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JP3133618B2 - Spatial filter used in reduction projection exposure apparatus - Google Patents

Spatial filter used in reduction projection exposure apparatus

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JP3133618B2
JP3133618B2 JP06201785A JP20178594A JP3133618B2 JP 3133618 B2 JP3133618 B2 JP 3133618B2 JP 06201785 A JP06201785 A JP 06201785A JP 20178594 A JP20178594 A JP 20178594A JP 3133618 B2 JP3133618 B2 JP 3133618B2
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light
spatial filter
exposure apparatus
pattern
illumination
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • G03F7/70191Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like
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    • G03F7/70216Mask projection systems
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Projection-Type Copiers In General (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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、半導体装置,液晶装
置,誘電体装置,強誘電体装置,磁性体装置,超電導体
装置などの製造に用いられる縮小投影露光装置に関し、
特に、その縮小投影露光装置において解像度と焦点深度
を改善するために用いられる空間フィルタに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reduction projection exposure apparatus used for manufacturing semiconductor devices, liquid crystal devices, dielectric devices, ferroelectric devices, magnetic devices, superconductor devices, and the like.
In particular, the present invention relates to a spatial filter used for improving resolution and depth of focus in the reduction projection exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体装置の集積度の上昇に伴っ
て、より微細なパターンによって構成される回路の実現
が求められ、フォトリソグラフィ技術のより一層の改善
が望まれている。そして、フォトリソグラフィにおいて
用いられる光ステッパと呼ばれる縮小投影露光装置にお
いて、限界解像度Rと焦点深度DOFの改善が試みられ
てきた。今まで、投影露光装置の限界解像度Rを改善す
るために、より短い波長の光を用いることが試みられ、
それに伴って光学レンズシステムやフォトレジストなど
に関する関連技術の改良が試みられてきた。波長の短い
光として、高圧水銀ランプの輝線であるg線(波長:4
36nm)やi線(波長:365nm)、さらにはKr
Fエキシマレーザに含まれるディープUV領域(波長:
248nm)を用いることが試みられている。
2. Description of the Related Art With the recent increase in the degree of integration of semiconductor devices, the realization of circuits constituted by finer patterns has been demanded, and further improvements in photolithography technology have been desired. In a reduction projection exposure apparatus called an optical stepper used in photolithography, attempts have been made to improve the limit resolution R and the depth of focus DOF. Heretofore, attempts have been made to use shorter wavelength light to improve the critical resolution R of the projection exposure apparatus,
Accompanying this, improvements in related technologies related to optical lens systems and photoresists have been attempted. As light having a short wavelength, g-line (wavelength: 4
36 nm), i-line (wavelength: 365 nm), and Kr
Deep UV region included in F excimer laser (wavelength:
248 nm).

【0003】しかし、特に半導体装置における集積度の
急速な上昇に伴って、回路に含まれるライン幅は0.3
μm以下、さらには光の波長と同等またはそれ以下の値
にすることが望まれている。
However, particularly with the rapid increase in the degree of integration in semiconductor devices, the line width included in the circuit is reduced to 0.3.
It is desired that the thickness be equal to or less than μm and further equal to or less than the wavelength of light.

【0004】ここで、投影露光装置の限界解像度Rと焦
点深度DOFは、一般に次のレーリーの式(1)と
(2)によって求められる。
Here, the limit resolution R and the depth of focus DOF of the projection exposure apparatus are generally obtained by the following Rayleigh equations (1) and (2).

【0005】R=k1 ・λ/NA …(1) DOF=k2 ・λ/(NA)2 …(2) ここで、k1 とk2 はプロセスに依存して決定される定
数であり、λは光の波長であり、そしてNAは光学系の
開口数を表わしている。
R = k 1 · λ / NA (1) DOF = k 2 · λ / (NA) 2 (2) where k 1 and k 2 are constants determined depending on the process. , Λ is the wavelength of the light, and NA represents the numerical aperture of the optical system.

【0006】したがって、式(1)から、光の波長を変
えることなく限界解像度Rを改善するためには、光学シ
ステムの開口数NAを増大させればよいことがわかる。
しかし、式(2)からわかるように、開口数NAを増大
させれば、フォトリソグラフィにおけるもう1つの重要
な特性である焦点深度DOFが低下する。すなわち、限
界解像度Rと焦点深度DOFとの好ましい組合せを得る
ためには、開口数NAを最適化することが必要である。
Therefore, from the equation (1), it can be seen that in order to improve the limit resolution R without changing the wavelength of light, it is necessary to increase the numerical aperture NA of the optical system.
However, as can be seen from equation (2), increasing the numerical aperture NA decreases the depth of focus DOF, another important characteristic in photolithography. That is, in order to obtain a preferable combination of the limit resolution R and the depth of focus DOF, it is necessary to optimize the numerical aperture NA.

【0007】ところで、開口数NAを増大させることは
製作技術的な困難性を伴い、現在一般的に得られる最大
の開口数NAは約0.6である。また、一般的に用いら
れている石英タイプのレンズ材料においては、短波長の
光に関して色収差の補正が困難となり、さらにレンズ材
料による光吸収も増大して、その光吸収に起因する発熱
によるレンズの歪みも問題になる。
By the way, increasing the numerical aperture NA involves technical difficulties in manufacturing, and the maximum numerical aperture NA generally obtained at present is about 0.6. In addition, in the case of a quartz-type lens material that is generally used, it is difficult to correct chromatic aberration with respect to short-wavelength light, and furthermore, light absorption by the lens material also increases, and the lens absorbs heat due to the light absorption. Distortion also matters.

【0008】そこで近年において、光の波長λの短縮化
や光学システムにおける開口数NAの増大を必要とする
ことなく解像度や焦点深度の改善を図る幾つかの試みが
提案されている。
In recent years, several attempts have been made to improve the resolution and the depth of focus without necessitating a reduction in the wavelength λ of light or an increase in the numerical aperture NA of an optical system.

【0009】図12は、特開昭57−62052におい
て開示されたフォトマスクを概略的に示している。この
フォトマスク1Aは複数の透明部分1aと遮光パターン
2を含んでいる。複数の透明部分1aは、一定のピッチ
で配列された互いに平行な複数のラインに対応してい
る。そして、1つ置きの透明部分1aには、位相シフタ
として働くλ/2板3aが設けられている。投影露光装
置においてこのようなフォトマスクとコヒーレントな照
明光を用いる場合、位相シフタ3aを通過した光におい
ては、隣の透明部分1aを通過した光と比べて、図12
中の実線の曲線で示されているように振幅分布の位相が
反転されている。したがって、光の干渉作用によって、
結像面上には図12中の破線の曲線で示されているよう
な光強度分布が得られる。すなわち、投影された1つの
ラインに関する光強度分布の幅は振幅分布の幅より狭く
なり、投影像の解像度が改善されることになる。
FIG. 12 schematically shows a photomask disclosed in JP-A-57-62052. This photomask 1A includes a plurality of transparent portions 1a and a light shielding pattern 2. The plurality of transparent portions 1a correspond to a plurality of parallel lines arranged at a constant pitch. Further, a λ / 2 plate 3a functioning as a phase shifter is provided in every other transparent portion 1a. In the case where such a photomask and coherent illumination light are used in the projection exposure apparatus, the light passing through the phase shifter 3a has a higher light intensity than the light passing through the adjacent transparent portion 1a in FIG.
As shown by the solid curve in the middle, the phase of the amplitude distribution is inverted. Therefore, by the interference of light,
On the image plane, a light intensity distribution as shown by a broken line curve in FIG. 12 is obtained. That is, the width of the light intensity distribution for one projected line is smaller than the width of the amplitude distribution, and the resolution of the projected image is improved.

【0010】図13は、特開昭62−67547に開示
されたフォトマスクの断面を示している。このフォトマ
スク1Bは、透明基板1上に形成された遮光パターン2
を含んでいる。遮光パターン2は、解像限界に近い幅を
有する孤立したライン状の開口5aを含んでいる。遮光
パターン2はまた、一定のピッチで配列された複数のラ
イン状の開口7をも含んでいる。このようなマスクを投
影露光装置において用いる場合、孤立した開口5aを通
過した光の結像面上における強度は、グループ化された
開口7の1つを通過した光の強度に比べて低くなる傾向
にある。したがって、たとえば、孤立した開口5aを通
過した光によって半導体ウエハ上のレジスト中に十分な
光化学反応を生じさせるためには、照射光の強度(ドー
ズ量)を増大させることが望まれる。しかし、照射光の
ドーズ量を増大させれば、グループ化された開口7の各
々を通過した光の強度が増大するとともにその強度分布
の幅も大きくなる。したがって、グループ化された開口
7の各々を通過する光の強度の不所望な増大を防止する
ために、開口7の各々内に解像限界以下の寸法を有する
複数の遮光ドット6aが設けられている。また、グルー
プ化された開口7の各々を通過した光の強度分布の広が
りを防止するために、図12のフォトマスクと同様に、
1つ置きの開口7に位相シフト層8が設けられている。
FIG. 13 shows a cross section of a photomask disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-67547. The photomask 1B includes a light-shielding pattern 2 formed on a transparent substrate 1.
Contains. The light-shielding pattern 2 includes an isolated linear opening 5a having a width close to the resolution limit. The light-shielding pattern 2 also includes a plurality of linear openings 7 arranged at a constant pitch. When such a mask is used in a projection exposure apparatus, the intensity of light passing through the isolated aperture 5a on the image plane tends to be lower than the intensity of light passing through one of the grouped openings 7. It is in. Therefore, for example, in order to generate a sufficient photochemical reaction in the resist on the semiconductor wafer by the light passing through the isolated opening 5a, it is desired to increase the intensity (dose) of the irradiation light. However, if the dose of the irradiation light is increased, the intensity of the light passing through each of the grouped openings 7 is increased and the width of the intensity distribution is also increased. Therefore, in order to prevent an undesired increase in the intensity of light passing through each of the grouped openings 7, a plurality of light-shielding dots 6a having a size smaller than the resolution limit are provided in each of the openings 7. I have. Further, in order to prevent the intensity distribution of the light passing through each of the grouped openings 7 from spreading, as in the photomask of FIG.
A phase shift layer 8 is provided in every other opening 7.

