(57)【要約】【課題】密度が高いピッチのパターンに対して解像性を向上することが可能な投影露光方法を提供する。【解決手段】ホールパターンを形成するためのパターンが形成されたマスクに光を照射することにより生じる回折光を、投影光学系を介して、ウェハ上に投影露光することにより、ウェハ上にホール形状を投影する投影露光方法において、マスクに照射される光が、光軸に略垂直な面内で、光軸を中心とする八角形の８個の各頂点の近傍において強度が大きくなる第１の強度分布を有し、マスクには、複数の開口パターンが、長方形格子状に配置されるとともに、面心長方形格子状に配置され、八角形の対向する２つの頂点は、光軸を通る直線上、光軸を中心として、光軸から等しい距離で対向し、八角形の隣接する頂点を通る２つの直線は、４５度傾いて光軸で交わる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホールパターンを形成するためのパターンが形成されたマスクに光を照射することにより生じる回折光を、投影光学系を介して、ウェハ上に投影露光することにより、前記ウェハ上にホール形状を投影する投影露光方法において、
前記マスクに照射される光が、前記光軸に略垂直な面内で、前記光軸を中心とする八角形の８個の各頂点の近傍において他の領域よりも強度が大きくなる第１の強度分布を有し、
前記マスクには、前記八角形の前記光軸を通る対角線と平行な辺を有する長方形格子状に複数の第１の開口パターンが配置されているとともに、前記八角形の前記光軸を通る対角線と平行な辺を有する面心長方形格子状に複数の第２の開口パターンが配置され、
前記八角形の対向する２つの頂点は、前記光軸を通る直線上、前記光軸を中心として、前記光軸から等しい距離で対向し、前記八角形の隣接する頂点を通る２つの前記直線は、４５度傾いて前記光軸で交わる
ことを特徴とする投影露光方法。 
【請求項２】
前記マスクには、前記八角形の前記光軸を通る対角線と平行であり前記第１の開口パターンまたは前記第２の開口パターンの中心を通る直線上のうち、少なくとも１箇所に補助パターンがさらに配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の投影露光方法。 
【請求項３】
ホールパターンを形成するためのパターンが形成されたマスクに光を照射することにより生じる回折光を、投影光学系を介して、ウェハ上に投影露光することにより、前記ウェハ上にホール形状を投影する投影露光方法において、
前記マスクに照射される光が、前記光軸に略垂直な面内で、前記光軸を中心とする八角形の８個の各頂点の近傍において他の領域よりも強度が大きくなる第１の強度分布を有し、
前記マスクには、複数の第１の開口パターンおよび第２の開口パターンが配置され、前記八角形の前記光軸を通る第１の対角線と平行であり前記第１の開口パターンの中心を通る直線上のうち、少なくとも１箇所に第１の補助パターンがさらに配置され、前記八角形の前記光軸を通る第２の対角線と平行であり前記第２の開口パターンの中心を通る直線上のうち、少なくとも１箇所に第２の補助パターンがさらに配置され、
前記八角形の対向する２つの頂点は、前記光軸を通る直線上、前記光軸を中心として、前記光軸から等しい距離で対向し、前記八角形の隣接する頂点を通る２つの前記直線は、４５度傾いて前記光軸で交わり、
前記第１の対角線と前記第２の対角線とは、４５度傾いて前記光軸で交わる
ことを特徴とする投影露光方法。
【請求項４】
前記マスクに照射される光は、前記光軸に略垂直な面内で、前記光軸の近傍において強度が他の領域よりも大きくなる第２の強度分布を、さらに有する
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の投影露光方法。
【請求項５】
前記光軸を中心とする前記八角形は、正八角形であることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の投影露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホールパターンの形成に使用される投影露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光リソグラフィ技術の進歩はめざましく、レンズの高ＮＡ化や露光光の短波長化により、解像度が向上している。
【０００３】
しかし、レンズの高ＮＡ化や露光光の短波長化により、焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ  Ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ）は低下するため実用解像度はあまり向上しない。
【０００４】
したがって、焦点深度の向上技術の開発が望まれている。例えば、解像力を向上する技術として、マスク（レチクル）に解像限界以下の補助パターンＳＲＡＦ（Ｓｕｂ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ａｓｓｉｓｔ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ）を挿入するものがある。
