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JPH0620916A - Projection exposure method and projection exposure apparatus - Google Patents

Projection exposure method and projection exposure apparatus

Info

Publication number
JPH0620916A
JPH0620916A JP5084155A JP8415593A JPH0620916A JP H0620916 A JPH0620916 A JP H0620916A JP 5084155 A JP5084155 A JP 5084155A JP 8415593 A JP8415593 A JP 8415593A JP H0620916 A JPH0620916 A JP H0620916A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
pattern
photomask
phase
projection exposure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5084155A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Wada
俊男 和田
Hiroyuki Inoue
博之 井上
Kohei Eguchi
公平 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP5084155A priority Critical patent/JPH0620916A/en
Publication of JPH0620916A publication Critical patent/JPH0620916A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相シフタ膜と遮光膜との両者の膜を用いた
2層構造のフォトマスクを使用することなく、位相シフ
タ膜と遮光膜の一方の膜の1層構造のパターンのみを有
する2つの別個のフォトマスクを使用して、位相シフト
法と同様な効果を達成することができるようにする。 【構成】 光源101からの光をハーフミラー102に
よって第1の光P及び第2の光Qに2分割し、第2の光
Qの位相をλ/2板103によって180°反転させ
る。第1の光P及び第2の光Qを各々第1のフォトマス
ク106及び第2のフォトマスク108に透過させ、透
過した第1の光P及び第2の光Qをハーフミラー104
によって合成する。第1のフォトマスク106のパター
ンと第2のフォトマスク108のパターンとが合成さ
れ、この合成パターンを縮小投影レンズ105によって
ウエハ110上に投影する。
(57) [Abstract] [Purpose] A single-layer structure of one of the phase shifter film and the light shielding film is used without using a photomask having a two-layer structure using both the phase shifter film and the light shielding film. Two separate photomasks with only the pattern are used so that an effect similar to the phase shift method can be achieved. A light from a light source 101 is divided into a first light P and a second light Q by a half mirror 102, and a phase of a second light Q is inverted by 180 ° by a λ / 2 plate 103. The first light P and the second light Q are transmitted to the first photomask 106 and the second photomask 108, respectively, and the transmitted first light P and the second light Q are transmitted to the half mirror 104.
Synthesize by. The pattern of the first photomask 106 and the pattern of the second photomask 108 are combined, and this combined pattern is projected onto the wafer 110 by the reduction projection lens 105.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、投影露光方法及び装置
に関し、特に、半導体デバイスの製造工程においてフォ
トマスクのパターンをウエハ等の基板上の感光性物質の
フィルムに投影して露光する投影露光方法及び装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure method and apparatus, and more particularly to projection exposure for projecting and exposing a photomask pattern on a film of a photosensitive material on a substrate such as a wafer in a semiconductor device manufacturing process. A method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、半導体デバイスの製造工程に
おいて使用される投影露光装置は、例えば、図13に示
すように、光源51の光により光学軸上の焦点結像位置
に配置されたフォトマスク52を照明し、その照明され
たフォトマスク52のパターンを投影レンズ53によっ
てウエハ54(或いはウエハ54上に既に形成されてい
る各種の薄膜)上のフォトレジストに投影して露光する
ようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 13, a projection exposure apparatus used in a semiconductor device manufacturing process has a photomask arranged at a focus image forming position on an optical axis by light from a light source 51, for example. 52 is illuminated, and the illuminated pattern of the photomask 52 is projected onto the photoresist on the wafer 54 (or various thin films already formed on the wafer 54) by the projection lens 53 to be exposed. .

【0003】そして、図14(a)に示すように、上記
フォトマスク52は、石英ガラス等からなるガラス基板
521の表面にクロム膜のような遮光性材料の膜522
のパターンを形成したものである。このようなフォトマ
スク52を使用した場合、遮光膜522のない各々の透
光部523を透過した光は、図14(b)に示すよう
に、ウエハ54上では投影レンズ53における解像限界
の制約からマスクパターンよりも広がったものとなる。
そして、各々の透過光は同位相であるため、互いに強め
合うような相互作用が働き、ウエハ54上での光の強度
分布は、図14(c)に示すように、各々のパターンの
隣接する2部分を分離することができなくなる。なお縮
小投影の場合、フォトマスク52のパターンは縮小され
てウエハ54上に投影されるが、ウエハ54上の寸法に
換算すると遮光膜522及び透光部523の幅は通常
0.3〜0.5μm以上である。
As shown in FIG. 14A, the photomask 52 has a film 522 of a light-shielding material such as a chromium film on the surface of a glass substrate 521 made of quartz glass or the like.
Pattern is formed. When such a photomask 52 is used, the light transmitted through each light-transmitting portion 523 without the light-shielding film 522 has a resolution limit of the projection lens 53 on the wafer 54, as shown in FIG. Due to the restriction, it becomes wider than the mask pattern.
Then, since the respective transmitted lights have the same phase, an interaction that strengthens each other works, and the light intensity distribution on the wafer 54 is such that the patterns are adjacent to each other, as shown in FIG. The two parts cannot be separated. In the case of reduction projection, the pattern of the photomask 52 is reduced and projected on the wafer 54. However, when converted to the dimensions on the wafer 54, the widths of the light shielding film 522 and the light transmitting portion 523 are usually 0.3 to 0. It is 5 μm or more.

【0004】そこで近年、投影露光装置を変更せずに、
フォトマスクだけの変更により解像度を向上させること
ができる位相シフト法が注目されている。なお位相シフ
ト法については、例えば、文献(第24回 VLSI FORUM
リソグラフィの最前線、“位相シフトリソグラフィの現
状”松下電子工業、京都研究所、戸所義博(1991)
13−25)に記載されている。図15(a)に示すよ
うに、この位相シフト法に使用される位相シフトマスク
55は、例えば代表的なレベンソン型の場合、石英ガラ
ス等からなるガラス基板551の表面に遮光膜552の
パターンを形成し、この遮光膜552のない各々の透光
部553の隣合う一方に、透明な薄膜からなる位相シフ
タ膜554を形成したものである。このような位相シフ
トマスク55を使用した場合、図15(b)に示すよう
に、位相シフタ膜554のある各々の透光部553を透
過した光は、隣接する位相シフタ膜554のない各々の
透光部553を透過した光に対して位相が反転する。こ
のため、各々の透過光には、互いに弱め合うような相互
作用が働き、図15(c)に示すように、ウエハ54上
におけるパターンの隣接する2部分の境界部の光強度は
零になり、各々のパターン部分は分離する。このよう
に、位相シフトマスク55を使用する位相シフト法によ
れば、透過光の位相を反転させることにより、前記フォ
トマスク52では解像できなかった極めて微細なパター
ンの解像が可能となる。
Therefore, in recent years, without changing the projection exposure apparatus,
The phase shift method, which can improve the resolution by changing only the photomask, is drawing attention. The phase shift method is described in, for example, the document (24th VLSI FORUM
Forefront of Lithography, "Current State of Phase Shift Lithography" Matsushita Electronics, Kyoto Research Laboratory, Tosho Yoshihiro (1991)
13-25). As shown in FIG. 15A, in the case of a typical Levenson type, the phase shift mask 55 used in this phase shift method has a pattern of a light shielding film 552 on the surface of a glass substrate 551 made of quartz glass or the like. The phase shifter film 554 made of a transparent thin film is formed on the adjacent one of the respective light transmitting portions 553 without the light shielding film 552. When such a phase shift mask 55 is used, as shown in FIG. 15B, the light transmitted through the respective light transmitting portions 553 having the phase shifter film 554 does not have the adjacent phase shifter film 554. The phase is inverted with respect to the light transmitted through the light transmitting portion 553. For this reason, the transmitted lights have an interaction that weakens each other, and the light intensity at the boundary between two adjacent parts of the pattern on the wafer 54 becomes zero, as shown in FIG. , Each pattern part is separated. As described above, according to the phase shift method using the phase shift mask 55, by reversing the phase of the transmitted light, it is possible to resolve an extremely fine pattern that cannot be resolved by the photomask 52.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、遮光膜
552と位相シフタ膜554を有する2層構造の位相シ
フトマスク55の製作には、極めて高精度な膜厚制御等
が必要であるため、遮光膜522のみを有する1層構造
のフォトマスク52に比べ、作製が非常に困難で製造コ
ストが著しく大きかった。さらに、位相シフトマスク5
5においては、特に位相シフタ膜554に欠陥がある
と、極く小さなサイズの欠陥までパターンとして転写さ
れてしまう。このため、位相シフトマスク55の検査及
び修正がより重要となるが、この検査及び修正は極めて
困難であった。従って、位相シフトマスク55を使用す
る位相シフト法は、コストが大幅に増加する上に様々な
難しい点があり、実際の半導体デバイス製造への適用が
困難であるという問題があった。
However, since the phase shift mask 55 having a two-layer structure having the light shielding film 552 and the phase shifter film 554 requires extremely precise film thickness control and the like, the light shielding film is required. Compared to the single-layer photomask 52 having only 522, it was very difficult to manufacture and the manufacturing cost was extremely high. Furthermore, the phase shift mask 5
In the case of No. 5, especially if the phase shifter film 554 has a defect, even a defect having an extremely small size is transferred as a pattern. Therefore, the inspection and modification of the phase shift mask 55 are more important, but this inspection and modification have been extremely difficult. Therefore, the phase shift method using the phase shift mask 55 has a problem that it is difficult to apply it to actual semiconductor device manufacturing because of a great increase in cost and various difficulties.

