とその周囲の部分とで位相シフト量
が相互に異なる瞳フィルタとを有することを特徴とする
露光装置により解決する。更に、上記した課題は、ハー
フトーン位相シフトマスクに形成されたパターンを被露
光体に転写する露光方法において、前記ハーフトーン位
相シフトマスクと前記被露光体との間に、前記ハーフト
ーン位相シフトマスクを通過した０次回折光を減衰させ
る瞳フィルタを配置して露光することを特徴とする露光
方法により解決する。更にまた上記した課題は、ハーフ
トーン位相シフトマスクに形成されたパターンを被露光
体に転写する露光方法において、前記ハーフトーン位相
シフトマスクと前記被露光体との間に、前記ハーフトー
ン位相シフトマスクを通過した０次回折光の位相を補正
する瞳フィルタを配置して露光することを特徴とする露
光方法により解決する。ハーフトーン位相シフトマスク
において、光学条件と周期（光の波長）とを一定にして
バイアス寸法のみを変化させた場合、マスクパターンの
空間周波数は０次成分（０次回折光）のみがバイアス寸
法に大きく依存する。すなわち、バイアス寸法を付加す
るということは、ハーフトーン位相シフトマスクを通過
した０次回折光の光量を変えることに相当するので、バ
イアス寸法を付加しなくても０次回折光の光量を変える
ことにより、バイアス寸法を付加したのと同様の効果を
得ることができる。すなわち、本発明においては、ハー
フトーン位相シフトマスクを通過した０次回折光を減衰
させる瞳フィルタを、前記マスクと被露光体との間に配
設する。これにより、バイアス寸法を付加したのと同様
にサブピークによる露光量を低減できる。また、この場
合は、マスクのパターンにバイアス寸法を付加しなくて
もよいので、マスクパターンの設計が容易になる。ま
た、ハーフトーン位相シフトマスクの基板部分のみを透
過した光とパターン部分を透過した光との位相差のずれ
は、フーリエ変換したときに、０次成分の位相ずれとし
て現れてくる。従って、ハーフトーン位相シフトマスク
の基板のみを透過した光とパターン部分を透過した光と
の位相差が１８０°でない場合は、その位相差のずれだ
けハーフトーン位相マスクを通過した０次回折光の位相
をシフトさせることにより、位相差を補正が可能にな
る。すなわち、本発明においては、ハーフトーン位相シ
フトマスクと被露光体（フォトレジスト膜が被着された
ウェハ等）との間に、ハーフトーン位相シフトマスクを
通過した０次回折光が通過する部分とその周囲の部分と
で位相シフト量が相互に異なる瞳フィルタを配置する。
この瞳フィルタにより、ハーフトーン位相シフトマスク
における位相差のずれを補正することができて、微細な
パターンを高精度で転写することができる。また、ハー
フトーン位相シフトマスクに応じて適切な補正量の瞳フ
ィルタを選択して使用すればよいので、位相シフトマス
クのパターン部分の厚さを高精度で制御する必要がな
く、ハーフトーン位相シフトマスクの製造が容易にな
る。
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
に係る露光装置を示す模式図、図２は同じくその瞳フィ
ルタ１３を示す断面図、図３は露光方法を示す模式図で
ある。なお、図１において、１２は表面にフォトレジス
ト膜が塗布されたウェハ（被露光体）である。光源１は
例えば水銀ランプ等であり、この光源１の後方には凹面
鏡からなる反射板２が配設されている。また、光源１の
前方には集光レンズ３が配設されており、更に前方には
第１のミラー４が光軸に対し４５°の角度に配設されて
いる。このミラー４により反射された光の進行方向の前
方には、光を均一に集光するためのフライアイレンズ５
が配設されている。また、このフライアイレンズ５の前
方には例えば円板状で中央部に円形の光通過部が設けら
れたアパーチャ（絞り）６が配置されている。このアパ
ーチャ６の前方には集光レンズ７が配設されており、こ
のレンズ７の前方には光軸に対し４５°の角度で第２の
ミラー８が配置され、光を下方に反射するようになって
いる。ミラー８の下方にはコンデンサレンズ９が配設さ
れており、このコンデンサレンズ９の下方に、転写すべ
きパターンが設けられたハーフトーン位相シフトマスク
（レチクル）１０を配置するようになっている。このハ
ーフトーン位相シフトマスク１０は、図９（ａ），
（ｂ）に示すように形成されており、パターン部分の光
の透過率は５〜２０％である。このハーフトーン位相シ
フトマスク１０を透過した光は、縮小投影レンズ１１に
よりウェハ１２上に塗布されたフォトレジスト膜に縮小
投影されるようになっている。この投影レンズ１１内に
は、図２に示すように、円板状のガラス基板１３ａと、
このガラス基板１３ａの下面中央部に円形に形成された
酸化クロム等からなる半透明層１３ｂとにより構成され
た瞳フィルタ１３が配設されており、図３に示すよう
