JPH05241324A - フォトマスク及び露光方法 - Google Patents
フォトマスク及び露光方法Info
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- JPH05241324A JPH05241324A JP7312192A JP7312192A JPH05241324A JP H05241324 A JPH05241324 A JP H05241324A JP 7312192 A JP7312192 A JP 7312192A JP 7312192 A JP7312192 A JP 7312192A JP H05241324 A JPH05241324 A JP H05241324A
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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
- G03F7/70483—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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏光状態を制御して高いコントラストの像を
得る。 【構成】 領域Ｃには紙面横方向に配列されたラインア
ンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンが、領域Ｄには紙面縦
方向に配列されたＬ／Ｓパターンが形成されており、一
つおきのスペース部分（透明部）には位相シフト膜が設
けられている。又、Ｅは正方形の孤立パターンである。
領域ＤのＬ／Ｓパターン部分には１／２波長板に相当す
る偏光膜１５が設けられ、Ｅの部分には１／４波長板に
相当する偏光膜１６が設けられている。領域ＣのＬ／Ｓ
パターンの辺と平行な方向に振動する直線偏光でマスク
を照明し、ウエハ上にパターン像を投影露光する。
得る。 【構成】 領域Ｃには紙面横方向に配列されたラインア
ンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンが、領域Ｄには紙面縦
方向に配列されたＬ／Ｓパターンが形成されており、一
つおきのスペース部分（透明部）には位相シフト膜が設
けられている。又、Ｅは正方形の孤立パターンである。
領域ＤのＬ／Ｓパターン部分には１／２波長板に相当す
る偏光膜１５が設けられ、Ｅの部分には１／４波長板に
相当する偏光膜１６が設けられている。領域ＣのＬ／Ｓ
パターンの辺と平行な方向に振動する直線偏光でマスク
を照明し、ウエハ上にパターン像を投影露光する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子製造のリソ
グラフィ工程において、被投影原版として用いられるフ
ォトマスク（レチクルとも言う）に関するものである。
グラフィ工程において、被投影原版として用いられるフ
ォトマスク（レチクルとも言う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子製造のリソグラフィ工程にお
いて、被投影原版として用いられるフォトマスクは、一
般的には、透明基板上にクロム等の金属からなる遮光パ
ターンが形成された構造をなしており、フォトマスクを
透過照明し、投影光学系によって遮光パターンの像をウ
エハ面上に結像することにより、所望の回路パターンを
ウエハ面に転写していた。
いて、被投影原版として用いられるフォトマスクは、一
般的には、透明基板上にクロム等の金属からなる遮光パ
ターンが形成された構造をなしており、フォトマスクを
透過照明し、投影光学系によって遮光パターンの像をウ
エハ面上に結像することにより、所望の回路パターンを
ウエハ面に転写していた。
【０００３】また、最近では、投影像のコントラストを
高めるために、透明部の特定の箇所に透過光の位相を変
化させる位相シフト部を設けた位相シフトマスクが種々
提案されている。例えば、特公昭６２−５０８１１号公
報には、空間周波数変調型の位相シフトマスクに関する
技術が開示されている。
高めるために、透明部の特定の箇所に透過光の位相を変
化させる位相シフト部を設けた位相シフトマスクが種々
提案されている。例えば、特公昭６２−５０８１１号公
報には、空間周波数変調型の位相シフトマスクに関する
技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の技術においては、近年の半導体素子の高集積化に
伴なう回路パターンの微細化に対応できないという問題
点がある。即ち、従来から汎用されている基板裸面部
（透明部）と遮光部とだけからなるフォトマスクでは、
光の振幅の情報を用いてパターン像の投影転写を行なっ
ており、近年開発された位相シフトマスクでは、光の振
幅の情報に光の位相の情報を加えることによってパター
ン像のコントラストを高めているが、これらの手法には
自ら結像性能に限界があり、微細パターンについて満足
すべき高コントラストの像が得られていない。
従来の技術においては、近年の半導体素子の高集積化に
伴なう回路パターンの微細化に対応できないという問題
点がある。即ち、従来から汎用されている基板裸面部
（透明部）と遮光部とだけからなるフォトマスクでは、
光の振幅の情報を用いてパターン像の投影転写を行なっ
ており、近年開発された位相シフトマスクでは、光の振
幅の情報に光の位相の情報を加えることによってパター
ン像のコントラストを高めているが、これらの手法には
自ら結像性能に限界があり、微細パターンについて満足
すべき高コントラストの像が得られていない。
【０００５】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
のであり、光の位相に加えて更に偏光状態を制御するこ
とで、高解像性・高コントラストの結像性能を実現でき
るフォトマスクを提供することを目的とするものであ
る。
のであり、光の位相に加えて更に偏光状態を制御するこ
とで、高解像性・高コントラストの結像性能を実現でき
るフォトマスクを提供することを目的とするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１のフォトマスク
は、投影転写すべきパターンが透明基板上に形成された
フォトマスクにおいて、上記課題を達成するために、前
記透明基板の透明部には、透過光の位相を変化させる位
相シフト部材が所定の箇所に設けられと共に、前記パタ
ーンの配列方向に応じて所定の偏光状態の光のみを透過
させる偏光部材が少なくとも一部に設けられたものであ
る。
は、投影転写すべきパターンが透明基板上に形成された
フォトマスクにおいて、上記課題を達成するために、前
記透明基板の透明部には、透過光の位相を変化させる位
相シフト部材が所定の箇所に設けられと共に、前記パタ
ーンの配列方向に応じて所定の偏光状態の光のみを透過
させる偏光部材が少なくとも一部に設けられたものであ
る。
【０００７】請求項２のフォトマスクにおける前記偏光
部材は前記パターンの辺の長手方向と平行な方向に電気
ベクトルが振動する光のみを透過させるものである。請
求項３のフォトマスクにおいては、前記透明部の前記偏
光部材が設けられていない部分に、透過光量を制御する
ための光量制御部材が設けられている。請求項４のフォ
