JPH1048838A - 露光方法および露光装置 - Google Patents
露光方法および露光装置Info
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- JPH1048838A JPH1048838A JP8219486A JP21948696A JPH1048838A JP H1048838 A JPH1048838 A JP H1048838A JP 8219486 A JP8219486 A JP 8219486A JP 21948696 A JP21948696 A JP 21948696A JP H1048838 A JPH1048838 A JP H1048838A
- Authority
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- Japan
- Prior art keywords
- exposure
- photosensitive material
- contrast
- pattern
- light
- Prior art date
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- Granted
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 投影光学系の解像限界を超える高解像度を実
現することのできる露光方法および露光装置。 【解決手段】 光量に応じて透過率の変化する第１コン
トラスト増強層（３）をレジスト（２）上に形成し、第
１回目の投影露光を行う。次いで、コントラスト増強剤
を含んだ溶液を第１コントラスト増強層に供給し、第１
コントラスト増強層を溶解除去するとともに、第２コン
トラスト増強層（３）を形成する。そして、第１回目の
投影露光とは異なる光強度分布にしたがうパターンを投
影露光する。
現することのできる露光方法および露光装置。 【解決手段】 光量に応じて透過率の変化する第１コン
トラスト増強層（３）をレジスト（２）上に形成し、第
１回目の投影露光を行う。次いで、コントラスト増強剤
を含んだ溶液を第１コントラスト増強層に供給し、第１
コントラスト増強層を溶解除去するとともに、第２コン
トラスト増強層（３）を形成する。そして、第１回目の
投影露光とは異なる光強度分布にしたがうパターンを投
影露光する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は露光方法および露光
装置に関し、特に半導体素子などの製造に用いられる投
影露光方法および投影露光装置に関する。
装置に関し、特に半導体素子などの製造に用いられる投
影露光方法および投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造技術の進歩に伴い、半導体集
積回路の集積度の向上が図られている。集積度の向上の
ためには、投影露光の解像度を向上させる必要がある。
解像度を向上させる方法として、投影露光装置の露光波
長を短波長化する方法、および投影露光装置の開口数を
大きくする方法が考えられる。現在のところ、投影露光
装置の露光波長はエキシマレーザーの短波長域に達し、
投影光学系の開口数は約０．５程度となっている。
積回路の集積度の向上が図られている。集積度の向上の
ためには、投影露光の解像度を向上させる必要がある。
解像度を向上させる方法として、投影露光装置の露光波
長を短波長化する方法、および投影露光装置の開口数を
大きくする方法が考えられる。現在のところ、投影露光
装置の露光波長はエキシマレーザーの短波長域に達し、
投影光学系の開口数は約０．５程度となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
露光方法および露光装置では、露光波長を短波長化する
方法を採用しても、開口数を大きくする方法を採用して
も、あるいは双方の方法を採用しても、投影光学系の解
像限界を超える解像度を得ることはできなかった。
露光方法および露光装置では、露光波長を短波長化する
方法を採用しても、開口数を大きくする方法を採用して
も、あるいは双方の方法を採用しても、投影光学系の解
像限界を超える解像度を得ることはできなかった。
【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、投影光学系の解像限界を超える高解像度を実
現することのできる露光方法および露光装置を提供する
ことを目的とする。
のであり、投影光学系の解像限界を超える高解像度を実
現することのできる露光方法および露光装置を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、第１発明においては、原版のパターンを投影光学系
を介して感光素材上に投影露光する露光方法において、
光量に応じて透過率の変化する第１コントラスト増強層
を前記感光素材上に形成し、第１の光強度分布にしたが
うパターンを前記第１コントラスト増強層を介して前記
感光素材上に投影露光し、所定のコントラスト増強剤を
含んだ溶液を前記第１コントラスト増強層に供給し、前
記溶液の作用により前記第１コントラスト増強層を溶解
除去するとともに、光量に応じて透過率の変化する第２
コントラスト増強層を前記感光素材上に形成し、前記第
１の光強度分布とは異なる第２の光強度分布にしたがう
パターンを前記第２コントラスト増強層を介して前記感
光素材上に投影露光することによって、前記投影光学系
の解像限界を超える高解像のパターンを前記感光素材上
に形成することを特徴とする露光方法を提供する。
に、第１発明においては、原版のパターンを投影光学系
を介して感光素材上に投影露光する露光方法において、
光量に応じて透過率の変化する第１コントラスト増強層
を前記感光素材上に形成し、第１の光強度分布にしたが
うパターンを前記第１コントラスト増強層を介して前記
