JP2003188087A - 露光方法および露光装置並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents
露光方法および露光装置並びに半導体装置の製造方法Info
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- JP2003188087A JP2003188087A JP2001388984A JP2001388984A JP2003188087A JP 2003188087 A JP2003188087 A JP 2003188087A JP 2001388984 A JP2001388984 A JP 2001388984A JP 2001388984 A JP2001388984 A JP 2001388984A JP 2003188087 A JP2003188087 A JP 2003188087A
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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
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70566—Polarisation control
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- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 位相シフトマスクを用いた投影写像によって
所望パターンを得る場合において、寸法ルールの厳しい
ゲート線等の露光における解像性を高めることを可能に
しつつ、そのマスク製造の困難さを克服する。 【解決手段】 位相シフトマスク１０を用いた投影写像
によって所望パターンを得るように構成された露光装置
において、その投影写像の際に、前記位相シフトマスク
１０上に形成されたパターンの構成辺の方向と平行にな
るように、その位相シフトマスク１０に対する照明光の
偏光方向を選択する偏光状態選択ユニット２０を設け
る。
所望パターンを得る場合において、寸法ルールの厳しい
ゲート線等の露光における解像性を高めることを可能に
しつつ、そのマスク製造の困難さを克服する。 【解決手段】 位相シフトマスク１０を用いた投影写像
によって所望パターンを得るように構成された露光装置
において、その投影写像の際に、前記位相シフトマスク
１０上に形成されたパターンの構成辺の方向と平行にな
るように、その位相シフトマスク１０に対する照明光の
偏光方向を選択する偏光状態選択ユニット２０を設け
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
プロセスにおけるリソグラフィ工程にて用いられる露光
方法および露光装置、並びにそのリソグラフィ工程を含
む半導体装置の製造方法に関する。
プロセスにおけるリソグラフィ工程にて用いられる露光
方法および露光装置、並びにそのリソグラフィ工程を含
む半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の製造プロセスにおけ
るリソグラフィ工程では、形成すべきパターンの微細化
に伴って光の波長から決定される解像限界を超えた高解
像度が要求されていることから、露光波長以下の微細パ
ターンの形成を可能にする位相シフトマスク（レチク
ル）が広く利用されている。位相シフトマスクは、透過
光の位相差を利用して高解像度を得るものであり、例え
ばレベンソン型のものが知られている。
るリソグラフィ工程では、形成すべきパターンの微細化
に伴って光の波長から決定される解像限界を超えた高解
像度が要求されていることから、露光波長以下の微細パ
ターンの形成を可能にする位相シフトマスク（レチク
ル）が広く利用されている。位相シフトマスクは、透過
光の位相差を利用して高解像度を得るものであり、例え
ばレベンソン型のものが知られている。
【０００３】このような位相シフトマスクを利用する場
合、そのマスクに対する照明光としては、パターン解像
性の方位依存性を避けるために、無偏光を用いることが
通常である。その一方で、マスクに対する照明光は、そ
のマスク上に形成されたパターンの構成辺と平行な方位
の偏光とすれば転写像の像質が良くなることが知られて
おり、例えば特開平５−８８３５６号公報に開示されて
いるように、これと位相シフトマスクとを組み合わせた
技術も提案されている。
合、そのマスクに対する照明光としては、パターン解像
性の方位依存性を避けるために、無偏光を用いることが
通常である。その一方で、マスクに対する照明光は、そ
のマスク上に形成されたパターンの構成辺と平行な方位
の偏光とすれば転写像の像質が良くなることが知られて
おり、例えば特開平５−８８３５６号公報に開示されて
いるように、これと位相シフトマスクとを組み合わせた
技術も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マスク
上のパターン構成辺と平行な方位の偏光とするために
は、位相シフトマスク内において光の位相差を発生させ
るシフタ毎に、その方位に応じて例えばＴＥ（transver
se electric）透過またはＴＭ（transverse magnetic）
透過の偏光素子を設置する必要がある。すなわち、透過
光を偏光する偏光素子を局所的に設けなければならな
い。ただし、このような複雑な構造の位相シフトマスク
を作成することは非常に困難である。なお、ここでいう
ＴＥ透過とＴＭ透過との相違は、光の振動方向が入射面
