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JP4838646B2 - Photomask, exposure apparatus and method - Google Patents
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve use efficiency of light in entire lithography by efficiently utilizing excessive spectra generating at shorter wavelengths than i-line without abandoning. <P>SOLUTION: A material having a band gap wavelength of near 365 nm between the conduction band and the valence band is disposed in a path from a light source to a substrate so that the material receives rays at wavelengths shorter than the band gap wavelength in the light emitting from the light source, exciting electrons in the valence band to one of energy levels in the conduction band and inducing emission of light at the band gap wavelength from the conduction band by the excited electrons. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、フォトマスク、露光装置及び方法に関し、特に光源から照射された光を高効率に活用する際に好適なフォトマスク、露光装置及び方法に関する。   The present invention relates to a photomask, an exposure apparatus, and a method, and more particularly, to a photomask, an exposure apparatus, and a method that are suitable for efficiently using light emitted from a light source.

従来、半導体素子などの製造に使用される露光装置 は、フォトマスク上に形成された回路パターンを、投影光学系を介してウエハ等の感光性基板上に投影転写する。感光性基板上にはレジストが塗布されており、投影光学系を介した投影露光によりレジストを感光させてマスクパターンに対応したレジストパターンを得ている。通常、このレジストは紫外線や可視光線に感光する。   2. Description of the Related Art Conventionally, an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element projects and transfers a circuit pattern formed on a photomask onto a photosensitive substrate such as a wafer via a projection optical system. A resist is applied on the photosensitive substrate, and the resist is exposed by projection exposure through a projection optical system to obtain a resist pattern corresponding to the mask pattern. Usually, this resist is sensitive to ultraviolet rays and visible light.

ところで近年、半導体微細加工技術の発展により、量子力学的効果が顕著に現れるサイズまでに微細な構造をもつ半導体素子が実現され、また、この量子力学的効果を利用した半導体素子や、ナノメータサイズまで小型化させた偏光素子を初めとしたナノデバイスも提案されている。このようなナノデバイスを微細加工する際には、露光光源としてg線より波長の短いi線を用いるほうが、より解像度を向上させることができることから、望ましいものといえる。従来において、このi線を利用して露光を行う装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)   By the way, in recent years, the development of semiconductor microfabrication technology has realized semiconductor devices with a fine structure up to the size where the quantum mechanical effect appears prominently. Also, semiconductor devices using this quantum mechanical effect and nanometer size have been realized. Nanodevices such as miniaturized polarizing elements have also been proposed. When finely processing such a nanodevice, it can be said that it is desirable to use i-line having a shorter wavelength than g-line as an exposure light source because the resolution can be further improved. Conventionally, an apparatus for performing exposure using the i-line has been proposed (for example, see Patent Document 1).

図5は、光源としてのHgランプから出射された光のスペクトル分析結果を示している。i線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)に関しては高強度のスペクトルが観察されるが、さらに、このi線よりも短波長において、多くのスペクトルが発生している(以下、これらi線より短波長において発生したスペクトルを余分なスペクトルという。)。従来においては、このようなHgランプから出射された光のうちi線に相当する波長の光成分のみを利用し、余分なスペクトルは特に活用されることなくそのまま捨てていた。このため、Hgランプから出射される光を効率よく活用することができないという問題点があった。
特開2002−248338号公報
FIG. 5 shows a spectrum analysis result of light emitted from an Hg lamp as a light source. A high-intensity spectrum is observed for i-line (365 nm), h-line (405 nm), and g-line (436 nm), and many spectra are generated at shorter wavelengths than this i-line (hereinafter referred to as “line”). The spectrum generated at a shorter wavelength than these i lines is referred to as an extra spectrum.) Conventionally, only the light component having a wavelength corresponding to the i-line among the light emitted from such an Hg lamp is used, and the extra spectrum is discarded without being particularly utilized. For this reason, there has been a problem that the light emitted from the Hg lamp cannot be utilized efficiently.
JP 2002-248338 A

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、i線より短波長において発生した余分なスペクトルを捨てることなく効率よく利用することにより、リソグラフィ全体の光の利用効率を向上させることが可能なフォトマスク、露光装置及び方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to efficiently use an unnecessary spectrum generated at a shorter wavelength than the i-line without throwing away the spectrum. An object of the present invention is to provide a photomask, an exposure apparatus and a method capable of improving the light use efficiency of the entire lithography.