トマスクにおいては、前記パターンは一定の方向に配列
された第１部分と、該第１部分とは配列方向の異なる第
２部分を含み、前記偏光部材は少なくとも前記第２部分
に設けられている。
部材は前記パターンの辺の長手方向と平行な方向に電気
ベクトルが振動する光のみを透過させるものである。請
求項３のフォトマスクにおいては、前記透明部の前記偏
光部材が設けられていない部分に、透過光量を制御する
ための光量制御部材が設けられている。請求項４のフォ
トマスクにおいては、前記パターンは一定の方向に配列
された第１部分と、該第１部分とは配列方向の異なる第
２部分を含み、前記偏光部材は少なくとも前記第２部分
に設けられている。
【０００８】請求項５の露光方法は、透明基板上に所定
のパターンが形成されたフォトマスクに露光光を照明
し、前記フォトマスクの透明部を透過する光によって、
前記パターンを投影光学系を介して基板上に投影露光す
る露光方法において、上記の課題を達成するために、前
記フォトマスクとして、前記透過光の位相を変化させる
位相シフト部材が前記透明部の特定の箇所に設けられる
と共に、前記パターンの配列方向に応じた所定の偏光状
態の光に変換する偏光部材が前記透明部の少なくとも一
部に設けられたフォトマスクを用い、該フォトマスクに
所定の偏光状態の露光光を照明して前記フォトマスクの
パターンを前記基板上に投影露光するものである。
のパターンが形成されたフォトマスクに露光光を照明
し、前記フォトマスクの透明部を透過する光によって、
前記パターンを投影光学系を介して基板上に投影露光す
る露光方法において、上記の課題を達成するために、前
記フォトマスクとして、前記透過光の位相を変化させる
位相シフト部材が前記透明部の特定の箇所に設けられる
と共に、前記パターンの配列方向に応じた所定の偏光状
態の光に変換する偏光部材が前記透明部の少なくとも一
部に設けられたフォトマスクを用い、該フォトマスクに
所定の偏光状態の露光光を照明して前記フォトマスクの
パターンを前記基板上に投影露光するものである。
【０００９】
【作用】本発明の作用を図２及び図３を参照して説明す
る。図２に示される一般的な露光装置では、照明光学系
２４からの光でフォトマスク２１が照明されると、フォ
トマスク２１上のパターンに応じて回折光が発生する。
これらの回折光（図では０次回折光と±１次回折光を示
す）は、投影光学系２２により再度、像面２３上に集め
られ、これによりウエハ面上にフォトマス２１のパター
ン像が転写される。
る。図２に示される一般的な露光装置では、照明光学系
２４からの光でフォトマスク２１が照明されると、フォ
トマスク２１上のパターンに応じて回折光が発生する。
これらの回折光（図では０次回折光と±１次回折光を示
す）は、投影光学系２２により再度、像面２３上に集め
られ、これによりウエハ面上にフォトマス２１のパター
ン像が転写される。
【００１０】次に、像面２３付近の回折光の様子を模式
的に示したものが図３(a) ，(b) である。図３(a) は、
ＴＥ（transverse electric ）偏光と呼ばれる状態であ
り、電気ベトクルの振動方向が入射面（紙面内面）に垂
直な光である。一方、図３(b) はＴＭ（transverse mag
netic ）偏光と呼ばれる状態であり、磁気ベクトルの振
動方向が入射面に垂直、即ち、電気ベクトルの振動方向
が入射面内にある。偏光部材を設けない従来のフォトマ
スククでは、図３(a) のＴＥ偏光と図３(b) のＴＭ偏光
の平均状態が観測されるが、フォトレジスト等の感光材
料の光化学反応は電磁波である光の電場の作用によって
進行するので、リソグラフィ工程においては電気ベクト
ルの振動方向が問題となる。
的に示したものが図３(a) ，(b) である。図３(a) は、
ＴＥ（transverse electric ）偏光と呼ばれる状態であ
り、電気ベトクルの振動方向が入射面（紙面内面）に垂
直な光である。一方、図３(b) はＴＭ（transverse mag
netic ）偏光と呼ばれる状態であり、磁気ベクトルの振
動方向が入射面に垂直、即ち、電気ベクトルの振動方向
が入射面内にある。偏光部材を設けない従来のフォトマ
スククでは、図３(a) のＴＥ偏光と図３(b) のＴＭ偏光
の平均状態が観測されるが、フォトレジスト等の感光材
料の光化学反応は電磁波である光の電場の作用によって
進行するので、リソグラフィ工程においては電気ベクト
ルの振動方向が問題となる。
【００１１】図３(a) と図３(b) を比較すると解るよう
に、ＴＥ偏光の場合は、０次、±１次…の各回折光の電
気ベクトルの振動方向が全て紙面に垂直な方向にそろっ
ており、回折光同志の干渉効果が最大となって、高コン
トラストの像となる。ＴＭ偏光の場合は、次数の異なる
回折光の電気ベクトルの振動方向は各回折光の進行方向
のなす角に応じた分だけずれることになり、回折光同志
の干渉効果が低減して、像のコントラストを落とす方向
に作用する。
に、ＴＥ偏光の場合は、０次、±１次…の各回折光の電
気ベクトルの振動方向が全て紙面に垂直な方向にそろっ
ており、回折光同志の干渉効果が最大となって、高コン
トラストの像となる。ＴＭ偏光の場合は、次数の異なる
回折光の電気ベクトルの振動方向は各回折光の進行方向
のなす角に応じた分だけずれることになり、回折光同志
の干渉効果が低減して、像のコントラストを落とす方向
に作用する。
【００１２】一般的な説明は以上の通りであるが、更に
解りやすいように、具体例としてフォトマスク２１に紙
面垂直方向に伸長するラインアンドスペースパターン
（遮光部と透明部が交互に同じ幅で繰り返されるパター
ン）が設けられており、フォトマスク２１からの回折光
のうち０次回折光と±１次回折光によりパターン像が形
成される場合を考える。この場合、０次回折光の振幅は
１／２、±１次回折光の振幅は１／πである。
解りやすいように、具体例としてフォトマスク２１に紙
面垂直方向に伸長するラインアンドスペースパターン
（遮光部と透明部が交互に同じ幅で繰り返されるパター
ン）が設けられており、フォトマスク２１からの回折光
のうち０次回折光と±１次回折光によりパターン像が形
成される場合を考える。この場合、０次回折光の振幅は
１／２、±１次回折光の振幅は１／πである。
【００１３】図３に示してある様に、ｘ（紙面左右方
向），ｙ（紙面垂直方向），ｚ（紙面上下方向）座標軸
を設定し、０次回折光の方向余弦を（０，０，１）、±
１次回折光の方向余弦を（±α，０，γ）として、０次
回折光、±１次回折光の波動（ベクトル量）をψ0 ，ψ
±1 とすると、ＴＥ偏光の場合の各回折光の波動は式１
〜３で表わされる。式中ｋは定数（＝２π／λ）であ
る。
向），ｙ（紙面垂直方向），ｚ（紙面上下方向）座標軸
を設定し、０次回折光の方向余弦を（０，０，１）、±
１次回折光の方向余弦を（±α，０，γ）として、０次
回折光、±１次回折光の波動（ベクトル量）をψ0 ，ψ
±1 とすると、ＴＥ偏光の場合の各回折光の波動は式１
〜３で表わされる。式中ｋは定数（＝２π／λ）であ
る。
【００１４】
【数１】
【００１５】０次回折光及び±１次回折光の波動ψ0 ，
ψ±1 を合成した波動場ΨTEは式４となり、強度分布Ｉ
TE（ｘ，ｚ）＝｜Ψ｜2 は、式５となる。
ψ±1 を合成した波動場ΨTEは式４となり、強度分布Ｉ
TE（ｘ，ｚ）＝｜Ψ｜2 は、式５となる。
【００１６】
【数２】
