JPH0955349A - パターン形成方法および露光装置 - Google Patents
パターン形成方法および露光装置Info
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- JPH0955349A JPH0955349A JP7206886A JP20688695A JPH0955349A JP H0955349 A JPH0955349 A JP H0955349A JP 7206886 A JP7206886 A JP 7206886A JP 20688695 A JP20688695 A JP 20688695A JP H0955349 A JPH0955349 A JP H0955349A
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- 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
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- 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
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70125—Use of illumination settings tailored to particular mask patterns
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
- H01L22/34—Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line
Abstract
(57)【要約】
【課題】 たとえば位相シフトマスクを用いても、二次
ピークの問題が少ない最適な光源条件で、パターンを形
成することができるパターン形成方法と露光装置を提供
すること。 【解決手段】 光源から露光用光をマスクに照射し、こ
のマスクのパターンを基板上に転写し、基板上にパター
ンを形成する方法において、基板上に目的とする本パタ
ーンを形成する前に、本パターンが形成されない診断領
域５４に検査用パターンで露光を行い、診断領域５４に
照射されたされた光強度分布を求め、この光強度分布の
二次ピークを少なくとも観察することにより、光源条件
の最適化を図り、その最適化された条件の光源を用いて
パターンの形成を行う。
ピークの問題が少ない最適な光源条件で、パターンを形
成することができるパターン形成方法と露光装置を提供
すること。 【解決手段】 光源から露光用光をマスクに照射し、こ
のマスクのパターンを基板上に転写し、基板上にパター
ンを形成する方法において、基板上に目的とする本パタ
ーンを形成する前に、本パターンが形成されない診断領
域５４に検査用パターンで露光を行い、診断領域５４に
照射されたされた光強度分布を求め、この光強度分布の
二次ピークを少なくとも観察することにより、光源条件
の最適化を図り、その最適化された条件の光源を用いて
パターンの形成を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば位相シフ
トマスクを用いても、二次ピークの問題が少ない最適な
光源条件で、パターンを形成することができるパターン
形成方法と露光装置に関する。
トマスクを用いても、二次ピークの問題が少ない最適な
光源条件で、パターンを形成することができるパターン
形成方法と露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体集積回路の研究開発におい
て、サブハーフミクロン領域のデザインルールのデバイ
スが研究開発されている。これらデバイス開発において
は、フォトリソグラフィー技術が必須である。このフォ
トリソグラフィー技術に使用されている露光装置、いわ
ゆる縮小投影露光装置の解像性能が、半導体デバイスの
研究開発の成否、および量産の可否を左右しているとい
っても過言ではない。
て、サブハーフミクロン領域のデザインルールのデバイ
スが研究開発されている。これらデバイス開発において
は、フォトリソグラフィー技術が必須である。このフォ
トリソグラフィー技術に使用されている露光装置、いわ
ゆる縮小投影露光装置の解像性能が、半導体デバイスの
研究開発の成否、および量産の可否を左右しているとい
っても過言ではない。
【０００３】従来、縮小投影露光装置の解像性能は、レ
イレーの式に基づき、縮小投影レンズのＮＡを大きくす
る、もしくは露光波長を短くすることにより向上されて
きていた。しかしながら、半導体デバイス作製において
は、半導体デバイスのトポグラフィー、ウエハーフラッ
トネス等に起因した段差が存在しているため、解像性能
と同時に焦点深度の確保も重要なパラメーターである。
半導体デバイス作製時のフォトリソグラフィー工程にお
けるレジストパターンの寸法精度は、一般に±５％であ
る。実デバイスにおいては、図１に示すように、半導体
基板Ｓの面には必ず凹凸が存在する。例えば、ポリＳｉ
等の凸部Ｉｎが存在する。その結果、同一焦点面でレジ
ストＰＲのパターンが形成されることはない。そのた
め、レジストＰＲのパターンの寸法が、段差の上部と下
部とで異なってしまう。当然、このことは、同一波長、
同一開口数のステッパーを用いた場合、パターンが細か
ければ細かいほど顕著化する。この傾向は、どの種のレ
ジストについても、共通に見られる傾向である。
イレーの式に基づき、縮小投影レンズのＮＡを大きくす
る、もしくは露光波長を短くすることにより向上されて
きていた。しかしながら、半導体デバイス作製において
は、半導体デバイスのトポグラフィー、ウエハーフラッ
トネス等に起因した段差が存在しているため、解像性能
と同時に焦点深度の確保も重要なパラメーターである。
半導体デバイス作製時のフォトリソグラフィー工程にお
けるレジストパターンの寸法精度は、一般に±５％であ
る。実デバイスにおいては、図１に示すように、半導体
基板Ｓの面には必ず凹凸が存在する。例えば、ポリＳｉ
等の凸部Ｉｎが存在する。その結果、同一焦点面でレジ
ストＰＲのパターンが形成されることはない。そのた
め、レジストＰＲのパターンの寸法が、段差の上部と下
部とで異なってしまう。当然、このことは、同一波長、
同一開口数のステッパーを用いた場合、パターンが細か
ければ細かいほど顕著化する。この傾向は、どの種のレ
ジストについても、共通に見られる傾向である。
【０００４】焦点深度は、露光波長に一次に比例して、
ＮＡの二乗に反比例して小さくなる。量産段階において
焦点深度は、１．５μｍ程度が必要である。そのため、
必要とされる解像性能および焦点深度の双方を満足する
には、限界がある。図２（Ａ），（Ｂ）に、最先端の露
光方法であるＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィーに
おける焦点深度（Ｄ．Ｏ．Ｆ）の解像性能をパラメータ
ーとした際のＮＡ依存性を示した。図からも理解される
ように、必要とされる焦点深度１．５μｍを満たした上
で、得られる最高の解像力は、約０．３５μｍ程度であ
る。したがって、０．３５μｍ以下の線幅を１．５μｍ
以上の焦点深度を有して解像することは、極めて困難で
ある。焦点深度の拡大を図る何らかの技術が必要であ
る。
ＮＡの二乗に反比例して小さくなる。量産段階において
焦点深度は、１．５μｍ程度が必要である。そのため、
必要とされる解像性能および焦点深度の双方を満足する
には、限界がある。図２（Ａ），（Ｂ）に、最先端の露
光方法であるＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィーに
おける焦点深度（Ｄ．Ｏ．Ｆ）の解像性能をパラメータ
ーとした際のＮＡ依存性を示した。図からも理解される
ように、必要とされる焦点深度１．５μｍを満たした上
で、得られる最高の解像力は、約０．３５μｍ程度であ
る。したがって、０．３５μｍ以下の線幅を１．５μｍ
以上の焦点深度を有して解像することは、極めて困難で
ある。焦点深度の拡大を図る何らかの技術が必要であ
る。
【０００５】このような要求に答えるべく、近年ハーフ
トーン型位相シフト法が提案されている。同露光法は、
コンタクトホールのような孤立パターンの解像度、焦点
深度を向上させるのに極めて有力な方法である。ハーフ
トーン型位相シフト法は、図３に示すように、露光用光
に対する透過率が数％〜２０％程度以下の、つまりわず
かに露光用光を透過させるような半透明なＣｒx Ｏy ，
Ｓｉx Ｎy ，ＳｉＯxＮy ，Ｍｏx Ｓｉy 膜等を暗部１
に相当するハーフトーン膜２として用い、明部３では該
膜２および透明基盤の双方（凹部５が形成される）もし
くは該膜２のみをエッチングしてマスクとして機能させ
ている。その際、明部３と半透明膜により形成される暗
部１との位相差を、１８０°に設定することにより、図
４（Ｂ）に示すように、孤立パターン（たとえば０．６
λ／ＮＡのホールパターン）における光強度分布の勾配
を急にすることができる。なお、図４（Ａ）は、従来の
クロムマスクを用いた孤立パターンにおける光強度分布
である。
トーン型位相シフト法が提案されている。同露光法は、
コンタクトホールのような孤立パターンの解像度、焦点
深度を向上させるのに極めて有力な方法である。ハーフ
トーン型位相シフト法は、図３に示すように、露光用光
に対する透過率が数％〜２０％程度以下の、つまりわず
かに露光用光を透過させるような半透明なＣｒx Ｏy ，
Ｓｉx Ｎy ，ＳｉＯxＮy ，Ｍｏx Ｓｉy 膜等を暗部１
に相当するハーフトーン膜２として用い、明部３では該
膜２および透明基盤の双方（凹部５が形成される）もし
くは該膜２のみをエッチングしてマスクとして機能させ
ている。その際、明部３と半透明膜により形成される暗
部１との位相差を、１８０°に設定することにより、図
４（Ｂ）に示すように、孤立パターン（たとえば０．６
λ／ＮＡのホールパターン）における光強度分布の勾配
を急にすることができる。なお、図４（Ａ）は、従来の
クロムマスクを用いた孤立パターンにおける光強度分布
である。
【０００６】孤立のコンタクトホールを形成するため
に、位相シフトマスクを用いると、ＤＯＦが大幅に向上
する実験結果を図６に示す。図６中の黒点が位相シフト
マスクを用いた場合であり、白点が従来のクロムマスク
を用いた場合である。この位相シフトマスクの設計にお
いて、図３に示すハーフトーン膜２の透過率が重要な要
素である。即ち、孤立パターンにおける光強度分布の勾
配をより急にするためには、該ハーフトーン膜２の透過
率を上げれば良い。しかしながら、透過率を上げること
によりハーフトーン膜２による遮光効果が薄れ、レジス
トが全面的に露光されてしまう。
に、位相シフトマスクを用いると、ＤＯＦが大幅に向上
する実験結果を図６に示す。図６中の黒点が位相シフト
マスクを用いた場合であり、白点が従来のクロムマスク
を用いた場合である。この位相シフトマスクの設計にお
いて、図３に示すハーフトーン膜２の透過率が重要な要
