JP2942300B2 - Exposure method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は露光技術に関し、例えば半導体集積回路装置
のフォトリソグラフィ工程に適用して有効な技術に関す
るものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure technique, for example, a technique effective when applied to a photolithography process of a semiconductor integrated circuit device.
半導体集積回路の高集積化が進み、回路素子や配線の
設計ルールがサブミクロン・オーダーになると、ｇ線、
ｉ線などの光を使用してマスク上の回路パターンを半導
体ウエハ上に転写するフォトリソグラフィ工程では、ウ
エハ上の転写される回路パターンの精度の低下が深刻な
問題となってくる。例えば、第10図（ａ）に示すような
マスク20に形成された透過領域P1,P2および遮光領域Ｎ
からなる回路パターンをウエハ上に転写する場合、遮光
領域Ｎを挟む一対の透過領域P1,P2のそれぞれを透過し
た直後の光Ｌの位相は、同図（ｂ）に示すように同相で
あるため、ウエハ上の本来は遮光領域となる箇所で二つ
の光が干渉して強め合い（同図（ｃ））、その結果同図
（ｄ）に示すように、ウエハ上における投影像のコント
ラストが低下するとともに焦点深度が浅くなり、パター
ン転写精度が大幅に低下してしまうことになる。As the degree of integration of semiconductor integrated circuits has increased and the design rules for circuit elements and wiring have reached the submicron order, g-lines,
In a photolithography process in which a circuit pattern on a mask is transferred onto a semiconductor wafer using light such as i-line, a serious problem arises in that the accuracy of the circuit pattern transferred on the wafer deteriorates. For example, the transmission regions P 1 and P 2 and the light shielding region N formed on the mask 20 as shown in FIG.
When the circuit pattern composed of is transmitted onto the wafer, the phase of the light L immediately after passing through each of the pair of transmission regions P 1 and P 2 sandwiching the light shielding region N is in the same phase as shown in FIG. Therefore, two light beams interfere with each other at a portion of the wafer which is originally a light-shielding region and reinforce each other (FIG. 3C). As a result, as shown in FIG. , The depth of focus becomes shallower, and the pattern transfer accuracy is greatly reduced.
このような問題を改善する手段として、マスクを透過
する光の位相を変えることによって投影像のコントラス
の低下を防止する位相シフト技術が提案されている。例
えば特公昭62−59296号公報には、遮光領域を挟む一対
の透過領域の一方に透過膜を設け、露光の際に二つの透
過領域を透過した光の間に位相差を生じさせることによ
って、その干渉光がウエハ上の本来は遮光領域となる箇
所で弱め合うようにする位相シフト技術が開示されてい
る。すなわち、第11図（ａ）に示すようなマスク21に形
成された回路パターンをウエハ上に転写する際、遮光領
域Ｎを挟む一対の透過領域P1,P2のいずれか一方に所定
の屈折率を有する透明膜22を設ける。そして、この透明
膜52の膜厚を適当に調整することにより、透過領域P1,P
2のそれぞれを透過した直後の光は、同図（ｂ）に示す
ように180度の位相差が生じるため、ウエハ上の遮光領
域Ｎではこれらの光が干渉して弱め合う（同図
（ｃ））。その結果同図（ｄ）に示すように、ウエハ上
における投影像のコントラストが改善され、解像度およ
び焦点深度が向上し、マスク21に形成された回路パター
ンの転写精度が良好となる。As means for solving such a problem, a phase shift technique has been proposed which prevents a decrease in the contrast of a projected image by changing the phase of light transmitted through a mask. For example, in Japanese Patent Publication No. 62-59296, a transmission film is provided on one of a pair of transmission regions sandwiching a light-shielding region, and a phase difference is generated between light transmitted through the two transmission regions during exposure. There has been disclosed a phase shift technique in which the interference light is weakened at a portion of the wafer which is originally a light shielding region. That is, when a circuit pattern formed on the mask 21 as shown in FIG. 11A is transferred onto a wafer, a predetermined refraction is applied to one of a pair of transmission regions P 1 and P 2 sandwiching the light shielding region N. A transparent film 22 having a ratio is provided. By appropriately adjusting the thickness of the transparent film 52, the transmission regions P 1 and P 1
2 has a phase difference of 180 degrees as shown in FIG. 3B, and these lights interfere with each other and are weakened in the light shielding region N on the wafer (see FIG. )). As a result, as shown in FIG. 3D, the contrast of the projected image on the wafer is improved, the resolution and the depth of focus are improved, and the transfer accuracy of the circuit pattern formed on the mask 21 is improved.
また、特開昭62−67514号公報には、マスクの遮光領
域の一部を除去して微細な開口パターンを形成した後、
この開口パターンまたはその近傍に存在する透過領域の
いずれか一方に透明膜を設け、透過領域を透過した光と
開口パターンを透過した光との間に位相差を生じさせる
ことによって、透過領域を透過した光の振幅分布が横方
向に広がるのを防止する位相シフト技術が開示されてい
る。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-67514 discloses that after forming a fine opening pattern by removing a part of a light shielding region of a mask,
A transparent film is provided on one of the aperture pattern and the transmissive area existing in the vicinity thereof, and a phase difference is generated between the light transmitted through the transmissive area and the light transmitted through the aperture pattern, thereby transmitting the transmissive area. There is disclosed a phase shift technique for preventing the spread of the amplitude distribution of the light in the horizontal direction.
本発明者の検討によれば、マスクの透過領域の一部に
透明膜を設け、そこを通過する光とその近傍の透過領域
を通過する光との間に位相差を生じさせる上記従来の位
相シフト技術は、マスクの製造に多大な時間と労力とを
要するという問題がある。According to the study of the present inventor, a transparent film is provided in a part of the transmission area of the mask, and the above-described conventional phase which causes a phase difference between the light passing therethrough and the light passing through the transmission area in the vicinity thereof. The shift technique has a problem that a great deal of time and labor is required for manufacturing a mask.
