JPH1050591A - 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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- JPH1050591A JPH1050591A JP8219484A JP21948496A JPH1050591A JP H1050591 A JPH1050591 A JP H1050591A JP 8219484 A JP8219484 A JP 8219484A JP 21948496 A JP21948496 A JP 21948496A JP H1050591 A JPH1050591 A JP H1050591A
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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
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (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】 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】 入射光量に応じて透過率が変化し且つ光
の入射の停止から所定時間だけ経過した後に透過率がほ
ぼ元の値に復元する特性を有する復活コントラスト増強
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、第１回目の投影露光から所定時間
だけ経過した後に、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】 入射光量に応じて透過率が変化し且つ光
の入射の停止から所定時間だけ経過した後に透過率がほ
ぼ元の値に復元する特性を有する復活コントラスト増強
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、第１回目の投影露光から所定時間
だけ経過した後に、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、
入射光量に応じて透過率が変化し且つ光の入射の停止か
ら所定時間だけ経過した後に透過率がほぼ元の値に復元
する特性を有する復活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
前記復活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、前記投影露光の終了から前記所定時間だけ
経過した後に、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パターンを前記復活コントラスト
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、
入射光量に応じて透過率が変化し且つ光の入射の停止か
ら所定時間だけ経過した後に透過率がほぼ元の値に復元
する特性を有する復活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
前記復活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、前記投影露光の終了から前記所定時間だけ
経過した後に、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パターンを前記復活コントラスト
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、前記復
活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。
活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、入射光量に応じて透過率が変化し且つ光
の入射の停止から所定時間だけ経過した後に透過率がほ
ぼ元の値に復元する特性を有する復活コントラスト増強
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
層形成手段を備え、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、前記投影露光
の終了から前記所定時間だけ経過した後に、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、入射光量に応じて透過率が変化し且つ光
の入射の停止から所定時間だけ経過した後に透過率がほ
ぼ元の値に復元する特性を有する復活コントラスト増強
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
層形成手段を備え、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、前記投影露光
の終了から前記所定時間だけ経過した後に、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、入射光量に応じて透過率が変化し且つ
光の入射の停止から所定時間だけ経過した後に透過率が
ほぼ元の値に復元する特性を有する復活コントラスト増
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
の層形成手段を備え、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、前記投影露光の
終了から前記所定時間だけ経過した後に、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、入射光量に応じて透過率が変化し且つ
光の入射の停止から所定時間だけ経過した後に透過率が
ほぼ元の値に復元する特性を有する復活コントラスト増
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
の層形成手段を備え、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、前記投影露光の
終了から前記所定時間だけ経過した後に、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、前記感光素材上に対して第１回目の投影
