JPH05241324A - Photomask and exposing method - Google Patents
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子製造のリソ
グラフィ工程において、被投影原版として用いられるフ
ォトマスク(レチクルとも言う)に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask (also called a reticle) used as a projection original plate in a lithography process for manufacturing a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子製造のリソグラフィ工程にお
いて、被投影原版として用いられるフォトマスクは、一
般的には、透明基板上にクロム等の金属からなる遮光パ
ターンが形成された構造をなしており、フォトマスクを
透過照明し、投影光学系によって遮光パターンの像をウ
エハ面上に結像することにより、所望の回路パターンを
ウエハ面に転写していた。2. Description of the Related Art In a lithography process for manufacturing a semiconductor device, a photomask used as a projection original plate generally has a structure in which a light-shielding pattern made of metal such as chromium is formed on a transparent substrate. A desired circuit pattern is transferred onto the wafer surface by illuminating the photomask through transmission and forming an image of the light-shielding pattern on the wafer surface by the projection optical system.
【0003】また、最近では、投影像のコントラストを
高めるために、透明部の特定の箇所に透過光の位相を変
化させる位相シフト部を設けた位相シフトマスクが種々
提案されている。例えば、特公昭62−50811号公
報には、空間周波数変調型の位相シフトマスクに関する
技術が開示されている。In addition, various phase shift masks have recently been proposed in which a phase shift portion for changing the phase of transmitted light is provided at a specific portion of a transparent portion in order to increase the contrast of a projected image. For example, Japanese Patent Publication No. Sho 62-50811 discloses a technique relating to a spatial frequency modulation type phase shift mask.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の技術においては、近年の半導体素子の高集積化に
伴なう回路パターンの微細化に対応できないという問題
点がある。即ち、従来から汎用されている基板裸面部
(透明部)と遮光部とだけからなるフォトマスクでは、
光の振幅の情報を用いてパターン像の投影転写を行なっ
ており、近年開発された位相シフトマスクでは、光の振
幅の情報に光の位相の情報を加えることによってパター
ン像のコントラストを高めているが、これらの手法には
自ら結像性能に限界があり、微細パターンについて満足
すべき高コントラストの像が得られていない。However, the conventional technique as described above has a problem that it cannot cope with the miniaturization of circuit patterns accompanying the recent high integration of semiconductor elements. That is, in a photomask that is composed only of a substrate bare surface portion (transparent portion) and a light shielding portion that has been conventionally used,
Projection transfer of a pattern image is performed using information on the amplitude of light. In a recently developed phase shift mask, the contrast of the pattern image is enhanced by adding the information on the phase of light to the information on the amplitude of light. However, these methods have their own limitations in imaging performance, and satisfactory high-contrast images cannot be obtained for fine patterns.
【0005】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
のであり、光の位相に加えて更に偏光状態を制御するこ
とで、高解像性・高コントラストの結像性能を実現でき
るフォトマスクを提供することを目的とするものであ
る。The present invention has been made in view of the above points, and provides a photomask capable of realizing high-resolution and high-contrast imaging performance by controlling the polarization state in addition to the phase of light. It is intended to be provided.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1のフォトマスク
は、投影転写すべきパターンが透明基板上に形成された
フォトマスクにおいて、上記課題を達成するために、前
記透明基板の透明部には、透過光の位相を変化させる位
相シフト部材が所定の箇所に設けられと共に、前記パタ
ーンの配列方向に応じて所定の偏光状態の光のみを透過
させる偏光部材が少なくとも一部に設けられたものであ
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a photomask in which a pattern to be projected and transferred is formed on a transparent substrate. , A phase shift member for changing the phase of transmitted light is provided at a predetermined position, and at least a part of a polarizing member for transmitting only light in a predetermined polarization state according to the arrangement direction of the pattern is provided. is there.
【0007】請求項2のフォトマスクにおける前記偏光
部材は前記パターンの辺の長手方向と平行な方向に電気
ベクトルが振動する光のみを透過させるものである。請
求項3のフォトマスクにおいては、前記透明部の前記偏
光部材が設けられていない部分に、透過光量を制御する
ための光量制御部材が設けられている。請求項4のフォ
トマスクにおいては、前記パターンは一定の方向に配列
された第1部分と、該第1部分とは配列方向の異なる第
2部分を含み、前記偏光部材は少なくとも前記第2部分
に設けられている。In the photomask of the second aspect, the polarizing member transmits only light whose electric vector oscillates in a direction parallel to the longitudinal direction of the sides of the pattern. In the photomask of claim 3, a light amount control member for controlling the amount of transmitted light is provided in a portion of the transparent portion where the polarizing member is not provided. The photomask according to claim 4, wherein the pattern includes a first portion arranged in a certain direction and a second portion having a different arrangement direction from the first portion, and the polarizing member is provided in at least the second portion. It is provided.
【0008】請求項5の露光方法は、透明基板上に所定
のパターンが形成されたフォトマスクに露光光を照明
し、前記フォトマスクの透明部を透過する光によって、
前記パターンを投影光学系を介して基板上に投影露光す
る露光方法において、上記の課題を達成するために、前
記フォトマスクとして、前記透過光の位相を変化させる
位相シフト部材が前記透明部の特定の箇所に設けられる
と共に、前記パターンの配列方向に応じた所定の偏光状
態の光に変換する偏光部材が前記透明部の少なくとも一
部に設けられたフォトマスクを用い、該フォトマスクに
所定の偏光状態の露光光を照明して前記フォトマスクの
パターンを前記基板上に投影露光するものである。According to a fifth aspect of the exposure method, a photomask having a predetermined pattern formed on a transparent substrate is illuminated with the exposure light, and the light transmitted through the transparent portion of the photomask is used.
In an exposure method of projecting and exposing the pattern onto a substrate through a projection optical system, in order to achieve the above-mentioned object, a phase shift member that changes the phase of the transmitted light is specified as the transparent portion as the photomask. A polarizing member that is provided at the location and that converts a light in a predetermined polarization state according to the arrangement direction of the pattern into at least a part of the transparent portion is used, and the predetermined polarization is applied to the photomask. The exposure light of the state is illuminated to project and expose the pattern of the photomask on the substrate.
【0009】[0009]
【作用】本発明の作用を図2及び図3を参照して説明す
る。図2に示される一般的な露光装置では、照明光学系
24からの光でフォトマスク21が照明されると、フォ
トマスク21上のパターンに応じて回折光が発生する。
これらの回折光(図では0次回折光と±1次回折光を示
す)は、投影光学系22により再度、像面23上に集め
られ、これによりウエハ面上にフォトマス21のパター
ン像が転写される。The operation of the present invention will be described with reference to FIGS. In the general exposure apparatus shown in FIG. 2, when the photomask 21 is illuminated with light from the illumination optical system 24, diffracted light is generated according to the pattern on the photomask 21.