上におけるｙ方向かｘ方向かの違いによる。
上のパターン構成辺と平行な方位の偏光とするために
は、位相シフトマスク内において光の位相差を発生させ
るシフタ毎に、その方位に応じて例えばＴＥ（transver
se electric）透過またはＴＭ（transverse magnetic）
透過の偏光素子を設置する必要がある。すなわち、透過
光を偏光する偏光素子を局所的に設けなければならな
い。ただし、このような複雑な構造の位相シフトマスク
を作成することは非常に困難である。なお、ここでいう
ＴＥ透過とＴＭ透過との相違は、光の振動方向が入射面
上におけるｙ方向かｘ方向かの違いによる。
【０００５】そこで、本発明は、位相シフトマスクを用
いた投影写像によって所望パターンを得る場合におい
て、寸法ルールの厳しいゲート線等の露光における解像
性を高めることを可能にしつつ、そのときの偏光素子の
配置を簡単な構造とすることで、マスク製造の困難さを
克服することができ、またそれほど厳しくないルールに
準じた露光に関しては方位依存性を考慮しないで済む、
露光方法および露光装置並びに半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
いた投影写像によって所望パターンを得る場合におい
て、寸法ルールの厳しいゲート線等の露光における解像
性を高めることを可能にしつつ、そのときの偏光素子の
配置を簡単な構造とすることで、マスク製造の困難さを
克服することができ、またそれほど厳しくないルールに
準じた露光に関しては方位依存性を考慮しないで済む、
露光方法および露光装置並びに半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の露光方法は、位相シフトマスクを用いた投
影写像の際に、前記位相シフトマスク上に形成されたパ
ターンの構成辺の方向と平行になるように、当該位相シ
フトマスクに対する照明光の偏光方向を選択することを
特徴とする。
に、本発明の露光方法は、位相シフトマスクを用いた投
影写像の際に、前記位相シフトマスク上に形成されたパ
ターンの構成辺の方向と平行になるように、当該位相シ
フトマスクに対する照明光の偏光方向を選択することを
特徴とする。
【０００７】また、本発明の露光装置は、位相シフトマ
スクを用いた投影写像の際に、前記位相シフトマスク上
に形成されたパターンの構成辺の方向と平行になるよう
に、当該位相シフトマスクに対する照明光の偏光方向を
選択する選択手段が設けられたことを特徴とする。
スクを用いた投影写像の際に、前記位相シフトマスク上
に形成されたパターンの構成辺の方向と平行になるよう
に、当該位相シフトマスクに対する照明光の偏光方向を
選択する選択手段が設けられたことを特徴とする。
【０００８】さらに、本発明の半導体装置の製造方法
は、位相シフトマスクを用いた投影写像の際に、前記位
相シフトマスク上に形成されたパターンの構成辺の方向
と平行になるように、当該位相シフトマスクに対する照
明光の偏光方向を選択することを特徴とする。
は、位相シフトマスクを用いた投影写像の際に、前記位
相シフトマスク上に形成されたパターンの構成辺の方向
と平行になるように、当該位相シフトマスクに対する照
明光の偏光方向を選択することを特徴とする。
【０００９】上記手順の露光方法、上記構成の露光装
置、および、上記手順の半導体装置の製造方法によれ
ば、照明光の偏光方向の選択によっては、例えば露光に
おける解像性を高める場合には位相シフトマスク上のパ
ターン構成辺と照明光の偏光方向とを平行にし、それ以
外の場合、すなわちトリミングに用いるマスクの転写等
には露光に関して方位依存性を考慮しない、といったこ
とが可能になる。ここで言うトリミングマスクは任意方
位パターンから構成されており、転写パターン寸法の方
位依存性を避けるためにはマスクへの照明は無偏光にす
る必要がある。また、照明光の偏光方向の選択によって
その偏光方向をパターン構成辺と平行にすることができ
るので、例えば特定方向の構成辺のみからなるパターン
が形成された位相シフトマスクを当該構成辺の方向別に
使い分ければ、その位相シフトマスクに局所的な偏光素
子を設ける必要もなくなる。
置、および、上記手順の半導体装置の製造方法によれ
ば、照明光の偏光方向の選択によっては、例えば露光に
おける解像性を高める場合には位相シフトマスク上のパ
ターン構成辺と照明光の偏光方向とを平行にし、それ以
外の場合、すなわちトリミングに用いるマスクの転写等
には露光に関して方位依存性を考慮しない、といったこ
とが可能になる。ここで言うトリミングマスクは任意方
位パターンから構成されており、転写パターン寸法の方
位依存性を避けるためにはマスクへの照明は無偏光にす
る必要がある。また、照明光の偏光方向の選択によって
その偏光方向をパターン構成辺と平行にすることができ
るので、例えば特定方向の構成辺のみからなるパターン
が形成された位相シフトマスクを当該構成辺の方向別に
使い分ければ、その位相シフトマスクに局所的な偏光素
子を設ける必要もなくなる。
【００１０】また、本発明の露光装置は、特定方向の構
成辺のみからなるパターンが形成された位相シフトマス
クを当該構成辺の方向別に少なくとも二つ用いるととも
に、各位相シフトマスクは、当該位相シフトマスク上に
形成されたパターンの構成辺の方向と平行になるよう
に、当該位相シフトマスクに対する照明光を偏光する偏
光素子が付設されたものであることを特徴とする。
成辺のみからなるパターンが形成された位相シフトマス
クを当該構成辺の方向別に少なくとも二つ用いるととも
に、各位相シフトマスクは、当該位相シフトマスク上に
形成されたパターンの構成辺の方向と平行になるよう