【0011】図14は、特開平4−101148に開示
された縮小投影露光装置を示している。この露光装置
は、空間フィルタ9と、コンデンサレンズ10と、遮光
パターン12を有するフォトマスク11と、投影光学系
13の瞳面に配置されたもう1つの空間フィルタ15
と、結像面上に配置された半導体ウエハ17を含んでい
る。このような露光装置において、図15(B)に示さ
れているようにフォトマスク11が一定のピッチで配列
された複数の平行なラインを含む遮光パターン12を有
しているとき、そのパターン12のフーリエ変換面上に
空間フィルタ9が配置される。その空間フィルタ9は、
図15(A)に示されているように、図15(B)に示
された遮光パターン12のフーリエ変換パターンに相当
する2つの開口9aと9bを含んでいる。照明光Li
うちで2つの開口9aと9bをそれぞれ通過した照明光
線束LilとLirは、遮光パターン12によって回折され
る。実線で示された光ビームLl0とLr0は、それぞれ照
明光線束LilとLirの0次回折ビームを表わし、破線で
示された光ビームLl1とLr1は、それぞれ照明光線束L
ilとLirの1次回折ビームを表わしている。投影光学系
の瞳面14上に配置された空間フィルタ15は、図15
(C)に示されているように、0次回折ビームL l0とL
r0および一次回折ビームLl1とLr1のみを通過させるた
めの1対の開口15aと15bを含んでいる。しかし、
投影光学系中の空間フィルタ15は、必ずしも必要なも
のではない。図14のような投影露光装置において、フ
ォトマスク上の遮光パターンと空間フィルタの開口パタ
ーンとの間にフーリエ変換の関係が存在する場合に、解
像度と焦点深度の改善が得られる。
FIG. 14 is disclosed in JP-A-4-101148.
1 shows a reduced projection exposure apparatus. This exposure device
Is a spatial filter 9, a condenser lens 10, and a light shielding
Photomask 11 having pattern 12 and projection optical system
Another spatial filter 15 arranged in the pupil plane 13
And a semiconductor wafer 17 disposed on the image plane.
You. In such an exposure apparatus, as shown in FIG.
Photomasks 11 are arranged at a constant pitch
Light-shielding pattern 12 including a plurality of parallel lines
The pattern 12 on the Fourier transform plane
A spatial filter 9 is provided. The spatial filter 9 is
As shown in FIG. 15A, as shown in FIG.
Equivalent to the Fourier transform pattern of the shaded pattern 12
Two openings 9a and 9b. Illumination light Liof
Illumination light passing through two openings 9a and 9b respectively
Wire bundle LilAnd LirIs diffracted by the light shielding pattern 12
You. Light beam L indicated by solid linel0And Lr0Are
Bright ray bundle LilAnd LirRepresents the zero-order diffraction beam of
The indicated light beam Ll1And Lr1Is the illumination light flux L
ilAnd LirOf the first order diffraction beam. Projection optical system
The spatial filter 15 arranged on the pupil plane 14 of FIG.
As shown in (C), the zero-order diffraction beam L l0And L
r0And the first-order diffraction beam Ll1And Lr1Only let through
A pair of openings 15a and 15b. But,
The spatial filter 15 in the projection optical system is not always necessary.
Not. In a projection exposure apparatus as shown in FIG.
Shading pattern on photomask and aperture pattern of spatial filter
If a Fourier transform relationship exists between
Improved image resolution and depth of focus are obtained.

【0012】前述のように、光の波長を短縮化すること
は解像度の改善に効果的である。しかし、波長の短縮化
に伴って、波長帯域の狭い光源や収差の少ないレンズシ
ステムが必要となり、短波長の光に適したフォトレジス
トの開発も必要となる。そして現在は、より短い波長の
光を射出し得る光源や高性能のレンズシステムの開発は
限界に近づきつつある。また、新たな光源、レンズシス
テム、フォトレジストなどの開発は、フォトリソグラフ
ィのコストの増大を招く。
As described above, shortening the wavelength of light is effective for improving resolution. However, with the shortening of the wavelength, a light source with a narrow wavelength band and a lens system with little aberration are required, and the development of a photoresist suitable for light of a short wavelength is also required. At present, the development of light sources capable of emitting light of shorter wavelengths and high-performance lens systems is approaching its limits. Also, the development of new light sources, lens systems, photoresists, etc., will increase the cost of photolithography.

【0013】他方、フォトマスクの改善または投影露光
装置内への空間フィルタの設置によって解像度や焦点深
度の改善を図る方法は、既存の光源、レンズシステム、
フォトレジストなどを用いることができ、フォトリソグ
ラフィのコスト増大を最小限にとどめることができる。
On the other hand, a method of improving the resolution and the depth of focus by improving a photomask or installing a spatial filter in a projection exposure apparatus is based on existing light sources, lens systems,
A photoresist or the like can be used, and increase in cost of photolithography can be minimized.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図12に示
されているような先行技術によるフォトマスクにおいて
は、解像度と焦点深度の改善は規則的な繰返しパターン
に関してのみ得られる。また、位相シフタ3aの位相反
転作用によって、実際にはマスクパターンに存在しない
パターンが結像面上に形成される場合もある。さらに、
複雑な回路パターンをレイアウトする設計においては、
多数の位相シフタを適切に配置する必要があり、その設
計がさらに複雑になるばかりか、回路構造によっては位
相シフタのレイアウトにおける矛盾を避けることができ
ない場合も生じ得る。さらにまた、マスクの作製におい
て位相シフタを遮光パターンの上側または下側のいずれ
に形成する場合でも、従来のマスクの製造工程にはない
位相シフタのための高精度の付加的な重ね合わせステッ
プを必要とする。さらにまた、フォトマスクの欠陥の検
査や修正に関しても、従来の遮光膜であるCr膜と全く
異なる透明膜からなる位相シフタの検査や修正をも行な
わなければならず、そのような透明な位相シフタの検査
や修正のための実用的な方法が得られていないのが現状
である。
By the way, in the photomask according to the prior art as shown in FIG. 12, the improvement of the resolution and the depth of focus can be obtained only for a regular repeating pattern. In addition, a pattern that does not actually exist in the mask pattern may be formed on the image plane due to the phase inversion action of the phase shifter 3a. further,
In the design of laying out complex circuit patterns,
It is necessary to arrange a large number of phase shifters appropriately, which not only complicates the design, but also may cause inconsistencies in the layout of the phase shifter depending on the circuit structure. Furthermore, whether a phase shifter is formed above or below the light-shielding pattern in mask fabrication, an additional high-accuracy overlay step is required for phase shifters not found in conventional mask fabrication processes. And Furthermore, regarding inspection and correction of a defect of a photomask, inspection and correction of a phase shifter made of a transparent film completely different from a conventional Cr film which is a light shielding film must be performed, and such a transparent phase shifter is required. At present, there is no practical method available for inspection and correction of data.

【0015】図13に示されているような先行技術のフ
ォトマスクにおいては、孤立している微小な開口5aの
解像度の改善が試みられているが、図12のフォトマス
クと同様に位相シフタ8を含んでいるので、図12のフ
ォトマスクと同様な問題を有している。さらに、微細な
遮光ドット6aの安定した形成が困難であり、遮光ドッ
ト6aが大きくなればそのパターンが結像面上に形成さ
れるという問題もある。
In the prior art photomask as shown in FIG. 13, an attempt has been made to improve the resolution of the isolated minute opening 5 a, but like the photomask in FIG. , There is a problem similar to that of the photomask of FIG. Further, it is difficult to stably form the fine light-shielding dots 6a, and there is a problem that if the light-shielding dots 6a are large, the pattern is formed on the image forming surface.

