JP3309920B2 - 露光方法及び投影露光装置 - Google Patents
露光方法及び投影露光装置Info
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- JP3309920B2 JP3309920B2 JP24238992A JP24238992A JP3309920B2 JP 3309920 B2 JP3309920 B2 JP 3309920B2 JP 24238992 A JP24238992 A JP 24238992A JP 24238992 A JP24238992 A JP 24238992A JP 3309920 B2 JP3309920 B2 JP 3309920B2
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Projection-Type Copiers In General (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際
に使用され、フォトマスクのパターンを投影光学系を介
して感光基板上に投影露光する投影露光装置に関する。
液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際
に使用され、フォトマスクのパターンを投影光学系を介
して感光基板上に投影露光する投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレ
チクル（以下、「フォトマスク」と総称する）のパター
ンを露光光で照明する照明光学系と、そのパターンを感
光材が塗布されたウエハ又はガラス基板等の基板上に投
影露光する投影光学系とを有する投影露光装置が使用さ
れている。即ち、従来の投影露光装置は、照明光学系の
下に１枚のフォトマスクが配置され、そのフォトマスク
のパターンが感光基板上に投影されるという構成になっ
ている。
リソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレ
チクル（以下、「フォトマスク」と総称する）のパター
ンを露光光で照明する照明光学系と、そのパターンを感
光材が塗布されたウエハ又はガラス基板等の基板上に投
影露光する投影光学系とを有する投影露光装置が使用さ
れている。即ち、従来の投影露光装置は、照明光学系の
下に１枚のフォトマスクが配置され、そのフォトマスク
のパターンが感光基板上に投影されるという構成になっ
ている。
【０００３】最近はＬＳＩ等が更に集積化されるのに応
じて、投影露光装置においても更に解像力を高めること
が要求されている。初等光学より理解される様に、露光
されるパターンの解像力を高める為には、投影光学系の
開口数（ＮＡ）を大きくする大ＮＡ化、又は露光光とし
てより短波長の光を使用する短波長化といった手法が知
られており、従来から大ＮＡ化及び露光光の短波長化の
面での工夫がなされている。また、それ以外にもこの種
の光学性能を高める為の幾つかの手法が提案されてきて
いる。
じて、投影露光装置においても更に解像力を高めること
が要求されている。初等光学より理解される様に、露光
されるパターンの解像力を高める為には、投影光学系の
開口数（ＮＡ）を大きくする大ＮＡ化、又は露光光とし
てより短波長の光を使用する短波長化といった手法が知
られており、従来から大ＮＡ化及び露光光の短波長化の
面での工夫がなされている。また、それ以外にもこの種
の光学性能を高める為の幾つかの手法が提案されてきて
いる。
【０００４】そのような新たな手法の一つに、例えば特
公昭６２−５０８１１号公報に開示されているような位
相シフトマスクの使用がある。位相シフトマスクには種
々の変形例があるが、基本的にはフォトマスク面の開口
部に入って来る照明光の一部の位相を位相シフターで変
えることにより、光学的な結像性能を向上させるもので
ある。
公昭６２−５０８１１号公報に開示されているような位
相シフトマスクの使用がある。位相シフトマスクには種
々の変形例があるが、基本的にはフォトマスク面の開口
部に入って来る照明光の一部の位相を位相シフターで変
えることにより、光学的な結像性能を向上させるもので
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、投影光
学系の開口数を大きくするのには限界があると共に、露
光光を短波長化する場合には現状では投影光学系を構成
するレンズ系として適当な硝材の種類が少ない等の不都
合がある。また、位相シフトマスクを使用する場合に
は、従来のフォトマスクを使用する場合と較べると、フ
ォトマスクの製造が困難であるという不都合がある。本
発明は斯かる点に鑑み、従来のフォトマスクを用いても
位相シフトマスクを使用する場合と同様に露光するパタ
ーンの解像度を向上できる露光方法、及びそのような露
光方法を実施できる投影露光装置を提供することを目的
とする。
学系の開口数を大きくするのには限界があると共に、露