本発明に係るフォトマスクは、上述した課題を解決するために、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が365nm近傍である材料で構成され、光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からi線に対応する光を放出することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the photomask according to the present invention is made of a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band of around 365 nm, and the band gap wavelength of the light emitted from the light source. In response to the following light, electrons in the valence band are excited to any one energy level in the conduction band, and light corresponding to i-line is emitted from the conduction band based on the excited electrons. It is characterized by that.

また、本発明に係るフォトマスクは、上述した課題を解決するために、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が405nm近傍である材料で構成され、光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からh線に対応する光を放出することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the photomask according to the present invention is made of a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band in the vicinity of 405 nm, and the band out of the light emitted from the light source. In response to light having a gap wavelength or less, electrons in the valence band are excited to any one energy level in the conduction band, and light corresponding to h-line is emitted from the conduction band based on the excited electrons. It is characterized by releasing.

さらに、本発明に係るフォトマスクは、上述した課題を解決するために、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が436nm近傍である材料で構成され、光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からg線に対応する光を放出することを特徴とする。   Furthermore, in order to solve the above-described problems, the photomask according to the present invention is made of a material having a band gap wavelength between the conduction band and the valence band of around 436 nm, and the band out of the light emitted from the light source. In response to light having a gap wavelength or less, electrons in the valence band are excited to any one energy level in the conduction band, and light corresponding to g-line is emitted from the conduction band based on the excited electrons. It is characterized by releasing.

本発明に係る露光装置は、上述した課題を解決するために、光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光装置において、上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が365nm近傍である材料が配置され、上記材料は、上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からi線に対応する光を放出することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that projects a pattern image of a photomask onto a photosensitive substrate through a plurality of optical elements with light emitted from a light source. In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between the conduction band and the valence band near 365 nm is disposed, and the material is equal to or less than the band gap wavelength of the light emitted from the light source. In response to this light, the electrons in the valence band are excited to any one energy level in the conduction band, and light corresponding to i-line is emitted from the conduction band based on the excited electrons. It is characterized by.

また、本発明に係る露光装置は、上述した課題を解決するために、光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光装置において、上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が405nm近傍である材料が配置され、上記材料は、上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からh線に対応する光を放出することを特徴とする。   Further, an exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that projects a pattern image of a photomask onto a photosensitive substrate through a plurality of optical elements by light emitted from a light source in order to solve the above-described problems. In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band in the vicinity of 405 nm is disposed, and the material is the band gap of the light emitted from the light source. Receiving light of a wavelength or less, the electrons in the valence band are excited to any one energy level in the conduction band, and light corresponding to the h-line is emitted from the conduction band based on the excited electrons. It is characterized by doing.

さらに本発明に係る露光装置は、上述した課題を解決するために、光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光装置において、上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が436nm近傍である材料が配置され、上記材料は、上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からg線に対応する光を放出することを特徴とする。   Further, an exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that projects a pattern image of a photomask onto a photosensitive substrate through a plurality of optical elements by light emitted from a light source in order to solve the above-described problem. In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band in the vicinity of 436 nm is disposed, and the material is the band gap wavelength of the light emitted from the light source. In response to the following light, electrons in the valence band are excited to any one energy level in the conduction band, and light corresponding to g-line is emitted from the conduction band based on the excited electrons. It is characterized by that.

本発明に係る露光方法は、上述した課題を解決するために、光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光方法において、上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が365nm近傍である材料を配置し、上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からi線に対応する光を放出することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an exposure method according to the present invention is an exposure method in which a pattern image of a photomask is projected onto a photosensitive substrate through a plurality of optical elements with light emitted from a light source. In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between the conduction band and the valence band of around 365 nm is disposed, and the light emitted from the light source is not more than the band gap wavelength. Then, an electron in the valence band is excited to any one energy level in the conduction band, and light corresponding to i-line is emitted from the conduction band based on the excited electron. .

