JPH0736174A - Optical mask - Google Patents
Optical maskInfo
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- JPH0736174A JPH0736174A JP17695893A JP17695893A JPH0736174A JP H0736174 A JPH0736174 A JP H0736174A JP 17695893 A JP17695893 A JP 17695893A JP 17695893 A JP17695893 A JP 17695893A JP H0736174 A JPH0736174 A JP H0736174A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- mask
- optical mask
- exposure light
- exposure
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- Withdrawn
Links
Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、従来の位相シフトマスクや斜入射
照明と同等もしくはより以上に解像度の高い光投影露光
を実現することを目的とする
【構成】 露光光を遮光する遮光部と、露光光を透過さ
せる開口部が形成された光学マスクにおいて、光学マス
ク全面に、導電性遮光材料で形成され、露光光の波長程
度以下のピッチを有するストライプが設けられている。
露光光を遮光する遮光部と、露光光を透過させる開口部
が形成された光学マスクにおいて、前記開口部に、導電
性遮光材料で形成され、露光光の波長程度以下のピッチ
を有するストライプが設けられている。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to realize a light projection exposure having a resolution equal to or higher than that of a conventional phase shift mask or grazing incidence illumination. [Structure] Blocking exposure light In an optical mask in which a light-shielding portion and an opening for transmitting exposure light are formed, stripes formed of a conductive light-shielding material and having a pitch equal to or less than the wavelength of the exposure light are provided on the entire surface of the optical mask.
In an optical mask having a light-shielding portion that shields exposure light and an opening that transmits exposure light, a stripe formed of a conductive light-shielding material and having a pitch equal to or less than the wavelength of the exposure light is provided in the opening. Has been.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、投影露光に使用する光
学マスクに関し、特に微細パターンを露光するのに適し
た光学マスクに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical mask used for projection exposure, and more particularly to an optical mask suitable for exposing a fine pattern.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の半導体装置の高速化、高集積化に
伴い、ますます微細なパターン形成が要求されている。
光を用いたホトリソグラフィとしては、分解能の限界を
打ち破るために、位相シフトマスクや斜入射照明が注目
されている。2. Description of the Related Art With the recent increase in speed and integration of semiconductor devices, finer pattern formation is required.
As photolithography using light, a phase shift mask and grazing incidence illumination are drawing attention in order to break through the limit of resolution.
【0003】また、光を用いたホトリソグラフィの限界
を打ち破り、解像度を向上させるために、X線を用いた
X線露光法や、電子ビームを用いた電子ビーム露光法も
提案され、利用されている。Further, in order to overcome the limitation of photolithography using light and improve resolution, an X-ray exposure method using X-rays and an electron beam exposure method using an electron beam have been proposed and used. There is.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】X線露光法は、光学系
の実現が容易でなく、装置も大型になりやすい。また、
電子ビーム露光法は、高い解像度を実現できるが、スル
ープットが低い。In the X-ray exposure method, it is not easy to realize an optical system, and the apparatus tends to be large. Also,
The electron beam exposure method can achieve high resolution but low throughput.
【0005】本発明の目的は、従来の位相シフトマスク
や斜入射照明と同等もしくはより以上に解像度の高い光
投影露光を実現することである。An object of the present invention is to realize optical projection exposure having a resolution equal to or higher than that of a conventional phase shift mask or oblique incidence illumination.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の光学マスクは、
露光光を遮光する遮光部と、露光光を透過させる開口部
が形成された光学マスクにおいて、光学マスク全面に導
電性遮光材料でできた露光光の波長よりも短いピッチの
ストライプが設けられている。The optical mask of the present invention comprises:
In an optical mask having a light-shielding portion that shields exposure light and an opening that transmits exposure light, stripes made of a conductive light-shielding material and having a pitch shorter than the wavelength of the exposure light are provided on the entire surface of the optical mask. .
【0007】本発明の他の光学マスクは、露光光を遮光
する遮光部と、露光光を透過させる開口部が形成された
光学マスクにおいて、開口部のみに、導電性遮光材料で
できた露光光の波長よりも短いピッチのストライプが設
けられている。Another optical mask of the present invention is an optical mask in which a light-shielding portion that shields exposure light and an opening that transmits exposure light are formed, and the exposure light is made of a conductive light-shielding material only in the opening. Stripes with a pitch shorter than the wavelength of
【0008】さらに、前記開口部は、一方向に長い形状
を有し、前記一方向と直角の他の方向に繰り返し配置さ
れており、前記ストライプの方向は前記他の方向と平行
であることが好ましい。さらに、繰り返し配置された開
口部には、1つおきに位相をシフトさせるための部材が
設けられてもよい。Further, the openings have a shape elongated in one direction and are repeatedly arranged in another direction at right angles to the one direction, and the direction of the stripes is parallel to the other direction. preferable. Further, the repeatedly arranged openings may be provided with a member for shifting the phase of every other opening.