感光素材上に投影露光し、所定のコントラスト増強剤を
含んだ溶液を前記第１コントラスト増強層に供給し、前
記溶液の作用により前記第１コントラスト増強層を溶解
除去するとともに、光量に応じて透過率の変化する第２
コントラスト増強層を前記感光素材上に形成し、前記第
１の光強度分布とは異なる第２の光強度分布にしたがう
パターンを前記第２コントラスト増強層を介して前記感
光素材上に投影露光することによって、前記投影光学系
の解像限界を超える高解像のパターンを前記感光素材上
に形成することを特徴とする露光方法を提供する。
【０００６】第１発明の好ましい態様によれば、前記第
１および第２コントラスト増強層は、ニトロン系の物質
またはジアゾニウム塩を主成分とした物質である。な
お、前記感光素材は、入射光の強度に対して感光が線形
に進行する感度特性を有するか、あるいは入射光の強度
に対して感光が非線形に進行する感度特性を有する。
１および第２コントラスト増強層は、ニトロン系の物質
またはジアゾニウム塩を主成分とした物質である。な
お、前記感光素材は、入射光の強度に対して感光が線形
に進行する感度特性を有するか、あるいは入射光の強度
に対して感光が非線形に進行する感度特性を有する。
【０００７】また、第２発明においては、原版のパター
ンを投影光学系を介して感光素材上に投影露光する露光
装置において、光量に応じて透過率の変化する第１コン
トラスト増強層を前記感光素材の投影露光される側に形
成するための層形成手段と、前記第１コントラスト増強
層を溶解除去するとともに、光量に応じて透過率の変化
する第２コントラスト増強層を前記感光素材の投影露光
される側に形成するために、前記第１コントラスト増強
層に対して所定のコントラスト増強剤を含んだ溶液を供
給するための溶液供給手段とを備え、前記第１コントラ
スト増強層を介して前記感光素材上に第１の光強度分布
にしたがう第１のパターンを投影露光し、前記第２コン
トラスト増強層を介して前記感光素材上に前記第１の光
強度分布とは異なる第２の光強度分布にしたがう第２の
パターンを投影露光することによって、前記第１のパタ
ーンおよび前記第２のパターンよりも微細なパターンの
潜像濃度分布を前記感光素材上に形成することを特徴と
する露光装置を提供する。
ンを投影光学系を介して感光素材上に投影露光する露光
装置において、光量に応じて透過率の変化する第１コン
トラスト増強層を前記感光素材の投影露光される側に形
成するための層形成手段と、前記第１コントラスト増強
層を溶解除去するとともに、光量に応じて透過率の変化
する第２コントラスト増強層を前記感光素材の投影露光
される側に形成するために、前記第１コントラスト増強
層に対して所定のコントラスト増強剤を含んだ溶液を供
給するための溶液供給手段とを備え、前記第１コントラ
スト増強層を介して前記感光素材上に第１の光強度分布
にしたがう第１のパターンを投影露光し、前記第２コン
トラスト増強層を介して前記感光素材上に前記第１の光
強度分布とは異なる第２の光強度分布にしたがう第２の
パターンを投影露光することによって、前記第１のパタ
ーンおよび前記第２のパターンよりも微細なパターンの
潜像濃度分布を前記感光素材上に形成することを特徴と
する露光装置を提供する。
【０００８】さらに、第３発明においては、原版のパタ
ーンを投影光学系を介して感光素材上に投影露光する露
光装置において、光量に応じて透過率の変化する第１コ
ントラスト増強層を前記感光素材の投影露光される側に
形成するための層形成手段と、前記第１コントラスト増
強層を溶解除去するとともに、光量に応じて透過率の変
化する第２コントラスト増強層を前記感光素材の投影露
光される側に形成するために、前記第１コントラスト増
強層に所定のコントラスト増強剤を含んだ溶液を供給す
るための溶液供給手段とを備え、前記第１コントラスト
増強層を介して前記感光素材上に第１の原版に形成され
た第１のパターンを投影露光し、前記第２コントラスト
増強層を介して前記感光素材上に第２の原版に形成され
た第２のパターンを投影露光することによって、前記第
１のパターンおよび前記第２のパターンよりも微細なパ
ターンの潜像濃度分布を前記感光素材上に形成すること
を特徴とする露光装置を提供する。
ーンを投影光学系を介して感光素材上に投影露光する露
光装置において、光量に応じて透過率の変化する第１コ
ントラスト増強層を前記感光素材の投影露光される側に
形成するための層形成手段と、前記第１コントラスト増
強層を溶解除去するとともに、光量に応じて透過率の変
化する第２コントラスト増強層を前記感光素材の投影露
光される側に形成するために、前記第１コントラスト増
強層に所定のコントラスト増強剤を含んだ溶液を供給す
るための溶液供給手段とを備え、前記第１コントラスト
増強層を介して前記感光素材上に第１の原版に形成され
た第１のパターンを投影露光し、前記第２コントラスト
増強層を介して前記感光素材上に第２の原版に形成され
た第２のパターンを投影露光することによって、前記第
１のパターンおよび前記第２のパターンよりも微細なパ
ターンの潜像濃度分布を前記感光素材上に形成すること
を特徴とする露光装置を提供する。
【０００９】第３発明の好ましい態様によれば、前記第
１の原版と前記第２の原版とは、互いに異なるパターン
を有し、前記第１の原版に基づく投影露光の後に、前記
第２の原版に基づく投影露光を行う。なお、前記第１の
原版と前記第２の原版とは、共通の原版であってもよ
い。この場合、前記第１コントラスト増強層を介して前
記感光素材上に投影露光を行った後に、前記投影光学系
の光軸に垂直な方向に沿って所定量だけ前記共通の原版
を移動させた状態で前記第２コントラスト増強層を介し
て前記感光素材上に投影露光を行うことができる。ある
いは、前記第１の原版と前記第２の原版とは、共通の原
版であり、前記第１コントラスト増強層を介して前記感
光素材上に投影露光を行った後に、前記投影光学系の光