光光を短波長化する場合には現状では投影光学系を構成
するレンズ系として適当な硝材の種類が少ない等の不都
合がある。また、位相シフトマスクを使用する場合に
は、従来のフォトマスクを使用する場合と較べると、フ
ォトマスクの製造が困難であるという不都合がある。本
発明は斯かる点に鑑み、従来のフォトマスクを用いても
位相シフトマスクを使用する場合と同様に露光するパタ
ーンの解像度を向上できる露光方法、及びそのような露
光方法を実施できる投影露光装置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】本発明による第１の投影
露光装置は、例えば図１に示す如く、転写用のパターン
が形成されたマスク（４）に照明光を照明する照明光学
系（１，２）と、その転写用のパターンの像を感光基板
（６）上に投影する投影光学系（５）とを有する投影露
光装置において、その照明光が照射されるとともに、そ
の転写用のパターンと類似のパターンを有する補助マス
ク（３）を備え、補助マスク（３）から射出される回折
光でマスク（４）を照明するようにしたものである。
露光装置は、例えば図１に示す如く、転写用のパターン
が形成されたマスク（４）に照明光を照明する照明光学
系（１，２）と、その転写用のパターンの像を感光基板
（６）上に投影する投影光学系（５）とを有する投影露
光装置において、その照明光が照射されるとともに、そ
の転写用のパターンと類似のパターンを有する補助マス
ク（３）を備え、補助マスク（３）から射出される回折
光でマスク（４）を照明するようにしたものである。
【０００７】この場合、マスク（４）のパターン形成面
（４ａ）と補助マスク（３）のパターン形成面（３ａ）
との間隔を１μｍから１００μｍの間に設定することが
望ましい。更に、例えば図５に示すように、マスク
（４）と補助マスク（３）とを一体化することが望まし
い。次に、本発明による第２の投影露光装置は、マスク
に照明光を照射する照明光学系と、そのマスクのパター
ンの像を感光基板上に投影する投影光学系とを有する投
影露光装置において、その照明光を入射して、そのパタ
ーンの透過部のエッジ部付近で球面波となる回折光、も
しくはその透過部の中央部とエッジ部とで位相が異なる
回折光を発生する回折光学素子を備え、その回折光でそ
のマスクを照明するものである。また、本発明による第
３の投影露光装置は、マスクに照明光を照射する照明光
学系と、そのマスクのパターンの像を感光基板上に投影
する投影光学系とを有する投影露光装置において、その
マスク上のその照明光が照射される所定領域内の互いに
異なる領域上にそれぞれ形成された種々のマスクパター
ンに対応して配置され、且つそのパターン形状が対応す
るそのマスクパターンに応じて互いに異なる種々のパタ
ーンが形成されたパターン板を有し、その種々のマスク
パターンの各々を、そのパターン板上の、そのマスクパ
ターン毎に対応するそのパターンから射出される回折光
で、個別に照明するものである。次に、本発明による露
光方法は、転写用のパターンを有するマスクに照明光を
照射するとともに、そのマスクを介してその照明光で感
光基板を露光する方法において、その照明光から、その
パターンの透過部のエッジ部付近で球面波となる回折
光、もしくはその透過部の中央部とエッジ部とで位相が
異なる回折光を発生させるとともに、その回折光でその
マスクを照明するものである。
（４ａ）と補助マスク（３）のパターン形成面（３ａ）
との間隔を１μｍから１００μｍの間に設定することが
望ましい。更に、例えば図５に示すように、マスク
（４）と補助マスク（３）とを一体化することが望まし
い。次に、本発明による第２の投影露光装置は、マスク
に照明光を照射する照明光学系と、そのマスクのパター
ンの像を感光基板上に投影する投影光学系とを有する投
影露光装置において、その照明光を入射して、そのパタ
ーンの透過部のエッジ部付近で球面波となる回折光、も
しくはその透過部の中央部とエッジ部とで位相が異なる
回折光を発生する回折光学素子を備え、その回折光でそ
のマスクを照明するものである。また、本発明による第
３の投影露光装置は、マスクに照明光を照射する照明光
学系と、そのマスクのパターンの像を感光基板上に投影
する投影光学系とを有する投影露光装置において、その
マスク上のその照明光が照射される所定領域内の互いに
異なる領域上にそれぞれ形成された種々のマスクパター
ンに対応して配置され、且つそのパターン形状が対応す
るそのマスクパターンに応じて互いに異なる種々のパタ
ーンが形成されたパターン板を有し、その種々のマスク
パターンの各々を、そのパターン板上の、そのマスクパ
ターン毎に対応するそのパターンから射出される回折光
で、個別に照明するものである。次に、本発明による露
光方法は、転写用のパターンを有するマスクに照明光を
照射するとともに、そのマスクを介してその照明光で感
光基板を露光する方法において、その照明光から、その