These diffracted lights (in the figure, 0-th order diffracted lights and ± 1st-order diffracted lights are shown) are again collected on the image plane 23 by the projection optical system 22, whereby the pattern image of the photomass 21 is transferred onto the wafer surface. It
【0010】次に、像面23付近の回折光の様子を模式
的に示したものが図3(a) ,(b) である。図3(a) は、
TE(transverse electric )偏光と呼ばれる状態であ
り、電気ベトクルの振動方向が入射面(紙面内面)に垂
直な光である。一方、図3(b) はTM(transverse mag
netic )偏光と呼ばれる状態であり、磁気ベクトルの振
動方向が入射面に垂直、即ち、電気ベクトルの振動方向
が入射面内にある。偏光部材を設けない従来のフォトマ
スククでは、図3(a) のTE偏光と図3(b) のTM偏光
の平均状態が観測されるが、フォトレジスト等の感光材
料の光化学反応は電磁波である光の電場の作用によって
進行するので、リソグラフィ工程においては電気ベクト
ルの振動方向が問題となる。Next, FIGS. 3 (a) and 3 (b) schematically show the state of the diffracted light in the vicinity of the image plane 23. Figure 3 (a) shows
This is a state called TE (transverse electric) polarized light, in which the vibration direction of the electric vector is light perpendicular to the incident surface (the inner surface of the paper). On the other hand, Fig. 3 (b) shows TM (transverse mag
This is a state called netic) polarization, in which the vibration direction of the magnetic vector is perpendicular to the incident surface, that is, the vibration direction of the electric vector is in the incident surface. In a conventional photomask without a polarizing member, the average state of TE polarized light in Fig. 3 (a) and TM polarized light in Fig. 3 (b) is observed, but the photochemical reaction of the photosensitive material such as photoresist is caused by electromagnetic waves. Since it proceeds by the action of an electric field of a certain light, the vibration direction of the electric vector becomes a problem in the lithography process.
【0011】図3(a) と図3(b) を比較すると解るよう
に、TE偏光の場合は、0次、±1次…の各回折光の電
気ベクトルの振動方向が全て紙面に垂直な方向にそろっ
ており、回折光同志の干渉効果が最大となって、高コン
トラストの像となる。TM偏光の場合は、次数の異なる
回折光の電気ベクトルの振動方向は各回折光の進行方向
のなす角に応じた分だけずれることになり、回折光同志
の干渉効果が低減して、像のコントラストを落とす方向
に作用する。As can be seen by comparing FIGS. 3 (a) and 3 (b), in the case of TE polarization, the vibration directions of the electric vectors of the 0th order, ± 1st order ... Diffracted lights are all perpendicular to the paper surface. The images are aligned in the same direction, and the interference effect between the diffracted lights is maximized, resulting in a high-contrast image. In the case of TM-polarized light, the vibration direction of the electric vector of diffracted light of different orders is shifted by an amount corresponding to the angle formed by the traveling directions of the diffracted lights, and the interference effect between the diffracted lights decreases, and It works to reduce the contrast.
【0012】一般的な説明は以上の通りであるが、更に
解りやすいように、具体例としてフォトマスク21に紙
面垂直方向に伸長するラインアンドスペースパターン
(遮光部と透明部が交互に同じ幅で繰り返されるパター
ン)が設けられており、フォトマスク21からの回折光
のうち0次回折光と±1次回折光によりパターン像が形
成される場合を考える。この場合、0次回折光の振幅は
1/2、±1次回折光の振幅は1/πである。The general description has been given above, but to make it easier to understand, as a concrete example, a line-and-space pattern extending in the direction perpendicular to the paper surface of the photomask 21 (a light-shielding portion and a transparent portion have the same width alternately). Consider a case in which a pattern image is formed by the 0th-order diffracted light and the ± 1st-order diffracted light of the diffracted light from the photomask 21. In this case, the amplitude of the 0th-order diffracted light is 1/2, and the amplitude of the ± 1st-order diffracted light is 1 / π.
【0013】図3に示してある様に、x(紙面左右方
向),y(紙面垂直方向),z(紙面上下方向)座標軸
を設定し、0次回折光の方向余弦を(0,0,1)、±
1次回折光の方向余弦を(±α,0,γ)として、0次
回折光、±1次回折光の波動(ベクトル量)をψ0 ,ψ
±1 とすると、TE偏光の場合の各回折光の波動は式1
〜3で表わされる。式中kは定数(=2π/λ)であ
る。As shown in FIG. 3, x (horizontal direction of paper), y (vertical direction of paper), z (vertical direction of paper) coordinate axes are set, and the direction cosine of the 0th-order diffracted light is (0, 0, 1). ), ±
Letting the direction cosine of the first-order diffracted light be (± α, 0, γ), the wave (vector amount) of the 0th-order diffracted light and the ± first-order diffracted light is ψ 0 , ψ
Assuming ± 1 , the wave motion of each diffracted light in case of TE polarization is
It is represented by. In the formula, k is a constant (= 2π / λ).
【0014】[0014]
【数1】 [Equation 1]
【0015】0次回折光及び±1次回折光の波動ψ0 ,
ψ±1 を合成した波動場ΨTEは式4となり、強度分布I
TE(x,z)=|Ψ|2 は、式5となる。Waves ψ 0 of 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light,
The wave field Ψ TE that combines ψ ± 1 is given by Equation 4, and the intensity distribution I
TE (x, z) = | Ψ | 2 is given by Equation 5.
【0016】[0016]
【数2】 [Equation 2]
【0017】一方、TM偏光の場合の各回折光の波動は
式6〜8で表わされる。On the other hand, the waves of each diffracted light in the case of TM polarized light are represented by equations 6-8.
【0018】[0018]
【数3】 [Equation 3]
【0019】0次回折光及び±1次回折光の波動ψ0 ,
ψ±1 を合成した波動場ΨTMは、式9となり、強度分布
ITM(x,z)=|Ψ|2 は、式10となる。Waves ψ 0 of 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light,
The wave field Ψ TM that is a combination of ψ ± 1 is Equation 9, and the intensity distribution I TM (x, z) = | Ψ | 2 is Equation 10.
【0020】[0020]
【数4】 [Equation 4]
【0021】ここで、像の評価指標としてログ・スロー
プ(log slope )値を考える。このログ・スロープ値と
は、幾何学的な明暗の境界における強度Iの対数をとっ
たときの微分値であり、即ち∂log I/ ∂X の値であ
る。そして、この値が大きい方が、いわゆる高コントラ
ストの像であることを示している。式5と式10より、
各々TE偏光、TM偏光のときのログ・スロープ値を計
算できる。簡単のため、ベスト・フォーカス面にて考え
るものとして、Z=0として計算すると、TE偏光のと
きのログ・スロープ値LSTEは式11、TM偏光のとき
のログ・スロープ値はLSTMは式12となる。又非偏光
のときのログ・スロープ値は、TE偏光とTM偏光の平
均状態である。Now, consider a log slope value as an image evaluation index. And the log slope value, a differential value when the logarithm of the intensity I of the geometric bright-dark limit, i.e. the value of ∂log I / ∂ X. The larger this value is, the higher the contrast of the image. From Equation 5 and Equation 10,
It is possible to calculate log slope values for TE polarized light and TM polarized light, respectively. Assuming that the best focus plane is considered for the sake of simplicity, if Z = 0 is calculated, the log slope value LS TE for TE polarized light is given by equation 11, and the log slope value for TM polarized light is given by equation LS TM. Twelve. The log slope value when non-polarized light is an average state of TE polarized light and TM polarized light.
