KR100282810B1 - Exposure method and device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투영광학계를 통하여 투영판 상부의 전달패턴을 미리 정해진 감광물질로 투영시키는 투영 노광방법과 노광장치에 관한 것으로, 감광물질은 잠재영상 세기가 입사노광 빛의 강도에 대해 비선형적인 비선형 감광물질이고, 또한 다중 노광은 하나의 어떤 전달패턴들 사이에서 위상교체를 가지는 다수개의 패턴으로 형성되거나, 혹은 다중 노광이 특정 패턴의 위상을 교체하는 동안 형성되게 함으로써, 다중 노광이 감광물질 위의 강도분포가 다른 패턴으로 실행된다. 이러한 배열로써 고 -해상력 패턴이 투영 광학계의 해상력 한계를 넘어 형성될 수 있도록 한 투영노광 방법과 노광 장치이다.The present invention relates to a projection exposure method and an exposure apparatus for projecting a transfer pattern on a projection plate to a predetermined photosensitive material through a projection optical system, wherein the photosensitive material is a nonlinear photosensitive material whose potential image intensity is nonlinear to the intensity of incident exposure light. In addition, multiple exposures are formed in multiple patterns with phase shifts between any one transfer pattern, or by allowing multiple exposures to be formed during the phase shift of a particular pattern, thereby allowing multiple exposures to be distributed over the photosensitive material. Is executed in a different pattern. This arrangement is a projection exposure method and an exposure apparatus in which a high-resolution pattern can be formed beyond the resolution limit of the projection optical system.
Description
제1(a)도 및 제1(b)도는 본 발명에 따른 제 1 실시예에서의 포토마스크(photo -mask)의 대략적인 구조를 도시한 수직 단면도.1 (a) and 1 (b) are vertical cross-sectional views showing the approximate structure of a photo-mask in the first embodiment according to the present invention.
제2(a)도 및 제2(b)도는 본 발명에 따른 제 1 실시예에서의 포토마스크로부터 얻어진 빛의 세기 분포를 도시한 예시도.2 (a) and 2 (b) are exemplary views showing the intensity distribution of light obtained from the photomask in the first embodiment according to the present invention.
제3(a)도 및 제3(b)도는 본 발명에 따른 제 1 실시예에서의 포토마스크로부터 얻어진 유효한 빛의 강도 분포를 도시한 예시도.3 (a) and 3 (b) show exemplary distributions of effective light intensity obtained from the photomask in the first embodiment according to the present invention.
제4도는 본 발명에 따른 제 1 실시예에서의 포토마스크로 부터 얻어진 합성된 유효한 빛의 강도 분포를 도시한 예시도.4 is an exemplary diagram showing the distribution of the combined effective light intensity obtained from the photomask in the first embodiment according to the present invention.
제5도는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 다른 면에서의 노광에 의해 얻어진 유효한 빛의 강도 분포를 도시한 예시도.5 is an exemplary diagram showing an effective light intensity distribution obtained by exposure on the other side of the first embodiment according to the present invention.
제6도는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 또 다른 면에서 노광에 의해 얻어진 유효한 빛의 강도 분포를 도시한 예시도.6 is an exemplary diagram showing an effective light intensity distribution obtained by exposure in another aspect of the first embodiment according to the present invention.
제7(a)도는 본 발명에 따른 제 2 실시예에서의 유효한 빛의 강도 분포도를 도시한 예시도.7 (a) is an exemplary diagram showing an effective light intensity distribution diagram in the second embodiment according to the present invention.
제7(b)도는 본 발명에 따른 제 2 실시예에서의 효과를 설명하기 위한 비교예에서의 유효한 빛의 강도 분포를 도시한 예시도.7 (b) is an illustration showing an effective light intensity distribution in a comparative example for explaining the effect in the second embodiment according to the present invention.
제7(c)도는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 효과를 설명하기 위한 다른 비교예에서의 유효한 빛의 강도 분포를 도시한 예시도.7 (c) is an illustration showing an effective light intensity distribution in another comparative example for explaining the effect of the second embodiment according to the present invention.
제8도는 본 발명에 따른 제 3 실시예에서의 빛의 강도 분포를 도시한 예시도.8 is an exemplary diagram showing a light intensity distribution in a third embodiment according to the present invention.
제9(a)도는 본 발명에 따른 제 3 실시예에서의 유효 분포를 도시한 예시도.9 (a) is an exemplary diagram showing an effective distribution in a third embodiment according to the present invention.
제9(b)도는 본 발명에 따른 제 3 실시예에서의 유효 분포를 도시한 예시도.9 (b) is an exemplary diagram showing an effective distribution in a third embodiment according to the present invention.
제9(c)도는 본 발명에 따른 제 3 실시예에서의 합성된 유효 노광세기 분포를 도시한 예시도.9 (c) is an exemplary diagram showing the synthesized effective exposure intensity distribution in the third embodiment according to the present invention.
제10(a)도는 본 발명에 따른 제 4 실시예에서의 감광물질에 형성된 잠재 영상패턴의 형상을 도시한 예시도.10 (a) is an illustration showing the shape of a latent image pattern formed on the photosensitive material according to the fourth embodiment of the present invention.
제10(b)도는 제10(a)도에서의 잠재 영상패턴을 형성하기 위한 포토마스크중의 하나에 있어서 패턴의 형상을 도시한 예시도.FIG. 10 (b) is an illustration showing the shape of a pattern in one of the photomasks for forming the latent image pattern in FIG. 10 (a).
제10(c)도는 제10(a)도에서의 잠재 영상패턴을 형성하기 위한 다른 포토마스크상에서의 다른 하나의 위의 패턴의 형상을 도시한 예시도.FIG. 10 (c) is an illustration showing the shape of another upper pattern on another photomask for forming a latent image pattern in FIG. 10 (a).
제11도는 본 발명에 따른 제 5 실시예에서의 노광장치의 개요도.11 is a schematic diagram of an exposure apparatus in a fifth embodiment according to the present invention;
제12(a)도와 제12(b)도는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 유효한 빛의 강도 분포를 도시한 예시도.12 (a) and 12 (b) are exemplary views showing effective light intensity distributions for explaining the principles of the present invention.
제13도는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 빛의 강도의 분포를 도시한 예시도.13 is an exemplary diagram showing a distribution of light intensities for explaining the principle of the present invention.
제14(a)도 내지 제14(c)도는 현상속도에 있어 비선형 감광물질의 특성을 설명한 특성도.14 (a) to 14 (c) are characteristic diagrams illustrating the characteristics of the nonlinear photosensitive material in developing speed.
제15도는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 유효한 빛의 강도의 분포를 도시한 예시도.15 is an exemplary diagram showing a distribution of effective light intensities for explaining the principles of the present invention.
제16(a)도와 제16(b)도는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 OTF 분포를 도시한 예시도.16 (a) and 16 (b) are exemplary diagrams showing an OTF distribution for explaining the principle of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
100 : 광원 150 : 파리눈 집속자100: light source 150: fly eye focus
170 : 레티컬 190 : 웨이퍼170: Rectal 190: Wafer
210 : 콘트롤 유니트 260 : 판독장치210: control unit 260: reader
본 발명은 반도체 소자 또는 Icd 액정표시 장치등을 제조하는 노광 장치에 관한 것으로, 특히 현상기술, 더 나아가서는 특히 투영노광방법과 투영타입의 노장장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element or an Icd liquid crystal display device, and more particularly, to a developing technique, and more particularly, to a projection exposure method and a projection type exposure apparatus.
종래의 노광방법은 일본 특허공보 NO. 소62 -50811 또는 유럽특허 EP. 90924 에서 공개된 바와 같이, 순회(Circuit) 패턴과 같은 미리 정해진 전달 패턴이 레티컬(Reticle) 혹은 마스크에 공급되고 각 전달 패턴은 단일노광에 의해 기판에 인쇄되어진다. 공정에 있어서, 기판은, 투사된 노광빛에 의해 생성된 잠재(latent) 영상의 세기가 (이후부터, 잠재 영상세기는 ξ으로 나타내기로 한다.) 노광세기 1 에 비례하는 것과 같은 비례관계를 가지는 감광물질(포토리지스트)로 입혀진다. 예를들어, 종래의 일반적으로 사용되는 포지티브 포토리지스트는 아래의 관계식에 표현된 특성을 가지고 있다.Conventional exposure methods are described in Japanese Patent Publication NO. 62-50811 or European Patent EP. As disclosed at 90924, a predetermined transfer pattern, such as a circuit pattern, is supplied to a reticle or mask and each transfer pattern is printed onto the substrate by a single exposure. In the process, the substrate has a proportional relationship such that the intensity of the latent image generated by the projected exposure light (hereinafter, the latent image intensity is expressed as ξ) is proportional to the exposure intensity 1. It is coated with a photoresist. For example, conventionally commonly used positive photoresists have the characteristics expressed in the following relations.
ξ = exp( -CD) ; D = I · t (1)ξ = exp (-CD); D = I t (1)
상기 식에서, I는 노광패턴의 각 지점에서의 빛의 강도를 나타내고, t는 노광시간이고, C는 포토리지스트 타입에 따른 특성상수이다.In the above formula, I represents the intensity of light at each point of the exposure pattern, t is the exposure time, and C is the characteristic constant according to the photoresist type.
상기 관계식 (1)은 아래의 관계식으로 일반화 될 수 있다.The relation (1) can be generalized to the following relation.
ξ = exp( -CD) ; D=J · t = Im· t (2)ξ = exp (-CD); D = Jt = I mt t (2)
상기 식에서 m 은 포토리지스트의 선형성을 나타내는 지수이다. 즉, m = 1 인 포토리지스트는 식 (1)을 만족하는 선형특성을 가지고, m ≠ 1 인 포토리지스트는 비선형 특성을 갖는 것을 나타낸다. 나아가, 빛의 강도의 m차승, 즉 J (= Im)는 포토리지스트에 투사된 노광빛의 노광세기 I 에 의해 잠재 영상반응세기 ξ를 생성키 위한 포토리지스트에 독특한 유효한 빛의 강도로 정의된다. (이후부터 유효한 빛의 강도는 J 로 정의하기로 한다.)In the above formula, m is an index indicating the linearity of the photoresist. That is, a photoresist with m = 1 has a linear characteristic satisfying Expression (1), and a photoresist with m ≠ 1 has a nonlinear characteristic. Furthermore, the m-order of light intensity, or J (= I m ), is the effective light intensity unique to the photoresist for generating potential image response intensity ξ by the exposure intensity I of the exposure light projected on the photoresist. Is defined. (Hereinafter, the effective light intensity will be defined as J.)
더 나아가, 만약 영상구조가 완전히 불일치 한다고 가정하면, 포토리지스트에 있어서 잠재 영상을 생성하기 위한 빛의 강도분포 1(x) (이후부터 빛의 강도 분포라한다) 는 대상 스펙트림을 i0, 노광장치에 있어서 투영광학 계의 광학전달함수 OTF(Optical Transfer Function)를 f, 공간 주파수를 ν 라 하면, 아래와 같이 표현된다.Furthermore, if the image structure is assumed to be completely inconsistent, the light intensity distribution 1 (x) (hereinafter referred to as light intensity distribution) for generating a latent image in the photoresist is i 0 ,. In the exposure apparatus, the optical transfer function OTF (Optical Transfer Function) of the projection optical system is expressed as f and the spatial frequency is expressed as follows.
i(ν) = i0(ν)· f(ν) (3)i (ν) = i 0 (ν) f (ν) (3)
이제, OTF(즉, f)가 공정의 관점에 있어 중요하지 않은 한계 주파수인 공간 주파수 ν0은 노광빛의 파장을 λ, (영상공간 내외) 감광물질의 측면 상부에서 투영 광학계의 뉴메리컬 애퍼튜어(Numerical Aperture)를 NA, 공정상수를 K1이라하면, 아래와 같은 식으로 표현된다.Now, the spatial frequency ν 0 , where the OTF (i.e., f) is an insignificant threshold frequency from the point of view of the process, changes the wavelength of the exposure light to λ, the pneumatic aperture of the projection optics on the side of the photosensitive material (in and out of the image space) If the NA (Numerical Aperture) and the process constant is K 1 , it is expressed as follows.
ν0= 0.5 NA / (K1·λ) (4) ν 0 = 0.5 NA / (K 1 · λ) (4)
따라서, 하나의 투영 광학계의 해상력 한계는 뉴메리컬 애퍼튜어 NA에 의해 이론적으로 결정되어 진다. 이 경우에는, K1= 0.25 이고, 따라서, 투영 광학계의 컷오프(cutoff)주파수 νc는 아래와 같이 된다.Therefore, the resolution limit of one projection optical system is theoretically determined by the Numerical Aperture NA. In this case, K 1 = 0.25, so the cutoff frequency vc of the projection optical system is as follows.