素である。即ち、孤立パターンにおける光強度分布の勾
配をより急にするためには、該ハーフトーン膜２の透過
率を上げれば良い。しかしながら、透過率を上げること
によりハーフトーン膜２による遮光効果が薄れ、レジス
トが全面的に露光されてしまう。
【０００７】また通常、パターン形成時には、光強度分
布に於いて所望するパターン位置の両側に遮光位置にも
かかわらず、図６（Ａ）に示すように、近接効果により
サイドロブと呼ばれる２次ピークが発生している。該２
次ピークは、ハーフトーン透過率を上げることにより強
調され、図６（Ｂ）に示すように、例えばホールパター
ン６の設計寸法をＷとして、隣り合うパターン間距離が
３Ｗ以上離れている所謂完全孤立のコンタクトホールに
おいても、周辺部が“えぐれた”形状（符号８部分）と
なる。図６（Ｂ）に示す形状では、エッチング工程にお
いてコンタクト径が拡大してしまうことが懸念される。
布に於いて所望するパターン位置の両側に遮光位置にも
かかわらず、図６（Ａ）に示すように、近接効果により
サイドロブと呼ばれる２次ピークが発生している。該２
次ピークは、ハーフトーン透過率を上げることにより強
調され、図６（Ｂ）に示すように、例えばホールパター
ン６の設計寸法をＷとして、隣り合うパターン間距離が
３Ｗ以上離れている所謂完全孤立のコンタクトホールに
おいても、周辺部が“えぐれた”形状（符号８部分）と
なる。図６（Ｂ）に示す形状では、エッチング工程にお
いてコンタクト径が拡大してしまうことが懸念される。
【０００８】さらに、ハーフトーン位相シフトマスク法
を、パターン密度が高い、所謂繰り返しパターン部に応
用しようとすると、２次ピークは、パターン密度が高
い、所謂繰り返しパターン部において、隣り合うパター
ン間同志の干渉即ち相互近接効果により強調され、より
顕著となる。
を、パターン密度が高い、所謂繰り返しパターン部に応
用しようとすると、２次ピークは、パターン密度が高
い、所謂繰り返しパターン部において、隣り合うパター
ン間同志の干渉即ち相互近接効果により強調され、より
顕著となる。
【０００９】したがって、ハーフトーン位相シフトマス
ク法を用いてデバイスパターンを形成しようとすると、
パターン間距離を十分に配慮して設計およびＣＡＤ工程
を行わなければならず、設計およびＣＡＤ工程に多大な
負荷をかけることとなり、実用化を妨げている。
ク法を用いてデバイスパターンを形成しようとすると、
パターン間距離を十分に配慮して設計およびＣＡＤ工程
を行わなければならず、設計およびＣＡＤ工程に多大な
負荷をかけることとなり、実用化を妨げている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】二次ピークの解像を抑
えるには、二次ピークの光強度をレジストが解像しない
ところまで下げれば良い。二次ピークの光強度は、光源
中心部の光強度に依存している。そこで、光源中心部の
光強度を下げることにより、二次ピークの解像を抑える
方法が提案されている。
えるには、二次ピークの光強度をレジストが解像しない
ところまで下げれば良い。二次ピークの光強度は、光源
中心部の光強度に依存している。そこで、光源中心部の
光強度を下げることにより、二次ピークの解像を抑える
方法が提案されている。
【００１１】このように光源中心部の光強度を下げて位
相シフトマスクを用いる露光方法によれば、通常のガウ
ス分布の光強度分布を持つ光源による露光法に比較し、
コンタクトホールのパターン間隔が狭い場合でも、二次
ピークが解像しないことが実験により確認されている。
相シフトマスクを用いる露光方法によれば、通常のガウ
ス分布の光強度分布を持つ光源による露光法に比較し、
コンタクトホールのパターン間隔が狭い場合でも、二次
ピークが解像しないことが実験により確認されている。
【００１２】たとえば図７（Ｂ）は、中心部で光強度が
低い有効光源とハーフトーン位相シフトマスクを用い
て、ＮＡが０．４５のＫｒＦエキシマレーザーステッパ
ーにより、内径０．３０μm のコンタクトホールパター
ンを基板上に形成した例を示す。この実験では、レジス
トとしては、化学増幅型ポジレジスト（ＷＫＲ−ＰＴ
２）を用いた。コンタクトホールの内径と、それらの間
隔との比（デューテイ比）を１：３，１：１．５，１：
１と変化させたパターンについて、それぞれコンタクト
ホールパターンを形成した。ＳＥＭ写真の結果を図７
（Ｂ）に示す。
低い有効光源とハーフトーン位相シフトマスクを用い
て、ＮＡが０．４５のＫｒＦエキシマレーザーステッパ
ーにより、内径０．３０μm のコンタクトホールパター
ンを基板上に形成した例を示す。この実験では、レジス
トとしては、化学増幅型ポジレジスト（ＷＫＲ−ＰＴ
２）を用いた。コンタクトホールの内径と、それらの間
隔との比（デューテイ比）を１：３，１：１．５，１：
１と変化させたパターンについて、それぞれコンタクト
ホールパターンを形成した。ＳＥＭ写真の結果を図７
（Ｂ）に示す。
【００１３】また、比較のために、ハエの目レンズ上に
照射する光強度分布を図７（Ａ）に示すガウス分布とし
た以外は同様にして、３通りの条件でコンタクトホール
パターンを形成した。さらに、比較のために、有効光源
上に照射する光強度分布を輪帯照明の分布（中心部の光
強度を０）とした以外は同様にして、３通りの条件でコ
ンタクトホールパターンを形成した。ＳＥＭ写真で観察
した結果を、図７（Ｃ）に示す。これらの実験結果か
ら、コンタクトホールの間隔が狭くなっても、中心部で
光強度が弱い分布の光源を持つ露光（図７（Ｂ），
（Ｃ））では、二次ピークがほとんど解像しないことが
確認された。
照射する光強度分布を図７（Ａ）に示すガウス分布とし
た以外は同様にして、３通りの条件でコンタクトホール
パターンを形成した。さらに、比較のために、有効光源
上に照射する光強度分布を輪帯照明の分布（中心部の光
強度を０）とした以外は同様にして、３通りの条件でコ
ンタクトホールパターンを形成した。ＳＥＭ写真で観察
した結果を、図７（Ｃ）に示す。これらの実験結果か
ら、コンタクトホールの間隔が狭くなっても、中心部で
光強度が弱い分布の光源を持つ露光（図７（Ｂ），
（Ｃ））では、二次ピークがほとんど解像しないことが
確認された。
【００１４】しかしながら、孤立のコンタクトホールの
パターンを形成しようとする場合には、図８に示すよう
に、輪帯照明とハーフトーン位相シフトマスクとの組合
せ（図中の○）では、通常照明とハーフトーン位相シフ
トマスクとの組合せ（図中の□）に比較し、ＤＯＦが低
下してしまう（図中においてフォーカスの幅が狭くなっ
てしまう）。
パターンを形成しようとする場合には、図８に示すよう
に、輪帯照明とハーフトーン位相シフトマスクとの組合
せ（図中の○）では、通常照明とハーフトーン位相シフ
トマスクとの組合せ（図中の□）に比較し、ＤＯＦが低
下してしまう（図中においてフォーカスの幅が狭くなっ
てしまう）。
【００１５】すなわち、光源中心部の光強度を下げるこ
とにより、二次ピークの解像を抑えることはできるが、
下げすぎるとハーフトーン位相シフトマスクの効果を低
減してしまう。また、図７に示すように、パターンの間
隔により二次ピークの解像の度合が異なることが分か
る。したがって、パターンの間隔により、二次ピークの
解像を抑え、かつ位相シフトマスクの効果を低減させな
いように、光源の光強度分布などの条件を最適化する必
要がある。
とにより、二次ピークの解像を抑えることはできるが、
下げすぎるとハーフトーン位相シフトマスクの効果を低
減してしまう。また、図７に示すように、パターンの間
隔により二次ピークの解像の度合が異なることが分か
る。したがって、パターンの間隔により、二次ピークの
解像を抑え、かつ位相シフトマスクの効果を低減させな
いように、光源の光強度分布などの条件を最適化する必
要がある。
【００１６】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、たとえば位相シフトマスクを用いても、二次ピーク
の問題が少ない最適な光源条件で、パターンを形成する
ことができるパターン形成方法と露光装置を提供するこ
とを目的とする。
れ、たとえば位相シフトマスクを用いても、二次ピーク
の問題が少ない最適な光源条件で、パターンを形成する
ことができるパターン形成方法と露光装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るパターン形成方法は、光源から露光用
光をマスクに照射し、このマスクのパターンを基板上に
転写し、基板上にパターンを形成する方法において、基
板上に目的とする本パターンを形成する前に、本パター
ンが形成されない診断領域に検査用パターンで露光を行
い、診断領域に照射されたされた光強度分布を求め、こ
の光強度分布の二次ピークを少なくとも観察することに
より、光源条件の最適化を図り、その最適化された条件
の光源を用いてパターンの形成を行う。
に、本発明に係るパターン形成方法は、光源から露光用
光をマスクに照射し、このマスクのパターンを基板上に
転写し、基板上にパターンを形成する方法において、基
板上に目的とする本パターンを形成する前に、本パター
ンが形成されない診断領域に検査用パターンで露光を行
い、診断領域に照射されたされた光強度分布を求め、こ
の光強度分布の二次ピークを少なくとも観察することに
より、光源条件の最適化を図り、その最適化された条件
の光源を用いてパターンの形成を行う。
【００１８】前記検査用パターンは、本パターンを形成
するためのマスクとは別のマスクに形成するか、本パタ
ーンを形成するためのマスクの周囲に形成する。また、
前記検査用パターンは、前記本パターンと同一のパター
ンであっても良い。本発明に係るパターン形成方法は、
位相シフトマスクを用いた場合に、特に効果的である。
位相シフトマスクを用いれば、ＤＯＦが拡大し、二次ピ
ークの問題が心配となるが、本発明の方法では、二次ピ
ークが所定値以下となるように、光源の光強度分布を最
適化することで、二次ピークによる解像が少ない。本発
明では、位相シフトマスクとしては、ハーフトーン型位
相シフトマスクに限らず、リム型位相シフトマスク、ア
ウトリガー型位相シフトマスクなどを用いることもでき
る。
するためのマスクとは別のマスクに形成するか、本パタ
ーンを形成するためのマスクの周囲に形成する。また、
前記検査用パターンは、前記本パターンと同一のパター
ンであっても良い。本発明に係るパターン形成方法は、
位相シフトマスクを用いた場合に、特に効果的である。
位相シフトマスクを用いれば、ＤＯＦが拡大し、二次ピ
ークの問題が心配となるが、本発明の方法では、二次ピ
ークが所定値以下となるように、光源の光強度分布を最
適化することで、二次ピークによる解像が少ない。本発
明では、位相シフトマスクとしては、ハーフトーン型位
相シフトマスクに限らず、リム型位相シフトマスク、ア
ウトリガー型位相シフトマスクなどを用いることもでき
る。
【００１９】診断領域としては、フォトクロミック材料
で構成することが好ましい。そのフォトクロミック材料
に照射された露光用光の光強度分布に基づく材料表面の
色変化を、撮像手段などで撮像することで、その撮像結