【0016】図14に示された先行技術は、位相シフタ
を含まない従来の通常マスクを用いて投影露光装置の照
明系内へ空間フィルタを配置するだけで解像度と焦点深
度の改善を図ることができるが、その改善はパターンの
レイアウトの方向に依存し、限定されたレイアウト方向
に関してのみ改善が得られる。また、最適化された所定
の線幅より太い線幅の範囲においては、焦点深度(DO
F)特性は通常の照明によって得られるものより大幅に
低下する。さらに、同一の線幅を有する複数のラインに
関しても、DOF特性はそのラインパターンの粗密に依
存し、ライン間のピッチの変動に依存することなくDO
F特性の改善を得ることができないという問題がある。
すなわち、図14に示されているような先行技術による
空間フィルタは、フォトマスク上のパターンと特定の幾
何学的な関係にある場合にのみ解像度や焦点深度を改善
することができ、種々のパターンサイズやレイアウト条
件を含む種々のフォトマスクのすべてについて解像度と
焦点深度の改善を実現することができないという問題が
ある。
In the prior art shown in FIG. 14, resolution and depth of focus can be improved only by disposing a spatial filter in an illumination system of a projection exposure apparatus using a conventional ordinary mask not including a phase shifter. Although possible, the improvement depends on the direction of pattern layout, and the improvement is obtained only with respect to a limited layout direction. In a range of a line width larger than the optimized predetermined line width, the depth of focus (DO
F) The properties are much lower than those obtained with normal illumination. Further, regarding a plurality of lines having the same line width, the DOF characteristic depends on the density of the line pattern, and the DOF characteristic does not depend on the fluctuation of the pitch between lines.
There is a problem that the improvement of the F characteristic cannot be obtained.
That is, the prior art spatial filter as shown in FIG. 14 can improve the resolution and the depth of focus only when it has a specific geometric relationship with the pattern on the photomask. There is a problem that resolution and depth of focus cannot be improved for all of various photomasks including size and layout conditions.

【0017】上述のような先行技術の課題に鑑み、本発
明の目的は、光の波長の短縮化とレンズシステムの改善
のいずれをも必要とすることなく、種々の寸法や方向性
を含むマスクパターンに関して投影露光装置の解像度と
焦点深度を低コストで改善し得る空間フィルタを提供す
ることである。
In view of the above-mentioned problems in the prior art, it is an object of the present invention to provide a mask having various dimensions and directions without necessity of shortening the wavelength of light or improving a lens system. An object of the present invention is to provide a spatial filter capable of improving the resolution and depth of focus of a projection exposure apparatus with respect to a pattern at a low cost.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、微細パ
ターンを含むフォトマスクを照明するための照明光学系
と、その微細パターンを結像面上に縮小投影するための
投影光学系とを備えた縮小投影露光装置において、照明
光学系に含まれる照明ソース近傍に配置される空間フィ
ルタは、45%以下の透過率で光を通過させる中央領域
と、実質的に透明な周辺領域と、中央領域を通過した光
と周辺領域を通過した光との間で実質的に180°の位
相差を生じさせる光路差を含んでいる。
According to the present invention, an illumination optical system for illuminating a photomask including a fine pattern and a projection optical system for reducing and projecting the fine pattern on an image forming surface are provided. The spatial projection filter arranged near the illumination source included in the illumination optical system includes a central region that transmits light with a transmittance of 45% or less, a substantially transparent peripheral region, and a central region. Includes optical path differences that cause a substantially 180 ° phase difference between light that has passed through the region and light that has passed through the peripheral region.

【0019】[0019]

【作用】縮小投影露光装置において本発明による空間フ
ィルタを用いれば、その空間フィルタの中央領域を45
以下の透過率で通過した光と、実質的に透明な周辺領
域を通過した光とが位相差を生じさせる手段によって互
いに180°の位相差を生じさせられて投影面上で重ね
られるので、光の波長の短縮化やレンズシステムの改善
を必要とすることなく、種々の寸法や方向性を含むマス
クパターンに関して優れた解像度と深い焦点深度を低コ
ストで得ることができる。
When the spatial filter according to the present invention is used in a reduction projection exposure apparatus, the central area of the spatial filter is set to 45.
%, And the light that has passed through the substantially transparent peripheral region has a phase difference of 180 ° with respect to the light that has passed through the substantially transparent peripheral region, and is superimposed on the projection surface. An excellent resolution and a deep depth of focus can be obtained at a low cost with respect to a mask pattern including various dimensions and directions without a need to shorten a wavelength of light or improve a lens system.

【0020】[0020]

【実施例】まず、縮小投影露光装置における結像原理が
簡単に説明される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the principle of image formation in a reduction projection exposure apparatus will be briefly described.

【0021】図16(A)を参照して、縮小投影露光装
置において従来の通常照明を用いた投影が概略的な断面
図で図解されている。コンデンサレンズ19を通過した
照明光は、フォトマスク20上のパターンによって回折
され、0次回折ビームL0と2つの±1次回折ビームL
1に分離される。この場合、フォトマスク20は、丸印
20aの領域を拡大して示している丸印20A内に見ら
れるように、比較的大きなパターンサイズを有してい
る。したがって、回折ビームL0とL1がなす回折角が
さほど大きくならず、3つの回折ビームのすべてが投影
レンズシステム21の瞳内に進入する。そして、それら
の3ビームによって半導体ウエハ22のような結像面上
にマスク20上のパターンが縮小投影される。
Referring to FIG. 16A, a projection using conventional ordinary illumination in a reduced projection exposure apparatus is illustrated in a schematic cross-sectional view. The illumination light that has passed through the condenser lens 19 is diffracted by the pattern on the photomask 20, and the 0th-order diffraction beam L0 and the two ± 1st-order diffraction beams L
It is separated into 1. In this case, the photomask 20 has a relatively large pattern size, as can be seen in the circle 20A which shows the circle 20a in an enlarged manner. Therefore, the diffraction angle formed by the diffracted beams L0 and L1 is not so large, and all three diffracted beams enter the pupil of the projection lens system 21. Then, the pattern on the mask 20 is reduced and projected on the image forming surface such as the semiconductor wafer 22 by the three beams.

【0022】しかし、図16(B)中の丸印20bの領
域を拡大した丸印20B内に見られるように、フォトマ
スク20が微細パターンを有するとき、0次回折光L0
と1次回折光L1がなす角度が大きくなる。その回折角
が大きくなれば、1次回折光L1は投影レンズシステム
21の瞳内に入ることができず、半導体ウエハ22上に
微細パターンを結像することができなくなる。
However, when the photomask 20 has a fine pattern, as can be seen in the circle 20B obtained by enlarging the area of the circle 20b in FIG.
And the angle formed by the first-order diffracted light L1 increases. If the diffraction angle is large, the first-order diffracted light L1 cannot enter the pupil of the projection lens system 21 and cannot form a fine pattern on the semiconductor wafer 22.

【0023】このような問題を解決するために、先行技
術において、図17(A)に示されているようなオフ・
アキシス(傾斜)照明方法が提案されている。先行技術
による図14の投影露光装置は、このようなオフ・アキ
シス照明を利用している。すなわち、図17(A)にお
いて、図15(A)に示されているのと同様な空間フィ
ルタ31がコンデンサレンズ19の上方に配置される。
空間フィルタ31中の開口を通過してコンデンサレンズ
19によってフォトマスク20上に照射される光線束
は、フォトマスク20に対して傾斜させられている。し
たがって、フォトマスク20が丸印20B内に示されて
いるように微細パターンを有していて回折角が大きい場
合であっても、1対の1次回折ビームL1の片方が投影
レンズシステム21の瞳内に進入することができなくて
も、他方の1次回折ビームL1と0次回折ビームL0の
2つのビームが瞳内に進入することができる。そして、
これら2つのビームによってマスク20上の微細パター
ンが半導体ウエハ22上に結像される。このとき、瞳内
に進入する2つのビーム間において光路差をほとんどな
くすことによって位相の整合性を改善することが可能で
あり、良好な解像度と焦点深度が得られる。他方、図1
6(A)に示されているような3ビーム結像において
は、0次回折ビームL0と1対の1次回折ビームL1と
の間においてジャストフォーカス条件以外では位相が互
いに不整合であり、十分な焦点深度を得ることができな
い。
In order to solve such a problem, in the prior art, an off-switch as shown in FIG.
Axis (tilt) illumination methods have been proposed. The prior art projection exposure apparatus of FIG. 14 utilizes such off-axis illumination. That is, in FIG. 17A, a spatial filter 31 similar to that shown in FIG. 15A is arranged above the condenser lens 19.
The light beam that passes through the opening in the spatial filter 31 and is irradiated on the photomask 20 by the condenser lens 19 is inclined with respect to the photomask 20. Therefore, even when the photomask 20 has a fine pattern and a large diffraction angle as shown in a circle 20B, one of the pair of first-order diffraction beams L1 is generated by the projection lens system 21. Even if the beam cannot enter the pupil, the other two beams, the first-order diffraction beam L1 and the 0th-order diffraction beam L0, can enter the pupil. And
A fine pattern on the mask 20 is imaged on the semiconductor wafer 22 by these two beams. At this time, it is possible to improve the phase matching by almost eliminating the optical path difference between the two beams entering the pupil, and to obtain a good resolution and a good depth of focus. On the other hand, FIG.
In the three-beam imaging as shown in FIG. 6A, the phases between the 0th-order diffraction beam L0 and a pair of the 1st-order diffraction beams L1 are mismatched except for the just-focus condition. High depth of focus cannot be obtained.

【0024】図17(A)に示されているようなオフ・
アキシス照明方法において、図15(A)に示されてい
るような空間フィルタの代わりに、図18に示されてい
るようなアニュラー(環状)タイプの空間フィルタを用
いることによって、パターンのレイアウトの方向に依存
することなく解像度と焦点深度の改善を図ることができ
る。
An off-state as shown in FIG.
In the Axis illumination method, by using an annular (annular) type spatial filter as shown in FIG. 18 instead of the spatial filter as shown in FIG. The resolution and the depth of focus can be improved without depending on the resolution.