【0022】[0022]
【数5】 [Equation 5]
【0023】式12のうち、4λ/αに掛かっている項
を考えると、分子は1より小さく、分母は1より大きい
ので、全体として式12の値は、式11の値より小さい
ことが理解される。このことは、TE偏光での結像の方
が、TM偏光での結像よりも高いログ・スロープ内を有
していることを示している。又、αは回折角に対応する
ので、回折角の大きい微細パターン程、TE偏光の優位
性は大きくなる。Considering the term multiplied by 4λ / α in expression 12, it is understood that the value of expression 12 is smaller than the value of expression 11 as a whole because the numerator is smaller than 1 and the denominator is larger than 1. To be done. This indicates that the image with TE polarization has a higher log slope than the image with TM polarization. Further, since α corresponds to the diffraction angle, the superiority of the TE polarized light increases as the fine pattern has a larger diffraction angle.
【0024】更に、非偏光状態は、TE偏光とTM偏光
の平均状態であるから、TE偏光による結像は、当然、
非偏光による結像より、高いログ・スロープ値を有して
いる、いわゆる高コントラストな像を達成することにな
る。即ち、フォトマスクの透明部に偏光部材を設けて、
非偏光状態の(TE偏光とTM偏光の平均状態)露光光
をTE偏光状態に変換して、TE偏光だけで結像させる
ことにより、微細パターン像のコントラストを高めるこ
とが可能となる。そして、位相シフトパターンと偏光部
材を組み合わせることで、位相シフトパターンの干渉効
果が高まり、高解像度、高コントラストの像が実現され
る。Further, since the non-polarized state is an average state of TE polarized light and TM polarized light, the image formation by TE polarized light is naturally
The so-called high-contrast image having a higher log slope value is achieved than the image formation by non-polarized light. That is, a polarizing member is provided on the transparent portion of the photomask,
The contrast of the fine pattern image can be increased by converting the exposure light in the non-polarized state (average state of TE polarized light and TM polarized light) into the TE polarized state and forming an image with only the TE polarized light. Then, by combining the phase shift pattern and the polarizing member, the interference effect of the phase shift pattern is enhanced, and an image with high resolution and high contrast is realized.
【0025】さてここで、集積回路の製造に用いられる
マスクは、パターンの配列方向が一定方向にそろってい
る部分が多く、部分的に配列方向の異なるパターンや孤
立パターンが存在することが多い。このような場合に
は、配列方向がそろっている部分(第1部分)のパター
ンの長手方向と平行な方向に電気ベクトルが振動する光
でマスクを照明し、マスクの配列方向の異なる部分(第
2部分)の透明部に偏光部材を設けてその部分を透過す
る光の偏光状態を変えれば良い。このようにすれば、投
影領域全体で高解像度、高コントラストの像が得られ、
かつ、マスク側の偏光部材の種類や偏光部材を形成する
面積を少なくできるので、マスクの製造も容易である。Here, in the mask used for manufacturing the integrated circuit, there are many portions in which the arrangement directions of the patterns are aligned in a certain direction, and in many cases, there are patterns partially having different arrangement directions or isolated patterns. In such a case, the mask is illuminated by light whose electric vector oscillates in a direction parallel to the longitudinal direction of the pattern of the portion (first portion) where the arrangement directions are aligned, and the portion where the arrangement direction of the mask is different (first portion) It is sufficient to provide a polarizing member in the transparent part (2 part) and change the polarization state of the light transmitted through that part. By doing this, a high-resolution, high-contrast image can be obtained over the entire projection area,
In addition, since the type of the polarizing member on the mask side and the area for forming the polarizing member can be reduced, the mask can be easily manufactured.
【0026】[0026]
【実施例】図1(a),(b)は、本発明第1実施例に
よるフォトマスクの構成を示す平面図及び断面図であ
る。図において、石英等からなる透明基板10の下面に
は、クロム等からなる遮光膜11が所定のピッチで設け
られている。本実施例における遮光膜11は、紙面と垂
直な方向に充分長く(紙面内方向のピッチ比べて)形成
されており、透明部2と遮光部1が交互に繰り返される
いわゆるラインアンドスペースパターンを構成してい
る。そして、一つおきの透明部には、透過光の位相をλ
/2変化させる位相シフト膜12が設けられている。ま
た、透明基板11の上面には、遮光膜11の辺と平行な
方向(即ち、紙面に対して垂直な方向)に電気ベクトル
の振動面を有する光だけを透過させる偏光膜13が、ラ
インアンドスペースパターン全体を覆うように設けられ
ている。この遮光膜13は、図1の例では、透明基板1
1の上側に付してあるが、下側(遮光パターン形成面
側)に付けることも可能である。1 (a) and 1 (b) are a plan view and a sectional view showing the structure of a photomask according to a first embodiment of the present invention. In the figure, a light-shielding film 11 made of chromium or the like is provided on a lower surface of a transparent substrate 10 made of quartz or the like at a predetermined pitch. The light shielding film 11 in this embodiment is formed sufficiently long in the direction perpendicular to the paper surface (compared to the pitch in the paper surface direction), and forms a so-called line and space pattern in which the transparent portions 2 and the light shielding portions 1 are alternately repeated. is doing. The phase of the transmitted light is λ
A phase shift film 12 that changes by / 2 is provided. In addition, on the upper surface of the transparent substrate 11, a polarizing film 13 that transmits only light having a vibrating surface of an electric vector in a direction parallel to the side of the light shielding film 11 (that is, a direction perpendicular to the paper surface) is provided. It is provided so as to cover the entire space pattern. In the example of FIG. 1, the light shielding film 13 is the transparent substrate 1
Although it is attached to the upper side of 1, it is also possible to attach it to the lower side (side of the light shielding pattern formation surface).
【0027】次に、図1のフォトマスクを図2で説明し
た露光装置に用いた場合の結像について説明する。ま
ず、フォトマスク21が照明光学系24からの露光光で
透過照明されると、紙面垂直方向に伸長するラインアン
ドスペースパターンによって露光光が回折されて紙面内
方向に回折光が広がる。この際、図1のフォトマスク2
1の透明基板上面には紙面垂直方向に電気ベクトルが振
動する光だけを透過させる偏光膜13が設けられている
ので、フォトマスク21からはTE偏光の回折光だけが
射出される。フォトマスク21からの回折光は、投影光
学系22で再度集められ、結像面23に図1のラインア
ンドスぺースパターンの像が結像されて、結像面23に
水平に保持されたウエハ(図示せず)面に回路パターン
が転写される。Image formation when the photomask of FIG. 1 is used in the exposure apparatus described in FIG. 2 will be described next. First, when the photomask 21 is transilluminated with the exposure light from the illumination optical system 24, the exposure light is diffracted by the line and space pattern extending in the direction perpendicular to the paper surface, and the diffracted light spreads in the paper surface. At this time, the photomask 2 of FIG.
Since the polarizing film 13 that transmits only the light whose electric vector oscillates in the direction perpendicular to the paper surface is provided on the upper surface of the transparent substrate 1 of FIG. 1, only the TE-polarized diffracted light is emitted from the photomask 21. The diffracted light from the photomask 21 is collected again by the projection optical system 22, an image of the line-and-space pattern of FIG. 1 is formed on the image forming surface 23, and the image is held horizontally on the image forming surface 23. The circuit pattern is transferred onto the wafer (not shown) surface.