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
前記感光素材上に第２回目の投影露光を行うことができ
る。あるいは、前記感光素材上に第１回目の投影露光を
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感光
素材上に第２回目の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、前記感光素材上に対して第１回目の投影
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
前記感光素材上に第２回目の投影露光を行うことができ
る。あるいは、前記感光素材上に第１回目の投影露光を
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感光
素材上に第２回目の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上には復活コントラスト増強層（通常のコ
ントラスト増強層のことを英語でContrast Enhancing L
ayerと呼ぶので、以下「復活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
トおよび復活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上には復活コントラスト増強層（通常のコ
ントラスト増強層のことを英語でContrast Enhancing L
ayerと呼ぶので、以下「復活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
トおよび復活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、復活ＣＥＬ３として、ニトロン系の
ＣＥＬ（信越化学工業株式会社の製品ＣＥＭ−３８８：
登録商標）を用いている。なお、復活ＣＥＬとは、光の
入射に応じて退色状態となるが、光の入射が停止すると
所定の寿命τのもとで元の着色状態に戻るコントラスト
増強層のことである。換言すれば、復活ＣＥＬは、入射
光量に応じて透過率が変化し、且つ光の入射の停止から
所定時間τだけ経過した後に透過率がほぼ元の値に復元
する特性を有する。
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、復活ＣＥＬ３として、ニトロン系の
ＣＥＬ（信越化学工業株式会社の製品ＣＥＭ−３８８：
登録商標）を用いている。なお、復活ＣＥＬとは、光の
入射に応じて退色状態となるが、光の入射が停止すると
所定の寿命τのもとで元の着色状態に戻るコントラスト
増強層のことである。換言すれば、復活ＣＥＬは、入射
光量に応じて透過率が変化し、且つ光の入射の停止から
所定時間τだけ経過した後に透過率がほぼ元の値に復元
する特性を有する。
【００１２】ところで、通常のＣＥＬはある種の色素で
あり、光を吸収することによって退色し、その退色状態
は時間が経過してもそのまま保持される。通常のＣＥＬ
の退色の過程は、次の２つの方程式（１）および（２）
で表される。
あり、光を吸収することによって退色し、その退色状態
は時間が経過してもそのまま保持される。通常のＣＥＬ
の退色の過程は、次の２つの方程式（１）および（２）
で表される。
【数１】 ∂Ｉ(z,t) ／∂ｚ＝−Ｉ(z,t) ｛ＡＭ(z,t) ＋Ｂ｝ （１） ∂Ｍ(z,t) ／∂ｔ＝−Ｉ(z,t) Ｍ(z,t) Ｃ （２）
【００１３】ここで、 ｚ：ＣＥＬの深さ方向に沿った座標における表面からの
距離 ｔ：時間 Ｉ(z,t) ：時間ｔおよび深さｚにおけるＣＥＬ内部への
透過光の強度 Ｍ(z,t) ：時間ｔおよび深さｚにおけるＣＥＬの色素の
相対的な濃度（Ｍ(z,0) ＝１） Ａ〜Ｃ：各パラメーター なお、各パラメーターＡ〜Ｃ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。
距離 ｔ：時間 Ｉ(z,t) ：時間ｔおよび深さｚにおけるＣＥＬ内部への
透過光の強度 Ｍ(z,t) ：時間ｔおよび深さｚにおけるＣＥＬの色素の
相対的な濃度（Ｍ(z,0) ＝１） Ａ〜Ｃ：各パラメーター なお、各パラメーターＡ〜Ｃ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。
【００１４】上述したように、本実施例では、光の入射
に応じて退色状態となるが、光の入射が停止すると所定
の寿命τのもとで元の着色状態に戻る特性を有する復活
ＣＥＬを用いている。したがって、復活ＣＥＬの退色過
程および逆退色（着色）過程を説明するには、上述の式
（２）に代えて次の方程式（３）が必要となる。
に応じて退色状態となるが、光の入射が停止すると所定
の寿命τのもとで元の着色状態に戻る特性を有する復活
ＣＥＬを用いている。したがって、復活ＣＥＬの退色過
程および逆退色（着色）過程を説明するには、上述の式
（２）に代えて次の方程式（３）が必要となる。
【数２】 ∂Ｍ(z,t) ／∂ｔ＝−Ｉ(z,t) Ｍ(z,t) Ｃ＋Ｄ｛１−Ｍ(z,t）｝ ＝−｛Ｉ(z,t) Ｃ＋Ｄ｝Ｍ(z,t) ＋Ｄ （３） ここで、 Ｄ：退色状態の寿命τの逆数（１／τ）からなるパラメ
ーター こうして、上述の式（１）と（３）とを連立させること
によって、露光による復活ＣＥＬの退色過程および露光
停止による逆退色過程を説明することができる。
ーター こうして、上述の式（１）と（３）とを連立させること
によって、露光による復活ＣＥＬの退色過程および露光
停止による逆退色過程を説明することができる。
【００１５】図２（Ａ）は本実施例の各露光における最
大露光強度の時間変化を、図２（Ｂ）は復活ＣＥＬの透
過率の時間変化をそれぞれ示す図である。図２（Ａ）に
示すように、本実施例では、１秒（ｓ）の露光時間に亘
って、最大で１８０ｍＷ／ｃｍ2 の強度の露光光を復活
ＣＥＬに対して照射している。この場合、図２（Ｂ）に
示すように、復活ＣＥＬの透過率は、露光時間に応じて
単調に増大するが、露光の停止から単調に減少し、退色
状態の寿命τである２秒を経過するとほぼ元の値に復元
する。
大露光強度の時間変化を、図２（Ｂ）は復活ＣＥＬの透
過率の時間変化をそれぞれ示す図である。図２（Ａ）に
示すように、本実施例では、１秒（ｓ）の露光時間に亘
って、最大で１８０ｍＷ／ｃｍ2 の強度の露光光を復活
ＣＥＬに対して照射している。この場合、図２（Ｂ）に