【0025】しかし、このようなオフ・アキシス照明技
術においても、最適化されたパターンサイズの範囲より
大きなサイズを有するパターンに関しては、図16
(A)に示されているような通常照明に比べても大幅に
DOF特性が低下し、また、パターン内に密度の変動が
ある場合にもDOF特性の劣化が著しくなる。
However, even in such an off-axis illumination technique, as for a pattern having a size larger than the range of the optimized pattern size, FIG.
The DOF characteristic is greatly reduced as compared with the normal illumination as shown in FIG. 1A, and the DOF characteristic is significantly deteriorated even when the density varies in the pattern.

【0026】たとえば、図17(B)中の丸印20A内
に示されているように、パターンサイズが大きくなって
回折角が減少すれば、1対の1次回折ビームL1の両方
が投射レンズシステムの瞳内に入射することが可能とな
り、マスク20上のパターンは3つの回折ビームによっ
て半導体ウエハ22上に投影されることになる。図17
(B)に示されているようなオフ・アキシス照明におけ
る3ビーム結像においては、図16(A)に示されてい
るようなオン・アキシス(対称)照明における3ビーム
結像に比べて、ビーム間の位相のずれが大きくなる。し
たがって、図17(B)に示されているようなオフ・ア
キシス照明による3ビーム結像においては、図16
(A)に示されているような通常のオン・アキシス照明
による3ビーム結像に比べてもDOF特性が劣ることに
なる。
For example, as shown in a circle 20A in FIG. 17B, if the pattern size increases and the diffraction angle decreases, both of the pair of first-order diffraction beams L1 are projected lenses. It is possible to enter the pupil of the system and the pattern on the mask 20 will be projected onto the semiconductor wafer 22 by three diffracted beams. FIG.
In three-beam imaging in off-axis illumination as shown in (B), compared to three-beam imaging in on-axis (symmetric) illumination as shown in FIG. The phase shift between the beams increases. Therefore, in three-beam imaging by off-axis illumination as shown in FIG.
The DOF characteristic is inferior to that of three-beam imaging by ordinary on-axis illumination as shown in FIG.

【0027】このようなDOF特性の低下を防止する方
法が、図19(A)において図解されている。図19
(A)においては、コンデンサレンズ19の上方にハー
フトーン・アニュラータイプの空間フィルタ32が配置
され、その空間フィルタ32の中央領域32Aは、所定
の光透過率を有している。破線の矢印で示されているよ
うに、中央領域32Aを透過した光によるオン・アキシ
ス照明によって、図16(A)に示されている通常照明
と同様の結像が行なわれる。すなわち、図17(B)に
示されているようなオフ・アキシス照明による3ビーム
結像に、減少させられた光強度を有するオン・アキシス
照明成分によるバランスさせられた3ビーム結像を重ね
合わせることによって、通常照明に比較したDOF特性
の劣化を抑制することができる。
FIG. 19A illustrates a method for preventing such a decrease in the DOF characteristic. FIG.
5A, a halftone annular type spatial filter 32 is disposed above the condenser lens 19, and a central region 32A of the spatial filter 32 has a predetermined light transmittance. As indicated by the dashed arrow, the on-axis illumination by the light transmitted through the central region 32A forms the same image as the normal illumination shown in FIG. That is, a balanced three-beam image formed by an on-axis illumination component having reduced light intensity is superimposed on a three-beam image formed by off-axis illumination as shown in FIG. 17B. This makes it possible to suppress the deterioration of the DOF characteristics as compared with normal illumination.

【0028】しかし、図19(B)内の丸印20B内に
示されているようにパターンサイズが小さい場合には、
オフ・アキシス照明の2ビームによる結像に、低減され
た強度を有するオン・アキシス照明の3ビームによる結
像が重ね合わされることになる。このとき、図20
(A)の振幅分布23を表わすグラフからわかるよう
に、オフ・アキシス照明の2ビームによる振幅分布のメ
インピークは比較的狭い幅を有しており、他方、低減さ
れた光強度を有するオン・アキシス照明24の3ビーム
による振幅分布のメインピークは広い幅を有している。
However, when the pattern size is small as shown in a circle 20B in FIG.
The imaging by the three beams of the on-axis illumination having the reduced intensity is superimposed on the imaging by the two beams of the off-axis illumination. At this time, FIG.
As can be seen from the graph representing the amplitude distribution 23 in (A), the main peak of the amplitude distribution due to the two beams of the off-axis illumination has a relatively narrow width, while the on-axis having the reduced light intensity has a small width. The main peak of the amplitude distribution of the three beams of the Axis illumination 24 has a wide width.

【0029】図20(B)の強度分布を表わすグラフ中
の曲線26は、図20(A)中の振幅分布23と24を
重ね合わせて得られる強度分布を表わしている。振幅分
布23と24は同符号の位相を有しているので、それら
2つの振幅分布を重ね合わせて得られる光強度分布26
のメインピークの幅は、振幅分布23のメインピークの
幅より大きくなる。
A curve 26 in the graph representing the intensity distribution in FIG. 20B represents an intensity distribution obtained by superposing the amplitude distributions 23 and 24 in FIG. 20A. Since the amplitude distributions 23 and 24 have the same sign phase, the light intensity distribution 26 obtained by superimposing the two amplitude distributions is obtained.
Is larger than the width of the main peak of the amplitude distribution 23.

【0030】すなわち、マスクのパターンサイズが小さ
い場合には、図19(B)に示されているようにオフ・
アキシス照明の2ビームによる結像に、低減された強度
を有するオン・アキシス照明の3ビームによる結像を重
ね合わせる投影方法においては、図17(A)に示され
ているようなオフ・アキシス照明の2ビームのみによる
投影方法に比べて解像度とDOF特性の両方が劣ること
になる。
That is, when the pattern size of the mask is small, as shown in FIG.
In a projection method in which an image formed by three beams of on-axis illumination having reduced intensity is superimposed on an image formed by two beams of axis light, and off-axis illumination as shown in FIG. Both the resolution and the DOF characteristics are inferior to the projection method using only two beams.

【0031】本発明は、パターンの方向に依存すること
なくかつパターンのサイズや密度にも依存することなく
縮小投影露光装置の解像度とDOF特性を改善し得る空
間フィルタを提供する。本発明による空間フィルタは、
中央領域が所定の光透過率を有するアニュラータイプに
属するが、その中央領域を通過する光と周辺領域を通過
する光との間で180°の位相差を生じさせる手段を含
んでいる。
The present invention provides a spatial filter capable of improving the resolution and DOF characteristics of a reduction projection exposure apparatus without depending on the direction of the pattern and without depending on the size or density of the pattern. The spatial filter according to the present invention comprises:
The central region belongs to an annular type having a predetermined light transmittance, and includes means for generating a phase difference of 180 ° between light passing through the central region and light passing through the peripheral region.

【0032】本発明による空間フィルタの作用効果が、
図20(A)および(B)とともに図1を参照して説明
される。図1において、投影露光装置の照明光学系が模
式的な断面図で示されている。光源(図示せず)からの
光は、フライアイレンズ18を通過した後には、基本的
には部分的コヒーレント光である。すなわち、図1中に
おける振幅位相を表わすグラフ29に示されているよう
に、フライアイレンズ18中のそれぞれの微小レンズを
通過したビーム間で大きな位相差は存在していない。し
たがって、本発明による新規な位相/透過率変調フィル
タ40によって、位相調整をすることが可能である。図
1中の振幅位相グラフ28と29Aの比較からわかるよ
うに、中央領域を透過した光の位相が、周辺領域を通過
した光の位相に関して180°シフトされ得る。空間フ
ィルタ40を通過した光は、コンデンサレンズ19によ
ってオン・アキシス成分とオフ・アキシス成分に空間変
調され、それらの光成分は180°の位相差を維持した
ままマスク20上に照射される。
The operation and effect of the spatial filter according to the present invention are as follows.
This will be described with reference to FIG. 1 together with FIGS. 20 (A) and 20 (B). In FIG. 1, the illumination optical system of the projection exposure apparatus is shown in a schematic sectional view. Light from a light source (not shown) is essentially partially coherent light after passing through fly-eye lens 18. That is, as shown in the graph 29 representing the amplitude phase in FIG. 1, there is no large phase difference between the beams that have passed through the respective minute lenses in the fly-eye lens 18. Therefore, the phase can be adjusted by the novel phase / transmittance modulation filter 40 according to the present invention. As can be seen from a comparison of the amplitude and phase graphs 28 and 29A in FIG. 1, the phase of light transmitted through the central region may be shifted by 180 ° with respect to the phase of light transmitted through the peripheral region. The light that has passed through the spatial filter 40 is spatially modulated by the condenser lens 19 into an on-axis component and an off-axis component, and these light components are irradiated onto the mask 20 while maintaining a phase difference of 180 °.