【0009】また、前記開口部は、一方向に長い形状を
有し、前記一方向と直角の他の方向に繰り返し配置され
ており、隣接した前記開口部に設けられた前記ストライ
プの方向は互いに直交していることが好ましい。Further, the openings have a shape elongated in one direction and are repeatedly arranged in another direction perpendicular to the one direction, and the directions of the stripes provided in the adjacent openings are mutually opposite. It is preferable that they are orthogonal.
【0010】[0010]
【作用】光学マスクに、露光光の波長よりも短いピッチ
の導電性遮光材料によるストライプを形成することによ
り、透過光を直線偏光とすることができる。そのため、
露光用光源とマスクとの間に偏光フィルムを配置する必
要がない。By forming a stripe made of a conductive light-shielding material having a pitch shorter than the wavelength of exposure light on the optical mask, the transmitted light can be linearly polarized. for that reason,
It is not necessary to dispose a polarizing film between the exposure light source and the mask.
【0011】また、一方向に長い形状の繰り返しパター
ンを投影露光する際、透過光をパターンの方向と平行な
偏光軸を持つ直線偏光とすることにより、結像面で透過
光を効率的に干渉させることができる。Further, when projecting and exposing a repetitive pattern having a shape elongated in one direction, the transmitted light is made to be linearly polarized light having a polarization axis parallel to the direction of the pattern, so that the transmitted light efficiently interferes with the image plane. Can be made.
【0012】一方向に長い形状の繰り返しパターンを投
影露光する際、隣接するパターンを透過する透過光の偏
光軸方向を互いに直交させることにより、結像面での隣
接するパターンを透過した透過光の干渉を防止すること
ができる。このため、解像度を向上させることができ
る。When projecting and exposing a repetitive pattern having a shape elongated in one direction, the polarization axes of the transmitted lights passing through the adjacent patterns are made orthogonal to each other, so that the transmitted lights passing through the adjacent patterns on the image plane are Interference can be prevented. Therefore, the resolution can be improved.
【0013】[0013]
【実施例】本発明の実施例を説明する前に、位相シフト
マスクの位相差を利用した露光技術について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before explaining the embodiments of the present invention, an exposure technique using the phase difference of a phase shift mask will be explained.
【0014】図6(A)は、位相シフトマスクを概略的
に示す。石英等の透明基板22の表面上に、クロム等の
遮光性金属膜23が選択的に形成され、開口を画定す
る。隣接する開口のうち一方には、SiO2 膜等の位相
シフタ24が形成される。FIG. 6A schematically shows a phase shift mask. A light-shielding metal film 23 of chromium or the like is selectively formed on the surface of the transparent substrate 22 of quartz or the like to define the opening. A phase shifter 24 such as a SiO 2 film is formed in one of the adjacent openings.
【0015】位相シフタ24の厚さは、位相シフタのな
い開口を通過する光に対し、位相シフタを通過する光の
位相を遅らせ、たとえば半波長の位相差を生じさせるよ
うに選択する。The thickness of the phase shifter 24 is selected so as to delay the phase of the light passing through the phase shifter with respect to the light passing through the opening without the phase shifter, and to cause a phase difference of, for example, a half wavelength.
【0016】従って、隣接する開口を通過した光線21
a、21bに関して、位相シフタのない開口を通過した
光21aは、位相シフタのある開口を通過した光21b
よりも半波長位相が進んでいる。このような逆位相の波
は、干渉を生じた時に相殺し、光強度を減少させる。Therefore, the light beam 21 passing through the adjacent apertures
Regarding a and 21b, the light 21a that has passed through the aperture without the phase shifter is the light 21b that has passed through the aperture with the phase shifter.
Half-wave phase is ahead of. Such waves having opposite phases cancel each other out when interference occurs and reduce the light intensity.
【0017】図6(B)は、このような逆位相を有する
2種類の光の干渉によって、光の振幅がどのように変化
するかを概略的に示す。曲線aで示すような振幅を有す
る光と、曲線bで示すような逆位相の振幅を有する光が
干渉すると、曲線cで示すような光の振幅が得られる。
ここで、2つの光線が重複する領域においては、光の位
相が逆位相であるため、振幅の減少が生じる。FIG. 6B schematically shows how the amplitude of light changes due to the interference of two types of light having such opposite phases. When the light having the amplitude shown by the curve a interferes with the light having the opposite phase amplitude shown by the curve b, the light amplitude shown by the curve c is obtained.
Here, in the area where the two light beams overlap, the phases of the light beams are opposite to each other, so that the amplitude decreases.
【0018】図6(C)は、このような干渉を生じた光
の強度分布を示す。回折によって拡がった逆位相の光
が、その中間の裾の部分において重なり、その振幅を減
少させる。したがって、光の強度も減少する。このよう
に、位相差を有する2光線を干渉させることにより、回
折によって拡がった光の分布幅を制限することが可能に
なる。FIG. 6C shows the intensity distribution of the light having such interference. The light of opposite phase spread by diffraction overlaps in the middle skirt portion and reduces its amplitude. Therefore, the light intensity is also reduced. In this way, by interfering two light beams having a phase difference, it becomes possible to limit the distribution width of light expanded by diffraction.