軸に垂直な方向に沿って所定量だけ前記感光素材を移動
させた状態で前記第２コントラスト増強層を介して前記
感光素材上に投影露光を行うことができる。
１の原版と前記第２の原版とは、互いに異なるパターン
を有し、前記第１の原版に基づく投影露光の後に、前記
第２の原版に基づく投影露光を行う。なお、前記第１の
原版と前記第２の原版とは、共通の原版であってもよ
い。この場合、前記第１コントラスト増強層を介して前
記感光素材上に投影露光を行った後に、前記投影光学系
の光軸に垂直な方向に沿って所定量だけ前記共通の原版
を移動させた状態で前記第２コントラスト増強層を介し
て前記感光素材上に投影露光を行うことができる。ある
いは、前記第１の原版と前記第２の原版とは、共通の原
版であり、前記第１コントラスト増強層を介して前記感
光素材上に投影露光を行った後に、前記投影光学系の光
軸に垂直な方向に沿って所定量だけ前記感光素材を移動
させた状態で前記第２コントラスト増強層を介して前記
感光素材上に投影露光を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】まず、添付図面を参照して、本発
明の実施例にかかる露光方法によって投影光学系の解像
限界を超える高解像のパターンをレジスト上に形成する
方法を説明する。図１は、本実施例における露光体の構
成を模式的に示す断面図である。図１を参照すると、基
板１上には感光素材であるレジスト２が形成され、さら
にレジスト２上にはコントラスト増強層（英語でContra
st Enhancing Layerと呼ぶので、以下「ＣＥＬ」とい
う）３が形成されている。なお、本明細書において、基
板上にレジストおよびＣＥＬが積層されたものを「露光
体」という。
明の実施例にかかる露光方法によって投影光学系の解像
限界を超える高解像のパターンをレジスト上に形成する
方法を説明する。図１は、本実施例における露光体の構
成を模式的に示す断面図である。図１を参照すると、基
板１上には感光素材であるレジスト２が形成され、さら
にレジスト２上にはコントラスト増強層（英語でContra
st Enhancing Layerと呼ぶので、以下「ＣＥＬ」とい
う）３が形成されている。なお、本明細書において、基
板上にレジストおよびＣＥＬが積層されたものを「露光
体」という。
【００１１】本実施例では、基板１として、半導体素子
作製用のシリコンウエハーを用いている。また、レジス
ト２として、入射光の強度に対して感光が線形に進行す
る感度特性を有するノボラック系のｉ線用レジストを用
いている。さらに、ＣＥＬ３として、ニトロン系のＣＥ
Ｌ（信越化学工業株式会社の製品ＣＥＭ３８８ＷＳ：登
録商標）を用いている。なお、ＣＥＬとして、文献（技
術情報協会発行のレジスト材料、プロセス技術）や文献
（中瀬真他著の電子通信学会技術研究報告８４巻、第２
４１号、ＳＳＤ８４−９７、ＡＢＣモデルによるＣＥＬ
の特性評価）や文献（B.F.Griffing and P.R.West, IEE
E Electron Devices Letters, Vol.EDL-4, No.1, JANUA
RY 1983, p14-16 ）に記載された物質（コントラスト増
強剤）が使用可能である。
作製用のシリコンウエハーを用いている。また、レジス
ト２として、入射光の強度に対して感光が線形に進行す
る感度特性を有するノボラック系のｉ線用レジストを用
いている。さらに、ＣＥＬ３として、ニトロン系のＣＥ
Ｌ（信越化学工業株式会社の製品ＣＥＭ３８８ＷＳ：登
録商標）を用いている。なお、ＣＥＬとして、文献（技
術情報協会発行のレジスト材料、プロセス技術）や文献
（中瀬真他著の電子通信学会技術研究報告８４巻、第２
４１号、ＳＳＤ８４−９７、ＡＢＣモデルによるＣＥＬ
の特性評価）や文献（B.F.Griffing and P.R.West, IEE
E Electron Devices Letters, Vol.EDL-4, No.1, JANUA
RY 1983, p14-16 ）に記載された物質（コントラスト増
強剤）が使用可能である。
【００１２】ＣＥＬとは、光退色性の化合物を利用した
ものであり、光の入射以前は光の透過率の低い状態であ
るが、入射した光量の増加に伴って光の透過率が増し、
ある光量で１００％に近い透過率に達する特性を有す
る。ＣＥＬを含む一般的なレジストを特徴づけるパラメ
ーターとして、Ａ、ＢおよびＣの各係数と厚さｄとがあ
る。これらの各パラメーターの意味は、文献（F.H.Dil
l, W.P.Hornberger, P.S.Hauge, J.M.Shaw, IEEE Trans
actions of Electron Devices, Vol.ED-22, No.7,July
1975, p445-452）に説明されている。本実施例において
使用するＣＥＬでは、各パラメーターの値は、Ａ＝１
１．１２０μｍ-1、Ｂ＝０．０４１μｍ-1、Ｃ＝０．０
２２ｃｍ2 ／ｍＪ、およびｄ＝０．６２μｍである。
ものであり、光の入射以前は光の透過率の低い状態であ
るが、入射した光量の増加に伴って光の透過率が増し、
ある光量で１００％に近い透過率に達する特性を有す
る。ＣＥＬを含む一般的なレジストを特徴づけるパラメ
ーターとして、Ａ、ＢおよびＣの各係数と厚さｄとがあ
る。これらの各パラメーターの意味は、文献（F.H.Dil
l, W.P.Hornberger, P.S.Hauge, J.M.Shaw, IEEE Trans
actions of Electron Devices, Vol.ED-22, No.7,July
1975, p445-452）に説明されている。本実施例において
使用するＣＥＬでは、各パラメーターの値は、Ａ＝１
１．１２０μｍ-1、Ｂ＝０．０４１μｍ-1、Ｃ＝０．０
２２ｃｍ2 ／ｍＪ、およびｄ＝０．６２μｍである。
【００１３】図２は、本実施例におけるＣＥＬへの露光
量とＣＥＬの透過率との関係を示す図である。すなわ
