JPH0792647A - ホトマスク - Google Patents
ホトマスクInfo
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- JPH0792647A JPH0792647A JP5240021A JP24002193A JPH0792647A JP H0792647 A JPH0792647 A JP H0792647A JP 5240021 A JP5240021 A JP 5240021A JP 24002193 A JP24002193 A JP 24002193A JP H0792647 A JPH0792647 A JP H0792647A
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガラス基板上に形成されたパターンをウェハ
ー上に転写する際に、ステッパーを改造することなく、
高解像で、かつ焦点深度の広い転写を可能とする。 【構成】 透明な基板１３０上にクロム等の遮光体によ
り露光されるべきパターン１３１が形成されており、パ
ターン１３１の形成された面と反対の面に凹凸のパター
ン１３２及び１３３を設け、このパターン１３２及び１
３３により、露光光１００の回折光１１０Ａ及び１２０
Ａが斜入射照明光となり、解像度及び焦点深度を向上す
る。
ー上に転写する際に、ステッパーを改造することなく、
高解像で、かつ焦点深度の広い転写を可能とする。 【構成】 透明な基板１３０上にクロム等の遮光体によ
り露光されるべきパターン１３１が形成されており、パ
ターン１３１の形成された面と反対の面に凹凸のパター
ン１３２及び１３３を設け、このパターン１３２及び１
３３により、露光光１００の回折光１１０Ａ及び１２０
Ａが斜入射照明光となり、解像度及び焦点深度を向上す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、露光に用いるホトマス
クに関し、特にその構造に関する。
クに関し、特にその構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＶＬＳＩなどと呼ばれる超高集積
回路に於いては、その集積度が３年に４倍というペース
で進んでおり、この高集積化は、回路パターンの微細化
によって達成されている。超ＬＳＩのパターンを半導体
基板上に形成するためには、微細パターンを正確に形成
する縮小投影露光法が用いられる。
回路に於いては、その集積度が３年に４倍というペース
で進んでおり、この高集積化は、回路パターンの微細化
によって達成されている。超ＬＳＩのパターンを半導体
基板上に形成するためには、微細パターンを正確に形成
する縮小投影露光法が用いられる。
【０００３】図４は従来の技術を説明するための縮小投
影露光装置、いわゆるステッパーの基本的な構成を示す
図である。光源１から出た後、反射鏡２によって集光さ
れた露光光１０は、レンズ３及びフライアイレンズ４に
よって均一化される。さらに、アパチャ５Ａにより適当
な大きさに絞られた後、レンズ６を介し、レチクル７に
均一に照射される。レチクル７上には、クロムによって
パターン８が形成されている。ここで、レチクル７に入
射した露光光１０は、クロムパターン８により回折光を
生じる。
影露光装置、いわゆるステッパーの基本的な構成を示す
図である。光源１から出た後、反射鏡２によって集光さ
れた露光光１０は、レンズ３及びフライアイレンズ４に
よって均一化される。さらに、アパチャ５Ａにより適当
な大きさに絞られた後、レンズ６を介し、レチクル７に
均一に照射される。レチクル７上には、クロムによって
パターン８が形成されている。ここで、レチクル７に入
射した露光光１０は、クロムパターン８により回折光を
生じる。
【０００４】縮小投影レンズ９には、０次光１１Ａ，＋
１次光１２Ａ，−１次光１３Ａが入射する。２次以上の
回折光は、０次光に対し、より角度の開いた方向に進行
するため、通常レンズ９には、入射しない。縮小投影レ
ンズ９に入射した回折光１１〜１３は、ウェハー１０上
に結像し、レチクル７上に形成されたクロムパターン８
と同じパターンが、縮小露光される。
１次光１２Ａ，−１次光１３Ａが入射する。２次以上の
回折光は、０次光に対し、より角度の開いた方向に進行
するため、通常レンズ９には、入射しない。縮小投影レ
ンズ９に入射した回折光１１〜１３は、ウェハー１０上
に結像し、レチクル７上に形成されたクロムパターン８
と同じパターンが、縮小露光される。
【０００５】ところで、半導体パターンの微細化と共
に、ステッパーがより微細なパターンを露光する能力、
即ち、解像力も向上が要求されている。ステッパーの解
像力Ｒは、露光光の波長λ，レンズの開口数ＮＡ及びレ
ジスト性能により決まる定数Ｋを用いて、レイリーの式
により、 Ｒ＝Ｋ2（λ／ＮＡ） と表わされる。この式より、解像力向上のため、すなわ
ち、Ｒを小さくするためには、露光光の波長λを小さく
する、あるいはレンズの開口数ＮＡを大きくする必要が
あることが判る。ところで、波長λを小さくすると、光
源として従来用いられている水銀ランプのｇ線（４３６
ｎｍ），ｉ線（３６５ｎｍ）よりも短波長のもので露光