【0019】図7は、位相シフトマスクの機能を説明す
るための概略図である。光線25、26がマスクに入射
し、一方は位相シフタを通過して出射する。出射光線2
5c、26cはその一方、例えば26cが他方の光線2
5cに対して半波長分位相差を有する。このような逆位
相の光は、干渉した時に振幅にしたがって強度を減少さ
せる。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the function of the phase shift mask. Light rays 25 and 26 are incident on the mask, and one exits through the phase shifter. Outgoing ray 2
5c and 26c are one of them, for example, 26c is the other ray 2
It has a half-wavelength phase difference from 5c. The light having the opposite phase decreases in intensity according to the amplitude when interfering with each other.
【0020】投影面上に結像を生じさせるためには、2
つの光線25、26から生じた少なくとも−1次回折光
25a、26aと、1次回折光25b、26bを投影面
上で干渉させる必要が生じる。To produce an image on the projection surface, 2
At least the -1st order diffracted lights 25a and 26a generated from the two light beams 25 and 26 and the 1st order diffracted lights 25b and 26b need to be interfered with each other on the projection surface.
【0021】2つの光線25、26のピッチpに対し
て、−1次回折光の生じる方向を考察する。光線26a
が光線25aに対して有する光路差は、図6(A)右側
に示すように、p・sinθとなる。−1次回折光につ
いても光路差は同様である。Consider the direction in which the -1st-order diffracted light is generated with respect to the pitch p of the two light rays 25 and 26. Ray 26a
As shown on the right side of FIG. 6A, the optical path difference that has with respect to the light ray 25a is p · sin θ. The optical path difference is the same for the −1st order diffracted light.
【0022】ピッチpが大きければ、多数次の回折光が
投影レンズに入射するが、ピッチpの減少と共に、投影
レンズに入射する光の次数は低下する。したがって、高
解像度を求める場合、0次光、1次光の振る舞いが重要
となる。If the pitch p is large, a large number of diffracted lights enter the projection lens, but as the pitch p decreases, the order of the light entering the projection lens decreases. Therefore, in order to obtain high resolution, the behavior of the 0th order light and the 1st order light is important.
【0023】位相シフトマスクにおいては、隣接する開
口の一方には位相シフタが形成されるため、出射光の位
相はπずれている。したがって、p・sinθが半波長
に等しくなる方向に、±1次回折光が生じる。1次回折
光の生じる角度θは、ピッチpが小さくなるほど大きく
なる。In the phase shift mask, since the phase shifter is formed in one of the adjacent openings, the phase of the emitted light is shifted by π. Therefore, ± 1st-order diffracted light is generated in the direction in which p · sin θ becomes equal to the half wavelength. The angle θ of the first-order diffracted light increases as the pitch p decreases.
【0024】図7(B)は、このような位相シフトマス
クを用いた場合の結像系を概略的に示す。光源からの光
は、マスク照明用の集光レンズ31を介して、位相シフ
トマスク32上に照射する。この時、光束の中心光線3
4は、位相シフトマスク32に対して垂直に照射され
る。FIG. 7B schematically shows an image forming system using such a phase shift mask. The light from the light source irradiates the phase shift mask 32 through the condenser lens 31 for mask illumination. At this time, the central ray 3 of the light flux
4 is irradiated perpendicularly to the phase shift mask 32.
【0025】位相シフトマスク32を通過した光は、逆
位相の2光束となり、上に説明したように、直進する0
次光35は、干渉によって相殺する。両光束の光強度が
ほぼ等しければ、全体として光強度はほぼ消滅し、−1
次光36と1次光37が主な光線となる。これら2種類
の光線36、37を投影レンズ33で投影面上に照射す
ることにより、結像が生じる。The light that has passed through the phase shift mask 32 becomes two light fluxes having opposite phases, and as described above, it goes straight to 0.
The next light 35 is canceled by the interference. If the light intensities of both light fluxes are almost equal, the light intensity almost disappears as a whole, and -1
The secondary light 36 and the primary light 37 are the main light rays. An image is formed by irradiating the projection surface with these two types of light rays 36 and 37 on the projection surface.
【0026】図8は、偏光による結像能力の差を説明す
るための概略図である。マスク上にラインアンドスペー
スの平行パターンが形成されているとする。図8(A)
は、ラインアンドスペースのパターン方向に平行な偏光
を用いた場合の結像を説明する図である。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the difference in image forming ability due to polarization. It is assumed that a line-and-space parallel pattern is formed on the mask. FIG. 8 (A)
[Fig. 6A] is a diagram for explaining imaging when polarized light parallel to the line-and-space pattern direction is used.