【００１７】一方、ＴＭ偏光の場合の各回折光の波動は
式６〜８で表わされる。
式６〜８で表わされる。
【００１８】
【数３】
【００１９】０次回折光及び±１次回折光の波動ψ0 ，
ψ±1 を合成した波動場ΨTMは、式９となり、強度分布
ＩTM（ｘ，ｚ）＝｜Ψ｜2 は、式１０となる。
ψ±1 を合成した波動場ΨTMは、式９となり、強度分布
ＩTM（ｘ，ｚ）＝｜Ψ｜2 は、式１０となる。
【００２０】
【数４】
【００２１】ここで、像の評価指標としてログ・スロー
プ（log slope ）値を考える。このログ・スロープ値と
は、幾何学的な明暗の境界における強度Ｉの対数をとっ
たときの微分値であり、即ち∂log Ｉ/ ∂X の値であ
る。そして、この値が大きい方が、いわゆる高コントラ
ストの像であることを示している。式５と式１０より、
各々ＴＥ偏光、ＴＭ偏光のときのログ・スロープ値を計
算できる。簡単のため、ベスト・フォーカス面にて考え
るものとして、Ｚ＝０として計算すると、ＴＥ偏光のと
きのログ・スロープ値ＬＳTEは式１１、ＴＭ偏光のとき
のログ・スロープ値はＬＳTMは式１２となる。又非偏光
のときのログ・スロープ値は、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の平
均状態である。
プ（log slope ）値を考える。このログ・スロープ値と
は、幾何学的な明暗の境界における強度Ｉの対数をとっ
たときの微分値であり、即ち∂log Ｉ/ ∂X の値であ
る。そして、この値が大きい方が、いわゆる高コントラ
ストの像であることを示している。式５と式１０より、
各々ＴＥ偏光、ＴＭ偏光のときのログ・スロープ値を計
算できる。簡単のため、ベスト・フォーカス面にて考え
るものとして、Ｚ＝０として計算すると、ＴＥ偏光のと
きのログ・スロープ値ＬＳTEは式１１、ＴＭ偏光のとき
のログ・スロープ値はＬＳTMは式１２となる。又非偏光
のときのログ・スロープ値は、ＴＥ偏光とＴＭ偏光の平
均状態である。
【００２２】
【数５】
【００２３】式１２のうち、４λ／αに掛かっている項
を考えると、分子は１より小さく、分母は１より大きい
ので、全体として式１２の値は、式１１の値より小さい
ことが理解される。このことは、ＴＥ偏光での結像の方
が、ＴＭ偏光での結像よりも高いログ・スロープ内を有
していることを示している。又、αは回折角に対応する
ので、回折角の大きい微細パターン程、ＴＥ偏光の優位
性は大きくなる。
を考えると、分子は１より小さく、分母は１より大きい
ので、全体として式１２の値は、式１１の値より小さい
ことが理解される。このことは、ＴＥ偏光での結像の方
が、ＴＭ偏光での結像よりも高いログ・スロープ内を有
していることを示している。又、αは回折角に対応する
ので、回折角の大きい微細パターン程、ＴＥ偏光の優位
性は大きくなる。
【００２４】更に、非偏光状態は、ＴＥ偏光とＴＭ偏光
の平均状態であるから、ＴＥ偏光による結像は、当然、
非偏光による結像より、高いログ・スロープ値を有して
いる、いわゆる高コントラストな像を達成することにな
る。即ち、フォトマスクの透明部に偏光部材を設けて、
非偏光状態の（ＴＥ偏光とＴＭ偏光の平均状態）露光光
をＴＥ偏光状態に変換して、ＴＥ偏光だけで結像させる
ことにより、微細パターン像のコントラストを高めるこ
とが可能となる。そして、位相シフトパターンと偏光部
材を組み合わせることで、位相シフトパターンの干渉効
果が高まり、高解像度、高コントラストの像が実現され
る。
の平均状態であるから、ＴＥ偏光による結像は、当然、
非偏光による結像より、高いログ・スロープ値を有して
いる、いわゆる高コントラストな像を達成することにな
る。即ち、フォトマスクの透明部に偏光部材を設けて、
非偏光状態の（ＴＥ偏光とＴＭ偏光の平均状態）露光光
をＴＥ偏光状態に変換して、ＴＥ偏光だけで結像させる
ことにより、微細パターン像のコントラストを高めるこ
とが可能となる。そして、位相シフトパターンと偏光部
材を組み合わせることで、位相シフトパターンの干渉効
果が高まり、高解像度、高コントラストの像が実現され
る。
【００２５】さてここで、集積回路の製造に用いられる
マスクは、パターンの配列方向が一定方向にそろってい
る部分が多く、部分的に配列方向の異なるパターンや孤
立パターンが存在することが多い。このような場合に
は、配列方向がそろっている部分（第１部分）のパター
ンの長手方向と平行な方向に電気ベクトルが振動する光
でマスクを照明し、マスクの配列方向の異なる部分（第
２部分）の透明部に偏光部材を設けてその部分を透過す
る光の偏光状態を変えれば良い。このようにすれば、投
影領域全体で高解像度、高コントラストの像が得られ、
かつ、マスク側の偏光部材の種類や偏光部材を形成する
面積を少なくできるので、マスクの製造も容易である。
マスクは、パターンの配列方向が一定方向にそろってい
る部分が多く、部分的に配列方向の異なるパターンや孤
立パターンが存在することが多い。このような場合に
は、配列方向がそろっている部分（第１部分）のパター
ンの長手方向と平行な方向に電気ベクトルが振動する光
でマスクを照明し、マスクの配列方向の異なる部分（第
２部分）の透明部に偏光部材を設けてその部分を透過す
る光の偏光状態を変えれば良い。このようにすれば、投
影領域全体で高解像度、高コントラストの像が得られ、
かつ、マスク側の偏光部材の種類や偏光部材を形成する
面積を少なくできるので、マスクの製造も容易である。
【００２６】
【実施例】図１（ａ），（ｂ）は、本発明第１実施例に
よるフォトマスクの構成を示す平面図及び断面図であ
る。図において、石英等からなる透明基板１０の下面に
は、クロム等からなる遮光膜１１が所定のピッチで設け
られている。本実施例における遮光膜１１は、紙面と垂
直な方向に充分長く（紙面内方向のピッチ比べて）形成
されており、透明部２と遮光部１が交互に繰り返される
いわゆるラインアンドスペースパターンを構成してい
る。そして、一つおきの透明部には、透過光の位相をλ
／２変化させる位相シフト膜１２が設けられている。ま
た、透明基板１１の上面には、遮光膜１１の辺と平行な
方向（即ち、紙面に対して垂直な方向）に電気ベクトル
の振動面を有する光だけを透過させる偏光膜１３が、ラ
インアンドスペースパターン全体を覆うように設けられ
ている。この遮光膜１３は、図１の例では、透明基板１
１の上側に付してあるが、下側（遮光パターン形成面
側）に付けることも可能である。
よるフォトマスクの構成を示す平面図及び断面図であ
る。図において、石英等からなる透明基板１０の下面に
は、クロム等からなる遮光膜１１が所定のピッチで設け
られている。本実施例における遮光膜１１は、紙面と垂
直な方向に充分長く（紙面内方向のピッチ比べて）形成
されており、透明部２と遮光部１が交互に繰り返される
いわゆるラインアンドスペースパターンを構成してい
る。そして、一つおきの透明部には、透過光の位相をλ
／２変化させる位相シフト膜１２が設けられている。ま
た、透明基板１１の上面には、遮光膜１１の辺と平行な
方向（即ち、紙面に対して垂直な方向）に電気ベクトル
の振動面を有する光だけを透過させる偏光膜１３が、ラ
インアンドスペースパターン全体を覆うように設けられ
ている。この遮光膜１３は、図１の例では、透明基板１
１の上側に付してあるが、下側（遮光パターン形成面
側）に付けることも可能である。
【００２７】次に、図１のフォトマスクを図２で説明し