νc = 2NA / λ (5)νc = 2NA / λ (5)
따라서, 종래의 기술에 의해 고 -해상력 노광을 달성하기 위해서는 노광 빛의 파장 λ 를 감소시키거나 혹은, 뉴메리컬 애퍼튜어 NA를 증가 시켜야한다.Therefore, in order to achieve high-resolution exposure by the prior art, it is necessary to reduce the wavelength λ of the exposure light or increase the Numeric Aperture NA.
위에서 언급한 바와같이, 종래의 노광방법과 노광장치는 뉴메리컬 애퍼튜어 NA를 증가시키거나 혹은, 노광빛의 파장 λ 를 감소시키는 것을 통한 방법 외에는 고 -해상력 노광을 실현하는 방법이 없다. 그러나, 투영 광학계 포커스 Fd의 깊이는 아래의 등식(6) 에서 도시된 바와같이, 파장 λ 와 뉴메리컬 에퍼튜어 NA의 2승의 역에 비례하기 때문에, 포커스의 깊이는 위 두가지의 경우 모두에 있어서도 얕아지게 되고, 이에 따라 노광장치의 공정 범위를 확보하지 못하는 결과를 초래한다. 또한, 투영 광학계의 스케일이 증가되어야 하거나 혹은, 어떤 특별한 구조가 사용되어어야 하는데 이때문에 실질적인 노광장치를 구성하는 것이 어렵게 된다. 나아가서, 감광물질(포토리지스트)상의 최종 해상력 한계는 투영 광학 계에 의해 결정된 해상력 한계를 초과할수 없다.As mentioned above, conventional exposure methods and exposure apparatuses have no method of realizing high-resolution exposure other than by increasing the numerical aperture NA or reducing the wavelength? Of the exposure light. However, since the depth of the projection optical focus F d is proportional to the inverse of the wavelength λ and the quadratic of the NEP, as shown in equation (6) below, the depth of focus is the same in both cases. Also becomes shallower, resulting in a failure to secure the process range of the exposure apparatus. In addition, the scale of the projection optical system must be increased or some special structure must be used, which makes it difficult to construct a practical exposure apparatus. Furthermore, the final resolution limit on the photosensitive material (photoresist) cannot exceed the resolution limit determined by the projection optical system.
Fd=K2· λ / (NA)2(6)F d = K 2 · λ / (NA) 2 (6)
(여기서 K2는 공정상수이다)Where K 2 is the process constant
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 노광빛의 파장을 변경 시키기 위한 수단을 적용시키지 않을 뿐만 아니라, 투영 광학계의 구조를 크게 변경시키지 않으면서(또한, 스케일의 증가나 시스템의 복잡성을 초래하지 않으면서) 투영 광학계의 해상력 한계를 초과하는 고 -해상력 노광을 실현할 수 있는 새로운 노광방법과 새로운 노광장치를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, in order to solve the above problem, the present invention not only applies a means for changing the wavelength of exposure light, but also does not significantly change the structure of the projection optical system (and also increases the scale or complexity of the system). It is an object of the present invention to provide a new exposure method and a new exposure apparatus capable of realizing high-resolution exposure that exceeds the resolution limit of the projection optical system without causing.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하나의 투영 광학계를 통한 노광 빛 하에서, 기판상에 입혀진 감광물질 위에 포토마스크(레티컬) 상에 형성된 전달 패턴을 투영하기 위한 노광방법과 노광장치를 채용하고 있다. 상기 투영 광학계내에서 감광물질은 잠재 영상반응 세기는 입사 노광빛의 빛의 강도에 대하여는 비선형적이고 빛의 강도분표에 있어 서로 다른 다수개의 노광공정들이 수행됨에 의하여 나타나는, 비선형 감광도 특성을 가진다. 이로써 감광물질에 있어서 패턴은 투영 광학계의 해상력 한계보다 더 높은 해상력을 가지게 된다.In order to achieve the above object, the present invention employs an exposure method and an exposure apparatus for projecting a transmission pattern formed on a photomask (retical) on a photosensitive material coated on a substrate under exposure light through one projection optical system. have. In the projection optical system, the photosensitive material has a nonlinear photosensitive characteristic, in which the latent image response intensity is nonlinear with respect to the light intensity of the incident exposure light and is obtained by performing a plurality of different exposure processes in the light intensity distribution. As a result, the pattern in the photosensitive material has a higher resolution than the resolution limit of the projection optical system.
상기에서 설명한 바와 같은 비선형 특성을 가진 감광물질은 비선형 특성으로 어떠한 것도 될수 있다. 예를 들어, 잠재 영상(ξ)이 입사광의 강도의 m차승에 따라 강화(증가) 되는 (즉, Im, 여기서 m 〉 1) 비선형 관계를 가진 것일수 있고, 혹은 역으로, 잠재 영상(ξ)이 입사 광의 강도의 m차승에 따라 이완(감소)되는 (즉. Im,여기서 m 〈 1) 비선형의 관계일수 있다.The photosensitive material having the nonlinear characteristics as described above may be any of the nonlinear characteristics. For example, the latent image ξ may have a nonlinear relationship that is enhanced (ie, I m , where m> 1) as the m-order of the intensity of the incident light is increased, or vice versa. ) May be a nonlinear relationship where (i.e. I m , where m <1) is relaxed (decreased) with the m-order of the intensity of the incident light.
본 발명에 따른 노광방법과 노광장치의 실시예는 다음과 같이 정리된다.Embodiments of the exposure method and the exposure apparatus according to the present invention are summarized as follows.
상호 공간적인 상 교체가 이뤄지는 여러타입의 전달패턴은, 기결정된 패턴이 비선형 감광물질내에서 형성됨에 따라 다수개의 포토마스크상에 각각 서로 독립하여 예비적으로 형성된다. 노광 공정들이 성공적으로 수행되면 다수개의 빛의 강도분포사이에서 특정한 공간적인 상교체의 현상을 가지는 다수개의 빛의 강도분포(위에서 언급한 다수개의 전달패턴타입에 상응하는 빛의 세기분포)가 발생한다. 즉, 다수개의 패턴은, 다수개의 포토마스크 사이에서 미리 정해진 공간적인 상교체와의 관계 하에서 다수개의 포토마스크 상에 예비적으로 준비되어지고, 이러한 포토마스크상에 복수노광이 실행되면 감광물질내에 투영 광학계의 해상력 한계보다 상당히 더 해상도가 높은 노광패턴을 형성하게 된다.Several types of transfer patterns, in which mutual spatial phase replacement is performed, are preliminarily formed independently on each other on a plurality of photomasks as predetermined patterns are formed in nonlinear photosensitive materials. Successful exposure processes result in multiple light intensity distributions (light intensity distributions corresponding to multiple transfer pattern types mentioned above) with specific spatial crossover phenomena among multiple light intensity distributions. . That is, a plurality of patterns are preliminarily prepared on the plurality of photomasks under a relationship with a predetermined spatial crossover between the plurality of photomasks, and when a plurality of exposures are performed on such photomasks, they are projected into the photosensitive material. This results in exposure patterns that are significantly higher in resolution than the resolution limits of the optical system.
본 발명에 따른 노광방법과 노광장치의 또 다른 실시예는 다음과 같이 정리된다.Another embodiment of the exposure method and exposure apparatus according to the present invention is summarized as follows.
단일 포토마스크는 비선형 감광물질내에서 형성될 수 있는 미리 절정된 패턴의 노광패턴에 상응하여 하나의 패턴으로 형성되어지고, 복수 노광은 포토마스크를 교체하면서 실행되어지며, 이로써 노광패턴이 감광물질내에 투영 광학 계의 해상력 한계보다 상당히 더 높은 해상력으로 형성되어진다.A single photomask is formed in one pattern corresponding to an exposure pattern of a pre-clined pattern that can be formed in a nonlinear photosensitive material, and multiple exposures are performed while replacing the photomask, thereby exposing the exposure pattern to the photosensitive material. It is formed with a resolution much higher than the resolution limit of the projection optical system.
또한, 본 발명에 따른 노광방법과 노광장치의 또 다른 실시예는 다음과 같이 정리되어진다.Further, another embodiment of the exposure method and the exposure apparatus according to the present invention are summarized as follows.
상기 두 경우의 실시예에 적용된 바와 같은, 노광공정들의 임의 조합에 의해 공간적인 상교체 현상을 갖는 복수의 빛 강도 분포에 의한 노광이 이루어진다. 즉, 다중노광은 다수유형의 포토마스크를 사용하는 복수의 노광과, 하나의 단일 특정의 포토마스크를 사용하는 복수 노광의 임의적 조합에 의한 복수노광에 의해 이루어지는데 이러한 복수 노광과정에서 투영 광학계의 해상력 한계보다 상당히 더 높은 해상력을 가진 노광 패턴이, 감광물질 상에 형성된다.Any combination of exposure processes, as applied to the embodiments of the above two cases, results in exposure by a plurality of light intensity distributions having a spatial crossover phenomenon. In other words, the multi-exposure is achieved by a plurality of exposures using an arbitrary combination of a plurality of exposures using multiple types of photomasks and a plurality of exposures using one single specific photomask. An exposure pattern with a resolution significantly higher than the limit is formed on the photosensitive material.
본 발명은 비교적 특정한 예로서 설명되어진 상기 세개의 실시예에 한정되어 겨서는 안된다. 본 발명의 핵심은 노광이 상호 공간적인 상 교체가 이뤄지는 두개 또는 그 이상의 노광패턴으로 하나의 비선형 감광물질상에서 실행되고, 이로써 감광 패턴이 투영광학계의 해상력 한계보다 더 높은 해상력으로 감광물질내에 형성되는 데에 있다.The present invention should not be limited to the above three embodiments, which have been described as relatively specific examples. The core of the present invention is that exposure is performed on one nonlinear photosensitive material with two or more exposure patterns in which mutual spatial phase replacement is performed, whereby the photosensitive pattern is formed in the photosensitive material at a resolution higher than the resolution limit of the projection optical system. Is in.
상기 비선형 감광물질의 예는 방향족 물질 혹은 폴리스틸렌 물질에서 관찰되는 바와 같이, 두개의 광자 흡수 물질을 가지는 일종의 리지스트(Resist) 이다(이후부터 이출 두개의 광자 흡수 리지스트라 한다). 이러한 두개의 광자 흡수 리지스트의 비선형성은 예를들면, “NIKKEI ICRODEVICES, FEB. 1987, PP. 91 -101” 혹은 “EnS. Wu, et al,” TWO -PHOTON LITHOGRAPHY FOR MICROELECTRONIC APPLICATION,” SPIE vol. 1674 Optical/Laser Microlithography V (1992), pp. 776 -782.” 등에서 예로서 설명되어 있다.An example of such a non-photosensitive material is a type of resist having two photon absorbing materials, as observed in aromatics or polystyrene materials (hereinafter referred to as two-photon absorbing resists). Nonlinearities of these two photon absorption resistors are described, for example, in “NIKKEI ICRODEVICES, FEB. 1987, pp. 91 -101 ”or“ EnS. Wu, et al, “TWO-PHOTON LITHOGRAPHY FOR MICROELECTRONIC APPLICATION,” SPIE vol. 1674 Optical / Laser Microlithography V (1992), pp. 776 -782. ", And the like.
또한, 상기 비선형 감광성은 빛의 강도에 따라 서로 다른 잠재영상을 갖는 복수의 감광물질을 기판을 코우팅함으로써 얻을 수 있다.In addition, the nonlinear photosensitivity may be obtained by coating a substrate with a plurality of photosensitive materials having different latent images according to light intensity.
본 발명의 양호한 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
첫째로, 본 발명의 기본적인 원리를 상세히 설명한다. 다음의 설명은 이중노광은 투영 광학계의 해상력 한계를 넘는 어떤 해상력을 달성하기 위해 첫번째 패턴을 가지는 첫번째 포토마스크와, 두번째 전달패턴을 가지는 두번째 포토마스크로써 이루어진 두개의 포토마스크에 의해 실행되는 가장 기본적인 경우에 관한 것이다.First, the basic principle of the present invention will be described in detail. The following description is the most basic case where a double exposure is implemented by two photomasks consisting of a first photomask with a first pattern and a second photomask with a second transfer pattern to achieve some resolution beyond the resolution limit of the projection optics. It is about.