すなわち、集積回路パターンが形成された実際のマス
クは、周期的に配列されたラインとスペースを有する様
々なパターンが複雑に配置されているため、透明膜を配
置する場所の選定が極めて困難となり、パターン設計に
著しい制約が生じる。またマスクに透明膜を設けた場合
は、集積回路パターンの欠陥の有無を検査する工程に加
えて透明膜の欠陥の有無を検査する工程が必要となるの
で、マスク検査工程が非常に煩雑になる。さらにマスク
に透明膜を設けた場合は、マスクに付着する異物も増え
るため、清浄なマスクを作成することが困難である。That is, in an actual mask on which an integrated circuit pattern is formed, since various patterns having periodically arranged lines and spaces are arranged in a complicated manner, it is extremely difficult to select a place where the transparent film is arranged, There are significant restrictions on pattern design. Further, when a transparent film is provided on the mask, a mask inspection step becomes very complicated because a step of inspecting the integrated circuit pattern for defects is required in addition to the step of inspecting the integrated circuit pattern for defects. . Further, when a transparent film is provided on the mask, foreign substances adhering to the mask also increase, so that it is difficult to produce a clean mask.
本発明の目的は、上記した問題点を解消した位相シフ
ト技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide a phase shift technique that solves the above-mentioned problems.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。The above and other objects and novel features of the present invention are as follows.
It will be apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
本発明は、遮光領域および透過領域からなる所定のパ
ターンが形成されたマスクに光を照射し、前記マスクの
透過領域を透過した光を被照射試料上に照射することに
よって、前記マスクに形成された所定のパターンを前記
被照射試料上に転写する際、前記マスク上の異なる箇所
を透過する二つの光の前記マスクに達するまでの光路長
を変えることによって、前記マスクの異なる箇所を通過
した直後の二つの光の位相を互いに逆相とし、その後前
記二つの光を合成して前記被照射試料上に照射する露光
方法である。The present invention is formed on the mask by irradiating light on a mask on which a predetermined pattern composed of a light-shielding region and a transmission region is formed, and irradiating a light transmitted through the transmission region of the mask onto a sample to be irradiated. When transferring the predetermined pattern onto the sample to be irradiated, by changing the optical path length of the two lights passing through different portions on the mask until reaching the mask, immediately after passing through different portions of the mask Is an exposure method in which the phases of the two lights are made opposite to each other, and then the two lights are combined and irradiated onto the irradiation sample.
上記した手段によれば、マスクの異なる箇所を通過し
た直後の二つの光の位相を互いに逆相とし、その後前記
二つの光を合成して被照射試料上に照射することによ
り、マスク上の所定の透過領域を透過した一方の光とマ
スク上の他の透過領域を透過したもう一方の光とが被照
射試料上において近接して配置される箇所では、それら
の境界領域で二つの光が干渉して弱め合う結果、投影像
のコントラストが大幅に改善される。According to the above-described means, the phases of the two lights immediately after passing through different portions of the mask are set to be opposite to each other, and then the two lights are combined and irradiated on the sample to be irradiated, so that the predetermined Where one light transmitted through the transmission area of the mask and the other light transmitted through the other transmission area on the mask are located close to each other on the sample to be irradiated, the two lights interfere at the boundary area between them. As a result, the contrast of the projected image is greatly improved.
〔実施例１〕 第１図は、本発明の一実施例である露光装置の位相シ
フト機構１を示している。Embodiment 1 FIG. 1 shows a phase shift mechanism 1 of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
位相シフト機構１は、露光装置の光源２と被照射試料
３との間に設けられたビームエクスパンダ４、ミラー5,
6,9、ハーフミラー7,8、コーナーミラー10、このコーナ
ーミラー10を微小駆動する光路長可変機構11、一対のレ
ンズ12a,12b、縮小レンズ13等からなる光学系により構
成される。この光学系のアライメント系（図示せず）に
は、前記被照射試料３に転写されるパターンの原画が形
成されたマスク14が位置決めされる。マスク14は、例え
ば半導体集積回路装置の製造工程で使用するマスク（レ
チクル）であり、被照射試料３は、例えばシリコン単結
晶からなる半導体ウエハである。The phase shift mechanism 1 includes a beam expander 4 provided between a light source 2 of the exposure apparatus and a sample 3 to be irradiated, a mirror 5,
6 and 9, half mirrors 7, 8, a corner mirror 10, an optical system including a variable optical path length mechanism 11 for minutely driving the corner mirror 10, a pair of lenses 12a, 12b, a reduction lens 13, and the like. In an alignment system (not shown) of this optical system, a mask 14 on which an original image of a pattern to be transferred to the sample 3 to be irradiated is formed is positioned. The mask 14 is, for example, a mask (reticle) used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, and the irradiated sample 3 is, for example, a semiconductor wafer made of silicon single crystal.
光源２から発生したｉ線（波長365nm）などの光Ｌ
は、ビームエクスパンダ４によって拡大され、次いでミ
ラー５を介してマスク14の主面と垂直な方向に屈折され
た後、光路の途中に設けたハーフミラー７を介して直進
する光L1とこれと直交する方向に進む光L2とに二分割さ
れる。光L2はミラー９およびコーナーミラー10を介して
屈折され、光L1とは異なる経路を通ってマスク14の別の
箇所に照射される。マスク14の異なる箇所を透過した二
つの光L1,L2は、レンズ12a,12bを通過した後、ミラー６
およびハーフミラー８を介して一つの光Ｌ′に合成され
た後、縮小レンズ13により縮小され、XYテーブル15上に
位置決めされた被照射試料３上に照射される。Light L such as i-ray (wavelength 365 nm) generated from the light source 2
Is expanded by the beam expander 4, and then after being refracted to the main surface perpendicular to the direction in which the mask 14 via the mirror 5, the light L 1 to straight through the half mirror 7 provided in the optical path which is divided into two parts and the light L 2 which advances in a direction perpendicular to the. Light L 2 is refracted through the mirror 9 and the corner mirror 10, it is irradiated to another point of the mask 14 through the path different from the optical L 1. The two lights L 1 and L 2 transmitted through different portions of the mask 14 pass through the lenses 12a and 12b,
After being combined into one light L ′ via the half mirror 8, the light L ′ is reduced by the reduction lens 13 and irradiated onto the irradiation target 3 positioned on the XY table 15.