【0028】本実施例では、電気ベクトルがパターンの
辺に平行な方向に振動する光だけで結像されるので、作
用の項で説明したように、回折光同志の干渉効果が高ま
る。位相シフト膜12の被着部と非被着部では透過光の
位相がλ/2だけ異なるため、隣接する透明部から遮光
部1に回り込んだり光は相殺され、結像面23には遮光
膜11に対応する位置に鮮明な暗線が形成される。ま
た、パターンピッチが小さくなる程1次以上の回折光の
回折角が大きくなため、従来のように、非偏光状態(T
E偏光+TM偏光)の光で結像される場合は、TM偏光
の振動方向のずれが大きくなる分だけ像のコントラスト
が低下することになるが、本実施例のようにTE偏光だ
けで結像される場合は、回折角が変わっても電気ベクト
ルの振動方向は変わらないので、高いコントラストが維
持される。即ち、図1のような構造のフォトマスクを用
いることにより、ラインアンドスペースパターンのピッ
チが非常に小さくなっても高コントラストの像を得るこ
とができ、微細パターン程、従来のフォトマスクに対す
る優位性が明確になる。In this embodiment, since the electric vector is imaged only by the light oscillating in the direction parallel to the sides of the pattern, the interference effect between the diffracted lights is enhanced as described in the section of the action. Since the phase of the transmitted light is different by λ / 2 between the adhered part and the non-adhered part of the phase shift film 12, the light sneaks into the light shielding part 1 from the adjacent transparent part and the light is canceled out, and the image plane 23 is shielded. A clear dark line is formed at a position corresponding to the film 11. Further, as the pattern pitch becomes smaller, the diffraction angle of the diffracted light of the first order or more becomes larger, so that the non-polarized state (T
When the image is formed by the light of the E-polarized light + the TM-polarized light, the contrast of the image is reduced by the amount of deviation of the vibration direction of the TM-polarized light, but the image is formed only by the TE-polarized light as in the present embodiment. In that case, since the vibration direction of the electric vector does not change even if the diffraction angle changes, high contrast is maintained. That is, by using the photomask having the structure as shown in FIG. 1, it is possible to obtain a high-contrast image even if the pitch of the line-and-space pattern is extremely small, and the finer pattern is superior to the conventional photomask. Becomes clear.
【0029】次に、図4(a),(b)は本発明の第2
実施例によるフォトマスクの平面図及び断面図である。
この例はいわゆるエッジ強調型といわれるもので、孤立
線を結像する際のサイドローブを低減させる効果があ
る。図において、遮光部1のエッジ部には透明部2とは
別の狭い透明部2aが設けられており、この透明部2a
には透過光の位相をλ/2変化させる位相シフト膜12
が設けられている。又、透明基板10の上面には遮光膜
11の辺と平行な方向に電気ベクトルの振動面を有する
光だけを透過させる偏光膜13が遮光部1間を覆うよう
に設けられている。このようなフォトマスクでは、透明
部2から遮光部1のエッジ部に回り込む光がエッジ部に
設けられた狭い透明部2aからの光と干渉して相殺され
るため、エッジの鮮明なパターン像が得られる。この例
においても、単に位相シフト膜を設けるだけでなく、偏
光方向をそろえることでパターンのコントラストを高め
ることができる。Next, FIGS. 4A and 4B show a second embodiment of the present invention.
3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view of a photomask according to an example.
This example is a so-called edge enhancement type, and has an effect of reducing side lobes when forming an isolated line. In the figure, a narrow transparent portion 2a different from the transparent portion 2 is provided at the edge portion of the light shielding portion 1. This transparent portion 2a
Is a phase shift film 12 that changes the phase of transmitted light by λ / 2.
Is provided. Further, on the upper surface of the transparent substrate 10, a polarizing film 13 for transmitting only light having an oscillating surface of an electric vector in a direction parallel to the side of the light shielding film 11 is provided so as to cover between the light shielding portions 1. In such a photomask, the light that circulates from the transparent portion 2 to the edge portion of the light shielding portion 1 interferes with the light from the narrow transparent portion 2a provided at the edge portion and is canceled, so that a pattern image with a sharp edge is obtained. can get. In this example as well, the contrast of the pattern can be enhanced by not only providing the phase shift film but also aligning the polarization directions.
【0030】次に図5(a)は本発明の第3実施例によ
るフォトマスクの平面図であり、図5(b)は対応する
従来例の平面図である。図において、第1部分Aには、
遮光部1と透明部2が交互に繰り返される図1と同様な
ラインアンドパターンが紙面横方向に配列されている。
一方、第2部分Bには、紙面縦方向に配列されたライン
アンドパターンが形成されている。そして、遮光部1を
介して隣り合う透明部2からの光の位相差がλ/2とな
るように、透明部2には一つおきに位相シフト膜(図示
せず)が設けられている。Next, FIG. 5A is a plan view of a photomask according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a plan view of a corresponding conventional example. In the figure, the first part A is
Line-and-patterns similar to those in FIG. 1 in which the light-shielding portions 1 and the transparent portions 2 are alternately repeated are arranged in the lateral direction of the drawing.
On the other hand, in the second portion B, line and patterns arranged in the vertical direction of the paper surface are formed. Further, every other transparent portion 2 is provided with a phase shift film (not shown) so that the phase difference of the light from the adjacent transparent portions 2 via the light shielding portion 1 becomes λ / 2. ..
【0031】ここで、図5(b)の従来例では、第1部
分Aの透明部2からの光と第2部分Bの透明部2からの
光とが干渉してパターン像に歪みが生じることを避ける
ために、第1部分Aと第2部分Bとで位相を変える必要
があった。即ち、図に示されるように、第1部分Aの透
明部2の位相を0,π,0,π…とすると、第2部分B
の透明部の位相は3π/2,π/2,3π/2,π/2
…としなくてはならず、4種類の位相シフト膜が必要と
なり、マスクの製造が非常に困難となる。Here, in the conventional example of FIG. 5B, the light from the transparent portion 2 of the first portion A and the light from the transparent portion 2 of the second portion B interfere with each other to cause distortion in the pattern image. In order to avoid this, it is necessary to change the phase between the first portion A and the second portion B. That is, as shown in the figure, if the phase of the transparent portion 2 of the first portion A is 0, π, 0, π ...
The phase of the transparent part is 3π / 2, π / 2, 3π / 2, π / 2
.., which requires four kinds of phase shift films, which makes it very difficult to manufacture a mask.
【0032】これに対し、本発明実施例の図5(a)で
は第1及び第2部分A,Bには、夫々パターンの辺と平
行な方向に振動する光のみを透過させる偏光膜(図示せ
ず)が設けられており、第1部分からの透過光と第2部
分からの透過光は互いに干渉しない。従って、第1部分
Aと第2部分Bで透過光の位相を変える必要はなく(両
部分とも透明部2の位相は0,π,0,π…とすれば良
い)、位相シフト膜は2種類ですむ。On the other hand, in FIG. 5A of the embodiment of the present invention, the first and second portions A and B respectively have a polarizing film (FIG. 5) which transmits only light oscillating in the direction parallel to the sides of the pattern. (Not shown) is provided so that the transmitted light from the first portion and the transmitted light from the second portion do not interfere with each other. Therefore, it is not necessary to change the phase of the transmitted light between the first part A and the second part B (the phase of the transparent part 2 may be 0, π, 0, π ... In both parts), and the phase shift film is 2 There are only types.
