(57)【要約】      （修正有）【課題】表示パネル用のガラス基板のレジストの露光に好適な深い焦点深度を得ることにある。【解決手段】露光方法は、ハーフトーンマスク２４を用い、また露光用光源１２からのｉ線を、ハーフトーンマスク２４を介して、等倍投影光学系２６に通し、前記光学系２６を経たｉ線をガラス基板２８のレジスト３０に照射することを含む。前記光学系２６は次式により得られる特定範囲の開口数ＮＡ２を有する。  ＮＡ２＝ｋ１×０．３６５／Ｒ【選択図】図１
2006330691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用光源からの光線を、ハーフトーンマスクを介して、光学系に入射し、前記光学系を経た前記光線をガラス基板上の感光材から成るレジスト層に照射して露光する露光方法であって、
前記光線はｉ線であり、
前記ハーフトーンマスクはラインパターンを有し、
前記光学系は、等倍投影光学系であり、またｋ１を０．４１から０．４４の値を有する係数とし、かつＲを前記レジスト層に形成されるラインの幅としたとき、次式により得られる開口数ＮＡを有する、
ＮＡ２＝ｋ１×０．３６５／Ｒ
ハーフトーン型の位相シフトマスクを用いた露光方法。
【請求項２】
前記ｉ線のコヒーレンス・ファクタσは０．７５から０．８５である、請求項１５に記載のハーフトーン型の位相シフトマスクを用いた露光方法。
【請求項３】
露光用光源からの光線を、ハーフトーンマスクを介して、光学系に入射し、前記光学系を経た前記光線をガラス基板上の感光材から成るレジスト層に照射して露光する露光方法であって、
前記光線はｉ線であり、
前記ハーフトーンマスクはコンタクトホールパターンを有し、
前記光学系は、等倍投影光学系であり、またｋ１を０．４８から０．５の値を有する係数とし、かつＲを前記レジストに形成されるホールの径としたとき、次式により得られる開口数ＮＡを有する、
ＮＡ２＝ｋ１×０．３６５／Ｒ
ハーフトーンマスクを用いた露光方法。
【請求項４】
前記ｉ線のコヒーレンス・ファクタσは０．６から０．８である、請求項１７に記載のハーフトーン型の位相シフトマスクを用いた露光方法。
【請求項５】
露光用光源からの光線を、ハーフトーンマスクを介して、光学系に入射し、前記光学系を経た前記光線をガラス基板上の感光材から成るレジスト層に照射して露光する露光方法であって、
前記光線はｉ線であり、
前記ハーフトーンマスクは、前記ガラス基板上の前記レジストに形成すべきコンタクトホールパターンであってコンタクトホールの径の４倍以上のコンタクトホール配列ピッチを有するコンタクトホールパターンを有し、
前記光学系は、ｋ１を０．４８から０．５の値を有する係数とし、かつＲを前記レジスト層に形成されるのコンタクトホール径としたとき、次式により得られる開口数ＮＡを有する、
ＮＡ２＝ｋ１×０．３６５／Ｒ
ハーフトーンマスクを用いた露光方法。
【請求項６】
前記ｉ線のコヒーレンス・ファクタσは０．３から０．５５である、請求項５１９に記載のハーフトーン型の位相シフトマスクを用いた露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハーフトーンマスクを用いてガラス基板上のフォトレジストを露光する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルのような表示パネル用のガラス基板に形成される結晶性薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）においては、作動性能を上げるために、ＴＦＴを微細化することが検討されている。
【０００３】
ＴＦＴが形成されるガラス基板は、面内においてその板厚偏差が半導体ウエーハのそれに比べて著しく大きい。このガラス基板は、一辺が１００ｍｍの正方形の面積当たりにおいて９μｍ程度（９μｍ程度／１００ｍｍ□）という大きな板厚偏差（表面粗さや基板自体の板厚分布に起因する。）が存在する。
【０００４】
上記のようなガラス基板にＴＦＴを形成する際、該ガラス基板上のフォトレジストの露光においては、半導体ウエーハ基板上への半導体デバイス製造用の露光に比べ、深い焦点深度を必要とする。すなわち、ＴＦＴを微細化して、製造するには、その際に使用する露光装置の解像度を上げると同時に焦点深度が浅くならないようにする必要がある。ＴＦＴ用の露光装置の解像度は、現在１．５μｍや３μｍ程度である。この露光装置は、解像度を上記値より上げようとすると、焦点深度が浅くなる。