に必要な照度を有するものは、ＫｒＦエキシマレーザー
光（２４９ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー光（１９３
ｎｍ）等のエキシマレーザーしかない。
に、ステッパーがより微細なパターンを露光する能力、
即ち、解像力も向上が要求されている。ステッパーの解
像力Ｒは、露光光の波長λ，レンズの開口数ＮＡ及びレ
ジスト性能により決まる定数Ｋを用いて、レイリーの式
により、 Ｒ＝Ｋ2（λ／ＮＡ） と表わされる。この式より、解像力向上のため、すなわ
ち、Ｒを小さくするためには、露光光の波長λを小さく
する、あるいはレンズの開口数ＮＡを大きくする必要が
あることが判る。ところで、波長λを小さくすると、光
源として従来用いられている水銀ランプのｇ線（４３６
ｎｍ），ｉ線（３６５ｎｍ）よりも短波長のもので露光
に必要な照度を有するものは、ＫｒＦエキシマレーザー
光（２４９ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー光（１９３
ｎｍ）等のエキシマレーザーしかない。
【０００６】ところが、エキシマレーザーは、ガス交換
や、部品交換の頻度が高く、また価格も水銀ランプの１
００倍以上であり、半導体デバイスの高価格化を招くこ
とになる。また、波長が短くなると、透過率の高い光学
部品，光学材料及びレジスト材料がほとんどなく、特に
縮小投影レンズの設計，製造が困難である。一方、ＮＡ
を大きくすると、焦点深度Ｄが狭くなる。焦点深度もま
たレイリーの式によって、 Ｄ＝Ｋ2（λ／（ＮＡ）2） （Ｋ2はレジストによ
って決まる定数） と表わされるが、ＮＡの２乗に反比例して焦点深度Ｄが
狭くなる。このため、ＮＡの拡大には限界がある。
や、部品交換の頻度が高く、また価格も水銀ランプの１
００倍以上であり、半導体デバイスの高価格化を招くこ
とになる。また、波長が短くなると、透過率の高い光学
部品，光学材料及びレジスト材料がほとんどなく、特に
縮小投影レンズの設計，製造が困難である。一方、ＮＡ
を大きくすると、焦点深度Ｄが狭くなる。焦点深度もま
たレイリーの式によって、 Ｄ＝Ｋ2（λ／（ＮＡ）2） （Ｋ2はレジストによ
って決まる定数） と表わされるが、ＮＡの２乗に反比例して焦点深度Ｄが
狭くなる。このため、ＮＡの拡大には限界がある。
【０００７】これらの問題を解決するため、斜入射露光
法と呼ばれる手法が提案されている。これを図を用いて
説明する。図５は、従来の斜入射露光法を説明するため
のステッパーの基本構成を示す図である。アパチャ５Ｂ
の開口部５Ｃが中心部ではなく、周辺部にある。このた
め、開口部５Ｃを通った露光光１０Ａ，１０Ｂはレチク
ル７に斜入射する。この時、露光光１０Ａによって生じ
た回折光のうち、，０次光１１Ｂと＋１次光１２Ｂは縮
小投影レンズ９に入射し、−１次光１３Ｂはレンズに入
らない。また露光光１０Ｂによって生じた０次光は、露
光光１０Ａによって生じた＋１次光と重なった光１２Ｂ
としてレンズ９に入る。−１次光も、露光光１０Ａによ
って生じた０次光と重なった光１１Ｂとしてレンズ９に
入る。＋１次光１４Ｂはレンズに入らない。こうして、
レンズ９を通った光１１Ｂと１２Ｂはウェハー１０上で
結像する。
法と呼ばれる手法が提案されている。これを図を用いて
説明する。図５は、従来の斜入射露光法を説明するため
のステッパーの基本構成を示す図である。アパチャ５Ｂ
の開口部５Ｃが中心部ではなく、周辺部にある。このた
め、開口部５Ｃを通った露光光１０Ａ，１０Ｂはレチク
ル７に斜入射する。この時、露光光１０Ａによって生じ
た回折光のうち、，０次光１１Ｂと＋１次光１２Ｂは縮
小投影レンズ９に入射し、−１次光１３Ｂはレンズに入
らない。また露光光１０Ｂによって生じた０次光は、露
光光１０Ａによって生じた＋１次光と重なった光１２Ｂ
としてレンズ９に入る。−１次光も、露光光１０Ａによ
って生じた０次光と重なった光１１Ｂとしてレンズ９に
入る。＋１次光１４Ｂはレンズに入らない。こうして、
レンズ９を通った光１１Ｂと１２Ｂはウェハー１０上で
結像する。
【０００８】この斜入射照明法では、露光光１０Ａによ
って生じた０次光と露光光１０Ｂによって生じた１次
光、また露光光１０Ａによって生じた＋１次光１０Ｂに
よって生じた０次光とが重なる必要がある。０次光と±
１次光とのなす角度θ1は、レチクル７上のクロムパタ
ーン８のピッチによって、 ｓｉｎθ＝（λ／Ｐ） と変化する。従って、レチクルを交換することにより、
種々の手法のパターンを露光する場合には、このアパチ
ャを回折角が最適になるように開口位置が種々変化した
ものを用いる必要があり、管理が困難である。
って生じた０次光と露光光１０Ｂによって生じた１次
光、また露光光１０Ａによって生じた＋１次光１０Ｂに
よって生じた０次光とが重なる必要がある。０次光と±
１次光とのなす角度θ1は、レチクル７上のクロムパタ
ーン８のピッチによって、 ｓｉｎθ＝（λ／Ｐ） と変化する。従って、レチクルを交換することにより、
種々の手法のパターンを露光する場合には、このアパチ
ャを回折角が最適になるように開口位置が種々変化した
ものを用いる必要があり、管理が困難である。
【０００９】また、変形照明をアパチャを用いて行う