【0027】マスク7の上には、紙面と垂直な方向にラ
インアンドスペースのパターンが形成されているとす
る。このマスク7に、紙面と垂直な方向に偏光した直線
偏光が垂直に入射するとする。すなわち、偏光の方向と
パターンの方向は平行である。It is assumed that a line-and-space pattern is formed on the mask 7 in a direction perpendicular to the paper surface. It is assumed that linearly polarized light polarized in a direction perpendicular to the paper surface is vertically incident on the mask 7. That is, the polarization direction and the pattern direction are parallel.
【0028】マスク7を通過した後、−1次回折光15
と1次回折光16が、図のように生じ、投影レンズ8に
よって集光され、ウエハ9等の露光面上に入射するとす
る。この時、偏光方向は、常に紙面に垂直方向であり、
−1次回折光15と1次回折光16の偏光方向は等し
い。したがって、ウエハ9上で−1次回折光15と1次
回折光16は干渉を生じ、結像する。After passing through the mask 7, the minus first-order diffracted light 15
The first-order diffracted light 16 is generated as shown in the figure, is condensed by the projection lens 8, and is incident on the exposure surface of the wafer 9 or the like. At this time, the polarization direction is always perpendicular to the paper surface,
The polarization directions of the −first-order diffracted light 15 and the first-order diffracted light 16 are the same. Therefore, the −1st-order diffracted light 15 and the 1st-order diffracted light 16 interfere with each other on the wafer 9 to form an image.
【0029】図8(B)は、ラインアンドスペースパタ
ーンの方向と偏光方向が、垂直な場合の光の振る舞いを
示す。マスク7は、図8(A)に関して説明したのと同
様に、紙面に垂直な方向にラインアンドスペースパター
ンを有するとする。このマスク7に、垂直な方向から紙
面内で偏光方向を有する直線偏光が入射するとする。FIG. 8B shows the behavior of light when the direction of the line and space pattern and the polarization direction are vertical. It is assumed that the mask 7 has a line-and-space pattern in the direction perpendicular to the paper surface, as described with reference to FIG. It is assumed that linearly polarized light having a polarization direction in the plane of the paper is incident on the mask 7 from the vertical direction.
【0030】マスク7を通過して生じた−1次回折光1
5と1次回折光16の偏光方向は、それぞれ紙面内にあ
り、光の進行方向に垂直である。投影レンズ8によって
集光され、ウエハ9上に照射する光の偏光方向も、図に
示すように、光線の進行方向に垂直であり、紙面内に存
在する。-1st-order diffracted light 1 generated by passing through the mask 7
The polarization directions of the fifth-order diffracted light 16 and the first-order diffracted light 16 are in the plane of the paper and are perpendicular to the traveling direction of the light. The polarization direction of the light condensed by the projection lens 8 and irradiated onto the wafer 9 is also perpendicular to the traveling direction of the light rays and exists in the plane of the paper as shown in the figure.
【0031】図から明らかなように、−1次回折光15
と1次回折光16のなす角度が大きくなれば、偏光方向
は互いに交差し、−1次回折光15と1次回折光16の
干渉する度合いは低減する。As is clear from the figure, the -1st order diffracted light 15
When the angle formed by and the first-order diffracted light 16 becomes large, the polarization directions cross each other, and the degree of interference between the −1st-order diffracted light 15 and the first-order diffracted light 16 is reduced.
【0032】もし、−1次回折光15と1次回折光16
が直交するならば、干渉は全く生じない。すなわち、こ
れら2つの光は結像せず、雑音成分となってしまう。本
発明は、露光光がマスクを通過する時に、上述の図8
(A)の場合のように、露光光をラインアンドスペース
パターンの長さ方向と平行な方向に偏光させる技術を提
案する。さらに、後述するように、隣接するパターンを
透過した光の偏光軸方向が互いに直交するように偏向さ
せる技術を提案する。If the -1st order diffracted light 15 and the 1st order diffracted light 16
If are orthogonal, no interference occurs. That is, these two lights do not form an image and become a noise component. According to the present invention, when the exposure light passes through the mask, as shown in FIG.
As in the case of (A), a technique of polarizing the exposure light in a direction parallel to the length direction of the line and space pattern is proposed. Further, as will be described later, a technique is proposed in which light transmitted through adjacent patterns is deflected so that the polarization axis directions thereof are orthogonal to each other.
【0033】図1は、本発明の実施例による露光装置を
説明するための概略図である。光源1は、たとえば超高
圧水銀ランプである。光源1の上側には反射鏡2が配置
され、上側に発射した光を反射し、下側に向ける。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. The light source 1 is, for example, an ultra-high pressure mercury lamp. A reflecting mirror 2 is arranged above the light source 1 to reflect the light emitted to the upper side and direct it to the lower side.
【0034】光源1の下側にはフライアイレンズ3が配
置され、入射する光を均等に偏光機能を有するマスク7
上に照射する。マスク7の下方には、投影レンズ8が配
置され、入射する光をウエハ9上に焦合する。A fly-eye lens 3 is arranged below the light source 1, and a mask 7 having a function of uniformly polarizing incident light is provided.
Irradiate on. A projection lens 8 is arranged below the mask 7 to focus incident light on the wafer 9.