【０００５】
解像度が例えば、０．８μｍ程度を越える高解像度になると、その焦点深度は、ＴＦＴを形成する基板であるガラスの板厚偏差である９μｍ程度／１００ｍｍ□より浅くなり、ガラス基板上のフォトレジストで所望のレジストパターンを形成できなくなる。大きな板厚偏差を有するガラス基板上のフォトレジストを露光する場合、該フォトレジスト面の高低差が大きいため露光装置の光学系に、より深い焦点が要求される。ＴＦＴを製造する露光工程には、深い焦点深度を必要とするコンタクトホールの形成工程がある。この場合のフォトレジストの膜厚では、通常、露光の際の焦点深度がライン系パターンの場合より浅くなるので、浅くならないような工夫が必要である。
【０００６】
例えば、０．５μｍ□のコンタクトホールを形成する場合の焦点深度は、±０．９μｍと非常に浅い。露光装置によりガラス基板上に形成されるＴＦＴの製造のために、このようなコンタクトホールを形成すると、焦点深度をはずれた領域が広いので、コンタクトホールの底にフォトレジストが残り、フォトレジストには、貫通した穴が開かない。この結果、例えばソース領域やドレイン領域とのコンタクトを取ることができない。
【０００７】
また、ＴＦＴを形成する際の露光用マスクのコンタクトホールは、一般に、正方形の形状を有している。このようなマスクを介してフォトレジストを露光することによりフォトレジストに形成されたＴＦＴのためのコンタクトホールは、角が丸まり、ほぼ円形になる。この結果、上記露光方法では、フォトレジストを貫通する穴を形成しにくい。
【０００８】
露光技術において、ハーフトーン型位相シフトマスク（本明細書においては、単に「ハーフトーンマスク」という。）が解像度と焦点深度を向上させることは、非特許文献１の３９頁から４０頁に記載されている。
【０００９】
また、ハーフトーンマスクを用いて、半導体デバイス用の半導体ウエーハや、表示パネル用のガラス基板上に形成される半導体薄膜等の加工工程に使用されるレジストを露光する技術が特許文献１に記載されている。
【００１０】
【非特許文献１】平成９年２月２５日オーム社発行「超微細加工技術」
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２３４２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
非特許文献１の４０頁に記載されている露光装置の開口数ＮＡは０．５であり、コヒーレンス・ファクタσは０．２である。これらの値は、非特許文献１に記載されているように、集積回路（ＬＳＩ）用の値である。
【００１３】
表示基板用のガラス基板にＴＦＴを形成する場合、スループットを考慮してガラス基板上のフォトレジストへの1回当たりの露光面積が決定され、この露光面積が大きいため、解像度も重要であるが、焦点深度の方がより重要視される。これは、前記のようにガラス基板の板厚偏差がＬＳＩ用Ｓｉウエーハのそれより非常に大きいからである。
【００１４】
しかし、非特許文献１には、ＴＦＴを表示基板用のガラス基板に形成する際の露光において焦点深度をより大きくするための、露光光学系の種類、開口数ＮＡ、コヒーレンス・ファクタσ等の具体的な値が記載されていない。
【００１５】
特許文献１も、主としてＬＳＩ用のＳｉウエーハについての記載はあるが、表示基板用のガラス基板にＴＦＴを形成する際の露光において必要な焦点深度を得るための、開口数ＮＡやコヒーレンス・ファクタσの具体的な値は記載されていない。
【００１６】
上記のように、表示パネル用のガラス基板上に形成されたレジストの露光のために、特に結晶性ＴＦＴのためのコンタクトホールの製造のために、より深い焦点深度が得られるような、露光用光源の種類、コヒーレンス・ファクタσ、用いる露光光学系の種類、及び開口数ＮＡ等は未だ知られていない。
【００１７】