に、当該位相シフトマスクに対する照明光を偏光する偏
光素子が付設されたものであることを特徴とする。
【００１１】上記構成の露光装置では、パターン構成辺
の方向に対応した偏光素子が各位相シフトマスクに付設
されているので、これらの各位相シフトマスクを用いた
投影写像によって所望パターンを得るようにすれば、各
位相シフトマスクに対する照明光が無偏光であっても、
また各位相シフトマスクに局所的な偏光素子を設けなく
ても、それぞれに付設された偏光素子によって各位相シ
フトマスクに対する照明光の偏光方向は当該位相シフト
マスクのパターン構成辺と平行になるように選択された
ものとなる。
の方向に対応した偏光素子が各位相シフトマスクに付設
されているので、これらの各位相シフトマスクを用いた
投影写像によって所望パターンを得るようにすれば、各
位相シフトマスクに対する照明光が無偏光であっても、
また各位相シフトマスクに局所的な偏光素子を設けなく
ても、それぞれに付設された偏光素子によって各位相シ
フトマスクに対する照明光の偏光方向は当該位相シフト
マスクのパターン構成辺と平行になるように選択された
ものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明に係
る露光方法および露光装置並びに半導体装置の製造方法
について説明する。
る露光方法および露光装置並びに半導体装置の製造方法
について説明する。
【００１３】ここで説明する露光方法および露光装置
は、半導体装置の製造プロセスにおいて用いられるもの
である。さらに詳しくは、半導体装置の製造プロセスに
おけるリソグラフィ工程において、位相シフトマスクを
用いた投影写像によってウエハ基板上に所望パターンを
形成するために用いられるものである。
は、半導体装置の製造プロセスにおいて用いられるもの
である。さらに詳しくは、半導体装置の製造プロセスに
おけるリソグラフィ工程において、位相シフトマスクを
用いた投影写像によってウエハ基板上に所望パターンを
形成するために用いられるものである。
【００１４】先ず、はじめに、露光装置の概略構成につ
いて説明する。図１は、本発明に係る露光装置の概略構
成の一例を示す説明図である。図例のように、ここで説
明する露光装置は、少なくとも、位相シフトマスク１０
と、その位相シフトマスク１０に対する照明光の光源
（ただし不図示）と、これらの間に位置する偏光状態選
択ユニット２０と、を備えている。
いて説明する。図１は、本発明に係る露光装置の概略構
成の一例を示す説明図である。図例のように、ここで説
明する露光装置は、少なくとも、位相シフトマスク１０
と、その位相シフトマスク１０に対する照明光の光源
（ただし不図示）と、これらの間に位置する偏光状態選
択ユニット２０と、を備えている。
【００１５】このうち、位相シフトマスク１０は、ウエ
ハ基板上に形成すべきパターンに応じて、任意に選択・
交換し得るものとする。ただし、本実施形態では、詳細
を後述するように、位相シフトマスク１０の種類とし
て、Ｖ（垂直）方位、Ｈ（水平）方位および無偏光のそ
れぞれに対応した３種類を使い分けるようになってい
る。
ハ基板上に形成すべきパターンに応じて、任意に選択・
交換し得るものとする。ただし、本実施形態では、詳細
を後述するように、位相シフトマスク１０の種類とし
て、Ｖ（垂直）方位、Ｈ（水平）方位および無偏光のそ
れぞれに対応した３種類を使い分けるようになってい
る。
【００１６】また、光源は、パターンの結像性能の方位
依存性を避けるために、無偏光状態の照明光を照射する
ようになっている。すなわち、ＫｒＦ、ＡｒＦ等のレー
ザを光源とする場合、光源自体は強い直線偏光状態を有
しているが、露光装置内の偏光解消素子によってマスク
入射段階では無偏光になっており、偏光状態選択ユニッ
トは無偏光状態のまま透過すればよい。
依存性を避けるために、無偏光状態の照明光を照射する
ようになっている。すなわち、ＫｒＦ、ＡｒＦ等のレー
ザを光源とする場合、光源自体は強い直線偏光状態を有
しているが、露光装置内の偏光解消素子によってマスク
入射段階では無偏光になっており、偏光状態選択ユニッ
トは無偏光状態のまま透過すればよい。
【００１７】偏光状態選択ユニット２０は、位相シフト
マスク１０上におけるパターン方位に合わせた偏光状態
を実現するためのユニットである。すなわち、位相シフ
トマスク１０に対する照明光の偏光方向を選択するため
のものである。そのために、偏光状態選択ユニット２０
は、回転自在に設けられた円盤状のレボルバ２１を有し
ている。そして、そのレボルバ２１上には、第一偏光部
２２と、第二偏光部２３と、無偏光部２４とが設けられ
ている。
マスク１０上におけるパターン方位に合わせた偏光状態
を実現するためのユニットである。すなわち、位相シフ
トマスク１０に対する照明光の偏光方向を選択するため
のものである。そのために、偏光状態選択ユニット２０
は、回転自在に設けられた円盤状のレボルバ２１を有し
ている。そして、そのレボルバ２１上には、第一偏光部
２２と、第二偏光部２３と、無偏光部２４とが設けられ
ている。
【００１８】第一偏光部２２は、Ｖ方位（位相シフトマ
スク１０への光の入射面上におけるｙ方向）の偏光成分
のみを透過させる偏光素子からなる部分、すなわち光源
からの照明光をＴＥ透過させるものである。第二偏光部
２３は、Ｈ方位（位相シフトマスク１０への光の入射面
上におけるｘ方向）の偏光成分のみを透過させる偏光素
子からなる部分、すなわち光源からの照明光をＴＭ透過
させるものである。無偏光部２４は、光源からの照明光
を無偏光（unpolarized）のまま透過させる部分であ
る。なお、第一偏光部２２および第二偏光部２３を構成