【0006】そこで、本発明の目的は、位相シフタ膜と
遮光膜との両者の膜を用いた2層構造のフォトマスクを
使用することなく、位相シフタ膜と遮光膜の一方の膜の
1層構造のパターンのみを有する2つの別個のフォトマ
スクを使用して、位相シフト法と同様な効果を達成する
ことのできる投影露光方法及び投影露光装置を提供する
ことである。
Therefore, an object of the present invention is to use one layer of the phase shifter film and one of the light shielding films without using a photomask having a two layer structure using both the phase shifter film and the light shielding film. It is an object of the present invention to provide a projection exposure method and a projection exposure apparatus which can achieve the same effect as the phase shift method by using two separate photomasks having only the pattern of the structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による投影露光方法は、コヒーレントな成分
を有する光をもって、位相シフタ膜と遮光膜の何れか一
方の膜の1層構造のパターンを有する第1、第2の個々
のフォトマスク素子のそれぞれのパターンを所定位置に
配置された基板上に、両パターンの光学的合成パターン
が前記基板上に形成されるように投影するステップと、
前記第1のフォトマスク素子のパターンを前記基板上に
投影する前記光の第1部分と、前記第2のフォトマスク
素子のパターンを前記基板上に投影する前記光の第2部
分とが所定の位相差を有するように、前記第1の光部分
と前記第2の光部分の少なくとも一方の位相を制御する
ステップとを有するものである。
In order to achieve the above object, the projection exposure method according to the present invention uses a pattern having a single-layer structure of one of a phase shifter film and a light-shielding film with light having a coherent component. Projecting the respective patterns of the first and second individual photomask elements having: onto a substrate arranged at a predetermined position so that an optical composite pattern of both patterns is formed on the substrate;
A first portion of the light that projects the pattern of the first photomask element onto the substrate and a second portion of the light that projects the pattern of the second photomask element onto the substrate are predetermined. Controlling the phase of at least one of the first light portion and the second light portion so as to have a phase difference.

【0008】また、本発明による投影露光装置は、コヒ
ーレントな成分を有する光を発生する光源と、それぞれ
位相シフタ膜と遮光膜の何れか一方の膜の1層構造のパ
ターンを有する第1、第2の個々のフォトマスク素子
と、基板を所定位置に装着し、位置決めする手段と、前
記光源からの光をもって、前記第1のフォトマスク素子
のパターンと前記第2のフォトマスク素子のパターンを
前記基板上に、両パターンの合成パターンが前記基板上
に形成されるように投影する光学手段と、前記第1のフ
ォトマスク素子のパターンを前記基板上に投影する前記
光の第1部分と、前記第2のフォトマスク素子のパター
ンを前記基板上に投影する前記光の第2部分とが所定の
位相差を有するように、前記第1の光部分と前記第2の
光部分の少なくとも一方の位相を制御する位相制御手段
とを具備するものである。
Further, the projection exposure apparatus according to the present invention includes a light source for generating light having a coherent component and first and second patterns each having a one-layer structure of one of the phase shifter film and the light shielding film. 2 individual photomask elements, means for mounting and positioning the substrate at a predetermined position, and light from the light source for forming the pattern of the first photomask element and the pattern of the second photomask element. Optical means for projecting a composite pattern of both patterns onto the substrate so as to be formed on the substrate; a first portion of the light for projecting the pattern of the first photomask element onto the substrate; At least one of the first light portion and the second light portion has a predetermined phase difference with the second portion of the light that projects the pattern of the second photomask element onto the substrate. It is intended to and a phase control means for controlling the square of the phase.

【0009】本発明による投影露光方法の実施態様は、
コヒーレントな成分を有する光をもって、第1のフォト
マスク素子に形成された第1のパターンの像を第1の所
定位置に焦点結像させるステップと、前記所定位置に配
置された第2のフォトマスク素子に形成された第2のパ
ターンと、前記第1のフォトマスク素子の第1のパター
ンとの光学的合成パターンを、前記光をもって第2の所
定位置に配置された基板上に投影露光するステップとを
有し、前記第1のパターンと前記第2のパターンの一方
のパターンは遮光膜で形成され、他方のパターンは前記
一方のパターンの少なくとも1つの選択された部分に相
当し、位相シフタ膜により形成されているものである。
An embodiment of the projection exposure method according to the present invention is
Focusing an image of the first pattern formed on the first photomask element at a first predetermined position with light having a coherent component; and a second photomask arranged at the predetermined position. Projecting and exposing an optical composite pattern of the second pattern formed on the element and the first pattern of the first photomask element onto the substrate arranged at the second predetermined position with the light And one of the first pattern and the second pattern is formed of a light-shielding film, and the other pattern corresponds to at least one selected portion of the one pattern. It is formed by.

【0010】また、本発明による投影露光装置の実施態
様は、コヒーレントな成分を有する光を発生する光源
と、所定の第1のパターンが形成された第1のフォトマ
スク素子と、所定の第2のパターンが形成された第2の
フォトマスク素子とを含むフォトマスク手段と、基板を
所定位置に保持する手段と、前記光源から発生する光を
もって、前記第1のパターンの像を前記第2のフォトマ
スクの上に結像させ、該結像された前記第1のフォトマ
スク素子の第1のパターンと前記第2のフォトマスク素
子の第2のパターンの光学的合成パターンを前記基板上
に投影して露光する光学手段とを具備し、前記第1のパ
ターンと前記第2のパターンの一方のパターンは遮光膜
で形成され、他方のパターンは前記一方のパターンの少
なくとも1つの選択された部分に相当し、位相シフト膜
により形成されているものである。
Further, the embodiment of the projection exposure apparatus according to the present invention is such that a light source for generating light having a coherent component, a first photomask element having a predetermined first pattern formed thereon, and a predetermined second pattern. With the photomask means including the second photomask element having the pattern formed therein, the means for holding the substrate in a predetermined position, and the light generated from the light source, the image of the first pattern is formed into the second image. An image is formed on a photomask, and the optically combined pattern of the imaged first pattern of the first photomask element and the second pattern of the second photomask element is projected on the substrate. And an optical means for exposing, wherein one of the first pattern and the second pattern is formed of a light-shielding film, and the other pattern is selected from at least one of the one pattern. It corresponds to the portion, in which are formed by the phase shift film.