本発明の目的は、表示パネル用のガラス基板のように板厚偏差の大きな基板上に形成されるＴＦＴを製造するための露光に好適な深い焦点深度を得るハーフトーン型の位相シフトマスクを用いた露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る第１ないし第３の露光方法は、いずれも、露光用光源からの光線をハーフトーンマスクを介して、光学系に入射し、前記光学系を経た光線をガラス基板上の感光材からなるレジスト層に照射することを含み、前記光線としてｉ線を用い、また前記光学系として前記式（１）により得られる開口数ＮＡを有する等倍投影光学系を用いる。
【００１９】
本発明に係る第１の露光方法において、前記ハーフトーンマスクは前記レジスト層に形成すべきラインパターンを有する。また、式（１）において、ｋ１は０．４１から０．４４の値を有する係数であり、Ｒは前記レジスト層に形成されるラインの幅である。
【００２０】
本発明に係る第２の露光方法において、前記ハーフトーンマスクは前記ガラス基板上の前記レジスト層に形成すべきコンタクトホールパターンを有する。また、式（１）において、ｋ１は０．４８から０．５の値を有する係数であり、Ｒは前記レジスト層に形成されるホールの口径（又は長径）である。
【００２１】
本発明に係る第３の露光方法において、前記ハーフトーンマスクは前記ガラス基板上の前記レジスト層に形成すべきコンタクトホールパターンであってコンタクトホールの４倍以上のコンタクトホール配列ピッチを有するコンタクトホールパターンを有する。また、式（１）において、ｋ１は０．４８から０．５の値を有する係数であり、Ｒは前記レジスト層に形成されるホール径である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る第１乃至第３の露光方法によれば、表示パネル用のガラス基板のように板厚偏差の大きな基板上に形成されるＴＦＴを製造するためのレジスト層の露光に好適な深い焦点深度を得ることができるハーフトーン型の位相シフトマスクを用いた露光方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
[用語の定義]
本発明において、「長方形」とは、長円形及び楕円形を含む。コンタクトホールとは、絶縁層を介在して表裏面に設けられる導電体層間、導電体とソース領域またはドレイン領域との間、あるいはゲート電極間を電気的に接続する導電体を線状に埋設するために上記絶縁層に設けられる孔である。この明細書では、この孔をエッチング加工により形成するための感光材膜に設けられる孔もコンタクトホールと定義する。
先ず、本発明の露光方法に用いられる露光装置について述べる。  
［露光装置の実施例］
【００２４】
図１を参照するに、露光装置１０は、露光用の光源１２のほかに、それぞれが光源１２からの光路に配置された、光源１２から出射された光線を反射させる反射鏡１４と、反射鏡１４により反射された光線を集束させる２種類の中間レンズ１６及び１８と、中間レンズ１８からの光線をこれがハーフトーンマスク２４に向かうように反射させる反射鏡２０と、反射鏡２０により反射された光線を集束してハーフトーンマスク２４を照射する集束レンズ２２と、ハーフトーンマスク２４を通過した光線を例えばガラス基板２８のような被処理基板上に形成された感光材層、例えばレジスト膜３０を照射する投影光学系２６とからなる。
【００２５】
光源１２は、例えば３６５ｎｍの波長を有するｉ線を発生する水銀ランプである。
【００２６】
反射鏡１４、中間レンズ１６及び１８、反射鏡２０並びに集束レンズ２２は、一般的な光学部材であり、また照明光学系２３を形成している。光源１２からの光線は、そのような照明光学系２３により集束されてハーフトーンマスク２４に入射される。ハーフトーンマスク２４は、その光遮蔽領域が６〜８％の透過率を有するマスクである。
【００２７】
ガラス基板２８は、例えば液晶表示パネルのような表示パネルの製作に用いるガラス基板２８であり、該ガラス基板２８上に設けられる半導体薄膜には、後述するように表示パネルを駆動するための薄膜トランジスタが形成される。
【００２８】
投影光学系２６は、マスク２４の像を例えば等倍でレジスト膜３０に投影する等倍投影光学系であり、図示の例では、ＮＡ絞り３２、瞳面３４、複数のレンズ３６等を備えている。ハーフトーンマスク２４を経た光線は、投影光学系２６を経て等倍でレジスト膜３０に入射する。
【００２９】