する偏光素子としては、公知のものを用いればよいた
め、ここではその説明を省略する。また、無偏光部２４
については、例えば単なる開孔によって構成することが
考えられる。
スク１０への光の入射面上におけるｙ方向）の偏光成分
のみを透過させる偏光素子からなる部分、すなわち光源
からの照明光をＴＥ透過させるものである。第二偏光部
２３は、Ｈ方位（位相シフトマスク１０への光の入射面
上におけるｘ方向）の偏光成分のみを透過させる偏光素
子からなる部分、すなわち光源からの照明光をＴＭ透過
させるものである。無偏光部２４は、光源からの照明光
を無偏光（unpolarized）のまま透過させる部分であ
る。なお、第一偏光部２２および第二偏光部２３を構成
する偏光素子としては、公知のものを用いればよいた
め、ここではその説明を省略する。また、無偏光部２４
については、例えば単なる開孔によって構成することが
考えられる。
【００１９】このような構成により、偏光状態選択ユニ
ット２０では、光源からの照明光の偏光方向を、その振
動方向がＴＥ透過に対応したＶ線方向、その振動方向が
ＴＭ透過に対応したＨ線方向、または無偏光のいずれか
となるように選択する。この偏光状態選択ユニット２０
が配設される位置は、位相シフトマスク１０の直上とす
ることが考えられる。これは、レンズ系を通過した後の
偏光状態の変化を考慮すると、位相シフトマスク１０の
入射面直前にて照明光の偏光方向の選択を行うのが望ま
しいからである。
ット２０では、光源からの照明光の偏光方向を、その振
動方向がＴＥ透過に対応したＶ線方向、その振動方向が
ＴＭ透過に対応したＨ線方向、または無偏光のいずれか
となるように選択する。この偏光状態選択ユニット２０
が配設される位置は、位相シフトマスク１０の直上とす
ることが考えられる。これは、レンズ系を通過した後の
偏光状態の変化を考慮すると、位相シフトマスク１０の
入射面直前にて照明光の偏光方向の選択を行うのが望ま
しいからである。
【００２０】次に、以上のような構成を有する露光装置
における処理動作例、すなわち本実施形態における露光
方法の手順について説明する。
における処理動作例、すなわち本実施形態における露光
方法の手順について説明する。
【００２１】ここでは、図２に示すようなパターンの露
光を想定する。図例のパターンは、ウエハ基板上に形成
すべきパターンの一具体例を示すものであり、Ｖ方位に
延びるゲート線（以下「Ｖ線」という）３１と、Ｈ方位
に延びるゲート線（以下「Ｈ線」という）３２と、これ
らの周囲に配された無方位のトリム部３３とから構成さ
れている。
光を想定する。図例のパターンは、ウエハ基板上に形成
すべきパターンの一具体例を示すものであり、Ｖ方位に
延びるゲート線（以下「Ｖ線」という）３１と、Ｈ方位
に延びるゲート線（以下「Ｈ線」という）３２と、これ
らの周囲に配された無方位のトリム部３３とから構成さ
れている。
【００２２】このようなパターンの形成を、本実施形態
では、図３に示すような三つに分割したマスクを用いて
行う。図例のマスクは、図２のパターン形成に用いるマ
スクの一具体例を示すものであり、Ｖ線用の位相シフト
マスク（以下「Ｖ用マスク」という）１１と、Ｈ線用の
位相シフトマスク（以下「Ｈ用マスク」という）１２
と、それら以外のトリム部３３を形成するためのトリム
マスク１３とからなる。Ｖ用マスク１１は、Ｖ線３１の
みを形成するためのもので、Ｖ方位に延びる構成辺のみ
からなるパターンを有している。Ｈ用マスク１２は、Ｈ
線３２のみを形成するためのもので、Ｈ方位に延びる構
成辺のみからなるパターンを有している。また、トリム
マスク１３は、トリム部３３を形成するものであるた
め、パターンの構成辺に方向依存性がない。
では、図３に示すような三つに分割したマスクを用いて
行う。図例のマスクは、図２のパターン形成に用いるマ
スクの一具体例を示すものであり、Ｖ線用の位相シフト
マスク（以下「Ｖ用マスク」という）１１と、Ｈ線用の
位相シフトマスク（以下「Ｈ用マスク」という）１２
と、それら以外のトリム部３３を形成するためのトリム
マスク１３とからなる。Ｖ用マスク１１は、Ｖ線３１の
みを形成するためのもので、Ｖ方位に延びる構成辺のみ
からなるパターンを有している。Ｈ用マスク１２は、Ｈ
線３２のみを形成するためのもので、Ｈ方位に延びる構
成辺のみからなるパターンを有している。また、トリム
マスク１３は、トリム部３３を形成するものであるた
め、パターンの構成辺に方向依存性がない。
【００２３】つまり、図２のパターン形成にあたって
は、先ず、図３に示すようなＶ用マスク１１、Ｈ用マス
ク１２およびトリムマスク１３を用意する。そして、各
マスク１１，１２，３を用意したら、これらを順に露光
装置にセットして露光を行うことで、ウエハ基板上に図
２に示すパターンを形成するのである。このとき、合わ
せて３回の分割露光を行うことになるが、偏光状態選択
ユニット２０では、各露光の度に、使用するマスクに応
じて、照明光の偏光方向の選択を行う。
は、先ず、図３に示すようなＶ用マスク１１、Ｈ用マス
ク１２およびトリムマスク１３を用意する。そして、各
マスク１１，１２，３を用意したら、これらを順に露光
装置にセットして露光を行うことで、ウエハ基板上に図
２に示すパターンを形成するのである。このとき、合わ
せて３回の分割露光を行うことになるが、偏光状態選択
ユニット２０では、各露光の度に、使用するマスクに応
じて、照明光の偏光方向の選択を行う。
【００２４】具体的には、Ｖ用マスク１１を用いた露光
を行う場合であれば、このマスク１１によって形成する
のはＶ線３１のみであり、この方位のライン解像性を上
げるにはＴＥ偏光による露光が望ましいことから、レボ
ルバ２１の回転停止位置を光源からの照明光が第一偏光