여기에서 언급된 비선형 특성을 가진 감광물질은 하나의 특정한 물질을 의미하는 데, 그 물질내에서는 입사 노광빛의 빛세기 I 의 m 차승 (m ≠ 1)에 따라 잠재 영상 ξ 이 변하게 된다. 또한, 유효한 빛의 강도 J 는 투영 광학계로 부터 감광물질위로 투사된 노광빛의 강도 I 에 상응하는, 감광물질 내의 잠재 영상 반응 ξ 를 생성하는 데 기여하는 하나의 유효한 빛의 강도이다. 유효한 빛의 강도 분포 J(x)는 빛의 강도 분포 1(x)의 m차승으로 정의된다.The photosensitive material having the nonlinear characteristics referred to herein means a specific material, in which the latent image ξ changes according to the m-order (m ≠ 1) of the light intensity I of the incident exposure light. In addition, the effective light intensity J is one effective light intensity that contributes to generating a latent image response ξ in the photosensitive material, which corresponds to the intensity I of the exposure light projected onto the photosensitive material from the projection optical system. The effective light intensity distribution J (x) is defined as the m-order of the light intensity distribution 1 (x).
우선, 본 발명으로 들어 가기전, 발명자가 연구한 다양한 연구예들에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 원리와 효과를 설명하여 본 발명의 개념을 명확히 하기로 한다. 첫째로 고려할 것은 첫번째 연구 예이다. 이 연구 예에서는 단지, 하나의 노광 공정이 종래의 노광방법과 노광장치에 있어서 하나의 선형적인 감광물질로 실행되어진다. 제12(a)도는 감광물질내의 영상 평면상에 있는 노광패턴이 일차원의 장면으로서 정현파 빛 강도분포를 취하는 경우에 있어서의 선형 감광물질의 유효한 빛의 강도 분포인 J(x)를 나타낸다. 단일 노광이 분산되는 빛 하에서 실행될 때, 투영 광학계를 통해 감광물질상에 영상화된 노광패턴의 빛의 강도 분포 I(x)는 다음의 식으로 주어진다. 대상물의 빛 세기분포를 I0(x) 라 하고, 투영 광학계의 점 확장 함수를 F(x)라 하면,First, before entering the present invention, various research examples studied by the inventors will be described. The principles and effects of the present invention will be described to clarify the concept of the present invention. The first consideration is the first study example. In this research example, only one exposure process is performed with one linear photosensitive material in the conventional exposure method and exposure apparatus. FIG. 12 (a) shows J (x) which is an effective light intensity distribution of the linear photosensitive material when the exposure pattern on the image plane in the photosensitive material takes a sine wave light intensity distribution as a one-dimensional scene. When a single exposure is performed under scattered light, the light intensity distribution I (x) of the exposure pattern imaged on the photosensitive material through the projection optical system is given by the following equation. If the light intensity distribution of the object is called I 0 (x) and the point expansion function of the projection optical system is F (x),
I(x) = I0(x) * F(x) (7)I (x) = I 0 (x) * F (x) (7)
상기 식에 있어서, x 는 감광물질상와 하나의 위치좌표이고 기호 * 는 콘버류션(Convolution)을 나타내는 연산자이다. 다음에, 선형 감광물질에 있어서 영상 평면상의 세기 스펙트럼 i 는 푸리에(Fourier) 변형의 컨버류션 이론에 의해 아래의 식으로 주어진다.In the above formula, x is one positional coordinate with the photosensitive material phase and the symbol * is an operator representing convolution. Next, the intensity spectrum i on the image plane for a linear photosensitive material is given by the following equation by the converging theory of Fourier transformation.
i(ν) = i0(ν) · f(ν) (8)i (ν) = i 0 (ν) f (ν) (8)
상기 식에 있어서, ν 는 하나의 공간 주파수이고, i0는 목적물의 강도 스펙트럼이고 f 는 투영 광학계의 광학전달함수 OTF 로 불리는 것과 일치한다. 따라서, 제12(a)도와 식 (8)에서 알수 있는 바와같이, 유효한 빛의 강도 분포의 스펙트럼 J(x)는 투영 광학계의 절단(cutoff) 주파수 (2NA/λ)에 걸친 단일 노광 공정에 있어서는 형성되지 않는다. 그리하여, 투영광학계의 해상력 한계를 초과하는 것은 불가능하다.In the above formula, v is one spatial frequency, i 0 is the intensity spectrum of the target and f is consistent with what is called the optical transfer function OTF of the projection optical system. Thus, as can be seen from the twelfth (a) diagram and the equation (8), the spectrum J (x) of the effective light intensity distribution is obtained in a single exposure process over the cutoff frequency (2NA / λ) of the projection optical system. Not formed. Thus, it is impossible to exceed the resolution limit of the projection optical system.
이제, 두번째 연구예를 살펴보기로 한다. 이 예에서는, 본 발명에 적용된 비선형 감지특성을 가진 감광물질, 예를들면, 두개의 광자 흡수 리지스트를 사용하여 단지 하나의 노광공정이 수행된다. 두개의 광자 흡수 리지스트에 관한 자료들은 예를 들어, SPIE. vol. 1674(1992) pp. 776 -778과 같은 간행물들이다. 두개의 광자 흡수 리지스트는 유효한 빛의 강도 분포 J(x)가 빛의 강도 분포 I(x) 의 2 승(m = 2)에 비례하는 특성을 갖는다. 그래서, 만약, 노광패턴의 세기 분포가 두개의 광자 흡수 리지스트내의 영상 표면에서 정현파적이라면, 합성된 유효한 빛의 강도 분포는 어떤 부분에서는 예리하고, 어떤 부분에서는 제12(b)도에 도시된 바와같이, 둔하게 된다.Now, let's look at the second study. In this example, only one exposure process is performed using a photosensitive material having a non-linear sensing characteristic, for example, two photon absorption resists, applied to the present invention. Data on two photon absorption resistors are described, for example, in SPIE. vol. 1674 (1992) pp. Publications such as 776 -778. The two photon absorbing resists have the property that the effective light intensity distribution J (x) is proportional to the power of the light intensity distribution I (x) (m = 2). Thus, if the intensity distribution of the exposure pattern is sinusoidal at the image surface in the two photon absorption resists, the synthesized effective light intensity distribution is sharp in some parts and in some parts shown in Figure 12 (b). As it is, it becomes dull.
비록, 그러한 예리한 피크(peaks)의 패턴이 부분적으로는 강한 대조를 이루게 되나 제12(b)도에 도시된 바와같이, 패턴의 피치는 빛의 강도 분포 I(x)의 피치보다 결코 더 작아지지 않는다. 왜냐하면, 상기 식 (8)의 등식을 만족하기 때문이다. 따라서 해상력은 투영 광학계의 해상력 한계를 초과할 수 없다. 그러므로, 투영광학계의 해상력의 한계를 초과한 고 해상력은 일반적으로 종래의 장치에 사용되어지고 있는 선형적인 감광물질 대신에 종래의 노광장치에 비선형 감광물질을 사용하는 것만으로는 달성되어 질 수 없음을 알 수 있다.Although the pattern of such sharp peaks is partially in strong contrast, as shown in FIG. 12 (b), the pitch of the pattern never becomes smaller than the pitch of the light intensity distribution I (x). Do not. This is because the above equation (8) is satisfied. Therefore, the resolution cannot exceed the resolution limit of the projection optical system. Therefore, the high resolution beyond the limit of the resolution of the projection optical system can not be achieved by using nonlinear photosensitive materials in conventional exposure apparatuses instead of the linear photosensitive materials generally used in conventional apparatuses. Able to know.
이제, 세번째 연구예를 살펴보자. 여기에서는 본 발명에 적응된 하나의 비선형 감광물질이 사용되고 이중 노광은 중첩되는 단일 패턴으로 감광물질상의 동일한 위치에서 이뤄진다. 노광이 균등한 조명빛 하에서 수행된다고 가정하면, 유효한 빛의 강도 분포 J(x)는 아래와 같아진다. 단, 대상물의 강도 분포를 I0(x), 투영 광학계의 점 확산 함수를 F(x)라 한다.Now let's look at the third example. Here, one non-linear photosensitive material adapted to the present invention is used and the double exposure takes place at the same location on the photosensitive material in a single pattern that overlaps. Assuming that the exposure is performed under uniform illumination light, the effective light intensity distribution J (x) becomes as follows. However, the intensity distribution of the object is called I 0 (x) and the point diffusion function of the projection optical system is called F (x).
J(x) = {I(x)}2= {I0(x) * F(x)}2(9)J (x) = {I (x)} 2 = {I 0 (x) * F (x)} 2 (9)
이것으로 부터, 유효한 빛의 강도 분포의 스펙트럼 j 는 푸리에 변형의 콘버류션 이론에 의해 아래와 같게 된다.From this, the spectrum j of the effective light intensity distribution becomes as follows by the Fourier transformation's converging theory.
j(ν) = {i0(ν)·f(ν) * {i0(ν)·f(ν)} (10)j (ν) = {i 0 (ν) f (ν) * {i 0 (ν) f (ν)} (10)
유효한 빛의 강도 분포는 두개의 광자 흡수 리지스트인 경우에 있어서는 상기 등식 (9)로 주어지기 때문에, 유효한 빛의 강도 분포는 첫번째와 두번째 연구 예의 경우인 상기 등식 (7)의 경우에 비해 더욱 예리해진다.Since the effective light intensity distribution is given by equation (9) in the case of two photon absorption resists, the effective light intensity distribution is sharper than in the case of equation (7), which is the case of the first and second study examples. Become.
유효한 빛의 강도 분포가 예리해지는 동안 해상력은 공간 주파수의 관점에서 증가되지 않는다. 그러므로, 그러한 노광이 단순히 두번 되플이 된다면, 해상력은 두번째 연구 결과에 있어서 처럼 투영 광학계의 해상력 한계를 초과 할 수 없다.While the effective light intensity distribution is sharpened, the resolution does not increase in terms of spatial frequency. Therefore, if such exposure is simply repeated twice, the resolution cannot exceed the resolution limit of the projection optics as in the second study.
이제, 네번째 연구예를 살펴 보기로 한다. 이 연구예에 있어서는, 종래의 일반적으로 사용되는 선형 감광물질이 적용되고, 노광이 상호 상이 교체되는 두가지 타입의 강도 분포로써 두번 수행된다. 예를 들면, 제13도에 도시된 바와같이, 첫번째 노광은 굵은선(편의상, 1차원으로 도시됨)으로 표시된 바와같이, 정현파 강도 분포 I1(x)의 노광패턴으로 선형 감광물질을 비추고, 두번째 노광은 제13도의 점선으로 도시된 바와 같이 180도 위상이 변환된 정현파 강도 분포 I2(x)의 노광패턴으로 선형 감광물질을 비춘다. 제14(a)도는 노광의 현상속도에 관한 선형물질의 특성을 나타내고 있다. 여기에서 수평축은 강도 I 와 노광 시간 t 의 곱인 노광 E 로 나타내어지고 있다. 노광 E 는 에너지에 비례하기 때문에, 유효한 빛의 강도 J 와 노광 E 는 실질적으로 서로 균등한 것으로 보여진다.Now, let's look at the fourth study. In this study example, a conventionally used linear photosensitive material is applied, and exposure is performed twice with two types of intensity distributions in which phases are interchanged. For example, as shown in FIG. 13, the first exposure illuminates the linear photosensitive material with an exposure pattern of sinusoidal intensity distribution I 1 (x), as indicated by the bold line (for convenience, shown in one dimension), The second exposure illuminates the linear photosensitive material with an exposure pattern of the sinusoidal intensity distribution I 2 (x) with a 180 degree phase shift as shown by the dotted line in FIG. 13. Fig. 14 (a) shows the characteristics of the linear material with respect to the developing speed of exposure. Here, the horizontal axis is represented by exposure E which is the product of intensity I and exposure time t. Since the exposure E is proportional to the energy, the effective light intensity J and the exposure E are shown to be substantially equal to each other.