果に基づき、前記二次ピークの光強度を検出することが
できる。
で構成することが好ましい。そのフォトクロミック材料
に照射された露光用光の光強度分布に基づく材料表面の
色変化を、撮像手段などで撮像することで、その撮像結
果に基づき、前記二次ピークの光強度を検出することが
できる。
【００２０】また、診断領域としては、二次元光強度分
布を検出することが可能な撮像手段を用いることもで
き、撮像手段に撮像された画像を基に前記二次ピークの
光強度を検出することができる。さらに、診断領域とし
ては、本パターンを形成すべき基板の周囲であっても良
く、この診断領域に照射された検査用パターンの反射光
を撮像することにより、二次ピークの光強度を検出する
こともできる。
布を検出することが可能な撮像手段を用いることもで
き、撮像手段に撮像された画像を基に前記二次ピークの
光強度を検出することができる。さらに、診断領域とし
ては、本パターンを形成すべき基板の周囲であっても良
く、この診断領域に照射された検査用パターンの反射光
を撮像することにより、二次ピークの光強度を検出する
こともできる。
【００２１】本発明では、前記二次ピークの光強度が、
所定の値以下となるように、光源からの光強度分布を変
化させ、所定の値以下となる場合の光源の光強度分布
を、最適な光源の光強度分布として採用することが好ま
しい。この場合において、診断領域に照射された露光用
光の光強度分布の一次ピークも検出し、これが所定の値
以上となるように、光源からの光強度分布を変化させる
ことがさらに好ましい。二次ピークが下がれば、一次ピ
ークも下がる傾向にあるが、一次ピークが所定値以下に
下がることは、目的とするパターンが得られないおそれ
があることから好ましくない。露光においては、一次ピ
ークに相当するパターンで、目的とするパターン形状を
形成するからである。
所定の値以下となるように、光源からの光強度分布を変
化させ、所定の値以下となる場合の光源の光強度分布
を、最適な光源の光強度分布として採用することが好ま
しい。この場合において、診断領域に照射された露光用
光の光強度分布の一次ピークも検出し、これが所定の値
以上となるように、光源からの光強度分布を変化させる
ことがさらに好ましい。二次ピークが下がれば、一次ピ
ークも下がる傾向にあるが、一次ピークが所定値以下に
下がることは、目的とするパターンが得られないおそれ
があることから好ましくない。露光においては、一次ピ
ークに相当するパターンで、目的とするパターン形状を
形成するからである。
【００２２】診断領域に露光用光を照射する際に、複数
のフォーカス条件で露光用光を照射し、それらの複数の
フォーカス条件で露光用光を照射した場合に、それぞれ
の条件で検出される二次ピークの光強度が総合的に所定
値以下となるように、光源からの光強度分布を変化さ
せ、所定値以下となる場合の光源の光強度分布を、最適
な光源の光強度分布として採用することがさらに好まし
い。なぜなら、ジャストフォーカス以外でも、二次ピー
クが低減されるように、光源の光強度分布を最適化する
ことが、ＤＯＦを拡大させるためには必要だからであ
る。
のフォーカス条件で露光用光を照射し、それらの複数の
フォーカス条件で露光用光を照射した場合に、それぞれ
の条件で検出される二次ピークの光強度が総合的に所定
値以下となるように、光源からの光強度分布を変化さ
せ、所定値以下となる場合の光源の光強度分布を、最適
な光源の光強度分布として採用することがさらに好まし
い。なぜなら、ジャストフォーカス以外でも、二次ピー
クが低減されるように、光源の光強度分布を最適化する
ことが、ＤＯＦを拡大させるためには必要だからであ
る。
【００２３】診断領域に露光用光を照射する際に、複数
の検査用パターンを用いて露光用光を照射し、それらの
複数の検査用パターンで露光用光を照射した場合に、そ
れぞれの条件で検出される二次ピークの光強度が総合的
に所定値以下となるように、光源からの光強度分布を変
化させ、所定値以下となる場合の光源の光強度分布を、
最適な光源の光強度分布として採用することも好まし
い。なぜなら、マスクには、複数種類のパターンが形成
してあることが一般的であり、ある孤立パターンのみで
なく、密集パターンにおいても、二次ピークを低減させ
ることが必要だからである。
の検査用パターンを用いて露光用光を照射し、それらの
複数の検査用パターンで露光用光を照射した場合に、そ
れぞれの条件で検出される二次ピークの光強度が総合的
に所定値以下となるように、光源からの光強度分布を変
化させ、所定値以下となる場合の光源の光強度分布を、
最適な光源の光強度分布として採用することも好まし
い。なぜなら、マスクには、複数種類のパターンが形成
してあることが一般的であり、ある孤立パターンのみで
なく、密集パターンにおいても、二次ピークを低減させ
ることが必要だからである。
【００２４】本発明に係る露光装置は、露光用光を出射
する光源と、この光源から出射される光の光強度分布な
どの光源条件を変化させる光源可変手段と、前記光源か
らの露光用光がマスクを通して照射される診断領域と、
前記診断領域に照射された露光用光の二次ピークを検出
する二次ピーク検出手段とを有する。
する光源と、この光源から出射される光の光強度分布な
どの光源条件を変化させる光源可変手段と、前記光源か
らの露光用光がマスクを通して照射される診断領域と、
前記診断領域に照射された露光用光の二次ピークを検出
する二次ピーク検出手段とを有する。
【００２５】前記光源は、たとえば複数のレンズの集合
体であるハエの目レンズのような有効光源であることが
好ましい。前記マスクとしては、位相シフトマスクが好
ましく用いられる。診断領域は、フォトクロミック材料
で構成してあることが好ましく、本発明に係る装置は、
そのフォトクロミック材料に照射された露光用光の光強
度分布に基づく材料表面の色変化を撮像する撮像手段
と、撮像手段の撮像結果に基づき、前記二次ピークの光
強度を検出する二次ピーク検出手段とをさらに有するこ
とが好ましい。
体であるハエの目レンズのような有効光源であることが
好ましい。前記マスクとしては、位相シフトマスクが好
ましく用いられる。診断領域は、フォトクロミック材料
で構成してあることが好ましく、本発明に係る装置は、
そのフォトクロミック材料に照射された露光用光の光強
度分布に基づく材料表面の色変化を撮像する撮像手段
と、撮像手段の撮像結果に基づき、前記二次ピークの光
強度を検出する二次ピーク検出手段とをさらに有するこ
とが好ましい。
【００２６】診断領域が、二次元光強度分布を検出する
ことが可能な撮像手段で構成してある場合には、本発明
に係る露光装置は、撮像手段に撮像された画像を基に前
記二次ピークの光強度を検出する二次ピーク検出手段を
さらに有することが好ましい。撮像手段としては、ＣＣ
Ｄなどの撮像素子に限らず、画素毎に光信号電荷を増幅
する内部増幅型撮像素子、あるいは撮像管などを用いる
ことができる。内部増幅型撮像素子としては、静電誘導
トランジスタ（ＳＩＴ）、増幅型ＭＯＳイメージャ（Ａ
ＭＩ）、電荷変調デバイス（ＣＭＤ）、バイポーラトラ
ンジスタを画素に用いたＢＡＳＩＳなどの各種撮像素子
が知られている。
ことが可能な撮像手段で構成してある場合には、本発明
に係る露光装置は、撮像手段に撮像された画像を基に前
記二次ピークの光強度を検出する二次ピーク検出手段を
さらに有することが好ましい。撮像手段としては、ＣＣ
Ｄなどの撮像素子に限らず、画素毎に光信号電荷を増幅
する内部増幅型撮像素子、あるいは撮像管などを用いる
ことができる。内部増幅型撮像素子としては、静電誘導
トランジスタ（ＳＩＴ）、増幅型ＭＯＳイメージャ（Ａ
ＭＩ）、電荷変調デバイス（ＣＭＤ）、バイポーラトラ
ンジスタを画素に用いたＢＡＳＩＳなどの各種撮像素子
が知られている。
【００２７】前記診断領域が、本パターンを形成すべき
基板の周囲である場合には、本発明に係る露光装置は、
診断領域に照射された検査用パターンの反射光を撮像す
ることにより、前記二次ピークの光強度を検出する二次
ピーク検出手段をさらに有することが好ましい。
基板の周囲である場合には、本発明に係る露光装置は、
診断領域に照射された検査用パターンの反射光を撮像す
ることにより、前記二次ピークの光強度を検出する二次
ピーク検出手段をさらに有することが好ましい。
【００２８】本発明に係る露光装置は、二次ピークの光
強度が、所定の値以下となるように、光源可変手段によ
り光源からの光強度分布を変化させる制御手段をさらに
有することが好ましい。この場合において、本発明に係
る露光装置は、診断領域に照射された露光用光の光強度
分布の一次ピークが所定の値以上となるように、制御手
段で光源可変手段を制御することが好ましい。
強度が、所定の値以下となるように、光源可変手段によ
り光源からの光強度分布を変化させる制御手段をさらに
有することが好ましい。この場合において、本発明に係
る露光装置は、診断領域に照射された露光用光の光強度
分布の一次ピークが所定の値以上となるように、制御手
段で光源可変手段を制御することが好ましい。
【００２９】この光源可変手段は、有効光源の中央部か
ら出射する光の光量を、有効光源の周辺部から出射する
光の光量に対して、同等または所定量（有効光源の周辺
部から出射する光の光量のピーク値に対して、たとえば
０〜９０％）低める手段であることが好ましい。
ら出射する光の光量を、有効光源の周辺部から出射する
光の光量に対して、同等または所定量（有効光源の周辺
部から出射する光の光量のピーク値に対して、たとえば
０〜９０％）低める手段であることが好ましい。
【００３０】光源可変手段は、光学素子と、この光学素
子に対して光路軸方向に接近・離反移動可能に配置され
た光学部品とを有することが好ましい。その光学素子は
プリズムであることが好ましい。または、光源可変手段
は、前記有効光源へ入射するビームを二以上に分割する
手段と、分割された二以上の光束を前記有効光源上に照
射する可動ミラーと、前記可動ミラーの表面形状に依存
する有効光源の表面の各点におけるスキャン速度差を利
用して、前記有効光源の中央部から出射する光の光量
を、有効光源の周辺部から出射する光の光量のピーク値
に対して低めるスキャン手段とを有するものでも良い。
子に対して光路軸方向に接近・離反移動可能に配置され
た光学部品とを有することが好ましい。その光学素子は
プリズムであることが好ましい。または、光源可変手段
は、前記有効光源へ入射するビームを二以上に分割する
手段と、分割された二以上の光束を前記有効光源上に照
射する可動ミラーと、前記可動ミラーの表面形状に依存
する有効光源の表面の各点におけるスキャン速度差を利
用して、前記有効光源の中央部から出射する光の光量
を、有効光源の周辺部から出射する光の光量のピーク値
に対して低めるスキャン手段とを有するものでも良い。
【００３１】または、光源可変手段は、中央部に対して
周辺部で透過性が高い第１フィルターと、一回の露光時
間内に、前記第１フィルターに光を通す状態と、この第
１フィルターを通さずに露光を行う状態とに切り換える
切り替え手段とを有するものでも良い。この場合におい
て、この光源可変手段は、第１フィルターと異なる透過