【0033】次に、図6(a),(b)を参照して孤立
パターンを含む場合の例(第4実施例)について説明す
る。一つのマスクには、図5に示したようなラインアン
ドスペースパターンばかりではなく、孤立した円形や正
方形のパターンが含まれることがある。ラインアンドス
ペースパターンでは、上述したようにパターンの辺と平
行な方向に振動する直線偏光によって結像することが望
ましいが、円形や正方形等の等方的なパターンについて
は、対称性の良いランダム偏光(非偏光状態)又は円偏
光で結像する方が良い。Next, an example in which an isolated pattern is included (fourth embodiment) will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b). One mask may include not only the line-and-space pattern shown in FIG. 5 but also an isolated circular or square pattern. In the line-and-space pattern, it is desirable to form an image by linearly polarized light that vibrates in the direction parallel to the sides of the pattern as described above, but for isotropic patterns such as circles and squares, random polarized light with good symmetry is used. It is better to form an image in (non-polarized state) or circularly polarized light.
【0034】しかし、例えば照明光としてランダム偏光
を用い、ラインアンドスペースパターン部分についてだ
け偏光膜を設けて振動方向をそろえる場合、特定の偏光
方状態の光だけを透過させるラインアンドスペースパタ
ーン部分では光量が減少してしまう。そのため、孤立パ
ターン部分では相対的に光量が増加することになり、2
つの異なるパターン部分で最適露光時間が異なることに
なってしまうという不都合を生じる。このような不都合
を避けるためには、偏光状態を制御しない部分の透過率
を低減することが望ましい。図6はこの例を示すのもで
ある。However, for example, when randomly polarized light is used as the illumination light and a polarizing film is provided only for the line and space pattern portion so that the vibration directions are aligned, the amount of light in the line and space pattern portion that transmits only light in a specific polarization state Will decrease. Therefore, the amount of light is relatively increased in the isolated pattern portion.
The inconvenience arises that the optimum exposure time differs for three different pattern portions. In order to avoid such an inconvenience, it is desirable to reduce the transmittance of the portion where the polarization state is not controlled. FIG. 6 also shows this example.
【0035】図6(a)において、透明基板10の右側
の領域には図1と同様なラインアンドスペースパターン
(遮光膜11、位相シフト膜12)が形成されており、
この部分にはパターンの辺と平行な方向に振動する直線
偏光だけを透過させる偏光膜13が設けられている。
又、図中透明基板10の左側の領域には等方的な孤立パ
ターンが形成され、この部分の透明部には濃度フィルタ
ー14が設けられている。この濃度フィルター14によ
って孤立パターン部分の透過率を調節することで、ライ
ンアンドスペースパターン部分と孤立パターン部分の光
量を合わせることができる。In FIG. 6A, the same line and space pattern (light-shielding film 11 and phase shift film 12) as in FIG. 1 is formed in the region on the right side of the transparent substrate 10,
A polarizing film 13 that transmits only linearly polarized light vibrating in a direction parallel to the sides of the pattern is provided in this portion.
Further, an isotropic isolated pattern is formed in the region on the left side of the transparent substrate 10 in the figure, and a density filter 14 is provided in the transparent portion of this part. By adjusting the transmittance of the isolated pattern portion by the density filter 14, it is possible to match the light amounts of the line and space pattern portion and the isolated pattern portion.
【0036】又、図6(b)は、濃度フィルターを用い
ずに孤立パターン部分の透過率を調節する例を示してい
る。この例では、孤立パターンの透明部に投影レンズの
解像限界を越える微細なパターン17が形成されてお
り、透過光を散乱させて光量を低減している。透過光量
は微細パターン17の大きさ、配列ピッチ、数を制御す
ることで調整される。図6(b)の微細パターン17
は、遮光膜で形成されていても良いし、位相シフト膜で
形成されていても良い。FIG. 6B shows an example in which the transmittance of the isolated pattern portion is adjusted without using the density filter. In this example, a fine pattern 17 exceeding the resolution limit of the projection lens is formed on the transparent portion of the isolated pattern, and the transmitted light is scattered to reduce the light amount. The amount of transmitted light is adjusted by controlling the size, array pitch, and number of the fine patterns 17. Fine pattern 17 of FIG.
May be formed of a light shielding film or a phase shift film.
【0037】さて次に、図8は本発明第5実施例による
露光方法で使用する露光装置の概略構成を示す斜視図で
あり、本実施例では照明光学系中に偏光板36を設けて
いる。図において、水銀ランプ等の光源31より放射さ
れた照明光は楕円鏡32、ミラー33、集光レンズ3
4、オプチカルインテグレーター35を介して、偏光板
36に入射する。この偏光板36は支持具37により支
持され、かつ、光軸Axあるいは、それと平行な軸を中
心として回転可能となっている。この回転は支持具37
上に設けられたモーター(不図示)等により行なう。従
って偏光板36を透過する照明光束は、この偏光板36
の回転方向に応じた偏光方向(直線偏光)の光束とな
る。Next, FIG. 8 is a perspective view showing a schematic structure of an exposure apparatus used in the exposure method according to the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, a polarizing plate 36 is provided in the illumination optical system. .. In the figure, the illumination light emitted from a light source 31 such as a mercury lamp is an elliptical mirror 32, a mirror 33, and a condenser lens 3.
4. The light enters the polarizing plate 36 through the optical integrator 35. The polarizing plate 36 is supported by a support 37 and is rotatable about the optical axis A x or an axis parallel to the optical axis A x . This rotation is performed by the support 37
It is performed by a motor (not shown) provided above. Therefore, the illumination light flux passing through the polarizing plate 36 is
Is a light beam having a polarization direction (linearly polarized light) according to the rotation direction of.
【0038】偏光板36を通過した光束は、コンデンサ
ーレンズ38,40、ミラー39に導かれてフォトマス
ク(レチクル)41上の(下面の)パターンを照明す
る。フォトマスク41からの透過、回折光は投影光学系
43により集光、結像され、ウエハ14にマスクパター
ン12の像を結ぶ。この際、図8中のミラー39が照明
光の振動方向に対して垂直又は平行となる位置からずれ
ると、直線偏光が楕円偏光に変換されることになるの
で、この点に留意する必要がある。尚、偏光板36は、
集光レンズ34とオプティカルインテグレータ35の
間、またはコンデンサーレンズ38とフォトマスクとの
間に配置しても良い。The light flux passing through the polarizing plate 36 is guided to condenser lenses 38 and 40 and a mirror 39 to illuminate a pattern (on the lower surface) on a photomask (reticle) 41. The transmitted and diffracted light from the photomask 41 is condensed and imaged by the projection optical system 43 to form an image of the mask pattern 12 on the wafer 14. At this time, if the mirror 39 in FIG. 8 is displaced from the position perpendicular or parallel to the vibration direction of the illumination light, the linearly polarized light will be converted into the elliptically polarized light. .. The polarizing plate 36 is
It may be arranged between the condenser lens 34 and the optical integrator 35 or between the condenser lens 38 and the photomask.