이제, 이러한 도면으로 선형 감광물질상의 다른 포인트 XA와 XB를 고려해 보기로 한다. 강도 분포 I1(x)는 선형 감광물질상의 한 점 XA내로 투사되는 빛의 세기로서, I1(XA)= IMAX를 형굉하고, 세기 분포 I2(X)는 선형 감광물질상의 한 포인트 XA내로 입사되는 빛의 강도로서 I2(XA) = 0를 만족한다. 이와 유사하게, 포인트 XA로 부터 상이 180 도 공간적으로 이동된 다른 포인트 XB로 입사되는 빛의 강도로서1(XB) = IMAX/ 2와 I2(XB) = IMAX/ 2로 얻어진다. 따라서, 포인트 XA에서의 노광 EA는 아래와 같이 계산된다.Now consider these points X A and X B on the linear photosensitive material. Intensity distribution I 1 (x) is the intensity of light projected into a point X A on the linear photosensitive material, where I 1 (X A ) = I MAX , and intensity distribution I 2 (X) is the The intensity of light incident into point X A satisfies I 2 (X A ) = 0. Similarly, the intensity of light incident from point X A to another point X B shifted 180 degrees spatially, where 1 (X B ) = I MAX / 2 and I 2 (X B ) = I MAX / 2 Obtained. Thus, the exposure E A at point X A is calculated as follows.
EA= {I1(XA) + I2(XA))·tE A = (I 1 (X A ) + I 2 (X A ))
= {IMAX+ 0}·t= {I MAX + 0}
= IMAX·t= I MAX t
또한, 포인트 XB에서의 노광 EB는 아래와 같다.In addition, exposure at point E B X B are as follows;
EB= {I1(XB) + I2(XB))·tE B = (I 1 (X B ) + I 2 (X B )) t
= {IMAX/2 + IMAX/2}·1= {I MAX / 2 + I MAX / 2} · 1
= IMAX·t= I MAX t
결론적으로, 선형 감광물질이 사용되어지는 경우에 있어서는, 두개의 다른 포인트 XA와 XB에서의 현상속도 GA와 GB는 제14(a)도에 도시된 바와 같이 상호 동등하다. 이러한 사실은 노광이 공간적으로 위상이 잔 주기만큼 이동된 정현파 강도 분포인 I1(X)와 I2(X)로 선형 감광물질상에 두번 실행되어 졌을 때, 현상후에 어떠한 콘트러스트(Contrast)도 일어나지 않는다.(즉, 선 과 공간 패턴이 분리되어질 수 없다.) 따라서 원하는 고해상도를 달성하지 못하게 된다. 이러한 사실을 유효한 빛의 강도 분포의 관계로 설명해 보면, 제15도에 도시된 바와같이, 그 분포는 균등하게 형성되고, 그것은 마스크 패턴의 이동으로는 원하는 노광을 얻을 수 없는 문제를 야기시킨다.In conclusion, in the case where a linear photosensitive material is used, the developing speeds G A and G B at two different points X A and X B are equal to each other as shown in Fig. 14 (a). This fact is that after exposure is performed twice on the linear photosensitive material, I 1 (X) and I 2 (X), which are spatially shifted phase-shifted sinusoidal intensity distributions, no contrast is observed after development. It does not occur (ie, the line and space patterns cannot be separated). Therefore, the desired high resolution is not achieved. Explaining this fact as a relationship of the effective light intensity distribution, as shown in FIG. 15, the distribution is formed evenly, which causes a problem that the desired exposure cannot be obtained by the movement of the mask pattern.
본 발명의 원리와 효과는 상기 연구예들을 참작함으로써 설명되어진다.The principle and effect of the present invention will be explained by considering the above examples.
본 발명은 비선형 감각 특성을 가진 감광물질을 사용하고, 상호 공간적으로 이동되는 상을 가지는 노광패턴으로 다수의 노광공정들을 실행함으로써 투영 광학계의 해상력 한계를 초과하는 보다 정교한 패턴구조가 형성되는 것을 가능하게 한다.The present invention makes it possible to form a more sophisticated pattern structure that exceeds the resolution limit of the projection optical system by using a photosensitive material having nonlinear sensory properties and performing a plurality of exposure processes with an exposure pattern having images that are spatially shifted. do.
본 발명의 기본 개념을 설명하기 위해, 노광이 어떤 두개의 광자 흡수 리지스트상에서 두번 형성되는 경우에 있어서의 투영 광학계에 의해 집중된 분리 패턴(포인트 패턴)을 고찰해 보기로 한다. 이 경우에 있어서는, 두개의 광자 흡수 리지스트는 점(포인트) 영상의 유효한 빛의 강도 분포를 보다 예리하게 만든다. 또한, 이경우에 있어서, 조명빛의 상태에 관계없이 투영 광학계에 의해 점과 같은 패턴의 강도 분포 F(x)에 대해 숙고해 볼 필요가 있다.In order to explain the basic concept of the present invention, a separation pattern (point pattern) concentrated by the projection optical system in the case where the exposure is formed twice on any two photon absorption resists will be considered. In this case, the two photon absorption resistors sharpen the effective light intensity distribution of the point image. In this case, it is necessary to consider the intensity distribution F (x) of the pattern such as a point by the projection optical system regardless of the state of illumination light.
다음, 원하는 강도 분포 i0(x)가 점과 같은 패턴의 영상을 중첩시킴으로써 형성된다고 가정하면, 유효한 빛의 강도 분포 J(x) 는 점 영상들을 포커싱함에 의해 얻어지는 빛 영상 강도의 중첩이 될것이다. 이것은 아래의 식으로 주어진다.Next, assuming that the desired intensity distribution i 0 (x) is formed by superimposing an image of the same pattern as the point, the effective light intensity distribution J (x) will be a superposition of the light image intensity obtained by focusing the point images. This is given by
J(X) = I0(X) * {(F(X)}2(11)J (X) = I 0 (X) * {(F (X)} 2 (11)
점과 같은 패턴 영상의 유효한 빛의 강도 분포는 {F(x)}2로 표현되기 때문에, 투영 광학계의 점 확산 분포 F(x) 보다 더 예리해지고, 해상력에 있어서도 높아진다.Since the effective light intensity distribution of a pattern image such as a dot is represented by {F (x)} 2 , it is sharper than the point diffusion distribution F (x) of the projection optical system and also high in resolution.
상기 등식 (11)의 푸리에 변형으로 유효한 빛의 강도 분포의 스펙트럼은 다음의 식으로 주어진다.The spectrum of the light intensity distribution effective by the Fourier transform of Equation (11) is given by the following equation.
j(ν) = i0(ν)·{f(ν) * f(ν)} (12)j (ν) = i 0 (ν) · {f (ν) * f (ν)} (12)
따라서, f*f 는 본 발명의 원리하에 유효한 빛의 강도 분포를 얻기위한 투영 광학계의 기본적인 OTF로 생각되어 질 수 있다. 이것은 절단 주파수가 상기 등식 (8)에 의해 도시된 바와같이, 종래 기술에 있어서의 OTF(즉, f)에 있어서 2NA/2 이고 한편, 본 발명에 있어서는 절단 주파수가 4NA/λ로 되고 두배의 해상력을 갖게된다. 제16(a)도와 제16(b)도는 OTF 의 비교를 도식적으로 도시하고 있다. 제16(a)도는 종래의 노광 방법에 있어서의 OTF 를 도시하고, 제16(b)도는 하나의 분리 패턴이 두개의 광자 흡수 리지스트가 사용되는 경우에 있어서의 유효한 OTF 를 도시하고 있다. 이것은 하나의 잠재 영상이 하나의 분리패턴과 같은 다중노광주사에 의해, 그리고 두개의 광자 흡수 리지스트를 사용함으로 형성된다면, 보다 정교한 패턴이 투영 광학계의 해상력 한계를 초월하는 해상력으로 형성되어질 수 있다. 위에서 언급한 바와같이, 패턴은 비선형 감지 특성을 가지는 감광물질로 분리패턴의 다중 노광의 조합에 의해 광학계의 해상력 한계를 넘어서 형성될 수 있다. 또한, 다중 노광이 완전히 분리되지 않고 대략 분리된 하나의 패턴으로 이뤄지는 경우에는, 하나의 합성 패턴이 분리패턴의 경우에 있어서 처럼 유사하게 감광물질내에서 투영 광학계의 해상력 한계를 넘어 또한 형성될 수 있다. 이 경우에 있어서. 효과한 빛의 강도 분포의 스펙트럼 j 는 아래와 같이 표현된다.Thus, f * f can be thought of as the basic OTF of the projection optical system for obtaining an effective light intensity distribution under the principles of the present invention. This means that the cutting frequency is 2NA / 2 for OTF (i.e., f) in the prior art, as shown by Equation (8) above, while in the present invention, the cutting frequency is 4NA / λ and double resolution. Will have Figures 16 (a) and 16 (b) show a comparison of OTFs. FIG. 16 (a) shows the OTF in the conventional exposure method, and FIG. 16 (b) shows the effective OTF in the case where two photon absorption resistors are used in one separation pattern. This means that if one latent image is formed by multiple exposure scanning, such as one separation pattern, and by using two photon absorption resistors, a more sophisticated pattern can be formed with resolution beyond the resolution limits of the projection optics. As mentioned above, the pattern may be formed beyond the resolution limit of the optical system by a combination of multiple exposures of the separation pattern with a photosensitive material having nonlinear sensing characteristics. In addition, in the case where multiple exposures are made of one pattern that is roughly separated instead of completely separated, one composite pattern may also be formed beyond the resolution limit of the projection optical system in the photosensitive material similarly as in the case of the separation pattern. . In this case. The spectrum j of the effective light intensity distribution is expressed as follows.
J(ν) = Σi0(ν)· {f(ν) * f(ν)} (13)J (ν) = Σi 0 (ν) · (f (ν) * f (ν)} (13)
상기 식에 있어서, I0j는 j번째 대략적으로 분리된 대상 스펙트럼이다. 또한, 상기 등식 (13)에 있어 I′(ν) = Σi0j(ν)로 표현하면, (I′(ν)는 분리 패턴을 중첩시킴으로써 형성되는 영상패턴의 대상 스펙트럼으로서 희미해 질 수 있다. 유효한 빛의 강도 분포의 종래 스펙트럼에 있어서, 상기 등식 (8) 에서 도시하고 있는 바와같이, OTF(f)의 절단 주파수는 2NA/λ를 결코 초과할 수 없지만, 본 발명에서는 {f(ν) * f(ν))의 유효한 OTF를 가진 절단 주파수는 상기 등식 (13)에 의해 도시된 바와같이 4NA/λ이 되고, 유효한 빛의 강도 분포 절단 수파수가 (4NA/)λ에 이르는 유효한 빛의 강도 분포의 스펙트럼을 포함한다.In the above formula, I 0j is the j th roughly separated object spectrum. In addition, when I '(ν) = Σi 0j (ν) in Equation (13), (I' (ν) may be blurred as a target spectrum of an image pattern formed by overlapping separation patterns. In the conventional spectrum of the effective light intensity distribution, as shown in equation (8) above, the truncation frequency of OTF (f) can never exceed 2NA / λ, but in the present invention, {f (ν) * The cutting frequency with an effective OTF of f (ν)) becomes 4NA / λ, as shown by equation (13) above, and the effective light intensity of which the effective light intensity distribution cutting frequency reaches (4NA /) λ. Contains the spectrum of the distribution.
상기에서 언급한 바와같이, 종래의 노광 방법에 있어서, 단지 비선형 감광물질을 사용함으로, 감광물질에 형성되는 패턴의 피치는 투영 광학계의 해상력 한계를 결코 초과할 수 없다. 이와 대조적으로, 본 발명에 있어서, 대상 스펙트럼 I′를 적절히 공급하기 위해 상호 공간적인 상 교체가 이뤄진 강도 분포로서 다중 노광은 비선형 감광물질상에 실행되고, 이로써, 유효 빛의 강도 분포가 투영 광학계의 해상력 한계를 넣는 피치를 가진 패턴으로 형성될 수 있다.As mentioned above, in the conventional exposure method, by using only the nonlinear photosensitive material, the pitch of the pattern formed on the photosensitive material can never exceed the resolution limit of the projection optical system. In contrast, in the present invention, multiple exposures are performed on a nonlinear photosensitive material as an intensity distribution in which mutual spatial phase replacement is performed to adequately supply an object spectrum I ', whereby the intensity distribution of the effective light is determined by the projection optical system. It can be formed into a pattern with a pitch that puts a resolution limit.