【０００５】
ここで、従来の投影露光方法には、例えば、正八角形の頂点近傍で強度が大きくなる照明強度分布を有するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
しかし、上記従来の投影露光方法では、八角形の頂点近傍で強度が大きくなる照明強度分布を効果的に利用することができる投影パターン配置及びＳＲＡＦ配置については明確にされていなかった。
【特許文献１】特開平５−４７６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、密度が高いピッチのパターンに対して解像性を向上することが可能な投影露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る投影露光方法は、
ホールパターンを形成するためのパターンが形成されたマスクに光を照射することにより生じる回折光を、投影光学系を介して、ウェハ上に投影露光することにより、前記ウェハ上にホール形状を投影する投影露光方法において、
前記マスクに照射される光が、前記光軸に略垂直な面内で、前記光軸を中心とする八角形の８個の各頂点の近傍において他の領域よりも強度が大きくなる第１の強度分布を有し、
前記マスクには、前記八角形の前記光軸を通る対角線と平行な辺を有する長方形格子状に複数の第１の開口パターンが配置されているとともに、前記八角形の前記光軸を通る対角線と平行な辺を有する面心長方形格子状に複数の第２の開口パターンが配置され、
前記八角形の対向する２つの頂点は、前記光軸を通る直線上、前記光軸を中心として、前記光軸から等しい距離で対向し、前記八角形の隣接する頂点を通る２つの前記直線は、４５度傾いて前記光軸で交わることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様に係る投影露光方法は、
ホールパターンを形成するためのパターンが形成されたマスクに光を照射することにより生じる回折光を、投影光学系を介して、ウェハ上に投影露光することにより、前記ウェハ上にホール形状を投影する投影露光方法において、
前記マスクに照射される光が、前記光軸に略垂直な面内で、前記光軸を中心とする八角形の８個の各頂点の近傍において強度が大きくなる第１の強度分布を有し、
前記マスクには、複数の第１の開口パターンおよび第２の開口パターンが配置され、前記八角形の前記光軸を通る第１の対角線と平行であり前記第１の開口パターンの中心を通る直線上のうち、少なくとも１箇所に第１の補助パターンがさらに配置され、前記八角形の前記光軸を通る第２の対角線と平行であり前記第２の開口パターンの中心を通る直線上のうち、少なくとも１箇所に第２の補助パターンがさらに配置され、
前記八角形の対向する２つの頂点は、前記光軸を通る直線上、前記光軸を中心として、前記光軸から等しい距離で対向し、前記八角形の隣接する頂点を通る２つの前記直線は、４５度傾いて前記光軸で交わり、
前記第１の対角線と前記第２の対角線とは、４５度傾いて前記光軸で交わることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係る投影露光方法によれば、密度が高いピッチのパターンに対して解像性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した各実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の一態様である実施例１に係る投影露光装置１００の基本構成を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、投影露光装置１００は、光源１と、第１集光光学系２と、均一化光学系３と、２次光源変調フィルタ５と、第２集光光学系６と、マスク（レチクル）７と、投影光学系８と、を備える。
【００１４】
光源１からの光は、例えば、楕円反射鏡やインプットレンズ等からなる第１集光光学系２により集光され、例えば、オプティカルインテグレータ等からなる均一化光学系３により均一化された光となる。
【００１５】
均一化光学系３の出射面には、２次光源変調フィルタ５が配置されている。この２次光変調フィルタを通過した光は、例えば、アウトプットレンズおよびコリメーションレンズ等からなる第２集光光学系６により集光され、マスク７に照射される。このマスク７には、ホールパターンを形成するための開口パターンおよび補助パターンが形成されている。
【００１６】
そして、マスク７に光を照射することにより生じる回折光（すなわち、マスク７を通過した光）が、投影光学系８を介して、ウェハ９上に投影露光されるものとなっている。これにより、ウェハ９上にホール形状を投影するようになっている。
【００１７】
このように構成された投影露光装置１００において、マスク７に入射される光の性質は、第２集光光学系６を通して均一化光学系３から出てくる光の性質となる。さらに、一般的に、均一化光学系３の出射側を２次光源４と称する。