パターンの透過部のエッジ部付近で球面波となる回折
光、もしくはその透過部の中央部とエッジ部とで位相が
異なる回折光を発生させるとともに、その回折光でその
マスクを照明するものである。
【０００８】
【作用】斯かる本発明の原理を図３の具体例を用いて説
明する。図３は本発明におけるマスク（４）及び補助マ
スク（３）の一例としてのフォトマスク４及び補助フォ
トマスク３を示し、フォトマスク４上には開口部７が形
成され、補助フォトマスク３上には開口部７より幅の狭
い開口部８が形成されている。但し、開口部８の幅は開
口部７と同じか又は広い場合も有り得る。この場合、図
示省略した照明光学系から補助フォトマスク３に平面波
よりなる露光光９が垂直に照射されているものとする。
このとき、補助フォトマスク３の開口部８から回折光
（回折波）が出る。ホイヘンスの原理の教える所によれ
ば、補助フォトマスク３の開口部８の各点から２次球面
波群が発生し、それらの“包絡線”が回折波面を形成す
る。
明する。図３は本発明におけるマスク（４）及び補助マ
スク（３）の一例としてのフォトマスク４及び補助フォ
トマスク３を示し、フォトマスク４上には開口部７が形
成され、補助フォトマスク３上には開口部７より幅の狭
い開口部８が形成されている。但し、開口部８の幅は開
口部７と同じか又は広い場合も有り得る。この場合、図
示省略した照明光学系から補助フォトマスク３に平面波
よりなる露光光９が垂直に照射されているものとする。
このとき、補助フォトマスク３の開口部８から回折光
（回折波）が出る。ホイヘンスの原理の教える所によれ
ば、補助フォトマスク３の開口部８の各点から２次球面
波群が発生し、それらの“包絡線”が回折波面を形成す
る。
【０００９】この場合、図３に示すように、フォトマス
ク４の開口部７を照明する露光光１０は、既に平面波で
はなく、開口部７のエッジ部付近では球面波状になって
いる。更に、フォトマスク４の各開口部の上方にある補
助フォトマスク３の各開口の形状はフォトマスク４の各
開口に対応して変えられているので、一枚のフォトマス
ク４内に配置してある種々のパターンを照明する露光光
がそれぞれエッジ部付近で球面波に変えられている。従
って、実質的にフォトマスク４として位相シフトマスク
を使用した場合と同様の作用により、解像度が向上す
る。
ク４の開口部７を照明する露光光１０は、既に平面波で
はなく、開口部７のエッジ部付近では球面波状になって
いる。更に、フォトマスク４の各開口部の上方にある補
助フォトマスク３の各開口の形状はフォトマスク４の各
開口に対応して変えられているので、一枚のフォトマス
ク４内に配置してある種々のパターンを照明する露光光
がそれぞれエッジ部付近で球面波に変えられている。従
って、実質的にフォトマスク４として位相シフトマスク
を使用した場合と同様の作用により、解像度が向上す
る。
【００１０】更に、より具体的に本発明における作用を
説明する。図３において、補助フォトマスク３の開口部
８は充分小さいとすると、回折波としての露光光１０は
概ね球面波と見なすことができる。そして、補助フォト
マスク３とフォトマスク４との間の間隔をｚ、フォトマ
スク４の開口部７の中心から横方向への距離をｘとする
と、球面波よりなる露光光１０の振幅ψは次式で表すこ
とができる。
説明する。図３において、補助フォトマスク３の開口部
８は充分小さいとすると、回折波としての露光光１０は
概ね球面波と見なすことができる。そして、補助フォト
マスク３とフォトマスク４との間の間隔をｚ、フォトマ
スク４の開口部７の中心から横方向への距離をｘとする
と、球面波よりなる露光光１０の振幅ψは次式で表すこ
とができる。
【数１】 ψ＝ｅｘｐ｛ｉｋ（ｚ2 ＋ｘ2 ）1/2 ｝／（ｚ2 ＋ｘ2 ）1/2
【００１１】ここに、ｋは波数で、ｋ＝２π／λ（λ：
波長）である。ここで、ｚ≫ｘとすると、振幅ψは次の
ように近似できる。
波長）である。ここで、ｚ≫ｘとすると、振幅ψは次の
ように近似できる。
【数２】 ψ≒｛ｅｘｐ（ｉｋｚ）／ｚ｝・ｅｘｐ｛ｉｋｘ2 ／（２ｚ）｝ ∝ｅｘｐ｛ｉｋｘ2 ／（２ｚ）｝ これは、光学ではフレネル回折として知られているもの
と同じである。
と同じである。
【００１２】（数２）に基づき振幅ψの回折波の振る舞
いを図４を参照して調べる。図４（ａ）はフォトマスク
４の開口部７を示し、図４（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ
開口部７上の位置ｘにおける（数２）の振幅ψの実部及
び位相を示す。図４より、フォトマスク４の開口部７の
中央部と周辺部とで露光光としての回折波の位相が反転
しているのが分かる。つまり、Ｒｅが実部を示すものと
して、開口部７の中心部ではＲｅψ＞０であるが、開口
部７の周辺部（エッジ部）ではＲｅψ＜０であることが
見てとれる。
いを図４を参照して調べる。図４（ａ）はフォトマスク
４の開口部７を示し、図４（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ
開口部７上の位置ｘにおける（数２）の振幅ψの実部及
び位相を示す。図４より、フォトマスク４の開口部７の
中央部と周辺部とで露光光としての回折波の位相が反転
しているのが分かる。つまり、Ｒｅが実部を示すものと
して、開口部７の中心部ではＲｅψ＞０であるが、開口
部７の周辺部（エッジ部）ではＲｅψ＜０であることが
見てとれる。
【００１３】更に、図４（ｃ）は、振幅ψの位相が位置
ｘと共にどの様に変わっているかを示し、この図４
（ｃ）からも開口部７内で位相が非線型に変わってい
て、開口部７の中心部と周辺部とで位相がπ（１８０
°）程度変わっているのが分かる。このような位相の変
化は、フォトマスクの開口上での露光光の位相の変化と
いう観点からは、“エッジ強調型位相シフトマスク”と
して知られているものと殆ど等価である。これは本発明
により、位相シフトマスクを用いなくとも、位相シフト
マスクを用いた場合と等価の位相分布を有する波面がフ
ォトマスク４から射出されることを意味する。従って、
位相シフトマスクを用いた場合と同様に投影像の解像力
を向上することができる。
ｘと共にどの様に変わっているかを示し、この図４
（ｃ）からも開口部７内で位相が非線型に変わってい
て、開口部７の中心部と周辺部とで位相がπ（１８０
°）程度変わっているのが分かる。このような位相の変
化は、フォトマスクの開口上での露光光の位相の変化と
いう観点からは、“エッジ強調型位相シフトマスク”と
して知られているものと殆ど等価である。これは本発明
により、位相シフトマスクを用いなくとも、位相シフト
マスクを用いた場合と等価の位相分布を有する波面がフ
ォトマスク４から射出されることを意味する。従って、
位相シフトマスクを用いた場合と同様に投影像の解像力
を向上することができる。
【００１４】また、マスク（４）のパターン形成面（４
ａ）と補助マスク（３）のパターン形成面（３ａ）との
間隔を１μｍから１００μｍの間に設定した場合には、
補助マスク（３）のパターン形成面（３ａ）から射出さ
れた回折波がほぼフレネル回折である領域にマスク
（４）のパターン形成面（４ａ）が配置されている。従
って、位相シフトマスクを用いた場合に近い波面がマス
ク（４）から射出される。また、その間隔が大き過ぎる
と、補助マスク（３）の或るパターンからの回折波がマ
スク（４）の広い領域を照明して、結像特性が悪化する
虞がある。更に、マスク（４）と補助マスク（３）とを
一体化した場合には、マスク（４）及び補助マスク
（３）の設定作業が迅速化される。
ａ）と補助マスク（３）のパターン形成面（３ａ）との
間隔を１μｍから１００μｍの間に設定した場合には、
補助マスク（３）のパターン形成面（３ａ）から射出さ
れた回折波がほぼフレネル回折である領域にマスク
（４）のパターン形成面（４ａ）が配置されている。従
って、位相シフトマスクを用いた場合に近い波面がマス
ク（４）から射出される。また、その間隔が大き過ぎる
と、補助マスク（３）の或るパターンからの回折波がマ
スク（４）の広い領域を照明して、結像特性が悪化する
虞がある。更に、マスク（４）と補助マスク（３）とを
一体化した場合には、マスク（４）及び補助マスク
（３）の設定作業が迅速化される。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１及び図２
を参照して説明する。図１は本実施例の投影露光装置を
示し、この図１において、１は光源及びオプティカルイ
ンテグレータ等よりなる光源装置である。光源装置１か
ら射出された露光光ＩＬがコンデンサーレンズ系２を経
て補助フォトマスク３を均一な照度で照明する。本例で
は露光光ＩＬの主光線はほぼ補助フォトマスク３に垂直
に入射する。補助フォトマスク３の下面のパターン形成
面３ａに近接してフォトマスク４を配置し、フォトマス
ク４の上面、即ち補助フォトマスク３と対向する面（以
下、「パターン形成面」という）４ａに投影露光用の回
路パターンを形成する。また、補助フォトマスク３のパ
ターン形成面３ａには、フォトマスク４上の回路パター
ンと類似のパターンを形成する（詳細後述）。
を参照して説明する。図１は本実施例の投影露光装置を
示し、この図１において、１は光源及びオプティカルイ
ンテグレータ等よりなる光源装置である。光源装置１か
ら射出された露光光ＩＬがコンデンサーレンズ系２を経
て補助フォトマスク３を均一な照度で照明する。本例で
は露光光ＩＬの主光線はほぼ補助フォトマスク３に垂直
に入射する。補助フォトマスク３の下面のパターン形成
面３ａに近接してフォトマスク４を配置し、フォトマス
ク４の上面、即ち補助フォトマスク３と対向する面（以
下、「パターン形成面」という）４ａに投影露光用の回
路パターンを形成する。また、補助フォトマスク３のパ
ターン形成面３ａには、フォトマスク４上の回路パター
ンと類似のパターンを形成する（詳細後述）。
【００１６】露光光ＩＬは補助フォトマスク３の下面の
パターン形成面３ａに形成されたパターンにより回折さ