率分布の第２フィルターをさらに有し、前記第１フィル
ターを通さずに露光を行う状態では、第２フィルターに
光を通すように切り替え手段が制御されることが好まし
い。
周辺部で透過性が高い第１フィルターと、一回の露光時
間内に、前記第１フィルターに光を通す状態と、この第
１フィルターを通さずに露光を行う状態とに切り換える
切り替え手段とを有するものでも良い。この場合におい
て、この光源可変手段は、第１フィルターと異なる透過
率分布の第２フィルターをさらに有し、前記第１フィル
ターを通さずに露光を行う状態では、第２フィルターに
光を通すように切り替え手段が制御されることが好まし
い。
【００３２】または、切り替え手段は、少なくとも前記
第１フィルターが装着してある回転式ディスクと、この
回転式ディスクを回転駆動する駆動手段とを有するもの
でも良い。または、切り替え手段は、少なくとも前記第
１フィルターがスライド式に移動可能なスライド機構を
有するものでも良い。
第１フィルターが装着してある回転式ディスクと、この
回転式ディスクを回転駆動する駆動手段とを有するもの
でも良い。または、切り替え手段は、少なくとも前記第
１フィルターがスライド式に移動可能なスライド機構を
有するものでも良い。
【００３３】または、切り替え手段は、電圧印加により
光の透過率が変化する光シャッタ式光学材料を有するも
のでも良い。
光の透過率が変化する光シャッタ式光学材料を有するも
のでも良い。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る露光装置およ
びパターン形成方法を、図面に示す実施例に基づき、詳
細に説明する。ただし、当然のことではあるが、本発明
は以下の実施例により限定されるものではない。
びパターン形成方法を、図面に示す実施例に基づき、詳
細に説明する。ただし、当然のことではあるが、本発明
は以下の実施例により限定されるものではない。
【００３５】実施例１ この実施例は、ハーフトーン位相シフトマスクを用いて
半導体デバイスパターンを安定して転写するため、図９
〜１１に示す露光装置を用いて、光源の最適化を図った
例である。
半導体デバイスパターンを安定して転写するため、図９
〜１１に示す露光装置を用いて、光源の最適化を図った
例である。
【００３６】まず、露光装置の全体構成を図１１に基づ
き説明する。図１１に示すように、この露光装置は、レ
ーザ装置と、ステッパー装置とから成る。レーザ装置
は、エキシマレーザ３０と、ドーズ量制御ユニット３１
と、シフティングユニット３３と、発射光学系３４とで
構成される。
き説明する。図１１に示すように、この露光装置は、レ
ーザ装置と、ステッパー装置とから成る。レーザ装置
は、エキシマレーザ３０と、ドーズ量制御ユニット３１
と、シフティングユニット３３と、発射光学系３４とで
構成される。
【００３７】ステッパー装置は、ビームスプリッタ３５
と、プリズムユニット３６と、ハエの目レンズ３７と、
マスキングブレード３８と、レチクル３９と、プロジェ
クションレンズ４０とで構成される。エキシマレーザ３
０から発射された露光用光は、前記種々の光学系を通し
て、ハエの目レンズ３７へ入射し、ハエの目レンズ３７
が二次光源（有効光源）となる。その露光用光は、マス
クパターンが形成されたレチクル３９を通し、ウェーハ
４１面上に至り、レチクル３９のパターンがウェーハ面
上に転写される。本実施例では、レチクル３９として、
位相シフトマスクが用いられる。
と、プリズムユニット３６と、ハエの目レンズ３７と、
マスキングブレード３８と、レチクル３９と、プロジェ
クションレンズ４０とで構成される。エキシマレーザ３
０から発射された露光用光は、前記種々の光学系を通し
て、ハエの目レンズ３７へ入射し、ハエの目レンズ３７
が二次光源（有効光源）となる。その露光用光は、マス
クパターンが形成されたレチクル３９を通し、ウェーハ
４１面上に至り、レチクル３９のパターンがウェーハ面
上に転写される。本実施例では、レチクル３９として、
位相シフトマスクが用いられる。
【００３８】ハエの目レンズ３７は、複数（たとえば１
００個）のレンズの集合体であり、全体としての外径
は、通常５ｃｍ〜２０ｃｍである。本実施例では、ハエ
の目レンズ３７への入射面において図１２に示す光強度
分布が実現できる。ハエの目レンズ３７への入射面にお
いて図１２に示す光強度分布が実現できれば、有効光源
としてのハエの目レンズからの出射光の光強度分布も同
様な分布形状となる。なお、図１２（Ａ）は、ハエの目
レンズへ入射する光の光強度分布を数字で示したもので
あり、＊部が光強度のピーク部分を示し、０〜９の数字
は、ピーク部分を１０とした場合の光強度の割合を示
し、中央部で低く周辺部で高い光強度分布となってい
る。また、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示す光強度
分布を立体的に示したものである。
００個）のレンズの集合体であり、全体としての外径
は、通常５ｃｍ〜２０ｃｍである。本実施例では、ハエ
の目レンズ３７への入射面において図１２に示す光強度
分布が実現できる。ハエの目レンズ３７への入射面にお
いて図１２に示す光強度分布が実現できれば、有効光源
としてのハエの目レンズからの出射光の光強度分布も同
様な分布形状となる。なお、図１２（Ａ）は、ハエの目
レンズへ入射する光の光強度分布を数字で示したもので
あり、＊部が光強度のピーク部分を示し、０〜９の数字
は、ピーク部分を１０とした場合の光強度の割合を示
し、中央部で低く周辺部で高い光強度分布となってい
る。また、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示す光強度
分布を立体的に示したものである。
【００３９】本実施例では、図１２に示す光強度分布を
実現し、その光強度分布形状を可変とするために、以下
に示す光源可変手段を採用している。従来のステッパー
のハエの目面での光量分布は、図１３（Ｃ）に示すよう
に、中心部が高く周辺部が低いガウス光量分布となって
いる。これは、図１３（Ａ）に示すように、ビームスプ
リッタ３５で分けられた光を、同図（Ｂ）に示すよう
に、プリズムにより合成するためである。
実現し、その光強度分布形状を可変とするために、以下
に示す光源可変手段を採用している。従来のステッパー
のハエの目面での光量分布は、図１３（Ｃ）に示すよう
に、中心部が高く周辺部が低いガウス光量分布となって
いる。これは、図１３（Ａ）に示すように、ビームスプ
リッタ３５で分けられた光を、同図（Ｂ）に示すよう
に、プリズムにより合成するためである。
【００４０】図１３（Ｃ）に示す光量分布となることか
ら、荒いパターンに有効な照明光が強く、同時にウエハ
４１面上にて２次ピークを発生させ、微細なパターンに
有効な照明光が弱いといった問題点があった。この点を
解決するために、ハエの目レンズの中心部光強度を徐々
に遮光していき、ハーフトーン位相シフトマスクにおけ
る問題点である２次ピークが発生しない程度に斜入射成
分を強調した。具体的には、図１１に示すビームスプリ
ッタ３５により、図１４（Ａ）に示すように、ビーム４
２を分割し、これらビームを図１１に示すプリズムユニ
ット３６を用いて重ね合わせる（図１４（Ｂ）参照）こ
とにより、本実施例における所望の光強度分布をハエの
目レンズ面上に再現した。
ら、荒いパターンに有効な照明光が強く、同時にウエハ
４１面上にて２次ピークを発生させ、微細なパターンに
有効な照明光が弱いといった問題点があった。この点を
解決するために、ハエの目レンズの中心部光強度を徐々
に遮光していき、ハーフトーン位相シフトマスクにおけ
る問題点である２次ピークが発生しない程度に斜入射成
分を強調した。具体的には、図１１に示すビームスプリ
ッタ３５により、図１４（Ａ）に示すように、ビーム４
２を分割し、これらビームを図１１に示すプリズムユニ
ット３６を用いて重ね合わせる（図１４（Ｂ）参照）こ
とにより、本実施例における所望の光強度分布をハエの
目レンズ面上に再現した。
【００４１】図１４（Ａ）において、重ね合わせ前の各
ビーム４２を内側にどれほどシフトさせるか、あるいは
各ビームの短手方向の寸法をどれほどにするかで、重ね
合わせ後の光源形状を変化させることができる。図１４
（Ｂ）において、四隅部４３は、光の重ね合わせ部であ
り、光量のピーク部分となる部分であり、中央部４４で
は、各ビームのシミだしにより光は存在するが、光量は
低い。
ビーム４２を内側にどれほどシフトさせるか、あるいは
各ビームの短手方向の寸法をどれほどにするかで、重ね
合わせ後の光源形状を変化させることができる。図１４
（Ｂ）において、四隅部４３は、光の重ね合わせ部であ
り、光量のピーク部分となる部分であり、中央部４４で
は、各ビームのシミだしにより光は存在するが、光量は
低い。
【００４２】本実施例では、図１１に示す有効光源であ
るハエの目レンズ３７から出射される露光用光の光強度
分布の最適化を図るために、図９，１０に示す装置を露
光装置に付加した。図９，１０に示すように、ウェーハ
ステージ５０の上に、ウェーハ４１を保持するウェーハ
チャック５２の外側に、診断領域５４を設ける。本実施
例では、診断領域５４は、フォトクロミック材料で構成
してある。フォトクロミック材料は、使用される露光波
長において、照射される光の光量に略比例して、その表
面の色が変化する材料である。したがって、この表面に
露光を行うことで、図１１に示すレチクル３９からパタ
ーンが転写される。レチクル３９としては、位相シフト
マスクを用いる。このレチクル３９は、目的とする本パ
ターンが形成してある実機用のマスクをそのまま用いて
も良いが、検査用パターンのみが形成してあるマスクま
たは、本パターンの周囲に検査用パターンが形成してあ
るマスクを用いても良い。検査用パターンは、一種類の
みでなく、少なくとも孤立パターンと、密集パターンと
を含む複数種類のパターンであることが好ましい。複数
種類のパターンについて、二次ピークを検出して比較す
るためである。
るハエの目レンズ３７から出射される露光用光の光強度
分布の最適化を図るために、図９，１０に示す装置を露
光装置に付加した。図９，１０に示すように、ウェーハ
ステージ５０の上に、ウェーハ４１を保持するウェーハ
チャック５２の外側に、診断領域５４を設ける。本実施
例では、診断領域５４は、フォトクロミック材料で構成
してある。フォトクロミック材料は、使用される露光波
長において、照射される光の光量に略比例して、その表
面の色が変化する材料である。したがって、この表面に
露光を行うことで、図１１に示すレチクル３９からパタ
ーンが転写される。レチクル３９としては、位相シフト
マスクを用いる。このレチクル３９は、目的とする本パ
ターンが形成してある実機用のマスクをそのまま用いて
も良いが、検査用パターンのみが形成してあるマスクま
たは、本パターンの周囲に検査用パターンが形成してあ
るマスクを用いても良い。検査用パターンは、一種類の
みでなく、少なくとも孤立パターンと、密集パターンと
を含む複数種類のパターンであることが好ましい。複数
種類のパターンについて、二次ピークを検出して比較す
るためである。
【００４３】図９，１０に示すウェーハステージ５０