部２２を透過するように選択する。これにより、光源か
らの照明光の偏光状態はＴＥ偏光となり、その偏光方向
とＶ用マスク１１上に形成されたパターンの構成辺の方
向とが平行になる。
を行う場合であれば、このマスク１１によって形成する
のはＶ線３１のみであり、この方位のライン解像性を上
げるにはＴＥ偏光による露光が望ましいことから、レボ
ルバ２１の回転停止位置を光源からの照明光が第一偏光
部２２を透過するように選択する。これにより、光源か
らの照明光の偏光状態はＴＥ偏光となり、その偏光方向
とＶ用マスク１１上に形成されたパターンの構成辺の方
向とが平行になる。
【００２５】そして、Ｖ用マスク１１を用いた露光が終
了すると、続いて、そのマスク１１をＨ用マスク１２に
交換し、Ｈ用マスク１２を用いた露光を行う。この場
合、このマスク１２によって形成するのはＨ線３２のみ
であり、この方位のライン解像性を上げるにはＴＭ偏光
による露光が望ましいことから、レボルバ２１の回転停
止位置を光源からの照明光が第二偏光部２３を透過する
ように選択する。これにより、光源からの照明光の偏光
状態はＴＭ偏光となり、その偏光方向とＨ用マスク１２
上に形成されたパターンの構成辺の方向とが平行にな
る。
了すると、続いて、そのマスク１１をＨ用マスク１２に
交換し、Ｈ用マスク１２を用いた露光を行う。この場
合、このマスク１２によって形成するのはＨ線３２のみ
であり、この方位のライン解像性を上げるにはＴＭ偏光
による露光が望ましいことから、レボルバ２１の回転停
止位置を光源からの照明光が第二偏光部２３を透過する
ように選択する。これにより、光源からの照明光の偏光
状態はＴＭ偏光となり、その偏光方向とＨ用マスク１２
上に形成されたパターンの構成辺の方向とが平行にな
る。
【００２６】ここまでの二回の露光によって、Ｖ方位お
よびＨ方位の各ゲート線３１，３２が形成されることに
なる。その後は、Ｖ線３１およびＨ線３２以外のパター
ンを形成すべく、Ｈ用マスク１２をトリムマスク１３に
交換し、そのトリムマスク１３を用いた露光を行う。こ
の場合、ゲート線３１，３２を形成する場合と比較し
て、それほど解像度は必要でないため、位相シフトマス
クを使用する必要はない。ただし、トリムマスク１３内
には、Ｖ方位に延びる構成辺とＨ方位に延びる構成辺と
が混在している。そのため、ＶＨ間で線幅差が生じるの
を避けるために、偏光状態が無偏光（ランダム）である
ことが望ましい。よって、レボルバ２１の回転停止位置
は、光源からの照明光が無偏光部２４を透過するように
選択する。これにより、光源からの照明光の偏光状態は
無偏光となり、方向依存性の無い露光を行い得るように
なる。
よびＨ方位の各ゲート線３１，３２が形成されることに
なる。その後は、Ｖ線３１およびＨ線３２以外のパター
ンを形成すべく、Ｈ用マスク１２をトリムマスク１３に
交換し、そのトリムマスク１３を用いた露光を行う。こ
の場合、ゲート線３１，３２を形成する場合と比較し
て、それほど解像度は必要でないため、位相シフトマス
クを使用する必要はない。ただし、トリムマスク１３内
には、Ｖ方位に延びる構成辺とＨ方位に延びる構成辺と
が混在している。そのため、ＶＨ間で線幅差が生じるの
を避けるために、偏光状態が無偏光（ランダム）である
ことが望ましい。よって、レボルバ２１の回転停止位置
は、光源からの照明光が無偏光部２４を透過するように
選択する。これにより、光源からの照明光の偏光状態は
無偏光となり、方向依存性の無い露光を行い得るように
なる。
【００２７】これらの三回の露光により、ウエハ基板上
には、図２に示すようなパターンが投影写像されること
になる。すなわち、少なくとも三回の分割露光により、
寸法のルールの厳しいゲート線３１，３２については位
相シフトマスク１１，１２を用いた投影写像を行い、そ
の際に位相シフトマスク１１，１２としてはＶ線３１、
Ｈ線３２で別のものを用いる。そして、マスクパターン
の方位（ＶまたはＨ）に応じて照明光の偏光方向をパタ
ーン長手方向と平行になるように選択する。また、トリ
ムマスク１３の露光については無偏光での露光とする。
このようにすることで、それぞれのパターンが最適な偏
光状態で露光されることになる。
には、図２に示すようなパターンが投影写像されること
になる。すなわち、少なくとも三回の分割露光により、
寸法のルールの厳しいゲート線３１，３２については位
相シフトマスク１１，１２を用いた投影写像を行い、そ
の際に位相シフトマスク１１，１２としてはＶ線３１、
Ｈ線３２で別のものを用いる。そして、マスクパターン
の方位（ＶまたはＨ）に応じて照明光の偏光方向をパタ
ーン長手方向と平行になるように選択する。また、トリ
ムマスク１３の露光については無偏光での露光とする。
このようにすることで、それぞれのパターンが最適な偏
光状態で露光されることになる。
【００２８】図４は、偏光状態の違いによる結像特性の
差のシミュレーション評価結果の一具体例を示す説明図
である。図中において、ｙ軸のＮＩＬＳ（Normalized I
mageLog Slope）は、像の強度分布をＩ（ｘ）とおくと
きに、以下の（１）式で表される像の急峻度を表す指標
を示しており、数値が高い程プロセス裕度が広く得られ
る。なお、（１）式においてＷはパターン幅を示してい
る。
差のシミュレーション評価結果の一具体例を示す説明図
である。図中において、ｙ軸のＮＩＬＳ（Normalized I
mageLog Slope）は、像の強度分布をＩ（ｘ）とおくと
きに、以下の（１）式で表される像の急峻度を表す指標
を示しており、数値が高い程プロセス裕度が広く得られ
る。なお、（１）式においてＷはパターン幅を示してい
る。
【００２９】
【数１】