【0033】図1に示されているような照明系を有する
露光装置においてマスク20上の微細パターンを結像面
上に投影する場合、図19(B)の場合に類似して、オ
フ・アキシス照明の2ビームによる結像とオン・アキシ
ス照明の3ビームによる結像とが重ね合わせられること
になる。しかし、図1の照明方法においては、図20
(A)のグラフに示されているように、オフ・アキシス
照明の2ビームによる結像は曲線23で示されているよ
うな正の位相の振幅分布を有しているのに対して、オン
・アキシス照明の3ビームによる結像は曲線25で示さ
れているような負の位相の振幅分布を有している。した
がって、これら2つの逆位相の振幅分布23と25は互
いにサイドローブを打ち消し合い、図20(B)中の曲
線27で示されているような光強度分布を生じる。曲線
27と曲線26の比較からわかるように、図1に示され
ているような本発明による空間フィルタを用いた照明方
法によれば、図19(B)に示された先行技術による照
明方法に比べて、投射されたパターンの光強度は若干減
少するが、光強度分布の幅が著しく低減される。すなわ
ち、図1に示されているような本発明による空間フィル
タを用いた投影露光においては、図19(B)に示され
ているような先行技術による空間フィルタを用いた投影
露光に比べて解像度や焦点深度が改善される。
In the case of projecting a fine pattern on the mask 20 onto an image forming plane in an exposure apparatus having an illumination system as shown in FIG. 1, similar to the case of FIG. The imaging by two beams of illumination and the imaging by three beams of on-axis illumination are superimposed. However, in the lighting method of FIG.
As shown in the graph of (A), the imaging by the two beams of the off-axis illumination has a positive phase amplitude distribution as shown by the curve 23, whereas the on-axis imaging has the positive phase amplitude distribution. The image formed by the three beams of the Axis illumination has a negative phase amplitude distribution as shown by a curve 25. Therefore, these two opposite-phase amplitude distributions 23 and 25 cancel each other out of side lobes, resulting in a light intensity distribution as shown by a curve 27 in FIG. 20B. As can be seen from the comparison between the curves 27 and 26, according to the illumination method using the spatial filter according to the present invention as shown in FIG. 1, the illumination method according to the prior art shown in FIG. In comparison, the light intensity of the projected pattern is slightly reduced, but the width of the light intensity distribution is significantly reduced. That is, the projection exposure using the spatial filter according to the present invention as shown in FIG. 1 has a higher resolution than the projection exposure using the prior art spatial filter as shown in FIG. And the depth of focus is improved.

【0034】以上のように、本発明による位相/透過率
変調空間フィルタは、用いられるマスクパターンの方向
やサイズや密度に依存することなく、投影露光装置の解
像度とDOF特性を改善することができる。
As described above, the phase / transmittance modulation spatial filter according to the present invention can improve the resolution and DOF characteristics of a projection exposure apparatus without depending on the direction, size and density of a mask pattern used. .

【0035】本発明による空間フィルタの基板として、
石英などが用いられ得る。空間フィルタにおけるアニュ
ラー開口の外径と内径は、σファクタを用いて表わすこ
とにする。σファクタはσ=NAi /NAp で定義さ
れ、ここでNAi は照明系の開口数を表わし、NAp
投射系の開口数を表わす。投影露光装置が用いられると
き、投射系の開口数NAp は一般に一定の最大値に設定
され、照明系の開口数NAi は照明系に挿入される絞り
のサイズによって変化する。本発明による空間フィルタ
のアニュラー開口の外径はσ1 =0.4〜0.7に対応
する値に設定することができ、アニュラー開口の内径は
σ2 =0.2〜0.6に対応する値に設定することがで
きる。
As a substrate of the spatial filter according to the present invention,
Quartz or the like may be used. The outer diameter and the inner diameter of the annular aperture in the spatial filter will be represented using a σ factor. The σ factor is defined as σ = NA i / NA p , where NA i represents the numerical aperture of the illumination system and NA p represents the numerical aperture of the projection system. When the projection exposure apparatus is used, the numerical aperture NA p of the projection system is generally set to a constant maximum value, the numerical aperture NA i of the illumination system may vary depending on the size of the aperture to be inserted into the illumination system. The outer diameter of the annular opening of the spatial filter according to the present invention can be set to a value corresponding to σ 1 = 0.4 to 0.7, and the inner diameter of the annular opening corresponds to σ 2 = 0.2 to 0.6. Value can be set to

【0036】空間フィルタの中央領域の透過率変調は、
中央領域の遮光膜に複数の微小な開口を設けるか、また
は約150nm以下の膜厚を有するCr,Al,Ta,
またはMoなどのセミ透過膜を用いることによって実現
され得る。また、空間フィルタの中央部を通過した光線
束と周辺部を通過した光線束との間で相対的な180°
の位相差を生じさせる光路差は、エッチングによってフ
ィルタ基板の厚さを変化させることによって得ることが
できる。そのような光路差は、所定の厚さのSOG(ス
ピンオングラス)膜,スパッタされたSiO2 膜,また
は有機膜などの付加的な層を設けることによっても得る
ことができる。180°の位相差を生じさせるための基
板厚さの変化量tまたは付加的な層の厚さtは、次式
(3a)または(3b)によって求めることができる。
The transmittance modulation in the central region of the spatial filter is
A plurality of minute openings are provided in the light-shielding film in the central region, or Cr, Al, Ta,
Alternatively, it can be realized by using a semi-permeable membrane such as Mo. In addition, a relative 180 ° between the light beam passing through the central portion of the spatial filter and the light beam passing through the peripheral portion.
Can be obtained by changing the thickness of the filter substrate by etching. Such an optical path difference can also be obtained by providing an additional layer such as an SOG (spin-on-glass) film, a sputtered SiO 2 film, or an organic film having a predetermined thickness. The change amount t of the substrate thickness or the thickness t of the additional layer for generating the phase difference of 180 ° can be obtained by the following equation (3a) or (3b).

【0037】n・t−t=m・λ/2 …(3a) t=m・λ/2(n−1) …(3b) ここで、nはフィルタ基板の屈折率または積層材料の屈
折率を表わし、mは正の奇数を表わしている。
N · t−t = m · λ / 2 (3a) t = m · λ / 2 (n−1) (3b) where n is the refractive index of the filter substrate or the refractive index of the laminated material. And m represents a positive odd number.

【0038】図2(A)は本発明の第1の実施例による
空間フィルタの平面図を概略的に示しており、図2
(B)は、図2(A)中の線2B−2Bに沿った断面を
示している。この第1実施例による空間フィルタにおい
ては、石英基板1上に遮光パターン2が形成されてい
る。遮光パターン2はアニュラー開口3と中央領域内の
複数の小さな開口4を含んでいる。アニュラー開口3の
領域内において基板1はエッチングによって厚さが減少
させられている。その基板の厚さの変化量G1は、式
(3b)によって決定される。たとえば、基板1が石英
で露光光としてKrFエキシマレーザ(λ=248n
m)が用いられる場合、基板の厚さの変化量G1は27
0nmにされる。なお、図2(B)においてはアニュラ
ー開口3の領域下で基板1がエッチングされているが、
この代わりに、中央領域内の複数の微小開口4下で基板
1がエッチングされてもよいことは言うまでもない。
FIG. 2A is a plan view schematically showing a spatial filter according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2B shows a cross section taken along line 2B-2B in FIG. In the spatial filter according to the first embodiment, a light shielding pattern 2 is formed on a quartz substrate 1. The light-shielding pattern 2 includes an annular opening 3 and a plurality of small openings 4 in a central region. In the region of the annular opening 3, the substrate 1 is reduced in thickness by etching. The amount of change G1 in the thickness of the substrate is determined by equation (3b). For example, a substrate 1 is made of quartz and a KrF excimer laser (λ = 248n) is used as exposure light.
When m) is used, the variation G1 of the substrate thickness is 27
0 nm. In FIG. 2B, the substrate 1 is etched below the region of the annular opening 3,
Alternatively, it goes without saying that the substrate 1 may be etched under the plurality of minute openings 4 in the central region.

【0039】図3は、図2(B)に示されている空間フ
ィルタを製造するプロセスを図解している。まず図3
(A)において石英基板1が用意され、図3(B)にお
いて基板1上に約400nmの厚さを有するAl層から
なる遮光膜2が形成される。次に図3(C)において、
通常のフォトリソグラフィ技術を用いてAl層2がパタ
ーン化され、アニュラー開口3が形成される。図3
(D)において、RIE(反応イオンエッチング)など
のドライプロセスまたはHFなどを用いたウェットプロ
セスによってアニュラー開口3下の領域において基板1
がエッチングされる。図3(E)において、再び通常の
フォトリソグラフィ技術を用いてAl層2がパターニン
グされ、アニュラー開口3の内側の中央領域内に複数の
微小な開口4が形成される。これによって、図2(A)
および(B)に示されている位相/透過率変調フィルタ
が完成する。
FIG. 3 illustrates a process for manufacturing the spatial filter shown in FIG. 2 (B). First, FIG.
3A, a quartz substrate 1 is prepared. In FIG. 3B, a light-shielding film 2 made of an Al layer having a thickness of about 400 nm is formed on the substrate 1. Next, in FIG.
The Al layer 2 is patterned using a normal photolithography technique, and an annular opening 3 is formed. FIG.
In (D), the substrate 1 is formed in a region below the annular opening 3 by a dry process such as RIE (reactive ion etching) or a wet process using HF or the like.
Is etched. In FIG. 3E, the Al layer 2 is patterned again by using a normal photolithography technique, and a plurality of minute openings 4 are formed in a central region inside the annular opening 3. As a result, FIG.
And the phase / transmittance modulation filter shown in (B) is completed.