と、光量が大幅に減るという問題もある。図６は従来の
アパチャの上面図である。図６（ａ）は通常のアパチ
ャ，図６（ｂ），（ｃ）は斜入射露光でよく用いられる
アパチャである。通常のアパチャ２０の開口部２３に比
べ、斜入射露光用のアパチャ２１，２２の開口部２４，
２５は小さくなっている。このため、斜入射露光では露
光光が、アパチャ２４，２５によって通常の１／２以下
に低下してしまい、ステッパーの処理能力が大幅に低下
し、半導体デバイスの高価格化を招いてしまう。
と、光量が大幅に減るという問題もある。図６は従来の
アパチャの上面図である。図６（ａ）は通常のアパチ
ャ，図６（ｂ），（ｃ）は斜入射露光でよく用いられる
アパチャである。通常のアパチャ２０の開口部２３に比
べ、斜入射露光用のアパチャ２１，２２の開口部２４，
２５は小さくなっている。このため、斜入射露光では露
光光が、アパチャ２４，２５によって通常の１／２以下
に低下してしまい、ステッパーの処理能力が大幅に低下
し、半導体デバイスの高価格化を招いてしまう。
【００１０】この光量低下という問題に対し、特開平４
−３１６３１１号公報ではステッパーに光源を２つ備
え、それぞれの光源からの露光光をレチクルに射入射さ
せる方法が提案されている。また、特開平４−３４３２
１５号公報では照明光学系の一部に周期パターンの形成
された光学素子を備え、この光学素子に露光光を照射
し、発生した回折光を射入射照明光として用いる、ある
いは照明光学系中にプリズムを光学素子として備え、入
射光の方向を斜めにし、斜入射照明光とする方法が提案
されている。
−３１６３１１号公報ではステッパーに光源を２つ備
え、それぞれの光源からの露光光をレチクルに射入射さ
せる方法が提案されている。また、特開平４−３４３２
１５号公報では照明光学系の一部に周期パターンの形成
された光学素子を備え、この光学素子に露光光を照射
し、発生した回折光を射入射照明光として用いる、ある
いは照明光学系中にプリズムを光学素子として備え、入
射光の方向を斜めにし、斜入射照明光とする方法が提案
されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】これら２つの従来の斜
入射照明法では大きな問題がある。特開平４−３１６３
１１号公報で提案されている２つの光源をもつ場合で
は、装置の大きさが著しく大きくなる、装置価格が著し
く高くなる、２つの光源間の光軸合わせが難しい、１つ
の光源のメンテナンス時もう一方の光源を止めなければ
ならない、あるいはまだメンテナンスの必要がないのに
メンテナンスしてしまわなければならないといった問題
がある。
入射照明法では大きな問題がある。特開平４−３１６３
１１号公報で提案されている２つの光源をもつ場合で
は、装置の大きさが著しく大きくなる、装置価格が著し
く高くなる、２つの光源間の光軸合わせが難しい、１つ
の光源のメンテナンス時もう一方の光源を止めなければ
ならない、あるいはまだメンテナンスの必要がないのに
メンテナンスしてしまわなければならないといった問題
がある。
【００１２】また、特開平４−３４３２１５号公報で提
案された照明光学中に光学素子を備える方法では、レチ
クルを交換し、露光すべきパターンの寸法が変わる毎
に、最適な斜入射照明光を発生させるために、光学素子
を交換しなければならない。このため、あらかじめ何種
類もの光学素子を準備しなければならず、また、ステッ
パーに複雑で高価な光学素子の交換機能を備えなければ
ならず、装置が大きく、高価になるといった多くの問題
点があった。
案された照明光学中に光学素子を備える方法では、レチ
クルを交換し、露光すべきパターンの寸法が変わる毎
に、最適な斜入射照明光を発生させるために、光学素子
を交換しなければならない。このため、あらかじめ何種
類もの光学素子を準備しなければならず、また、ステッ
パーに複雑で高価な光学素子の交換機能を備えなければ
ならず、装置が大きく、高価になるといった多くの問題
点があった。
【００１３】本発明の目的は、ウェハー上にパターンを
転写する際に、ステッパーを改造することなく、高解像
で、かつ焦点深度の広い転写を可能としたホトマスクを
提供することにある。
転写する際に、ステッパーを改造することなく、高解像
で、かつ焦点深度の広い転写を可能としたホトマスクを
提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るホトマスクは、基板と、露光用パター
ンと、斜入射用パターンとを有し、基板に入射した露光
光を所定形状に整形して出射するホトマスクであって、
基板は、露光光を透過する透明な基板であり、露光用パ
ターンは、基板の一面に設けられ、露光光を整形する所
定形状に形成されたものであり、斜入射用パターンは、
基板の他面に設けられ、入射した露光光の回折光を生じ
させる周期構造のものである。
め、本発明に係るホトマスクは、基板と、露光用パター
ンと、斜入射用パターンとを有し、基板に入射した露光
光を所定形状に整形して出射するホトマスクであって、
基板は、露光光を透過する透明な基板であり、露光用パ
ターンは、基板の一面に設けられ、露光光を整形する所
定形状に形成されたものであり、斜入射用パターンは、