示すように、復活ＣＥＬの透過率は、露光時間に応じて
単調に増大するが、露光の停止から単調に減少し、退色
状態の寿命τである２秒を経過するとほぼ元の値に復元
する。
【００１６】ここで、本実施例において使用する復活Ｃ
ＥＬ（信越化学工業株式会社の製品ＣＥＭ−３８８：登
録商標）では、各パラメーターの値は、Ａ＝１０．１２
３μｍ-1、Ｂ＝０．０９２μｍ-1、Ｃ＝０．０７６ｃｍ
2 ／ｍＪ、およびＤ＝１／τ＝０．５ｓ-1である。ま
た、復活ＣＥＬの厚さｄは０．６μｍである。上述のよ
うな特性を有する復活ＣＥＬを介して投影露光を行う
と、露光強度の大きい部分では復活ＣＥＬの退色現象が
進み、復活ＣＥＬの透過光量すなわちレジストへ達する
透過光量の割合が増大する。一方、露光強度の小さい部
分では復活ＣＥＬの退色現象が進まず、レジストへ達す
る透過光量の割合が減少する。定量的には、上述の式
（１）と（３）とを連立させて数値解析することによ
り、露光強度と透過光量との関係を得ることができる。
ＥＬ（信越化学工業株式会社の製品ＣＥＭ−３８８：登
録商標）では、各パラメーターの値は、Ａ＝１０．１２
３μｍ-1、Ｂ＝０．０９２μｍ-1、Ｃ＝０．０７６ｃｍ
2 ／ｍＪ、およびＤ＝１／τ＝０．５ｓ-1である。ま
た、復活ＣＥＬの厚さｄは０．６μｍである。上述のよ
うな特性を有する復活ＣＥＬを介して投影露光を行う
と、露光強度の大きい部分では復活ＣＥＬの退色現象が
進み、復活ＣＥＬの透過光量すなわちレジストへ達する
透過光量の割合が増大する。一方、露光強度の小さい部
分では復活ＣＥＬの退色現象が進まず、レジストへ達す
る透過光量の割合が減少する。定量的には、上述の式
（１）と（３）とを連立させて数値解析することによ
り、露光強度と透過光量との関係を得ることができる。
【００１７】図３は、本実施例において１秒間露光する
場合の復活ＣＥＬへの露光強度とレジストへの透過光量
との関係を示す図である。図３を参照すると、露光強度
が約１００ｍＷ／ｃｍ2 に達するまでは、レジストへの
透過光量（ｍＪ／ｃｍ2 ）は小さい。しかしながら、露
光強度が約１００ｍＷ／ｃｍ2 を超えると、露光強度の
増加に応じてレジストへの透過光量が増加する。以下、
後述するように、本実施例においてレジスト中に形成さ
れる潜像の濃度の非線形性は、図３に示す復活ＣＥＬへ
の露光強度とレジストへの透過光量（すなわち復活ＣＥ
Ｌの透過光量）との関係に依存する。
場合の復活ＣＥＬへの露光強度とレジストへの透過光量
との関係を示す図である。図３を参照すると、露光強度
が約１００ｍＷ／ｃｍ2 に達するまでは、レジストへの
透過光量（ｍＪ／ｃｍ2 ）は小さい。しかしながら、露
光強度が約１００ｍＷ／ｃｍ2 を超えると、露光強度の
増加に応じてレジストへの透過光量が増加する。以下、
後述するように、本実施例においてレジスト中に形成さ
れる潜像の濃度の非線形性は、図３に示す復活ＣＥＬへ
の露光強度とレジストへの透過光量（すなわち復活ＣＥ
Ｌの透過光量）との関係に依存する。
【００１８】本実施例では、上述のような特性を有する
復活ＣＥＬが形成された露光体に対して、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／２Ｎ
Ａで表される。本実施例では、λ＝３６５ｎｍとし、Ｎ
Ａ＝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（４）で表される。
復活ＣＥＬが形成された露光体に対して、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／２Ｎ
Ａで表される。本実施例では、λ＝３６５ｎｍとし、Ｎ
Ａ＝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（４）で表される。
【数３】 Ｉ（ｘ）＝Ｉ0 cos（２πｘ／Ｐ）＋Ｉ1 （４）
【００１９】上述したように、露光強度Ｉ（ｘ）の最大
値は１８０ｍＷ／ｃｍ2 である。また、露光パターンの
コントラストは０．７であり、その周期はほぼ解像限界
である。本実施例では、図４に示す露光強度Ｉ（ｘ）を
有する露光パターンを用いて、露光体に対して１秒間に
亘って第１回目の露光を行っている。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。なお、図５および後述の図６〜図
８において、横軸は復活ＣＥＬ上での位置ｘを示してい
る。また、図５〜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。
値は１８０ｍＷ／ｃｍ2 である。また、露光パターンの
コントラストは０．７であり、その周期はほぼ解像限界
である。本実施例では、図４に示す露光強度Ｉ（ｘ）を
有する露光パターンを用いて、露光体に対して１秒間に
亘って第１回目の露光を行っている。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。なお、図５および後述の図６〜図
８において、横軸は復活ＣＥＬ上での位置ｘを示してい
る。また、図５〜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。
【００２０】図５の透過光量分布は、図３に示す復活Ｃ
ＥＬ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に示す復活ＣＥＬへの露光強度分布とに
基づいて求められている。図５の透過光量分布では、図
４に示す露光強度分布の谷の部分が平坦化し、且つ露光
強度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
の分布に比例した潜像の濃度分布が形成される。
ＥＬ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に示す復活ＣＥＬへの露光強度分布とに
基づいて求められている。図５の透過光量分布では、図
４に示す露光強度分布の谷の部分が平坦化し、且つ露光
強度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
の分布に比例した潜像の濃度分布が形成される。
【００２１】上述したように、第１回目の露光の終了か
ら復活ＣＥＬの退色状態の寿命である２秒を経過する
と、復活ＣＥＬの退色状態は元の着色状態に戻り、透過
率も元の値に復元する。そこで、本実施例では、第１回
目の露光の終了から２秒よりも長い時間たとえば４秒経