【0040】図4(A)は本発明の第2実施例による空
間フィルタの平面図を示しており、図4(B)は図4
(A)中の線4B−4Bに沿った断面を示している。こ
の第2実施例による空間フィルタにおいては、透明基板
1上に遮光パターン2が形成されている。遮光パターン
2は、アニュラー開口3と中央領域内の複数の微小な開
口4とを含んでいる。それらの複数の微小な開口4は、
透明材料の膜5によって覆われている。その透明材料の
膜5は、投影露光装置において用いられる光の位相を1
80°シフトさせる厚さG2を有している。その厚さG
2も、式(3b)から求めることができる。
FIG. 4A is a plan view of a spatial filter according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
(A) shows a cross section along line 4B-4B in FIG. In the spatial filter according to the second embodiment, a light-shielding pattern 2 is formed on a transparent substrate 1. The light shielding pattern 2 includes an annular opening 3 and a plurality of minute openings 4 in a central region. The plurality of minute openings 4 are
It is covered by a transparent material film 5. The transparent material film 5 has a phase of light of 1 used in the projection exposure apparatus.
It has a thickness G2 shifted by 80 °. Its thickness G
2 can also be obtained from equation (3b).

【0041】図5は、図4(B)に示された空間フィル
タの製造プロセスを図解している。図5(A)におい
て、石英基板1が用意され、図5(B)において、石英
基板1上に約400nmの厚さを有するAl層からなる
遮光膜2が形成される。図5(C)において、通常のフ
ォトリソグラフィ技術を用いてAl層2がパターニング
され、アニュラー開口3と中央領域内の複数の微小な開
口4が形成される。図5(D)において、基板1と遮光
パターン2が透明材料の層5によって覆われる。この透
明材料の層5は、SOG、SiO2 、または有機材料な
どを用いて形成され得る。図5(E)において、アニュ
ラー開口3上の領域において透明材料5がパターニング
によって除去される。これによって、図4(A)および
(B)に示されているような位相/透過率変調フィルタ
が完成する。
FIG. 5 illustrates the manufacturing process of the spatial filter shown in FIG. In FIG. 5A, a quartz substrate 1 is prepared, and in FIG. 5B, a light-shielding film 2 made of an Al layer having a thickness of about 400 nm is formed on the quartz substrate 1. In FIG. 5C, the Al layer 2 is patterned using a normal photolithography technique to form an annular opening 3 and a plurality of minute openings 4 in a central region. In FIG. 5D, the substrate 1 and the light shielding pattern 2 are covered with a layer 5 of a transparent material. This transparent material layer 5 can be formed using SOG, SiO 2 , or an organic material. In FIG. 5E, the transparent material 5 is removed by patterning in a region above the annular opening 3. As a result, a phase / transmittance modulation filter as shown in FIGS. 4A and 4B is completed.

【0042】なお、第1と第2の実施例において、中央
領域内の微小開口4の形状が円形として示されている
が、三角形または他の多角形であってもよいことは言う
までもない。また、Alの遮光層2の厚さは400nm
に限らず、約150nm以上であればよい。
In the first and second embodiments, the shape of the minute opening 4 in the central region is shown as a circle, but it goes without saying that the shape may be a triangle or another polygon. The thickness of the Al light shielding layer 2 is 400 nm.
Not limited to this, it may be about 150 nm or more.

【0043】第1実施例や第2実施例に示されているよ
うな位相/透過率変調型空間フィルタを投影露光装置に
おいて用いる場合、その空間フィルタの中央領域内の微
小開口4と周辺領域におけるアニュラー開口3の配置
は、フライアイレンズ18(図1参照)中の複数のマイ
クロレンズの配列周期に同期させることが望ましい。す
なわち、開口4と3の各々内には、対応するマイクロレ
ンズの各々の全体が含まれることが望ましい。
When a phase / transmittance modulation type spatial filter as shown in the first embodiment or the second embodiment is used in a projection exposure apparatus, the minute aperture 4 in the central area of the spatial filter and the peripheral aperture are used. It is desirable that the arrangement of the annular openings 3 be synchronized with the arrangement cycle of a plurality of microlenses in the fly-eye lens 18 (see FIG. 1). That is, it is desirable that each of the openings 4 and 3 includes the entirety of each of the corresponding microlenses.

【0044】図6のグラフにおいて、第1実施例と第2
実施例による新規な位相/透過率変調フィルタを用いた
場合の投影露光装置における解像度が、先行技術との比
較において示されている。このグラフにおいて、横軸は
結像面上における設計されたライン幅(μm)を表わ
し、縦軸は結像面上において実際に測定されたライン幅
(μm)を示している。丸印は本発明による新規な空間
フィルタを用いた場合を表わし、三角印は図18に示さ
れているような先行技術による通常のアニュラータイプ
の空間フィルタに対応し、正方形印は中央領域が半透明
のアニュラー型空間フィルタに対応し、そして菱形印は
図16(A)に示されているような従来の通常照明に対
応している。図6の測定において、投影露光装置の投射
系の開口数はNA=0.45であり、λ=248nmの
波長のKrFエキシマレーザが用いられた。また、いず
れのアニュラータイプの空間フィルタも、σ1 =0.5
とσ 2 =0.4に設定された。さらに、半導体ウエハ上
のレジスト層として、化学増幅ネガティブレジストが用
いられた。さらに、本発明の空間フィルタにおける中央
領域の光透過率は15%に設定された。
In the graph of FIG. 6, the first embodiment and the second embodiment
Using a novel phase / transmittance modulation filter according to the embodiment
The resolution of the projection exposure apparatus is higher than that of the prior art.
In the comparison. In this graph, the horizontal axis is
Represents the designed line width (μm) on the image plane
The vertical axis is the line width actually measured on the image plane.
(Μm). The circle is a new space according to the present invention.
A triangle is shown in FIG. 18 when a filter is used.
Normal annular type according to the prior art as
Corresponding to the spatial filter of the square mark, the center area is translucent
Corresponding to an annular spatial filter of
In contrast to the conventional normal illumination as shown in FIG.
I am responding. In the measurement of FIG. 6, the projection of the projection exposure apparatus
The numerical aperture of the system is NA = 0.45 and λ = 248 nm.
A KrF excimer laser with a wavelength was used. In addition,
These annular type spatial filters also have a σ1= 0.5
And σ Two= 0.4 was set. In addition, on a semiconductor wafer
Negative resist is used as a resist layer
I was. Further, the center in the spatial filter of the present invention
The light transmittance of the region was set to 15%.

【0045】図6からわかるように、先行技術において
は、通常のアニュラータイプの空間フィルタが最も優れ
た0.28μmの解像限界を示すのに対して、本発明に
よる位相/透過率変調フィルタは0.25μm以下の解
像限界を示している。すなわち、図6のグラフから、本
発明による新規な空間フィルタは、先行技術におけるい
ずれのタイプの空間フィルタよりも優れた解像限界を実
現し得ることが理解されよう。
As can be seen from FIG. 6, in the prior art, the ordinary annular type spatial filter exhibits the best resolution limit of 0.28 μm, whereas the phase / transmittance modulation filter according to the present invention has It shows a resolution limit of 0.25 μm or less. That is, it can be seen from the graph of FIG. 6 that the novel spatial filter according to the present invention can achieve a better resolution limit than any type of spatial filter in the prior art.

【0046】図7(A)および(B)は、第1実施例と
第2実施例による空間フィルタのDOF特性を先行技術
による種々の空間フィルタとの比較において示してい
る。これらの図の各々において、横軸はデフォーカス量
(μm)を表わし、縦軸は結像面上で測定されたライン
幅(μm)を表わしている。図7(A)および(B)に
おいて、実験条件は図6における場合と同様に設定され
た。
FIGS. 7A and 7B show the DOF characteristics of the spatial filters according to the first and second embodiments in comparison with various spatial filters according to the prior art. In each of these figures, the horizontal axis represents the defocus amount (μm), and the vertical axis represents the line width (μm) measured on the image plane. 7A and 7B, the experimental conditions were set in the same manner as in FIG.

【0047】図7(A)からわかるように、0.3μm
の小さな幅を有するラインの投影に関しては、先行技術
において通常のアニュラータイプの空間フィルタが最も
優れたDOF特性を示し、本発明による新規な空間フィ
ルタはその先行技術における最も優れた空間フィルタと
同等のDOF特性を示している。しかし、図7(B)か
らわかるように、0.7μmの比較的大きな幅を有する
ラインの投影に関しては、先行技術によるアニュラータ
イプの空間フィルタはDOF特性が明らかに劣化してい
る。これに対して、本発明による新規な空間フィルタ
は、従来の通常照明と同等のDOF特性を示している。
しかし、図7(A)からわかるように、0.3μmの幅
のラインの投影に関しては、従来の通常照明はDOF特
性が著しく低下している。すなわち、本発明による位相
/透過率変調フィルタは投影されるラインの幅に依存す
ることなく優れたDOF特性を実現し得ることが理解さ
れよう。
As can be seen from FIG.
For projections of lines having small widths, the conventional annular type spatial filter in the prior art shows the best DOF characteristics, and the novel spatial filter according to the present invention has the same spatial quality as the best spatial filter in the prior art. This shows DOF characteristics. However, as can be seen from FIG. 7 (B), for projections of lines having a relatively large width of 0.7 μm, the prior art annular spatial filter has a clearly degraded DOF characteristic. On the other hand, the novel spatial filter according to the present invention has a DOF characteristic equivalent to that of conventional ordinary illumination.
However, as can be seen from FIG. 7A, with respect to the projection of a line having a width of 0.3 μm, the conventional ordinary illumination has a significantly reduced DOF characteristic. That is, it will be understood that the phase / transmittance modulation filter according to the present invention can realize excellent DOF characteristics without depending on the width of a projected line.