본 발명은 또한. 제14(b)도와 제14(c)도를 참조하여, 노광과 현상 비율사이의 관계에 대하여 기술한다. 상호 상 교체가 되는 강도 분포의 두가지 유형은 제13도에 도시된 바와같은 것이다. 보다 상세히는, 첫번째 노광에 있어서, 비선형 감광물질은 제13도 에서 굵은 선으로 도시된 바와같이, 정현파 강도 분포 I1(x)의 노광패턴에 의해 비쳐지고, 두번째 노광에 있어서, 비선형 감광물질은 제13도의 점선으로 도시된 바와같이, 상이 180도 교체된 정현파 세기 분포 I2(x)의 노광패턴에 의해 비쳐진다. 제14((b)도는 노광에 있어, 현상 비율에 관한 비선형 감광물질의 특성을 나타내고 있고, 이 가운데 수평축은 세기 I 와 노광시간 t 의 곱인, 노광 E 를 나타낸다. 노광 E 는 에너지와 상응하기 때문에, 유효한 빛의 강도 J 와 노광 E 는 서로 상응한 것으로 도시된다.The invention also. With reference to FIG. 14 (b) and FIG. 14 (c), the relationship between exposure and a developing ratio is described. Two types of strength distributions that are mutually interchangeable are as shown in FIG. More specifically, in the first exposure, the nonlinear photosensitive material is illuminated by an exposure pattern of sinusoidal intensity distribution I 1 (x), as shown by the thick line in FIG. 13, and in the second exposure, the nonlinear photosensitive material is As shown by the dotted line in FIG. 13, the image is illuminated by the exposure pattern of the sinusoidal intensity distribution I 2 (x) that is rotated 180 degrees. Figure 14 (b) shows the characteristics of the nonlinear photosensitive material with respect to the development ratio in exposure, and the horizontal axis represents exposure E, which is the product of intensity I and exposure time t. Since exposure E corresponds to energy, , The effective light intensity J and the exposure E are shown to correspond to one another.
이제, 이러한 도면으로, 비선형 감광물질 상의 두개의 다른 점 XA, XB에 대해 고찰해 본다. 강도 분포 I1(x)는 비선형 감광물질 상의 어떤 점 XA로입사하는 빛의 강도로서, I1(XA)=IMAX을 만족하고, 강도 분포 I2(X)는 비선형 감광물질 상의 어떤 점 XA내로 입사하는 빛의 강도로서, I2(XA) = 0을 만족한다. 이와 유사하게, 점 XB로 부터 상이 180도 교체된 다른 점 XB로 입사하는 빛의 강도는 I1(XB) = IMAX/2와 I2(XB) = IMAX/2로 얻어진다. 유효한 빛의 강도는 두개의 광자 홉수 리지스트의 경우에 세기의 2 승에 비례하기 때문에, 점 XA에서의 노광 EA는 다음과 같다.Now, with this figure, we consider two different points X A and X B on the nonlinear photosensitive material. Intensity distribution I 1 (x) is the intensity of light incident at some point X A on the nonlinear photosensitive material, satisfying I 1 (X A ) = I MAX , and intensity distribution I 2 (X) The intensity of light incident into the point X A satisfies I 2 (XA) = 0. The intensity of light incident to the Similarly, the point X B phase 180 degrees different from X replacement from B is obtained by I 1 (X B) = I MAX / 2 and I 2 (X B) = IMAX / 2 . Strength of the available light is proportional to the square of the strength in the case of two-photon number of hops resist, exposure E A at point X A is as follows.
EA= [{I1(xA)2+ {I2(xA)}2]·tE A = [{I 1 (x A ) 2 + {I 2 (x A )} 2 ]
= (IMAX)2·t= (I MAX) 2 · t
또한, 점 XB에서의 노광 EB는 다음과 같아진다.In addition, the exposure E B at the point B is X becomes equal to the following:
EB= [{I1(xB)}2+ {I2(xB)}2]·tE B = [{I 1 (x B )} 2 + {I 2 (x B )} 2 ]
= {(IMAX/2)2+ (IMAX/2)2}·t= {(I MAX / 2) 2 + (I MAX / 2) 2 }
= {(IMAX)2/2)·t = {(I MAX) 2/ 2) · t
따라서. 비선형 감광물질이 사용되는 경우에 있어서, 두개의 다른 점 XA와 XB에서의 현상비율 GA와 GB는 제14(b)도에 도시된 바와같이 서로 다르다. 이것은 만약, 공간적으로 상이 서로 교체되는 두개의 다른 강도 분포 I1(X) 와 I2(X)로, 비선형 감광물질을 사용하여 두번 수행이 된다면, 첫번째 강도 분포 I1(X) 와 두번째 강도 분포 I2(X) 보다 정교한 패턴이 현상 후, 비선형 감광물질로 개발되어 질 수 있다. 상기 경우에, 선 과 공간패턴은 두배로 될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명은 투영 광학계의 한계 해상력을 초과하는 고 -해상력 노광을 달성할 수 있다.therefore. In the case where a nonlinear photosensitive material is used, the development ratios G A and G B at two different points X A and X B are different as shown in Fig. 14 (b). This is done with two different intensity distributions, I 1 (X) and I 2 (X), which are spatially exchanged phases, and if done twice using a nonlinear photosensitive material, the first intensity distribution I 1 (X) and the second intensity distribution I 2 (X) More sophisticated patterns can be developed into nonlinear photoresists after development. In this case, the line and space pattern can be doubled. As mentioned above, the present invention can achieve high-resolution exposure that exceeds the limit resolution of the projection optical system.
비록, 상기의 내용이 유효한 빛의 강도 J 가 빛의 강도 I 의 2 승에 비례하는 경우 즉, 잠재 영상 반응 강도 (ξ) 가 빛의 강도(I)의 2 승에 비례하여 형성되는 두개의 광자 흡수 리지스트를 적용한 경우에 관련 되어 있지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않고, 유효한 빛의 강도분포 J 가 빛의 강도 (I)의 m 차승 (m〉1) 에 비례하여 형성되는 비선형 감지 특성을 가지는 다른 유형의 감광물질을 사용하는 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우에 있어서, 점과 같은 유효 빛의 강도는 점확산 함수 F(X) 의 m 차승로 표현된다. 그러므로, 점과 같은 패턴의 유효한 빛의 강도 분포는 점 확산 함수 F(X) 보다 더 예리해진다. 식 (11)은 아래의 등식 (14)로 대체 될 수 있다.Although the above is true, two photons in which the effective light intensity J is proportional to the power of light I, that is, the latent image response intensity (ξ) is formed in proportion to the power of light I, Although related to the case of applying the absorption resist, the present invention is not limited to this example, and the non-linear sensing characteristic in which the effective light intensity distribution J is formed in proportion to the m order of light intensity (I) (m> 1) The same applies to the use of other types of photosensitive materials. In this case, the intensity of the effective light such as the point is expressed by the m-order of the point diffusion function F (X). Therefore, the effective light intensity distribution of the pattern such as the point becomes sharper than the point spread function F (X). Equation (11) can be replaced by Equation (14) below.
J(x) = I0(x) * {F(x)}m(14)J (x) = I 0 (x) * {F (x)} m (14)
조명빛 상태는 균등치 않는 조명에 한정되지 않는다. 매우 정교한 패턴은 비스듬한 조명으로 혹은, 다양한 유형의 수정 조명으로 비 선형 감광물질내에서 형성되어질 수 있다. 비선형 감광물질은 자기 방출 대상으로 부터 방출된 하나의 빔에 의해 비쳐질 수 있다.Illumination conditions are not limited to uneven illumination. Highly elaborate patterns can be formed in nonlinear photoresists with oblique illumination or with various types of quartz illumination. The nonlinear photosensitive material may be illuminated by one beam emitted from the magnetic emission object.
나아가, 상기 등식 (14)의 푸리에 변형의 콘버류션 이론에 의해 하나의 패턴(유효한 빛의 강도 분포)이 투영 광학계의 절단 주파수 보다 m 배 높은 주파수 까지 형성되어 질 수 있다. 보다 양호한 패턴은 불완전 하게 분리된 패턴의 다중노광에 의해 형성될 수 있다.Further, by the Fourier transformation's converging theory of equation (14), one pattern (effective light intensity distribution) can be formed up to m times higher than the cutting frequency of the projection optical system. Better patterns can be formed by multiple exposures of incompletely separated patterns.
비록, 상기 내용들이 식 (14) 에서의 지수 m 이 m 〉 1의 관계를 만족시킬 때 즉, 유효한 빛의 강도 분포 J 가 강도 I 에 강화되어 있는 경우에 관련되어 있지만, 본 발명은 지수 m 이 m 〈 1 인 관계에 있는 어떤 비선형 감광물질의 경우에도 적용될 수 있다. m 〈 1 인 비선형 감광물질로 양호한 패턴이 투영 광학계의 해상력 한계를 초월하여 형성될 수 있다. 식 (14)의 지수 m 은 변할 수 있다. 예를 들면, 제14(c)도에 도시된 바와같이, 비선형 감광물질은 잠재 영상이 강도 I 에 따라 비선형적으로 변하는 특성과 함께 적용되어 질 수 있다.Although the above contents relate to when the index m in equation (14) satisfies the relationship of m > 1, i.e., when the effective light intensity distribution J is strengthened at the intensity I, It can be applied to any nonlinear photosensitive material with m <1 relationship. A good pattern with a nonlinear photosensitive material with m < 1 can be formed beyond the resolution limits of the projection optics. The index m in equation (14) can vary. For example, as shown in Fig. 14 (c), the nonlinear photosensitive material may be applied with the characteristic that the latent image changes nonlinearly with the intensity I.
만약, 노광공정중 각각의 노광공정에 있어서 하나의 위상변전마스크를 사용하거나 혹은, 개조된 조명을 사용함으로써 패턴이 비선형 감광물질내에서 고 -해상력과 고 -콘트러스트(Contrast)로 형성 된다면, 영상 광학계의 해상력 한계를 초월하는 유효한 빛의 강도 분포는 고 -콘트러스트로 형성될 수 있다.If a pattern is formed with high-resolution and high-contrast in a non-linear photosensitive material by using a phase shift mask in each of the exposure processes or by using modified illumination, the image Effective light intensity distributions that exceed the resolution limits of the optical system can be formed with high-contrast.
위에서 언급한 바와같이, 반도체 소자 혹은 LCD 는 감광물질이 유효한 빛의 강도 분포 J가 입사 빛의 강도 (I)에 비 선형적인 비선형 감지 특성으로 적용되어지는 것과, 다른 빛의 강도분포로써, 다중 노광 공정이 실행되는, 예를 들면, 비선형 감광물질위에서의 각각으로 부터 패턴을 공간적으로 이동시킴으로 실행되는 이러한 배열로써 투영 광학계의 해상력 한계를 넘는 고 -해상력 패턴으로 얻어질수 있다.As mentioned above, semiconductor devices or LCDs have multiple exposures, in which the light intensity distribution J for which the photosensitive material is effective is applied as a non-linear non-linear sensing characteristic to the intensity (I) of the incident light. This arrangement, in which the process is carried out, for example by moving the pattern spatially from each one on a nonlinear photosensitive material, can be obtained with a high-resolution pattern that exceeds the resolution limit of the projection optics.
이하, 본 발명의 양호한 실시예들에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
본 발명에 따른 제 1 실시예는 제1(a)도 및 제1(b)도 에서 제6도 까지 그리고 제15도와 제16(b)도로서 설명되어 지고 있다. 제1(a)도와 제1(b)도는 본 발명에 적용되고, 투영판으로서 레티클(reticle)을 도시하는 수직 단면도이다. 이중 노광은 첫번째 노광이 제1(a)도에 도시된 바와같이, 레티클상에서 하나의 첫번째 패턴으로 이뤄진 후, 두번째 노광이 제1(b)도에 도시된 바와같이, 레티클상의 두번째 전달 패턴으로 실행되는 것과 같은 방식으로 동일한 비선형 감광물질상에서 행해진다.The first embodiment according to the present invention has been described with reference to Figs. 1 (a) and 1 (b) through 6th and as Fig. 15 and 16 (b). 1 (a) and 1 (b) are vertical sectional views applied to the present invention and showing a reticle as a projection plate. The double exposure is performed with one first pattern on the reticle, as shown in Figure 1 (a), and then the second exposure with a second transfer pattern on the reticle, as shown in Figure 1 (b). On the same non-linear photosensitive material in the same way.
제1(a)도에서의 첫번째 패턴은 광학적으로 투명한 기판(la) 상에 구비된 불투명 부위(2a)와 불투명한 필름이 형성되어 있지 않은 개방부위(4a)를 가지고 있다. 소위 상 변환기(Phase -Shifter)라 하는 것의 함수를 가지는 위상 필름(3a)은 두개의 상호 인접한 개방부위(4a)의 어느 하나에 걸쳐 주어진다. 위상반전 마스크는 일본 특허 공보 NO, 소62 -50g11 에 설명되어있다.The first pattern in FIG. 1 (a) has an opaque portion 2a provided on the optically transparent substrate la and an open portion 4a where no opaque film is formed. A phase film 3a having a function of what is called a phase-shifter is given over either one of two mutually adjacent open portions 4a. The phase inversion mask is described in Japanese Patent Publication No. 62-50g11.