基板の他面に設けられ、入射した露光光の回折光を生じ
させる周期構造のものである。
【００１５】また、前記斜入射用パターンの周期構造
は、凹凸の組合せ、或いは傾斜方向が異なる斜面の組合
せからなるものである。
は、凹凸の組合せ、或いは傾斜方向が異なる斜面の組合
せからなるものである。
【００１６】また、前記凹凸の組合せからなる斜入射用
パターンは、前記露光用パターンの約２倍のピッチで設
けられたものである。
パターンは、前記露光用パターンの約２倍のピッチで設
けられたものである。
【００１７】また、前記傾斜方向が異なる斜面の組合せ
からなる斜入射用パターンは、前記露光用パターンの
０．５〜５倍の寸法をもつものである。
からなる斜入射用パターンは、前記露光用パターンの
０．５〜５倍の寸法をもつものである。
【００１８】
【作用】入射した露光光の回折光をホトマスクに生じさ
せ、これを露光用パターンに対する斜入射照明光として
用いる。
せ、これを露光用パターンに対する斜入射照明光として
用いる。
【００１９】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００２０】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
係るホトマスクを示す断面図である。図１において、透
明な基板１３０の下面にはクロム等の遮光体からなる露
光用パターン１３１が形成されている。さらに基板１３
０の上面側には、斜入射用パターン１３２，１３３が形
成されている。ここで、パターン１３２，１３３は、基
板１３０を直接加工して凹凸の組合せからなる周辺構造
のものとして形成したものである。
係るホトマスクを示す断面図である。図１において、透
明な基板１３０の下面にはクロム等の遮光体からなる露
光用パターン１３１が形成されている。さらに基板１３
０の上面側には、斜入射用パターン１３２，１３３が形
成されている。ここで、パターン１３２，１３３は、基
板１３０を直接加工して凹凸の組合せからなる周辺構造
のものとして形成したものである。
【００２１】レチクルに入射した露光光１００は、パタ
ーン１３２，１３３によって回折光を生じる。この時、
パターン１３２と１３３との高さの差ｈを、 ｈ＝（λ／２（ｎ−１）） （λ：露光との波長，
ｎ：透明基板の屈折率） としておけば、パターン１３２からの０次光１００Ａと
パターン１３３からの０次光１００Ｂは位相が１８０°
ズレるため、互いに打ち消し合おうとする。さらに、パ
ターン１３２とパターン１３３とのパターンの大きさを
同じにしておくと、０次光１００Ａと０次光１００Ｂは
完成に打ち消し合い、０次光がクロムパターン１３１に
照射されない。従って、クロムパターン１３１には、±
１次光以上が入射し、斜入射照明が実現する。ただし、
±２次光以上は光強度が小さく、クロムパターン１３１
の投影露光は、±１次光が支配する。
ーン１３２，１３３によって回折光を生じる。この時、
パターン１３２と１３３との高さの差ｈを、 ｈ＝（λ／２（ｎ−１）） （λ：露光との波長，
ｎ：透明基板の屈折率） としておけば、パターン１３２からの０次光１００Ａと
パターン１３３からの０次光１００Ｂは位相が１８０°
ズレるため、互いに打ち消し合おうとする。さらに、パ
ターン１３２とパターン１３３とのパターンの大きさを
同じにしておくと、０次光１００Ａと０次光１００Ｂは
完成に打ち消し合い、０次光がクロムパターン１３１に
照射されない。従って、クロムパターン１３１には、±
１次光以上が入射し、斜入射照明が実現する。ただし、
±２次光以上は光強度が小さく、クロムパターン１３１
の投影露光は、±１次光が支配する。
【００２２】次に、＋１次光１２０はクロムパターン１
３１で再び回折を起こし、０次光１２０Ａ，＋１次光１
２２，−１次光１２１を生じるが、＋１次光１２２は、
投影レンズには入射せず、ウェハー上での結像には０次
光１２０Ａと−１次光１２１が寄与する。また１次光１
１０はクロムパターンで０次光１１０Ａ，＋１次光１１
２，−１次光１１０Ａを生ずるが、結像には０次光１１
０Ａと＋１次光１１２が寄与する。ここで、クロムパタ
ーンが良好に結像されるには、０次光１２０Ａと１次光
１１２が重なり、また−１次光１２１と０次光１１０Ａ
が重なる必要がある。このためには、クロムパターン１
３１のピッチをＰ1，パターン１３２と１３３のピッチ
をＰ2，クロムパターン１３１による０次光と±１次光
とのなす角をθ1，パターン１３２，１３３による０次
光と±１次光とのなす角をθ2とした時、 Ｐ2＝Ｐ1（ｓｉｎθ1／ｓｉｎθ2）＝ Ｐ1（ｓｉｎθ1／ｓｉｎ（θ／２））≒２Ｐ1 の関係が成り立つ必要がある。即ち、パターン１３２，
１３３のピッチはクロムパターン１３１の約２倍のピッ
チで作成することが必要となる。
３１で再び回折を起こし、０次光１２０Ａ，＋１次光１
２２，−１次光１２１を生じるが、＋１次光１２２は、
投影レンズには入射せず、ウェハー上での結像には０次
光１２０Ａと−１次光１２１が寄与する。また１次光１
１０はクロムパターンで０次光１１０Ａ，＋１次光１１
２，−１次光１１０Ａを生ずるが、結像には０次光１１
０Ａと＋１次光１１２が寄与する。ここで、クロムパタ