れ、この回折波によりフォトマスク４のパターン形成面
４ａのパターンが照明される。フォトマスク４上に形成
されたパターンを、投影光学系５を介してフォトレジス
トが塗布されたウエハ６上に投影露光する。図２（ａ）
及び（ｂ）はそれぞれ本例のフォトマスク４及び補助フ
ォトマスク３のパターンを示し、フォトマスク４のパタ
ーン形成面には遮光膜の間に種々の開口パターン７−
１，７−２，‥‥，７−７が形成されている。また、補
助フォトマスク３のパターン形成面にも遮光膜の間にフ
ォトマスク４上の各開口パターンよりそれぞれ小さい開
口パターン８−１，８−２，‥‥，８−７が形成されて
いる。
パターン形成面３ａに形成されたパターンにより回折さ
れ、この回折波によりフォトマスク４のパターン形成面
４ａのパターンが照明される。フォトマスク４上に形成
されたパターンを、投影光学系５を介してフォトレジス
トが塗布されたウエハ６上に投影露光する。図２（ａ）
及び（ｂ）はそれぞれ本例のフォトマスク４及び補助フ
ォトマスク３のパターンを示し、フォトマスク４のパタ
ーン形成面には遮光膜の間に種々の開口パターン７−
１，７−２，‥‥，７−７が形成されている。また、補
助フォトマスク３のパターン形成面にも遮光膜の間にフ
ォトマスク４上の各開口パターンよりそれぞれ小さい開
口パターン８−１，８−２，‥‥，８−７が形成されて
いる。
【００１７】具体的に、フォトマスク４上のスリット状
の開口パターン７−１に対応する補助フォトマスク３上
の開口パターンはスリット状の開口パターン８−１であ
るが、開口パターン８−１は幅方向及び長手方向にそれ
ぞれ開口パターン７−１より２ｄ１及び２ｄ２だけ狭く
なっているが、その幅方向の削減量ｄ１と長手方向の削
減量ｄ２とは異なっている。また、それら削減量ｄ１及
びｄ２は、開口パターン８−１から射出される回折波よ
りなる露光光の位相がフォトマスク４の開口パターン７
−１の中央部とエッジ部とで１８０°程度異なるように
設定されるものである。同様に、他の開口パターン８−
２，‥‥もそれぞれフォトマスク４の開口パターン７−
２，‥‥の中央部とエッジ部とで露光光の位相が１８０
°程度異なるように、開口パターン７−２，‥‥よりも
小さ目に設定される。
の開口パターン７−１に対応する補助フォトマスク３上
の開口パターンはスリット状の開口パターン８−１であ
るが、開口パターン８−１は幅方向及び長手方向にそれ
ぞれ開口パターン７−１より２ｄ１及び２ｄ２だけ狭く
なっているが、その幅方向の削減量ｄ１と長手方向の削
減量ｄ２とは異なっている。また、それら削減量ｄ１及
びｄ２は、開口パターン８−１から射出される回折波よ
りなる露光光の位相がフォトマスク４の開口パターン７
−１の中央部とエッジ部とで１８０°程度異なるように
設定されるものである。同様に、他の開口パターン８−
２，‥‥もそれぞれフォトマスク４の開口パターン７−
２，‥‥の中央部とエッジ部とで露光光の位相が１８０
°程度異なるように、開口パターン７−２，‥‥よりも
小さ目に設定される。
【００１８】図３は、補助フォトマスク３の代表的な開
口部（開口パターン）８とフォトマスク４の代表的な開
口部７との関係を示し、この図３に示すように、本例で
は開口部８はほぼ平面波よりなる露光光９で照明されて
いる。また、開口部８により回折されてエッジ部で球面
波状となった露光光１０がフォトマスク４の開口部７を
照明し、開口部７の中央部とエッジ部とでは露光光１０
の位相はほぼ１８０°異なっている。従って、本例のフ
ォトマスク４の開口パターンから射出される露光光には
エッジ強調型位相シフトマスクと類似の位相変化が起こ
り、結果として結像性能を高めることができる。
口部（開口パターン）８とフォトマスク４の代表的な開
口部７との関係を示し、この図３に示すように、本例で
は開口部８はほぼ平面波よりなる露光光９で照明されて
いる。また、開口部８により回折されてエッジ部で球面
波状となった露光光１０がフォトマスク４の開口部７を
照明し、開口部７の中央部とエッジ部とでは露光光１０
の位相はほぼ１８０°異なっている。従って、本例のフ
ォトマスク４の開口パターンから射出される露光光には
エッジ強調型位相シフトマスクと類似の位相変化が起こ
り、結果として結像性能を高めることができる。
【００１９】また、図１において、補助フォトマスク３
のパターン形成面３ａとフォトマスク４のパターン形成
面４ａとの間隔は、１μｍないし１００μｍ程度に設定
するのが望ましい。その間隔があまりに狭いと、補助フ
ォトマスク３の開口パターンから射出される回折波が球
面波状にならずに、実質的に２枚のフォトマスクを用い
ている意味が無くなってしまう。また、その間隔を過度
に大きくすると、補助フォトマスク３の１箇所の開口パ
ターンからの回折波がフォトマスク４の上で広範囲に広
がってしまい、他の開口パターンの解像度が悪くなる虞
がある。この様に補助フォトマスク３とフォトマスク４
との間隔に制限があるので、補助フォトマスク３及びフ
ォトマスク４としてそれぞれ通常のクロム蒸着部と透過