レジスト膜３０は、例えばｉ線用化学増幅型のフォトレジスト材からなる。例えばスピンコーティングのような適宜な手法でフォトレジスト材がガラス基板２８の表面に塗布され、その後、乾燥されてレジスト膜３０が形成される。
【００３０】
集束レンズ２２を含む照明光学系２３の開口数、ひいては集束レンズ２２からハーフトーンマスク２４に入射する光の開口数であるＮＡ１は、入射光の開き角を２φとしたとき、次式（２）から得ることができる。
【００３１】
ＮＡ１＝ｓｉｎφ・・・（２）
【００３２】
同様に、投影光学系２６の開口数、ひいては投影光学系２６からレジスト膜３０に照射される光の開口数であるＮＡ２は、入射光の開き角を２θとしたとき、次式（３）から得ることができる。
【００３３】
ＮＡ２＝ｓｉｎθ・・・（３）
【００３４】
［マスクの実施例］
【００３５】
露光に用いられるハーフトーンマスク２４は、例えば図２（Ａ）に示すように、同じ幅寸法を有する光透過部４０及び光遮蔽部４２を等ピッチで形成した等間隔および等ピッチのラインアンドスペース・パターンを有するライン用ハーフトーン型位相シフトマスクとすることができる。図２は、ハーフトーンマスク２４とこのハーフトーンマスク２４の透過光により露光―現像されたレジストパターンの実施例とを説明するための図であって、（Ａ）はハーフトーンマスク２４の平面図、（Ｂ）は（Ａ）における２Ｂ−２Ｂ線に沿って得たマスクパターンに関連付けて露光された状態を説明するための被処理基板の断面図である。
【００３６】
ハーフトーンマスク２４は、また、図３（Ａ）に示すように、同じ幅寸法を有する光透過部４４を等ピッチでマトリクス状に形成した等間隔及び等ピッチのデンスコンタクトホール・パターンを有するコンタクトホール用ハーフトーン型位相シフトマスクとすることもできる。これら図示の例では、光透過部４４の間（すなわち、光遮蔽部４６）の寸法も、光透過部４４の幅寸法と同じである。図３は、ハーフトーンマスク２４とこのハーフトーンマスク２４の透過光により露光―現像されたレジストパターンの実施例を説明するための図であって、（Ａ）はハーフトーンマスク２４の平面図、（Ｂ）は（Ａ）における３Ｂ−３Ｂ線に沿って得たマスクパターンに関連付けて露光された状態を説明するための被処理基板の断面図である。
【００３７】
ハーフトーンマスク２４が上記いずれのパターンを有していても、ハーフトーンマスク２４として、６〜８％の透過率を有する光遮蔽部４２、４６と、光の位相を１８０°回転させると共に、ほぼ１００％の透過率を有する光透過部４０、４４とからなるもの、あるいは６〜８％の透過率を有すると同時に光の位相を１８０°回転させる光遮蔽部と、ほぼ１００％の透過率を有する光透過部とからなるハーフトーンマスク２４もの、のいずれを用いてもよい。
【００３８】
光遮蔽部４２及び４６用の材料は、上記いずれのタイプのハーフトーンマスク２４であるかにより異なるが、市販されている公知の材料を用いることができる。上記のいずれのハーフトーンマスク２４を用いる場合も、そのようなパターンを有するハーフトーンマスク２４は、レジスト層３０の露光に先立って製造される。
【００３９】
図１に示した露光装置１０に、図２（Ａ）に示すパターンを有するハーフトーンマスク２４を用いてレジスト層３０を露光し、露光後そのレジスト層３０を現像処理すると、ガラス基板２８上のレジスト層３０には、図１０（Ｂ）に断面図で示すような等間隔、等ピッチの、残存するレジスト層３０の部分と、該レジスト層が除去された部分すなわち空間５０とで構成されるラインアンドスペース・パターンが形成される。
【００４０】
図２（Ｂ）に示すパターンにおいて、レジスト層３０が除去された空間５０は図２（Ａ）におけるパターンの光透過部４０に対応し、レジスト層３０が残存する部分５２は図２（Ａ）におけるパターンの光遮蔽部４２に対応する。
【００４１】
露光装置１０に、図３（Ａ）に示すマスクパターンを有するハーフトーンマスク２４を用いてレジスト層３０を露光し、露光後そのレジスト層３０を現像処理すると、ガラス基板２８上のレジスト層３０には、図３（Ｂ）に断面図で示すような等間隔、等ピッチのデンスコンタクトホール・パターンが形成される。
【００４２】
図３（Ｂ）に示す露光パターンにおいて、レジスト層３０が除去された空間５０は図２（Ａ）におけるパターンの光透過部４４に対応し、レジスト層３０が残存する部分５６は図２（Ａ）におけるパターンの光遮蔽部４６に対応する。