【0039】ここで、本実施例におけるマスクパターン
の平面図及び断面図を図7に示す。図において、Cの領
域(第1部分)のパターンは図1で説明したと同様な1
次元のラインアンドスペースパターンであり、配列方向
は紙面横方向(図7(a)参照)となっている。図には
マスクパターンの一部しか示されていないが、本実施例
のマスクの多くの領域がこのC領域のパターンと配列方
向が一致している。また、図中Dの領域(第2部分)の
パターンは、Cの領域とは配列方向が異なる部分であ
り、紙面縦方向に並ぶラインアンドスペースパターンと
なっている。C,Dの領域のパターンの一つおきのスペ
ース部分(透明部)には、位相シフト膜12が設けられ
ている。また、図中Eは正方形の孤立パターンであり、
領域DとEの部分には、それぞれ異なる偏光膜(後述)
が設けられている。Here, FIG. 7 shows a plan view and a sectional view of a mask pattern in this embodiment. In the figure, the pattern of the area C (first portion) is the same as that described in FIG.
It is a dimensional line-and-space pattern, and the arrangement direction is the lateral direction of the paper (see FIG. 7A). Although only a part of the mask pattern is shown in the drawing, many regions of the mask of this embodiment have the same arrangement direction as the pattern of the C region. Further, the pattern of the area D (second portion) in the drawing has a different arrangement direction from the area C, and is a line-and-space pattern arranged in the vertical direction of the paper. The phase shift film 12 is provided in every other space portion (transparent portion) of the patterns in the regions C and D. In the figure, E is a square isolated pattern,
Different polarizing films (described later) are provided in the regions D and E, respectively.
Is provided.
【0040】さて、本実施例では、図8の露光装置の偏
光板36によって照明光の偏光方向をマスク41のCの
パターンの長手方向と平行に揃えている。これにより、
前述した図1の実施例と同様な原理で、マスクの多くの
部分を占めるCの部分の微細なラインアンドスペースパ
ターン像のコントラストを向上させることができる。こ
の際、領域Dの部分では、照明光がパターンの辺と直行
する方向に振動することになるが、本実施例では、領域
Dの部分に1/2波長板に相当する偏光膜15を設ける
ことによって、領域Dの透過光の振動方向を90度変化
させている。これにより、領域Dのパターンについても
パターンの辺と平行な方向に振動する直線偏光によって
結像されることになり、コントラストの高い像が得られ
る。また、方向性のないEの部分では、1/4波長板に
相当する偏光膜16を設けることで、直線偏光である照
明光を円偏光に変換している。In this embodiment, the polarization direction of the illumination light is aligned in parallel with the longitudinal direction of the pattern C of the mask 41 by the polarizing plate 36 of the exposure device shown in FIG. This allows
According to the same principle as that of the embodiment of FIG. 1 described above, the contrast of the fine line-and-space pattern image of the C portion occupying most of the mask can be improved. At this time, in the area D, the illumination light vibrates in a direction orthogonal to the sides of the pattern, but in the present embodiment, the area D is provided with the polarizing film 15 corresponding to a half-wave plate. Thus, the vibration direction of the transmitted light in the area D is changed by 90 degrees. As a result, the pattern of the region D is also imaged by the linearly polarized light vibrating in the direction parallel to the side of the pattern, and an image with high contrast can be obtained. Further, in the non-directional E portion, the polarizing film 16 corresponding to the quarter wavelength plate is provided to convert the illumination light, which is linearly polarized light, into circularly polarized light.
【0041】以上のようにして、本実施例では、マスク
パターン全体について良好な結像性を実現している。本
実施例では、マスクパターン中の最も多い配列方向に合
わせて、照明光自体を直線偏光とし、マスク側では配列
方向の異なる部分、方向性のない部分にのみ偏光膜を設
けるようにしたので、マスクの製造も容易である。ま
た、ランダム偏光を照明して、各領域ごとに設けた偏光
膜で特定方向に振動する光のみを透過させる場合、偏光
膜は照明光を吸収することになるが、本実施例は偏光膜
の吸熱による結像への影響を避けるという点でも有利で
ある。As described above, in this embodiment, good image formation is realized for the entire mask pattern. In the present embodiment, in accordance with the most array direction in the mask pattern, the illumination light itself is linearly polarized, and on the mask side, the array direction is different, so that the polarizing film is provided only on the part having no directivity. The mask is easy to manufacture. Further, when the randomly polarized light is illuminated and only the light vibrating in a specific direction is transmitted by the polarizing film provided for each region, the polarizing film absorbs the illumination light. It is also advantageous in avoiding the influence of heat absorption on the image formation.
【0042】なお、図8においては、光源31は水銀ラ
ンプとしたが、他のランプやレーザー光源であっても良
い。特に光源が直線偏光または円偏光を射出するレーザ
である場合は、露光装置側の偏光手段(偏光板36)と
して1/2波長板や1/4波長板を用いることができ
る。Although the light source 31 is a mercury lamp in FIG. 8, it may be another lamp or a laser light source. Particularly when the light source is a laser which emits linearly polarized light or circularly polarized light, a ½ wavelength plate or a ¼ wavelength plate can be used as the polarization means (polarizing plate 36) on the exposure apparatus side.
【0043】次に、図9(a)は光源としてレーザを用
いる場合の偏光手段の例を示す説明図である。図におい
て、直線偏光(偏光方向は紙面上下方向)である入射光
L0(光源からの光束)は、1/2波長板36aに入射
する。このとき1/2波長板36aの基準軸方向(図中
2点鎖線)と、入射光L0 の偏光方向がθだけ傾いてい
るものとする。この結果、射出光L1 の偏光方向は、入
射光L0 の偏光方向に対して2θだけ傾いたものとな
る。従って、保持具37により1/2波長板36aを照
明光に垂直な面内で回転することにより、射出光L1 の
偏光方向を任意の方向に設定することができる。Next, FIG. 9A is an explanatory view showing an example of the polarization means when a laser is used as a light source. In the figure, incident light L 0 (light flux from the light source) that is linearly polarized light (the polarization direction is the vertical direction on the paper surface) is incident on the ½ wavelength plate 36 a. At this time, it is assumed that the direction of the reference axis of the half-wave plate 36a (two-dot chain line in the figure) is inclined by θ with respect to the polarization direction of the incident light L 0 . As a result, the polarization direction of the emitted light L 1 is inclined by 2θ with respect to the polarization direction of the incident light L 0 . Therefore, by rotating the half-wave plate 36a in the plane perpendicular to the illumination light by the holder 37, the polarization direction of the emitted light L 1 can be set to an arbitrary direction.
【0044】なお、1/2波長板36aの基準軸は、図
9(b)に示される如く、基準軸(2点鎖線)に平行な
偏光方向の透過光に対しては、l1 =m1 λ+αの光路
長差を与え、垂直な偏光方向の透過光に対しては、l2
=m2 λ+α+λ/2の光路長を与える軸とした。但
し、m1,m2 は整数である。The reference axis of the half-wave plate 36a is, as shown in FIG. 9B, l 1 = m for transmitted light in the polarization direction parallel to the reference axis (two-dot chain line). An optical path length difference of 1 λ + α is given, and l 2
= M 2 λ + α + λ / 2 as an axis giving an optical path length. However, m 1 and m 2 are integers.