部とよりなるフォトマスクを用いる場合は、図１のよう
にクロム蒸着面同士を対向させて配置するのが望まし
い。また、この様な配置にする際には、フォトマスク４
のガラス面４ｂ側は結像系内に入るので、そのガラス面
４ｂは高精度研磨をしておき、更に、ガラス厚分の球面
収差補正を投影光学系５にて行っておくのが望ましい。
のパターン形成面３ａとフォトマスク４のパターン形成
面４ａとの間隔は、１μｍないし１００μｍ程度に設定
するのが望ましい。その間隔があまりに狭いと、補助フ
ォトマスク３の開口パターンから射出される回折波が球
面波状にならずに、実質的に２枚のフォトマスクを用い
ている意味が無くなってしまう。また、その間隔を過度
に大きくすると、補助フォトマスク３の１箇所の開口パ
ターンからの回折波がフォトマスク４の上で広範囲に広
がってしまい、他の開口パターンの解像度が悪くなる虞
がある。この様に補助フォトマスク３とフォトマスク４
との間隔に制限があるので、補助フォトマスク３及びフ
ォトマスク４としてそれぞれ通常のクロム蒸着部と透過
部とよりなるフォトマスクを用いる場合は、図１のよう
にクロム蒸着面同士を対向させて配置するのが望まし
い。また、この様な配置にする際には、フォトマスク４
のガラス面４ｂ側は結像系内に入るので、そのガラス面
４ｂは高精度研磨をしておき、更に、ガラス厚分の球面
収差補正を投影光学系５にて行っておくのが望ましい。
【００２０】なお、フォトマスク４の開口パターンの中
央部とエッジ部との露光光の位相のずれは１８０°以外
の所定の値でもよい場合がある。その位相差は最終的に
ウエハ６上に投影されるパターン像の解像度により決定
される。また、要はフォトマスク４の開口パターンの中
央部とエッジ部とで露光光の位相差が所定値になればよ
い訳であるから、図２のように補助フォトマスク３の開
口パターンがフォトマスク４の開口パターンに対して小
さ目の場合だけではなく、補助フォトマスク３の開口パ
ターンがフォトマスク４の開口パターンと同じ大きさの
場合も有り得る。更に、補助フォトマスク３の開口パタ
ーンがフォトマスク４の開口パターンより大き目の場合
も有り得る。
央部とエッジ部との露光光の位相のずれは１８０°以外
の所定の値でもよい場合がある。その位相差は最終的に
ウエハ６上に投影されるパターン像の解像度により決定
される。また、要はフォトマスク４の開口パターンの中
央部とエッジ部とで露光光の位相差が所定値になればよ
い訳であるから、図２のように補助フォトマスク３の開
口パターンがフォトマスク４の開口パターンに対して小
さ目の場合だけではなく、補助フォトマスク３の開口パ
ターンがフォトマスク４の開口パターンと同じ大きさの
場合も有り得る。更に、補助フォトマスク３の開口パタ
ーンがフォトマスク４の開口パターンより大き目の場合
も有り得る。
【００２１】また、図５に示すように、補助フォトマス
ク３とフォトマスク４とを一体的に構成してもよい。即
ち、図５において、補助フォトマスク３とフォトマスク
４とはスペーサ１１Ａ及び１１Ｂを介して固定されてお
り、フォトマスク４のスペーサ１１Ａ，１１Ｂ側の面に
開口パターンを有する遮光膜１２が形成され、補助フォ
トマスク３のスペーサ１１Ａ，１１Ｂ側の面にも開口パ
ターンを有する遮光膜１３が形成されている。この場
合、補助フォトマスク３とフォトマスク４との間隔を規
定するスペーサ１１Ａ，１１Ｂは、周辺部のみならず、
フォトマスク４内の広い遮光領域にも配置することがで
きる。図５のように補助フォトマスク３とフォトマスク
４とを一体的に構成した場合には、露光工程でフォトマ
スクを交換するようなときに、フォトマスクと補助フォ
トマスクとの位置合わせを行う必要がなく、露光工程の
時間を短縮することができる。
ク３とフォトマスク４とを一体的に構成してもよい。即
ち、図５において、補助フォトマスク３とフォトマスク
４とはスペーサ１１Ａ及び１１Ｂを介して固定されてお
り、フォトマスク４のスペーサ１１Ａ，１１Ｂ側の面に
開口パターンを有する遮光膜１２が形成され、補助フォ
トマスク３のスペーサ１１Ａ，１１Ｂ側の面にも開口パ
ターンを有する遮光膜１３が形成されている。この場
合、補助フォトマスク３とフォトマスク４との間隔を規
定するスペーサ１１Ａ，１１Ｂは、周辺部のみならず、
フォトマスク４内の広い遮光領域にも配置することがで
きる。図５のように補助フォトマスク３とフォトマスク
４とを一体的に構成した場合には、露光工程でフォトマ
スクを交換するようなときに、フォトマスクと補助フォ
トマスクとの位置合わせを行う必要がなく、露光工程の
時間を短縮することができる。
【００２２】また、上述実施例では位相シフトマスクが
不要である点を強調する為に、補助フォトマスク３及び
フォトマスク４共に、従来の遮光部と透過部とよりなる
例えばクロム蒸着マスクを使用している。しかしなが
ら、本発明はこれに限定されるものではなく、補助フォ
トマスク３又はフォトマスク４の一方に従来のクロム蒸