に、ハーフトーン位相シフトマスク１０を通った光の０
次回折光が瞳フィルタ１３の半透明層１３ｂを通り、１
次又はそれより高次回折光は半透明層１３ｂの周囲を通
るようになっている。この半透明層１３ｂの光の透過率
は２〜１５％程度である。以下、上述した構造の露光装
置を使用してマスク１０のパターンをウェハに転写する
露光方法について説明する。光源１から出力された光
は、レンズ３、ミラー４、フライアイレンズ５、アパー
チャ６、レンズ７、ミラー８及びコンデンサレンズ９を
介してハーフトーン位相シフトマスク１０に到達する。
そして、このハーフトーン位相シフトマスク１０を通過
した光は、投影レンズ１１により縮小投影されてウェハ
１２の表面のフォトレジスト膜を露光し、マスク１０に
設けられたパターンがウェハ１２上のフォトレジスト膜
に転写される。このとき、本実施の形態においては、投
影レンズ１１内に瞳フィルタ１３が配設され、この瞳フ
ィルタ１３によりハーフトーン位相シフトマスク１０を
透過した光のうち０次回折光の光量が減衰されるので、
サブピークの転写を低減することができる。これによ
り、ハーフトーン位相シフトマスク１０のパターンサイ
ズにバイアス寸法を付加する必要がなくなり、ハーフト
ーン位相シフトマスク１０の設計が容易になるという効
果を奏する。 （第２の実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態
について説明する。本実施の形態においては、瞳フィル
タの構造が異なること以外は第１の実施の形態と基本的
に同様であるので、図１，図３を参照して説明する。図
３に示すように、光源１から出力された光がハーフトー
ン位相シフトマスク１０を通るときに、ハーフトーン位
相シフトマスク１０のパターン部分を透過する光は基板
のみを透過する光に対し位相が約１８０°ずれる。しか
し、両者の位相差を正確に１８０°にすることは極めて
困難である。このため、本実施の形態においては、図４
に示すように、ハーフトーン位相シフトマスク１０を通
過した０次回折光が通る部分に、空気と異なる屈折率の
透明の位相シフタ層１３ｃを設けた瞳レンズ１３を投影
レンズ１１内に入れて、この瞳レンズ１３により０次回
折光の位相を制御する。この場合に、光の波長をλ、位
相のずれ量をｘ、屈折率をｎとすると、位相を補正する
のに必要な位相シフタ層１３ｃの厚さは、下記（１）式
で求めることができる。 ｄ＝（ｘ／３６０）×｛λ／（ｎー１）｝ …（１） 例えば、直径が０．３６μｍのホールパターンを転写す
るものとし、ハーフトーン位相シフトマスク１０のパタ
ーン部分を通る光の位相が基板のみを通る光の位相に対
し１８０°よりも５°だけマイナス側にずれており、光
源１の波長が０．３６５μｍ、位相シフタ層１３ｃの屈
折率が１．４８とする。この場合、瞳フィルタ１３の位
相シフタ層１３ｃの厚さを１０５．６Åとすれば、ハー
フトーン位相シフトマスク１０の基板のみを通る光とパ
ターン部分を通る光との位相差を丁度１８０°とするこ
とができる。逆に、ハーフトーン位相シフトマスク１０
のパターン部分を通る光の位相が基板のみを通る光の位
相に対し５°だけプラス側にずれている場合は、図５に
示すように、円板状のガラス基板１３ａと、０次光が通
過する中央の領域の周囲に設けられた厚さが１０５．６
Åの位相シフタ層１３ｄとにより構成される瞳フィルタ
１３を使用すればよい。このように、位相シフタ層１３
ｃ，１３ｄの厚さが異なる種々の瞳フィルタ１３を用意
しておき、ハーフトーン位相シフトマスク１０に応じ
て、これらの瞳フィルタ１３から適切なものを選択し、
投影レンズ１１内に配置する。なお、瞳フィルタ１３と
しては、透明で位相のみを制御する機能があればよいの
で、図４，図５に示す瞳フィルタ１３に替えて、図６に
示すようにガラス基板１３ｅの０次光が透過する領域の
周囲を１０５．６Åの深さに彫り込んで中央部に凸部
（位相シフタ層１３ｆ）を設けた瞳フィルタ１３や、図
７に示すようにガラス基板１３ｇの０次回折光が透過す
る部分に深さが１０５．６Åの凹部１３ｈを設け、その
周囲を位相シフタ層１３ｉとした瞳フィルタ１３を使用
してもよい。本実施の形態においては、ハーフトーン位
相シフトマスクの基板のみを透過した光と位相シフタ層
を透過した光との位相差が１８０°でない場合に、投影
レンズ１１中にシフト量を補正する瞳フィルタ１３を配
置するので、ハーフトーン位相シフトマスクの基板のみ
を通過した光とパターン部分を通過した光との位相差が
１８０°となるように正確に調整することができる。こ
れにより、微細なパターンを高精度で転写することがで
きる。また、ハーフトーン位相シフトマスクのパターン
部分の厚さを高精度で制御する必要がなくなり、ハーフ
トーン位相シフトマスクの製造が容易になるという利点
もある。