た露光装置に用いた場合の結像について説明する。ま
ず、フォトマスク２１が照明光学系２４からの露光光で
透過照明されると、紙面垂直方向に伸長するラインアン
ドスペースパターンによって露光光が回折されて紙面内
方向に回折光が広がる。この際、図１のフォトマスク２
１の透明基板上面には紙面垂直方向に電気ベクトルが振
動する光だけを透過させる偏光膜１３が設けられている
ので、フォトマスク２１からはＴＥ偏光の回折光だけが
射出される。フォトマスク２１からの回折光は、投影光
学系２２で再度集められ、結像面２３に図１のラインア
ンドスぺースパターンの像が結像されて、結像面２３に
水平に保持されたウエハ（図示せず）面に回路パターン
が転写される。
た露光装置に用いた場合の結像について説明する。ま
ず、フォトマスク２１が照明光学系２４からの露光光で
透過照明されると、紙面垂直方向に伸長するラインアン
ドスペースパターンによって露光光が回折されて紙面内
方向に回折光が広がる。この際、図１のフォトマスク２
１の透明基板上面には紙面垂直方向に電気ベクトルが振
動する光だけを透過させる偏光膜１３が設けられている
ので、フォトマスク２１からはＴＥ偏光の回折光だけが
射出される。フォトマスク２１からの回折光は、投影光
学系２２で再度集められ、結像面２３に図１のラインア
ンドスぺースパターンの像が結像されて、結像面２３に
水平に保持されたウエハ（図示せず）面に回路パターン
が転写される。
【００２８】本実施例では、電気ベクトルがパターンの
辺に平行な方向に振動する光だけで結像されるので、作
用の項で説明したように、回折光同志の干渉効果が高ま
る。位相シフト膜１２の被着部と非被着部では透過光の
位相がλ／２だけ異なるため、隣接する透明部から遮光
部１に回り込んだり光は相殺され、結像面２３には遮光
膜１１に対応する位置に鮮明な暗線が形成される。ま
た、パターンピッチが小さくなる程１次以上の回折光の
回折角が大きくなため、従来のように、非偏光状態（Ｔ
Ｅ偏光＋ＴＭ偏光）の光で結像される場合は、ＴＭ偏光
の振動方向のずれが大きくなる分だけ像のコントラスト
が低下することになるが、本実施例のようにＴＥ偏光だ
けで結像される場合は、回折角が変わっても電気ベクト
ルの振動方向は変わらないので、高いコントラストが維
持される。即ち、図１のような構造のフォトマスクを用
いることにより、ラインアンドスペースパターンのピッ
チが非常に小さくなっても高コントラストの像を得るこ
とができ、微細パターン程、従来のフォトマスクに対す
る優位性が明確になる。
辺に平行な方向に振動する光だけで結像されるので、作
用の項で説明したように、回折光同志の干渉効果が高ま
る。位相シフト膜１２の被着部と非被着部では透過光の
位相がλ／２だけ異なるため、隣接する透明部から遮光
部１に回り込んだり光は相殺され、結像面２３には遮光
膜１１に対応する位置に鮮明な暗線が形成される。ま
た、パターンピッチが小さくなる程１次以上の回折光の
回折角が大きくなため、従来のように、非偏光状態（Ｔ
Ｅ偏光＋ＴＭ偏光）の光で結像される場合は、ＴＭ偏光
の振動方向のずれが大きくなる分だけ像のコントラスト
が低下することになるが、本実施例のようにＴＥ偏光だ
けで結像される場合は、回折角が変わっても電気ベクト
ルの振動方向は変わらないので、高いコントラストが維
持される。即ち、図１のような構造のフォトマスクを用
いることにより、ラインアンドスペースパターンのピッ
チが非常に小さくなっても高コントラストの像を得るこ
とができ、微細パターン程、従来のフォトマスクに対す
る優位性が明確になる。
【００２９】次に、図４（ａ），（ｂ）は本発明の第２
実施例によるフォトマスクの平面図及び断面図である。
この例はいわゆるエッジ強調型といわれるもので、孤立
線を結像する際のサイドローブを低減させる効果があ
る。図において、遮光部１のエッジ部には透明部２とは
別の狭い透明部２ａが設けられており、この透明部２ａ
には透過光の位相をλ／２変化させる位相シフト膜１２
が設けられている。又、透明基板１０の上面には遮光膜
１１の辺と平行な方向に電気ベクトルの振動面を有する
光だけを透過させる偏光膜１３が遮光部１間を覆うよう
に設けられている。このようなフォトマスクでは、透明
部２から遮光部１のエッジ部に回り込む光がエッジ部に
設けられた狭い透明部２ａからの光と干渉して相殺され
るため、エッジの鮮明なパターン像が得られる。この例
においても、単に位相シフト膜を設けるだけでなく、偏
光方向をそろえることでパターンのコントラストを高め
ることができる。
実施例によるフォトマスクの平面図及び断面図である。
この例はいわゆるエッジ強調型といわれるもので、孤立
線を結像する際のサイドローブを低減させる効果があ
る。図において、遮光部１のエッジ部には透明部２とは
別の狭い透明部２ａが設けられており、この透明部２ａ
には透過光の位相をλ／２変化させる位相シフト膜１２
が設けられている。又、透明基板１０の上面には遮光膜
１１の辺と平行な方向に電気ベクトルの振動面を有する
光だけを透過させる偏光膜１３が遮光部１間を覆うよう
に設けられている。このようなフォトマスクでは、透明
部２から遮光部１のエッジ部に回り込む光がエッジ部に
設けられた狭い透明部２ａからの光と干渉して相殺され
るため、エッジの鮮明なパターン像が得られる。この例
においても、単に位相シフト膜を設けるだけでなく、偏
光方向をそろえることでパターンのコントラストを高め
ることができる。
【００３０】次に図５（ａ）は本発明の第３実施例によ
るフォトマスクの平面図であり、図５（ｂ）は対応する
従来例の平面図である。図において、第１部分Ａには、
遮光部１と透明部２が交互に繰り返される図１と同様な
ラインアンドパターンが紙面横方向に配列されている。
一方、第２部分Ｂには、紙面縦方向に配列されたライン
アンドパターンが形成されている。そして、遮光部１を
介して隣り合う透明部２からの光の位相差がλ／２とな
るように、透明部２には一つおきに位相シフト膜（図示
せず）が設けられている。
るフォトマスクの平面図であり、図５（ｂ）は対応する
従来例の平面図である。図において、第１部分Ａには、
遮光部１と透明部２が交互に繰り返される図１と同様な
ラインアンドパターンが紙面横方向に配列されている。
一方、第２部分Ｂには、紙面縦方向に配列されたライン
アンドパターンが形成されている。そして、遮光部１を
介して隣り合う透明部２からの光の位相差がλ／２とな
るように、透明部２には一つおきに位相シフト膜（図示
せず）が設けられている。
【００３１】ここで、図５（ｂ）の従来例では、第１部
分Ａの透明部２からの光と第２部分Ｂの透明部２からの
光とが干渉してパターン像に歪みが生じることを避ける
ために、第１部分Ａと第２部分Ｂとで位相を変える必要
があった。即ち、図に示されるように、第１部分Ａの透
明部２の位相を０，π，０，π…とすると、第２部分Ｂ
の透明部の位相は３π／２，π／２，３π／２，π／２
…としなくてはならず、４種類の位相シフト膜が必要と
なり、マスクの製造が非常に困難となる。
分Ａの透明部２からの光と第２部分Ｂの透明部２からの
光とが干渉してパターン像に歪みが生じることを避ける
ために、第１部分Ａと第２部分Ｂとで位相を変える必要
があった。即ち、図に示されるように、第１部分Ａの透
明部２の位相を０，π，０，π…とすると、第２部分Ｂ
の透明部の位相は３π／２，π／２，３π／２，π／２