ち、図２は、上述のパラメーターで規定されるＣＥＬの
透過率Ｔが露光量Ｉ・ｔ（Ｉは露光光の強度、ｔは露光
時間）に依存して変化する様子をシミュレーションによ
って計算した結果である。図２を参照すると、透過率曲
線が露光量２００ｍＪ／ｃｍ2 の付近から立ち上がり、
透過率が露光量５００ｍＪ／ｃｍ2 の付近でほぼ一定の
値に飽和することがわかる。
量とＣＥＬの透過率との関係を示す図である。すなわ
ち、図２は、上述のパラメーターで規定されるＣＥＬの
透過率Ｔが露光量Ｉ・ｔ（Ｉは露光光の強度、ｔは露光
時間）に依存して変化する様子をシミュレーションによ
って計算した結果である。図２を参照すると、透過率曲
線が露光量２００ｍＪ／ｃｍ2 の付近から立ち上がり、
透過率が露光量５００ｍＪ／ｃｍ2 の付近でほぼ一定の
値に飽和することがわかる。
【００１４】図２に示す透過率特性を有するＣＥＬを介
してｔ＝０〜ａまで露光を行う場合、レジストへの透過
光量Ｄ（ｍＪ／ｃｍ2 ）は次の式（１）で表される。
してｔ＝０〜ａまで露光を行う場合、レジストへの透過
光量Ｄ（ｍＪ／ｃｍ2 ）は次の式（１）で表される。
【数１】
【００１５】図３は、本実施例におけるＣＥＬへの露光
量とレジストへの透過光量との関係を示す図である。す
なわち、図３は、図２の透過率特性を有するＣＥＬへの
露光量Ｉ・ｔに依存してレジストへの透過光量Ｄが変化
する様子をシミュレーションによって計算した結果であ
る。こうして、レジスト中には、図３の縦軸に示す透過
光量Ｄに比例した潜像の濃度が形成される。図３を参照
すると、露光量があるしきい値に達するまでは露光光は
レジストにほとんど達することなく、露光量がしきい値
を超えるとレジストへの透過光量Ｄが突然増加し始め
る。この透過光量Ｄの変化の関係を露光量のべき多項式
で表すと、近似的に５次の多項式が必要となる。すなわ
ち、本実施例では、線形の感度特性を有するレジストを
使用しているにもかかわらず、ＣＥＬの作用によりレジ
ストの感光特性について５次の非線形性が実現されてい
る。
量とレジストへの透過光量との関係を示す図である。す
なわち、図３は、図２の透過率特性を有するＣＥＬへの
露光量Ｉ・ｔに依存してレジストへの透過光量Ｄが変化
する様子をシミュレーションによって計算した結果であ
る。こうして、レジスト中には、図３の縦軸に示す透過
光量Ｄに比例した潜像の濃度が形成される。図３を参照
すると、露光量があるしきい値に達するまでは露光光は
レジストにほとんど達することなく、露光量がしきい値
を超えるとレジストへの透過光量Ｄが突然増加し始め
る。この透過光量Ｄの変化の関係を露光量のべき多項式
で表すと、近似的に５次の多項式が必要となる。すなわ
ち、本実施例では、線形の感度特性を有するレジストを
使用しているにもかかわらず、ＣＥＬの作用によりレジ
ストの感光特性について５次の非線形性が実現されてい
る。
【００１６】本実施例では、上述のような特性を有する
露光体に対して第１のパターンを投影露光する。すなわ
ち、露光体の最上部に形成されたＣＥＬを介して、投影
光学系の解像限界に近いパターンを露光する。解像限界
のパターンの周期Ｐは、投影露光に用いる露光光の波長
をλとし、投影光学系の開口数をＮＡとすると、Ｐ＝λ
／２ＮＡで表される。本実施例では、λ＝３６５ｎｍと
し、ＮＡ＝０．６としているので、Ｐ＝３０４ｎｍであ
る。位相シフトマスクを用いて投影露光を行う場合、こ
の回折限界パターンは、位置ｘの関数である露光強度Ｉ
（ｘ）として、次の式（２）で表される。
露光体に対して第１のパターンを投影露光する。すなわ
ち、露光体の最上部に形成されたＣＥＬを介して、投影
光学系の解像限界に近いパターンを露光する。解像限界
のパターンの周期Ｐは、投影露光に用いる露光光の波長
をλとし、投影光学系の開口数をＮＡとすると、Ｐ＝λ
／２ＮＡで表される。本実施例では、λ＝３６５ｎｍと
し、ＮＡ＝０．６としているので、Ｐ＝３０４ｎｍであ
る。位相シフトマスクを用いて投影露光を行う場合、こ
の回折限界パターンは、位置ｘの関数である露光強度Ｉ
（ｘ）として、次の式（２）で表される。
【数２】 Ｉ（ｘ）＝Ｉ0 cos（２πｘ／Ｐ）＋Ｉ1 （２）
【００１７】なお、本実施例では、Ｉ0 ＝３７．５ｍＷ
／ｃｍ2 であり、Ｉ1 ＝６２．５ｍＷ／ｃｍ2 である。
本実施例では、上述の式（２）で表される露光強度Ｉ
（ｘ）を有する露光パターンを用いて、露光体に対して
４秒間に亘って第１回目の露光を行っている。すなわ
ち、本実施例では、上述の式（１）において、露光の時
間ａ＝４である。図４は、本実施例の第１回目の露光に
おけるＣＥＬへの露光量の分布を示す図である。なお、
図４および後述の図５〜図８において、横軸はＣＥＬ上
での位置ｘを示している。また、図４〜図８では、位置
ｘの具体的な値が示されていないが、各図は横軸に関し
て互いに対応している。
／ｃｍ2 であり、Ｉ1 ＝６２．５ｍＷ／ｃｍ2 である。
本実施例では、上述の式（２）で表される露光強度Ｉ
（ｘ）を有する露光パターンを用いて、露光体に対して
４秒間に亘って第１回目の露光を行っている。すなわ
ち、本実施例では、上述の式（１）において、露光の時
間ａ＝４である。図４は、本実施例の第１回目の露光に
おけるＣＥＬへの露光量の分布を示す図である。なお、
図４および後述の図５〜図８において、横軸はＣＥＬ上
での位置ｘを示している。また、図４〜図８では、位置
ｘの具体的な値が示されていないが、各図は横軸に関し
て互いに対応している。
【００１８】図４に示す露光量分布がＣＥＬを介してレ
ジストに達すると、レジスト上では所定の透過光量分布
が得られる。図５は、本実施例の第１回目の露光におい
てレジストへ達する透過光量の分布を示す図である。図
５の透過光量分布は、図３に示すＣＥＬの透過光量の変
化（すなわちレジストへの透過光量の変化）と図４に示
すＣＥＬへの露光量の分布とに基づいて求められてい
る。図５の透過光量分布では、図４に示す露光量分布の