【００１８】
ここで、図２は、光軸に略垂直な面内における、マスクに照射される光の強度分布（照明形状）の一例を示す図である。
【００１９】
図２に示すように、マスク７に照射される光（照明）は、光軸１１に略垂直な面内で、該光軸１１を中心とする八角形１０の８個の各頂点１０ａの近傍において他の領域よりも強度が大きくなるような第１の強度分布を有する。本実施例では、第１の強度分布の光の強度が大きくなる領域は、光軸１１を中心とする内半径ｒ１、外半径ｒ２の輪帯上に位置する。
【００２０】
また、マスク７に照射される光は、光軸１１に略垂直な面内で、光軸１１の近傍において他の領域よりも強度が大きくなる第２の強度分布を、さらに有する。本実施例では、第２の強度分布の光の強度が大きくなる領域は、光軸１１を中心とする半径ｒ３の円上に位置する。なお、マスク７に照射される光には、第２の強度分布が含まれていなくてもよい。
【００２１】
ここで、八角形１０の対向する２つの頂点１０ａは、光軸１１を通る直線上、光軸１１を中心として、光軸１１から等しい距離で対向している。また、八角形１０の隣接する頂点１０ａを通る２つの直線は、４５度傾いて光軸１１で交わる。なお、八角形１０の各頂点１０ａの配置（光軸１１を中心として対向する頂点１０ａ間の距離）は、マスク７に形成されるパターンの配置（例えば、後述する長方形格子の辺の比等）に応じて変更される。本実施例では、八角形１０は、例えば、後述する長方形格子が正方形格子の場合、正八角形が選択される。
【００２２】
投影露光装置１００は、２次光源変調フィルタ５の透過部分の透過率分布を制御することにより、図２に示すような強度分布（照明形状）の光をマスク７に照射するようになっている。
【００２３】
ここで、図３は、図１に示す投影露光装置１００のマスク７に形成されたパターンの一例を示す図である。
【００２４】
図３に示すように、本実施例では、マスク７には、開口パターン７ａと、八角形１０の光軸１１を通る対角線と平行であり開口パターン７ａの中心を通る４つの直線１２上に補助パターンと、が配置されている。ここでは、特に、補助パターン７ｂは、開口パターン７ａを中心とする正八角形１３のすべての頂点１３ａの８箇所に配置されている。
【００２５】
なお、マスク７には、八角形１０の光軸１１を通る対角線と平行であり開口パターン７ａの中心を通る直線上のうち少なくとも１箇所に補助パターンが配置されていればよい。これにより、ウェハ９上にホール形状を投影することは可能である。
【００２６】
また、マスク７には、該第２の強度分布の光の強度が大きくなる領域に開口パターン７ａが形成されている。
【００２７】
次に、以上のような構成を有する投影露光装置１００の投影露光方法の有効性について説明する。
【００２８】
先ず、マスク上に形成される補助パターンの配置の例について説明する。
【００２９】
図４Ａは、ウェハ上に転写されるパターンの間隔が狭い場合の一例を示す図である。また、図４Ｂは、図４Ａのパターンを転写するためのマスクに形成された補助パターン（ＳＲＡＦ）の配置の一例を示す図である。
【００３０】
図４Ａに示すように、ウェハに転写されるパターン９ａは長方形格子状（ここでは正方形格子状）に配置されている。近接するパターン９ａ間の距離（ピッチ）Ｄ１は、２００ｎｍ未満であり、格子の対角に位置するパターン９ａ間の距離Ｄ２は、２００ｎｍ以上である。
【００３１】
ここで、補助パターン７ｂを配置するためには、パターン９ａ間に例えば２００ｎｍ以上の距離が必要である。この場合、図４Ｂに示すように、近接する開口パターン７ａ間には補助パターン７ｂを配置できず、格子の対角に位置する２つの開口パターン７ａ間に補助パターン７ｂが配置される。すなわち、マスク７に形成された開口パターン７ａ、補助パターン７ｂを含むパターンは、面心長方形格子状（千鳥格子状）に配置されている。この面心長方形格子は、図２の八角形１０の光軸１１を通る対角線と平行な辺を有する。
【００３２】
一方、図５Ａは、ウェハ上に転写されるパターンの間隔が広い場合の一例を示す図である。また、図５Ｂは、図５Ａのパターンを転写するためのマスクに形成された補助パターン（ＳＲＡＦ）の配置の一例を示す図である。
【００３３】
図５Ａに示すように、ウェハに転写されるパターン９ａは長方形格子状に配置されている。近接するパターン９ａ間の距離（ピッチ）Ｄ１は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ未満である。
【００３４】
したがって、図５Ｂに示すように、近接する開口パターン７ａ間に補助パターン７ｂが配置される。すなわち、マスク７に形成された開口パターン７ａは、長方形格子状（ここでは正方形格子状）に配置されている。すなわち、マスク７に形成された開口パターン７ａは、長方形格子状に配置され、補助パターン７ｂは、面心長方形格子状に配置されている。この長方形格子は、図２の八角形１０の光軸１１を通る対角線と平行な辺を有し、面心長方形格子は、その長方形格子が有する平行な辺から４５度傾いた辺を有する。