…としなくてはならず、４種類の位相シフト膜が必要と
なり、マスクの製造が非常に困難となる。
【００３２】これに対し、本発明実施例の図５（ａ）で
は第１及び第２部分Ａ，Ｂには、夫々パターンの辺と平
行な方向に振動する光のみを透過させる偏光膜（図示せ
ず）が設けられており、第１部分からの透過光と第２部
分からの透過光は互いに干渉しない。従って、第１部分
Ａと第２部分Ｂで透過光の位相を変える必要はなく（両
部分とも透明部２の位相は０，π，０，π…とすれば良
い）、位相シフト膜は２種類ですむ。
は第１及び第２部分Ａ，Ｂには、夫々パターンの辺と平
行な方向に振動する光のみを透過させる偏光膜（図示せ
ず）が設けられており、第１部分からの透過光と第２部
分からの透過光は互いに干渉しない。従って、第１部分
Ａと第２部分Ｂで透過光の位相を変える必要はなく（両
部分とも透明部２の位相は０，π，０，π…とすれば良
い）、位相シフト膜は２種類ですむ。
【００３３】次に、図６（ａ），（ｂ）を参照して孤立
パターンを含む場合の例（第４実施例）について説明す
る。一つのマスクには、図５に示したようなラインアン
ドスペースパターンばかりではなく、孤立した円形や正
方形のパターンが含まれることがある。ラインアンドス
ペースパターンでは、上述したようにパターンの辺と平
行な方向に振動する直線偏光によって結像することが望
ましいが、円形や正方形等の等方的なパターンについて
は、対称性の良いランダム偏光（非偏光状態）又は円偏
光で結像する方が良い。
パターンを含む場合の例（第４実施例）について説明す
る。一つのマスクには、図５に示したようなラインアン
ドスペースパターンばかりではなく、孤立した円形や正
方形のパターンが含まれることがある。ラインアンドス
ペースパターンでは、上述したようにパターンの辺と平
行な方向に振動する直線偏光によって結像することが望
ましいが、円形や正方形等の等方的なパターンについて
は、対称性の良いランダム偏光（非偏光状態）又は円偏
光で結像する方が良い。
【００３４】しかし、例えば照明光としてランダム偏光
を用い、ラインアンドスペースパターン部分についてだ
け偏光膜を設けて振動方向をそろえる場合、特定の偏光
方状態の光だけを透過させるラインアンドスペースパタ
ーン部分では光量が減少してしまう。そのため、孤立パ
ターン部分では相対的に光量が増加することになり、２
つの異なるパターン部分で最適露光時間が異なることに
なってしまうという不都合を生じる。このような不都合
を避けるためには、偏光状態を制御しない部分の透過率
を低減することが望ましい。図６はこの例を示すのもで
ある。
を用い、ラインアンドスペースパターン部分についてだ
け偏光膜を設けて振動方向をそろえる場合、特定の偏光
方状態の光だけを透過させるラインアンドスペースパタ
ーン部分では光量が減少してしまう。そのため、孤立パ
ターン部分では相対的に光量が増加することになり、２
つの異なるパターン部分で最適露光時間が異なることに
なってしまうという不都合を生じる。このような不都合
を避けるためには、偏光状態を制御しない部分の透過率
を低減することが望ましい。図６はこの例を示すのもで
ある。
【００３５】図６（ａ）において、透明基板１０の右側
の領域には図１と同様なラインアンドスペースパターン
（遮光膜１１、位相シフト膜１２）が形成されており、
この部分にはパターンの辺と平行な方向に振動する直線
偏光だけを透過させる偏光膜１３が設けられている。
又、図中透明基板１０の左側の領域には等方的な孤立パ
ターンが形成され、この部分の透明部には濃度フィルタ
ー１４が設けられている。この濃度フィルター１４によ
って孤立パターン部分の透過率を調節することで、ライ
ンアンドスペースパターン部分と孤立パターン部分の光
量を合わせることができる。
の領域には図１と同様なラインアンドスペースパターン
（遮光膜１１、位相シフト膜１２）が形成されており、
この部分にはパターンの辺と平行な方向に振動する直線
偏光だけを透過させる偏光膜１３が設けられている。
又、図中透明基板１０の左側の領域には等方的な孤立パ
ターンが形成され、この部分の透明部には濃度フィルタ
ー１４が設けられている。この濃度フィルター１４によ
って孤立パターン部分の透過率を調節することで、ライ
ンアンドスペースパターン部分と孤立パターン部分の光
量を合わせることができる。
【００３６】又、図６（ｂ）は、濃度フィルターを用い
ずに孤立パターン部分の透過率を調節する例を示してい
る。この例では、孤立パターンの透明部に投影レンズの
解像限界を越える微細なパターン１７が形成されてお
り、透過光を散乱させて光量を低減している。透過光量
は微細パターン１７の大きさ、配列ピッチ、数を制御す
ることで調整される。図６（ｂ）の微細パターン１７
は、遮光膜で形成されていても良いし、位相シフト膜で
形成されていても良い。
ずに孤立パターン部分の透過率を調節する例を示してい
る。この例では、孤立パターンの透明部に投影レンズの
解像限界を越える微細なパターン１７が形成されてお
り、透過光を散乱させて光量を低減している。透過光量
は微細パターン１７の大きさ、配列ピッチ、数を制御す
ることで調整される。図６（ｂ）の微細パターン１７
は、遮光膜で形成されていても良いし、位相シフト膜で
形成されていても良い。
【００３７】さて次に、図８は本発明第５実施例による
露光方法で使用する露光装置の概略構成を示す斜視図で
あり、本実施例では照明光学系中に偏光板３６を設けて
いる。図において、水銀ランプ等の光源３１より放射さ
れた照明光は楕円鏡３２、ミラー３３、集光レンズ３
４、オプチカルインテグレーター３５を介して、偏光板
３６に入射する。この偏光板３６は支持具３７により支
持され、かつ、光軸Ａxあるいは、それと平行な軸を中
心として回転可能となっている。この回転は支持具３７
上に設けられたモーター（不図示）等により行なう。従
って偏光板３６を透過する照明光束は、この偏光板３６
の回転方向に応じた偏光方向（直線偏光）の光束とな
る。
露光方法で使用する露光装置の概略構成を示す斜視図で
あり、本実施例では照明光学系中に偏光板３６を設けて
いる。図において、水銀ランプ等の光源３１より放射さ
れた照明光は楕円鏡３２、ミラー３３、集光レンズ３
４、オプチカルインテグレーター３５を介して、偏光板
３６に入射する。この偏光板３６は支持具３７により支
持され、かつ、光軸Ａxあるいは、それと平行な軸を中
心として回転可能となっている。この回転は支持具３７
上に設けられたモーター（不図示）等により行なう。従
って偏光板３６を透過する照明光束は、この偏光板３６
の回転方向に応じた偏光方向（直線偏光）の光束とな
る。
【００３８】偏光板３６を通過した光束は、コンデンサ
ーレンズ３８，４０、ミラー３９に導かれてフォトマス
ク（レチクル）４１上の（下面の）パターンを照明す
る。フォトマスク４１からの透過、回折光は投影光学系
４３により集光、結像され、ウエハ１４にマスクパター
ン１２の像を結ぶ。この際、図８中のミラー３９が照明
光の振動方向に対して垂直又は平行となる位置からずれ
ると、直線偏光が楕円偏光に変換されることになるの
で、この点に留意する必要がある。尚、偏光板３６は、
集光レンズ３４とオプティカルインテグレータ３５の
間、またはコンデンサーレンズ３８とフォトマスクとの
間に配置しても良い。
ーレンズ３８，４０、ミラー３９に導かれてフォトマス