【００３０】図例のシミュレーション評価結果によれ
ば、例えばＶ線３１を形成する場合であれば、ＴＥ偏光
での投影写像を行うことで、得られる像質の向上が図り
得ることが確認できる。すなわち、Ｖ線３１、Ｈ線３２
によって位相シフトマスクを二つに分けるとともに、各
位相シフトマスク１１，１２に対する照明光の偏光状態
がマスクパターンの方位と平行になるように選択するこ
とで、無偏光状態の照明光で位相シフトマスクを照射し
た場合と比較して、その像質の改善が図れ、プロセス余
裕度に広がりが生じるといえる。
ば、例えばＶ線３１を形成する場合であれば、ＴＥ偏光
での投影写像を行うことで、得られる像質の向上が図り
得ることが確認できる。すなわち、Ｖ線３１、Ｈ線３２
によって位相シフトマスクを二つに分けるとともに、各
位相シフトマスク１１，１２に対する照明光の偏光状態
がマスクパターンの方位と平行になるように選択するこ
とで、無偏光状態の照明光で位相シフトマスクを照射し
た場合と比較して、その像質の改善が図れ、プロセス余
裕度に広がりが生じるといえる。
【００３１】以上のように、本実施形態によれば、投影
写像の際に、位相シフトマスク１１，１２上に形成され
たパターンの構成辺の方向と平行になるように、その位
相シフトマスク１１，１２に対する照明光の偏光方向を
選択するようになっているので、転写像の像質を良くす
ることができ、寸法ルールの厳しいゲート線３１，３２
についての解像性を高めることが可能になる。しかも、
マスク入射段階で偏光方向を選択、変更し得るので、位
相シフトマスク１１，１２に予め局所的な偏光素子を設
けておく必要もなく、従来のようなマスク製造の困難さ
を克服できるようになる。
写像の際に、位相シフトマスク１１，１２上に形成され
たパターンの構成辺の方向と平行になるように、その位
相シフトマスク１１，１２に対する照明光の偏光方向を
選択するようになっているので、転写像の像質を良くす
ることができ、寸法ルールの厳しいゲート線３１，３２
についての解像性を高めることが可能になる。しかも、
マスク入射段階で偏光方向を選択、変更し得るので、位
相シフトマスク１１，１２に予め局所的な偏光素子を設
けておく必要もなく、従来のようなマスク製造の困難さ
を克服できるようになる。
【００３２】特に、本実施形態では、Ｖ線用およびＨ線
用といった方位別の二つの位相シフトマスク１１，１２
を用意するとともに、各位相シフトマスク１１，１２の
切り換えに対応して照明光の偏光方向の選択を行うよう
になっているので、転写像の像質の改善およびマスク製
造の容易化を確実なものとすることができる。
用といった方位別の二つの位相シフトマスク１１，１２
を用意するとともに、各位相シフトマスク１１，１２の
切り換えに対応して照明光の偏光方向の選択を行うよう
になっているので、転写像の像質の改善およびマスク製
造の容易化を確実なものとすることができる。
【００３３】さらに、本実施形態においては、二つの位
相シフトマスク１１，１２に加えて、パターンの構成辺
に方向依存性がないトリムマスク１３を用意するととも
に、そのトリムマスク１３を用いた投影写像の際には照
明光を無偏光とするようになっているので、ゲート線３
１，３２と異なりそれほど厳しくないルールに準じた露
光に関しては方位依存性を考慮しない、といったことが
可能になる。すなわち、ゲート線３１，３２以外のトリ
ム部３３等については、方位依存性を考慮しないで済
む。また、トリム部３３等については、ＶＨ間で線幅差
が生じるのを避けつつ、一度の露光で形成することも可
能になる。
相シフトマスク１１，１２に加えて、パターンの構成辺
に方向依存性がないトリムマスク１３を用意するととも
に、そのトリムマスク１３を用いた投影写像の際には照
明光を無偏光とするようになっているので、ゲート線３
１，３２と異なりそれほど厳しくないルールに準じた露
光に関しては方位依存性を考慮しない、といったことが
可能になる。すなわち、ゲート線３１，３２以外のトリ
ム部３３等については、方位依存性を考慮しないで済
む。また、トリム部３３等については、ＶＨ間で線幅差
が生じるのを避けつつ、一度の露光で形成することも可
能になる。
【００３４】なお、各位相シフトマスク１１，１２が対
応する方位は、本実施形態で説明したようなＶ，Ｈの二
つに限定されるものではなく、三つ以上であっても、ま
た任意の方位であっても構わない。その場合、三つ以上
の方位または任意の方位に合わせて、偏光状態選択ユニ
ット２０が照明光の偏光方向を選択し得るようになって
いるものとする。
応する方位は、本実施形態で説明したようなＶ，Ｈの二
つに限定されるものではなく、三つ以上であっても、ま
た任意の方位であっても構わない。その場合、三つ以上
の方位または任意の方位に合わせて、偏光状態選択ユニ
ット２０が照明光の偏光方向を選択し得るようになって
いるものとする。
【００３５】また、本実施形態では、第一偏光部２２お
よび第二偏光部２３といった二つの偏光素子部をレボル
バ２１上に設け、そのレボルバ２１を回転させることで
偏光方向の選択を行う場合を例に挙げて説明したが、レ
ボルバ上の一つの偏光素子部のみで偏光方向の選択を行
うようにすることも考えられる。図５は、偏光状態選択
ユニットの他の構成例を示す説明図である。図例の偏光
状態選択ユニット２０ａでは、レボルバ２１ａ上におい
て無偏光部２４の他には一つの偏光部２２ａしか設けら
れていないが、その偏光部２２ａ自体が少なくとも９０
°回転し得るように設けられている。そして、その偏光
部２２ａを各位相シフトマスク１１，１２のパターン方
位に合わせて回転させることで、照明光の偏光方向の選
択を行う。このような構成の偏光状態選択ユニット２０
ａを用いた場合であっても、上述した実施形態の場合と