【００３５】
なお、パターン９ａのピッチが３００ｎｍを超えると、複数個の補助パターン（ＳＲＡＦ）７ｂを配置することが可能となる。
【００３６】
次に、長方形格子状および面心長方形格子状に配置されたパターンが形成されたマスクを用いて、種々の照明形状（通常照明、輪帯、四重極、八重極（本実施例））の照明によりレジストを露光し、焦点深度特性を評価した。なお、八重極の照明には、図２に示す光軸１１の近傍において光（照明）の強度が大きくなる第２の強度分布は、含まれていない。
【００３７】
図６は、ウェハ上に長方形格子状に形成されたパターン間の距離と焦点深度との関係を示す図である。また、図７は、ウェハ上に面心長方形格子状に形成されたパターン間の距離と焦点深度との関係を示す図である。また、図８は、マスクに照射される光の強度分布（照明形状）の比較例を示す図である。
【００３８】
なお、図６、図７では、一例として、マスクに形成されたパターンを開口パターン７ａのみとして評価した。また、比較例である四重極の照明形状は、例えば、図８に示すような長方形格子状に配置されたパターンが形成されたマスクに適応させた照明形状とする。
【００３９】
図６に示すように、四重極の照明形状の比較例は、焦点深度が一番深く、よい特性が得られていている。また、八重極の照明形状の本実施例では、焦点深度が通常照明および輪帯の照明と同等以上の特性が得られていている。
【００４０】
一方、図７に示すように、四重極の照明形状の比較例では、焦点深度が一番浅くなり、特性が劣化する。しかし、八重極の照明形状の本実施例では、焦点深度が通常照明および輪帯の照明と同等以上の特性が得られていている。
【００４１】
このように、八重極の照明形状を用いた本実施例に係る投影露光方法は、ウェハ上に面心長方形格子状に形成されたパターンおよび長方形格子状に形成されたパターンに対して、解像性を向上することができる。
【００４２】
既述のように、図６、図７では、一例として、マスクに形成されたパターンを開口パターン７ａのみとして評価した。しかし、開口パターン７ａの一部が補助パターン７ｂに置き換わっても、同様の特性となる。
【００４３】
したがって、既述の図４Ｂ、図５Ｂに示す補助パターン７ｂ、開口パターン７ａの配置を有するマスクを用いても、本実施例の投影露光方法では、マスクに照射される光が図２に示すような照明形状を有することにより、適切に所望のパターンを投影露光することができる。
【００４４】
ここで、図９は、面心長方形格子状および長方形格子状に形成されたパターンを有するマスクの一例を示す図である。
【００４５】
図９に示すように、マスク７の領域Ｘでは、複数の開口パターン７ａが長方形格子状に配置されている。
【００４６】
さらに、領域Ｘのうち補助パターンを配置可能な領域では、八角形１０の光軸１１を通る第１の対角線と平行であり開口パターン７ａの中心を通る直線上に補助パターン７ｂ１が配置されている。なお、図９では、補助パターン７ｂ１は、直行する２つの該第１の対角線に対応する分（４箇所）を記載している。
【００４７】
さらに、領域Ｘのうち補助パターンを配置可能な領域では、八角形１０の光軸１１を通る第２の対角線と平行であり開口パターンの中心を通る直線上に補助パターン７ｂ２が配置されている。なお、図９では、補助パターン７ｂ２は、直行する２つの該第２の対角線に対応する分（４箇所）を記載している。
【００４８】
なお、該第１の対角線と該第２の対角線とは、４５度傾いて光軸１１で交わる関係にあるものとする。
【００４９】
また、図９に示すように、マスク７の領域Ｙでは、複数の開口パターン７ａが面心長方形格子状に配置されている。
【００５０】
さらに、領域Ｙのうち補助パターンを配置可能な領域では、該第１の対角線と平行であり開口パターン７ａの中心を通る直線上に補助パターン７ｂ１が配置されている。なお、図９では、補助パターン７ｂ１は、直行する２つの該第１の対角線に対応する分（４箇所）を記載している。
【００５１】
さらに、領域Ｙのうち補助パターンを配置可能な領域では、該第２の対角線と平行であり開口パターンの中心を通る直線上に補助パターン７ｂ２が配置されている。なお、図９では、補助パターン７ｂ２は、直行する２つの第２の対角線に対応する分（４箇所）を記載している。
【００５２】
なお、既述のように、長方形格子および面心長方形格子は、図２の八角形１０の光軸１１を通る対角線と平行な辺を有するものとする。
【００５３】
また、図１０は、比較例である四重極の照明形状の照明と、図９に示すマスクとを用いて、ウェハ上に転写されたパターンを示す図である。また、図１１は、本実施例の八重極の照明形状の照明と、図９に示すマスクとを用いて、ウェハ上に転写されたパターンを示す図である。
【００５４】
図１０に示すように、マスク７の領域Ｘの長方形格子状に密に配置された開口パターン７ａに対応するホールパターン９ａと、周辺に補助パターン７ｂ１が形成された開口パターン７ａに対応するホールパターン９ａとが転写される。言い換えれば、マスク７の領域Ｙの面心長方形格子状に密に配置された開口パターン７ａに対応するホールパターン９ａと、周辺に補助パターン７ｂｂが形成された開口パターン７ａに対応するホールパターン９ａとは転写されない。これは、既述のように、比較例の四重極の照明形状が、図８に示すような長方形格子状に配置された開口パターンが形成されたマスクに対応することによる。