谷の部分が平坦化し、且つ露光量分布の山の部分が先鋭
化している。こうして、第１回目の露光により、レジス
ト中には図５に示す透過光量Ｄの分布に比例した潜像の
濃度分布が形成される。
ジストに達すると、レジスト上では所定の透過光量分布
が得られる。図５は、本実施例の第１回目の露光におい
てレジストへ達する透過光量の分布を示す図である。図
５の透過光量分布は、図３に示すＣＥＬの透過光量の変
化（すなわちレジストへの透過光量の変化）と図４に示
すＣＥＬへの露光量の分布とに基づいて求められてい
る。図５の透過光量分布では、図４に示す露光量分布の
谷の部分が平坦化し、且つ露光量分布の山の部分が先鋭
化している。こうして、第１回目の露光により、レジス
ト中には図５に示す透過光量Ｄの分布に比例した潜像の
濃度分布が形成される。
【００１９】本実施例では、第１回目の露光が終了する
と、コントラスト増強剤（ＣＥＬを形成する色素）を含
んだ溶液を十分な量だけ露光体のＣＥＬ側に供給して、
スピンコートを行う。こうして、レジスト上の投影露光
される側に形成されていた元のＣＥＬは溶液の溶媒によ
って溶解除去され、レジスト上の投影露光される側には
新たなＣＥＬが形成される。
と、コントラスト増強剤（ＣＥＬを形成する色素）を含
んだ溶液を十分な量だけ露光体のＣＥＬ側に供給して、
スピンコートを行う。こうして、レジスト上の投影露光
される側に形成されていた元のＣＥＬは溶液の溶媒によ
って溶解除去され、レジスト上の投影露光される側には
新たなＣＥＬが形成される。
【００２０】次いで、本実施例では、新たなＣＥＬが形
成された露光体に対して第２回目の露光を行う。第２回
目の露光パターンは、第１回目の露光パターンと同様に
解像限界の周期Ｐを有し、且つ第１回目の露光パターン
と同じ強度を有する。しかしながら、第２回目の露光パ
ターンは、第１回目の露光パターンから半周期だけ位置
ずれている。すなわち、第２回目の露光による回折限界
パターンは、位置ｘの関数である露光強度Ｉ2 （ｘ）と
して、次の式（３）で表される。
成された露光体に対して第２回目の露光を行う。第２回
目の露光パターンは、第１回目の露光パターンと同様に
解像限界の周期Ｐを有し、且つ第１回目の露光パターン
と同じ強度を有する。しかしながら、第２回目の露光パ
ターンは、第１回目の露光パターンから半周期だけ位置
ずれている。すなわち、第２回目の露光による回折限界
パターンは、位置ｘの関数である露光強度Ｉ2 （ｘ）と
して、次の式（３）で表される。
【数３】 Ｉ2 （ｘ）＝−Ｉ0 cos（２πｘ／Ｐ）＋Ｉ1 （３）
【００２１】なお、式（３）において、Ｉ0 およびＩ1
の値は第１回目の露光と同じである。すなわち、第２回
目の露光においても、Ｉ0 ＝３７．５ｍＷ／ｃｍ2 であ
り、Ｉ1 ＝６２．５ｍＷ／ｃｍ2 である。本実施例で
は、上述の式（３）で表される露光強度Ｉ2 （ｘ）を有
する露光パターンを用いて、第１回目の露光と同じく４
秒間に亘って第２回目の露光を行っている。
の値は第１回目の露光と同じである。すなわち、第２回
目の露光においても、Ｉ0 ＝３７．５ｍＷ／ｃｍ2 であ
り、Ｉ1 ＝６２．５ｍＷ／ｃｍ2 である。本実施例で
は、上述の式（３）で表される露光強度Ｉ2 （ｘ）を有
する露光パターンを用いて、第１回目の露光と同じく４
秒間に亘って第２回目の露光を行っている。
【００２２】図６は、本実施例の第２回目の露光におけ
るＣＥＬへの露光量の分布を示す図である。図４および
図６を比較すると、図６の露光量分布と図４の露光量分
布とは半周期だけ位置ずれしていることがわかる。ま
た、図７は、本実施例の第２回目の露光においてレジス
トへ達する透過光量の分布を示す図である。図７の透過
光量分布は、図３に示すＣＥＬの透過光量の変化（すな
わちレジストへの透過光量の変化）と図６に示すＣＥＬ
への露光量の分布とに基づいて求められている。こうし
て、第２回目の露光により、レジスト中には図７に示す
透過光量Ｄの分布に比例した潜像の濃度分布が形成され
る。
るＣＥＬへの露光量の分布を示す図である。図４および
図６を比較すると、図６の露光量分布と図４の露光量分
布とは半周期だけ位置ずれしていることがわかる。ま
た、図７は、本実施例の第２回目の露光においてレジス
トへ達する透過光量の分布を示す図である。図７の透過
光量分布は、図３に示すＣＥＬの透過光量の変化（すな
わちレジストへの透過光量の変化）と図６に示すＣＥＬ
への露光量の分布とに基づいて求められている。こうし
て、第２回目の露光により、レジスト中には図７に示す
透過光量Ｄの分布に比例した潜像の濃度分布が形成され
る。
【００２３】上述したように、第１回目の露光により図
５に示す透過光量分布が、第２回目の露光により図７に
示す透過光量分布がそれぞれレジスト上で得られる。す
なわち、第１回目の露光と第２回目の露光とによって、
図５に示す透過光量分布と図７に示す透過光量分布との
総和からなる透過光量分布がレジスト上において得られ
る。
５に示す透過光量分布が、第２回目の露光により図７に
示す透過光量分布がそれぞれレジスト上で得られる。す
なわち、第１回目の露光と第２回目の露光とによって、
図５に示す透過光量分布と図７に示す透過光量分布との
総和からなる透過光量分布がレジスト上において得られ
る。
【００２４】図８は、本実施例の第１回目の露光と第２
回目の露光とによりレジスト上で得られる透過光量の総
和の分布を示す図である。こうして、第１回目の露光と
第２回目の露光とにより、レジスト中には図８に示す透
過光量Ｄの分布に比例した潜像の濃度分布が形成され
る。図８と図４（あるいは図６）とを比較参照すると、
本実施例において２回の露光により最終的に得られた潜
像の濃度パターンの周期は、解像限界のパターンの周期
Ｐの１／２であることがわかる。なお、最終的に得られ
た潜像の濃度パターンのコントラストは、０．６５であ
る。
回目の露光とによりレジスト上で得られる透過光量の総
和の分布を示す図である。こうして、第１回目の露光と