ク（レチクル）４１上の（下面の）パターンを照明す
る。フォトマスク４１からの透過、回折光は投影光学系
４３により集光、結像され、ウエハ１４にマスクパター
ン１２の像を結ぶ。この際、図８中のミラー３９が照明
光の振動方向に対して垂直又は平行となる位置からずれ
ると、直線偏光が楕円偏光に変換されることになるの
で、この点に留意する必要がある。尚、偏光板３６は、
集光レンズ３４とオプティカルインテグレータ３５の
間、またはコンデンサーレンズ３８とフォトマスクとの
間に配置しても良い。
【００３９】ここで、本実施例におけるマスクパターン
の平面図及び断面図を図７に示す。図において、Ｃの領
域（第１部分）のパターンは図１で説明したと同様な１
次元のラインアンドスペースパターンであり、配列方向
は紙面横方向（図７（ａ）参照）となっている。図には
マスクパターンの一部しか示されていないが、本実施例
のマスクの多くの領域がこのＣ領域のパターンと配列方
向が一致している。また、図中Ｄの領域（第２部分）の
パターンは、Ｃの領域とは配列方向が異なる部分であ
り、紙面縦方向に並ぶラインアンドスペースパターンと
なっている。Ｃ，Ｄの領域のパターンの一つおきのスペ
ース部分（透明部）には、位相シフト膜１２が設けられ
ている。また、図中Ｅは正方形の孤立パターンであり、
領域ＤとＥの部分には、それぞれ異なる偏光膜（後述）
が設けられている。
の平面図及び断面図を図７に示す。図において、Ｃの領
域（第１部分）のパターンは図１で説明したと同様な１
次元のラインアンドスペースパターンであり、配列方向
は紙面横方向（図７（ａ）参照）となっている。図には
マスクパターンの一部しか示されていないが、本実施例
のマスクの多くの領域がこのＣ領域のパターンと配列方
向が一致している。また、図中Ｄの領域（第２部分）の
パターンは、Ｃの領域とは配列方向が異なる部分であ
り、紙面縦方向に並ぶラインアンドスペースパターンと
なっている。Ｃ，Ｄの領域のパターンの一つおきのスペ
ース部分（透明部）には、位相シフト膜１２が設けられ
ている。また、図中Ｅは正方形の孤立パターンであり、
領域ＤとＥの部分には、それぞれ異なる偏光膜（後述）
が設けられている。
【００４０】さて、本実施例では、図８の露光装置の偏
光板３６によって照明光の偏光方向をマスク４１のＣの
パターンの長手方向と平行に揃えている。これにより、
前述した図１の実施例と同様な原理で、マスクの多くの
部分を占めるＣの部分の微細なラインアンドスペースパ
ターン像のコントラストを向上させることができる。こ
の際、領域Ｄの部分では、照明光がパターンの辺と直行
する方向に振動することになるが、本実施例では、領域
Ｄの部分に１／２波長板に相当する偏光膜１５を設ける
ことによって、領域Ｄの透過光の振動方向を９０度変化
させている。これにより、領域Ｄのパターンについても
パターンの辺と平行な方向に振動する直線偏光によって
結像されることになり、コントラストの高い像が得られ
る。また、方向性のないＥの部分では、１／４波長板に
相当する偏光膜１６を設けることで、直線偏光である照
明光を円偏光に変換している。
光板３６によって照明光の偏光方向をマスク４１のＣの
パターンの長手方向と平行に揃えている。これにより、
前述した図１の実施例と同様な原理で、マスクの多くの
部分を占めるＣの部分の微細なラインアンドスペースパ
ターン像のコントラストを向上させることができる。こ
の際、領域Ｄの部分では、照明光がパターンの辺と直行
する方向に振動することになるが、本実施例では、領域
Ｄの部分に１／２波長板に相当する偏光膜１５を設ける
ことによって、領域Ｄの透過光の振動方向を９０度変化
させている。これにより、領域Ｄのパターンについても
パターンの辺と平行な方向に振動する直線偏光によって
結像されることになり、コントラストの高い像が得られ
る。また、方向性のないＥの部分では、１／４波長板に
相当する偏光膜１６を設けることで、直線偏光である照
明光を円偏光に変換している。
【００４１】以上のようにして、本実施例では、マスク
パターン全体について良好な結像性を実現している。本
実施例では、マスクパターン中の最も多い配列方向に合
わせて、照明光自体を直線偏光とし、マスク側では配列
方向の異なる部分、方向性のない部分にのみ偏光膜を設
けるようにしたので、マスクの製造も容易である。ま
た、ランダム偏光を照明して、各領域ごとに設けた偏光
膜で特定方向に振動する光のみを透過させる場合、偏光
膜は照明光を吸収することになるが、本実施例は偏光膜
の吸熱による結像への影響を避けるという点でも有利で
ある。
パターン全体について良好な結像性を実現している。本
実施例では、マスクパターン中の最も多い配列方向に合
わせて、照明光自体を直線偏光とし、マスク側では配列
方向の異なる部分、方向性のない部分にのみ偏光膜を設
けるようにしたので、マスクの製造も容易である。ま
た、ランダム偏光を照明して、各領域ごとに設けた偏光
膜で特定方向に振動する光のみを透過させる場合、偏光
膜は照明光を吸収することになるが、本実施例は偏光膜
の吸熱による結像への影響を避けるという点でも有利で
ある。
【００４２】なお、図８においては、光源３１は水銀ラ
ンプとしたが、他のランプやレーザー光源であっても良
い。特に光源が直線偏光または円偏光を射出するレーザ
である場合は、露光装置側の偏光手段（偏光板３６）と
して１／２波長板や１／４波長板を用いることができ
る。
ンプとしたが、他のランプやレーザー光源であっても良
い。特に光源が直線偏光または円偏光を射出するレーザ
である場合は、露光装置側の偏光手段（偏光板３６）と
して１／２波長板や１／４波長板を用いることができ
る。
【００４３】次に、図９（ａ）は光源としてレーザを用
いる場合の偏光手段の例を示す説明図である。図におい
て、直線偏光（偏光方向は紙面上下方向）である入射光
Ｌ0（光源からの光束）は、１／２波長板３６ａに入射
する。このとき１／２波長板３６ａの基準軸方向（図中
２点鎖線）と、入射光Ｌ0 の偏光方向がθだけ傾いてい
るものとする。この結果、射出光Ｌ1 の偏光方向は、入
射光Ｌ0 の偏光方向に対して２θだけ傾いたものとな
る。従って、保持具３７により１／２波長板３６ａを照
明光に垂直な面内で回転することにより、射出光Ｌ1 の
偏光方向を任意の方向に設定することができる。
いる場合の偏光手段の例を示す説明図である。図におい
て、直線偏光（偏光方向は紙面上下方向）である入射光
Ｌ0（光源からの光束）は、１／２波長板３６ａに入射
する。このとき１／２波長板３６ａの基準軸方向（図中
２点鎖線）と、入射光Ｌ0 の偏光方向がθだけ傾いてい
るものとする。この結果、射出光Ｌ1 の偏光方向は、入
射光Ｌ0 の偏光方向に対して２θだけ傾いたものとな
る。従って、保持具３７により１／２波長板３６ａを照
明光に垂直な面内で回転することにより、射出光Ｌ1 の
偏光方向を任意の方向に設定することができる。
【００４４】なお、１／２波長板３６ａの基準軸は、図
９（ｂ）に示される如く、基準軸（２点鎖線）に平行な
偏光方向の透過光に対しては、ｌ1 ＝ｍ1 λ＋αの光路
長差を与え、垂直な偏光方向の透過光に対しては、ｌ2
＝ｍ2 λ＋α＋λ／２の光路長を与える軸とした。但
し、ｍ1,ｍ2 は整数である。
９（ｂ）に示される如く、基準軸（２点鎖線）に平行な
偏光方向の透過光に対しては、ｌ1 ＝ｍ1 λ＋αの光路
長差を与え、垂直な偏光方向の透過光に対しては、ｌ2