【0035】フライアイレンズ3の最外側を通過した光
の進行方向と光軸とのなす角をθ1、マスク7を透過し
た光が投影レンズ8の最外側を通過する場合の光軸とな
す角をθ2 、投影レンズ8の最外側を通過した光が撮影
面上に進む場合、その進行方向と光軸とのなす角をθ3
とする。The angle between the traveling direction of the light passing through the outermost side of the fly-eye lens 3 and the optical axis is θ 1 , and the light axis when the light passing through the mask 7 passes through the outermost side of the projection lens 8. 2 an angle theta, when light having passed through the outermost projection lens 8 goes on imaging surface, the angle between the traveling direction of the optical axis theta 3
And
【0036】ここで、 σ=sinθ1 /sinθ2 、 NA=sinθ3 である。なお、σはコヒーレンスファ
クタ、NAは開口数である。Here, σ = sin θ 1 / sin θ 2 and NA = sin θ 3 . Note that σ is a coherence factor and NA is a numerical aperture.
【0037】図2(A)は、実施例によるマスクのサン
プルパターンを示す。マスク7には、図1のY方向に長
い形状のスペース部12aがX方向に繰り返すラインア
ンドスペースパターンが1μmピッチで形成されてい
る。スペース部12a以外の部分は、クロム等の遮光性
導電膜で覆われている。FIG. 2A shows a sample pattern of the mask according to the embodiment. On the mask 7, line-and-space patterns having long space portions 12a in the Y direction of FIG. Parts other than the space 12a are covered with a light-shielding conductive film such as chromium.
【0038】ラインアンドスペースパターンの各スペー
ス部12aの内部には、さらに、X方向に長い形状のス
ペース部がY方向に繰り返す0.1μmピッチの第2の
ラインアンドスペースパターンが形成されている。Inside each space portion 12a of the line-and-space pattern, a second line-and-space pattern having a pitch of 0.1 μm in which space portions having a long shape in the X-direction are repeated in the Y-direction is further formed.
【0039】第2のラインアンドスペースパターンのピ
ッチは露光光の波長程度以下であり、ライン部は導電性
膜でできている。そのため、スペース部12aに照射さ
れた非偏光光のうち、X方向の偏光成分(P偏光)は導
電性膜にそのエネルギを吸収され、マスク7aを透過で
きない。従って、マスク7aを透過した光は、Y方向に
偏光軸を持つ直線偏光(S偏光)のみとなる。The pitch of the second line-and-space pattern is about the wavelength of the exposure light or less, and the line portion is made of a conductive film. Therefore, of the non-polarized light with which the space portion 12a is irradiated, the X-direction polarized component (P-polarized light) has its energy absorbed by the conductive film and cannot pass through the mask 7a. Therefore, the light transmitted through the mask 7a is only linearly polarized light (S polarized light) having a polarization axis in the Y direction.
【0040】1μmピッチのラインアンドスペースパタ
ーンのスペース部12aには、1つおきに位相シフタ1
3が設けられている。各位相シフタ13は、真空蒸着法
により堆積したSiO2 膜をリフトオフ法を用いて成形
される。位相シフタ13の膜厚は約3880Åである。In the space portion 12a of the line and space pattern having a pitch of 1 μm, every other phase shifter 1 is provided.
3 is provided. Each phase shifter 13 is formed by using a lift-off method on a SiO 2 film deposited by a vacuum evaporation method. The film thickness of the phase shifter 13 is about 3880Å.
【0041】これにより、位相シフタ13を透過した光
は、位相シフタが設けられていないスペース部12aを
透過した光よりも位相が約180°遅れる。従って、図
6で説明したように、隣接するスペ−ス部を透過して回
折により拡がった光の裾の部分は、逆位相で重なり、そ
の振幅を減少させる。このように、回折により拡がった
光の分布幅を制限することができる。As a result, the phase of the light transmitted through the phase shifter 13 lags behind that of the light transmitted through the space 12a where the phase shifter is not provided by about 180 °. Therefore, as described with reference to FIG. 6, the skirts of the light beams which have been transmitted through the adjacent space parts and spread by diffraction are overlapped in opposite phases to reduce the amplitude. In this way, it is possible to limit the width of the distribution of light that is spread by diffraction.
【0042】このとき、マスク7を透過した光はY方向
に偏光軸を持つ直線偏光である。従って、図8で説明し
たように、雑音成分となるX方向に偏光軸を持つ直線偏
光がないため、高解像度を得ることができる。At this time, the light transmitted through the mask 7 is linearly polarized light having a polarization axis in the Y direction. Therefore, as described with reference to FIG. 8, since there is no linearly polarized light having a polarization axis in the X direction which is a noise component, high resolution can be obtained.