제1(b)도에 도시된 두번째 패턴은 광학적으로 투명한 레티컬 기판(1b)상에 구비된 불투명 부위(2b)와, 경사진필름이 형성되어 있지않은 개방된 부위(4b)를 가지고 있다. 또한, 상 필름(3b)는 첫번째 패턴에서와 유사하게 어느 한쪽의 개방된 부위(4b)에 걸쳐 형성되어 있다.The second pattern shown in FIG. 1 (b) has an opaque portion 2b provided on the optically transparent rectangular substrate 1b and an open portion 4b in which no inclined film is formed. In addition, the upper film 3b is formed over one of the open portions 4b similarly to the first pattern.
노광은 첫번째와 두번째 패턴을 사용하여 동일한 비선형 감광물질상에서 각각 두번 실행되고, 이것은 첫번째 패턴에 있는 개방된 부위(4a)가 두번째 패턴에 있는 불투명 부위(2b)와 공간적으로 일치하고, 두번째 패턴에 있는 불투명 부위(2b)가 첫번째 패턴의 불투명 부위(2a)와 공간적으로 일치하는 관계하에서 실행된다.The exposure is carried out twice on the same nonlinear photosensitive material using the first and second patterns, respectively, in which the open area 4a in the first pattern is spatially coincident with the opaque area 2b in the second pattern and in the second pattern. The opaque portion 2b is executed under a relationship that spatially coincides with the opaque portion 2a of the first pattern.
제2(a)도와 제2(b)도는 첫번째와 두번째 패턴을 가진 노광에서 얻어진 비선형 감광물질상에서의 강도 분포를 도시하고 있다. 본 실시예에 있어서는, 제2(a)도와 제2(b)도에 도시된 바와같이 정형된 세기분포인 Ia(x)와 Ib(x)는 균등한 조명빛과 단지 ± 첫번째 -순으로 회절된 빛에 의해 각각의 노광공정상에서 형성된 것이다.2 (a) and 2 (b) show the intensity distribution on the nonlinear photosensitive material obtained in exposure with the first and second patterns. In this embodiment, the intensity distributions I a (x) and I b (x), as shown in Figures 2 (a) and 2 (b), are equally illuminated and only ± first-order. Formed by the light diffracted on each exposure process.
이중 노광공정에 의해, 강도분포 Ia(x)와 Ib(x)는 비선형 감광물질 위에서 하나의 상대적인 공간적인 이동을 가진다. 가장 높고 가능한 해상조직을 고찰해 보기 위해, 두개의 노광공정이 루영광학계의 해상조직 한계와 같은 주파수를 갖는 각각의 세기분포 Ia(x)와 Ib(x)를 만들었다고 가정한다. 즉, 뉴메리컬 애피튜어 NA는 첫번째 순으로 회절된 빛이 투영광학계의 애피튜어 주변을 지나가며 완전히 유효하게 사용되어 진다. 다음에, 각 노광공정에 있어서 비선형 감광물질 상에 형성된 패턴의 피치는 해상력 한계 (λ/2 NA)이내이다. 세기의 분포는 각각 아래와 같이 표현된다.By the double exposure process, the intensity distributions I a (x) and Ib (x) have one relative spatial movement over the nonlinear photosensitive material. In order to consider the highest possible resolution, it is assumed that two exposure processes have produced respective intensity distributions Ia (x) and Ib (x) with the same frequency as the resolution limits of the luminooptic system. In other words, the Numeric Appetizer NA is used completely effectively as light diffracted in the first order passes around the appetite of the projection optical system. Next, the pitch of the pattern formed on the nonlinear photosensitive material in each exposure step is within the resolution limit (λ / 2 NA). The distribution of intensities is represented by
Ia(x) = 1 + Cos (2π·2NA·χ/η) (15)Ia (x) = 1 + Cos (2π · 2NA · χ / η) (15)
Ib(x) = 1 + Cos (2π·2NA·χ/λ + π) (16)Ib (x) = 1 + Cos (2π · 2NA · χ / λ + π) (16)
비선형 감광물질로 사용되는 두개의 광자 흡수리지스트의 경우에 있어서, 리지스트 내의 유효한 빛의 강도 분포 J는 강도 분포의 제곱승으로 주어지기 때문에, 두개의 노광공정 상에서의 유효한 빛의 강도 분포는 아래의 관계식 (17)과 (18)로 표현되고, 이것은 제3(a)도와 제3(b)도에 도시되어 있다.In the case of a two-photon absorption resist used as a nonlinear photosensitive material, the effective light intensity distribution J in the resist is given by the square of the intensity distribution, so the effective light intensity distribution in the two exposure processes is Are expressed in relations (17) and (18), which are shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
Ja(L) = {Ia(Xl)}2= 3/2 + 2Cos(2π·2NA·x/λ)Ja (L) = {Ia (Xl)} 2 = 3/2 + 2Cos (2π · 2NAx / λ)
+ Cos(4π·2NA·x/λ)/2 (17)+ Cos (4π2NAx / λ) / 2 (17)
Jb(X) = {Ib(X)}2= 3/2 + 2Cos(2π·2NA·x/λ +π)Jb (X) = {Ib (X)} 2 = 3/2 + 2Cos (2π · 2NAx / λ + π)
+ Cos(4π·2NA·x/λ)/2 (18)+ Cos (4π2NAx / λ) / 2 (18)
다음, 이중 노광공정후, 최종적으로 얻어질 수 있는 유효한 빛의 강도분포 Jt(X)는 식(17)과 (18)의 합으로서, 아래와 같다.Next, the effective light intensity distribution Jt (X) that can be finally obtained after the double exposure process is the sum of the equations (17) and (18), as follows.
Jt(X) + Ja(X) + Jb(X)Jt (X) + Ja (X) + Jb (X)
= 3 + Cos(4π·2NA·x/λ) (19)= 3 + Cos (4π · 2NA · x / λ) (19)
상기 등식 (19)에서 보여진 바와같이, 본 실시예에 있어서의 유효노광세기분포 Jt(X)는 피치가 (λ/4NA)인 주기를 가지는데, 이 주기는 투영광학 한계 해상력 (λ/2NA)의 절반이다.As shown in equation (19), the effective exposure intensity distribution Jt (X) in this embodiment has a period in which the pitch is (λ / 4NA), which is a projection optical limit resolution (λ / 2NA). Half of that.
유효한 빛의 강도 분포 Jt(X)는 제4도에 도시되어 있다.The effective light intensity distribution Jt (X) is shown in FIG.
현상이 다중(본 실시예에서는 2중)노광공정후에 실행될때는, 보다 정교한 리지스트 패턴이 나타나게 될 것이다.When the development is carried out after a multiple (double exposure in this embodiment) exposure process, a more sophisticated resist pattern will appear.
식(12)와 제16(b)도에서 명백히 드러난 것처럼, 완전히 분리된 패턴(포인트 대상)의 중첩은 피치 (λ/4NA)와 일치하는 주기를 갖는 잠재영상을 형성한다. 그러나, 현상된 패턴의 프로파일(Profile)은 콘트러스트는 이 경우에 있어서처럼 그렇게 좋을 수 없다는데, OFF(4NA/λ)가 거의 0이 되기 때문이다. 따라서, 본 실시예는 제1(a)도와 제1(b)도에 도시된 바와같은, 위상반전 마스크와 응집되는 조명과의 노광을 적용한다. 이러한 배열로써, 고콘트러스트와 고해상력을 실현할 수 있는 유효한 빛의 강도 분포의 구조를 형성할 수 있다.As is apparent from Equations (12) and 16 (b), the overlap of completely separated patterns (point objects) forms a latent image with a period coinciding with the pitch (λ / 4NA). However, the profile of the developed pattern is not as good as the contrast in this case because the OFF (4NA / λ) becomes almost zero. Therefore, the present embodiment applies the exposure with the illumination that is agglomerated with the phase inversion mask, as shown in Figs. 1 (a) and 1 (b). With this arrangement, it is possible to form a structure of an effective light intensity distribution capable of realizing high contrast and high resolution.
한편. 종래의 선형감광물질이 사용되는 경우에 있어서, 노광은 세기분포 Ia(X)와 Ib(X)에 의해 실행되는데, 상기식은 두개의 식(15)와 (16)의 단순한 합이다. 즉, 제2(a)도와 제2(b)도에 도시된 세기분포의 단순한 합이다. 이 경우에 있어서는, 첫번째와 두번째 패턴에 대한 유효한 빛의 강도 분포는 제15도에 도시된 바와같이, 일정하게 되어, 노광의 주요목적을 달성할 수 없게 된다.Meanwhile. In the case where a conventional linear photosensitive material is used, exposure is performed by intensity distributions Ia (X) and Ib (X), which is simply a sum of two equations (15) and (16). That is, it is simply the sum of the intensity distributions shown in FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b). In this case, the effective light intensity distributions for the first and second patterns become constant, as shown in Fig. 15, so that the main purpose of the exposure cannot be achieved.
본 실시예는 두개의 광자흡수 리지스트가 강도의 제곱승(m=2)으로 유효한 빛의 강도 분포 얻기위해 사용되는 하나의 예를 보여주고 있지만, 유효한 빛의 강도 분포가 강도의 제곱승을 넘는(즉, m〉2) 비선형성에 의해 얻어지는 하나의 비선형 감광물질로서도 고해상력을 기대할 수 있다. 예를들면, 제5도는 유효한 빛의 강도 분포가 빛의 강도의 3제곱승(m=3)으로 얻어지는 하나의 비선형 감광물질의 특성을 나타낸다. 제5도는 제1(a)도에 도시된 전달패턴을 가진 3중 노광공정후에, 공정들간의 피치가 (λ/2NA)의 1/3인(λ/6NA)로 교체되면서 얻어진 유효한 빛의 강도 분포를 도시하고 있다.This example shows one example where two photon absorption resistors are used to obtain an effective light intensity distribution with the square of the intensity (m = 2), but the effective light intensity distribution exceeds the square of the intensity. (That is, m> 2) High resolution can be expected even as one nonlinear photosensitive material obtained by nonlinearity. For example, FIG. 5 shows the properties of one non-linear photosensitive material in which the effective light intensity distribution is obtained by the third power of light intensity (m = 3). FIG. 5 shows the effective light intensity obtained after the triple exposure process with the transfer pattern shown in FIG. 1 (a), with the pitch between the processes replaced by (λ / 6NA) of 1/3 of (λ / 2NA). The distribution is shown.
제5도에 도시된 바와같이, 이 예는 선과 공간 피치가 (λ/6NA)이 인 하나의 주기적이 패턴을 제공하고 있고, 상기 피치는 투명광학계의 해상력 한계인 (λ/2NA)보다 3배 더 양호하다.As shown in FIG. 5, this example provides one periodic pattern with a line and space pitch of (λ / 6NA), which is three times the resolution limit of the optical system (λ / 2NA). Better.
유사하게, 범위가 1〈m〈2인 비선형성을 갖는 비선형 감광물질로도 고행상력을 얻을 수 있다. 제6도는 잠재영상이 강도분포의 1.5제곱승(m=1.5)에 따르고, 제1(a)도와 제1(b)도에 도시된 패턴을 사용한 2중 노광공정후에 얻어진 비선형 감광물질로 획득된 유효한 빛의 강도 분포를 도시하고 있다. 이 예는 또한, 투영광학계의 해상력한계보다 두배 더 양호한 유효한 빛의 강도 분포를 제공할 수 있다. 또한, 위상반전 마스크와 균등조명하외 노광을 적용하여 콘트러스트를 개선할 수 있다.Similarly, high reciprocal force can be obtained even with a nonlinear photosensitive material having a nonlinearity in the range of 1 < m < FIG. 6 shows that the latent image is obtained with a nonlinear photosensitive material obtained after a double exposure process using the 1.5 square power (m = 1.5) of the intensity distribution and using the patterns shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). The effective light intensity distribution is shown. This example can also provide an effective light intensity distribution that is twice as good as the resolution limit of the projection optical system. In addition, the contrast can be improved by applying a phase inversion mask and exposure under equal illumination.