過した後に、第２回目の露光を開始している。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（５）で表される。
ら復活ＣＥＬの退色状態の寿命である２秒を経過する
と、復活ＣＥＬの退色状態は元の着色状態に戻り、透過
率も元の値に復元する。そこで、本実施例では、第１回
目の露光の終了から２秒よりも長い時間たとえば４秒経
過した後に、第２回目の露光を開始している。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（５）で表される。
【数４】 Ｉ2 （ｘ）＝−Ｉ0 cos（２πｘ／Ｐ）＋Ｉ1 （５）
【００２２】第２回目の露光においても、第１回目の露
光と同様に、露光強度Ｉ2 （ｘ）の最大値は１８０ｍＷ
／ｃｍ2 である。また、第２回目の露光パターンのコン
トラストは０．７であり、その周期はほぼ解像限界であ
る。本実施例では、図６に示す露光強度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１
秒間に亘って第２回目の露光を行っている。
光と同様に、露光強度Ｉ2 （ｘ）の最大値は１８０ｍＷ
／ｃｍ2 である。また、第２回目の露光パターンのコン
トラストは０．７であり、その周期はほぼ解像限界であ
る。本実施例では、図６に示す露光強度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１
秒間に亘って第２回目の露光を行っている。
【００２３】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に示す復活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
に示す復活ＣＥＬへの露光強度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に示す透過光量の分布に比例した潜像の濃度
分布が形成される。
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に示す復活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
に示す復活ＣＥＬへの露光強度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に示す透過光量の分布に比例した潜像の濃度
分布が形成される。
【００２４】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。
【００２５】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、０．４５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、０．４５である。
【００２６】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、ニトロン系の復活
ＣＥＬ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復活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、ニトロン系の復活
ＣＥＬ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復活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。
【００２７】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
形成手段である復活ＣＥＬ塗布機２４を駆動して、露光
体（ウエハ）２０の図中上面（投影露光される側）に復
活ＣＥＬを形成する。そして、復活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１
８ａ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
形成手段である復活ＣＥＬ塗布機２４を駆動して、露光
体（ウエハ）２０の図中上面（投影露光される側）に復
活ＣＥＬを形成する。そして、復活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１
８ａ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。
【００２８】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。そして、第１回目の投影露光の終了から復
活ＣＥＬの退色状態の寿命τよりも十分長い時間が経過
した後に、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。そして、第１回目の投影露光の終了から復
活ＣＥＬの退色状態の寿命τよりも十分長い時間が経過
した後に、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。
【００２９】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。
【００３０】
【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】（Ａ）は本実施例の各露光における最大露光強
度の時間変化を、（Ｂ）は復活ＣＥＬの透過率の時間変
化をそれぞれ示す図である。
度の時間変化を、（Ｂ）は復活ＣＥＬの透過率の時間変
化をそれぞれ示す図である。
【図３】本実施例において１秒間露光する場合の復活Ｃ
ＥＬへの露光強度とレジストへの透過光量との関係を示
す図である。
ＥＬへの露光強度とレジスト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回目の露光において復活ＣＥＬ
に照射される露光強度Ｉ（ｘ）を示す図である。
に照射される露光強度Ｉ（ｘ）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回目の露光において復活ＣＥＬ
に照射される露光強度Ｉ2 （ｘ）を示す図である。
に照射される露光強度Ｉ2 （ｘ）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 復活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 復活ＣＥＬ塗布機