着マスクを用い、他方に位相シフターのみによるマスク
を用いることも可能である。
不要である点を強調する為に、補助フォトマスク３及び
フォトマスク４共に、従来の遮光部と透過部とよりなる
例えばクロム蒸着マスクを使用している。しかしなが
ら、本発明はこれに限定されるものではなく、補助フォ
トマスク３又はフォトマスク４の一方に従来のクロム蒸
着マスクを用い、他方に位相シフターのみによるマスク
を用いることも可能である。
【００２３】図６は補助フォトマスク３として位相シフ
ターのみによるマスクを使用する例を示し、この図６に
おいて、フォトマスク４には通常の遮光膜１２−１，１
２−２，‥‥の間の領域として開口パターンが形成され
ている。また、遮光膜１２−１，１２−２，‥‥に対向
する補助フォトマスク３上の領域にはそれぞれ露光光の
位相を所定量（例えば１８０°）ずらすための位相シフ
ター１３−１，１３−２，‥‥が形成されている。この
場合、フォトマスク４の開口パターンの中央部及びエッ
ジ部にそれぞれ入射する露光光ＩＬ１及びＩＬ２は位相
が所定量だけ異なるため、１枚の位相シフトマスクを用
いた場合と等価の波面が得られる。
ターのみによるマスクを使用する例を示し、この図６に
おいて、フォトマスク４には通常の遮光膜１２−１，１
２−２，‥‥の間の領域として開口パターンが形成され
ている。また、遮光膜１２−１，１２−２，‥‥に対向
する補助フォトマスク３上の領域にはそれぞれ露光光の
位相を所定量（例えば１８０°）ずらすための位相シフ
ター１３−１，１３−２，‥‥が形成されている。この
場合、フォトマスク４の開口パターンの中央部及びエッ
ジ部にそれぞれ入射する露光光ＩＬ１及びＩＬ２は位相
が所定量だけ異なるため、１枚の位相シフトマスクを用
いた場合と等価の波面が得られる。
【００２４】従って、補助フォトマスク３として位相シ
フターのみによるマスクを使用した場合でも、光学結像
性能の向上が期待できる。また、従来の位相シフトマス
クの場合には１枚のフォトマスク中に遮光パターンと位
相シフターのパターンとが混在しているために製造が困
難であるのに対して、図６の例では遮光パターンが形成
されているマスクと位相シフターのパターンが形成され
ているマスクとが分離されているので、製造が容易であ
る利点がある。
フターのみによるマスクを使用した場合でも、光学結像
性能の向上が期待できる。また、従来の位相シフトマス
クの場合には１枚のフォトマスク中に遮光パターンと位
相シフターのパターンとが混在しているために製造が困
難であるのに対して、図６の例では遮光パターンが形成
されているマスクと位相シフターのパターンが形成され
ているマスクとが分離されているので、製造が容易であ
る利点がある。
【００２５】なお、本発明は上述実施例に限定されず本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、例えばマスク上の各パ
ターンがその真上に配置される補助マスク上の対応する
パターンからの回折光によって照明され、マスク上の各
パターンの中央部とエッジ部とで照明光の位相差を所定
の値に設定することができるので、マスクとして従来の
フォトマスクを用いても位相シフトマスクを使用する場
合と同様に露光するパターンの解像度を向上できる利点
がある。
ターンがその真上に配置される補助マスク上の対応する
パターンからの回折光によって照明され、マスク上の各
パターンの中央部とエッジ部とで照明光の位相差を所定
の値に設定することができるので、マスクとして従来の
フォトマスクを用いても位相シフトマスクを使用する場
合と同様に露光するパターンの解像度を向上できる利点
がある。
【００２７】また、マスクのパターン形成面と補助マス
クのパターン形成面との間隔を１μｍから１００μｍの
間に設定した場合には、位相シフトマスクを用いた場合
に近い結像特性を得ることができる。更に、マスクと補
助マスクとを一体化した場合には、マスク交換時の作業
効率が向上する。
クのパターン形成面との間隔を１μｍから１００μｍの
間に設定した場合には、位相シフトマスクを用いた場合
に近い結像特性を得ることができる。更に、マスクと補
助マスクとを一体化した場合には、マスク交換時の作業
効率が向上する。
【図１】本発明の一実施例の投影露光装置の概略構成図
である。
である。
【図２】（ａ）は図１のフォトマスク４のパターンを示
す平面図、（ｂ）は図１の補助フォトマスク３のパター
ンを示す平面図である。
す平面図、（ｂ）は図１の補助フォトマスク３のパター
ンを示す平面図である。
【図３】図１の補助フォトマスク３からの回折光でフォ
トマスク４を照明する状態を示す要部の拡大断面図であ
る。
トマスク４を照明する状態を示す要部の拡大断面図であ
る。
【図４】（ａ）は図３のフォトマスク４の開口部の拡大
断面図、（ｂ）はその開口部上の或る時点での露光光の
振幅を示す特性図、（ｃ）はその開口部上の或る時点で
の位相を示す特性図である。
断面図、（ｂ）はその開口部上の或る時点での露光光の