は、その平面方向に移動制御可能に設置してあり、ウェ
ーハチャック５２が投影レンズ４０の下方に位置する位
置で、診断領域５４の上に、撮像装置としてのオフアク
シススコープ５６が配置するようになっている。スコー
プ５６は、対物レンズ５８と、ＣＣＤカメラ６０とを有
し、診断領域５４に形成されたパターンを撮像して映像
信号に変換する。撮像された映像信号は、コンピュータ
６２へ送信され、信号処理されて、その時点での光源形
状のデータに対応してメモリに記憶される。
は、その平面方向に移動制御可能に設置してあり、ウェ
ーハチャック５２が投影レンズ４０の下方に位置する位
置で、診断領域５４の上に、撮像装置としてのオフアク
シススコープ５６が配置するようになっている。スコー
プ５６は、対物レンズ５８と、ＣＣＤカメラ６０とを有
し、診断領域５４に形成されたパターンを撮像して映像
信号に変換する。撮像された映像信号は、コンピュータ
６２へ送信され、信号処理されて、その時点での光源形
状のデータに対応してメモリに記憶される。
【００４４】次に、本実施例に係る露光装置の使用方法
について説明する。目的とする本パターンの露光に先立
ち、次に示す手法により、有効光源の光強度分布の最適
化を行う。 まず、図９に示すフォトクロミックで構成された診断
領域５４が投影レンズの下にくるように、ウェーハステ
ージ５０を移動制御する。次に、図１１に示すハーフト
ーン位相シフトマスクで構成されたレチクル３９を用い
てベストフォーカスで露光を行い、診断領域５４上に検
査用パターンを転写する。
について説明する。目的とする本パターンの露光に先立
ち、次に示す手法により、有効光源の光強度分布の最適
化を行う。 まず、図９に示すフォトクロミックで構成された診断
領域５４が投影レンズの下にくるように、ウェーハステ
ージ５０を移動制御する。次に、図１１に示すハーフト
ーン位相シフトマスクで構成されたレチクル３９を用い
てベストフォーカスで露光を行い、診断領域５４上に検
査用パターンを転写する。
【００４５】次に、図９に示すウェーハステージ５０
を移動し、診断領域５４を対物レンズ５８の下方に位置
させる。そして、診断領域５４の上に形成された検査用
パターンを撮像し、映像信号に変換する。撮像された映
像信号は、コンピュータ６２へ送信され、信号処理され
て、その時点での光源形状のデータに対応してメモリに
記憶される。
を移動し、診断領域５４を対物レンズ５８の下方に位置
させる。そして、診断領域５４の上に形成された検査用
パターンを撮像し、映像信号に変換する。撮像された映
像信号は、コンピュータ６２へ送信され、信号処理され
て、その時点での光源形状のデータに対応してメモリに
記憶される。
【００４６】次に、図１１に示すビームスプリッタ３
５などの光学素子を制御することで、図１４に示す分割
されたビーム４２間の距離を変えたり、各ビーム４２の
短手方向の寸法を変えたりし、有効光源であるハエの目
レンズ３７から出射される露光用光の強度分布形状を変
化させる。その変化させた分布形状の露光用光を用い
て、それ以外は前と同様にして、上記およびの動作
を繰り返す。
５などの光学素子を制御することで、図１４に示す分割
されたビーム４２間の距離を変えたり、各ビーム４２の
短手方向の寸法を変えたりし、有効光源であるハエの目
レンズ３７から出射される露光用光の強度分布形状を変
化させる。その変化させた分布形状の露光用光を用い
て、それ以外は前と同様にして、上記およびの動作
を繰り返す。
【００４７】そして、各光源形状毎に、図１５に示すコ
ントラストカーブ（ａ）〜（ｃ）を描き、そのデータを
各光源毎に図９に示すコンピュータ６２のメモリに記憶
する。コンピュータ６２には、予め、図１５に示すスラ
イスレベルＩ2nd を記憶させておく。このスライスレベ
ルＩ2 ndは、二次ピークがレジスト上に解像する光強度
レベルである。このレベルは、使用するレジストの種類
などにより相違する。
ントラストカーブ（ａ）〜（ｃ）を描き、そのデータを
各光源毎に図９に示すコンピュータ６２のメモリに記憶
する。コンピュータ６２には、予め、図１５に示すスラ
イスレベルＩ2nd を記憶させておく。このスライスレベ
ルＩ2 ndは、二次ピークがレジスト上に解像する光強度
レベルである。このレベルは、使用するレジストの種類
などにより相違する。
【００４８】コンピュータでは、記憶してある複数のコ
ントラストカーブ（ａ）〜（ｃ）のうち、二次ピーク
が、スライスレベルＩ2 ndを越えず、一次ピークが最大
となるコントラストカーブ（ｂ）を選択し、その場合の
有効光源の光強度分布を最適値と判断する。
ントラストカーブ（ａ）〜（ｃ）のうち、二次ピーク
が、スライスレベルＩ2 ndを越えず、一次ピークが最大
となるコントラストカーブ（ｂ）を選択し、その場合の
有効光源の光強度分布を最適値と判断する。
【００４９】本実施例において、図１５に示すコントラ
イトカーブａに対応する有効光源の光強度分布は、図１
３（Ｃ）に示す通常照明の光強度分布であった。また、
図１５に示すコントライトカーブｂに対応する有効光源
の光強度分布は、図１２に示すように、中央部の光強度
を、周辺部の光強度のピーク値に対して、２〜９０％低
めた光強度分布であった。さらに、図１５に示すコント
ライトカーブｃに対応する有効光源の光強度分布は、図
７（Ｃ）に示すように、中央部の光強度を０とし、周辺
部の光強度を強めた輪帯照明の光強度分布であった。
イトカーブａに対応する有効光源の光強度分布は、図１
３（Ｃ）に示す通常照明の光強度分布であった。また、
図１５に示すコントライトカーブｂに対応する有効光源
の光強度分布は、図１２に示すように、中央部の光強度
を、周辺部の光強度のピーク値に対して、２〜９０％低
めた光強度分布であった。さらに、図１５に示すコント
ライトカーブｃに対応する有効光源の光強度分布は、図
７（Ｃ）に示すように、中央部の光強度を０とし、周辺
部の光強度を強めた輪帯照明の光強度分布であった。
【００５０】本実施例では、図１５に示すコントラスト
カーブｂが選択されたことから、図１２に示す光源形状
が最適と判断された。次に、図１２に示す分布形状の光
源をハーフトーン位相シフトマスクと組み合わせて、露
光を行い、パターンをウェーハ上に実際に形成した。結
果を図７（Ｂ）に示す。また、比較のために、従来の通
常照明とハーフトーン位相シフトマスクとを組み合わせ
てパターンを形成した結果を図７（Ａ）に示す。さら
に、比較のために、輪帯照明とハーフトーン位相シフト
マスクとを組み合わせてパターンを形成した結果を図７
（Ｃ）に示す。図７（Ｂ）に示すように、本実施例によ
り得られた光源形状を用いた場合には、パターン間隔が
密集しても、二次ピークによる解像はほとんど見られな
かった。
カーブｂが選択されたことから、図１２に示す光源形状
が最適と判断された。次に、図１２に示す分布形状の光
源をハーフトーン位相シフトマスクと組み合わせて、露
光を行い、パターンをウェーハ上に実際に形成した。結
果を図７（Ｂ）に示す。また、比較のために、従来の通
常照明とハーフトーン位相シフトマスクとを組み合わせ
てパターンを形成した結果を図７（Ａ）に示す。さら
に、比較のために、輪帯照明とハーフトーン位相シフト
マスクとを組み合わせてパターンを形成した結果を図７
（Ｃ）に示す。図７（Ｂ）に示すように、本実施例によ
り得られた光源形状を用いた場合には、パターン間隔が
密集しても、二次ピークによる解像はほとんど見られな
かった。
【００５１】また、図１６中のカーブｂに示すように、
本実施例により得られた光源形状を用い、孤立パターン
を形成した場合には、従来の通常照明の場合（カーブ
ａ）には及ばないものの、輪帯照明の場合（カーブｃ）
に比較して、ＤＯＦが広がることが確認された。
本実施例により得られた光源形状を用い、孤立パターン
を形成した場合には、従来の通常照明の場合（カーブ
ａ）には及ばないものの、輪帯照明の場合（カーブｃ）
に比較して、ＤＯＦが広がることが確認された。
【００５２】すなわち、本実施例により得られた光源形
状を用いることにより、ハーフトーン型位相シフトマス
クの効果を低減させることなく、二次ピークの解像を抑
制することができることが確認された。実施例２ 本実施例では、前記実施例１で用いた図９，１０に示す
診断領域５４に、フォトクロミックを配置することな
く、直接ＣＣＤなどの二次元固体撮像素子を配置した。
状を用いることにより、ハーフトーン型位相シフトマス
クの効果を低減させることなく、二次ピークの解像を抑
制することができることが確認された。実施例２ 本実施例では、前記実施例１で用いた図９，１０に示す
診断領域５４に、フォトクロミックを配置することな
く、直接ＣＣＤなどの二次元固体撮像素子を配置した。
【００５３】本実施例では、オフアクシススコープ５６
が不要となり、診断領域５４に照射される光を直接映像
信号に変換し、コンピュータなどに記憶する。その他の
構成は、前記実施例１と同様である。本実施例において
も、前記第１実施例と同様にして、最適な光源形状を見
つけることができ、パターンを形成するに際して、ハー
フトーン型位相シフトマスクの効果を低減させることな
く、二次ピークの解像を抑制することができることが確
認された。
が不要となり、診断領域５４に照射される光を直接映像
信号に変換し、コンピュータなどに記憶する。その他の
構成は、前記実施例１と同様である。本実施例において
も、前記第１実施例と同様にして、最適な光源形状を見
つけることができ、パターンを形成するに際して、ハー
フトーン型位相シフトマスクの効果を低減させることな
く、二次ピークの解像を抑制することができることが確
認された。
【００５４】実施例３ 本実施例では、診断領域が、本パターンを形成すべきシ
リコンウェーハ（基板）の周囲であり、この診断領域に
照射された検査用パターンの反射光を撮像することによ
り、二次ピークの光強度を検出する以外は、前記実施例
１と同様である。
リコンウェーハ（基板）の周囲であり、この診断領域に
照射された検査用パターンの反射光を撮像することによ
り、二次ピークの光強度を検出する以外は、前記実施例
１と同様である。
【００５５】本実施例においても、前記第１実施例と同
様にして、最適な光源形状を見つけることができ、パタ
ーンを形成するに際して、ハーフトーン型位相シフトマ
スクの効果を低減させることなく、二次ピークの解像を
抑制することができた。実施例４ 本実施例では、前記実施例１において、診断領域５４に
露光用光を照射する際に、複数のフォーカス条件で露光
用光を照射し、それらの複数のフォーカス条件で露光用
光を照射した場合に、それぞれの条件で検出される二次
ピークの光強度が総合的に所定値以下となるように、光
源からの光強度分布を変化させ、所定値以下となる場合
の光源の光強度分布を、最適な光源の光強度分布として
採用した。その他の構成は、前記第１実施例と同様であ
る。
様にして、最適な光源形状を見つけることができ、パタ
ーンを形成するに際して、ハーフトーン型位相シフトマ
スクの効果を低減させることなく、二次ピークの解像を
抑制することができた。実施例４ 本実施例では、前記実施例１において、診断領域５４に