ーンが良好に結像されるには、０次光１２０Ａと１次光
１１２が重なり、また−１次光１２１と０次光１１０Ａ
が重なる必要がある。このためには、クロムパターン１
３１のピッチをＰ1，パターン１３２と１３３のピッチ
をＰ2，クロムパターン１３１による０次光と±１次光
とのなす角をθ1，パターン１３２，１３３による０次
光と±１次光とのなす角をθ2とした時、 Ｐ2＝Ｐ1（ｓｉｎθ1／ｓｉｎθ2）＝ Ｐ1（ｓｉｎθ1／ｓｉｎ（θ／２））≒２Ｐ1 の関係が成り立つ必要がある。即ち、パターン１３２，
１３３のピッチはクロムパターン１３１の約２倍のピッ
チで作成することが必要となる。
【００２３】（実施例２）図２は、本発明の実施例２に
係るホトマスクを示す断面図である。基本的には、実施
例１と同じであるが、透明な基板１３０上の凸パターン
（斜入射用パターン）１３５がＳＯＧ（スピン オン
グラス）を用いて形成されたものである。また、ＳＯＧ
１３５の下、基板１３０上には、ＳＯＧパターン１３５
の形成時に電子線露光及びエッチング処理を施すので、
導電層を兼ねたエッチングストッパーであるＩＴＯ膜
（酸化インジウム錫膜）１３４（斜入射用パターン）が
被着されている。ここで、ＳＯＧ１３５は、スパッタ酸
化シリコンや、ＣＶＤ酸化シリコン等、他の材質でも勿
論よい。また、ＩＴＯ膜１３４は、ＳｎＯ2や他の材料
でも構わない。さらに多層膜であっても構わない。
係るホトマスクを示す断面図である。基本的には、実施
例１と同じであるが、透明な基板１３０上の凸パターン
（斜入射用パターン）１３５がＳＯＧ（スピン オン
グラス）を用いて形成されたものである。また、ＳＯＧ
１３５の下、基板１３０上には、ＳＯＧパターン１３５
の形成時に電子線露光及びエッチング処理を施すので、
導電層を兼ねたエッチングストッパーであるＩＴＯ膜
（酸化インジウム錫膜）１３４（斜入射用パターン）が
被着されている。ここで、ＳＯＧ１３５は、スパッタ酸
化シリコンや、ＣＶＤ酸化シリコン等、他の材質でも勿
論よい。また、ＩＴＯ膜１３４は、ＳｎＯ2や他の材料
でも構わない。さらに多層膜であっても構わない。
【００２４】（実施例３）図３は本発明の実施例３に係
るホトマスクを示す断面図である。透明な基板１３０の
上面には、傾斜方向が異なり傾斜角θ3を有する傾斜面
を組合せた斜入射用パターン１３６が形成されている。
基板１３０に入射した露光光１００は、このテーパー角
により、 ｓｉｎθ3＝ｎ1 ｓｉｎ（θ3−θ4） （ｎ：透明
基板の屈折率） の関係で入射角が変化し、斜入射光１０１となる。これ
により、斜入射露光が実現される。テーパーθ3を変化
することにより、射入射角θ4は変えることが可能であ
り、どんな寸法の露光用パターン１３１にも対応可能で
ある。
るホトマスクを示す断面図である。透明な基板１３０の
上面には、傾斜方向が異なり傾斜角θ3を有する傾斜面
を組合せた斜入射用パターン１３６が形成されている。
基板１３０に入射した露光光１００は、このテーパー角
により、 ｓｉｎθ3＝ｎ1 ｓｉｎ（θ3−θ4） （ｎ：透明
基板の屈折率） の関係で入射角が変化し、斜入射光１０１となる。これ
により、斜入射露光が実現される。テーパーθ3を変化
することにより、射入射角θ4は変えることが可能であ
り、どんな寸法の露光用パターン１３１にも対応可能で
ある。
【００２５】ここで、本実施例では透明な基板を加工し
たが、実施例２のように、ＳＯＧその他、他の材料を用
いて斜入射用パターン１３６を形成してもよい。また、
実施例１や２の回折パターンを用いる方法と併用しても
よい。尚、露光用パターン１３１の寸法は１枚の基板上
で１種類ではない。そこで、各寸法の露光用パターン１
３１に対応した寸法の斜入射用パターン１３６を基板１
３０に形成する必要がある。この場合、露光用パターン
１３１の平均寸法に、上面側の寸法を合わせてもよい
し、ある特定の寸法の露光用パターン１３１に合わせ込
んでも、また種々の寸法のものを組み合わせても良い
が、効果は、斜入射用パターン１３６の寸法が露光用パ
ターンの主パターンの０．５〜５倍の場合に生ずる。
たが、実施例２のように、ＳＯＧその他、他の材料を用
いて斜入射用パターン１３６を形成してもよい。また、
実施例１や２の回折パターンを用いる方法と併用しても
よい。尚、露光用パターン１３１の寸法は１枚の基板上
で１種類ではない。そこで、各寸法の露光用パターン１
３１に対応した寸法の斜入射用パターン１３６を基板１
３０に形成する必要がある。この場合、露光用パターン
１３１の平均寸法に、上面側の寸法を合わせてもよい
し、ある特定の寸法の露光用パターン１３１に合わせ込
んでも、また種々の寸法のものを組み合わせても良い
が、効果は、斜入射用パターン１３６の寸法が露光用パ
ターンの主パターンの０．５〜５倍の場合に生ずる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、透明基板
上の露光されるべきパターンがクロム等の金属により形
成された面と反対側の面に斜入射用パターンを設け、こ
のパターンにより斜入射照明光を形成するため、ステッ
パーにアパチャや光学素子の交換機能を付加する必要が
なく、したがって、ステッパーの大型化や高価格化の必