第２回目の露光とにより、レジスト中には図８に示す透
過光量Ｄの分布に比例した潜像の濃度分布が形成され
る。図８と図４（あるいは図６）とを比較参照すると、
本実施例において２回の露光により最終的に得られた潜
像の濃度パターンの周期は、解像限界のパターンの周期
Ｐの１／２であることがわかる。なお、最終的に得られ
た潜像の濃度パターンのコントラストは、０．６５であ
る。
【００２５】このように、本実施例の露光方法にしたが
って、投影光学系の解像限界を超える高解像のパターン
を、線形の感光特性を有するレジスト上に形成すること
ができる。なお、上述の実施例では、ニトロン系のＣＥ
Ｌを用いた例を説明しているが、たとえばジアゾニウム
塩を主成分とした物質からなるＣＥＬを用いることもで
きる。また、上述の実施例では、入射光の強度に対して
線形に感光が進行する、いわゆる線形の感光特性を有す
るレジストを用いた例を説明している。しかしながら、
非線形の感光特性を有するレジストに対しても、その非
線形性に応じて本発明の露光方法を適用することができ
ることは明らかである。
って、投影光学系の解像限界を超える高解像のパターン
を、線形の感光特性を有するレジスト上に形成すること
ができる。なお、上述の実施例では、ニトロン系のＣＥ
Ｌを用いた例を説明しているが、たとえばジアゾニウム
塩を主成分とした物質からなるＣＥＬを用いることもで
きる。また、上述の実施例では、入射光の強度に対して
線形に感光が進行する、いわゆる線形の感光特性を有す
るレジストを用いた例を説明している。しかしながら、
非線形の感光特性を有するレジストに対しても、その非
線形性に応じて本発明の露光方法を適用することができ
ることは明らかである。
【００２６】図９は、本発明の実施例にかかる露光装置
の構成を概略的に示す図である。図９の露光装置では、
光源１１からの照明光束が楕円鏡１２により集光され、
ミラー１３によりコリメートレンズ１４に導かれ、ほぼ
平行光束となってフライアイインテグレータ１５に入射
する。フライアイインテグレータ１５を介した光束は、
ミラー１６によりメインコンデンサーレンズ１７に導か
れ、投影原版であるマスク１８ａをほぼ均一に照明す
る。こうして、マスク１８ａ上に形成された所定のパタ
ーンが、投影光学系１９を介して露光体２０上に投影露
光される。本実施例では、第１回目の露光に先立ち、層
形成手段であるＣＥＬ塗布機２４を駆動して、露光体
（ウエハ）２０にＣＥＬを形成する。そして、ＣＥＬが
形成された露光体２０および第１のパターンが形成され
たマスク１８ａを投影光学系１９に対して位置決めした
後、第１回目の投影露光を行う。
の構成を概略的に示す図である。図９の露光装置では、
光源１１からの照明光束が楕円鏡１２により集光され、
ミラー１３によりコリメートレンズ１４に導かれ、ほぼ
平行光束となってフライアイインテグレータ１５に入射
する。フライアイインテグレータ１５を介した光束は、
ミラー１６によりメインコンデンサーレンズ１７に導か
れ、投影原版であるマスク１８ａをほぼ均一に照明す
る。こうして、マスク１８ａ上に形成された所定のパタ
ーンが、投影光学系１９を介して露光体２０上に投影露
光される。本実施例では、第１回目の露光に先立ち、層
形成手段であるＣＥＬ塗布機２４を駆動して、露光体
（ウエハ）２０にＣＥＬを形成する。そして、ＣＥＬが
形成された露光体２０および第１のパターンが形成され
たマスク１８ａを投影光学系１９に対して位置決めした
後、第１回目の投影露光を行う。
【００２７】第１回目の投影露光が終了すると、マスク
１８ａは、マスクローダー２１によって第１のパターン
とは異なる第２のパターンが形成されたマスク１８ｂと
交換される。また、露光体２０は、ウエハローダー２２
の作用により、溶液供給手段でもあるＣＥＬ塗布機２４
に対向する位置まで搬送される。ＣＥＬ塗布機２４は、
コントラスト増強剤を含んだ溶液を露光体２０のＣＥＬ
側に十分な量だけ供給し、いわゆるスピンコートを行
う。その結果、露光体２０の図中上面（投影露光される
側）に形成されていた元のＣＥＬは溶液の溶媒によって
溶解除去され、露光体２０の図中上面には新たなＣＥＬ
が形成される。そして、新たなＣＥＬが形成された露光
体２０および交換された新たなマスク１８ｂを投影光学
系１９に対して位置決めした後、第２回目の投影露光を
行う。こうして、第１のパターンおよび第２のパターン
よりも微細なパターンの潜像濃度分布を、感光体２０の
レジスト上に形成することができる。
１８ａは、マスクローダー２１によって第１のパターン
とは異なる第２のパターンが形成されたマスク１８ｂと
交換される。また、露光体２０は、ウエハローダー２２
の作用により、溶液供給手段でもあるＣＥＬ塗布機２４
に対向する位置まで搬送される。ＣＥＬ塗布機２４は、
コントラスト増強剤を含んだ溶液を露光体２０のＣＥＬ
側に十分な量だけ供給し、いわゆるスピンコートを行
う。その結果、露光体２０の図中上面（投影露光される
側）に形成されていた元のＣＥＬは溶液の溶媒によって
溶解除去され、露光体２０の図中上面には新たなＣＥＬ
が形成される。そして、新たなＣＥＬが形成された露光
体２０および交換された新たなマスク１８ｂを投影光学
系１９に対して位置決めした後、第２回目の投影露光を
行う。こうして、第１のパターンおよび第２のパターン
よりも微細なパターンの潜像濃度分布を、感光体２０の
レジスト上に形成することができる。
【００２８】なお、上述の実施例にかかる露光装置で
は、第１のマスク１８ａをマスクローダー２１の作用に
より新たな第２のマスク１８ｂと交換している。しかし
ながら、マスク１８ａによる第１回目の露光の後に、マ
スク１８ａを投影光学系１９の光軸Ａｘに対して垂直方
向に所定量だけ移動させて第２回目の露光を行っても良
い。また、同一のマスクパターンを複数回露光するよう
な場合には、マスク１８を投影光学系１９に対して移動
させる代わりに、露光の毎に露光体２０を投影光学系１