て、添付の図面を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
に係る露光装置を示す模式図、図２は同じくその瞳フィ
ルタ１３を示す断面図、図３は露光方法を示す模式図で
ある。なお、図１において、１２は表面にフォトレジス
ト膜が塗布されたウェハ（被露光体）である。光源１は
例えば水銀ランプ等であり、この光源１の後方には凹面
鏡からなる反射板２が配設されている。また、光源１の
前方には集光レンズ３が配設されており、更に前方には
第１のミラー４が光軸に対し４５°の角度に配設されて
いる。このミラー４により反射された光の進行方向の前
方には、光を均一に集光するためのフライアイレンズ５
が配設されている。また、このフライアイレンズ５の前
方には例えば円板状で中央部に円形の光通過部が設けら
れたアパーチャ（絞り）６が配置されている。このアパ
ーチャ６の前方には集光レンズ７が配設されており、こ
のレンズ７の前方には光軸に対し４５°の角度で第２の
ミラー８が配置され、光を下方に反射するようになって
いる。ミラー８の下方にはコンデンサレンズ９が配設さ
れており、このコンデンサレンズ９の下方に、転写すべ
きパターンが設けられたハーフトーン位相シフトマスク
（レチクル）１０を配置するようになっている。このハ
ーフトーン位相シフトマスク１０は、図９（ａ），
（ｂ）に示すように形成されており、パターン部分の光
の透過率は５〜２０％である。このハーフトーン位相シ
フトマスク１０を透過した光は、縮小投影レンズ１１に
よりウェハ１２上に塗布されたフォトレジスト膜に縮小
投影されるようになっている。この投影レンズ１１内に
は、図２に示すように、円板状のガラス基板１３ａと、
このガラス基板１３ａの下面中央部に円形に形成された
酸化クロム等からなる半透明層１３ｂとにより構成され
た瞳フィルタ１３が配設されており、図３に示すよう
に、ハーフトーン位相シフトマスク１０を通った光の０
次回折光が瞳フィルタ１３の半透明層１３ｂを通り、１
次又はそれより高次回折光は半透明層１３ｂの周囲を通
るようになっている。この半透明層１３ｂの光の透過率
は２〜１５％程度である。以下、上述した構造の露光装
置を使用してマスク１０のパターンをウェハに転写する
露光方法について説明する。光源１から出力された光
は、レンズ３、ミラー４、フライアイレンズ５、アパー
チャ６、レンズ７、ミラー８及びコンデンサレンズ９を
介してハーフトーン位相シフトマスク１０に到達する。
そして、このハーフトーン位相シフトマスク１０を通過
した光は、投影レンズ１１により縮小投影されてウェハ
１２の表面のフォトレジスト膜を露光し、マスク１０に
設けられたパターンがウェハ１２上のフォトレジスト膜
に転写される。このとき、本実施の形態においては、投
影レンズ１１内に瞳フィルタ１３が配設され、この瞳フ
ィルタ１３によりハーフトーン位相シフトマスク１０を
透過した光のうち０次回折光の光量が減衰されるので、
サブピークの転写を低減することができる。これによ
り、ハーフトーン位相シフトマスク１０のパターンサイ
ズにバイアス寸法を付加する必要がなくなり、ハーフト
ーン位相シフトマスク１０の設計が容易になるという効
果を奏する。 （第２の実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態
について説明する。本実施の形態においては、瞳フィル
タの構造が異なること以外は第１の実施の形態と基本的
に同様であるので、図１，図３を参照して説明する。図
３に示すように、光源１から出力された光がハーフトー
ン位相シフトマスク１０を通るときに、ハーフトーン位
相シフトマスク１０のパターン部分を透過する光は基板
のみを透過する光に対し位相が約１８０°ずれる。しか
し、両者の位相差を正確に１８０°にすることは極めて
困難である。このため、本実施の形態においては、図４
に示すように、ハーフトーン位相シフトマスク１０を通
過した０次回折光が通る部分に、空気と異なる屈折率の
透明の位相シフタ層１３ｃを設けた瞳レンズ１３を投影
レンズ１１内に入れて、この瞳レンズ１３により０次回
折光の位相を制御する。この場合に、光の波長をλ、位
相のずれ量をｘ、屈折率をｎとすると、位相を補正する
のに必要な位相シフタ層１３ｃの厚さは、下記（１）式
で求めることができる。 ｄ＝（ｘ／３６０）×｛λ／（ｎー１）｝ …（１） 例えば、直径が０．３６μｍのホールパターンを転写す
るものとし、ハーフトーン位相シフトマスク１０のパタ
ーン部分を通る光の位相が基板のみを通る光の位相に対
し１８０°よりも５°だけマイナス側にずれており、光
源１の波長が０．３６５μｍ、位相シフタ層１３ｃの屈
折率が１．４８とする。この場合、瞳フィルタ１３の位
相シフタ層１３ｃの厚さを１０５．６Åとすれば、ハー