【0011】本発明による投影露光方法の他の実施態様
は、コヒーレントな光を含む光源からの光を2つの異な
る光路を通過する第1の光と第2の光に分割するステッ
プと、第1の光と第2の光が所定の位相差を有するよう
に、第1の光と第2の光の少なくとも一方の位相を制御
するステップと、合成されたとき所定のパターンを形成
する第1の部分パターンと第2の部分パターンをそれぞ
れ有する第1の領域と第2の領域を備えたフォトマスク
装置の、前記第1の領域と前記第2の領域に前記第1の
光と前記第2の光を通過させるステップと、前記第1の
領域を通過した第1の光と前記第2の領域を通過した第
2の光を合成して、前記所定のパターンを有する合成光
を生成するステップと、前記所定のパターンを有する前
記合成光を基板上の感光性物質のフィルムに投影して露
光するステップとを有するものである。
Another embodiment of the projection exposure method according to the present invention is to divide light from a light source containing coherent light into a first light and a second light passing through two different optical paths; Controlling the phase of at least one of the first light and the second light so that the first light and the second light have a predetermined phase difference, and a first pattern that forms a predetermined pattern when combined. In a photomask device having a first region and a second region having a partial pattern and a second partial pattern, respectively, the first light and the second region are provided in the first region and the second region. Passing light, and combining the first light having passed through the first region and the second light having passed through the second region to generate combined light having the predetermined pattern. , The combined light having the predetermined pattern on the substrate In which a step of exposing by projecting a film of photosensitive material.

【0012】また、本発明による投影露光装置の他の実
施態様は、コヒーレントな成分を有する光を含む光源か
らの光を2つの異なる光路を通過する第1の光と第2の
光に分割する分割手段と、前記第1の光と第2の光が所
定の位相差を有するように、第1の光と第2の光の少な
くとも一方の位相を制御する位相制御手段と、合成され
たとき所定のパターンを形成する第1の部分パターンと
第2の部分パターンがそれぞれ形成された第1の領域と
第2の領域を備え、前記第1の光が前記第1の領域を通
過しかつ前記第2の光が前記第2の領域を通過するよう
に配置されたフォトマスク手段と、前記第1の領域を通
過した第1の光と前記第2の領域を通過した第2の光を
合成して、前記所定のパターンを有する合成光を生成す
る合成手段と、前記所定のパターンを有する前記合成光
を基板上の感光性物質のフィルムに投影して露光する光
学手段とを具備するものである。
Another embodiment of the projection exposure apparatus according to the present invention splits light from a light source containing light having a coherent component into a first light and a second light passing through two different optical paths. When combined with the splitting means and the phase control means for controlling the phase of at least one of the first light and the second light so that the first light and the second light have a predetermined phase difference. A first region and a second region in which a first partial pattern and a second partial pattern forming a predetermined pattern are formed, respectively, and the first light passes through the first region and Photomask means arranged so that the second light passes through the second region, and the first light that has passed through the first region and the second light that has passed through the second region are combined. And combining means for generating combined light having the predetermined pattern, Those comprising an optical means for the combined light is projected on the film of the photosensitive material on the substrate exposed with a predetermined pattern.

【0013】[0013]

【作用】本発明の実施態様において、第1のフォトマス
ク素子の第1のパターンが第2のフォトマスク素子の上
に結像され、その第1のパターンと第2のフォトマスク
素子の第2のパターンとの合成パターンが基板の上に投
影されて基板を露光する。しかも第1のパターンと第2
のパターンの一方のパターンは遮光膜の1層構造で形成
され、他方のパターンは前記一方のパターンの選択され
た部分に相当し位相シフタ膜の1層構造で形成されるの
で、第1のパターンの選択した部分を基板上に投影する
光は他方のフォトマスクに形成された第2のパターンの
位相シフタ膜により位相が制御されるので、位相シフト
法と同様の効果を、遮光膜と位相シフト膜の2層構造の
フォトマスクを使用することなく、実現することができ
る。
In the embodiment of the present invention, the first pattern of the first photomask element is imaged on the second photomask element, and the first pattern and the second pattern of the second photomask element are formed. The composite pattern with the pattern is projected onto the substrate to expose the substrate. Moreover, the first pattern and the second
One of the patterns is formed by a single layer structure of the light shielding film, and the other pattern is formed by a single layer structure of the phase shifter film corresponding to the selected portion of the one pattern, and thus the first pattern The phase of the light for projecting the selected portion of the above onto the substrate is controlled by the phase shifter film of the second pattern formed on the other photomask. It can be realized without using a photomask having a two-layer structure of the film.

【0014】また、本発明の他の実施態様によれば、光
源からのコヒーレントな成分を有する光が分割手段によ
って第1の光及び第2の光に2分割され、位相制御手段
によって第1の光と第2の光との間に位相差が設けられ
る。これら第1の光及び第2の光を各々第1のフォトマ
スク素子及び第2のフォトマスク素子に通過させるの
で、位相制御された光が透過するフォトマスク素子は位
相シフトマスクとして機能する。そして、第1のフォト
マスク素子及び第2のフォトマスク素子を通過した第1
の光及び第2の光を合成手段により合成することによっ
て、第1のフォトマスク素子のパターンと第2のフォト
マスク素子のパターンとが合成され、この合成パターン
が光学手段によって基板上に投影露光される。従って、
遮光膜のパターンのみを有する2枚のフォトマスク素子
を使用することによって、位相シフトを実現することが
できる。
According to another embodiment of the present invention, the light having a coherent component from the light source is split into the first light and the second light by the splitting means, and the first light is split by the phase control means. A phase difference is provided between the light and the second light. Since the first light and the second light are passed through the first photomask element and the second photomask element, respectively, the photomask element transmitting the phase-controlled light functions as a phase shift mask. Then, the first photomask element passing through the first photomask element and the second photomask element
Of the first photomask element and the pattern of the second photomask element are combined by combining the second light and the second light by the combining means, and the combined pattern is projected and exposed on the substrate by the optical means. To be done. Therefore,
Phase shift can be realized by using two photomask elements having only the pattern of the light shielding film.

【0015】[0015]

【実施例】本発明をウエハ露光のための縮小投影露光方
法及び縮小投影露光装置に適用した実施例を添付図面を
参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a reduction projection exposure method and a reduction projection exposure apparatus for wafer exposure will be described with reference to the accompanying drawings.

【0016】まず、本発明の第1の実施例を説明する。
図1に示すように、本実施例装置は、パーシャルコヒー
レントな光を発する例えば超高圧Hgランプ(i線)か
らなる光源1と、楕円集光鏡2やコンデンサレンズ3等
からなる照明光学系と、中間投影光学系を構成する等倍
投影レンズ4と、対物投影光学系を構成する縮小投影レ
ンズ5とを備えている。そして、第1のフォトマスク6
を保持するマスクマウント7がコンデンサレンズ3と等
倍投影レンズ4との間に配置され、第2のフォトマスク
8を保持するマスクマウント9が等倍投影レンズ4と縮
小投影レンズ5との間に配置されている。また、ウエハ
10を保持するウエハチャック11がXYステージ12
上に支持されて縮小投影レンズ5の下方に配置されてい
る。なお、マスクマウント7及び9は、X、Y及びZ方
向への移動調整、さらにXY平面内における回転及び傾
斜調整が可能に構成されている。これにより、第1のフ
ォトマスク6と第2のフォトマスク8とは、等倍投影レ
ンズ4の光軸上における異なる焦点結像位置に正確に配
置される。
First, a first embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the apparatus according to the present embodiment includes a light source 1 including, for example, an ultra-high pressure Hg lamp (i-line) that emits partially coherent light, and an illumination optical system including an elliptical focusing mirror 2 and a condenser lens 3. A unit-magnification projection lens 4 forming an intermediate projection optical system and a reduction projection lens 5 forming an objective projection optical system are provided. Then, the first photomask 6
Is mounted between the condenser lens 3 and the unit size projection lens 4, and a mask mount 9 holding the second photomask 8 is located between the unit size projection lens 4 and the reduction projection lens 5. It is arranged. In addition, the wafer chuck 11 that holds the wafer 10 is mounted on the XY stage 12.
It is supported above and arranged below the reduction projection lens 5. The mask mounts 7 and 9 are configured so that movement adjustment in the X, Y, and Z directions, and further rotation and tilt adjustment in the XY plane are possible. As a result, the first photomask 6 and the second photomask 8 are accurately arranged at different focus image forming positions on the optical axis of the unit magnification projection lens 4.