【0043】図3は、本実施例におけるコントラスト値
の計算結果を示す。横軸は、ウエハ上に結像されたライ
ンアンドスペースパターンのピッチを単位μmで表し、
縦軸は、コントラストを表す。露光系の光学条件は、露
光波長365nm、NA=0.54、σ=0.5、縮小
率は1/5とした。曲線s1、s2は、それぞれS偏光
を使用し、焦点が合った時のコントラスト、及び0.7
5μm焦点がずれた時のコントラストを示す。FIG. 3 shows the calculation result of the contrast value in this embodiment. The horizontal axis represents the pitch of the line-and-space pattern imaged on the wafer in μm,
The vertical axis represents contrast. The optical conditions of the exposure system were an exposure wavelength of 365 nm, NA = 0.54, σ = 0.5, and a reduction rate of ⅕. The curves s1 and s2 respectively use S-polarized light, have a contrast when in focus, and 0.7.
The contrast when the focus is deviated by 5 μm is shown.
【0044】また、曲線p1、p2は、図2(B)に示
すマスク7bを用いて、P偏光を使用し、焦点があった
時のコントラスト、及び0.75μm焦点がずれた時の
コントラストを示す。Curves p1 and p2 show the contrast when the P-polarized light is used and the contrast when the focus is deviated by 0.75 μm by using the mask 7b shown in FIG. 2B. Show.
【0045】マスク7bは、1μmピッチの第1のライ
ンアンドスペースパターンのスペース部12bの内部に
形成された0.1μmピッチの第2のラインアンドスペ
ースパターンの方向が第1のラインアンドスペースパタ
ーンの方向と同一である点が、図2(A)のマスク7a
と異なる。従って、マスク7bを用いた場合には、透過
光はP偏光のみとなる。In the mask 7b, the direction of the second line and space pattern of 0.1 μm pitch formed inside the space portion 12b of the first line and space pattern of 1 μm pitch is the first line and space pattern. The same point as the direction is that the mask 7a in FIG.
Different from Therefore, when the mask 7b is used, the transmitted light is only P-polarized light.
【0046】図3から明らかなように、S偏光を使用し
た場合は、P偏光を使用した場合に比べて高いコントラ
ストを得ることができる。例えば、ウエハ上のラインア
ンドスペースパターンのピッチが0.2μmのとき、P
偏光時ではコントラストが約50%であったのに対し、
S偏光時では62%まで向上する。As is clear from FIG. 3, when the S polarized light is used, a higher contrast can be obtained than when the P polarized light is used. For example, when the pitch of the line and space pattern on the wafer is 0.2 μm, P
While the contrast was about 50% when polarized,
It improves up to 62% when S-polarized.
【0047】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。図4(A)は、本実施例によるマスク10を示す。
クロム等の遮光性導電膜により、1.25μmピッチの
第1のラインアンドスペースパターンが形成されてい
る。Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 4A shows a mask 10 according to this embodiment.
A first line-and-space pattern having a pitch of 1.25 μm is formed by a light-shielding conductive film such as chromium.
【0048】そのスペース部は、内部に第1のラインア
ンドスペースパターンと平行に0.1μmピッチの第2
のラインアンドスペースパターンが設けられているスペ
ース部12cと、それに直角な方向に0.1μmピッチ
の第2のラインアンドスペースパターンが設けられてい
るスペース部12dが交互に配置されている。これによ
り、スペース部12cを透過した光と、スペース部12
dを透過した光とは、その偏光軸方向が互いに直交す
る。The space portion is internally provided with a second line having a pitch of 0.1 μm in parallel with the first line-and-space pattern.
The space portions 12c provided with the line and space pattern and the space portions 12d provided with the second line and space pattern of 0.1 μm pitch are arranged alternately in the direction perpendicular to the space portions 12c. Accordingly, the light transmitted through the space portion 12c and the space portion 12c
The polarization axes of the light transmitted through d are orthogonal to each other.
【0049】図4(B)は、互いに隣り合う2つのスペ
ース部12c、12dを透過した光の結像面上の振幅を
示す。例えば、曲線d、eは、それぞれスペース部12
d、12cを透過した光の振幅を示す。このとき、それ
ぞれの光の偏光軸方向は互いに直交しているため、干渉
が起こらない。従って、合成した光強度は振幅の和に対
応するものではなくではなく、それぞれの光強度の和で
表される。FIG. 4B shows the amplitude on the image plane of the light transmitted through the two space portions 12c and 12d adjacent to each other. For example, the curves d and e are the space portion 12 respectively.
The amplitude of the light transmitted through d and 12c is shown. At this time, since the polarization axes of the respective lights are orthogonal to each other, no interference occurs. Therefore, the combined light intensity does not correspond to the sum of the amplitudes but is represented by the sum of the respective light intensities.