【0045】光源から放射される光が直線偏光でなく円
偏光である場合は、1/2波長板の代わりに1/4波長
板を使うことにより、図9で説明したと同様にして射出
光の偏光方向を制御することができる。この場合、射出
される光束は、1/4波長板の回転位置方向に応じた直
線偏光となる。When the light emitted from the light source is circularly polarized light instead of linearly polarized light, the quarter wave plate is used instead of the half wave plate, and the emitted light is emitted in the same manner as described with reference to FIG. The polarization direction of can be controlled. In this case, the emitted light beam becomes linearly polarized light according to the rotational position direction of the quarter-wave plate.
【0046】上記のように、光源として直線偏光または
円偏光を射出するレーザを用い、偏光手段として1/2
波長板や1/4波長板を用いれば、光源からの光量を損
失することなく偏光方向を最適な方向に変換してマスク
に導くことができる。これに対し、光源としてランプを
用いた場合(非偏光状態の光が光源から放射される場
合)、偏光膜通過後の光量は原理的に半分になってしま
うので、この点に留意する必要がある。As described above, a laser that emits linearly polarized light or circularly polarized light is used as the light source, and 1/2 is used as the polarization means.
If a wave plate or a quarter wave plate is used, the polarization direction can be converted to an optimum direction and guided to the mask without loss of the light amount from the light source. On the other hand, when a lamp is used as the light source (when unpolarized light is emitted from the light source), the amount of light after passing through the polarizing film is theoretically halved, so it is necessary to pay attention to this point. is there.
【0047】なお、偏光手段として1/4波長板,1/
2波長板を使用する場合、入射光束は平行光束に近いこ
とが望ましい。従って、1/4波長板,1/2波長板は
図8中のオプチカルインテグレーター35射出後でな
く、例えばリレーレンズ34より光源(レーザ光源)側
に設定することが好ましい。この配置は、水銀ランプ等
の光源を用いる場合に対して適用してもかまわない。ま
た、本実施例で用いたフォトマスクでは配列方向のそろ
っているCの部分(第1部分)には偏光膜を設けなかっ
たが、照明光の偏光状態を制御した上で、更に第1部分
にも偏光膜を設けてもよいことは言うまでもない。As the polarization means, a quarter wavelength plate, a 1 /
When a two-wave plate is used, it is desirable that the incident light flux be close to a parallel light flux. Therefore, it is preferable that the quarter-wave plate and the half-wave plate are set, for example, on the light source (laser light source) side of the relay lens 34, not after the optical integrator 35 in FIG. This arrangement may be applied to the case where a light source such as a mercury lamp is used. Further, in the photomask used in this example, the polarizing film was not provided in the portion C (first portion) in which the alignment directions were aligned, but the polarization state of the illumination light was controlled, and then the first portion was further formed. Needless to say, a polarizing film may be provided.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上のように本発明のフォトマスクで
は、位相シフト部材によって特定部分の透過光の位相を
変化させると共に、更に偏光膜を設けて透過光の偏光状
態をパターンの辺と平行な方向に合わせているので、非
常にコントラストの高い像を得ることができる。また、
本発明の露光方法では、配列方向のそろっている部分の
パターンに合わせて照明光の偏光状態を制御し、マスク
パターンの配列方向の異なる部分に偏光膜を設けるの
で、製造容易なマスクを用いて、パターン全体で良好な
結像性を実現できる。As described above, in the photomask of the present invention, the phase shift member changes the phase of the transmitted light at a specific portion, and a polarizing film is further provided so that the polarization state of the transmitted light is parallel to the sides of the pattern. Since it is aligned with the direction, an image with very high contrast can be obtained. Also,
In the exposure method of the present invention, the polarization state of the illumination light is controlled in accordance with the pattern of the aligned parts in the array direction, and the polarizing film is provided in the parts in the array direction of the mask pattern. Good image formation can be realized in the entire pattern.
【図1】(a),(b)は本発明第1実施例によるフォ
トマスクの平面図及び断面図である。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view of a photomask according to a first embodiment of the present invention.
【図2】一般的な露光装置の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a general exposure apparatus.
【図3】(a),(b)は本発明の作用を説明するため
の概念図である。3A and 3B are conceptual diagrams for explaining the operation of the present invention.
【図4】(a),(b)は本発明第2実施例によるフォ
トマスクの平面図及び断面図である。4A and 4B are a plan view and a sectional view of a photomask according to a second embodiment of the present invention.
【図5】(a)は本発明第3実施例によるフォトマスク
の平面図であり、(b)は従来によるフォトマスクの平
面図である。5A is a plan view of a photomask according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a plan view of a conventional photomask.
【図6】(a),(b)は本発明第4実施例によるフォ
トマスクの平面図及び断面図である。6A and 6B are a plan view and a sectional view of a photomask according to a fourth embodiment of the present invention.
【図7】(a),(b)は本発明第5実施例によるフォ
トマスクの平面図及び断面図である。7A and 7B are a plan view and a sectional view of a photomask according to a fifth embodiment of the present invention.
【図8】本発明第5実施例で用いる露光装置の要部の構
成を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a main part of an exposure apparatus used in a fifth embodiment of the present invention.
【図9】(a),(b)は露光装置の偏光手段について
説明するための概念図である。9A and 9B are conceptual diagrams for explaining a polarization unit of an exposure apparatus.
1…遮光部、2…透明部、10…透明基板、12…位相
シフト部、13,15,16…偏光膜、14…濃度フィ
ルター、31…光源、32…楕円鏡、33,39…ミラ
ー、34…集光レンズ、35…オプチカルインテグレー
タ、36…偏光板、36a…1/2波長板、37…支持
具、38,40…コンデンサーレンズ、41…フォトマ
スク、43…投影光学系、44…ウエハ1 ... Shading part, 2 ... Transparent part, 10 ... Transparent substrate, 12 ... Phase shift part, 13, 15, 16 ... Polarizing film, 14 ... Density filter, 31 ... Light source, 32 ... Elliptic mirror, 33, 39 ... Mirror, 34 ... Condensing lens, 35 ... Optical integrator, 36 ... Polarizing plate, 36a ... 1/2 wavelength plate, 37 ... Support tool, 38, 40 ... Condenser lens, 41 ... Photomask, 43 ... Projection optical system, 44 ... Wafer
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成4年9月11日[Submission date] September 11, 1992
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0003[Name of item to be corrected] 0003
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0003】また、投影像のコントラストを高めるた
め、例えば、特公昭62−50811号公報には、フォ
トマスクの透明部の特定の箇所に透過光の位相を変化さ
せる位相シフト部を設けた位相シフトマスクに関する技
術が開示されている。 In addition, the contrast of the projected image is increased.
Therefore, for example, Japanese Patent Publication No. 62-50811 discloses that
Change the phase of the transmitted light to a specific part of the transparent part of the mask.
Techniques for phase shift masks with a phase shift unit
The technique is disclosed.