また、本発明に係る露光方法は、上述した課題を解決するために、光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光方法において、上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が405nm近傍である材料を配置し、上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からh線に対応する光を放出することを特徴とする。   Further, an exposure method according to the present invention is an exposure method in which a pattern image of a photomask is projected onto a photosensitive substrate through a plurality of optical elements by light emitted from a light source in order to solve the above-described problem. In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band of around 405 nm is disposed, and light having a band gap wavelength equal to or smaller than the light emitted from the light source. In response, the electron in the valence band is excited to any one energy level in the conduction band, and light corresponding to the h-line is emitted from the conduction band based on the excited electron. And

さらに、本発明に係る露光方法は、上述した課題を解決するために、光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光方法において、上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が436nm近傍である材料を配置し、上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からg線に対応する光を放出することを特徴とする。   Furthermore, an exposure method according to the present invention is an exposure method in which a pattern image of a photomask is projected onto a photosensitive substrate via a plurality of optical elements with light emitted from a light source in order to solve the above-described problems. In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band near 436 nm is disposed, and light having a band gap wavelength equal to or smaller than the light emitted from the light source. In response, the electron in the valence band is excited to any one energy level in the conduction band, and light corresponding to g-line is emitted from the conduction band based on the excited electron. And

本発明では、伝導帯と価電子帯との間で所定のバンドギャップ波長を持つ材料を光源から感光性基板に至る経路において配置し、光源から出射された光のうちバンドギャップ波長以下の光を受けて、価電子帯における電子を伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて伝導帯からバンドギャップ波長の光を放出する。   In the present invention, a material having a predetermined band gap wavelength between the conduction band and the valence band is disposed in a path from the light source to the photosensitive substrate, and light having a band gap wavelength or less is emitted from the light source. In response, electrons in the valence band are excited to any one energy level in the conduction band, and light having a band gap wavelength is emitted from the conduction band based on the excited electrons.

これにより、通常捨てられるべき余分なスペクトルの光を、有効活用することが可能となり、リソグラフィ全体の光の利用効率を向上させることが可能となる。   As a result, it is possible to effectively utilize the extra spectrum light that should normally be discarded, and to improve the light utilization efficiency of the entire lithography.

以下、本発明を実施するための最良の形態として、光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光装置について、図面を参照しながら詳細に説明をする。   Hereinafter, as the best mode for carrying out the present invention, an exposure apparatus that projects a pattern image of a photomask onto a photosensitive substrate through a plurality of optical elements by light emitted from a light source will be described with reference to the drawings. While explaining in detail.

本発明を適用した露光装置1は、図1に示すように、光を出射するための光源11と、光源11から出射された光を集光する照明光学系12と、集積回路パターンが描かれたフォトマスク13とを備えている。また、この露光システム1には、例えばシリコン酸化膜等で構成され、表面にレジスト膜22が形成された基板21が配置される。即ち、このレジスト膜22が形成された基板21によりいわゆる感光性基板が成立することになる。   As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 1 to which the present invention is applied has a light source 11 for emitting light, an illumination optical system 12 for condensing the light emitted from the light source 11, and an integrated circuit pattern. The photomask 13 is provided. The exposure system 1 is provided with a substrate 21 made of, for example, a silicon oxide film and having a resist film 22 formed on the surface thereof. That is, a so-called photosensitive substrate is formed by the substrate 21 on which the resist film 22 is formed.

光源11は、図示しない駆動電源による制御に基づき、図5に示すような波長プロファイルの光を出射するHgランプである。ちなみにこの光源11の周囲には、図示しない冷却装置から送出される冷却媒体を循環させてもよい。   The light source 11 is an Hg lamp that emits light having a wavelength profile as shown in FIG. 5 based on control by a driving power source (not shown). Incidentally, a cooling medium delivered from a cooling device (not shown) may be circulated around the light source 11.