上記位相シフト機構１においては、ハーフミラー７を
通過してからマスク14に至るまでの二つの光L1,L2の光
路長が異なるため、マスク14の主面からコーナーミラー
10までの高さ（光L2の光路長）を変えることによって、
マスク14を通過した直後の二つの光L1,L2の間に所望の
位相差を生じさせることができる。例えばマスク14を通
過した直後の二つの光L1,L2の位相が互いに同相となる
ときのコーナーミラー10の位置を原点とし、この原点か
ら下記の式 ｄ＝（2m＋１）λ/4（λ：光の波長、m:調整） で定義される距離（ｄ）だけコーナーミラー10を垂直方
向に移動することにより、マスク14を通過した直後の二
つの光L1,L2の位相を互いに逆相（位相差180度）にする
ことができる。上記コーナーミラー10の垂直移動は、例
えば圧電制御素子等を用いた光路長可変機構11を用いて
行う。In the phase shift mechanism 1, since the optical path lengths of the two lights L 1 and L 2 from passing through the half mirror 7 to reaching the mask 14 are different, the corner mirror
By varying up to 10 height (the length of the optical path of light L 2),
A desired phase difference can be generated between the two lights L 1 and L 2 immediately after passing through the mask 14. For example, the position of the corner mirror 10 when the phases of the two lights L 1 and L 2 immediately after passing through the mask 14 are the same as the origin, and from the origin, the following equation d = (2m + 1) λ / 4 (λ : Wavelength of light, m: adjustment) by moving the corner mirror 10 in the vertical direction by the distance (d) defined by the following formula, the phases of the two lights L 1 and L 2 immediately after passing through the mask 14 are reversed. Phase (180 degree phase difference). The vertical movement of the corner mirror 10 is performed using, for example, an optical path length variable mechanism 11 using a piezoelectric control element or the like.
第２図は、上記マスク14の断面の拡大図である。 FIG. 2 is an enlarged view of a cross section of the mask 14.
このマスク14は、例えば屈折率が1.47程度の透明な合
成石英ガラス等からなり、その主面には500〜3000Å程
度の膜厚を有するCr等の金属層16が形成されている。露
光に際して金属層16は光が透過しない遮光領域Ａとな
り、その他の領域は光が透過する透過領域Ｂとなる。集
積回路パターンは、上記遮光領域Ａと透過領域Ｂとによ
って構成され、例えば実寸の５倍の寸法を有している。The mask 14 is made of, for example, transparent synthetic quartz glass having a refractive index of about 1.47, and has a main surface on which a metal layer 16 of Cr or the like having a thickness of about 500 to 3000 ° is formed. At the time of exposure, the metal layer 16 becomes a light-shielding area A through which light does not pass, and the other area becomes a transmission area B through which light passes. The integrated circuit pattern is constituted by the light shielding area A and the transmission area B, and has, for example, a size five times the actual size.
第３図（ａ），（ｂ）は、上記マスク14に形成された
集積回路パターンの一例である。同図（ａ）に示す回路
パターンP1は、斜線で示す遮光領域Ａとこの遮光領域Ａ
によって周囲を囲まれた、例えばＬ字状の透過領域Ｂと
からなる。一方、同図（ｂ）に示す回路パターンP2の透
過領域Ｂは、回路パターンP1の透過領域Ｂと同一形状を
有し、かつその寸法が拡大された透過領域Ｂの内部に、
回路パターンP1の透過領域Ｂと同一形状、同一寸法の遮
光領域Ａを配置したパターンとなっている。すなわち、
回路パターンP2の透過領域Ｂは、実質的に回路パターン
P1の透過領域Ｂの周辺部のパターンと一致している。こ
の二つの回路パターンP1,P2は、第３図（ｃ）に示すよ
うな回路パターンＰ（斜線部）を高い精度でウエハに転
写するための一対のパターンであり、両者はマスク14の
所定の箇所に所定の間隔で配置されている。FIGS. 3A and 3B are examples of the integrated circuit pattern formed on the mask 14. FIG. Circuit pattern P 1 shown in the diagram (a) is, the light shielding region A of the light shielding regions A Toko hatched
And an L-shaped transmissive area B surrounded by a circle. On the other hand, the transmission region B of the circuit pattern P 2 shown in (b) has a transmissive region B and the same shape of the circuit pattern P 1, and the interior of the transmission region B in which the size is enlarged,
Transmission region B and the same shape of the circuit pattern P 1, and has a pattern of arranging the light-shielding region A of the same size. That is,
Transmission region B of the circuit pattern P 2 is substantially the circuit patterns
Consistent with the pattern of the peripheral portion of the transmission region B of P 1. The two circuit patterns P 1 and P 2 are a pair of patterns for transferring a circuit pattern P (hatched portion) as shown in FIG. They are arranged at predetermined locations at predetermined intervals.
次に、上記マスク14の作成方法を簡単に説明する。 Next, a method for forming the mask 14 will be briefly described.