【0048】図8(A)および(B)は、実際に半導体
ウエハ上のレジスト層に形成されたラインパターンの走
査型電子顕微鏡写真をトレースした図を示している。図
8(A)においては従来の通常照明が用いられ、図8
(B)においては、本発明による位相/透過率変調フィ
ルタが用いられている。図8(A)および(B)の各々
において、設計上のライン幅は0.3μmであり、ライ
ンピッチは0.6μmと1.2μmに設定されている。
通常照明が用いられている図8(A)においては、ライ
ンピッチが大きくなった場合に投影されるライン幅も大
きくなっていることがわかる。他方、本発明による新規
な空間フィルタが用いられている図8(B)において
は、投影されたラインの幅はラインピッチに依存するこ
となくほぼ一定であることが理解されよう。すなわち、
本発明による新規な空間フィルタは、パターン密度に依
存することなく解像度を改善し得ることが理解されよ
う。
FIGS. 8A and 8B show traces of a scanning electron micrograph of a line pattern actually formed on a resist layer on a semiconductor wafer. In FIG. 8A, conventional ordinary illumination is used.
In (B), a phase / transmittance modulation filter according to the present invention is used. In each of FIGS. 8A and 8B, the designed line width is 0.3 μm, and the line pitch is set to 0.6 μm and 1.2 μm.
In FIG. 8A in which normal illumination is used, it can be seen that the line width projected when the line pitch becomes large also becomes large. On the other hand, in FIG. 8B where the novel spatial filter according to the present invention is used, it can be seen that the width of the projected line is substantially constant without depending on the line pitch. That is,
It will be appreciated that the novel spatial filter according to the invention can improve the resolution independently of the pattern density.

【0049】図9(A)は、本発明の第3実施例による
位相/透過率変調フィルタを示す平面図であり、図9
(B)は、図9(A)中の線9B−9Bに沿った断面を
示している。この第3実施例による空間フィルタにおい
ては、透明基板1上に遮光膜2が形成されている。遮光
膜2は、アニュラー開口3と、それと一体化された中央
開口3aを含んでいる。中央開口3a内において、基板
1上にセミ透光膜6が形成されている。アニュラー開口
3下において、基板1はエッチングによって厚さが減少
させられている。すなわち、アニュラー開口領域3を通
過する光と中央領域6を通過する光との間において、1
80°の光の位相差を生じさせるように、変化量G1だ
け基板1の厚さが変化させられている。
FIG. 9A is a plan view showing a phase / transmittance modulation filter according to the third embodiment of the present invention.
(B) shows a cross section along line 9B-9B in FIG. 9 (A). In the spatial filter according to the third embodiment, a light shielding film 2 is formed on a transparent substrate 1. The light-shielding film 2 includes an annular opening 3 and a central opening 3a integrated therewith. In the central opening 3a, a semi-transparent film 6 is formed on the substrate 1. Below the annular opening 3, the substrate 1 is reduced in thickness by etching. That is, between the light passing through the annular opening area 3 and the light passing through the central area 6, 1
The thickness of the substrate 1 is changed by the change amount G1 so as to generate a light phase difference of 80 °.

【0050】図10は、図9(B)に示されている空間
フィルタの製造プロセスを図解している。図10(A)
において、石英基板1が用意され、図10(B)におい
て、石英基板1上に約400nmの厚さを有するAl層
からなる遮光膜2が形成される。図10(C)におい
て、遮光膜2がパターニングされ、アニュラー開口3が
形成される。図10(D)において、アニュラー開口領
域3下において、基板1が第1実施例の場合と同様にエ
ッチングされる。図10(E)において、アニュラー開
口3に囲まれた中央領域上において遮光膜2が除去され
る。図10(F)において、基板1と遮光膜2は約70
nmの厚さを有するCr層からなるセミ透光膜6によっ
て覆われる。図10(G)において、アニュラー開口領
域3上においてセミ透光膜6が除去され、図9(A)お
よび(B)に示されているような位相/透過率変調タイ
プの空間フィルタが完成する。なお、Cr膜6の厚さは
70nmに限られず、約150nm以下の範囲内であれ
ばよい。この第3実施例に示されているような新規な空
間フィルタも、第1および第2実施例に示された空間フ
ィルタと同様に投影露光装置の解像度とDOF特性を改
善し得ることが理解されよう。
FIG. 10 illustrates the manufacturing process of the spatial filter shown in FIG. 9 (B). FIG. 10 (A)
In FIG. 10, a quartz substrate 1 is prepared. In FIG. 10B, a light-shielding film 2 made of an Al layer having a thickness of about 400 nm is formed on the quartz substrate 1. In FIG. 10C, the light-shielding film 2 is patterned, and an annular opening 3 is formed. In FIG. 10D, the substrate 1 is etched below the annular opening region 3 in the same manner as in the first embodiment. In FIG. 10E, the light shielding film 2 is removed on the central region surrounded by the annular opening 3. In FIG. 10F, the substrate 1 and the light shielding film 2 are about 70
It is covered with a semi-transparent film 6 made of a Cr layer having a thickness of nm. In FIG. 10 (G), the semi-light-transmitting film 6 is removed on the annular aperture region 3 to complete a phase / transmittance modulation type spatial filter as shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B). . It should be noted that the thickness of the Cr film 6 is not limited to 70 nm and may be in a range of about 150 nm or less. It is understood that the novel spatial filter as shown in the third embodiment can also improve the resolution and DOF characteristics of the projection exposure apparatus in the same manner as the spatial filters shown in the first and second embodiments. Like.

【0051】図11は、本発明による空間フィルタのア
ニュラー開口3に囲まれた中央領域における透光率と結
像面上の規格化されたコントラストとの関係をシミュレ
ーションによって求めた結果を示している。すなわち、
このグラフの横軸はアニュラー開口3に囲まれた中央領
域における透光率を表わし、縦軸は結像面上に投影され
た0.25μmのライン幅とライン間隔のパターンにお
ける規格化されたコントラスト(%)を表わしている。
このグラフ中、実線の曲線はデフォーカス量が1.0μ
mの場合に対応し、破線の曲線はデフォーカス量が0.
6μmの場合に対応し、一点鎖線の曲線はデフォーカス
量が0μmの場合に対応している。図11からわかるよ
うに、本発明による位相/透過率変調タイプの空間フィ
ルタにおいては、アニュラー開口3に囲まれた中央領域
の透過率は45%以下であることが望ましいのが理解さ
れよう。
FIG. 11 shows the result obtained by simulation of the relationship between the light transmittance in the central region surrounded by the annular opening 3 of the spatial filter according to the present invention and the normalized contrast on the image plane. . That is,
The horizontal axis of this graph represents the light transmittance in the central region surrounded by the annular aperture 3, and the vertical axis represents the normalized contrast in the pattern of 0.25 μm line width and line interval projected on the image plane. (%).
In this graph, the solid line curve indicates that the defocus amount is 1.0 μm.
m, and the broken line curve indicates that the defocus amount is 0.
This corresponds to the case of 6 μm, and the dashed line curve corresponds to the case where the defocus amount is 0 μm. As can be seen from FIG. 11, in the phase / transmittance modulation type spatial filter according to the present invention, it is understood that the transmittance in the central region surrounded by the annular opening 3 is desirably 45% or less.

【0052】なお、以上の実施例においてAlの遮光膜
とCrのセミ透光膜が説明されたが、これらの遮光膜と
セミ透光膜は、厚さを適切に選択することによってA
l,Cr,Ta,またはMoなどの材料を用いても形成
され得る。
Although the light shielding film made of Al and the semi-light-transmitting film made of Cr have been described in the above embodiments, the light-shielding film and the semi-light-transmitting film can be formed by appropriately selecting the thickness.
It can also be formed using a material such as l, Cr, Ta, or Mo.

【0053】また、以上の実施例ではλ=248nmの
KrFエキシマレーザの照明光を用いて説明されたが、
本発明による新規な空間フィルタはλ=436nmのg
線、λ=365nmのi線、λ=193nmのArFエ
キシマレーザ光などの照明光に関しても有効であること
は言うまでもない。
In the above embodiment, the description was made using the illumination light of the KrF excimer laser with λ = 248 nm.
The new spatial filter according to the invention has a g of λ = 436 nm.
It is needless to say that the present invention is also effective for illumination light such as a line, an i-line at λ = 365 nm, and an ArF excimer laser beam at λ = 193 nm.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように、縮小投影露光装置におい
て本発明による空間フィルタを用いれば、その空間フィ
ルタの中央領域を45%以下の透過率で通過した光と、
実質的に透明な周辺領域を通過した光とが位相差を生じ
させる手段によって互いに180°の位相差を生じさせ
られて投影面上で重ねられるので、光の波長の短縮化や
レンズシステムの改善を必要とすることなく、種々の寸
法や方向性を含むマスクパターンに関して優れた解像度
と深い焦点深度を低コストで得ることができる。
As described above, when the spatial filter according to the present invention is used in the reduction projection exposure apparatus, light passing through the central region of the spatial filter at a transmittance of 45% or less,
The light that has passed through the substantially transparent peripheral region is phase-shifted by 180 ° with respect to each other by means of generating a phase difference and is superimposed on the projection surface, so that the wavelength of light is shortened and the lens system is improved. , And excellent resolution and deep depth of focus can be obtained at low cost with respect to a mask pattern including various dimensions and directions.

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

【図1】本発明による空間フィルタを含む投影露光装置
の照明系を示す概略的な断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an illumination system of a projection exposure apparatus including a spatial filter according to the present invention.