【0050】図4(C)の曲線f、gは、図4(B)の
曲線d、eに対応する光の強度を示す。曲線hは、これ
ら2つの光を合成した光の強度を示す。図4(D)は、
従来のマスクを示す。ラインアンドスペースパターンの
各スペース13の透過光は非偏光または同一方向に偏光
した光であるため、各透過光は干渉を起こす。図4
(E)は、互いに隣り合うスペース部12eを透過した
光の結像面の振幅を示す。これら2つの透過光は互いに
干渉するため、合成した光の強度は、それぞれの光の振
幅の和の2乗に比例する。Curves f and g in FIG. 4C indicate the intensities of light corresponding to the curves d and e in FIG. 4B. A curve h shows the intensity of light obtained by combining these two lights. FIG. 4 (D) shows
A conventional mask is shown. Since the transmitted light in each space 13 of the line and space pattern is unpolarized light or light polarized in the same direction, each transmitted light causes interference. Figure 4
(E) shows the amplitude of the image plane of the light transmitted through the space portions 12e adjacent to each other. Since these two transmitted lights interfere with each other, the intensity of the combined light is proportional to the square of the sum of the amplitudes of the respective lights.
【0051】図4(F)は、合成した光の強度を示す。
このように、透過光の振幅の山が隣接する透過光の裾の
部分の谷と重なり合う場合は強度が弱くなりコントラス
トが低下する。FIG. 4F shows the intensity of the combined light.
In this way, when the peak of the amplitude of the transmitted light overlaps with the valley of the skirt portion of the adjacent transmitted light, the intensity becomes weak and the contrast deteriorates.
【0052】図4(C)に示す本実施例の光強度分布で
は、図4(F)に示す従来例に比べて、振幅の小さい部
分が振幅で加算されず、2乗に比例する強度で加算され
ること、正の振幅の光と負の振幅の光が重なっても打ち
消しあうことが無いこと等により、コントラストの低下
を防止することができる。In the light intensity distribution of this embodiment shown in FIG. 4 (C), compared to the conventional example shown in FIG. 4 (F), the parts with smaller amplitudes are not added in amplitude, and the intensity is proportional to the square. The addition of the light and the fact that the light with the positive amplitude and the light with the negative amplitude do not cancel each other even if they overlap each other can prevent the deterioration of the contrast.
【0053】図5は、本実施例と従来例におけるコント
ラストの計算結果を示す。露光系の光学条件は前記実施
例と同様である。横軸は、ウエハ結像面上でのラインア
ンドスペースパターンのピッチを単位μmで表し、縦軸
は、コントラストを表す。FIG. 5 shows the results of contrast calculation in this example and the conventional example. The optical conditions of the exposure system are the same as in the above embodiment. The horizontal axis represents the pitch of the line-and-space pattern on the wafer image plane in μm, and the vertical axis represents the contrast.
【0054】曲線uは、σが0.3の時の本実施例のコ
ントラスト、曲線vはσが0.55の時の従来例のコン
トラストを示す。本実施例の場合には、従来例に比べて
コントラストが高いことがわかる。例えば、ラインアン
ドスペースパターンのピッチが0.25μmのときに、
従来例ではコントラストが約20%であるのに対し、本
実施例では約62%まで向上する。A curve u shows the contrast of this embodiment when σ is 0.3, and a curve v shows the contrast of the conventional example when σ is 0.55. It can be seen that the contrast of this example is higher than that of the conventional example. For example, when the pitch of the line and space pattern is 0.25 μm,
While the contrast is about 20% in the conventional example, it is improved to about 62% in this embodiment.
【0055】上記実施例では、透過光の偏光軸方向が、
第1のラインアンドスペースパターンの方向と平行及び
直角になるようにしたが、他の方向にしてもよい。例え
ば、第1のラインアンドスペースパターンと45°の角
度をなすように第2のラインアンドスペースパターンを
形成し、互いに隣り合うスペース部を透過する光の偏光
軸方向が直交するようにしてもよい。In the above embodiment, the polarization axis direction of the transmitted light is
Although it is arranged to be parallel and at right angles to the direction of the first line and space pattern, it may be arranged in another direction. For example, the second line-and-space pattern may be formed so as to form an angle of 45 ° with the first line-and-space pattern, and the polarization axis directions of the lights passing through the space parts adjacent to each other may be orthogonal to each other. .
【0056】なお、第1及び第2のラインアンドスペー
スパターンは、例えば同一の金属層を1枚のマスクでパ
ターニングして作製することができる。また、マスクの
パターン面でなく、裏のガラス面全面に偏光の効果を有
する部材を設けてもよい。The first and second line-and-space patterns can be produced, for example, by patterning the same metal layer with one mask. Further, a member having a polarization effect may be provided not on the pattern surface of the mask but on the entire glass surface of the back surface.
【0057】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スループットを低下させることなく、微細なパターンの
形成が可能になり、高速、高集積の半導体装置を容易に
作製することが可能となる。As described above, according to the present invention,
A fine pattern can be formed without lowering the throughput, and a high-speed, highly integrated semiconductor device can be easily manufactured.
【図1】本発明の実施例で使用した露光装置の概略斜視
図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of an exposure apparatus used in an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例によるマスクパターンの平面図
である。FIG. 2 is a plan view of a mask pattern according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例によるコントラストの計算結果
を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a calculation result of contrast according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の他の実施例及び従来例によるマスクパ
ターンの平面図及び結像面での光の振幅と強度を示すグ
ラフである。4A is a plan view of a mask pattern according to another embodiment of the present invention and FIG. 4B is a graph showing the amplitude and intensity of light on an image plane.