まず、合成石英ガラス板の表面を紹磨、洗浄した後、
その主面上の全面に、例えば膜厚500〜3000Å程度のCr
膜をスパッタリング法により堆積し、続いてこのCr膜上
の全面にホトレジストを塗布する。次に、磁気テープ等
に予めコード化された集積回路パターンデータに基づい
て、電子線露光法によりホトレジスト上に集積回路パタ
ーンを描画した後、ホトレジストの露光部分を画像によ
り除去し、露出したCr膜をウェットエッチングにより除
去して集積回路パターンを作成する。前記一対の回路パ
ターンP1,P2のパターンデータは、その一方の回路パタ
ーンの遮光領域Ａまたは透過領域Ｂのデータを拡大また
は縮小したり、一方の回路パターンの反転データともう
一方の回路パターンのデータの論理積をとったりするこ
とによって自動的に作成することができる。例えば回路
パターンP2のパターンデータは、回路パターンP1の透過
領域Ｂのパターンを拡大したデータと、回路パターンP1
の透過領域Ｂの反転データとの論理積をとることによっ
て自動的に作成することができる。First, after the surface of the synthetic quartz glass plate is cleaned and washed,
On the entire surface on the main surface, for example, Cr having a thickness of about 500 to 3000 mm
A film is deposited by a sputtering method, and then a photoresist is applied on the entire surface of the Cr film. Next, based on the integrated circuit pattern data pre-encoded on a magnetic tape or the like, after drawing an integrated circuit pattern on the photoresist by an electron beam exposure method, the exposed portion of the photoresist is removed by an image, and the exposed Cr film is exposed. Is removed by wet etching to form an integrated circuit pattern. The pattern data of the pair of circuit patterns P 1 and P 2 is obtained by enlarging or reducing the data of the light shielding area A or the transmission area B of one of the circuit patterns, or inverting the data of one of the circuit patterns and the other of the circuit patterns. And can be automatically created by taking the logical AND of the data. For example, the pattern data of the circuit pattern P 2 is a data obtained by enlarging the pattern of the through region B of the circuit pattern P 1, the circuit pattern P 1
Can be automatically created by calculating the logical product of the transparent area B and the inverted data of the transparent area B.
上記マスク14に作成された集積回路パターンをウエハ
３上に転写するには、まず表面にホトレジストを塗布し
たウエハ３を前記第１図に示す露光装置のXYテーブル15
上に位置決めし、マスク14をそのアライメント系に位置
決めする。マスク14は、ハーフミラー７によって分割さ
れた一方の光L1が前記一対の回路パターンP1,P2のうち
の一方の回路パターンP1上に照射されるときに、もう一
方の光L2がもう一方の回路パターンP2上に正確に照射さ
れるように行う。次に、コーナーミラー10を垂直移動さ
せ、マスク14を通過した直後の二つの光L1,L2の位相が
互いに逆相となるように位相差の調整を行う。マスク14
の位置決めおよび二つの光L1,L2の位相差の調整を正確
に行うには、例えばマスク14に形成された第５図
（ａ），（ｂ）に示すような一対の位置合わせマーク
M1,M2を利用する。マークM1,M2のそれぞれは、斜線で示
す遮光領域Ａとこの遮光領域Ａによって周囲を囲まれ
た、例えば正方形の透過領域Ｂとからなるパターンによ
って構成され、これらの寸法および形状は全く同一であ
る。マスク14の位置決めと光L1,L2の位相差の調整とが
正確になされている場合は、マークM1を透過した光L1と
マークM2を透過した光L2とは、互いに干渉し合って完全
に消失するので、ウエハ３上にはマークM1,M2の投影像
Ｍが形成されることはない。すなわち、ウエハ３上で投
影像Ｍの有無を識別することによって、マスク14の位置
決めと光L1,L2の位相差の調整とが正確になされている
か否かを容易に判定することができる。In order to transfer the integrated circuit pattern formed on the mask 14 onto the wafer 3, first, the wafer 3 having a surface coated with photoresist is placed on the XY table 15 of the exposure apparatus shown in FIG.
It is positioned above and the mask 14 is positioned in the alignment system. Mask 14, when the light L 1 of one divided by the half mirror 7 is irradiated onto one of the circuit patterns P 1 of the pair of the circuit patterns P 1, P 2, the other light L 2 There performed as accurately irradiated onto the other circuit pattern P 2. Next, the corner mirror 10 is vertically moved, and the phase difference is adjusted so that the phases of the two lights L 1 and L 2 immediately after passing through the mask 14 are opposite to each other. Mask 14
In order to accurately perform the positioning and the adjustment of the phase difference between the two lights L 1 and L 2 , for example, a pair of alignment marks formed on the mask 14 as shown in FIGS.
Use M 1 and M 2 . Each of the marks M 1 and M 2 is constituted by a pattern composed of a light-shielding area A indicated by oblique lines and a square transmission area B surrounded by the light-shielding area A, and their dimensions and shapes are exactly the same. It is. When the positioning of the mask 14 and the adjustment of the phase difference between the lights L 1 and L 2 are accurately performed, the light L 1 transmitted through the mark M 1 and the light L 2 transmitted through the mark M 2 interfere with each other. As a result, the projected images M of the marks M 1 and M 2 are not formed on the wafer 3 because they disappear completely. That is, by identifying the presence or absence of the projection image M on the wafer 3, it is possible to easily determine whether or not the positioning of the mask 14 and the adjustment of the phase difference between the lights L 1 and L 2 are accurately performed. .
このようにしてマスク14の位置決めと光L1,L2の位相
差の調整とを行った後、マスク14に形成された集積回路
パターンの原画を、例えば光学的に1/5に縮小してウエ
ハ３上に投影し、ウエハ３を順次ステップ状に移動させ
ながら上記操作を繰り返す。After performing the positioning of the mask 14 and the adjustment of the phase difference between the lights L 1 and L 2 in this manner, the original image of the integrated circuit pattern formed on the mask 14 is optically reduced to 1/5, for example. The above operation is repeated while projecting onto the wafer 3 and sequentially moving the wafer 3 in steps.
第４図（ａ）は、前記回路パターンP1が形成された領
域におけるマスク14の断面図、第４図（ｂ）は、前記回
路パターンP2が形成された領域におけるマスク14の断面
図である。Figure 4 (a) is a sectional view of the mask 14 in the circuit pattern P 1 is formed region, FIG. 4 (b) is a sectional view of the mask 14 in the circuit pattern P 2 is formed regions is there.