＝ｍ2 λ＋α＋λ／２の光路長を与える軸とした。但
し、ｍ1,ｍ2 は整数である。
【００４５】光源から放射される光が直線偏光でなく円
偏光である場合は、１／２波長板の代わりに１／４波長
板を使うことにより、図９で説明したと同様にして射出
光の偏光方向を制御することができる。この場合、射出
される光束は、１／４波長板の回転位置方向に応じた直
線偏光となる。
偏光である場合は、１／２波長板の代わりに１／４波長
板を使うことにより、図９で説明したと同様にして射出
光の偏光方向を制御することができる。この場合、射出
される光束は、１／４波長板の回転位置方向に応じた直
線偏光となる。
【００４６】上記のように、光源として直線偏光または
円偏光を射出するレーザを用い、偏光手段として１／２
波長板や１／４波長板を用いれば、光源からの光量を損
失することなく偏光方向を最適な方向に変換してマスク
に導くことができる。これに対し、光源としてランプを
用いた場合（非偏光状態の光が光源から放射される場
合）、偏光膜通過後の光量は原理的に半分になってしま
うので、この点に留意する必要がある。
円偏光を射出するレーザを用い、偏光手段として１／２
波長板や１／４波長板を用いれば、光源からの光量を損
失することなく偏光方向を最適な方向に変換してマスク
に導くことができる。これに対し、光源としてランプを
用いた場合（非偏光状態の光が光源から放射される場
合）、偏光膜通過後の光量は原理的に半分になってしま
うので、この点に留意する必要がある。
【００４７】なお、偏光手段として１／４波長板，１／
２波長板を使用する場合、入射光束は平行光束に近いこ
とが望ましい。従って、１／４波長板，１／２波長板は
図８中のオプチカルインテグレーター３５射出後でな
く、例えばリレーレンズ３４より光源（レーザ光源）側
に設定することが好ましい。この配置は、水銀ランプ等
の光源を用いる場合に対して適用してもかまわない。ま
た、本実施例で用いたフォトマスクでは配列方向のそろ
っているＣの部分（第１部分）には偏光膜を設けなかっ
たが、照明光の偏光状態を制御した上で、更に第１部分
にも偏光膜を設けてもよいことは言うまでもない。
２波長板を使用する場合、入射光束は平行光束に近いこ
とが望ましい。従って、１／４波長板，１／２波長板は
図８中のオプチカルインテグレーター３５射出後でな
く、例えばリレーレンズ３４より光源（レーザ光源）側
に設定することが好ましい。この配置は、水銀ランプ等
の光源を用いる場合に対して適用してもかまわない。ま
た、本実施例で用いたフォトマスクでは配列方向のそろ
っているＣの部分（第１部分）には偏光膜を設けなかっ
たが、照明光の偏光状態を制御した上で、更に第１部分
にも偏光膜を設けてもよいことは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】以上のように本発明のフォトマスクで
は、位相シフト部材によって特定部分の透過光の位相を
変化させると共に、更に偏光膜を設けて透過光の偏光状
態をパターンの辺と平行な方向に合わせているので、非
常にコントラストの高い像を得ることができる。また、
本発明の露光方法では、配列方向のそろっている部分の
パターンに合わせて照明光の偏光状態を制御し、マスク
パターンの配列方向の異なる部分に偏光膜を設けるの
で、製造容易なマスクを用いて、パターン全体で良好な
結像性を実現できる。
は、位相シフト部材によって特定部分の透過光の位相を
変化させると共に、更に偏光膜を設けて透過光の偏光状
態をパターンの辺と平行な方向に合わせているので、非
常にコントラストの高い像を得ることができる。また、
本発明の露光方法では、配列方向のそろっている部分の
パターンに合わせて照明光の偏光状態を制御し、マスク
パターンの配列方向の異なる部分に偏光膜を設けるの
で、製造容易なマスクを用いて、パターン全体で良好な
結像性を実現できる。
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明第１実施例によるフォ
トマスクの平面図及び断面図である。
トマスクの平面図及び断面図である。
【図２】一般的な露光装置の概略構成図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の作用を説明するため
の概念図である。
の概念図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明第２実施例によるフォ
トマスクの平面図及び断面図である。
トマスクの平面図及び断面図である。
【図５】（ａ）は本発明第３実施例によるフォトマスク
の平面図であり、（ｂ）は従来によるフォトマスクの平
面図である。
の平面図であり、（ｂ）は従来によるフォトマスクの平
面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は本発明第４実施例によるフォ
トマスクの平面図及び断面図である。
トマスクの平面図及び断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は本発明第５実施例によるフォ
トマスクの平面図及び断面図である。
トマスクの平面図及び断面図である。
【図８】本発明第５実施例で用いる露光装置の要部の構
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は露光装置の偏光手段について
説明するための概念図である。
説明するための概念図である。
１…遮光部、２…透明部、１０…透明基板、１２…位相
シフト部、１３，１５，１６…偏光膜、１４…濃度フィ
ルター、３１…光源、３２…楕円鏡、３３，３９…ミラ
ー、３４…集光レンズ、３５…オプチカルインテグレー
タ、３６…偏光板、３６ａ…１／２波長板、３７…支持
具、３８，４０…コンデンサーレンズ、４１…フォトマ
スク、４３…投影光学系、４４…ウエハ
シフト部、１３，１５，１６…偏光膜、１４…濃度フィ
ルター、３１…光源、３２…楕円鏡、３３，３９…ミラ
ー、３４…集光レンズ、３５…オプチカルインテグレー
タ、３６…偏光板、３６ａ…１／２波長板、３７…支持
具、３８，４０…コンデンサーレンズ、４１…フォトマ
スク、４３…投影光学系、４４…ウエハ
【手続補正書】
【提出日】平成４年９月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】また、投影像のコントラストを高めるた
め、例えば、特公昭６２−５０８１１号公報には、フォ
トマスクの透明部の特定の箇所に透過光の位相を変化さ
せる位相シフト部を設けた位相シフトマスクに関する技
術が開示されている。
め、例えば、特公昭６２−５０８１１号公報には、フォ
トマスクの透明部の特定の箇所に透過光の位相を変化さ
せる位相シフト部を設けた位相シフトマスクに関する技
術が開示されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１のフォトマスク
は、投影転写すべきパターンが透明基板上に形成された
フォトマスクにおいて、上記目的を達成するために、前
記透明基板の透明部には、透過光の位相を変化させる位
相シフト部材が所定の箇所に設けられると共に、前記パ
ターンの配列方向に応じて所定の偏光状態の光のみを透
過させる偏光部材が少なくとも一部に設けられたもので
ある。
は、投影転写すべきパターンが透明基板上に形成された