要が一切なく、高解像及び広い焦点深度が得られ、高性
能で低価格の半導体デバイスを提供できる。また斜入射
用パターンの周期構造は、凹凸の組合せ、或いは傾斜方
向が異なる斜面の組合せからなるため、その加工を容易
に行うことができる。また、凹凸の組合せからなる斜入
射用パターンのピッチが露光用パターンの２倍のピッチ
に設定し、また斜面の組合せからなる斜入射用パターン
が露光用パターンの０．５〜５．０倍の寸法をもつこと
により、斜入射光を有効に生じさせることができる。
上の露光されるべきパターンがクロム等の金属により形
成された面と反対側の面に斜入射用パターンを設け、こ
のパターンにより斜入射照明光を形成するため、ステッ
パーにアパチャや光学素子の交換機能を付加する必要が
なく、したがって、ステッパーの大型化や高価格化の必
要が一切なく、高解像及び広い焦点深度が得られ、高性
能で低価格の半導体デバイスを提供できる。また斜入射
用パターンの周期構造は、凹凸の組合せ、或いは傾斜方
向が異なる斜面の組合せからなるため、その加工を容易
に行うことができる。また、凹凸の組合せからなる斜入
射用パターンのピッチが露光用パターンの２倍のピッチ
に設定し、また斜面の組合せからなる斜入射用パターン
が露光用パターンの０．５〜５．０倍の寸法をもつこと
により、斜入射光を有効に生じさせることができる。
【図１】本発明の実施例１を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例３を示す断面図である。
【図４】従来例を説明するためのステッパーの基本構成
図である。
図である。
【図５】従来の斜入射露光法を説明するための基本構成
図である。
図である。
【図６】従来のアパチャを示す平面図である。
１００ 露光光 １３０ 基板 １３１ 露光用パターン １３２，１３３ 斜入射用パターン １３４ ＩＴＯ（斜入射用パターン） １３５ ＳＯＧ（斜入射用パターン）
【手続補正書】
【提出日】平成６年６月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】縮小投影レンズ９には、０次光１１Ａ，＋
１次光１２Ａ，−１次光１３Ａが入射する。２次以上の
回折光は、０次光に対し、より角度の開いた方向に進行
するため、通常レンズ９には、入射しない。縮小投影レ
ンズ９に入射した回折光１１Ａ〜１３Ａは、ウェハー１
０上に結像し、レチクル７上に形成されたクロムパター
ン８と同じパターンが、縮小露光される。
１次光１２Ａ，−１次光１３Ａが入射する。２次以上の
回折光は、０次光に対し、より角度の開いた方向に進行
するため、通常レンズ９には、入射しない。縮小投影レ
ンズ９に入射した回折光１１Ａ〜１３Ａは、ウェハー１
０上に結像し、レチクル７上に形成されたクロムパター
ン８と同じパターンが、縮小露光される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】ところで、半導体パターンの微細化と共
に、ステッパーがより微細なパターンを露光する能力、
即ち、解像力も向上が要求されている。ステッパーの解
像力Ｒは、露光光の波長λ，レンズの開口数ＮＡ及びレ
ジスト性能により決まる定数Ｋ 1 を用いて、レイリーの
式により、 Ｒ＝Ｋ 1 （λ／ＮＡ） と表わされる。この式より、解像力向上のため、すなわ
ち、Ｒを小さくするためには、露光光の波長λを小さく
する、あるいはレンズの開口数ＮＡを大きくする必要が
あることが判る。ところで、波長λを小さくすると、光
源として従来用いられている水銀ランプのｇ線（４２３
ｎｍ），ｉ線（３６５ｎｍ）よりも短波長のもので露光
に必要な照度を有するものは、ＫｒＦエキシマレーザー
光（２４９ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー光（１９３
ｎｍ）等のエキシマレーザーしかない。
に、ステッパーがより微細なパターンを露光する能力、
即ち、解像力も向上が要求されている。ステッパーの解
像力Ｒは、露光光の波長λ，レンズの開口数ＮＡ及びレ
ジスト性能により決まる定数Ｋ 1 を用いて、レイリーの
式により、 Ｒ＝Ｋ 1 （λ／ＮＡ） と表わされる。この式より、解像力向上のため、すなわ
ち、Ｒを小さくするためには、露光光の波長λを小さく
する、あるいはレンズの開口数ＮＡを大きくする必要が
あることが判る。ところで、波長λを小さくすると、光
源として従来用いられている水銀ランプのｇ線（４２３
ｎｍ），ｉ線（３６５ｎｍ）よりも短波長のもので露光
に必要な照度を有するものは、ＫｒＦエキシマレーザー
光（２４９ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー光（１９３
ｎｍ）等のエキシマレーザーしかない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】この斜入射照明法では、露光光１０Ａによ
って生じた０次光と露光光１０Ｂによって生じた−１次
光、また露光光１０Ａによって生じた＋１次光１０Ｂに
よって生じた０次光とが重なる必要がある。０次光と±
１次光とのなす角度θ1は、レチクル７上のクロムパタ