【0017】図2及び図3は、代表的な位相シフト法で
あるレベンソン型の一例を本実施例方法及び装置で実現
するときに使用される第1のフォトマスク6及び第2の
フォトマスク8を示すものである。図2(a)(b)に
示すように、第1のフォトマスク6は石英ガラス等から
なるガラス基板61の表面にクロム膜のような遮光性材
料の膜62のパターンが形成されたものである。また、
図3(a)(b)に示すように、第2のフォトマスク8
は石英ガラス等からなるガラス基板81の表面に透明な
薄膜からなる位相シフタ膜82のパターンが形成された
ものである。なお、本実施例のような縮小投影露光用の
第1のフォトマスク6及び第2のフォトマスク8は拡大
されたパターンを有するものであり、通常、拡大マスク
或いはレチクルと称されている。
FIGS. 2 and 3 show a first photomask 6 and a second photomask 8 used when an example of a Levenson type, which is a typical phase shift method, is realized by the method and apparatus of this embodiment. Is shown. As shown in FIGS. 2A and 2B, the first photomask 6 has a pattern of a film 62 of a light-shielding material such as a chrome film formed on the surface of a glass substrate 61 made of quartz glass or the like. is there. Also,
As shown in FIGS. 3A and 3B, the second photomask 8
Is a glass substrate 81 made of quartz glass or the like on which a pattern of a phase shifter film 82 made of a transparent thin film is formed. The first photomask 6 and the second photomask 8 for reduction projection exposure as in this embodiment have an enlarged pattern, and are usually called enlarged masks or reticles.

【0018】そして、図4に示すように、第1のフォト
マスク6の遮光膜62のない各々の透光部63の1つお
きに、第2のフォトマスク8の位相シフタ膜82の部分
が光学的に重なるように、これら第1のフォトマスク6
及び第2のフォトマスク8は配置される。
Then, as shown in FIG. 4, every other light-transmitting portion 63 of the first photomask 6 without the light-shielding film 62, a portion of the phase shifter film 82 of the second photomask 8 is formed. These first photomasks 6 are arranged so as to optically overlap with each other.
And the second photomask 8 is arranged.

【0019】上述のように構成された本実施例装置によ
れば、図1において、光源1からのパーシャルコヒーレ
ントな成分を有する光によって、楕円集光鏡2やコンデ
ンサレンズ3等を介して第1のフォトマスク6が一様に
照明され、この第1のフォトマスク6のパターンが等倍
投影レンズ4によって第2のフォトマスク8の位置に結
像される。これにより、第1のフォトマスク6のパター
ンと第2のフォトマスク8のパターンとが合成され、こ
の合成パターンが縮小投影レンズ5によってウエハ10
(或いはウエハ10上に既に形成されている各種の薄
膜)上のフォトレジストに縮小投影される。XYステー
ジ12によってウエハ10がX、Y方向へ順次移動され
ながら縮小投影が繰り返され、このステップアンドリピ
ートによってウエハ10の全面が露光される。
According to the apparatus of the present embodiment configured as described above, in FIG. 1, the light having the partially coherent component from the light source 1 is passed through the elliptical focusing mirror 2 and the condenser lens 3 to make the first The photomask 6 is uniformly illuminated, and the pattern of the first photomask 6 is imaged at the position of the second photomask 8 by the unit-magnification projection lens 4. As a result, the pattern of the first photomask 6 and the pattern of the second photomask 8 are combined, and the combined pattern is formed by the reduction projection lens 5 on the wafer 10.
(Or various thin films already formed on the wafer 10) are reduced and projected onto the photoresist. The reduction projection is repeated while the wafer 10 is sequentially moved in the X and Y directions by the XY stage 12, and the entire surface of the wafer 10 is exposed by this step and repeat.

【0020】上述のような投影露光において、図5
(a)に示すように、第1のフォトマスク6だけを投影
したときは、各々の透光部63を透過した光が同位相で
ウエハ上に分布する。しかし、第1のフォトマスク6及
び第2のフォトマスク8を重ねて投影することによっ
て、第1のフォトマスク6のパターンと第2のフォトマ
スク8のパターンとが合成されるので、図5(b)に示
すように、第1のフォトマスク6の各々の透光部63を
透過した光のうち、第2のフォトマスク8の各々の位相
シフタ膜82を透過した光は、位相シフタ膜82を透過
しない光に対して位相が反転する。そして、このときの
ウエハ10上での光強度は、図5(c)に示すように、
パターンの隣接する2部の境界部の光強度が零になり、
各々のパターン部分は分離する。従って、図5(b)及
び(c)から、1層構造の第1のフォトマスク6と1層
構造の第2のフォトマスク8とを使用して、図15に示
した2層構造の位相シフトマスク55を使用したときと
同等な位相シフト法が実現されているのがわかる。
In the projection exposure as described above, FIG.
As shown in (a), when only the first photomask 6 is projected, the lights transmitted through the respective light transmitting portions 63 are distributed on the wafer in the same phase. However, by superimposing and projecting the first photomask 6 and the second photomask 8, the pattern of the first photomask 6 and the pattern of the second photomask 8 are combined, so that FIG. As shown in b), of the light transmitted through each light transmitting portion 63 of the first photomask 6, the light transmitted through each phase shifter film 82 of the second photomask 8 is converted into the phase shifter film 82. The phase is inverted for light that does not pass through. Then, the light intensity on the wafer 10 at this time is, as shown in FIG.
The light intensity at the boundary between two adjacent parts of the pattern becomes zero,
Each pattern part is separated. Therefore, from FIGS. 5B and 5C, using the first photomask 6 having the one-layer structure and the second photomask 8 having the one-layer structure, the phase of the two-layer structure shown in FIG. It can be seen that a phase shift method equivalent to that using the shift mask 55 is realized.

【0021】また、本実施例においては、第1のフォト
マスクとして遮光膜を有するマスク、第2のフォトマス
クとして位相シフタ膜を有するマスクを使用したが、こ
れらのマスクは逆に使用してもよい。さらに、本実施例
においては、光源としてi線Hgランプを用いている
が、g線Hgランプやエキシマレーザ光源等を用いても
同様の効果が得られるのは明らかである。
Further, in this embodiment, the mask having the light-shielding film was used as the first photomask and the mask having the phase shifter film was used as the second photomask, but these masks may be used in reverse. Good. Further, in this embodiment, the i-line Hg lamp is used as the light source, but it is clear that the same effect can be obtained by using the g-line Hg lamp, the excimer laser light source, or the like.

【0022】以上説明したように、第1の実施例によれ
ば、第1のフォトマスクのパターンと第2のフォトマス
クのパターンとを合成して投影することによって、遮光
膜を有する1層構造のフォトマスクと位相シフタ膜を有
する1層構造の位相シフトマスクとを使用して、従来の
遮光膜と位相シフタ膜とを有する2層構造の位相シフト
マスクを使用した場合と同等の効果を実現することがで
きる。従って、作製が非常に難しくて検査及び修正が極
めて困難な従来の2層構造の複雑な位相シフトマスクの
代わりに、単層レジストプロセスで作製できる1層構造
のフォトマスク(例えばクロムマスク)及び1層構造の
位相シフトマスクを使用することができるために、位相
シフト法におけるコストの大幅な削減並びに実際の半導
体デバイス製造等への効果的な適用が可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the pattern of the first photomask and the pattern of the second photomask are combined and projected to form a one-layer structure having a light shielding film. The same effect as when using a conventional two-layer structure phase shift mask having a light-shielding film and a phase shifter film is realized by using the photomask and the one-layer structure phase shift mask having a phase shifter film. can do. Therefore, instead of the conventional complicated phase shift mask having a two-layer structure, which is very difficult to manufacture and extremely difficult to inspect and repair, a single-layer structure photomask (for example, a chrome mask) and 1 which can be manufactured by a single-layer resist process are used. Since the phase shift mask having a layered structure can be used, it is possible to significantly reduce the cost in the phase shift method and effectively apply it to actual semiconductor device manufacturing and the like.