９の光軸Ａｘに対して垂直方向に所定量だけ移動させる
構成を採用することも可能であることは言うまでもな
い。なお、複数回露光間でのアライメントは、潜像を観
察してアライメントする、いわゆる潜像アライメントが
有効である。
は、第１のマスク１８ａをマスクローダー２１の作用に
より新たな第２のマスク１８ｂと交換している。しかし
ながら、マスク１８ａによる第１回目の露光の後に、マ
スク１８ａを投影光学系１９の光軸Ａｘに対して垂直方
向に所定量だけ移動させて第２回目の露光を行っても良
い。また、同一のマスクパターンを複数回露光するよう
な場合には、マスク１８を投影光学系１９に対して移動
させる代わりに、露光の毎に露光体２０を投影光学系１
９の光軸Ａｘに対して垂直方向に所定量だけ移動させる
構成を採用することも可能であることは言うまでもな
い。なお、複数回露光間でのアライメントは、潜像を観
察してアライメントする、いわゆる潜像アライメントが
有効である。
【００２９】
【効果】以上説明したように、本発明の露光方法および
露光装置によれば、投影光学系の解像限界を超える高解
像度を実現することができる。
露光装置によれば、投影光学系の解像限界を超える高解
像度を実現することができる。
【図１】本実施例における露光体の構成を模式的に示す
断面図である。
断面図である。
【図２】本実施例におけるＣＥＬへの露光量とＣＥＬの
透過率との関係を示す図である。
透過率との関係を示す図である。
【図３】本実施例におけるＣＥＬへの露光量とレジスト
への透過光量との関係を示す図である。
への透過光量との関係を示す図である。
【図４】本実施例の第１回目の露光におけるＣＥＬへの
露光量の分布を示す図である。
露光量の分布を示す図である。
【図５】本実施例の第１回目の露光においてレジストへ
達する透過光量の分布を示す図である。
達する透過光量の分布を示す図である。
【図６】本実施例の第２回目の露光におけるＣＥＬへの
露光量の分布を示す図である。
露光量の分布を示す図である。
【図７】本実施例の第２回目の露光においてレジストへ
達する透過光量の分布を示す図である。
達する透過光量の分布を示す図である。
【図８】本実施例の第１回目の露光と第２回目の露光と
によりレジスト上で得られる透過光量の総和の分布を示
す図である。
によりレジスト上で得られる透過光量の総和の分布を示
す図である。
【図９】本発明の実施例にかかる露光装置の構成を概略
的に示す図である。
的に示す図である。
１ 基板 ２ レジスト ３ ＣＥＬ １１ 光源 １２ 楕円鏡 １３、１６ ミラー １４ コリメートレンズ １５ フライアイインテグレータ １７ メインコンデンサーレンズ １８ マスク １９ 投影光学系 ２０ 露光体 ２１ マスクローダー ２２ ウエハローダー ２４ ＣＥＬ塗布機
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７３ (72)発明者 岡本 和也 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内
Claims (9)
- 【請求項１】 原版のパターンを投影光学系を介して感
光素材上に投影露光する露光方法において、 光量に応じて透過率の変化する第１コントラスト増強層
を前記感光素材上に形成し、 第１の光強度分布にしたがうパターンを前記第１コント
ラスト増強層を介して前記感光素材上に投影露光し、 所定のコントラスト増強剤を含んだ溶液を前記第１コン
トラスト増強層に供給し、前記溶液の作用により前記第
１コントラスト増強層を溶解除去するとともに、光量に
応じて透過率の変化する第２コントラスト増強層を前記
感光素材上に形成し、 前記第１の光強度分布とは異なる第２の光強度分布にし
たがうパターンを前記第２コントラスト増強層を介して
前記感光素材上に投影露光することによって、前記投影
光学系の解像限界を超える高解像のパターンを前記感光
素材上に形成することを特徴とする露光方法。 - 【請求項２】 前記第１および第２コントラスト増強層
は、ニトロン系の物質またはジアゾニウム塩を主成分と
した物質であることを特徴とする請求項１に記載の露光
方法。 - 【請求項３】 前記感光素材は、入射光の強度に対して
感光が線形に進行する感度特性を有することを特徴とす
る請求項１または２に記載の露光方法。 - 【請求項４】 前記感光素材は、入射光の強度に対して
感光が非線形に進行する感度特性を有することを特徴と
する請求項１または２に記載の露光方法。 - 【請求項５】 原版のパターンを投影光学系を介して感
光素材上に投影露光する露光装置において、 光量に応じて透過率の変化する第１コントラスト増強層
を前記感光素材の投影露光される側に形成するための層
形成手段と、 前記第１コントラスト増強層を溶解除去するとともに、
光量に応じて透過率の変化する第２コントラスト増強層
を前記感光素材の投影露光される側に形成するために、
前記第１コントラスト増強層に対して所定のコントラス
ト増強剤を含んだ溶液を供給するための溶液供給手段と
を備え、 前記第１コントラスト増強層を介して前記感光素材上に
第１の光強度分布にしたがう第１のパターンを投影露光
し、前記第２コントラスト増強層を介して前記感光素材
上に前記第１の光強度分布とは異なる第２の光強度分布
にしたがう第２のパターンを投影露光することによっ
て、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンより
も微細なパターンの潜像濃度分布を前記感光素材上に形
成することを特徴とする露光装置。 - 【請求項６】 原版のパターンを投影光学系を介して感
光素材上に投影露光する露光装置において、 光量に応じて透過率の変化する第１コントラスト増強層
を前記感光素材の投影露光される側に形成するための層
形成手段と、 前記第１コントラスト増強層を溶解除去するとともに、
光量に応じて透過率の変化する第２コントラスト増強層