露光用光を照射する際に、複数のフォーカス条件で露光
用光を照射し、それらの複数のフォーカス条件で露光用
光を照射した場合に、それぞれの条件で検出される二次
ピークの光強度が総合的に所定値以下となるように、光
源からの光強度分布を変化させ、所定値以下となる場合
の光源の光強度分布を、最適な光源の光強度分布として
採用した。その他の構成は、前記第１実施例と同様であ
る。
【００５６】本実施例においても、図１２に示す分布形
状の光源が選択された。本実施例においても、前記第１
実施例と同様にして、最適な光源形状を見つけることが
でき、パターンを形成するに際して、ハーフトーン型位
相シフトマスクの効果を低減させることなく、二次ピー
クの解像を抑制することができた。
状の光源が選択された。本実施例においても、前記第１
実施例と同様にして、最適な光源形状を見つけることが
でき、パターンを形成するに際して、ハーフトーン型位
相シフトマスクの効果を低減させることなく、二次ピー
クの解像を抑制することができた。
【００５７】実施例５ 本実施例では、ハーフトーン位相シフトマスク以外のリ
ム型位相シフトマスク、アウトリガー型位相シフトマス
クなどを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、最
適な光源形状を検索した。
ム型位相シフトマスク、アウトリガー型位相シフトマス
クなどを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、最
適な光源形状を検索した。
【００５８】その他の構成は、前記第１実施例と同様で
ある。本実施例においても、図１２に示す分布形状の光
源が選択された。本実施例においても、前記第１実施例
と同様にして、最適な光源形状を見つけることができ、
パターンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果
を低減させることなく、二次ピークの解像を抑制するこ
とができた。
ある。本実施例においても、図１２に示す分布形状の光
源が選択された。本実施例においても、前記第１実施例
と同様にして、最適な光源形状を見つけることができ、
パターンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果
を低減させることなく、二次ピークの解像を抑制するこ
とができた。
【００５９】実施例６ 本実施例では、光源の形状を可変にするための手段とし
て、プリズムなどの光学素子と、この光学素子に対して
光路軸方向に接近・離反移動可能に配置された光学部品
とを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、最適な
光源形状を検索した。
て、プリズムなどの光学素子と、この光学素子に対して
光路軸方向に接近・離反移動可能に配置された光学部品
とを用いた以外は、前記実施例１と同様にして、最適な
光源形状を検索した。
【００６０】その他の構成は、前記第１実施例と同様で
ある。本実施例においても、図１２に示す分布形状の光
源が選択された。本実施例においても、前記第１実施例
と同様にして、最適な光源形状を見つけることができ、
パターンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果
を低減させることなく、二次ピークの解像を抑制するこ
とができた。
ある。本実施例においても、図１２に示す分布形状の光
源が選択された。本実施例においても、前記第１実施例
と同様にして、最適な光源形状を見つけることができ、
パターンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果
を低減させることなく、二次ピークの解像を抑制するこ
とができた。
【００６１】実施例７ 本実施例では、光源の形状を可変にするための手段とし
て、有効光源へ入射するビームを二以上に分割する手段
と、分割された二以上の光束を前記有効光源上に照射す
る可動ミラーと、前記可動ミラーの表面形状に依存する
有効光源の表面の各点におけるスキャン速度差を利用し
て、前記有効光源の中央部から出射する光の光量を、有
効光源の周辺部から出射する光の光量のピーク値に対し
て低めるスキャン手段とを有する装置を用いた以外は、
前記実施例１と同様にして、最適な光源形状を検索し
た。
て、有効光源へ入射するビームを二以上に分割する手段
と、分割された二以上の光束を前記有効光源上に照射す
る可動ミラーと、前記可動ミラーの表面形状に依存する
有効光源の表面の各点におけるスキャン速度差を利用し
て、前記有効光源の中央部から出射する光の光量を、有
効光源の周辺部から出射する光の光量のピーク値に対し
て低めるスキャン手段とを有する装置を用いた以外は、
前記実施例１と同様にして、最適な光源形状を検索し
た。
【００６２】その他の構成は、前記第１実施例と同様で
ある。本実施例においても、図１２に示す分布形状の光
源が選択された。本実施例においても、前記第１実施例
と同様にして、最適な光源形状を見つけることができ、
パターンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果
を低減させることなく、二次ピークの解像を抑制するこ
とができた。
ある。本実施例においても、図１２に示す分布形状の光
源が選択された。本実施例においても、前記第１実施例
と同様にして、最適な光源形状を見つけることができ、
パターンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果
を低減させることなく、二次ピークの解像を抑制するこ
とができた。
【００６３】実施例８ 本実施例では、結果的に得られる光源からの光強度分布
を変化させるための手段として、図１７（Ａ）に示す装
置を用いた以外は、前記実施例１と同様にして、最適な
光源形状を検索した。その他の構成は、前記第１実施例
と同様である。
を変化させるための手段として、図１７（Ａ）に示す装
置を用いた以外は、前記実施例１と同様にして、最適な
光源形状を検索した。その他の構成は、前記第１実施例
と同様である。
【００６４】本実施例では、図１７（Ａ）に示す回転デ
ィスク式のフィルター切り換え装置９０が、図１１に示
すハエの目レンズ３７の光入射側または光出射側に配置
してある。このフィルター切り換え装置９０は、回転デ
ィスク９２と、これを駆動する回転駆動軸９４とを有す
る。回転ディスク９２には、周方向に沿って光透過用開
口部９５と、フィルター９６と、その他のフィルターが
形成してある。フィルター９６は、たとえば図１８
（Ａ）に示すように、外径を１．０とした場合に、その
中央部の０．５の範囲が遮光するようになっている。一
回のトータルな露光時間を１秒とした場合に、最初の
０．２秒では、図１７（Ａ）に示す開口部９５に露光用
光（図１９に示す分布の光）を通し、その後、瞬時に回
転ディスク９２を回転し、残りの０．８秒では、露光用
光をフィルター９６に通して露光を行う。その結果、図
２０に示すように、一回の露光時間当りの有効光源から
の光強度分布は、図１９に示す光強度分布と時間との積
と、図１８（Ａ）に示すフィルターを通した光強度分布
と時間との積との和の光強度分布に均等となる。
ィスク式のフィルター切り換え装置９０が、図１１に示
すハエの目レンズ３７の光入射側または光出射側に配置
してある。このフィルター切り換え装置９０は、回転デ
ィスク９２と、これを駆動する回転駆動軸９４とを有す
る。回転ディスク９２には、周方向に沿って光透過用開
口部９５と、フィルター９６と、その他のフィルターが
形成してある。フィルター９６は、たとえば図１８
（Ａ）に示すように、外径を１．０とした場合に、その
中央部の０．５の範囲が遮光するようになっている。一
回のトータルな露光時間を１秒とした場合に、最初の
０．２秒では、図１７（Ａ）に示す開口部９５に露光用
光（図１９に示す分布の光）を通し、その後、瞬時に回
転ディスク９２を回転し、残りの０．８秒では、露光用
光をフィルター９６に通して露光を行う。その結果、図
２０に示すように、一回の露光時間当りの有効光源から
の光強度分布は、図１９に示す光強度分布と時間との積
と、図１８（Ａ）に示すフィルターを通した光強度分布
と時間との積との和の光強度分布に均等となる。
【００６５】本実施例においては、図１７（Ａ）に示す
開口部９５を通す時間と、フィルター９６とを通す時間
とのバランスを調節することにより、結果的に照射され
る光の光量分布（光強度分布に等価）の形状を変化させ
ることができる。本実施例においては、輪帯照明形状の
光源が選択された。
開口部９５を通す時間と、フィルター９６とを通す時間
とのバランスを調節することにより、結果的に照射され
る光の光量分布（光強度分布に等価）の形状を変化させ
ることができる。本実施例においては、輪帯照明形状の
光源が選択された。
【００６６】本実施例においても、前記第１実施例と同
様にして、最適な光源形状を見つけることができ、パタ
ーンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果を低
減させることなく、二次ピークの解像を抑制することが
できた。実施例９ 本実施例では、結果的に得られる光源からの光強度分布
を変化させるための手段として、図１７（Ｂ）に示す装
置を用いた以外は、前記実施例１と同様にして、最適な
光源形状を検索した。その他の構成は、前記第１実施例
と同様である。
様にして、最適な光源形状を見つけることができ、パタ
ーンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果を低
減させることなく、二次ピークの解像を抑制することが
できた。実施例９ 本実施例では、結果的に得られる光源からの光強度分布
を変化させるための手段として、図１７（Ｂ）に示す装
置を用いた以外は、前記実施例１と同様にして、最適な
光源形状を検索した。その他の構成は、前記第１実施例
と同様である。
【００６７】本実施例では、フィルターを通さない状態
では、有効光源としてのハエの目レンズ３７へ入射する
光の強度分布は、図１９に示すようなフラットな光強度
分布であるとする。本実施例では、たとえば図１７
（Ｂ）に示すスライド式のフィルター切り換え装置９７
が、図１１に示すハエの目レンズ３７の光入射側または
光出射側に配置してある。このフィルター切り換え装置
９７は、複数種類のフィルター９６ａ〜９６ｄを収容
し、これらを高速でスライド移動させることが可能なフ
ィルター保持体９８を有する。フィルター９６ａは、た
とえば図１８（Ａ）に示すように、外径を１．０とした
場合に、その中央部の０．５の範囲が遮光するようにな
っている。また、フィルター９６ｂは、図１８（Ｂ）に
示すように、外径を１．０とした場合に、幅０．３５の
十字状の範囲が遮光するようになっている。
では、有効光源としてのハエの目レンズ３７へ入射する
光の強度分布は、図１９に示すようなフラットな光強度
分布であるとする。本実施例では、たとえば図１７
（Ｂ）に示すスライド式のフィルター切り換え装置９７
が、図１１に示すハエの目レンズ３７の光入射側または