【0023】次に、本発明の第2の実施例を説明する。
図6に示すように、本実施例装置は、コヒーレントな成
分を有する光を発生する例えばエキシマレーザ光源から
なる光源101と、この光源101からの光を各々異な
る光路を通過する第1の光P及び第2の光Qに2分割す
るハーフミラー(ビームスプリッター)102と、第1
の光Pと第2の光Qが所定の位相差をもつように、第1
の光Pと第2の光Qのうち少なくとも一方の光(本実施
例では第2の光Q)の位相を制御するλ/2板103
と、第1の光P及び第2の光Qを合成するハーフミラー
(ビームスプリッター)104と、対物投影光学系を構
成する縮小投影レンズ105とを備えている。なお、λ
/2板103は光の光路長を制御することができる装置
であり、このλ/2板103を通過した光の位相が18
0°反転されるように屈折と長さが決められたガラスで
構成されている。また、113及び114は全反射ミラ
ーである。そして、第1のフォトマスク106を保持す
るマスクマウント107がハーフミラー102と全反射
ミラー113との間で第1の光Pの光路上に配置され、
第2のフォトマスク108を保持するマスクマウント1
09が全反射ミラー114とハーフミラー104との間
で第2の光Qの光路上に配置されている。また、ウエハ
110を保持するウエハチャック111がXYステージ
112上に支持されて縮小投影レンズ105の下方に配
置されている。なお、マスクマウント107及び109
は、X、Y及びZ方向への移動、さらにXY平面内にお
ける回転及び傾斜移動がそれぞれ独立に調整可能に構成
されている。これにより、第1のフォトマスク106と
第2のフォトマスク108とは、第1の光P及び第2の
光Qの光路上に正確に配置される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 6, the apparatus of this embodiment includes a light source 101, for example, an excimer laser light source that generates light having a coherent component, and a first light P that passes light from the light source 101 through different optical paths. And a half mirror (beam splitter) 102 that splits the second light Q into two.
Of the first light so that the light P and the second light Q have a predetermined phase difference.
Λ / 2 plate 103 for controlling the phase of at least one of the light P and the second light Q (second light Q in this embodiment).
And a half mirror (beam splitter) 104 that combines the first light P and the second light Q, and a reduction projection lens 105 that constitutes an objective projection optical system. Note that λ
The / 2 plate 103 is a device capable of controlling the optical path length of light, and the phase of the light passing through this λ / 2 plate 103 is 18
It is made of glass whose refraction and length are determined so as to be inverted by 0 °. Further, 113 and 114 are total reflection mirrors. Then, a mask mount 107 holding the first photomask 106 is arranged on the optical path of the first light P between the half mirror 102 and the total reflection mirror 113,
Mask mount 1 for holding the second photomask 108
09 is arranged on the optical path of the second light Q between the total reflection mirror 114 and the half mirror 104. A wafer chuck 111 that holds the wafer 110 is supported on the XY stage 112 and arranged below the reduction projection lens 105. The mask mounts 107 and 109
Is configured such that movements in the X, Y and Z directions, and further rotation and tilt movement in the XY plane can be adjusted independently. As a result, the first photomask 106 and the second photomask 108 are accurately arranged on the optical paths of the first light P and the second light Q.

【0024】図7及び図8は、代表的な位相シフト法で
あるレベンソン型と同様の効果を本実施例方法及び装置
で実現するときに使用される第1のフォトマスク106
及び第2のフォトマスク108を示すものである。図7
(a)(b)に示すように、第1のフォトマスク106
は石英ガラス等からなるガラス基板161の表面にクロ
ム膜のような遮光性材料の膜162のパターンが形成さ
れたものである。また、図8(a)(b)に示すよう
に、第2のフォトマスク108も石英ガラス等からなる
ガラス基板181の表面に遮光膜182のパターンが形
成されたものである。なお、本実施例のような縮小投影
露光用の第1のフォトマスク106及び第2のフォトマ
スク108は拡大されたパターンを有するものであり、
通常、拡大マスク或いはレチクルと称される。
FIGS. 7 and 8 show a first photomask 106 used for realizing the same effect as the Levenson type, which is a typical phase shift method, by the method and apparatus of this embodiment.
And a second photomask 108. Figure 7
As shown in (a) and (b), the first photomask 106 is formed.
Is a pattern of a film 162 of a light-shielding material such as a chromium film formed on the surface of a glass substrate 161 made of quartz glass or the like. Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the second photomask 108 also has a pattern of the light shielding film 182 formed on the surface of the glass substrate 181 made of quartz glass or the like. The first photomask 106 and the second photomask 108 for reduction projection exposure as in this embodiment have an enlarged pattern,
Usually referred to as a magnifying mask or reticle.

【0025】第1のフォトマスク106のパターンと第
2のフォトマスク108のパターンは合成されたとき、
ウエハ110上に露光せんとする所定のパターンを与え
るように形成されている。即ち、図9に示すように、第
1のフォトマスク106の遮光膜162のない透光部1
63と、第2のフォトマスク108の遮光膜182のな
い透光部183とは、光学的に互い違いになるように設
定され、それぞれのパターンが第1の光Pと第2の光Q
によりウエハ110上に投影されたとき交互に表れ、両
者を合成して得られるパターンが、ウエハ110上に投
影、露光せんとするパターンと一致する。
When the pattern of the first photomask 106 and the pattern of the second photomask 108 are combined,
It is formed so as to give a predetermined pattern to be exposed on the wafer 110. That is, as shown in FIG. 9, the light-transmitting portion 1 of the first photomask 106 without the light-shielding film 162.
63 and the light-transmitting portion 183 of the second photomask 108 without the light-shielding film 182 are set to be optically staggered, and the respective patterns have the first light P and the second light Q.
The pattern appears alternately when projected onto the wafer 110, and the pattern obtained by combining the two coincides with the pattern to be projected and exposed on the wafer 110.

【0026】上述のように構成された本実施例装置によ
れば、図6において、光源101からのコヒーレントな
成分を有する光がハーフミラー102によって第1の光
P及び第2の光Qに2分割される。第1の光Pは第1の
フォトマスク106を透過し、全反射ミラー113で反
射されてハーフミラー104に到達する。また、第2の
光Qはλ/2板103を通過して位相が180°反転さ
れた後、全反射ミラー114で反射されて第2のフォト
マスク108を透過し、ハーフミラー104に到達す
る。そして、第1の光P及び第2の光Qはハーフミラー
104によって合成され、これにより、第1のフォトマ
スク106のパターンと第2のフォトマスク108のパ
ターンとが合成され、この合成パターンが縮小投影レン
ズ105によってウエハ110(或いはウエハ110上
に既に形成されている各種の薄膜)上のフォトレジスト
に縮小投影される。XYステージ112によってウエハ
110がX、Y方向へ順次移動されながら縮小投影が繰
り返され、このステップアンドリピートによってウエハ
110の全面が露光される。
According to the apparatus of the present embodiment configured as described above, in FIG. 6, the light having the coherent component from the light source 101 is converted into the first light P and the second light Q by the half mirror 102. Will be divided. The first light P passes through the first photomask 106, is reflected by the total reflection mirror 113, and reaches the half mirror 104. In addition, the second light Q passes through the λ / 2 plate 103, has its phase inverted by 180 °, is reflected by the total reflection mirror 114, passes through the second photomask 108, and reaches the half mirror 104. . Then, the first light P and the second light Q are combined by the half mirror 104, whereby the pattern of the first photomask 106 and the pattern of the second photomask 108 are combined, and this combined pattern is obtained. The reduction projection lens 105 performs reduction projection on the photoresist on the wafer 110 (or various thin films already formed on the wafer 110). The reduction projection is repeated while the wafer 110 is sequentially moved in the X and Y directions by the XY stage 112, and the entire surface of the wafer 110 is exposed by this step and repeat.