回路パターンP1の透過領域Ｂを透過した直後の光L1と
回路パターンP2の透過領域Ｂを透過した直後の光L2と
は、第４図（ｃ），（ｄ）に示すように、互いの位相が
逆相となる。また、回路パターンP2と透過領域Ｂは、回
路パターンP1の透過領域Ｂの周辺部のパターンと一致し
ているため、二つの光L1,L2の合成光Ｌ′の振幅は同図
（ｅ）のようになる。従って、この合成光Ｌ′がウエハ
３上の照射されると、同図（ｆ）に示すように、元の光
L1,L2の境界部で干渉して弱め合う。その結果、同図
（ｇ）に示すように、ウエハ３上に投影される像のコン
トラストが大幅に改善され、解像度および焦点深度が大
幅に向上する。The light L 2 immediately after passing through the transmission region B of the light L 1 and the circuit pattern P 2 immediately after passing through the transmission region B of the circuit pattern P 1, Fig. 4 (c), as shown in (d) , The phases are opposite to each other. Further, the circuit pattern P 2 and the transmission area B, because it matches the pattern of the peripheral portion of the transmission region B of the circuit pattern P 1, the amplitude of the combined beam L 'of the two light L 1, L 2 the drawing (E). Accordingly, when the combined light L 'is irradiated on the wafer 3, as shown in FIG.
They interfere and weaken each other at the boundary between L 1 and L 2 . As a result, as shown in FIG. 3G, the contrast of the image projected on the wafer 3 is greatly improved, and the resolution and the depth of focus are greatly improved.
このように本実施例１の露光装置は、光源２から発生
する光Ｌを二つの光L1,L2に分割し、この二つの光L1,L2
がマスク14に達するまでの光路長を変えることによっ
て、マスク14を通過した直後の二つの光L1,L2の位相を
互いに逆相とし、その後二つの光L1,L2を合成してウエ
ハ３上に照射する。また、本実施例１のマスク14は、一
方の回路パターンP2の透過領域Ｂが、もう一方の回路パ
ターンP1の透過領域Ｂの周辺部のパターンと一致するよ
うな一対の回路パターンP1,P2を有している。従って、
上記露光装置を用いて上記マスク14上に形成された集積
回路パターンをウエハ３上に転写することにより、回路
パターンP1の透過領域Ｂを透過した光L1と回路パターン
P2の透過領域Ｂを透過した光L2とを合成して得られた光
Ｌ′は、元の光L1,L2の境界部で干渉して弱め合うた
め、ウエハ３上に投影される像のコントラストが大幅に
改善され、回路パターンＰを高い精度でウエハに転写す
ることができる。As described above, the exposure apparatus of the first embodiment divides the light L generated from the light source 2 into two lights L 1 and L 2 , and these two lights L 1 and L 2
By changing the optical path length until reaching the mask 14, the phases of the two lights L 1 and L 2 immediately after passing through the mask 14 are made opposite to each other, and then the two lights L 1 and L 2 are combined. Irradiate on the wafer 3. The mask 14 of the first embodiment, the transmission region B of one of the circuit pattern P 2 is a pair that match the pattern of the peripheral portion of the other circuit pattern P 1 in the transmission region B circuit pattern P 1 , and it has a P 2. Therefore,
By transferring the integrated circuit pattern formed on the mask 14 by using the exposure apparatus on the wafer 3, the light L 1 and the circuit pattern that has been transmitted through the transmissive region B of the circuit pattern P 1
The light L ′ obtained by synthesizing the light L 2 transmitted through the transmission region B of P 2 interferes with the light L 1 and L 2 at the boundary between the light L 1 and L 2 and is weakened. Thus, the circuit pattern P can be transferred onto the wafer with high accuracy.
従って、本実施例１の露光方法においては、下記のよ
うな効果を得ることができる。Therefore, the following effects can be obtained in the exposure method of the first embodiment.
（１）．従来の位相シフト技術のように、マスク上に透
明膜等の位相シフト手段を設ける必要がないので、パタ
ーン設計に制約が生じることはない。本実施例１では、
一つの回路パターンをウエハ上に転写する際、マスク上
に一対の回路パターンを形成する必要があるが、この一
対の回路パターンはその一方の回路パターンの遮光領域
または透過領域のデータを拡大または縮小したり、一方
の回路パターンの反転データともう一方の回路パターン
のデータとの論理積をとったりすることによって自動的
に作成することができる。(1). Unlike the conventional phase shift technology, there is no need to provide a phase shift means such as a transparent film on the mask, so that there is no restriction on the pattern design. In the first embodiment,
When transferring one circuit pattern onto a wafer, it is necessary to form a pair of circuit patterns on a mask, and this pair of circuit patterns enlarges or reduces the data in the light-shielding region or transmission region of one of the circuit patterns. Or by taking the logical product of the inverted data of one circuit pattern and the data of the other circuit pattern.
（２）．従来の位相シフト技術では不可欠であった透明
膜の欠陥の有無を検査する工程が不要である。本実施例
１では、一対の回路パターンの欠陥検査は、元のパター
ンデータと比較する等によって、通常のマスクと同様に
実施することができる。また、寸法検査についても、レ
ーザ測長等によって通常のマスクと同様に実施すること
ができる。従って、マスク検査工程が煩雑になることは
ない。(2). The step of inspecting the transparent film for defects, which is indispensable in the conventional phase shift technology, is not required. In the first embodiment, the defect inspection of a pair of circuit patterns can be performed in the same manner as a normal mask by comparing with the original pattern data. Also, the dimension inspection can be performed by laser measurement or the like in the same manner as a normal mask. Therefore, the mask inspection process does not become complicated.
（３）．マスク上に透明膜等の位相シフト手段を設けな
いので、通常のマスクと同様の方法で洗浄することがで
きる。従って、通常のマスクと同程度に異物のないマス
クを作成することができる。(3). Since no phase shift means such as a transparent film is provided on the mask, cleaning can be performed in the same manner as a normal mask. Therefore, it is possible to create a mask free of foreign matter as much as a normal mask.