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0006[Correction target item name] 0006
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1のフォトマスク
は、投影転写すべきパターンが透明基板上に形成された
フォトマスクにおいて、上記目的を達成するために、前
記透明基板の透明部には、透過光の位相を変化させる位
相シフト部材が所定の箇所に設けられると共に、前記パ
ターンの配列方向に応じて所定の偏光状態の光のみを透
過させる偏光部材が少なくとも一部に設けられたもので
ある。Means for Solving the Problems A photomask according to claim 1, in the photomask of the pattern to be projected to be transferred is formed on a transparent substrate, in order to achieve the above object, the transparent portion of said transparent substrate , A phase shift member for changing the phase of transmitted light is provided at a predetermined position, and at least a part of a polarizing member for transmitting only light in a predetermined polarization state according to the arrangement direction of the pattern is provided. is there.
【手続補正3】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0010】次に、像面23付近の回折光の様子を模式
的に示したものが図3(a) ,(b) である。図3(a) は、
TE(transverse electric )偏光と呼ばれる状態であ
り、電気ベクトルの振動方向が入射面(紙面内面)に垂
直な光である。一方、図3(b) は、TM(transverse m
agnetic )偏光と呼ばれる状態であり、磁気ベクトルの
振動方向が入射面に垂直、即ち、電気ベクトルの振動方
向が入射面内にある。偏光部材を設けない従来のフォト
マスクでは、図3(a) のTE偏光と図3(b) のTM偏光
の平均状態が観測されるが、フォトレジスト等の感光材
料の光化学反応は電磁波である光の電場の作用によって
進行するので、リソグラフィ工程においては、電気ベク
トルの振動方向が問題となる。Next, FIGS. 3 (a) and 3 (b) schematically show the state of the diffracted light in the vicinity of the image plane 23. Figure 3 (a) shows
This is a state called TE (transverse electric) polarized light, in which the vibration direction of the electric vector is light perpendicular to the incident surface (inner surface of the paper). On the other hand, FIG. 3 (b) shows TM (transverse m
This is a state called polarized light, in which the vibration direction of the magnetic vector is perpendicular to the incident surface, that is, the vibration direction of the electric vector is in the incident surface. Conventional photo without a polarizing member
In the mask , the average state of TE polarized light of FIG. 3 (a) and TM polarized light of FIG. 3 (b) is observed, but the photochemical reaction of the photosensitive material such as photoresist proceeds by the action of the electric field of light which is an electromagnetic wave. Therefore, the vibration direction of the electric vector becomes a problem in the lithography process.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0040[Item name to be corrected] 0040
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0040】さて、本実施例では、図8の露光装置の偏
光板36によって照明光の偏光方向をマスク41のCの
パターンの長手方向と平行に揃えている。これにより、
前述した図1の実施例と同様な原理で、マスクの多くの
部分を占めるCの部分の微細なラインアンドスペースパ
ターン像のコントラストを向上させることができる。こ
の際、領域Dの部分では、照明光がパターンの辺と直交
する方向に振動することになるが、本実施例では、領域
Dの部分に1/2波長板に相当する偏光膜15を設ける
ことによって、領域Dの透過光の振動方向を90度変化
させている。これにより、領域Dのパターンについても
パターンの辺と平行な方向に振動する直線偏光によって
結像されることになり、コントラストの高い像が得られ
る。また、方向性のないEの部分では、1/4波長板に
相当する偏光膜16を設けることで、直線偏光である照
明光を円偏光に変換している。In this embodiment, the polarization direction of the illumination light is aligned in parallel with the longitudinal direction of the pattern C of the mask 41 by the polarizing plate 36 of the exposure device shown in FIG. This allows
According to the same principle as that of the embodiment of FIG. 1 described above, the contrast of the fine line-and-space pattern image of the C portion occupying most of the mask can be improved. At this time, in the region D, the illumination light vibrates in the direction orthogonal to the sides of the pattern, but in this embodiment, the polarized light corresponding to the half-wave plate is present in the region D. By providing the film 15, the vibration direction of the transmitted light in the region D is changed by 90 degrees. As a result, the pattern of the area D is also imaged by the linearly polarized light vibrating in the direction parallel to the sides of the pattern, and an image with high contrast is obtained. Further, in the non-directional E portion, the polarizing film 16 corresponding to the quarter wavelength plate is provided to convert the illumination light, which is linearly polarized light, into circularly polarized light.
Claims (5)
形成されたフォトマスクにおいて、前記透明基板の光透
過部には、透過光の位相を変化させる位相シフト部材が
所定の箇所に設けられと共に、前記パターンの配列方向
に応じて所定の偏光状態の光のみを透過させる偏光部材
が少なくとも一部に設けられたことを特徴とするフォト
マスク。1. A photomask in which a pattern to be projected and transferred is formed on a transparent substrate, and a phase shift member for changing a phase of transmitted light is provided at a predetermined position in a light transmitting portion of the transparent substrate. A photomask, wherein at least a part of the photomask is provided with a polarizing member that transmits only light having a predetermined polarization state according to the arrangement direction of the pattern.
方向と平行な方向に電気ベクトルが振動する光のみを透
過させるものであることを特徴とする請求項1のフォト
マスク。2. The photomask according to claim 1, wherein the polarizing member transmits only light whose electric vector oscillates in a direction parallel to the longitudinal direction of the sides of the pattern.
ていない部分に、透過光量を制御するための光量制御部
材が設けられたことを特徴とする請求項1又は2のフォ
トマスク。3. The photomask according to claim 1, wherein a light amount control member for controlling the amount of transmitted light is provided in a portion of the light transmitting portion where the polarizing member is not provided.
第1部分と、該第1部分とは配列方向の異なる第2部分
を含み、前記偏光部材は少なくとも前記第2部分に設け
られていることを特徴とする請求項1又は2のフォトマ
スク。4. The pattern includes a first portion arranged in a certain direction and a second portion having an arrangement direction different from that of the first portion, and the polarizing member is provided at least in the second portion. The photomask according to claim 1, wherein the photomask is a photomask.
たフォトマスクに露光光を照明し、前記フォトマスクの
透明部を透過する光によって、前記パターンを基板上に
投影露光する露光方法において、 前記フォトマスクとして、前記透過光の位相を変化させ
る位相シフト部材が前記透明部の特定の箇所に設けられ
ると共に、前記パターンの配列方向に応じた所定の偏光
状態の光に変換する偏光部材が前記透明部の少なくとも
一部に設けられたフォトマスクを用い、該フォトマスク
に所定の偏光状態の露光光を照明して、前記フォトマス
クのパターンを前記基板上に投影露光することを特徴と
する露光方法。5. An exposure method in which a photomask having a predetermined pattern formed on a transparent substrate is illuminated with exposure light, and the pattern is projected and exposed on the substrate by light transmitted through a transparent portion of the photomask. As the photomask, a phase shift member that changes the phase of the transmitted light is provided at a specific location of the transparent portion, and a polarization member that converts light into a predetermined polarization state according to the arrangement direction of the pattern is provided. An exposure characterized by using a photomask provided on at least a part of a transparent portion, illuminating the photomask with exposure light in a predetermined polarization state, and projecting and exposing the pattern of the photomask onto the substrate. Method.
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Publications (1)
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