【0027】上述のような投影露光において、図10
(a)に示すように、第1のフォトマスク106を透過
した第1の光Pの振幅は、各々の透光部163を透過し
た光が同位相で広がっている。また、図10(b)に示
すように、第2のフォトマスク108を透過した第2の
光Qの振幅も、各々の透光部183を透過した光が同位
相で広がっているが、この位相は第1の光Pに対しては
反転している。即ち、位相が反転された第2の光Qによ
って、第2のフォトマスク108は遮光膜182のパタ
ーンのみを有するマスクでありながら、位相シフタ膜を
有する位相シフトマスクとして機能することになる。そ
して、第1の光Pによる第1のフォトマスク106のパ
ターンと第2の光Qによる第2のフォトマスク108の
パターンとが合成されるので、このときのウエハ110
上での光強度は、図10(c)に示すように、パターン
の隣接部分の境界部の光強度が零になり、各々のパター
ン部分は分離する。従って、図10(a)、(b)及び
(c)から、遮光膜162のパターンのみを有する第1
のフォトマスク106と遮光膜182のパターンのみを
有する第2のフォトマスク108とを使用して、図15
に示した遮光膜552のパターン及び位相シフタ膜55
4のパターンを有する位相シフトマスク55を使用した
ときと同様の効果が実現されているのがわかる。
In the projection exposure as described above, FIG.
As shown in (a), the amplitude of the first light P transmitted through the first photomask 106 is such that the light transmitted through each light transmitting portion 163 spreads in the same phase. Further, as shown in FIG. 10B, the amplitude of the second light Q transmitted through the second photomask 108 also spreads in the same phase as the light transmitted through the respective light transmitting portions 183. The phase is inverted with respect to the first light P. That is, by the second light Q whose phase is inverted, the second photomask 108 functions as a phase shift mask having a phase shifter film while being a mask having only the pattern of the light shielding film 182. Then, the pattern of the first photomask 106 formed by the first light P and the pattern of the second photomask 108 formed by the second light Q are combined, so that the wafer 110 at this time is combined.
As for the above-mentioned light intensity, as shown in FIG. 10C, the light intensity at the boundary between the adjacent portions of the pattern becomes zero, and the respective pattern portions are separated. Therefore, from FIG. 10A, FIG. 10B, and FIG. 10C, the first pattern having only the pattern of the light shielding film 162 is formed.
15 and the second photomask 108 having only the pattern of the light shielding film 182 is used.
Of the light-shielding film 552 and the phase shifter film 55 shown in FIG.
It can be seen that the same effect as when the phase shift mask 55 having the pattern of 4 is used.

【0028】また、本実施例においては、一方の光のみ
の位相を制御したが、両方の光の位相を制御してもよ
い。さらに、本実施例においては、光の位相を制御した
後にフォトマスクを透過させたが、フォトマスクを透過
させた後に位相を制御してもよい。
Further, although the phase of only one light is controlled in this embodiment, the phases of both lights may be controlled. Further, in the present embodiment, the photomask is transmitted after controlling the phase of light, but the phase may be controlled after transmitting the photomask.

【0029】以上説明したように、第2の実施例によれ
ば、2分割されかつ位相が制御された第1の光及び第2
の光を各々第1のフォトマスク及び第2のフォトマスク
に透過させ、第1のフォトマスクのパターンと第2のフ
ォトマスクのパターンとを合成して投影することによっ
て、遮光膜のパターンのみを有する2枚のフォトマスク
を使用して、従来の位相シフタ膜を有する位相シフトマ
スクを使用した位相シフト法と同等の効果が得られる位
相シフト法を実現することができる。従って、高精度な
膜厚制御等により作製が非常に難しくて検査及び修正が
極めて困難な従来の位相シフトマスクの代わりに、比較
的安価で実績のあるフォトマスク(例えばクロムマス
ク)を使用することができるために、位相シフト法にお
けるコストの大幅な削減並びに実際の半導体デバイス製
造等への効果的な適用が可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the first light and the second light whose phase is controlled are divided into two.
Light is respectively transmitted to the first photomask and the second photomask, and the pattern of the first photomask and the pattern of the second photomask are combined and projected, so that only the pattern of the light-shielding film is formed. By using the two photomasks included therein, it is possible to realize the phase shift method that achieves the same effect as the phase shift method using the conventional phase shift mask having the phase shifter film. Therefore, use a relatively inexpensive and proven photomask (for example, a chrome mask) instead of a conventional phase shift mask that is very difficult to manufacture due to high-precision film thickness control and is extremely difficult to inspect and correct. Therefore, it is possible to significantly reduce the cost of the phase shift method and effectively apply it to actual semiconductor device manufacturing and the like.

【0030】次に、本発明の第3の実施例を説明する。
なお、図11において図6と同じ要素は同じ参照番号で
示す。第3の実施例は、第2の実施例における第1、第
2のフォトマスク106、108及びこれらを保持する
マスクマウント107、109に代えて、第1の領域
(第1のフォトマスク素子) 208と第2の領域( 第2
のフォトマスク素子) 209を備えた1つのフォトマス
ク206と、これを保持する1つのマスクマウント20
7を設けたこと以外は第2の実施例と同じである。マス
クマウント207は、X、Y、Z方向の移動、XY平面
内における回転運動、及び傾斜角度がそれぞれ独立に調
整可能に構成されている。これにより、フォトマスク2
06の第1の領域208、第2の領域209は、第1の
光P、第2の光Qの光路に正確に配置される。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 11, the same elements as those in FIG. 6 are indicated by the same reference numerals. In the third embodiment, instead of the first and second photomasks 106 and 108 and the mask mounts 107 and 109 holding these in the second embodiment, a first region (first photomask element) is used. 208 and the second area (second
Photomask element) and one photomount 206 that holds the photomask 206 and one mask mount 20 that holds the photomask 206.
It is the same as the second embodiment except that 7 is provided. The mask mount 207 is configured such that movement in the X, Y, and Z directions, rotational movement in the XY plane, and tilt angle can be adjusted independently. As a result, the photomask 2
The first region 208 and the second region 209 of 06 are accurately arranged in the optical paths of the first light P and the second light Q.

【0031】図12(a)(b)に示すように、フォト
マスク206は石英ガラスのようなガラス基板261の
表面にクロム膜のような遮光性材料の膜281のパター
ンを形成した第1の領域208と、遮光膜291のパタ
ーンを形成した第2の領域209とが設けられる。な
お、282及び292は前述と同様な透光部である。第
1の領域208と第2の領域209のパターンの位置関
係は、第2の実施例における、第1のフォトマスク10
6の遮光膜162のパターンと第2のフォトマスク10
8の遮光膜182のパターンの位置関係と同じである。
従って、第3の実施例は第2の実施例と同様に、第1の
領域208のパターンと第2の領域209のパターンの
合成されたパターンがウエハ110上に投影、露光さ
れ、隣接するパターン部分は図9及び図10を参照して
説明したと同様に分離される。
As shown in FIGS. 12A and 12B, the photomask 206 has a first pattern in which a film 281 of a light shielding material such as a chromium film is formed on the surface of a glass substrate 261 such as quartz glass. A region 208 and a second region 209 having a pattern of the light shielding film 291 are provided. It should be noted that 282 and 292 are translucent parts similar to those described above. The positional relationship between the patterns of the first region 208 and the second region 209 is the same as that of the first photomask 10 in the second embodiment.
6 pattern of the light shielding film 162 and the second photomask 10
8 is the same as the positional relationship of the pattern of the light shielding film 182.
Therefore, in the third embodiment, as in the second embodiment, the combined pattern of the pattern of the first region 208 and the pattern of the second region 209 is projected and exposed on the wafer 110 to form an adjacent pattern. The parts are separated in the same way as described with reference to FIGS. 9 and 10.

【0032】以上、本発明の実施例に付き説明したが、
本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明の技
術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応用が可能
である。例えば、本発明方法及び装置によれば、実施例
のレベンソン型以外にエッジ強調型や透過型等の他の位
相シフト法も実現できることは明らかである。なお本発
明は、ウエハ露光のための縮小投影露光方法及び装置以
外に、各種のフォトマスクのパターンを各種の基板上に
投影して露光する投影露光方法及び装置に適用可能であ
る。
The embodiments of the present invention have been described above.
The present invention is not limited to the above embodiments, and various effective modifications and applications are possible based on the technical idea of the present invention. For example, according to the method and apparatus of the present invention, it is obvious that other phase shift methods such as edge enhancement type and transmission type other than the Levenson type of the embodiment can be realized. The present invention can be applied to not only the reduction projection exposure method and apparatus for wafer exposure but also the projection exposure method and apparatus for projecting and exposing various photomask patterns on various substrates.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位相シフタ膜と遮光膜との両者の膜を用いた2層構造の
フォトマスクを使用することなく、位相シフタ膜と遮光
膜の一方の膜の1層構造のパターンのみを有する2つの
別個のフォトマスクを使用して、位相シフト法と同様な
効果を達成することができる。従って、高精度な膜厚制
御等により作製が非常に難しくて検査及び修正が極めて
困難な従来の2層構造の複雑な位相シフトマスクの代わ
りに、単層レジストプロセスで作製できる比較的安価で
実績のある1層構造のフォトマスクを使用することがで
きるために、位相シフト法におけるコストの大幅な削減
並びに実際の半導体デバイス製造等への効果的な適用が
可能となる。
As described above, according to the present invention,
Without using a photomask having a two-layer structure using both the phase shifter film and the light-shielding film, two separate photo patterns having only a one-layer structure pattern of one of the phase shifter film and the light-shielding film are used. A mask can be used to achieve the same effect as the phase shift method. Therefore, instead of the conventional complicated phase shift mask having a two-layer structure, which is extremely difficult to manufacture due to high-precision film thickness control, etc. and extremely difficult to inspect and repair, it can be manufactured by a single-layer resist process at a relatively low cost. Since it is possible to use a photomask having a certain one-layer structure, it is possible to significantly reduce the cost in the phase shift method and effectively apply it to actual semiconductor device manufacturing and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による投影露光装置の構
成を示す概略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例に使用する第1のフォトマスク素
子を示し、(a)は平面図、(b)は断面図である。
2A and 2B show a first photomask element used in the first embodiment, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a sectional view.