비록, 본 실시예는 비선형 감광물질로서, 두개의 광자흡수 리지스트를 사용한 하나의 예로서 설명되었지만, 본 발명은 단지 이 예에만 한정되는 것은 아니다. 비선형 감광물질은 다른방법, 예를들면 CEL(Contrast Eqhanced Lithography)방법 (Griffing, B. F. and West, P. R., IEEE, EDL VOL 4 P 14 (1983)). 으로도 콘트러스트를 강화할 수 있는 감광물질의 하나가 될 수 있다. 또한, 비선형 감지특성을 가진 리지스트는 소위 다중 층 리지스트 방법에 있어서, 상부층 리지스트로서 적용될 수 있다.Although the present embodiment has been described as an example using two photon absorption resistors as the nonlinear photosensitive material, the present invention is not limited only to this example. Nonlinear photoresists can be obtained by other methods, such as the Contrast Eqhanced Lithography (CEL) method (Griffing, B. F. and West, P. R., IEEE, EDL VOL 4 P 14 (1983)). It can also be one of the photosensitive materials that can enhance the contrast. In addition, a resist having nonlinear sensing characteristics can be applied as an upper layer resist in a so-called multi-layer resist method.
이하, 본 발명에 따른 제2 실시예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a second embodiment according to the present invention will be described.
첫번째 실시예는 위상반전 마스크가 제1(a)도와 제1(b)도에 도시된 패턴을 가진 레티컬상에 적용되고, 노광이 응집조명하에 실행된 하나의 예이었다. 이와 대조적으로, 본 실시예는 보통의 레티컬이 상교체기(Phase -Shifter)없이 사용되고, 부분적으로 균등한 조명이 사용되는 하나의 예를 보여준다.The first embodiment was one example in which a phase inversion mask was applied on a reticle having a pattern shown in Figs. 1 (a) and 1 (b), and exposure was performed under coagulation illumination. In contrast, this embodiment shows one example where a normal reticle is used without a Phase-Shifter, and partly even illumination is used.
투영광학계의 조건들은 작동파장 λ=0,365㎛, 뉴메리컬 애피튜어 NA=0.5, 균등성 팩터 σ=0.6, 그리고 비선형 감광물질로 사웅되는 두개의 광자흡수 리지스트로 형성된다. 제7(a)도는 본 실시예에서의 유효한 빛의 강도 분포를 도시하고 있다. 여기에서, 넓이가 0.25㎛인 세개의 선들은 넓이가 0.25㎛인 분리된 선의 패턴을 교체하는 가운대 3개의 노광공정에 의해 형성된 것이다. 제7(b)도는 본 실시예와의 비교를 위한 것으로, 한개의 광자흡수 리지스트가 사용되고, 세개의 선들이 교체됨이 없이 넓이가 0.25㎛인 세개의 선을 가진 전달패턴의 완전한 노광에 의해 감광물질상에 형성된 하나의 비교예로서, 하나의 유효한 빛의 강도 분포를 도시하고 있다.The conditions of the projection optical system consist of two photon-absorbing ridges with working wavelengths λ = 0,365 µm, pneumatic apicur NA = 0.5, uniformity factor σ = 0.6, and nonlinear photosensitive materials. 7 (a) shows the effective light intensity distribution in this embodiment. Here, three lines having a width of 0.25 mu m are formed by three exposure steps of replacing a pattern of separated lines having a width of 0.25 mu m. FIG. 7 (b) is for comparison with the present embodiment, in which one photon absorption resistor is used, and by the complete exposure of the transmission pattern having three lines of 0.25 mu m in width, without three lines being replaced. As one comparative example formed on the photosensitive material, one effective light intensity distribution is shown.
제7(c)도는 본 실시예와의 비교를 위한 것으로, 종래의 비선형 감광물질이 사용되고, 세개의 선들이 교체됨이 없이 넓이가 0.25㎛인 세개의 선들로된 하나의 패턴의 단일 노광에 의해 감광물질상에 형성된 또 다른 비교예로서, 유효한 빛의 강도 분포를 도시하고 있다.Fig. 7 (c) is for comparison with the present embodiment, where a conventional nonlinear photosensitive material is used, and by a single exposure of one pattern of three lines having a width of 0.25 μm without the three lines being replaced. As another comparative example formed on the photosensitive material, the effective light intensity distribution is shown.
본 실시예는 제7(a)도에 도시된 바와같이, 양호한 유효한 빛의 밀도 분포를 제공할 수 있어, 현상후에는 양호한 패턴들을 얻을 수 있다. 또한, 현상후의 리지스트 패턴은 잠재영상에 거의 비례하여 형성되기 때문에, 현상시 강력한 처리를 함으로써 고 -콘트러스트와 고 -해상력 리지스트 패턴을 형성할 수 있다.This embodiment can provide a good and effective light density distribution, as shown in Fig. 7 (a), so that good patterns can be obtained after development. In addition, since the resist pattern after development is formed almost in proportion to the latent image, high-contrast and high-resolution resist patterns can be formed by a strong process during development.
상기와 같이, 본 실시예는 위상반전마스크를 사용하지 않고, 고 -콘트러스트와 고 -해상력 리지스트 패턴을 제공할 수 있다.As described above, the present embodiment can provide a high-contrast and high-resolution resist pattern without using a phase inversion mask.
이하, 제3실시예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the third embodiment will be described.
제3실시예는 적용된 비선형 감광물질이 1(m〈1)보다 작은 강도의 m제곱승을(예를들면 감광물질은 m=0.5이다) 갖는 한 예를 보여준다. 유효한 빛의 강도 분포 J(X)는 m=0.5인 비선형감광물질의 세기분포 I(X)에 대해 아래와 같이 주어진다.The third embodiment shows an example in which the applied nonlinear photosensitive material has an m-squared of intensity less than 1 (m <1) (for example, the photosensitive material is m = 0.5). The effective light intensity distribution J (X) is given for the intensity distribution I (X) of the nonlinear photosensitive material with m = 0.5:
J(X) = {I(x)}0.5(20)J (X) = {I (x)} 0.5 (20)
상기식에서, X는 x -좌표 위치를 나타낸다. 본 실시예에 있어서는, 제1(a)도에 도시된 바와같이, 위상반전마스크가 균등한 조명과 함께 사용된다.Wherein X represents the x-coordinate position. In this embodiment, as shown in Fig. 1 (a), a phase inversion mask is used with equal illumination.
위에서 언급한 바와같이, 이러한 레티컬 상에서 전달패턴의 주기는 투명 광학계의 해상력 한계 (λ/2NA)이다. 제8도는 비선형 감광물질에 있어, 영상평면 상의 세기분포 I(X)를 도시하고 있다.As mentioned above, the period of the transmission pattern on this reticle is the resolution limit (λ / 2NA) of the transparent optical system. 8 shows the intensity distribution I (X) on the image plane for a nonlinear photosensitive material.
이것은 아래의 등식 (21)로 정의되는 것으로, 하나의 정현파 분포이다.This is defined by the following equation (21), which is a sinusoidal distribution.
I(X) = 1 + Cos(2π·2NA·x/A) (21)I (X) = 1 + Cos (2π2NAx / A) (21)
또한, 세기분포 I(X)로써, 비선형 감광물질의 유효노광세기분포 Ja(X)는 제9(a)도에 도시되어 있고, 아래의 등식 (22)로 정의된다.Further, as the intensity distribution I (X), the effective exposure intensity distribution Ja (X) of the nonlinear photosensitive material is shown in FIG. 9 (a), and is defined by the following equation (22).
Ja(X) = {1 + Cos(2π·2NA·x/λ))0.5(22)Ja (X) = (1 + Cos (2π2NAx / λ)) 0.5 (22)
단일 노광은 J(x)의 곡선이 밝은 부위에서는 완만하고, 어두운 부위에서는 가파르게 한다. 그러나, 해상력은 강도 분포 I(X)의 해상력과 동일해져, 투영광학계의 해상력 한계를 결코 초과할 수 없다.Single exposure makes the curve of J (x) smooth in bright areas and steep in dark areas. However, the resolution is equal to the resolution of the intensity distribution I (X), and can never exceed the resolution limit of the projection optical system.
반면에, 본 실시예는 제1(a)도와 제1(b)도에 도시된 바와같이, 측면 교체가 이뤄지는 패턴으로 이중노광을 적용한다.On the other hand, in this embodiment, as shown in the first (a) and the first (b), the double exposure is applied in a pattern in which the side replacement is made.
본 실시예에서는, 첫번째 노광은 비선형 감광물질상에 제8도에 도시된 세기분포 I(X)로 실행되고, 두번째 노광은 제8도에 도시된 강도 분포 I(X)로부터 하나의 절반 -주기 -교체 패턴과 일치하는 강도 분포 (Ib(X)로 나타냄)로 실행된다. Jb(X)를 두번째 세기분포 Ib(X)에 대한 유효한 빛의 강도분포라 하면, 제9(b)도에 도시된 빛의 강도 분포 Jb(X)는 제9(a)도에 도시된 빛의 강도 분포 Ja(X)로부터 하나의 절반 -주기 -위상 -교체된 분포로서 생각될 수 있다.In this embodiment, the first exposure is performed on the nonlinear photosensitive material with the intensity distribution I (X) shown in FIG. 8, and the second exposure is one half-cycle from the intensity distribution I (X) shown in FIG. Run with intensity distribution (indicated by Ib (X)) consistent with the replacement pattern. If Jb (X) is the effective light intensity distribution for the second intensity distribution Ib (X), the light intensity distribution Jb (X) shown in FIG. 9 (b) is the light shown in FIG. 9 (a). It can be thought of as one half-cycle-phase-altered distribution from the intensity distribution Ja (X).
하나의 실질적인 유효노광세기분포 JT(x)는 첫번째와 두번째 유효한 강도 분포를 서로 중첩시킴으로써 얻어질 수 있다.One practical effective exposure intensity distribution JT (x) can be obtained by superimposing the first and second effective intensity distributions on each other.
제9(c)도는 유효노광세기분포 JT(x)를 나타낸다. 제9(c)도에서 보여진 바와 같이, 유효한 빛의 강도 분포(JT)는 투영 광학계의 해상력 한계 (λ/2NA)의 두배인 해상력 (λ/4NA)로 얻어질 수 있고, 이것은 양호하게 개선된 패턴을 형성한다.9 (c) shows the effective exposure intensity distribution JT (x). As shown in Fig. 9 (c), the effective light intensity distribution JT can be obtained with a resolution (λ / 4NA) which is twice the resolution limit (λ / 2NA) of the projection optical system, which is well improved. Form a pattern.
본 실시예를 m=1인 선형감광물질은 적용하는 경우와 비교해 보기로 한다. 따라서, 유효한 빛의 강도분포 JT(x)는 상수(=2)가 된다. 다른말로, 제9(c)도에 도시된 바와같이, 어떠한 선과 공간 패턴은 나타날 수 없지만, 균등한 분포는 얻어질 수 있다. 그러나, 노광의 주요목적은 달성할 수 없다. 위에서 언급한 바와같이, 본 실시예는 m〈1인 비선형 물질과 측면 상교체를 가지는 다중 노광을 적용하면서, 투영광학계의 해상력 한계를 넘는 고해상력을 얻을 수 있다.In this example, the linear photosensitive material having m = 1 will be compared with the case where it is applied. Therefore, the effective light intensity distribution JT (x) becomes a constant (= 2). In other words, as shown in Fig. 9 (c), no line and space pattern can appear, but an even distribution can be obtained. However, the main purpose of the exposure cannot be achieved. As mentioned above, the present embodiment can obtain a high resolution beyond the resolution limit of the projection optical system while applying multiple exposures having a nonlinear material with m <1 and a lateral cross-over.
상기 실시예에서, 비선형 감광물질은 본 발명의 충분한 효과를 가지는 포지티브 리지스트 혹은 네가티브 리지스트로 할 수 있음을 주목할 필요가 있다. 그러나, 포지티브 리지스트가 제9(c)도에 도시된 양호한 패턴을 실현하기 위해, m〈1의 관계를 갖는 비선형 감광물질로서는 더욱 적합하다.In the above embodiment, it should be noted that the nonlinear photosensitive material can be a positive or negative resist having a sufficient effect of the present invention. However, in order for the positive resist to realize the good pattern shown in Fig. 9 (c), it is more suitable as a nonlinear photosensitive material having a relationship of m <
이하, 본 발명의 4실시예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, four embodiments of the present invention will be described.
본 실시예는 보다 실제적인 하나의 반도체 요소에 있어, 2차원 패턴의 한 예를 보여준다.This embodiment shows an example of a two-dimensional pattern in one more practical semiconductor element.
제10(a)도는 최종적으로 얻어지는 하나의 원하는 패턴을 도시하고 있고, 제10(b)도는 첫번째 노광레티컬상에서의 하나의 패턴을 도시하고 있고, 제10(c)도는 두번째 노광레티컬상에서의 하나의 패턴을 도시하고 있다.FIG. 10 (a) shows one desired pattern finally obtained, and FIG. 10 (b) shows one pattern on the first exposure reticle, and FIG. 10 (c) shows on the second exposure reticle One pattern is shown.