【図5】本発明の他の実施例によるコントラストの計算
結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a calculation result of contrast according to another embodiment of the present invention.
【図6】位相差を利用した露光技術を説明するための概
略線図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an exposure technique using a phase difference.
【図7】位相シフトマスクを説明するための概略線図で
ある。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a phase shift mask.
【図8】偏光による結像能力の差を説明するための概略
線図である。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a difference in image forming ability due to polarization.
1 光源 2 反射鏡 3 フライアイレンズ 7、7a、7b、32 マスク 8、33 投影レンズ 9 ウエハ 12a、12b、12c、12d、12e スペース部 13、24 位相シフタ 15、25a、26a、36 −1次回折光 16、25b、26b、37 1次回折光 21a、21b、25、26 光線 22 透明基板 23 遮光性金属膜 25c、26c、35 0次回折光 31 集光レンズ 34 中心光線 1 Light source 2 Reflector 3 Fly-eye lens 7, 7a, 7b, 32 Mask 8, 33 Projection lens 9 Wafer 12a, 12b, 12c, 12d, 12e Space part 13, 24 Phase shifter 15, 25a, 26a, 36 -1 Next time Folding light 16, 25b, 26b, 37 1st-order diffracted light 21a, 21b, 25, 26 Light beam 22 Transparent substrate 23 Light-shielding metal film 25c, 26c, 35 0th-order diffracted light 31 Condenser lens 34 Central light beam
Claims (5)
過させる開口部が形成された光学マスクにおいて、 光学マスク全面に導電性遮光材料で形成され、露光光の
波長程度以下のピッチを有するストライプが設けられて
いる光学マスク。1. An optical mask having a light-shielding portion that shields exposure light and an opening that allows exposure light to pass through, wherein the entire surface of the optical mask is made of a conductive light-shielding material, and the pitch is about the wavelength of the exposure light or less. An optical mask provided with stripes having.
過させる開口部が形成された光学マスクにおいて、 前記開口部に、導電性遮光材料で形成され、露光光の波
長程度以下のピッチを有するストライプが設けられてい
る光学マスク。2. An optical mask having a light-shielding portion for shielding exposure light and an opening for transmitting exposure light, wherein the opening is formed of a conductive light-shielding material and has a pitch of about a wavelength of the exposure light or less. An optical mask provided with stripes having.
し、前記一方向と直角の他の方向に繰り返し配置されて
おり、前記ストライプの方向は前記他の方向と平行であ
ることを特徴とする請求項1ないし2記載の光学マス
ク。3. The opening has a shape elongated in one direction and is repeatedly arranged in another direction at a right angle to the one direction, and the direction of the stripe is parallel to the other direction. The optical mask according to claim 1 or 2, which is characterized in that.
し、前記一方向と直角の他の方向に繰り返し配置されて
おり、繰り返し配置された開口部には、1つおきに位相
をシフトさせるための部材が設けられている請求項1〜
3のいずれかに記載の光学マスク。4. The opening has a shape elongated in one direction and is repeatedly arranged in another direction at a right angle to the one direction, and the alternatingly arranged openings are provided with alternating phases. A member for shifting is provided.
3. The optical mask according to any one of 3 above.
し、前記一方向と直角の他の方向に繰り返し配置されて
おり、隣接した前記開口部に設けられた前記ストライプ
の方向は互いに直交している請求項2記載の光学マス
ク。5. The openings have a shape elongated in one direction and are repeatedly arranged in another direction perpendicular to the one direction, and the directions of the stripes provided in the adjacent openings are mutually opposite. The optical mask according to claim 2, which are orthogonal to each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17695893A JPH0736174A (en) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | Optical mask |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17695893A JPH0736174A (en) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | Optical mask |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0736174A true JPH0736174A (en) | 1995-02-07 |
Family
ID=16022693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17695893A Withdrawn JPH0736174A (en) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | Optical mask |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736174A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5989756A (en) * | 1997-10-06 | 1999-11-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Photo mask and method for fabricating semiconductor devices using the photo mask |
| WO2002044817A3 (en) * | 2000-12-01 | 2002-07-11 | Motorola Inc | Making an integrated circuit using polarized light |
| JP2006005267A (en) * | 2004-06-21 | 2006-01-05 | Nikon Corp | Exposure apparatus and exposure method |
| KR100614651B1 (en) * | 2004-10-11 | 2006-08-22 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for exposing a circuit pattern, photomask used and design method thereof, lighting system and implementation method thereof |
| US7608369B2 (en) | 2005-03-18 | 2009-10-27 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co., Ltd. | Photomask to which phase shift is applied and exposure apparatus |
-
1993
- 1993-07-16 JP JP17695893A patent/JPH0736174A/en not_active Withdrawn
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| US6645678B2 (en) | 2000-12-01 | 2003-11-11 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for making an integrated circuit using polarization properties of light |
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