振幅を示す特性図、（ｃ）はその開口部上の或る時点で
の位相を示す特性図である。
【図５】補助フォトマスクとフォトマスクとを一体化し
た例を示す側面図である。
た例を示す側面図である。
【図６】補助フォトマスクの他の例を示す側面図であ
る。
る。
１ 光源装置 ２ コンデンサーレンズ系 ３ 補助フォトマスク ４ フォトマスク ５ 投影光学系 ６ ウエハ ７−１，７−２，‥‥ 開口パターン ８−１，８−２，‥‥ 開口パターン １１Ａ，１１Ｂ スペーサ １３−１，１３−２ 位相シフター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｆ
Claims (5)
- 【請求項１】 転写用のパターンが形成されたマスクに
照明光を照射する照明光学系と、前記転写用のパターン
の像を感光基板上に投影する投影光学系とを有する投影
露光装置において、前記照明光が照射されるとともに、 前記転写用のパター
ンと類似又は同一のパターンを有する補助マスクを備
え、該補助マスクから射出される回折光で前記マスクを
照明することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 前記マスクのパターン形成面と前記補助
マスクのパターン形成面との間隔を１μｍから１００μ
ｍの間に設定することを特徴とする請求項１記載の投影
露光装置。 - 【請求項３】 マスクに照明光を照射する照明光学系
と、前記マスクのパターンの像を感光基板上に投影する
投影光学系とを有する投影露光装置において、 前記照明光を入射して、前記パターンの透過部のエッジ
部付近で球面波となる回折光、もしくは前記透過部の中
央部とエッジ部とで位相が異なる回折光を発生する回折
光学素子を備え、前記回折光で前記マスクを照明するこ
とを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項４】 マスクに照明光を照射する照明光学系
と、前記マスクのパターンの像を感光基板上に投影する
投影光学系とを有する投影露光装置において、 前記マスク上の前記照明光が照射される所定領域内の互
いに異なる領域上にそれぞれ形成された種々のマスクパ
ターンに対応して配置され、且つそのパターン形状が対
応する前記マスクパターンに応じて互いに異なる種々の
パターンが形成されたパターン板を有し、前記種々のマスクパターンの各々を、前記パターン板上
の、前記マスクパターン毎に対応する前記パターンから
射出される回折光で、個別に 照明することを特徴とする
投影露光装置。 - 【請求項５】 転写用のパターンを有するマスクに照明
光を照射するとともに、前記マスクを介して前記照明光
で感光基板を露光する方法において、 前記照明光から、前記パターンの透過部のエッジ部付近
で球面波となる回折光、もしくは前記透過部の中央部と
エッジ部とで位相が異なる回折光を発生させるととも
に、前記回折光で前記マスクを照明することを特徴とす
る露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24238992A JP3309920B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 露光方法及び投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24238992A JP3309920B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 露光方法及び投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697028A JPH0697028A (ja) | 1994-04-08 |
| JP3309920B2 true JP3309920B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=17088431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24238992A Expired - Lifetime JP3309920B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 露光方法及び投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3309920B2 (ja) |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP24238992A patent/JP3309920B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0697028A (ja) | 1994-04-08 |
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