フォトマスクにおいて、上記目的を達成するために、前
記透明基板の透明部には、透過光の位相を変化させる位
相シフト部材が所定の箇所に設けられると共に、前記パ
ターンの配列方向に応じて所定の偏光状態の光のみを透
過させる偏光部材が少なくとも一部に設けられたもので
ある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】次に、像面２３付近の回折光の様子を模式
的に示したものが図３(a) ，(b) である。図３(a) は、
ＴＥ（transverse electric ）偏光と呼ばれる状態であ
り、電気ベクトルの振動方向が入射面（紙面内面）に垂
直な光である。一方、図３(b) は、ＴＭ（transverse m
agnetic ）偏光と呼ばれる状態であり、磁気ベクトルの
振動方向が入射面に垂直、即ち、電気ベクトルの振動方
向が入射面内にある。偏光部材を設けない従来のフォト
マスクでは、図３(a) のＴＥ偏光と図３(b) のＴＭ偏光
の平均状態が観測されるが、フォトレジスト等の感光材
料の光化学反応は電磁波である光の電場の作用によって
進行するので、リソグラフィ工程においては、電気ベク
トルの振動方向が問題となる。
的に示したものが図３(a) ，(b) である。図３(a) は、
ＴＥ（transverse electric ）偏光と呼ばれる状態であ
り、電気ベクトルの振動方向が入射面（紙面内面）に垂
直な光である。一方、図３(b) は、ＴＭ（transverse m
agnetic ）偏光と呼ばれる状態であり、磁気ベクトルの
振動方向が入射面に垂直、即ち、電気ベクトルの振動方
向が入射面内にある。偏光部材を設けない従来のフォト
マスクでは、図３(a) のＴＥ偏光と図３(b) のＴＭ偏光
の平均状態が観測されるが、フォトレジスト等の感光材
料の光化学反応は電磁波である光の電場の作用によって
進行するので、リソグラフィ工程においては、電気ベク
トルの振動方向が問題となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４０】さて、本実施例では、図８の露光装置の偏
光板３６によって照明光の偏光方向をマスク４１のＣの
パターンの長手方向と平行に揃えている。これにより、
前述した図１の実施例と同様な原理で、マスクの多くの
部分を占めるＣの部分の微細なラインアンドスペースパ
ターン像のコントラストを向上させることができる。こ
の際、領域Ｄの部分では、照明光がパターンの辺と直交
する方向に振動することになるが、本実施例では、領域
Ｄの部分に１／２波長板に相当する偏光膜１５を設ける
ことによって、領域Ｄの透過光の振動方向を９０度変化
させている。これにより、領域Ｄのパターンについても
パターンの辺と平行な方向に振動する直線偏光によって
結像されることになり、コントラストの高い像が得られ
る。また、方向性のないＥの部分では、１／４波長板に
相当する偏光膜１６を設けることで、直線偏光である照
明光を円偏光に変換している。
光板３６によって照明光の偏光方向をマスク４１のＣの
パターンの長手方向と平行に揃えている。これにより、
前述した図１の実施例と同様な原理で、マスクの多くの
部分を占めるＣの部分の微細なラインアンドスペースパ
ターン像のコントラストを向上させることができる。こ
の際、領域Ｄの部分では、照明光がパターンの辺と直交
する方向に振動することになるが、本実施例では、領域
Ｄの部分に１／２波長板に相当する偏光膜１５を設ける
ことによって、領域Ｄの透過光の振動方向を９０度変化
させている。これにより、領域Ｄのパターンについても
パターンの辺と平行な方向に振動する直線偏光によって
結像されることになり、コントラストの高い像が得られ
る。また、方向性のないＥの部分では、１／４波長板に
相当する偏光膜１６を設けることで、直線偏光である照
明光を円偏光に変換している。
Claims (5)
- 【請求項１】 投影転写すべきパターンが透明基板上に
形成されたフォトマスクにおいて、前記透明基板の光透
過部には、透過光の位相を変化させる位相シフト部材が
所定の箇所に設けられと共に、前記パターンの配列方向
に応じて所定の偏光状態の光のみを透過させる偏光部材
が少なくとも一部に設けられたことを特徴とするフォト
マスク。 - 【請求項２】 前記偏光部材は前記パターンの辺の長手
方向と平行な方向に電気ベクトルが振動する光のみを透
過させるものであることを特徴とする請求項１のフォト
マスク。 - 【請求項３】 前記光透過部の前記偏光部材が設けられ
ていない部分に、透過光量を制御するための光量制御部
材が設けられたことを特徴とする請求項１又は２のフォ
トマスク。 - 【請求項４】 前記パターンは一定の方向に配列された
第１部分と、該第１部分とは配列方向の異なる第２部分
を含み、前記偏光部材は少なくとも前記第２部分に設け
られていることを特徴とする請求項１又は２のフォトマ
スク。 - 【請求項５】 透明基板上に所定のパターンが形成され
たフォトマスクに露光光を照明し、前記フォトマスクの
透明部を透過する光によって、前記パターンを基板上に
投影露光する露光方法において、 前記フォトマスクとして、前記透過光の位相を変化させ
る位相シフト部材が前記透明部の特定の箇所に設けられ
ると共に、前記パターンの配列方向に応じた所定の偏光
状態の光に変換する偏光部材が前記透明部の少なくとも
一部に設けられたフォトマスクを用い、該フォトマスク
に所定の偏光状態の露光光を照明して、前記フォトマス
クのパターンを前記基板上に投影露光することを特徴と
する露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312192A JPH05241324A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | フォトマスク及び露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312192A JPH05241324A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | フォトマスク及び露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05241324A true JPH05241324A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=13509097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7312192A Pending JPH05241324A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | フォトマスク及び露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05241324A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1992
- 1992-02-26 JP JP7312192A patent/JPH05241324A/ja active Pending
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