（４）．上記（１）〜（３）により、マスクの製造に多
大な時間と労力とを要することなく、回路パターンの転
写精度を向上させることができる。(4). According to the above (1) to (3), the transfer accuracy of the circuit pattern can be improved without requiring much time and labor for manufacturing the mask.
〔実施例２〕 第６図（ａ），（ｂ）は、前記実施例１のマスクに形
成された一対の回路パターンの他の例である。Second Embodiment FIGS. 6A and 6B show another example of a pair of circuit patterns formed on the mask of the first embodiment.
同図（ａ）に示す回路パターンP1および同図（ｂ）に
示す回路パターンP2のそれぞれは、斜線で示す遮光領域
Ａとこの遮光領域Ａによって周囲を囲まれた、例えば長
方形の透過領域Ｂとからなる。一対の回路パターンP1,P
2は、同図（ｃ）に示すような回路パターンＰ（斜線
部）を高い精度でウエハに転写するための一対のパター
ンであり、両者はマスク14の所定の箇所に所定の間隔で
配置されている。回路パターンＰは、寸法および形状が
互いに等しい四つのパターンPA,PB,PC,PDからなる。回
路パターンP1の透過領域BAはパターンPAに対応し、回路
パターンP1の透過領域BCはパターンPCに対応している。
また、回路パターンP2の透過領域BBはパターンPBに、回
路パターンP2の透過領域BDは、パターンPDにそれぞれ対
応している。すなわち、回路パターンＰは、一対の回路
パターンP1,P2のそれぞれの透過領域Ｂを交互に配置し
たパターンとなっている。Each of FIG. (A) circuit is shown in pattern P 1 and the circuit pattern P 2 shown in FIG. (B), is surrounded by the light blocking region A of the light shielding regions A Toko indicated by hatching, for example, a rectangular transparent region B. A pair of circuit patterns P 1 and P
Reference numeral 2 denotes a pair of patterns for transferring a circuit pattern P (hatched portion) as shown in FIG. 3C onto the wafer with high accuracy, and both are arranged at predetermined positions of the mask 14 at predetermined intervals. ing. The circuit pattern P is composed of four patterns P A , P B , P C , and P D having the same size and shape. Transmission region B A of the circuit pattern P 1 corresponds to the pattern P A, transmission region B C of the circuit pattern P 1 corresponds to the pattern P C.
Further, the transmission region B B of the circuit pattern P 2 in the pattern P B, the transmission region B D of the circuit pattern P 2 respectively correspond to the pattern P D. That is, the circuit pattern P is a pattern in which the transmission regions B of the pair of circuit patterns P 1 and P 2 are alternately arranged.
第７図（ａ）は、前記回路パターンP1が形成された領
域におけるマスク14の一部断面図、第７図（ｂ）は、前
記回路パターンP2が形成された領域におけるマスク14の
一部断面図である。Figure 7 (a) is a partial sectional view of the mask 14 in the circuit pattern P 1 is formed region, FIG. 7 (b) shows one of the mask 14 in the circuit pattern P 2 is formed regions It is a fragmentary sectional view.
回路パターンP1の透過領域Ｂを透過した直後の光L1と
回路パターンP2の透過領域Ｂを透過した直後の光L2と
は、第７図（ｃ），（ｄ）に示すように、互いの位相が
逆相となる。また、二つの光L1,L2の合成光Ｌ′は、同
図（ｅ）に示すように元の光L1,L2の境界部が互いに接
近する。従って、この合成光Ｌ′がウエハ３上に照射さ
れると、同図（ｆ）に示すように、元の光L1,L2の境界
部で干渉して弱め合う。その結果、同図（ｇ）に示すよ
うに、ウエハ３上に投影される像のコントラストが大幅
に改善され、解像度および焦点深度が大幅に向上する。The light L 2 immediately after passing through the transmission region B of the light L 1 and the circuit pattern P 2 immediately after passing through the transmission region B of the circuit pattern P 1, FIG. 7 (c), as shown in (d) , The phases are opposite to each other. Further, two light L 1, L 2 of the composite light L ', the boundary portions of the original light L 1, L 2 as shown in FIG. (E) approach each other. Therefore, this combined light L 'is irradiated on the wafer 3, as shown in FIG. (F), weakened by interfering with the original light L 1, L 2 of the boundary portion. As a result, as shown in FIG. 3G, the contrast of the image projected on the wafer 3 is greatly improved, and the resolution and the depth of focus are greatly improved.
〔実施例３〕 第８図（ａ），（ｂ）、前記実施例１のマスクに形成
された一対の回路パターンのさらに他の例である。Third Embodiment FIGS. 8A and 8B show still another example of a pair of circuit patterns formed on the mask of the first embodiment.
同図（ａ）に示す回路パターンP1は、斜線で示す遮光
領域Ａとこの遮光領域Ａによって周囲を囲まれた、例え
ば正方形の透過領域Ｂとからなる。一方、同図（ｂ）に
示す回路パターンP2の透過領域Ｂは、回路パターンP1の
透過領域Ｂの各辺の外側に配置されている。この一対の
回路パターンP1,P2は、同図（ｃ）に示すような回路パ
ターンＰ（斜線部）を高い精度でウエハに転写するため
の一対のパターンであり、両者はマスク14の所定の箇所
に所定の間隔で配置されている。Circuit pattern P 1 shown in the diagram (a), was surrounded by the light blocking region A of the light shielding regions A Toko hatched, for example, a square of the transmission region B. On the other hand, the transmission region B of the circuit pattern P 2 shown in (b) is arranged on the outside of each side of the transmission region B of the circuit pattern P 1. The pair of circuit patterns P 1 and P 2 are a pair of patterns for transferring a circuit pattern P (hatched portion) as shown in FIG. At predetermined intervals.