光出射側に配置してある。このフィルター切り換え装置
９７は、複数種類のフィルター９６ａ〜９６ｄを収容
し、これらを高速でスライド移動させることが可能なフ
ィルター保持体９８を有する。フィルター９６ａは、た
とえば図１８（Ａ）に示すように、外径を１．０とした
場合に、その中央部の０．５の範囲が遮光するようにな
っている。また、フィルター９６ｂは、図１８（Ｂ）に
示すように、外径を１．０とした場合に、幅０．３５の
十字状の範囲が遮光するようになっている。
【００６８】一回のトータルな露光時間を１秒とした場
合に、最初の０．２秒では、図１７（Ｂ）に示す保持体
９８内に全てのフィルター９６ａ〜９６ｄを後退移動し
た状態とし、露光用光をフィルターに通さない。その
後、瞬時にフィルター９６ａをスライド移動させ、０．
３秒では、露光用光をフィルター９６ａに通して露光を
行う。次に、図１７（Ｂ）に示すフィルター９６ａを保
持体９８内に瞬時にスライドさせて後退移動させ、同時
に、フィルター９６ｂをスライドさせて前進移動させ、
残りの０．５秒では、露光用光をフィルター９６ｂに通
して露光を行う。その結果、図２１に示すように、一回
の露光時間当りの有効光源からの光強度分布は、図１９
に示す光強度分布と時間との積と、図１８（Ａ）に示す
フィルターを通した光強度分布と時間との積と、図１８
（Ｂ）に示すフィルターを通した光強度分布と時間との
積との和の光強度分布に均等となる。
合に、最初の０．２秒では、図１７（Ｂ）に示す保持体
９８内に全てのフィルター９６ａ〜９６ｄを後退移動し
た状態とし、露光用光をフィルターに通さない。その
後、瞬時にフィルター９６ａをスライド移動させ、０．
３秒では、露光用光をフィルター９６ａに通して露光を
行う。次に、図１７（Ｂ）に示すフィルター９６ａを保
持体９８内に瞬時にスライドさせて後退移動させ、同時
に、フィルター９６ｂをスライドさせて前進移動させ、
残りの０．５秒では、露光用光をフィルター９６ｂに通
して露光を行う。その結果、図２１に示すように、一回
の露光時間当りの有効光源からの光強度分布は、図１９
に示す光強度分布と時間との積と、図１８（Ａ）に示す
フィルターを通した光強度分布と時間との積と、図１８
（Ｂ）に示すフィルターを通した光強度分布と時間との
積との和の光強度分布に均等となる。
【００６９】本実施例においては、図１７（Ｂ）に示す
フィルター９６ａ〜９６ｄを通す時間と切り換える時点
とを調節することにより、結果的に照射される光の光量
分布（光強度分布に等価）の形状を変化させることがで
きる。本実施例においては、前記実施例１と同様にし
て、図１２に示す形状の光源が選択された。
フィルター９６ａ〜９６ｄを通す時間と切り換える時点
とを調節することにより、結果的に照射される光の光量
分布（光強度分布に等価）の形状を変化させることがで
きる。本実施例においては、前記実施例１と同様にし
て、図１２に示す形状の光源が選択された。
【００７０】本実施例においても、前記第１実施例と同
様にして、最適な光源形状を見つけることができ、パタ
ーンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果を低
減させることなく、二次ピークの解像を抑制することが
できた。実施例９ 本実施例では、結果的に得られる光源からの光強度分布
を変化させるための手段として、図１７（Ｃ）に示す装
置を用いた以外は、前記実施例１と同様にして、最適な
光源形状を検索した。その他の構成は、前記第１実施例
と同様である。
様にして、最適な光源形状を見つけることができ、パタ
ーンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果を低
減させることなく、二次ピークの解像を抑制することが
できた。実施例９ 本実施例では、結果的に得られる光源からの光強度分布
を変化させるための手段として、図１７（Ｃ）に示す装
置を用いた以外は、前記実施例１と同様にして、最適な
光源形状を検索した。その他の構成は、前記第１実施例
と同様である。
【００７１】本実施例では、フィルターを通さない状態
では、有効光源としてのハエの目レンズ３７へ入射する
光の強度分布は、図１９に示すようなフラットな光強度
分布であるとする。本実施例では、たとえば図１７
（Ｃ）に示す光シャッタ式光学材料１００が、図１１に
示すハエの目レンズ３７の光入射側または光出射側に配
置してある。この光シャッタ式光学材料は、たとえばＰ
ＬＺＴ（Ｌａ添加のチタン酸ジルコン酸鉛）で構成さ
れ、基板の少なくとも片面に複数の細電極を設け、電圧
を印加することにより、光の透過率が変化する材料であ
る。光学材料１００の表面に設ける電極の形を工夫する
ことで、中心領域１０２と周辺領域１０４とを別々に制
御可能とし、電圧を印加することにより一瞬にして中央
部１０２のみを遮光状態にすることが可能である。
では、有効光源としてのハエの目レンズ３７へ入射する
光の強度分布は、図１９に示すようなフラットな光強度
分布であるとする。本実施例では、たとえば図１７
（Ｃ）に示す光シャッタ式光学材料１００が、図１１に
示すハエの目レンズ３７の光入射側または光出射側に配
置してある。この光シャッタ式光学材料は、たとえばＰ
ＬＺＴ（Ｌａ添加のチタン酸ジルコン酸鉛）で構成さ
れ、基板の少なくとも片面に複数の細電極を設け、電圧
を印加することにより、光の透過率が変化する材料であ
る。光学材料１００の表面に設ける電極の形を工夫する
ことで、中心領域１０２と周辺領域１０４とを別々に制
御可能とし、電圧を印加することにより一瞬にして中央
部１０２のみを遮光状態にすることが可能である。
【００７２】一回のトータルな露光時間を１秒とした場
合に、最初の０．２秒では、図１７（Ｃ）に示す中央部
１０２と周辺部１０４とを光透過状態とし、これらの領
域に露光用光を通す。その後、瞬時に中央部１０２の電
極にのみ電圧を印加し、中央部１０２を遮光状態とし、
その状態で露光用光を通す。その結果、前記実施例７０
と同様な結果を得ることができる。
合に、最初の０．２秒では、図１７（Ｃ）に示す中央部
１０２と周辺部１０４とを光透過状態とし、これらの領
域に露光用光を通す。その後、瞬時に中央部１０２の電
極にのみ電圧を印加し、中央部１０２を遮光状態とし、
その状態で露光用光を通す。その結果、前記実施例７０
と同様な結果を得ることができる。
【００７３】本実施例においては、光学材料１００の表
面に形成する電極の形状、配置間隔および電圧印加条件
などを工夫することで、結果的に種々の光強度分布形状
を得ることができる。本実施例においては、前記実施例
１と同様にして、図１２に示す形状の光源が選択され
た。
面に形成する電極の形状、配置間隔および電圧印加条件
などを工夫することで、結果的に種々の光強度分布形状
を得ることができる。本実施例においては、前記実施例
１と同様にして、図１２に示す形状の光源が選択され
た。
【００７４】本実施例においても、前記第１実施例と同
様にして、最適な光源形状を見つけることができ、パタ
ーンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果を低
減させることなく、二次ピークの解像を抑制することが
できた。なお、本発明は、上述した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で種々に改変すること
ができる。
様にして、最適な光源形状を見つけることができ、パタ
ーンを形成するに際して、位相シフトマスクの効果を低
減させることなく、二次ピークの解像を抑制することが
できた。なお、本発明は、上述した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で種々に改変すること
ができる。
【００７５】たとえば光源としては、ハエの目レンズ以
外の有効光源あるいはその他の光源を用いることができ
る。
外の有効光源あるいはその他の光源を用いることができ
る。
【００７６】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、たとえば位相シフトマスクを用いても、二次ピーク
の問題が少ない最適な光源条件で、パターンを形成する
ことができる。
ば、たとえば位相シフトマスクを用いても、二次ピーク
の問題が少ない最適な光源条件で、パターンを形成する
ことができる。
【図１】実デバイスにおける基板面に必ず凹凸が存在す
る事を示した図である。
る事を示した図である。
【図２】（Ａ）はＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ
ーにおける焦点深度の解像性能をパラメーターとした際
のＮＡ依存性を示すグラフ、（Ｂ）はその表である。
ーにおける焦点深度の解像性能をパラメーターとした際
のＮＡ依存性を示すグラフ、（Ｂ）はその表である。
【図３】ハーフトーン型位相シフト法に用いる位相シフ
トマスクの断面図である。
トマスクの断面図である。
【図４】（Ａ）はクロムマスク法によるウェーハ表面で
の光強度分布を示すグラフ、（Ｂ）はハーフトーン位相
シフト法によるウェーハ表面での光強度分布を示すグラ
フである。
の光強度分布を示すグラフ、（Ｂ）はハーフトーン位相
シフト法によるウェーハ表面での光強度分布を示すグラ
フである。
【図５】位相シフトマスクを用いることによりＤＯＦが
向上した実験例を示すグラフである。
向上した実験例を示すグラフである。
【図６】（Ａ）はハーフトーン型位相シフト法による二
次ピークの存在を示すグラフ、（Ｂ）は孤立コンタクト
ホールにおいても、２次ピークにより周辺部が“えぐれ
た”形状となることを示す断面図である。
次ピークの存在を示すグラフ、（Ｂ）は孤立コンタクト
ホールにおいても、２次ピークにより周辺部が“えぐれ
た”形状となることを示す断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は光源の光強度分布による二次
パターンの影響を示すホールパターンのＳＥＭ写真であ
る。
パターンの影響を示すホールパターンのＳＥＭ写真であ
る。
【図８】ハーフトーン位相シフトマスクを用いた場合に
ＤＯＦが狭くなる場合の結果を示すグラフである。
ＤＯＦが狭くなる場合の結果を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例に係る露光装置の要部を示す
概念図である。
概念図である。
【図１０】図９の一部平面図である。
【図１１】露光装置の全体構成を示す概念図である。
【図１２】（Ａ）はハエの目レンズ面上での光量分布を
数値で示す図、（Ｂ）はハエの目レンズ面上での光量分
布を立体的に示す図である。
数値で示す図、（Ｂ）はハエの目レンズ面上での光量分
布を立体的に示す図である。
【図１３】（Ａ）はプリズム上でのビーム状態を示す
図、（Ｂ）はハエの目レンズ上でのビームの重なりを示
す図、（Ｃ）は光量のガウス分布を示す図である。
図、（Ｂ）はハエの目レンズ上でのビームの重なりを示
す図、（Ｃ）は光量のガウス分布を示す図である。
【図１４】（Ａ），（Ｂ）はビームの重ね合わせ方を示
す図であり、（Ａ）は重ね合わせる前の状態を示し、