【００４３】
例えば、本発明に係る上記第１の露光方法において、露光光源からのｉ線（波長：３６５ｎｍ）で、０．５μｍ幅の等間隔に配置されたラインからなるラインアンドスペース・パターンを有するフォトレジスト（ｉ線用化学増幅型レジスト）層３０を形成しようとする場合、開口数ＮＡ２は図４の長方形状点線枠で示す等倍投影光学系２６の焦点深度の深い領域０．３〜０．３２となり、コヒーレンス・ファクタσは図５の長方形状点線枠で示す焦点深度の深い領域０．７５〜０．８５程度（通常Ｃｒマスクの場合も同じ）となる。コヒーレンス・ファクタσが０．８５以上は、深い焦点深度であるが、実際の露光光学系をそのようなσで作製することは非常に難しい。従って、コヒーレンス・ファクタσを０．７５〜０．８５程度とする。また、前記式（１）でＲ＝０．５μｍとしたとき、開口数ＮＡ２の範囲、０．３〜０．３２の両臨界値を前記式（１）に代入することにより、対応するｋ１の範囲、０．４１〜０．４４が求められる。
【００４４】
また、例えば、露光光源１２からのｉ線（波長：３６５ｎｍ）で、０．８μｍ幅の等間隔に配置されたラインからなるラインアンドスペース・パターンを有するｉ線用化学増幅型レジストを形成しようとする場合、開口数ＮＡ２は図４の長方形状点線枠の特性より０．１８〜０．２となり、コヒーレンス・ファクタσは図５の長方形状点線枠の特性より０．７５〜０．８５程度となる。
【００４５】
例えば、本発明に係る上記第２の露光方法において、露光光源１２からのｉ線（波長：３６５ｎｍ）で０．５μｍの口径を有するホールを等間隔に配置してなるコンタクトホール（デンスコンタクトホール、ホール中心間ピッチは１μｍ）パターンのマスク２４透過光像をレジスト（ｉ線用化学増幅型レジスト）に形成する場合、等倍投影光学系２６の開口数ＮＡ２は図９から０．３５〜０．３６５となり、等倍投影光学系２６のコヒーレンス・ファクタσは図７から０．６〜０．８５程度（通常Ｃｒマスクの場合も同じ）となる。また、前記式（１）でＲ＝０．５μｍとしたとき、開口数ＮＡ２の範囲、０．３５〜０．３６５の両臨界値を前記式（１）に代入することにより、対応するｋ１の範囲、０．４８〜０．５が求められる。
【００４６】
また、例えば、露光光源１２からのｉ線（波長：３６５ｎｍ）で、０．８μｍの口径を有する多数のホールからなるデンスコンタクトホール・パターン（ホール中心間ピッチは１．６μｍ）のハーフトーンマスク２４透過光像をフォトレジスト膜３０に形成する場合（ｉ線用化学増幅型レジスト）、等倍投影光学系２６の開口数ＮＡ２は０．２２〜０．２３となり、等倍投影光学系２６のコヒーレンス・ファクタσは０．６〜０．８５程度（通常Ｃｒマスクの場合も同じ）となる。ハーフトーンマスク２４のホール形状は正方形であるが、実際に形成されるレジストパターンの形状は円形になる。
【００４７】
例えば、上記第３の露光方法において、０．５μｍの口径を有するホールを形成する場合、ハーフトーンマスク２４のホール中心間ピッチは１．２μｍ以上になる。また、等倍投影光学系２６の開口数ＮＡ２は０．３５〜０．３６５となり、等倍投影光学系２６のコヒーレンス・ファクタσは０．３〜０．５５程度となる。この場合、前記式（１）でＲ＝０．５μｍとしたとき、開口数ＮＡ２の範囲、０．３５〜０．３６５の両臨界値を前記式（１）に代入することにより、対応するｋ１の範囲、０．４８〜０．５が求められる。
【００４８】
このようなハーフトーンマスク２４を用いた露光方法によれば、通常のＣｒマスクの場合より等倍投影光学系２６の焦点深度が深くなる。焦点深度が深くなると、板厚偏差の大きいガラス基板上に成膜されたレジスト膜３０に高精度のパターンを形成することができる。板厚偏差の大きいガラス基板上に成膜されたレジスト膜３０に高精細なパターンを結像できることは、ガラス基板上にＴＦＴの高集積回路を形成できることである。
【００４９】
また、上記のような本発明の露光方法において、通常のＣｒマスクの場合と同じ解像度であるならば、通常のＣｒマスクの場合より小さい開口数ＮＡ２で露光することができる。そのように開口数ＮＡ２が小さくなると、レンズの製作難易度が下がる（レンズの製作が容易になる）。
【実施例１】
【００５０】