フロントページの続き (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、 入射光量に応じて透過率が変化し且つ光の入射の停止か
ら所定時間だけ経過した後に透過率がほぼ元の値に復元
する特性を有する復活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復活コント
ラスト増強層を介して前記感光素材上に投影露光し、 前記投影露光の終了から前記所定時間だけ経過した後
に、前記第１の光強度分布とは異なる第２の光強度分布
にしたがうパターンを前記復活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】 前記復活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、 入射光量に応じて透過率が変化し且つ光の入射の停止か
ら所定時間だけ経過した後に透過率がほぼ元の値に復元
する特性を有する復活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を備
え、 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、前記投影露光の終了から前記所定
時間だけ経過した後に、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、 入射光量に応じて透過率が変化し且つ光の入射の停止か
ら所定時間だけ経過した後に透過率がほぼ元の値に復元
する特性を有する復活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を備
え、 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、前記投影露光の終了から前記所定時間
だけ経過した後に、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、 前記感光素材上に対して第１回目の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感光素材上
に第２回目の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、 前記感光素材上に第１回目の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感光素材上に第２回
目の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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21948496A JP3876460B2 (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 露光方法および露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21948496A JP3876460B2 (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 露光方法および露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050591A true JPH1050591A (ja) | 1998-02-20 |
| JP3876460B2 JP3876460B2 (ja) | 2007-01-31 |
Family
ID=16736171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21948496A Expired - Lifetime JP3876460B2 (ja) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | 露光方法および露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3876460B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005223321A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-18 | Asml Netherlands Bv | ２重露光による増強されたリソグラフィ分解能 |
| US7736825B2 (en) | 2005-06-02 | 2010-06-15 | Asml Holding N.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method utilizing a resettable or reversible contrast enhancing layer in a multiple exposure system |
-
1996
- 1996-08-01 JP JP21948496A patent/JP3876460B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005223321A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-18 | Asml Netherlands Bv | ２重露光による増強されたリソグラフィ分解能 |
| US7736825B2 (en) | 2005-06-02 | 2010-06-15 | Asml Holding N.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method utilizing a resettable or reversible contrast enhancing layer in a multiple exposure system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3876460B2 (ja) | 2007-01-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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