（Ｂ）は重ね合わせ後の状態を示す図である。
す図であり、（Ａ）は重ね合わせる前の状態を示し、
（Ｂ）は重ね合わせ後の状態を示す図である。
【図１５】各光源形状毎に得られるコントラストカーブ
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施例に係る方法により得られる光
源形状の場合には、ＤＯＦも向上することを示すグラフ
である。
源形状の場合には、ＤＯＦも向上することを示すグラフ
である。
【図１７】（Ａ）〜（Ｃ）は光源可変手段の例を示す図
である。
である。
【図１８】（Ａ），（Ｂ）は実施例で用いるフィルター
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図１９】実施例で用いる光強度分布を示す図である。
【図２０】光強度分布の足し算を示す概念図である。
【図２１】光強度分布の足し算を示す概念図である。
３５… ビームスプリッタ ３６… プリズムユニット ３７… ハエの目レンズ ３９… レチクル ４１… ウェーハ ５０… ウェーハステージ ５２… ウェーハチャック ５４… 診断領域 ５６… オフアクシススコープ ６０… ＣＣＤカメラ
【手続補正書】
【提出日】平成７年１２月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】（Ａ）はＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィ
ーにおける焦点深度の解像性能をパラメーターとした際
のＮＡ依存性を示すグラフ、（Ｂ）はその図表である。
ーにおける焦点深度の解像性能をパラメーターとした際
のＮＡ依存性を示すグラフ、（Ｂ）はその図表である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１８】
Claims (31)
- 【請求項１】 光源から露光用光をマスクに照射し、こ
のマスクのパターンを基板上に転写し、基板上にパター
ンを形成する方法において、基板上に目的とする本パタ
ーンを形成する前に、本パターンが形成されない診断領
域に検査用パターンで露光を行い、診断領域に照射され
たされた光強度分布を求め、この光強度分布の二次ピー
クを少なくとも観察することにより、光源条件の最適化
を図り、その最適化された条件の光源を用いてパターン
の形成を行うパターン形成方法。 - 【請求項２】 前記検査用パターンは、本パターンを形
成するためのマスクとは別のマスクに形成してある請求
項１に記載のパターン形成方法。 - 【請求項３】 前記検査用パターンは、本パターンを形
成するためのマスクの周囲に形成してある請求項１に記
載のパターン形成方法。 - 【請求項４】 前記検査用パターンは、前記本パターン
と同一のパターンである請求項１に記載のパターン形成
方法。 - 【請求項５】 前記マスクは、位相シフトマスクである
請求項１に記載のパターン形成方法。 - 【請求項６】 前記診断領域が、フォトクロミック材料
で構成してあり、そのフォトクロミック材料に照射され
た露光用光の光強度分布に基づく材料表面の色変化を撮
像し、その撮像結果に基づき、前記二次ピークの光強度
を検出する請求項１に記載のパターン形成方法。 - 【請求項７】 前記診断領域が、二次元光強度分布を検
出することが可能な撮像手段であり、撮像手段に撮像さ
れた画像を基に前記二次ピークの光強度を検出する請求
項１に記載のパターン形成方法。 - 【請求項８】 前記診断領域が、本パターンを形成すべ
き基板の周囲であり、この診断領域に照射された検査用
パターンの反射光を撮像することにより、前記二次ピー
クの光強度を検出する請求項３に記載のパターン形成方
法。 - 【請求項９】 前記二次ピークの光強度が、所定の値以
下となるように、光源からの光強度分布を変化させ、所
定の値以下となる場合の光源の光強度分布を、最適な光
源の光強度分布として採用する請求項１に記載のパター
ン形成方法。 - 【請求項１０】 前記診断領域に照射された露光用光の
光強度分布の一次ピークが所定の値以上となるように、
光源からの光強度分布を変化させ、所定の値以上となる
場合の光源の光強度分布を、最適な光源の光強度分布と
して採用する請求項９に記載のパターン形成方法。 - 【請求項１１】 前記診断領域に露光用光を照射する際
に、複数のフォーカス条件で露光用光を照射し、それら
の複数のフォーカス条件で露光用光を照射した場合に、
それぞれの条件で検出される二次ピークの光強度が総合
的に所定値以下となるように、光源からの光強度分布を
変化させ、所定値以下となる場合の光源の光強度分布
を、最適な光源の光強度分布として採用する請求項１に
記載のパターン形成方法。 - 【請求項１２】 前記診断領域に露光用光を照射する際
に、複数の検査用パターンを用いて露光用光を照射し、
それらの複数の検査用パターンで露光用光を照射した場
合に、それぞれの条件で検出される二次ピークの光強度
が総合的に所定値以下となるように、光源からの光強度
分布を変化させ、所定値以下となる場合の光源の光強度
分布を、最適な光源の光強度分布として採用する請求項
１に記載のパターン形成方法。 - 【請求項１３】 露光用光を出射する光源と、この光源
から出射される光の光強度分布などの光源条件を変化さ
せる光源可変手段と、前記光源からの露光用光がマスク
を通して照射される診断領域と、前記診断領域に照射さ
れた露光用光の二次ピークを検出する二次ピーク検出手
段とを有する露光装置。 - 【請求項１４】 前記光源が有効光源である請求項１３
に記載の露光装置。 - 【請求項１５】 前記マスクが、位相シフトマスクであ
る請求項１３に記載の露光装置。 - 【請求項１６】 前記診断領域が、フォトクロミック材
料で構成してあり、そのフォトクロミック材料に照射さ
れた露光用光の光強度分布に基づく材料表面の色変化を
撮像する撮像手段と、撮像手段の撮像結果に基づき、前
記二次ピークの光強度を検出する二次ピーク検出手段と
をさらに有する請求項１３に記載の露光装置。 - 【請求項１７】 前記診断領域が、二次元光強度分布を
検出することが可能な撮像手段で構成してあり、この撮
像手段に撮像された画像を基に前記二次ピークの光強度
を検出する二次ピーク検出手段をさらに有する請求項１
３に記載の露光装置。 - 【請求項１８】 前記診断領域が、本パターンを形成す
べき基板の周囲であり、この診断領域に照射された検査
用パターンの反射光を撮像することにより、前記二次ピ
ークの光強度を検出する二次ピーク検出手段を有する請
求項１３に記載の露光装置。 - 【請求項１９】 前記二次ピークの光強度が、所定の値
以下となるように、前記光源可変手段により光源からの
光強度分布を変化させる制御手段をさらに有する請求項
１３に記載の露光装置。 - 【請求項２０】 前記診断領域に照射された露光用光の
光強度分布の一次ピークが所定の値以上となるように、
前記光源可変手段により光源からの光強度分布を変化さ
せる制御手段をさらに有する請求項１９に記載の露光装
置。 - 【請求項２１】 前記光源可変手段が、有効光源の中央
部から出射する光の光量を、有効光源の周辺部から出射
する光の光量に対して、同等または所定量低める手段で
ある請求項１３に記載の露光装置。 - 【請求項２２】 前記光源可変手段が、前記有効光源の
中央部から出射する光の光量を、有効光源の周辺部から
出射する光の光量のピーク値に対して、０〜９０％低め
る手段である請求項２１に記載の露光装置。 - 【請求項２３】 前記有効光源が、複数のレンズの集合
体であるハエの目レンズである請求項２１に記載の露光
装置。 - 【請求項２４】 前記光源可変手段が、光学素子と、こ
の光学素子に対して光路軸方向に接近・離反移動可能に
配置された光学部品とを有する請求項１３に記載の露光
装置。 - 【請求項２５】 前記光学素子がプリズムである請求項
２４に記載の露光装置。 - 【請求項２６】 前記光源可変手段が、前記有効光源へ
入射するビームを二以上に分割する手段と、分割された
二以上の光束を前記有効光源上に照射する可動ミラー
と、前記可動ミラーの表面形状に依存する有効光源の表
面の各点におけるスキャン速度差を利用して、前記有効
光源の中央部から出射する光の光量を、有効光源の周辺
部から出射する光の光量のピーク値に対して低めるスキ
ャン手段とを有する請求項２１に記載の露光装置。 - 【請求項２７】 前記光源可変手段が、中央部に対して
周辺部で透過性が高い第１フィルターと、一回の露光時
間内に、前記第１フィルターに光を通す状態と、この第
１フィルターを通さずに露光を行う状態とに切り換える
切り替え手段とを有する請求項２１に記載の露光装置。 - 【請求項２８】 前記第１フィルターと異なる透過率分
布の第２フィルターをさらに有し、前記第１フィルター
を通さずに露光を行う状態では、第２フィルターに光を
通すように切り替え手段が制御される請求項２７に記載
の露光装置。 - 【請求項２９】 前記切り替え手段が、少なくとも前記
第１フィルターが装着してある回転式ディスクと、この
回転式ディスクを回転駆動する駆動手段とを有する請求
項２７に記載の露光装置。 - 【請求項３０】 前記切り替え手段が、少なくとも前記
第１フィルターがスライド式に移動可能なスライド機構
を有する請求項２７に記載の露光装置。 - 【請求項３１】 前記切り替え手段が、電圧印加により
光の透過率が変化する光シャッタ式光学材料を有する請
求項２７に記載の露光装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP7206886A JPH0955349A (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | パターン形成方法および露光装置 |
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| FR9610211A FR2738670B1 (fr) | 1995-08-14 | 1996-08-14 | Procede et appareil de formation d'un motif sur un substrat de circuit integre |
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|---|---|---|---|
| JP7206886A JPH0955349A (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | パターン形成方法および露光装置 |
Publications (1)
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ID=16530685
Family Applications (1)
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| JP (1) | JPH0955349A (ja) |
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