【図3】第1の実施例に使用する第2のフォトマスク素
子を示し、(a)は平面図、(b)は断面図である。
3A and 3B show a second photomask element used in the first embodiment, FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a sectional view.

【図4】第1のフォトマスク素子の第1のパターンと第
2のフォトマスク素子の第2のパターンとの光学的位置
関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an optical positional relationship between a first pattern of a first photomask element and a second pattern of a second photomask element.

【図5】(a)、(b)及び(c)はそれぞれ、第1の
フォトマスク素子のパターンのみを通過した光の強度の
分布、第2のフォトマスク素子を通過した光の強度分
布、及びそれらの合成光の強度分布を示す図である。
5 (a), (b) and (c) respectively show a distribution of the intensity of light passing through only the pattern of the first photomask element, a distribution of the intensity of light passing through the second photomask element, FIG. 3 is a diagram showing an intensity distribution of their combined light.

【図6】本発明の第2の実施例による投影露光装置の構
成を示す概略斜視図である。
FIG. 6 is a schematic perspective view showing the configuration of a projection exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【図7】第2の実施例に使用する第1のフォトマスク素
子を示し、(a)は平面図、(b)は断面図である。
7A and 7B show a first photomask element used in a second embodiment, FIG. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a sectional view.

【図8】第2の実施例に使用する第2のフォトマスク素
子を示し、(a)は平面図、(b)は断面図である。
FIG. 8 shows a second photomask element used in the second embodiment, (a) is a plan view and (b) is a sectional view.

【図9】第1のフォトマスク素子の第1のパターンと第
2のフォトマスク素子の第2のパターンとの光学的位置
関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an optical positional relationship between a first pattern of a first photomask element and a second pattern of a second photomask element.

【図10】(a)、(b)及び(c)はそれぞれ、第1
のフォトマスク素子のパターンを通過した光の強度の分
布、第2のフォトマスク素子を通過した光の強度の分
布、及びそれらの合成光の強度分布を示す図である。
10 (a), (b) and (c) are respectively the first
FIG. 3 is a diagram showing a distribution of intensity of light passing through a pattern of the photomask element, a distribution of intensity of light passing through a second photomask element, and an intensity distribution of their combined light.

【図11】本発明の第3の実施例による投影露光装置の
構成を示す概略斜視図である。
FIG. 11 is a schematic perspective view showing the configuration of a projection exposure apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図12】第3の実施例に使用するフォトマスク装置を
示し、(a)は平面図、(b)は断面図である。
12A and 12B show a photomask apparatus used in a third embodiment, FIG. 12A is a plan view and FIG. 12B is a sectional view.

【図13】従来の投影露光装置の構成を示す概略図であ
る。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional projection exposure apparatus.

【図14】(a)、(b)及び(c)はそれぞれ、従来
のフォトマスクの断面図、フォトマスクを通過した光の
強度分布及び基板上に投影される合成光の強度分布を示
す図である。
14A, 14B, and 14C are cross-sectional views of a conventional photomask, an intensity distribution of light passing through the photomask, and an intensity distribution of combined light projected on a substrate, respectively. Is.

【図15】(a)、(b)及び(c)はそれぞれ、従来
の位相シフトマスクの断面図、位相シフトマスクを通過
した光の強度分布及び基板上に投影される合成光の強度
分布を示す図である。
15 (a), (b) and (c) are a cross-sectional view of a conventional phase shift mask, an intensity distribution of light passing through the phase shift mask and an intensity distribution of synthetic light projected on a substrate, respectively. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 4 等倍投影レンズ 5 縮小投影レンズ 6 第1のフォトマスク 8 第2のフォトマスク 62 遮光膜 63 透光部 82 位相シフタ膜 7、9 マスクマウント 10 ウエハ 101 光源 102 ハーフミラー(分割手段) 103 λ/2板(位相制御手段) 104 ハーフミラー(合成手段) 105 縮小投影レンズ 106 第1のフォトマスク 108 第2のフォトマスク 162、182 遮光膜 163、183 透光部 107、109 マスクマウント 110 ウエハ 206 フォトマスク 208 第1の領域 209 第2の領域 281、291 遮光膜 282、292 透光部 207 マスクマウント DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light source 4 1x projection lens 5 reduction projection lens 6 1st photomask 8 2nd photomask 62 light-shielding film 63 translucent part 82 phase shifter film 7, 9 mask mount 10 wafer 101 light source 102 half mirror (splitting means) 103 λ / 2 Plate (Phase Controlling Means) 104 Half Mirror (Combining Means) 105 Reduction Projecting Lens 106 First Photomask 108 Second Photomask 162, 182 Light-shielding Films 163, 183 Light Transmitting Section 107, 109 Mask Mount 110 Wafer 206 Photomask 208 First region 209 Second region 281, 291 Light-shielding film 282, 292 Light transmitting part 207 Mask mount