ーン８のピッチによって、 ｓｉｎθ＝（λ／Ｐ） と変化する。従って、レチクルを交換することにより、
種々の手法のパターンを露光する場合には、このアパチ
ャを回折角が最適になるように開口位置が種々変化した
ものを用いる必要があり、管理が困難である。
って生じた０次光と露光光１０Ｂによって生じた−１次
光、また露光光１０Ａによって生じた＋１次光１０Ｂに
よって生じた０次光とが重なる必要がある。０次光と±
１次光とのなす角度θ1は、レチクル７上のクロムパタ
ーン８のピッチによって、 ｓｉｎθ＝（λ／Ｐ） と変化する。従って、レチクルを交換することにより、
種々の手法のパターンを露光する場合には、このアパチ
ャを回折角が最適になるように開口位置が種々変化した
ものを用いる必要があり、管理が困難である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】また、変形照明をアパチャを用いて行う
と、光量が大幅に減るという問題もある。図６は従来の
アパチャの上面図である。図６（ａ）は通常のアパチ
ャ，図６（ｂ），（ｃ）は斜入射露光でよく用いられる
アパチャである。通常のアパチャ２０の開口部２３に比
べ、斜入射露光用のアパチャ２１，２２の開口部２４，
２５は小さくなっている。このため、斜入射露光では露
光光が、アパチャ２１，２２によって通常の１／２以下
に低下してしまい、ステッパーの処理能力が大幅に低下
し、半導体デバイスの高価格化を招いてしまう。
と、光量が大幅に減るという問題もある。図６は従来の
アパチャの上面図である。図６（ａ）は通常のアパチ
ャ，図６（ｂ），（ｃ）は斜入射露光でよく用いられる
アパチャである。通常のアパチャ２０の開口部２３に比
べ、斜入射露光用のアパチャ２１，２２の開口部２４，
２５は小さくなっている。このため、斜入射露光では露
光光が、アパチャ２１，２２によって通常の１／２以下
に低下してしまい、ステッパーの処理能力が大幅に低下
し、半導体デバイスの高価格化を招いてしまう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】次に、±１次光１２０はクロムパターン１
３１で再び回折を起こし、０次光１２０Ａ，＋１次光１
２２，−１次光１２１を生じるが、＋１次光１２２は、
投影レンズには入射せず、ウェハー上での結像には０次
光１２０Ａと−１次光１２１が寄与する。また−１次光
１１０はクロムパターンで０次光１１０Ａ，＋１次光１
１２，−１次光１１１を生ずるが、結像には０次光１１
０Ａと＋１次光１１２が寄与する。ここで、クロムパタ
ーンが良好に結像されるには、０次光１２０Ａと１次光
１１２が重なり、また−１次光１２１と０次光１１０Ａ
が重なる必要がある。このためには、クロムパターン１
３１のピッチをＰ1，パターン１３２と１３３のピッチ
をＰ2，クロムパターン１３１による０次光と±１次光
とのなす角をθ1，パターン１３２，１３３による０次
光と±１次光とのなす角をθ2とした時、 Ｐ2＝Ｐ1（ｓｉｎθ1／ｓｉｎθ2）＝ Ｐ1（ｓｉｎθ1／ｓｉｎ（θ／２））≒２Ｐ1 の関係が成り立つ必要がある。即ち、パターン１３２，
１３３のピッチはクロムパターン１３１の約２倍のピッ
チで作成することが必要となる。
３１で再び回折を起こし、０次光１２０Ａ，＋１次光１
２２，−１次光１２１を生じるが、＋１次光１２２は、
投影レンズには入射せず、ウェハー上での結像には０次
光１２０Ａと−１次光１２１が寄与する。また−１次光
１１０はクロムパターンで０次光１１０Ａ，＋１次光１
１２，−１次光１１１を生ずるが、結像には０次光１１
０Ａと＋１次光１１２が寄与する。ここで、クロムパタ
ーンが良好に結像されるには、０次光１２０Ａと１次光
１１２が重なり、また−１次光１２１と０次光１１０Ａ
が重なる必要がある。このためには、クロムパターン１
３１のピッチをＰ1，パターン１３２と１３３のピッチ
をＰ2，クロムパターン１３１による０次光と±１次光
とのなす角をθ1，パターン１３２，１３３による０次
光と±１次光とのなす角をθ2とした時、 Ｐ2＝Ｐ1（ｓｉｎθ1／ｓｉｎθ2）＝ Ｐ1（ｓｉｎθ1／ｓｉｎ（θ／２））≒２Ｐ1 の関係が成り立つ必要がある。即ち、パターン１３２，
１３３のピッチはクロムパターン１３１の約２倍のピッ
チで作成することが必要となる。
Claims (4)
- 【請求項１】 基板と、露光用パターンと、斜入射用パ
ターンとを有し、基板に入射した露光光を所定形状に整
形して出射するホトマスクであって、 基板は、露光光を透過する透明な基板であり、 露光用パターンは、基板の一面に設けられ、露光光を整
形する所定形状に形成されたものであり、 斜入射用パターンは、基板の他面に設けられ、入射した
露光光の回折光を生じさせる周期構造のものであること
を特徴とするホトマスク。 - 【請求項２】 前記斜入射用パターンの周期構造は、凹
凸の組合せ、或いは傾斜方向が異なる斜面の組合せから
なるものであることを特徴とする請求項１に記載のホト
マスク。 - 【請求項３】 前記凹凸の組合せからなる斜入射用パタ
ーンは、前記露光用パターンの約２倍のピッチで設けら
れたものであることを特徴とする請求項２に記載のホト
マスク。 - 【請求項４】 前記傾斜方向が異なる斜面の組合せから