レジストパターンにおいてライン幅が０．５μｍとなりかつライン中心間ピッチが１μｍとなる等間隔、等ピッチのラインアンドスペース・パターンをレジスト層３０に形成するために、ハーフトーンマスク２４として図２（Ａ）に示すマスクを用い、図１に示す露光装置１０により、レジスト層３０を露光した。
【００５１】
露光光線として波長が３６５ｎｍのｉ線を、レジスト層３０としてｉ線用化学増幅型レジスト剤をそれぞれ用いた。
【００５２】
実際においては、コヒーレンス・ファクタσを０．８に固定して、図１における等倍投影光学系２６の収束角θに対応する開口数ＮＡ２を変えた複数の実験を行った。
【００５３】
上記実施例１の結果として得られた露光装置１０の等倍投影光学系２６の焦点深度と投影光学系２６の開口数ＮＡ２との関係を図４に示す。
【００５４】
図４から明らかなように、等倍投影光学系２６の開口数ＮＡ２は、０．３において等倍投影光学系２６の焦点深度が最も深くなる。開口数ＮＡ２が０．２９のときと０．３２のときとではほぼ同じ焦点深度になる。
【００５５】
しかし、レンズ収差を考慮すると、開口数ＮＡが０．２９のときの焦点深度がより浅くなる。従って、開口数ＮＡ２の範囲は図４に点線枠で示された０．３〜０．３２とすることが望ましいことが明らかである。そのような開口数の範囲は、通常のＣｒマスクより、良好な特性を示している。
【００５６】
このとき、Ｒは０．５μｍであり、λ＝３６５ｎｍ、開口数ＮＡ２の範囲、０．３〜０．３２をレイリーの式と呼ばれている式（１）に代入してｋ１の範囲を求めると、ｋ１として、０．４１〜０．４４の範囲が求められる。
【実施例２】
【００５７】
実施例１と同じ等間隔、等ピッチのラインアンドスペース・パターンをレジスト３０に形成すべく、ハーフトーンマスク２４として図２（Ａ）に示すハーフトーンマスク２４を用い、図１に示す露光装置１０により、実施例１と同じ条件でレジスト層３０を露光した。
【００５８】
実施例１と異なる点は、コヒーレンス・ファクタσを０．８に固定して開口数ＮＡ２を変える代わりに、開口数ＮＡ２を０．３に固定してコヒーレンス・ファクタσを変えた複数の実験を行った。
【００５９】
上記実施例２の結果として得られた露光装置１０の等倍投影光学系２６の焦点深度とコヒーレンス・ファクタσとの関係を図５に示す。
【００６０】
図５から明らかなように、コヒーレンス・ファクタσが０．８より小さい領域では等倍投影光学系２６の焦点深度は小さくなり、０．７５を下回ると焦点深度は±２μｍを大きく下回る。しかし、コヒーレンス・ファクタσが０．８より大きくなると、焦点深度はほぼ一定となる。
【００６１】
コヒーレンス・ファクタσについての光源の製造限界は、およそ０．８５以上になる。したがって、コヒーレンス・ファクタσは図５に点線枠で示された０．７５〜０．８５とすることが望ましいことが明らかである。
【実施例３】
【００６２】
レジストパターンにおいて一辺が０．５μｍの複数の矩形ホールすなわち口径が０．５μｍの複数のホールを有しかつホール中心間ピッチが１μｍとなるデンスコンタクトホール・パターンをレジスト層３０に形成すべく、ハーフトーンマスク２４として図３（Ａ）に示すマスクを用い、図１に示す露光装置１０により、レジスト層３０を露光した。
【００６３】
露光光線として波長が３６５ｎｍのｉ線を、レジスト層３０としてｉ線用化学増幅型レジスト剤をそれぞれ用いた。
【００６４】
実際においては、コヒーレンス・ファクタσを０．８に固定して、開口数ＮＡ２を変えた複数の実験を行った。
【００６５】
上記実施例３の結果として得られた投影光学系２６の焦点深度と投影光学系２６の開口数ＮＡ２との関係を図６に示す。
【００６６】
図６から明らかなように、露光装置１０での投影光学系２６の開口数ＮＡ２は、０．３５において投影光学系２６の焦点深度が最も深くなる。また、投影光学系２６の開口数ＮＡ２が０．３４のときと０．３６５のときとではほぼ同じ焦点深度となる。
【００６７】
しかし、レンズ収差を考慮すると、開口数ＮＡ２が０．３４ときの投影光学系２６の焦点深度はより浅くなるので、開口数ＮＡ２の範囲は図６に点線枠で示された０．３５〜０．３６５することが望ましいことが明らかである。
【００６８】
このときのＲは０．５μｍであり、λ＝３６５ｎｍ、開口数ＮＡ２の範囲、０．３５〜０．３６５をレイリーの式（１）に代入してｋ１の範囲を求めると、ｋ１として、０．４８〜０．５の範囲が求められる。