フトーン位相シフトマスク１０の基板のみを通る光とパ
ターン部分を通る光との位相差を丁度１８０°とするこ
とができる。逆に、ハーフトーン位相シフトマスク１０
のパターン部分を通る光の位相が基板のみを通る光の位
相に対し５°だけプラス側にずれている場合は、図５に
示すように、円板状のガラス基板１３ａと、０次光が通
過する中央の領域の周囲に設けられた厚さが１０５．６
Åの位相シフタ層１３ｄとにより構成される瞳フィルタ
１３を使用すればよい。このように、位相シフタ層１３
ｃ，１３ｄの厚さが異なる種々の瞳フィルタ１３を用意
しておき、ハーフトーン位相シフトマスク１０に応じ
て、これらの瞳フィルタ１３から適切なものを選択し、
投影レンズ１１内に配置する。なお、瞳フィルタ１３と
しては、透明で位相のみを制御する機能があればよいの
で、図４，図５に示す瞳フィルタ１３に替えて、図６に
示すようにガラス基板１３ｅの０次光が透過する領域の
周囲を１０５．６Åの深さに彫り込んで中央部に凸部
（位相シフタ層１３ｆ）を設けた瞳フィルタ１３や、図
７に示すようにガラス基板１３ｇの０次回折光が透過す
る部分に深さが１０５．６Åの凹部１３ｈを設け、その
周囲を位相シフタ層１３ｉとした瞳フィルタ１３を使用
してもよい。本実施の形態においては、ハーフトーン位
相シフトマスクの基板のみを透過した光と位相シフタ層
を透過した光との位相差が１８０°でない場合に、投影
レンズ１１中にシフト量を補正する瞳フィルタ１３を配
置するので、ハーフトーン位相シフトマスクの基板のみ
を通過した光とパターン部分を通過した光との位相差が
１８０°となるように正確に調整することができる。こ
れにより、微細なパターンを高精度で転写することがで
きる。また、ハーフトーン位相シフトマスクのパターン
部分の厚さを高精度で制御する必要がなくなり、ハーフ
トーン位相シフトマスクの製造が容易になるという利点
もある。
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハーフトーン位相シフトマスクを透過した０次回折光を
減衰する瞳フィルタを用いて露光するので、ハーフトー
ン位相シフトマスクのパターン寸法にバイアス寸法を付
加しなくてもサブピークを低減することができる。これ
により、ハーフトーン位相シフトマスクのパターン設計
が容易になるという効果を奏する。また、本願の他の発
明によれば、ハーフトーン位相シフトマスクを透過した
０次回折光が通過する部分とその周囲の部分とで位相シ
フト量が相互に異なるように形成された瞳フィルタを用
いて露光するので、ハーフトーン位相シフトマスクの位
相シフタ層の厚さを正確に制御する必要がなく、位相シ
フトマスクの製造が容易になる。また、ハーフトーン位
相シフトマスクに応じて適切な瞳フィルタを選択して使
用すればよいので、位相差の補正が極めて容易であり、
微細なパターンを高精度で転写することができる。
ハーフトーン位相シフトマスクを透過した０次回折光を
減衰する瞳フィルタを用いて露光するので、ハーフトー
ン位相シフトマスクのパターン寸法にバイアス寸法を付
加しなくてもサブピークを低減することができる。これ
により、ハーフトーン位相シフトマスクのパターン設計
が容易になるという効果を奏する。また、本願の他の発
明によれば、ハーフトーン位相シフトマスクを透過した
０次回折光が通過する部分とその周囲の部分とで位相シ
フト量が相互に異なるように形成された瞳フィルタを用
いて露光するので、ハーフトーン位相シフトマスクの位
相シフタ層の厚さを正確に制御する必要がなく、位相シ
フトマスクの製造が容易になる。また、ハーフトーン位
相シフトマスクに応じて適切な瞳フィルタを選択して使
用すればよいので、位相差の補正が極めて容易であり、
微細なパターンを高精度で転写することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る露光装置を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】第１の実施の形態に係る露光装置の瞳フィルタ
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る露光装置を使用した露
光方法を示す模式図である。
光方法を示す模式図である。
【図４】第２の実施の形態に係る露光装置の瞳フィルタ
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る露光装置の瞳フィルタ
の他の例を示す図である。
の他の例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る露光装置の瞳フィルタ
の更に他の例を示す図である。
の更に他の例を示す図である。
【図７】第２の実施の形態に係る露光装置の瞳フィルタ
の更に他の例を示す図である。