全く同様に転写像の像質の改善およびマスク製造の容易
化を実現することができる。
よび第二偏光部２３といった二つの偏光素子部をレボル
バ２１上に設け、そのレボルバ２１を回転させることで
偏光方向の選択を行う場合を例に挙げて説明したが、レ
ボルバ上の一つの偏光素子部のみで偏光方向の選択を行
うようにすることも考えられる。図５は、偏光状態選択
ユニットの他の構成例を示す説明図である。図例の偏光
状態選択ユニット２０ａでは、レボルバ２１ａ上におい
て無偏光部２４の他には一つの偏光部２２ａしか設けら
れていないが、その偏光部２２ａ自体が少なくとも９０
°回転し得るように設けられている。そして、その偏光
部２２ａを各位相シフトマスク１１，１２のパターン方
位に合わせて回転させることで、照明光の偏光方向の選
択を行う。このような構成の偏光状態選択ユニット２０
ａを用いた場合であっても、上述した実施形態の場合と
全く同様に転写像の像質の改善およびマスク製造の容易
化を実現することができる。
【００３６】さらに、偏光方向の選択は、以下に述べる
ようにして行うことも考えられる。図６は、露光装置の
他の実施形態の要部の構成例を示す説明図である。図例
の場合は、偏光状態選択ユニットとして、偏光板をマス
ク上に固定設置している。すなわち、Ｖ用マスク１１上
にはＴＥ透過の偏光板２５が、またＨ用マスク１２上に
はＴＭ透過の偏光板（ただし不図示）がそれぞれ付設さ
れており、トリムマスク１３については何も付設しな
い。このような三つの偏光状態選択機能の付いたマスク
を用いて露光を行うことで、上述したような偏光状態選
択ユニット２０，２０ａを備えていなくても、各マスク
上のパターン構成辺と平行になるような偏光方向の選択
を行い得るようになり、上述した場合と全く同様に転写
像の像質の改善およびマスク製造の容易化を実現するこ
とができる。しかも、偏光板をマスク上に固定設置す
る、さらに一つのマスク内に設置する偏光板は一種類で
済むので、位相シフトマスクの製造容易化や露光装置の
構成の簡素化等も期待できる。
ようにして行うことも考えられる。図６は、露光装置の
他の実施形態の要部の構成例を示す説明図である。図例
の場合は、偏光状態選択ユニットとして、偏光板をマス
ク上に固定設置している。すなわち、Ｖ用マスク１１上
にはＴＥ透過の偏光板２５が、またＨ用マスク１２上に
はＴＭ透過の偏光板（ただし不図示）がそれぞれ付設さ
れており、トリムマスク１３については何も付設しな
い。このような三つの偏光状態選択機能の付いたマスク
を用いて露光を行うことで、上述したような偏光状態選
択ユニット２０，２０ａを備えていなくても、各マスク
上のパターン構成辺と平行になるような偏光方向の選択
を行い得るようになり、上述した場合と全く同様に転写
像の像質の改善およびマスク製造の容易化を実現するこ
とができる。しかも、偏光板をマスク上に固定設置す
る、さらに一つのマスク内に設置する偏光板は一種類で
済むので、位相シフトマスクの製造容易化や露光装置の
構成の簡素化等も期待できる。
【００３７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の露光方
法および露光装置並びに半導体装置の製造方法によれ
ば、投影写像の際に、位相シフトマスク上に形成された
パターンの構成辺の方向と平行になるように、その位相
シフトマスクに対する照明光の偏光方向を選択するよう
になっているので、転写像の像質を良くすることがで
き、寸法ルールの厳しいゲート線についての解像性を高
めることが可能になる。しかも、偏光方向を選択し得る
ので、位相シフトマスクに予め局所的な偏光素子を設け
ておく必要もなく、従来のようなマスク製造の困難さを
克服できる。また、照明光の偏光方向の選択により、そ
れほど厳しくないルールに準じた露光に関しては方位依
存性を考慮しない、といったことも実現可能になる。
法および露光装置並びに半導体装置の製造方法によれ
ば、投影写像の際に、位相シフトマスク上に形成された
パターンの構成辺の方向と平行になるように、その位相
シフトマスクに対する照明光の偏光方向を選択するよう
になっているので、転写像の像質を良くすることがで
き、寸法ルールの厳しいゲート線についての解像性を高
めることが可能になる。しかも、偏光方向を選択し得る
ので、位相シフトマスクに予め局所的な偏光素子を設け
ておく必要もなく、従来のようなマスク製造の困難さを
克服できる。また、照明光の偏光方向の選択により、そ
れほど厳しくないルールに準じた露光に関しては方位依
存性を考慮しない、といったことも実現可能になる。
【図１】本発明に係る露光装置の概略構成の一例を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】ウエハ基板上に形成すべきパターンの一具体例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図３】図２のパターン形成に用いるマスクの一具体例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】偏光状態の違いによる結像特性の差のシミュレ
ーション評価結果の一具体例を示す説明図である。
ーション評価結果の一具体例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る露光装置における偏光状態選択ユ
ニットの他の構成例を示す説明図である。
ニットの他の構成例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る露光装置の他の実施形態の要部の
構成例を示す説明図である。
構成例を示す説明図である。