照明光学系12は、フォトマスク13上に照射するビーム径やビーム形状を制御する。また照明光学系12は、光源11とともにフォトマスク13に対する光の入射角度を制御する。   The illumination optical system 12 controls the beam diameter and beam shape with which the photomask 13 is irradiated. The illumination optical system 12 controls the incident angle of light with respect to the photomask 13 together with the light source 11.

フォトマスク13は、光を遮蔽するCr薄膜を集積回路パターンに応じて形成した石英等からなるガラス板からなり、上述した照明光学系12によりビーム径等が制御された光が照射される。これにより、このフォトマスク13に形成されたパターン像が、レジスト膜22上に投影されることになる。特にナノデバイスを微細加工する際には、このレジスト膜22上にi線を用いることにより、解像度を向上させることができる。   The photomask 13 is made of a glass plate made of quartz or the like in which a Cr thin film for shielding light is formed according to an integrated circuit pattern, and is irradiated with light whose beam diameter is controlled by the illumination optical system 12 described above. As a result, the pattern image formed on the photomask 13 is projected onto the resist film 22. Particularly when the nanodevice is finely processed, the resolution can be improved by using i-line on the resist film 22.

なお、この露光装置1では、フォトマスク13と、前工程における集積回路パターンとの間で容易にマスク合わせを行うために、高精度ステージや干渉系による位置決め機構、さらにはアライメントマーク読み取り光学系等を備えるようにしてもよい。
レジスト膜22は、光に感応して化学反応を起こす有機感光樹脂である。このレジスト膜22として、光の照射された領域につき、重合,架橋して現像液に不溶になるネガ型、又は、光の照射された領域につき分解して現像液に対して可溶になるポジ型のいずれを適用してもよい。
In the exposure apparatus 1, in order to easily perform mask alignment between the photomask 13 and the integrated circuit pattern in the previous process, a positioning mechanism using a high-precision stage or an interference system, an alignment mark reading optical system, etc. You may make it provide.
The resist film 22 is an organic photosensitive resin that causes a chemical reaction in response to light. The resist film 22 is a negative type that is polymerized and cross-linked in the region irradiated with light and becomes insoluble in the developer, or a positive type that decomposes in the region irradiated with light and becomes soluble in the developer. Any type of mold may be applied.

次に、フォトマスク13の詳細な構成について説明をする。図2(a)に示すフォトマスク13は、ガラス板31と、このガラス板31に積層された酸化亜鉛(ZnO)を含む酸化亜鉛層32と、この酸化亜鉛層32の表面に形成されたCr薄膜33とを有している。このフォトマスク13に照射された光は、ガラス板31を通過し、酸化亜鉛層32を透過し、Cr薄膜33が形成されている領域に照射される光は遮蔽され、またCr薄膜33が形成されていない領域を透過した光は、そのままレジスト膜22を照明することになる。すなわち、この集積回路パターンを予め描いたフォトマスク13に、上述の如く光を照射することにより、当該パターンをレジスト膜22へ転写することができる。   Next, the detailed configuration of the photomask 13 will be described. A photomask 13 shown in FIG. 2A includes a glass plate 31, a zinc oxide layer 32 containing zinc oxide (ZnO) laminated on the glass plate 31, and Cr formed on the surface of the zinc oxide layer 32. A thin film 33. The light irradiated to the photomask 13 passes through the glass plate 31, passes through the zinc oxide layer 32, and the light irradiated to the region where the Cr thin film 33 is formed is shielded, and the Cr thin film 33 is formed. The light that has passed through the non-applied region illuminates the resist film 22 as it is. That is, the pattern can be transferred to the resist film 22 by irradiating the photomask 13 on which the integrated circuit pattern is drawn in advance with light as described above.