【実施例４】
【００６９】
実施例３と同じデンスコンタクトホール・パターンをレジスト３０に形成するために、実施例３と同じ条件でハーフトーンマスク２４として図３（Ａ）に示すマスクを用いた図１に示す露光装置により露光した。
【００７０】
実施例３と異なる点は、コヒーレンス・ファクタσを０．８に固定して開口数ＮＡ２を変える代わりに、開口数ＮＡ２を０．３５に固定してコヒーレンス・ファクタσを変えた複数の実験を行った。
【００７１】
上記実施例４において、開口数ＮＡ２を０．３５に固定した場合における露光装置１０の投影光学系２６の焦点深度と投影光学系２６のコヒーレンス・ファクタσとの関係のシミュレーション結果を図７に示す。
【００７２】
図７から明らかなように、コヒーレンス・ファクタσが０．８より小さい領域では焦点深度は小さくなり、０．６０を下回ると焦点深度は±１．２μｍを大きく下回る。しかし、コヒーレンス・ファクタσが０．８より大きくなると、焦点深度はほぼ一定となる。
【００７３】
コヒーレンス・ファクタσについての光源の製造限界は、前記したようにおよそ０．８５になる。したがって、コヒーレンス・ファクタσは図７に点線枠で示されているように０．６〜０．８５とすることが望ましいことが明らかである。
【実施例５】
【００７４】
レジストパターンにおいて一辺が０．５μｍの複数の矩形ホールを有するデンスコンタクトホール・パターンのハーフトーンマスク２４透過光をレジスト層３０に形成するために、ハーフトーンマスク２４として図３（Ａ）に示すマスク２４を用い、図１に示す露光装置１０によりレジスト層３０を露光した。
【００７５】
露光光線として波長が３６５ｎｍを、露光光線としてｉ線を、レジスト層３０としてｉ線用化学増幅型レジスト剤をそれぞれ用いた。
【００７６】
実際においては、露光装置１０の開口数ＮＡ２を０．３５に固定し、コヒーレンス・ファクタσと、ホールの中心間距離（中心間ピッチ）とを変えた複数の実験を行った。コヒーレンス・ファクタσは、ホール中心間ピッチが１μｍのときは０．８にし、それ以外のときは０．４にした。
【００７７】
上記実施例５の結果として得られたハーフトーンマスク２４のホール中心間ピッチと投影光学系２６の焦点深度との関係を図８に示す。
【００７８】
図８から明らかなように、ハーフトーンマスク２４の同じホール幅寸法すなわち口径を有する光透過部４４の等ピッチが１μｍを越えると、投影光学系２６の焦点深度が急激に深くなり、ホール中心間ピッチが２μｍ以上でほぼ一定となる。ピッチは、焦点深度が±２μｍ以上になる１．２μｍ以上とすることが望ましいことが明らかである。図８において、「孤立」とはコンタクトホールが単一で存在する場合である。
【実施例６】
【００７９】
レジストパターンにおいて一辺が０．５μｍの複数の矩形ホールであってそれぞれの中心間ピッチが２μｍに配置された矩形ホールを有するデンスコンタクトホール・パターンをレジスト３０に形成すべく、ハーフトーンマスク２４として図３（Ａ）に示すマスクを用い、図１に示す露光装置によりレジスト３０を露光した。
【００８０】
露光光線として波長が３６５ｎｍを、露光光線としてｉ線を、レジスト３０としてｉ線用化学増幅型レジストをそれぞれ用いた。
【００８１】
実際においては、コヒーレンス・ファクタσを０．４に固定し、開口数ＮＡ２を変えた複数の実験行った。
【００８２】
上記実施例６の結果として得られたホール中心間ピッチと投影光学系２６の焦点深度との関係を図９に示す。
【００８３】
図９から明らかなように、ＮＡ２が０．３５のとき投影光学系２６の焦点深度が最も深くなる。図９には、開口数ＮＡ２が０．３４ときと０．３６５ときとではほぼ同じ焦点深度となる領域が点線枠で示されている。
【００８４】
しかし、実際にはレンズ収差を考慮すると、開口数ＮＡ２が０．３４のときの投影光学系２６の焦点深度はより浅くなるので、開口数ＮＡ２の範囲は０．３５〜０．３６５が好ましいことが明らかである。このときのｋ１の範囲は、実施例３で示したと同様に、０．４８〜０．５となる。
【実施例７】
【００８５】
レジストパターンにおいて一辺が０．５μｍの複数の矩形ホールをそれらの中心間ピッチが２μｍとなるように配置したデンスコンタクトホール・パターンをレジスト３０に形成すべく、ハーフトーンマスク２４として図３（Ａ）に示すマスクを用い、図１に示す露光装置１０によりレジスト層３０を露光した。