第９図（ａ）は、前記回路パターンP1が形成された領
域におけるマスク14の一部断面図、第９図（ｂ）は、前
記回路パターンP2が形成された領域におけるマスク14の
一部断面図である。Figure 9 (a) is a partial sectional view of the mask 14 in the circuit pattern P 1 is formed region, FIG. 9 (b) shows one of the mask 14 in the circuit pattern P 2 is formed regions It is a fragmentary sectional view.
回路パターンP1の透過領域Ｂを透過した直後の光L1と
回路パターンP2の透過領域Ｂを透過した直後の光L2と
は、第９図（ｃ），（ｄ）に示すように、互いの位相が
逆相となる。また、二つの光L1,L2の合成光Ｌ′は、同
図（ｅ）に示すように元の光L1,L2の境界部が互いに接
近する。従って、この合成光Ｌ′がウエハ３上に照射さ
れると、同図（ｆ）に示すように、元の光L1,L2の境界
部で干渉して弱め合う。その結果、同図（ｇ）に示すよ
うに、ウエハ３上に投影される像のコントラストが大幅
に改善され、解像度および焦点深度が大幅に向上する。The light L 2 immediately after passing through the transmission region B of the light L 1 and the circuit pattern P 2 immediately after passing through the transmission region B of the circuit pattern P 1, FIG. 9 (c), as shown in (d) , The phases are opposite to each other. Further, two light L 1, L 2 of the composite light L ', the boundary portions of the original light L 1, L 2 as shown in FIG. (E) approach each other. Therefore, this combined light L 'is irradiated on the wafer 3, as shown in FIG. (F), weakened by interfering with the original light L 1, L 2 of the boundary portion. As a result, as shown in FIG. 3G, the contrast of the image projected on the wafer 3 is greatly improved, and the resolution and the depth of focus are greatly improved.
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づ
き具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更可能であることはいうまでもない。As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である半導体集積回路装
置の製造工程に用いられるマスクに適用した場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、マスクを透過した光を被照射試料上に照射して上記
マスクに形成された所定のパターンを転写する露光技術
全般に広く適用することができる。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a mask used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device which is a utilization field as a background has been described, but the present invention is not limited to this. Instead, the present invention can be widely applied to all exposure techniques for transferring a predetermined pattern formed on the mask by irradiating the sample to be irradiated with light transmitted through the mask.
本願において開示される発明のうち、代表的なものに
よって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおり
である。The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
遮光領域および透過領域からなる所定のパターンが形
成されたマスクに光を照射し、前記マスクの透過領域を
透過した光を被照射試料上に照射することによって、前
記マスクに形成された所定のパターンの前記被照射試料
上に転写する際、前記マスク上の異なる箇所を透過する
二つの光の前記マスクに達するまでの光路長を変えるこ
とによって、前記マスクの異なる箇所を通過した直後の
二つの光の位相を互いに逆相とし、その後前記二つの光
を合成して前記被照射試料上に照射する本願の露光方法
によれば、マスク上の所定の透過領域を透過した一方の
光とマスク上の他の透過領域を透過したもう一方の光と
が被照射試料上において近接して配置される箇所では、
それらの境界領域で二つの光が干渉して弱め合うので、
投影像のコントラストが大幅に改善される。A predetermined pattern formed on the mask is formed by irradiating light on a mask on which a predetermined pattern including a light-shielding region and a transmission region is formed, and irradiating the light on the sample to be irradiated with light transmitted through the transmission region of the mask. When transferring onto the sample to be illuminated, by changing the optical path length of two lights passing through different portions on the mask to reach the mask, two lights immediately after passing through different portions of the mask are changed. According to the exposure method of the present invention in which the two light beams are combined and then irradiated onto the sample to be irradiated, the one light beam transmitted through a predetermined transmission region on the mask and the light beam on the mask At a place where the other light transmitted through the other transmission area is disposed close to the irradiated sample,
Since the two lights interfere and weaken each other at their boundary area,
The contrast of the projected image is greatly improved.
これにより、マスクの製造に多大な時間と労力とを要
することなく、パターンの転写精度を向上させることが
できる。Thereby, the transfer accuracy of the pattern can be improved without requiring much time and labor for manufacturing the mask.
第１図は本発明の一実施例である露光装置に設けられた
位相シフト機構の全体図、 第２図は、本発明の一実施例であるマスクの拡大断面
図、 第３図（ａ），（ｂ）は、このマスクに形成された一対
の回路パターンの平面図、 第３図（ｃ）は、この一対の回路パターンを合成して得
られる回路パターンの平面図、 第４図（ａ）〜（ｇ）は、第３図（ａ），（ｂ）に示す
回路パターンの透過領域を透過した光の振幅、強度をそ
れぞれ示す説明図、 第５図（ａ），（ｂ）は、このマスクに形成された一対
の位置合わせマークの平面図、 第５図（ｃ）は、この一対の位置合わせマークを合成し
て得られる回路パターンの平面図、 第６図（ａ），（ｂ）は、本発明のマスクに形成された
一対の回路パターンの他の例を示す平面図、 第６図（ｃ）は、この一対の回路パターンを合成して得
られる回路パターンの平面図、 第７図（ａ）〜（ｇ）は、第６図（ａ），（ｂ）に示す
回路パターンの透過領域を透過した光の振幅、強度をそ
れぞれ示す説明図、 第８図（ａ），（ｂ）は、本発明のマスクに形成された
一対の回路パターンの他の例を示す平面図、 第８図（ｃ）は、この一対の回路パターンを合成して得
られる回路パターンの平面図、 第９図（ａ）〜（ｇ）は、第８図（ａ），（ｂ）に示し
回路パターンの透過領域を透過した光の振幅、強度をそ
れぞれ示す説明図、 第10図（ａ）〜（ｄ）は、従来のマスクの透過領域を透
過した光の振幅、強度をそれぞれ示す説明図、 第11図（ａ）〜（ｄ）は、透明膜を設けた従来のマスク
の透過領域を透過した光の振幅、強度をそれぞれ示す説
明図である。 １……位相シフト機構、２……光源、３……被照射試料
（半導体ウエハ）、４……ビームエクスパンダ、5,6,9
……ミラー、7,8……ハーフミラー、10……コーナーミ
ラー、11……光路長可変機構、12a,12b……レンズ、13
……縮小レンズ、14,20,21……マスク、15……XYテーブ