図2(b)に示すフォトマスク13は、ガラス板31と、このガラス板31表面に形成されたCr薄膜33とを有し、さらにこのCr薄膜33が形成されていない領域においては、酸化亜鉛を含むナノ微結晶34が形成されている。このフォトマスク13に照射された光は、ガラス板31を通過し、Cr薄膜33が形成されている領域に照射される光は遮蔽され、またCr薄膜33が形成されていない領域を透過した光は、ナノ微結晶34を通過した上でそのままレジスト膜22を照明することになる。   The photomask 13 shown in FIG. 2 (b) has a glass plate 31 and a Cr thin film 33 formed on the surface of the glass plate 31, and in a region where the Cr thin film 33 is not formed, zinc oxide. The nanocrystallite 34 containing is formed. The light applied to the photomask 13 passes through the glass plate 31, the light applied to the region where the Cr thin film 33 is formed is shielded, and the light transmitted through the region where the Cr thin film 33 is not formed. Irradiates the resist film 22 as it is after passing through the nanocrystallites 34.

即ち、このレジスト膜22に照射される光は、酸化亜鉛を含む酸化亜鉛層32又はナノ微結晶34を通過していくことになる。   That is, the light applied to the resist film 22 passes through the zinc oxide layer 32 or the nanocrystallite 34 containing zinc oxide.

図3は、この酸化亜鉛層32並びにナノ微結晶34に含まれる酸化亜鉛のエネルギーバンド図および吸収スペクトルを示している。   FIG. 3 shows an energy band diagram and an absorption spectrum of zinc oxide contained in the zinc oxide layer 32 and the nanocrystallite 34.

酸化亜鉛層32又はナノ微結晶34に対して発光波長よりも短波長側の波長を吸収される。このような光が入射した場合に、酸化亜鉛中の価電子帯41中の電子が伝導帯42へ励起されることになる。   The zinc oxide layer 32 or the nanocrystallite 34 is absorbed at a wavelength shorter than the emission wavelength. When such light enters, electrons in the valence band 41 in zinc oxide are excited to the conduction band 42.

伝導帯42に励起された電子は、最終的に荷電子帯のホールと再結合しその際に光が放出される。この放出される光の波長は、あくまで価電子帯41と伝導帯42(エネルギー準位42)との間のバンドギャップ波長に対応するものであり、この例(MgxZn1-xO:x=0の場合)においては、365nm近傍になり、i線の波長となる。 The electrons excited in the conduction band 42 are finally recombined with holes in the valence band, and light is emitted at that time. The wavelength of the emitted light corresponds to the band gap wavelength between the valence band 41 and the conduction band 42 (energy level 42), and this example (Mg x Zn 1-x O: x In the case of = 0), the wavelength is in the vicinity of 365 nm and becomes the wavelength of i-line.

このように、酸化亜鉛における伝導帯41と価電子帯42とのバンドギャップ波長は、365nm近傍であるため、これよりも短波長の光が入射された場合に、エネルギー準位42よりエネルギー的に上位の準位(サイドバンド等)に電子を一度励起させる。この励起させた電子がエネルギー準位42まで落ちてきた場合に、これに基づいて、i線の光を放出することができる。   Thus, since the band gap wavelength between the conduction band 41 and the valence band 42 in zinc oxide is near 365 nm, when light having a shorter wavelength than this is incident, it is more energetically than the energy level 42. Electrons are excited once to the upper level (sideband, etc.). When this excited electron falls to the energy level 42, i-line light can be emitted based on this.

因みに、上述した例においては、価電子帯42中のエネルギー準位中に存在するサイドバンドに一度励起子を励起させる場合を例に挙げて説明をしているが、他の365nm以下のバンドギャップ波長を有するエネルギー準位についても同様の機構に基づいて、電子をサイドバンドに励起させ、i線の波長の光を放出させることが可能となる。   Incidentally, in the above-described example, the case where the exciton is excited once in the side band existing in the energy level in the valence band 42 is described as an example, but other band gaps of 365 nm or less are described. Based on the same mechanism for energy levels having wavelengths, it is possible to excite electrons to the sideband and emit light having an i-line wavelength.