１０…位相シフトマスク、１１…Ｖ用マスク、１２…Ｈ
用マスク、１３…トリムマスク、２０，２０ａ…偏光状
態選択ユニット、２１，２１ａ…レボルバ、２２…第一
偏光部、２２ａ…偏光部、２３…第二偏光部、２４…無
偏光部、２５…偏光板、３１…Ｖ線、３２…Ｈ線、３３
…トリム部
用マスク、１３…トリムマスク、２０，２０ａ…偏光状
態選択ユニット、２１，２１ａ…レボルバ、２２…第一
偏光部、２２ａ…偏光部、２３…第二偏光部、２４…無
偏光部、２５…偏光板、３１…Ｖ線、３２…Ｈ線、３３
…トリム部
Claims (8)
- 【請求項１】 位相シフトマスクを用いた投影写像によ
って所望パターンを得るための露光方法であって、 前記投影写像の際に、前記位相シフトマスク上に形成さ
れたパターンの構成辺の方向と平行になるように、当該
位相シフトマスクに対する照明光の偏光方向を選択する
ことを特徴とする露光方法。 - 【請求項２】 特定方向の構成辺のみからなるパターン
が形成された位相シフトマスクを当該構成辺の方向別に
少なくとも二つ用意し、各位相シフトマスクを用いた投
影写像によって前記所望パターンを得るとともに、 前記少なくとも二つの位相シフトマスクの切り換えに対
応して照明光の偏光方向の選択を行うことを特徴とする
請求項１記載の露光方法。 - 【請求項３】 前記少なくとも二つの位相シフトマスク
に加えて、パターンの構成辺に方向依存性がない無方位
マスクを用意し、これらの各マスクを用いた投影写像に
よって前記所望パターンを得るとともに、 前記少なくとも二つの位相シフトマスクのいずれかを用
いた投影写像の際には当該位相シフトマスクの切り換え
に対応して照明光の偏光方向の選択を行い、 前記無方位マスクを用いた投影写像の際には照明光を無
偏光とすることを特徴とする請求項２記載の露光方法。 - 【請求項４】 位相シフトマスクを用いた投影写像によ
って所望パターンを得るように構成された露光装置であ
って、 前記投影写像の際に、前記位相シフトマスク上に形成さ
れたパターンの構成辺の方向と平行になるように、当該
位相シフトマスクに対する照明光の偏光方向を選択する
選択手段が設けられたことを特徴とする露光装置。 - 【請求項５】 特定方向の構成辺のみからなるパターン
が形成された位相シフトマスクを当該構成辺の方向別に
少なくとも二つ用いるとともに、 前記選択手段は、前記少なくとも二つの位相シフトマス
クの切り換えに対応して照明光の偏光方向の選択を行う
ことを特徴とする請求項４記載の露光装置。 - 【請求項６】 前記少なくとも二つの位相シフトマスク
に加えて、パターンの構成辺に方向依存性がない無方位
マスクを用いるとともに、 前記選択手段は、前記少なくとも二つの位相シフトマス
クのいずれかを用いた投影写像の際には当該位相シフト
マスクの切り換えに対応して照明光の偏光方向の選択を
行い、前記無方位マスクを用いた投影写像の際には照明
光を無偏光とすることを特徴とする請求項５記載の露光
装置。 - 【請求項７】 位相シフトマスクを用いた投影写像によ
って所望パターンを得るように構成された露光装置であ
って、 特定方向の構成辺のみからなるパターンが形成された位
相シフトマスクを当該構成辺の方向別に少なくとも二つ
用いるとともに、 各位相シフトマスクは、当該位相シフトマスク上に形成
されたパターンの構成辺の方向と平行になるように、当
該位相シフトマスクに対する照明光を偏光する偏光素子
が付設されたものであることを特徴とする露光装置。 - 【請求項８】 位相シフトマスクを用いた投影写像によ
ってウエハ基板上に所望パターンを形成する半導体装置
の製造方法であって、 前記投影写像の際に、前記位相シフトマスク上に形成さ
れたパターンの構成辺の方向と平行になるように、当該
位相シフトマスクに対する照明光の偏光方向を選択する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001388984A JP2003188087A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 露光方法および露光装置並びに半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001388984A JP2003188087A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 露光方法および露光装置並びに半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003188087A true JP2003188087A (ja) | 2003-07-04 |
Family
ID=27597323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001388984A Pending JP2003188087A (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 露光方法および露光装置並びに半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003188087A (ja) |
Cited By (14)
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-
2001
- 2001-12-21 JP JP2001388984A patent/JP2003188087A/ja active Pending
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