なる斜入射用パターンは、前記露光用パターンの０．５
〜５倍の寸法をもつものであることを特徴とするホトマ
スク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5240021A JPH0792647A (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | ホトマスク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5240021A JPH0792647A (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | ホトマスク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792647A true JPH0792647A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=17053292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5240021A Pending JPH0792647A (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | ホトマスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792647A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10123696A (ja) * | 1996-10-16 | 1998-05-15 | Samsung Electron Co Ltd | 位相シフトマスク及びその製造方法 |
| CN108508694A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | 掩膜装置和曝光设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6371851A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Hitachi Ltd | 回折格子の作製方法及びそれに用いるオートマスク |
| JPH0381770A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-08 | Nec Corp | 半導体集積回路の製造用ホトマスク |
| JPH03238454A (ja) * | 1990-02-15 | 1991-10-24 | Mitsubishi Electric Corp | 干渉露光用マスクの製造方法 |
| JPH0519447A (ja) * | 1991-07-12 | 1993-01-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 投影露光装置用マスク |
| JPH05188577A (ja) * | 1992-01-17 | 1993-07-30 | Nikon Corp | フォトマスク及び露光方法並びに投影露光装置 |
| JPH06177011A (ja) * | 1992-09-03 | 1994-06-24 | Samsung Electron Co Ltd | 投影露光方法、これに使用される投影露光装置およびマスク |
| JPH0722308A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-24 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体素子の露光方法およびダミーマスク |
-
1993
- 1993-09-27 JP JP5240021A patent/JPH0792647A/ja active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6371851A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Hitachi Ltd | 回折格子の作製方法及びそれに用いるオートマスク |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10123696A (ja) * | 1996-10-16 | 1998-05-15 | Samsung Electron Co Ltd | 位相シフトマスク及びその製造方法 |
| CN108508694A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-07 | 京东方科技集团股份有限公司 | 掩膜装置和曝光设备 |
| CN108508694B (zh) * | 2018-03-30 | 2021-10-29 | 京东方科技集团股份有限公司 | 掩膜装置和曝光设备 |
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