即ち、365nmの波長の光が入射される場合のみならず、365nmより短波長の光が入射された場合においても、これをエネルギー準位42より上位のサイドバンドの準位へ一度励起させ、エネルギー準位42へ落とし込むことにより、365nmの波長からなる光を放出することが可能となる。これは酸化亜鉛により、波長365nmより短波長の光を365nmの光に変換したことを意味している。   That is, not only when light having a wavelength of 365 nm is incident, but also when light having a wavelength shorter than 365 nm is incident, this is excited once to the level of the sideband higher than the energy level 42, and the energy By dropping into the level 42, light having a wavelength of 365 nm can be emitted. This means that zinc oxide converted light having a wavelength shorter than 365 nm into light having a wavelength of 365 nm.

その結果、365nm以下の波長の光は、図4(a)に示すように、余分なスペクトルが取り除かれ、その分が365nmの波長の光に加算されることになる。即ち、波長365nmよりも短波長である余分なスペクトルの積分強度がi線の波長の光に加算されることになる。これにより、通常捨てられるべき余分なスペクトルの光を、i線の光として有効活用することが可能となる。   As a result, the light having a wavelength of 365 nm or less has its extra spectrum removed as shown in FIG. 4A, and the added amount is added to the light having a wavelength of 365 nm. That is, the integral intensity of an extra spectrum that is shorter than the wavelength of 365 nm is added to the light of the i-line wavelength. As a result, it is possible to effectively utilize extra spectrum light that should normally be discarded as i-line light.

即ち、本発明においては、i線より短波長において発生した余分なスペクトルを捨てることなく効率よく利用することにより、リソグラフィ全体の光の利用効率を向上させることが可能となる。   In other words, in the present invention, it is possible to improve the light utilization efficiency of the entire lithography by efficiently utilizing an extra spectrum generated at a wavelength shorter than that of the i-line without throwing it away.

なお、上述の説明においては、酸化亜鉛を含む酸化亜鉛層32又はナノ微結晶34を利用する場合を例に挙げて説明をしたが、かかる場合に限定されるものではない。この酸化亜鉛の代替として、AlxGa1-x N、InxGa1-xN(0≦x≦1)を利用するようにしてもよい。AlとGaの元素比率、或いはInとGaとの元素比率を改変することにより、200nm付近から365nmに至るまで、伝導帯41と価電子帯42とのバンドギャップ波長を自在に制御することができる。その結果、放出する光の波長をi線としての365nmに限定することなく、任意の光の波長に調整することが可能となる。例えば、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長を405nm近傍とすることにより、上記価電子帯からh線に対応する光を放出するようにしてもよい。また、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長を436nm近傍とすることにより、上記価電子帯からh線に対応する光を放出するようにしてもよい。さらに、これらの代替として、ダイヤモンドを適用するようにしてもよい。 In the above description, the case where the zinc oxide layer 32 containing zinc oxide or the nanocrystallite 34 is used has been described as an example. However, the present invention is not limited to this case. As an alternative to this zinc oxide, Al x Ga 1-x N, In x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) may be used. By changing the element ratio of Al and Ga or the element ratio of In and Ga, the band gap wavelength between the conduction band 41 and the valence band 42 can be freely controlled from around 200 nm to 365 nm. . As a result, the wavelength of emitted light can be adjusted to an arbitrary wavelength of light without being limited to 365 nm as i-line. For example, the light corresponding to the h-line may be emitted from the valence band by setting the band gap wavelength between the conduction band and the valence band to around 405 nm. Further, the light corresponding to the h-line may be emitted from the valence band by setting the band gap wavelength between the conduction band and the valence band in the vicinity of 436 nm. Furthermore, diamond may be applied as an alternative to these.

このようにしてバンドギャップ波長をλaに調整した場合に、それよりも短波長の光を吸収することができ、この吸収した光をバンドギャップ波長λaで発光させることが可能となり、透過効率を大幅に増大させることが可能となる。   When the bandgap wavelength is adjusted to λa in this way, light having a shorter wavelength can be absorbed, and the absorbed light can be emitted at the bandgap wavelength λa, greatly increasing the transmission efficiency. Can be increased.