の更に他の例を示す図である。
【図８】従来の縮小投影露光装置を示す模式図である。
【図９】ハーフトーン位相シフトマスクを示す断面であ
る。
る。
【図１０】ＣＤ−デフォーカス曲線を示す図である。
１ 光源 ２ 反射板 ３，７，９ レンズ ４，８ ミラー ５ フライアイレンズ ６ アパーチャ １０ ハーフトーン位相シフトマスク １１ 投影レンズ １２ ウェハ １３ 瞳フィルタ １３ａ，１３ｅ，２１，２３ ガラス基板 １３ｂ 半透明層 １３ｃ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｉ，２２，２４ 位相シ
フタ層 ２５ 半透過層
フタ層 ２５ 半透過層
Claims (5)
- 【請求項１】 転写すべきパターンが設けられたハーフ
トーン位相シフトマスクと、 このハーフトーン位相シフトマスクを通過した０次回折
光が通る部分とその周囲の部分とで光の透過率が相互に
異なる瞳フィルタとを有することを特徴とする露光装
置。 - 【請求項２】 転写すべきパターンが設けられたハーフ
トーン位相シフトマスクと、 このハーフトーン位相シフトマスクを通過した０次回折
光が通る部分とその周囲の部分とで位相シフト量が相互
に異なる瞳フィルタとを有することを特徴とする露光装
置。 - 【請求項３】 前記瞳フィルタは、前記ハーフトーン位
相シフトマスクに応じて交換可能であることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の露光装置。 - 【請求項４】 ハーフトーン位相シフトマスクに形成さ
れたパターンを被露光体に転写する露光方法において、 前記ハーフトーン位相シフトマスクと前記被露光体との
間に、前記ハーフトーン位相シフトマスクを通過した０
次回折光を減衰させる瞳フィルタを配置して露光するこ
とを特徴とする露光方法。 - 【請求項５】 ハーフトーン位相シフトマスクに形成さ
れたパターンを被露光体に転写する露光方法において、 前記ハーフトーン位相シフトマスクと前記被露光体との
間に、前記ハーフトーン位相シフトマスクを通過した０
次回折光の位相を補正する瞳フィルタを配置して露光す
ることを特徴とする露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8060924A JPH09251949A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 露光装置及び露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8060924A JPH09251949A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 露光装置及び露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09251949A true JPH09251949A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13156431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8060924A Withdrawn JPH09251949A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 露光装置及び露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09251949A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002025889A (ja) * | 2000-07-05 | 2002-01-25 | Nec Corp | 瞳フィルタ及びパターン形成方法並びに投影露光装置 |
| CN101866117A (zh) * | 2009-04-16 | 2010-10-20 | Asml荷兰有限公司 | 器件制造方法和光刻设备 |
-
1996
- 1996-03-18 JP JP8060924A patent/JPH09251949A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002025889A (ja) * | 2000-07-05 | 2002-01-25 | Nec Corp | 瞳フィルタ及びパターン形成方法並びに投影露光装置 |
| CN101866117A (zh) * | 2009-04-16 | 2010-10-20 | Asml荷兰有限公司 | 器件制造方法和光刻设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030603 |