【図2】(A)は本発明の一実施例による空間フィルタ
の概略的な平面図であり、(B)は(A)中の線2B−
2Bに沿った断面図である。
FIG. 2A is a schematic plan view of a spatial filter according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a line 2B- in FIG.
It is sectional drawing which followed 2B.

【図3】図2の空間フィルタを製造するプロセスを示す
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing the spatial filter of FIG.

【図4】(A)は本発明のもう1つの実施例による空間
フィルタを示す平面図であり、(B)は(A)中の線4
B−4Bに沿った断面図である。
FIG. 4A is a plan view showing a spatial filter according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a line 4 in FIG.
It is sectional drawing in alignment with B-4B.

【図5】図4の空間フィルタを製造するプロセスを示す
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the spatial filter of FIG.

【図6】本発明による空間フィルタを用いた投影露光装
置における解像度の改善を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an improvement in resolution in a projection exposure apparatus using a spatial filter according to the present invention.

【図7】(A)は本発明による空間フィルタを用いた投
影露光装置における微細パターンに関する焦点深度の改
善を示すグラフであり、(B)は本発明による空間フィ
ルタを含む投影露光装置における比較的大きなパターン
に関する焦点深度の改善を示すグラフである。
7A is a graph showing an improvement in the depth of focus for a fine pattern in a projection exposure apparatus using a spatial filter according to the present invention, and FIG. 7B is a graph showing a comparative example in a projection exposure apparatus including a spatial filter according to the present invention; 7 is a graph showing improvement in depth of focus for large patterns.

【図8】(A)は従来の通常照明を用いて結像面上に投
影されたラインパターンを示す平面図であり、(B)は
本発明による空間フィルタを含む投影露光装置の結像面
に投影されたラインパターンを示す平面図である。
FIG. 8A is a plan view showing a line pattern projected on an image plane using conventional ordinary illumination, and FIG. 8B is an image plane of a projection exposure apparatus including a spatial filter according to the present invention. FIG. 4 is a plan view showing a line pattern projected on a line.

【図9】(A)は本発明のさらにもう1つの実施例によ
る空間フィルタを示す平面図であり、(B)は(A)中
の線9B−9Bに沿った断面図である。
FIG. 9A is a plan view showing a spatial filter according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line 9B-9B in FIG. 9A.

【図10】図9の空間フィルタを製造するプロセスを示
す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a process for manufacturing the spatial filter of FIG. 9;

【図11】本発明による空間フィルタの中央部分におけ
る透光率と結像面上に形成された像のコントラストとの
関係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a relationship between a light transmittance in a central portion of a spatial filter according to the present invention and a contrast of an image formed on an imaging surface.

【図12】先行技術によるフォトマスクの一例を示す概
略的な断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing an example of a photomask according to the prior art.

【図13】先行技術によるフォトマスクのもう1つの例
を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another example of a photomask according to the prior art.

【図14】先行技術による縮小投影露光装置を示す概略
的な断面図である。
FIG. 14 is a schematic sectional view showing a reduction projection exposure apparatus according to the prior art.

【図15】(A)は図14の露光装置において用いられ
る空間フィルタを示す平面図であり、(B)は図14の
露光装置において用いられているフォトマスクを示す平
面図であり、そして(C)は図14の投影露光装置にお
いて用いられているもう1つの空間フィルタを示す平面
図である。
15A is a plan view showing a spatial filter used in the exposure apparatus of FIG. 14, FIG. 15B is a plan view showing a photomask used in the exposure apparatus of FIG. 14, and FIG. 15C is a plan view showing another spatial filter used in the projection exposure apparatus of FIG.

【図16】(A)はフォトマスク上の比較的大きなパタ
ーンを従来の通常照明を用いて投影する場合の露光装置
を示す概略的な断面図であり、(B)はフォトマスク上
の微細なパターンを従来の通常照明を用いて投影する場
合の露光装置を示す概略的な断面図である。
FIG. 16A is a schematic cross-sectional view illustrating an exposure apparatus when a relatively large pattern on a photomask is projected using conventional ordinary illumination, and FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an exposure apparatus when a pattern is projected using conventional ordinary illumination.

【図17】(A)はフォトマスク上の微細なパターンを
先行技術によるオフ・アキシス照明を用いて投影する場
合の露光装置を示す概略的な断面図であり、(B)はフ
ォトマスク上の比較的大きなパターンを先行技術による
オフ・アキシス照明を用いて投影する場合の露光装置を
示す概略的な断面図である。
FIG. 17A is a schematic cross-sectional view showing an exposure apparatus when a fine pattern on a photomask is projected using off-axis illumination according to the prior art, and FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an exposure apparatus when a relatively large pattern is projected using off-axis illumination according to the prior art.

【図18】先行技術による通常のアニュラータイプの空
間フィルタを示す平面図である。
FIG. 18 is a plan view showing a conventional annular type spatial filter according to the prior art.

【図19】(A)はフォトマスク上の比較的大きなパタ
ーンを先行技術によるハーフトーン・アニュラータイプ
の空間フィルタを用いて投影する場合の露光装置を示す
概略的な断面図であり、(B)はフォトマスク上の微細
なパターンをハーフトーン・アニュラータイプの空間フ
ィルタを用いて投影する場合の露光装置を示す概略的な
断面図である。
FIG. 19A is a schematic sectional view showing an exposure apparatus when a relatively large pattern on a photomask is projected using a halftone annular type spatial filter according to the prior art, and FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an exposure apparatus when projecting a fine pattern on a photomask using a halftone annular type spatial filter.

【図20】(A)は結像面上に投影された光の振幅分布
を示すグラフであり、(B)は結像面上に投影された光
の強度分布を示すグラフである。
FIG. 20A is a graph showing an amplitude distribution of light projected on an imaging surface, and FIG. 20B is a graph showing an intensity distribution of light projected on an imaging surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透明基板 2 遮光層 3 アニュラー開口 4 微小開口 5 透明膜 6 セミ透光膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Light-shielding layer 3 Annular opening 4 Micro opening 5 Transparent film 6 Semi-translucent film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−179114(JP,A) 特開 平7−57992(JP,A) 特開 平7−142327(JP,A) 特開 平6−196382(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G02B 5/20 G03B 27/32 G03F 7/20 521 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-4-179114 (JP, A) JP-A-7-57992 (JP, A) JP-A-7-142327 (JP, A) JP-A-6-142327 196382 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G02B 5/20 G03B 27/32 G03F 7/20 521

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 微細パターンを含むフォトマスクを照明
するための照明光学系と、前記微細パターンを結像面上
に縮小投影するための投影光学系とを備えた縮小投影露
光装置において、前記照明光学系に含まれる照明ソース
近傍に配置される空間フィルタであって、前記空間フィ
ルタは、45% 以下の透過率で光を通過させる中央領域と、 前記中央領域を包囲しかつ実質的に透明な周辺領域と、 前記中央領域を通過した光と前記周辺領域を通過した光
との間で実質的に180°の位相差を生じさせる手段と
を含んでいる空間フィルタ。
1. A reduction projection exposure apparatus comprising: an illumination optical system for illuminating a photomask including a fine pattern; and a projection optical system for reducing and projecting the fine pattern on an image forming surface. A spatial filter disposed near an illumination source included in an optical system, the spatial filter including: a central region that transmits light with a transmittance of 45% or less; a central region that surrounds the central region and is substantially transparent; A spatial filter, comprising: a peripheral region; and means for producing a substantially 180 ° phase difference between light having passed through the central region and light having passed through the peripheral region.
【請求項2】 前記フィルタは遮光層を含み、前記中央
領域における前記45%以下の透過率は、前記遮光層に
あけられた複数の微細な開口によって得られる請求項1
の空間フィルタ。
2. The filter includes a light-shielding layer, and the transmittance of 45% or less in the central region is obtained by a plurality of fine openings formed in the light-shielding layer.
Spatial filter.
【請求項3】 前記中央領域における前記45%以下の
透過率は、セミ透過性の均一な層によって得られる請求
項1の空間フィルタ。
3. The spatial filter according to claim 1, wherein the transmittance of 45% or less in the central region is obtained by a semi-permeable uniform layer.
【請求項4】 前記空間フィルタは実質的に透明な基板
を含み、前記位相差を生じさせる手段は前記基板の厚さ
を所定量だけ変化させることによって得られる請求項1
の空間フィルタ。
4. The method of claim 1, wherein the spatial filter includes a substantially transparent substrate, and the means for producing the phase difference is obtained by changing a thickness of the substrate by a predetermined amount.
Spatial filter.
【請求項5】 前記位相差を生じさせる手段は、所定の
厚さの付加的な層を含んでいる請求項1の空間フィル
タ。
5. The spatial filter according to claim 1, wherein said means for producing a phase difference comprises an additional layer having a predetermined thickness.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100431314B1 (en) * 1997-06-24 2004-07-30 주식회사 하이닉스반도체 Method of forming fine patterns for semiconductor device
KR100613461B1 (en) * 2005-06-29 2006-08-17 주식회사 하이닉스반도체 Double exposure method using double exposure technique and photomask for the exposure method
JP2009290206A (en) * 2008-05-01 2009-12-10 Dainippon Printing Co Ltd Pupil filter for aligner, diffractive optical element and aligner provided therewith
JP6435131B2 (en) * 2014-08-07 2018-12-05 株式会社Screenホールディングス Light irradiation device, drawing device, and phase difference generator

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