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コヒーレントな成分を有する光をもっ
て、位相シフタ膜と遮光膜の何れか一方の膜の1層構造
のパターンを有する第1、第2の個々のフォトマスク素
子のそれぞれのパターンを所定位置に配置された基板上
に、両パターンの光学的合成パターンが前記基板上に形
成されるように投影するステップと、 前記第1のフォトマスク素子のパターンを前記基板上に
投影する前記光の第1部分と、前記第2のフォトマスク
素子のパターンを前記基板上に投影する前記光の第2部
分とが所定の位相差を有するように、前記第1の光部分
と前記第2の光部分の少なくとも一方の位相を制御する
ステップとを有する投影露光方法。
1. A pattern having a single-layer structure of one of a phase shifter film and a light-shielding film having a pattern of a single layer is defined by light having a coherent component. Projecting an optically synthesized pattern of both patterns on a substrate arranged in a position so as to be formed on the substrate; and a step of projecting the pattern of the first photomask element onto the substrate. The first light portion and the second light portion are arranged so that the first portion and the second portion of the light for projecting the pattern of the second photomask element onto the substrate have a predetermined phase difference. Controlling the phase of at least one of the parts.
【請求項2】 コヒーレントな成分を有する光をもっ
て、第1のフォトマスク素子に形成された第1のパター
ンの像を第1の所定位置に焦点結像させるステップと、 前記所定位置に配置された第2のフォトマスク素子に形
成された第2のパターンと、前記第1のフォトマスク素
子の第1のパターンとの光学的合成パターンを、前記光
をもって第2の所定位置に配置された基板上に投影露光
するステップとを有し、 前記第1のパターンと前記第2のパターンの一方のパタ
ーンは遮光膜で形成され、他方のパターンは前記一方の
パターンの少なくとも1つの選択された部分に相当し、
位相シフタ膜により形成されている投影露光方法。
2. A step of focusing an image of a first pattern formed on a first photomask element at a first predetermined position with light having a coherent component; and the step of arranging at the predetermined position. An optical composite pattern of the second pattern formed on the second photomask element and the first pattern of the first photomask element is placed on the substrate arranged at the second predetermined position with the light. Projecting and exposing the first pattern and the second pattern with a light-shielding film, and the other pattern corresponds to at least one selected portion of the one pattern. Then
A projection exposure method formed by a phase shifter film.
【請求項3】 コヒーレントな成分を有する光を発生す
る光源と、 それぞれ位相シフタ膜と遮光膜の何れか一方の膜の1層
構造のパターンを有する第1、第2の個々のフォトマス
ク素子と、 基板を所定位置に装着し、位置決めする手段と、 前記光源からの光をもって、前記第1のフォトマスク素
子のパターンと前記第2のフォトマスク素子のパターン
を前記基板上に、両パターンの合成パターンが前記基板
上に形成されるように投影する光学手段と、 前記第1のフォトマスク素子のパターンを前記基板上に
投影する前記光の第1部分と、前記第2のフォトマスク
素子のパターンを前記基板上に投影する前記光の第2部
分とが所定の位相差を有するように、前記第1の光部分
と前記第2の光部分の少なくとも一方の位相を制御する
位相制御手段とを具備する投影露光装置。
3. A light source for generating light having a coherent component, and first and second individual photomask elements each having a pattern of a single-layer structure of either one of a phase shifter film and a light shielding film. A means for mounting and positioning the substrate at a predetermined position, and using the light from the light source, the pattern of the first photomask element and the pattern of the second photomask element are combined on the substrate, and both patterns are combined. Optical means for projecting a pattern so that it is formed on the substrate, a first portion of the light for projecting the pattern of the first photomask element on the substrate, and a pattern of the second photomask element A phase controller for controlling the phase of at least one of the first light portion and the second light portion so that the second portion of the light projecting onto the substrate has a predetermined phase difference. Projection exposure apparatus having a door.
【請求項4】 コヒーレントな成分を有する光を発生す
る光源と、 所定の第1のパターンが形成された第1のフォトマスク
素子と、所定の第2のパターンが形成された第2のフォ
トマスク素子とを含むフォトマスク手段と、 基板を所定位置に保持する手段と、 前記光源から発生する光をもって、前記第1のパターン
の像を前記第2のフォトマスクの上に結像させ、該結像
された前記第1のフォトマスク素子の第1のパターンと
前記第2のフォトマスク素子の第2のパターンの光学的
合成パターンを前記基板上に投影して露光する光学手段
とを具備し、 前記第1のパターンと前記第2のパターンの一方のパタ
ーンは遮光膜で形成され、他方のパターンは前記一方の
パターンの少なくとも1つの選択された部分に相当し、
位相シフト膜により形成されている投影露光装置。
4. A light source for generating light having a coherent component, a first photomask element having a predetermined first pattern formed thereon, and a second photomask having a predetermined second pattern formed thereon. Photomask means including an element, means for holding the substrate in a predetermined position, and light generated from the light source to form an image of the first pattern on the second photomask, Optical means for projecting and exposing an optical composite pattern of the imaged first pattern of the first photomask element and the second pattern of the second photomask element onto the substrate, One of the first pattern and the second pattern is formed of a light-shielding film, and the other pattern corresponds to at least one selected portion of the one pattern,
A projection exposure apparatus formed of a phase shift film.
【請求項5】 コヒーレントな光を含む光源からの光を
2つの異なる光路を通過する第1の光と第2の光に分割
するステップと、 第1の光と第2の光が所定の位相差を有するように、第
1の光と第2の光の少なくとも一方の位相を制御するス
テップと、 合成されたとき所定のパターンを形成する第1の部分パ
ターンと第2の部分パターンをそれぞれ有する第1の領
域と第2の領域を備えたフォトマスク装置の、前記第1
の領域と前記第2の領域に前記第1の光と前記第2の光
を通過させるステップと、 前記第1の領域を通過した第1の光と前記第2の領域を
通過した第2の光を合成して、前記所定のパターンを有
する合成光を生成するステップと、 前記所定のパターンを有する前記合成光を基板上の感光
性物質のフィルムに投影して露光するステップとを有す
る投影露光方法。
5. A step of splitting light from a light source including coherent light into a first light and a second light which pass through two different optical paths, and the first light and the second light having predetermined positions. Controlling a phase of at least one of the first light and the second light so as to have a phase difference; and having a first partial pattern and a second partial pattern which form a predetermined pattern when combined. The first of a photomask device having a first region and a second region,
A step of passing the first light and the second light through the area and the second area; a first light that has passed through the first area and a second light that has passed through the second area. Projection exposure including combining light to generate combined light having the predetermined pattern, and projecting the combined light having the predetermined pattern onto a film of a photosensitive material on a substrate to expose the film. Method.
【請求項6】 前記第1の光と前記第2の光の位相差が
180°となるように、前記第1の光と前記第2の光の
一方の位相が制御されることを特徴とする請求項5記載
の投影露光方法。
6. The phase of one of the first light and the second light is controlled so that the phase difference between the first light and the second light is 180 °. The projection exposure method according to claim 5.
【請求項7】 前記位相を制御するステップは、前記第
1の光と前記第2の光の1つに適用されることを特徴と
する請求項5記載の投影露光方法。
7. The projection exposure method according to claim 5, wherein the step of controlling the phase is applied to one of the first light and the second light.
【請求項8】 前記位相を制御するステップは、前記第
1の光と前記第2の光の1つが、それに関連した前記第
1の領域と前記第2の領域の1つを通過する前に行われ
ることを特徴とする請求項7記載の投影露光方法。
8. The step of controlling the phase prior to one of the first light and the second light passing through one of the first and second regions associated therewith. The projection exposure method according to claim 7, wherein the projection exposure method is performed.
【請求項9】 コヒーレントな成分を有する光を含む光
源からの光を2つの異なる光路を通過する第1の光と第
2の光に分割する分割手段と、 前記第1の光と第2の光が所定の位相差を有するよう
に、第1の光と第2の光の少なくとも一方の位相を制御
する位相制御手段と、 合成されたとき所定のパターンを形成する第1の部分パ
ターンと第2の部分パターンがそれぞれ形成された第1
の領域と第2の領域を備え、前記第1の光が前記第1の
領域を通過しかつ前記第2の光が前記第2の領域を通過
するように配置されたフォトマスク手段と、 前記第1の領域を通過した第1の光と前記第2の領域を
通過した第2の光を合成して、前記所定のパターンを有
する合成光を生成する合成手段と、 前記所定のパターンを有する前記合成光を基板上の感光
性物質のフィルムに投影して露光する光学手段とを具備
する投影露光装置。
9. Splitting means for splitting light from a light source containing light having a coherent component into a first light and a second light passing through two different optical paths, and the first light and the second light. Phase control means for controlling the phase of at least one of the first light and the second light so that the light has a predetermined phase difference; and a first partial pattern and a first partial pattern that form a predetermined pattern when combined. First with two partial patterns each formed
And a second region, the photomask means being arranged so that the first light passes through the first region and the second light passes through the second region, Combining the first light that has passed through the first region and the second light that has passed through the second region to generate combined light that has the predetermined pattern, and a combining unit that has the predetermined pattern. A projection exposure apparatus comprising: an optical unit that projects the combined light onto a film of a photosensitive material on a substrate to expose the film.
【請求項10】 前記第1の光と前記第2の光の所定位
相差は180°であることを特徴とする請求項9記載の
投影露光装置。
10. The projection exposure apparatus according to claim 9, wherein the predetermined phase difference between the first light and the second light is 180 °.
【請求項11】 前記位相制御手段は、前記第1の光と
前記第2の光の1つの位相を制御することを特徴とする
請求項9記載の投影露光装置。
11. The projection exposure apparatus according to claim 9, wherein the phase control unit controls one phase of the first light and the second light.
【請求項12】 前記フォトマスク手段は、前記第1の
光と前記第2の光の1つが、前記位相制御手段により位
相制御された後に、それに関連した前記第1の領域と前
記第2の領域の1つを通過するように配置されることを
特徴とする請求項11記載の投影露光装置。
12. The photomask means is arranged such that, after one of the first light and the second light is phase-controlled by the phase control means, the photomask means is associated with the first region and the second area. The projection exposure apparatus according to claim 11, wherein the projection exposure apparatus is arranged so as to pass through one of the areas.
JP5084155A 1992-03-17 1993-03-17 Projection exposure method and projection exposure apparatus Withdrawn JPH0620916A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007119514A1 (en) * 2006-04-17 2007-10-25 Nikon Corporation Illuminating optical apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method
JPWO2008007633A1 (en) * 2006-07-12 2009-12-10 株式会社ニコン Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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