また、本発明では、酸化亜鉛を含む材料をあくまでフォトマスク13に形成させる場合を例にとり説明をしたが、かかる場合に限定されるものではない。例えば、光源11から基板21に至る経路において、酸化亜鉛を含む材料が配置されていればよい。例えば、照明光学系12におけるレンズにこの酸化亜鉛を含む材料を被覆するようにしてもよい。また、光源11としてのHgランプ自体をこの酸化亜鉛で作製するようにしてもよい。   In the present invention, the case where a material containing zinc oxide is formed on the photomask 13 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this case. For example, a material containing zinc oxide may be disposed in the path from the light source 11 to the substrate 21. For example, the lens in the illumination optical system 12 may be coated with a material containing zinc oxide. Moreover, you may make it produce the Hg lamp itself as the light source 11 with this zinc oxide.

また、光源11は、Hgランプに限定されるものではなく、キセノンランプを利用するようにしてもよいし、LED等を適用するようにしてもよい。   The light source 11 is not limited to the Hg lamp, and a xenon lamp may be used, or an LED or the like may be applied.

本発明を適用した露光装置の構成図である。It is a block diagram of the exposure apparatus to which this invention is applied. 本発明を適用した露光装置におけるフォトマスクの詳細な構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of the photomask in the exposure apparatus to which this invention is applied. 酸化亜鉛層並びにナノ微結晶に含まれる酸化亜鉛のエネルギーバンド図を示している。The energy band figure of the zinc oxide contained in a zinc oxide layer and a nano crystallite is shown. 本発明を適用した露光装置の効果について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of the exposure apparatus to which this invention is applied. 光源としてのHgランプから出射された光のスペクトル分析結果を示す図である。It is a figure which shows the spectrum analysis result of the light radiate | emitted from the Hg lamp as a light source.

符号の説明Explanation of symbols

1 露光装置
11 光源
12 照明光学系
13 フォトマスク
21 基板
22 レジスト膜
31 ガラス板
32 酸化亜鉛層
33 Cr薄膜
34 ナノ微結晶
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure apparatus 11 Light source 12 Illumination optical system 13 Photomask 21 Substrate 22 Resist film 31 Glass plate 32 Zinc oxide layer 33 Cr thin film 34 Nanocrystal

Claims (12)

伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が365nm近傍である材料で構成され、光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からi線に対応する光を放出すること
を特徴とするフォトマスク。
A band gap wavelength between a conduction band and a valence band is made of a material in the vicinity of 365 nm, and receives light having a band gap wavelength equal to or less than the band gap wavelength out of light emitted from a light source, and converts electrons in the valence band to the conduction band. A photomask, wherein the photomask is excited to any one of the energy levels in the above, and light corresponding to i-line is emitted from the conduction band based on the excited electrons.
伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が405nm近傍である材料で構成され、光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からh線に対応する光を放出すること
を特徴とするフォトマスク。
A band gap wavelength between the conduction band and the valence band is made of a material in the vicinity of 405 nm, receives light having a band gap wavelength shorter than the light emitted from the light source, and converts electrons in the valence band to the conduction band. A photomask, wherein the photomask is excited to any one of the energy levels, and light corresponding to h-rays is emitted from the conduction band based on the excited electrons.
伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が436nm近傍である材料で構成され、光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からg線に対応する光を放出すること
を特徴とするフォトマスク。
A band gap wavelength between the conduction band and the valence band is made of a material in the vicinity of 436 nm, and receives light of the band gap wavelength or less out of the light emitted from the light source, and converts the electrons in the valence band to the conduction band. A photomask, wherein the photomask is excited to any one of the energy levels and light corresponding to g-line is emitted from the conduction band based on the excited electrons.
上記材料は、AlxGa1-x N、MgxZn1-xO、InxGa1-xN(0≦x≦1)、ダイヤモンドの何れかであること
を特徴とする請求項1〜3のうち何れか1項記載のフォトマスク。
The material is any one of Al x Ga 1-x N, Mg x Zn 1-x O, In x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1), and diamond. The photomask according to any one of 3.
光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光装置において、
上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が365nm近傍である材料が配置され、
上記材料は、上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からi線に対応する光を放出すること
を特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that projects a pattern image of a photomask onto a photosensitive substrate via a plurality of optical elements by light emitted from a light source,
In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band of around 365 nm is disposed,
The material receives light of the band gap wavelength or less out of the light emitted from the light source, and excites electrons in the valence band to any one energy level in the conduction band. An exposure apparatus that emits light corresponding to i-line from the conduction band based on electrons.
光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光装置において、
上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が405nm近傍である材料が配置され、
上記材料は、上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からh線に対応する光を放出すること
を特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that projects a pattern image of a photomask onto a photosensitive substrate via a plurality of optical elements by light emitted from a light source,
In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band of around 405 nm is disposed,
The material receives light of the band gap wavelength or less out of the light emitted from the light source, and excites electrons in the valence band to any one energy level in the conduction band. An exposure apparatus that emits light corresponding to h rays from the conduction band based on electrons.
光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光装置において、
上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が436nm近傍である材料が配置され、
上記材料は、上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からg線に対応する光を放出すること
を特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that projects a pattern image of a photomask onto a photosensitive substrate via a plurality of optical elements by light emitted from a light source,
In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band of around 436 nm is disposed,
The material receives light of the band gap wavelength or less out of the light emitted from the light source, and excites electrons in the valence band to any one energy level in the conduction band. An exposure apparatus that emits light corresponding to g-rays from the conduction band based on electrons.
上記材料は、AlxGa1-x N、MgxZn1-xO、InxGa1-xN(0≦x≦1)、ダイヤモンドの何れかであること
を特徴とする請求項5〜7のうち何れか1項記載の露光装置。
6. The material according to claim 5, wherein the material is any one of Al x Ga 1-x N, Mg x Zn 1-x O, In x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1), and diamond. The exposure apparatus according to any one of 7.
光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光方法において、
上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が365nm近傍である材料を配置し、
上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からi線に対応する光を放出すること
を特徴とする露光方法。
In an exposure method for projecting a pattern image of a photomask onto a photosensitive substrate via a plurality of optical elements by light emitted from a light source,
In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band of around 365 nm is disposed.
Based on the excited electrons, the electrons in the valence band are excited to any one energy level in the conduction band by receiving light of the band gap wavelength or less out of the light emitted from the light source. An exposure method characterized by emitting light corresponding to i-line from the conduction band.
光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光方法において、
上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が405nm近傍である材料を配置し、
上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からh線に対応する光を放出すること
を特徴とする露光方法。
In an exposure method for projecting a pattern image of a photomask onto a photosensitive substrate via a plurality of optical elements by light emitted from a light source,
In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band of around 405 nm is disposed,
Based on the excited electrons, the electrons in the valence band are excited to any one energy level in the conduction band by receiving light of the band gap wavelength or less out of the light emitted from the light source. An exposure method characterized by emitting light corresponding to h rays from the conduction band.
光源から出射された光により、フォトマスクのパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板に投影する露光方法において、
上記光源から上記感光性基板に至る経路において、伝導帯と価電子帯とのバンドギャップ波長が436nm近傍である材料を配置し、
上記光源から出射された光のうち上記バンドギャップ波長以下の光を受けて、上記価電子帯における電子を上記伝導帯における何れか一のエネルギー準位に励起させ、この励起された電子に基づいて上記伝導帯からg線に対応する光を放出すること
を特徴とする露光方法。
In an exposure method for projecting a pattern image of a photomask onto a photosensitive substrate via a plurality of optical elements by light emitted from a light source,
In the path from the light source to the photosensitive substrate, a material having a band gap wavelength between a conduction band and a valence band of around 436 nm is disposed,
Based on the excited electrons, the electrons in the valence band are excited to any one energy level in the conduction band by receiving light of the band gap wavelength or less out of the light emitted from the light source. An exposure method characterized by emitting light corresponding to g-line from the conduction band.
上記材料は、AlxGa1-x N、MgxZn1-xO、InxGa1-xN(0≦x≦1)、ダイヤモンドの何れかであること
を特徴とする請求項9〜11のうち何れか1項記載の露光方法。
The material is any one of Al x Ga 1-x N, Mg x Zn 1-x O, In x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1), and diamond. The exposure method according to any one of 11.
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