【００８６】
露光光線として波長が３６５ｎｍを、露光光線としてｉ線を、レジスト層３０としてｉ線用化学増幅型レジスト剤をそれぞれ用いた。
【００８７】
実際には、開口数ＮＡ２を０．３５に固定し、コヒーレンス・ファクタσを変えた複数の実験行った。
【００８８】
上記実施例７の結果として得られたコヒーレンス・ファクタσと投影光学系２６の焦点深度との関係を図１０に示す。
【００８９】
図１０から明らかなように、コヒーレンス・ファクタσ０．４において焦点深度が極大となるような傾向である。また、コヒーレンス・ファクタσは、焦点深度が±２μｍ以上になる０．３〜０．５５とすることが望ましいことが明らかである。
【００９０】
本発明の前記露光法では、例えばＬＣＤの製造で本発明に係るラインパターンマスクをした場合には、そのマスクパターンのラインパターンにほぼ対応した寸法及び形状の製造部分がＬＣＤに形成される。また開口数ＮＡ２の値及び光源は、各露光装置によって特定できる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る露光方法の実施に用いて好適な露光装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係る露光方法を説明するための露光工程で用いられるハーフトーンマスクとこのハーフトーンマスクの透過光により露光―現像されたレジストパターンの一実施例を説明するための図であって、（Ａ）はハーフトーンマスクの平面図、（Ｂ）は（Ａ）における１０Ｂ−１０Ｂ線に沿って得たマスクパターンに関連付けて露光された状態を説明するための被処理基板の断面図である。
【図３】本発明に係る露光方法を説明するための露光工程で用いられるハーフトーンマスクとこのハーフトーンマスクの透過光により露光―現像されたレジストパターンの一実施例を説明するための図であって、（Ａ）はハーフトーンマスクの平面図、（Ｂ）は（Ａ）における３Ｂ−３Ｂ線に沿って得たマスクパターンに関連付けて露光された状態を説明するための被処理基板の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例により得られた図１の露光装置の等倍投影光学系２６の開口数と焦点深度との関係を示す特性曲線図である。
【図５】本発明の第２の実施例により得られた図１の露光装置の等倍投影光学系２６のコヒーレンス・ファクタと焦点深度との関係を示す特性曲線図である。
【図６】本発明の第３の実施例により得られた図１の露光装置の等倍投影光学系２６の開口数と焦点深度との関係を示す特性曲線図である。
【図７】本発明の第４の実施例により得られた図１の露光装置の等倍投影光学系２６のコヒーレンス・ファクタと焦点深度との関係を示す特性曲線図である。
【図８】本発明の第５の実施例により得られた図３のハーフトーンマスクの光透過部の等ピッチを変えたときの焦点深度との関係を示す特性曲線図である。
【図９】本発明の第６の実施例により得られた図１の光装置の等倍投影光学系２６の開口数と焦点深度との関係を示す特性曲線図である。
【図１０】本発明の第７の実施例により得られた図１の露光装置の等倍投影光学系２６のコヒーレンス・ファクタと焦点深度との関係を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０  露光装置
１２  光源
１４，２０  反射鏡
１６，１８  中間レンズ
２２  集光レンズ
２４  ハーフトーンマスク
２６  投影光学系
２８  ガラス基板
３０  レジスト膜
４０，４４  マスクの光透過領域
４２，４６  マスクの光遮蔽領域
【図１】
2006330691.tif 000003
【図２】
2006330691.tif 000004
【図３】
2006330691.tif 000005
【図４】
2006330691.tif 000006
【図５】
2006330691.tif 000007
【図６】
2006330691.tif 000008
【図７】
2006330691.tif 000009
【図８】
2006330691.tif 000010
【図９】
2006330691.tif 000011
【図１０】
2006330691.tif 000012