を前記感光素材の投影露光される側に形成するために、
前記第１コントラスト増強層に所定のコントラスト増強
剤を含んだ溶液を供給するための溶液供給手段とを備
え、 前記第１コントラスト増強層を介して前記感光素材上に
第１の原版に形成された第１のパターンを投影露光し、
前記第２コントラスト増強層を介して前記感光素材上に
第２の原版に形成された第２のパターンを投影露光する
ことによって、前記第１のパターンおよび前記第２のパ
ターンよりも微細なパターンの潜像濃度分布を前記感光
素材上に形成することを特徴とする露光装置。 - 【請求項７】 前記第１の原版と前記第２の原版とは、
互いに異なるパターンを有し、 前記第１の原版に基づく投影露光の後に、前記第２の原
版に基づく投影露光を行うことを特徴とする請求項６に
記載の露光装置。 - 【請求項８】 前記第１の原版と前記第２の原版とは、
共通の原版であり、 前記第１コントラスト増強層を介して前記感光素材上に
投影露光を行った後に、前記投影光学系の光軸に垂直な
方向に沿って所定量だけ前記共通の原版を移動させた状
態で前記第２コントラスト増強層を介して前記感光素材
上に投影露光を行うことを特徴とする請求項６に記載の
露光装置。 - 【請求項９】 前記第１の原版と前記第２の原版とは、
共通の原版であり、 前記第１コントラスト増強層を介して前記感光素材上に
投影露光を行った後に、前記投影光学系の光軸に垂直な
方向に沿って所定量だけ前記感光素材を移動させた状態
で前記第２コントラスト増強層を介して前記感光素材上
に投影露光を行うことを特徴とする請求項６に記載の露
光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21948696A JP3734052B2 (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 露光方法および露光装置 |
| US08/708,580 US5902716A (en) | 1995-09-05 | 1996-09-05 | Exposure method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21948696A JP3734052B2 (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 露光方法および露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048838A true JPH1048838A (ja) | 1998-02-20 |
| JP3734052B2 JP3734052B2 (ja) | 2006-01-11 |
Family
ID=16736206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21948696A Expired - Lifetime JP3734052B2 (ja) | 1995-09-05 | 1996-08-01 | 露光方法および露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3734052B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007058354A1 (ja) * | 2005-11-21 | 2007-05-24 | Nikon Corporation | 露光方法及びそれを用いたデバイス製造方法、露光装置、並びに基板処理方法及び装置 |
| JPWO2005017483A1 (ja) * | 2003-08-18 | 2007-10-04 | 株式会社ニコン | 照度分布の評価方法、光学部材の製造方法、照明光学装置、露光装置および露光方法 |
| US7803516B2 (en) | 2005-11-21 | 2010-09-28 | Nikon Corporation | Exposure method, device manufacturing method using the same, exposure apparatus, and substrate processing method and apparatus |
-
1996
- 1996-08-01 JP JP21948696A patent/JP3734052B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005017483A1 (ja) * | 2003-08-18 | 2007-10-04 | 株式会社ニコン | 照度分布の評価方法、光学部材の製造方法、照明光学装置、露光装置および露光方法 |
| JP4599632B2 (ja) * | 2003-08-18 | 2010-12-15 | 株式会社ニコン | 照度分布の評価方法、光学部材の製造方法、照度測定装置、露光装置および露光方法 |
| WO2007058354A1 (ja) * | 2005-11-21 | 2007-05-24 | Nikon Corporation | 露光方法及びそれを用いたデバイス製造方法、露光装置、並びに基板処理方法及び装置 |
| US7803516B2 (en) | 2005-11-21 | 2010-09-28 | Nikon Corporation | Exposure method, device manufacturing method using the same, exposure apparatus, and substrate processing method and apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3734052B2 (ja) | 2006-01-11 |
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