상기 도면에서 51, 52, 53 및 54 부위는 빛을 전달하는데, 그 빛 가운데 52와 54 부위를 전하는 빛은 상필름 525, 545로 주어진다. 제10(a)도에 도시된 패턴에 있어서, 각 부위 51, 52, 53, 54 사이에서 가장 작은 틈은 투영 광학계의 해상조직 한계이고, 충분한 콘트러스트를 가진 하나의 영상은 예를들어, 위상반전마스크를 사용하여 단일 노광에 의해 형성될 수 있다. 제10(a)도에 도시된 바와같은 2차원 패턴에 있어서, 어떤 부위는 0도에서 180도 사이의 어떠한 위상교체기의 배열에도 분해되지 않은채 남게된다.In the figure, 51, 52, 53, and 54 parts transmit light, and light transmitting 52 and 54 parts of the light is given as upper films 525 and 545. In the pattern shown in FIG. 10 (a), the smallest gap between each of the portions 51, 52, 53, and 54 is the resolution limit of the projection optical system, and one image with sufficient contrast is, for example, phase It can be formed by a single exposure using an inversion mask. In the two-dimensional pattern as shown in FIG. 10 (a), any part remains unresolved in any arrangement of phase changer between 0 and 180 degrees.
이와 대조적으로, 본 발명은 하나의 반도체 요소를 허용하여 제10(a)도에 도시된 매우 양호한 패턴을 가질 수 있도록 하였다. 이것은 두개의 광자 흡수리지스트를 사용하고, 첫번재 노광이 제10(b)도의 패턴으로 만들어지고, 이후 두번째 노광이 제10(c)도의 패턴으로 되는 그러한 노광을 실행하는 것에 의해 분해하기에는 불가능했다.In contrast, the present invention allows one semiconductor element to have a very good pattern as shown in FIG. 10 (a). This was not possible to resolve by using two photon absorbing resistors, performing such exposure where the first exposure is made in the pattern of FIG. 10 (b) and the second exposure is in the pattern of FIG. 10 (c). .
제10(b)도와 제10(c)도에 도시된 패턴들은 본 실시예에서의 분리된 레티컬상에 형성되어 있지만, 레티컬들은 액정표시장치(LCD: liquid crystal plate)와 같은 전기적요인으로 대체될 수 있다. 상기 액정표시 장치에서는 제10(b)도와 제10(c)도에서의 전달패턴은 전기적으로 패턴을 투명한 부위들로 변경시킴으로써 형성될 수 있고, 포토 -마스크로서 실질적인 작용을 하도록 한다.Although the patterns shown in FIGS. 10 (b) and 10 (c) are formed on the separate reticle in this embodiment, the reticles are replaced by electrical factors such as liquid crystal plates (LCDs). Can be. In the liquid crystal display device, the transmission pattern in FIGS. 10 (b) and 10 (c) can be formed by electrically changing the pattern into transparent portions, and serve as a photo-mask.
우연히도, 본 발명에 있어서는 첫번째 실시예에서처럼, 고 -해상력 패턴을 형성하기 위해 위상반전 패턴(상필름)을 사용하는 것이 효과적이다. 또한, 일본 특개소 61 -91662호에서 제시된 환상의 조명을 사용하거나 혹은 일본 Laid -open 특허출원 No.4 -225358의 예에서 제시된 SHRINC이라 하는 조명을 사용하는 것이 효과적이다.Incidentally, in the present invention, as in the first embodiment, it is effective to use a phase inversion pattern (top film) to form a high-resolution pattern. In addition, it is effective to use the illuminating light shown in Japanese Patent Laid-Open No. 61-91662 or to use a light called SHRINC shown in the example of Japanese Laid-open patent application No. 4-225358.
이하, 본 발명에 따른 제5실시예인 노광장치의 실시예에 대해 제11도의 도표와 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of an exposure apparatus as a fifth embodiment according to the present invention will be described with the diagram of FIG.
첫째로, 장치의 구조에 대해 제11도를 참조하여 설명하기로 한다.First, the structure of the apparatus will be described with reference to FIG.
광원(100)이 노광을 위한 조명빔을 방출한다. 조명빔은 타원형 거울(110)에 의해 집속된다. 다음, 조명빔은 평면거울(120)을 경유하여 조준렌즈(130)으로 간다. 조준렌즈(130)은 거의 평행광선의 빔을 형성한다. 또한, 평행광선은 평면거울(140)을 경유하여 파리눈 집속기(150)로 들어간다. 파리눈 집속기(150)으로부터 나오는 빔은 일정한 강도로 노광 위치(160)을 비춘다. 다수개의 레티컬(170)은 자동운반 메카니즘(미도시)에 의해 전달되어 고정되거나 혹은 노광위치(160)으로부터 제거된다. 한개의 레티컬(170)이 노광위치(160)에서 고정되었을 때, 그 후 형성된 전달패턴은 분산을 전달하는 조명빔에 의해 조명된다. 분산빔은 노광을 실행하기 위해 반도체웨이퍼(190)상에 부착된 비선형 감광물질(200)의 표면에 투영광학 시스템(180)에 의해 집속된다. 콘트롤 유니트(210)은 작동함수를 가진 하나의 빌트인(built -in) 마이크로프로세서(CPU)를 가지고 있다. 이때 CPU는 환상거울(110)의 경사각을 광원(100)에 조정하기 위한 드라이브 회로(220)을 조정하고, 반도체 웨이퍼(190)의 부착을 위한 3차원으로 움직일 수 있는 작동 스테이지(230)의 드라이브를 조정하고, 자동운반 메커니즘(미도시)에 레티컬(170)의 자동부착 및 이탈을 조정하는 명형을 부여한다. 콘트롤 유니트(210)은 키보드와 같은 입력장치(240)의 수단으로 작동자에 의해 입력된 명령에 따라 과정들을 수행한다. 또한, 콘트롤 유니트(210)은 마그네틱메모리(250) 저장데이타와 여러 과정을 실행할 수 있는 실행프로그램을 갖추고 있다. 노광은 다수개의 레티컬(170)으로 실행되기 때문에, 자동운반 메카니즘은 다수개의 레티컬로부터 하나를 선택해 내는 광학 읽기장치(260)을 가지고 있다. 읽기장치(260)에 의해 읽혀진 데이타는 콘트롤 유니트(210)에 보내져 분석된다.The light source 100 emits an illumination beam for exposure. The illumination beam is focused by the elliptical mirror 110. Next, the illumination beam goes to the aiming lens 130 via the planar mirror 120. The aiming lens 130 forms a beam of substantially parallel rays. In addition, the parallel light enters the fly-eye concentrator 150 via the plane mirror 140. The beam exiting the fly's eye collimator 150 illuminates the exposure position 160 with a constant intensity. The plurality of reticles 170 are delivered by an auto transport mechanism (not shown) to be fixed or removed from the exposure position 160. When one reticle 170 is fixed at the exposure position 160, the resulting transfer pattern is illuminated by an illumination beam that delivers dispersion. The scattered beam is focused by the projection optical system 180 on the surface of the nonlinear photosensitive material 200 attached on the semiconductor wafer 190 to effect exposure. The control unit 210 has one built-in microprocessor (CPU) with operating functions. At this time, the CPU adjusts the drive circuit 220 for adjusting the inclination angle of the annular mirror 110 to the light source 100 and drives the operating stage 230 to move in three dimensions for the attachment of the semiconductor wafer 190. And adjust the automatic transport mechanism (not shown) to give the type to adjust the automatic attachment and detachment of the reticle 170. The control unit 210 performs processes in accordance with a command input by an operator by means of an input device 240 such as a keyboard. In addition, the control unit 210 includes a magnetic memory 250 stored data and an execution program capable of executing various processes. Since the exposure is performed with a plurality of reticles 170, the auto transport mechanism has an optical reading device 260 that selects one from a plurality of reticles. The data read by the reading device 260 is sent to the control unit 210 for analysis.
이하, 본 발명에 따른 연속실행의 한 예에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, an example of continuous execution according to the present invention will be described.
콘트롤 유니트(210)의 통제하에, 자동운반 메카니즘(미도시)은 이중노광으로 고해상력을 얻기위한 두 유형의 레티컬중 첫번째 레티컬을 운반하고, 그것을 노광위치(160)에 고정시킨다.Under the control of the control unit 210, the automatic transport mechanism (not shown) carries the first of the two types of reticles for obtaining high resolution with double exposure, and fixes it to the exposure position 160.
첫번째 레티컬 상의 패턴은 광원(100)으로부터 나온 노광빔하에서 비선형 감광물질(200)로 투영된다. 다음, 첫번째 레티컬은 제거되고 두번째 레티컬이 노광위치(160)에 고정된다. 첫번째와 두번째 레티컬들은 위에서 설명한 바와같이 첫번째와 두번째 레티컬 상의 패턴들이 투명광학계(180)의 해상력 한계를 넘는 미리 정해진 측면교체를 예비로 받게 되는 경우에는 서로 교환된다.The pattern on the first reticle is projected onto the nonlinear photosensitive material 200 under an exposure beam from the light source 100. Next, the first reticle is removed and the second reticle is fixed at the exposure position 160. As described above, the first and second reticles are interchanged when the patterns on the first and second reticle are preliminarily subjected to a predetermined side replacement beyond the resolution limit of the transparent optical system 180.
다음, 두번째 레티컬상의 패턴이 비선형 감광물질(200) 상부로 투영된다. 그리하여, 고 -해상력의 패턴이 이중노광에 의해 얻어진다. 만약, 다중노광이 두개의 공정보다 많으면, 유사한 공정들이 반복적으로 수행될 것이다. 그리고, 동일한 노광공정이 다음의 전달패턴을 웨이퍼에 전달하는 또 다른 유형의 레티컬에 대해서 반복된다.Next, the pattern of the second reticle is projected onto the nonlinear photosensitive material 200. Thus, a high-resolution pattern is obtained by double exposure. If multiple exposures are greater than two processes, similar processes will be performed repeatedly. The same exposure process is then repeated for another type of reticle that delivers the next transfer pattern to the wafer.
자동운반 메카니즘에 의해 다른 레티컬 상에서 전달패턴을 교환하는 것 대신에, 하나의 레티칼로 첫번째 노광을 수행한 후, 상기 레티컬이 투영광학계(180)의 광학축 Ax에 수직인 Ay방향으로 미리 정해진 양만큼 이동하여 두번째 노광을 수행하는 것과 같은 배열로 하나의 위상교체를 만들어 낼 수 있다. 미리 정해진 양이란 위에서 설명한 바와같이 제1(a)도의 패턴 예인 경우에 웨이퍼 상에 감소된 좌표로서, (λ/4NA)이다. 상기 제1(a)도에 있어서는, 감광물질의 유효한 빛의 강도는 강도의 제곱승(m=2)에 비례한다. 또한, 감광물질의 유효한 빛의 강도는 세기의 3승(m=3)에 비례하는 경우에는, 미리 정해진 양은 웨이퍼(190) 상의 감소된 좌표로서 (λ/4NA)로 고정될 것이다.Instead of exchanging the transfer pattern on another reticle by an automatic transport mechanism, after performing the first exposure with one reticle, the reticle is predetermined in the Ay direction perpendicular to the optical axis Ax of the projection optical system 180. You can create a phase shift in the same arrangement as moving the amount and performing a second exposure. The predetermined amount is the coordinate reduced on the wafer in the case of the pattern example of FIG. 1 (a) as described above, and is (λ / 4NA). In FIG. 1 (a), the effective light intensity of the photosensitive material is proportional to the square of the intensity (m = 2). Also, if the effective light intensity of the photosensitive material is proportional to the third power of intensity (m = 3), the predetermined amount will be fixed at (λ / 4NA) as the reduced coordinate on the wafer 190.
하나의 동일한 레티컬 패턴으로 행하는 다중 노광에 대해, 웨이퍼(190) 그 자체는 물론, 레티컬을 옴직이는 대신에 3차원 동작 스테이지(230)로써, 각 노광공정시 조정, 움직일 수 있다. 다중 노광공정들 사이에서 효과적인 정렬은 소위 잠재영상 정렬이다. 상기 잠재영상정렬은 잠재영상을 관찰하는 동안 이루어진다.For multiple exposures performed in one and the same reticle pattern, the wafer 190 itself as well as the three-dimensional operation stage 230 can be adjusted and moved in each exposure process instead of omitting the reticles. An effective alignment between multiple exposure processes is the so-called latent image alignment. The latent image alignment is performed while observing the latent image.
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