【００５５】
一方、図１１に示すように、マスク７の領域Ｘの長方形格子状に配置され開口パターン７ａ、およびマスク７の領域Ｙの面心長方形格子状に配置され開口パターン７ａに対応するホールパターン９ａの全てが転写される。このように、本実施例に係る投影露光方法では、１回の露光により、開口パターン７ａおよび補助パターン７ｂに応じたホールパターン９ａをウェハ９上に投影するようになっている。
【００５６】
次に、より好ましい照明条件について検討した結果について説明する。ここでは、光軸１１の近傍において光（照明）の強度が大きくなる第２の強度分布の有無で、焦点深度の特性を評価した。
【００５７】
図１２は、ウェハ上に長方形格子状に形成されたパターン間の距離と焦点深度との関係を示す図である。なお、図１２において、八重極＋中心開口の照明形状は、例えば、図２に示す照明形状に相当する。
【００５８】
図１２に示すように、八重極の照明形状を有する照明により形成されたホールパターンは、そのピッチが１２０ｎｍ〜１６０ｎｍで焦点深度がより深くなるが、そのピッチが２００ｎｍ付近で焦点深度が１００ｎｍ程度まで浅くなる。
【００５９】
一方、八重極＋中心開口の照明形状を有する照明により形成されたホールパターンは、そのピッチが１２０ｎｍから２００ｎｍでも焦点深度１２０ｎｍ以上を確保している。
【００６０】
したがって、八重極＋中心開口の照明形状を有する照明の方がより安定して、ホールパターンを解像することができると考えられる。
【００６１】
以上のように、本実施例に係る投影露光方法によれば、密度が高いピッチのパターンに対して解像性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一態様である実施例１に係る投影露光装置１００の基本構成を示す図である。
【図２】光軸に略垂直な面内における、マスクに照射される光の強度分布（照明形状）の一例を示す図である。
【図３】図１に示す投影露光装置１００のマスク７に形成されたパターンの一例を示す図である。
【図４Ａ】ウェハ上に転写されるパターンの間隔が狭い場合の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａのパターンを転写するためのマスクに形成された補助パターン（ＳＲＡＦ）の配置の一例を示す図である。
【図５Ａ】ウェハ上に転写されるパターンの間隔が広い場合の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａのパターンを転写するためのマスクに形成された補助パターン（ＳＲＡＦ）の配置の一例を示す図である。
【図６】ウェハ上に長方形格子状に形成されたパターン間の距離と焦点深度との関係を示す図である。
【図７】ウェハ上に面心長方形格子状に形成されたパターン間の距離と焦点深度との関係を示す図である。
【図８】マスクに照射される光の強度分布（照明形状）の比較例を示す図である。
【図９】面心長方形格子状および長方形格子状に形成されたパターンを有するマスクの一例を示す図である。
【図１０】比較例である四重極の照明形状の照明と、図９に示すマスクとを用いて、ウェハ上に転写されたパターンを示す図である。
【図１１】本実施例の八重極の照明形状の照明と、図９に示すマスクとを用いて、ウェハ上に転写されたパターンを示す図である。
【図１２】ウェハ上に長方形格子状に形成されたパターン間の距離と焦点深度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  光源
２  第１集光光学系
３  均一化光学系
４  ２次光源
５  ２次光源変調フィルタ
６  第２集光光学系
７  マスク（レチクル）
７ａ  開口パターン
７ｂ、７ｂ１、７ｂ２  補助パターン
８  投影光学系
９  ウェハ
９ａ  ホールパターン
１０  八角形
１０ａ  頂点
１１  光軸
１２  直線
１３  正八角形
１３ａ  頂点
１００  投影露光装置
【図１】
2009231769.tif 000003
【図２】
2009231769.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2009231769.tif 000009
【図６】
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【図７】
2009231769.tif 000011
【図８】
2009231769.tif 000012
【図９】
2009231769.tif 000013
【図１０】
2009231769.tif 000014
【図１１】
2009231769.tif 000015
【図１２】
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