ル、16……金属層、22……透明膜。FIG. 1 is an overall view of a phase shift mechanism provided in an exposure apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a mask according to one embodiment of the present invention, and FIG. , (B) is a plan view of a pair of circuit patterns formed on the mask, FIG. 3 (c) is a plan view of a circuit pattern obtained by synthesizing the pair of circuit patterns, and FIG. ) To (g) are explanatory diagrams respectively showing the amplitude and intensity of light transmitted through the transmission region of the circuit pattern shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), and FIGS. 5 (a) and 5 (b) are FIG. 5C is a plan view of a pair of alignment marks formed on the mask, FIG. 5C is a plan view of a circuit pattern obtained by synthesizing the pair of alignment marks, and FIGS. 6A and 6B. 6) is a plan view showing another example of a pair of circuit patterns formed on the mask of the present invention. FIG. FIGS. 7 (a) to 7 (g) are plan views of circuit patterns obtained by synthesizing the pair of circuit patterns. FIGS. 7 (a) to 7 (g) show light transmitted through the transmission regions of the circuit patterns shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). 8 (a) and 8 (b) are plan views showing another example of a pair of circuit patterns formed on the mask of the present invention. FIG. 8 (c) is a plan view showing another example of a pair of circuit patterns formed on the mask of the present invention. FIGS. 9 (a) to 9 (g) show a plan view of a circuit pattern obtained by synthesizing the pair of circuit patterns, and FIGS. 9 (a) to 9 (g) show a transparent region of the circuit pattern shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). FIGS. 10 (a) to 10 (d) are explanatory diagrams showing amplitude and intensity of light, respectively, and FIGS. 11 (a) to 11 (d) are explanatory diagrams showing amplitude and intensity of light transmitted through a transmission region of a conventional mask, respectively. (D) is an explanatory view showing the amplitude and intensity of light transmitted through a transmission region of a conventional mask provided with a transparent film, respectively. A. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Phase shift mechanism, 2 ... Light source, 3 ... Sample to be irradiated (semiconductor wafer), 4 ... Beam expander, 5,6,9
… Mirror, 7, 8… Half mirror, 10… Corner mirror, 11… Variable optical path length mechanism, 12a, 12b… Lens, 13
… Reduction lens, 14, 20, 21… Mask, 15 XY table, 16… Metal layer, 22… Transparent film.
Claims (5)
光を照射し、前記パターンを第二の基板上に縮小投影し
て転写する露光方法であって、前記パターンの第一の透
過領域を透過する光と第二の透過領域を透過する光が前
記第一の基板に達するまでのそれぞれの光路長に差を生
じさせることにより、前記第二の基板上に隣り合って投
影される前記第一の透過領域のパターンと前記第二の透
過領域のパターンの間の領域でそれぞれの光が互いに干
渉して弱め合うことを特徴とする露光方法。An exposure method for irradiating a first substrate on which a predetermined pattern is formed with light, and projecting the pattern on a second substrate by reducing and projecting the pattern, wherein the first transmission of the pattern is performed. The light transmitted through the region and the light transmitted through the second transmission region are projected adjacent to each other on the second substrate by causing a difference in the respective optical path lengths until reaching the first substrate. An exposure method, wherein light beams interfere with each other and weaken each other in a region between the pattern of the first transmission region and the pattern of the second transmission region.
れていないことを特徴とする請求項１記載の露光方法。2. An exposure method according to claim 1, wherein a phase shift layer is not formed on said first substrate.
を透過する光が前記第一の基板に達するまでのそれぞれ
の光路長に差を生じさせる手段は、前記第一の透過領域
を透過する光が前記第一の基板に達するまでの経路と前
記第二の透過領域を透過する光が前記第一の基板に達す
るまでの経路の物理的な距離に差を設けることを特徴と
する請求項１記載の露光方法。Means for causing a difference in the optical path lengths of light transmitted through the first and second transmission areas of the pattern to reach the first substrate, wherein the means for transmitting the light transmits the first transmission area; Wherein a difference is provided in a physical distance between a path through which the transmitted light reaches the first substrate and a path through which the light transmitted through the second transmission region reaches the first substrate. Item 1. The exposure method according to Item 1.
ンが形成されたマスク基板に光を照射して、前記パター
ンを半導体ウエハに縮小投影して転写する露光方法であ
って、前記第一および第二の光透過領域を透過する第一
および第二の露光光が前記マスク基板に達するまでの光
路長に差を設けることによって、前記第一および第二の
光透過領域を透過した第一および第二の露光光の位相を
逆相として、前記半導体ウエハ上に投影される第１およ
び第２の光透過パターンの間の領域で、前期第一および
第二の露光光が干渉して弱め合うようにして半導体ウエ
ハにパターンを転写する露光方法。4. An exposure method for irradiating a mask substrate on which a pattern including first and second light transmitting regions is formed with light to reduce and project the pattern onto a semiconductor wafer to transfer the pattern. By providing a difference in the optical path length until the first and second exposure light transmitted through the first and second light transmission areas reaches the mask substrate, the first and second exposure light transmitted through the first and second light transmission areas The first and second exposure lights interfere with each other in a region between the first and second light transmission patterns projected on the semiconductor wafer with the phases of the first and second exposure lights being opposite phases. An exposure method for transferring a pattern onto a semiconductor wafer in a weakening manner.
列したラインとスペースからなるパターンを含むことを
特徴とする請求項４記載の露光方法。5. The exposure method according to claim 4, wherein said pattern includes a pattern comprising at least one line and space arranged periodically.
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