(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を透過する光源フィルタであって、
前記露光光が透過する第１領域と、
前記第１領域を挟んで設けられた第２領域とを含み、
前記露光光は、前記第１領域と前記第２領域との境界での反射なしに前記第１領域を透過する第１露光光と、
前記境界で反射され前記第１領域を一往復して透過する第２露光光とを含み、
前記第２露光光は前記第１露光光と２分の１波長の位相差を生じる光源フィルタ。
【請求項２】
前記第２領域は前記露光光に対する透過率が３０％以上であり、反射率が５５％以下の薄膜である請求項１に記載の光源フィルタ。
【請求項３】
前記薄膜は、Ｃｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉ、あるいはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉを主成分とする酸化物または窒化物からなる請求項２に記載の光源フィルタ。
【請求項４】
前記第１領域はＳＯＧ、スパッタＳｉＯ2、光学ガラスまたは有機膜のいずれかにより形成された請求項１ないし３のいずれかに記載の光源フィルタ。
【請求項５】
前記露光光の一部を遮光する遮光部分を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の光源フィルタ。
【請求項６】
露光光を投影する投影露光装置であって、
前記露光光を出射する光源と、
前記露光光を透過する光源フィルタとを含み、前記光源フィルタは、
前記露光光が透過する第１領域と、
前記第１領域を挟んで設けられた第２領域とを含み、
前記露光光は前記第１領域と前記第２領域との境界での反射なしに前記第１領域を透過する第１露光光と、
前記境界上で反射され前記第１領域を一往復して透過する第２露光光とを含み、
前記第２露光光は前記第１露光光と２分の１波長の位相差を生じ、
投影すべき形状を有するマスクとを含み、
前記光源フィルタを透過した第１および第２露光光を用いて前記マスクの投影形状を投影する投影露光装置。
【請求項７】
前記第２領域は前記露光光に対する透過率が３０％以上であり、反射率が５５％以下の薄膜である請求項６に記載の投影露光装置。
【請求項８】
前記薄膜は、Ｃｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉ、あるいはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉを主成分とする酸化物または窒化物からなる請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項９】
前記第１領域はＳＯＧまたはスパッタＳｉＯ2または光学ガラスまたは有機膜のいずれかにより形成された請求項６ないし８のいずれかに記載の投影露光装置。
【請求項１０】
前記光源フィルタに隣接して設けられた前記露光光の一部を遮光する遮光手段をさらに含む請求項６ないし９のいずれかに記載の投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は光源フィルタおよびそれを用いた投影露光装置に関し、特に照明光学系（２次光源面）に多重反射による干渉変調で露光光の位相を、また半透明膜により透過率を制御可能とした光源フィルタおよびそれを用いた投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
近年、半導体素子の高集積化に伴い、より微細なパターンでの回路構成が求められ、リソグラフィ技術に対する一層の微細化要求が著しい。そこで、ステッパと呼ばれる投影型露光装置を用い、その要求に応ずるべく検討がなされてきた。
【０００３】
従来からの検討の中心は露光装置に用いる光源波長の短波長化とそれに伴う光学系、レジスタなどの周辺技術の改良に重点がおかれ、高圧水銀ランプの輝線であるｇ線（波長：４３６ｎｍ）、ｉ線（波長：３６５ｎｍ）、さらにはＫｒＦエキシマレーザを用いたＤｅｅｐ  ＵＶ領域（波長：２４８ｎｍ）まで対象としている。
【０００４】
しかしながら、特に半導体素子の急速な高集積化に伴い、回路の最小線幅要求は０．３μｍ以下、さらに０．２μｍ以下と光源の波長と同等かそれ以下の値に近づきつつある。
【０００５】
ここで、投影型露光装置の限界解像度Ｒと焦点深度（ＤＯＦ）は一般に式（１）に示すレーリーの式により与えられる。
【０００６】
光源の波長を短波長化することは解像度などの向上に重要である。しかし、短波長化に伴う狭帯域化した光源と収差のない光学系の達成、ならびに露光波長域に適した透過率を有するレジストを中心とした周辺プロセスの構築など、露光システム全体としての高性能な成立が必要であり、光源波長などの短波長化や縮小投影レンズを中心とした光学系は限界に近づきつつある。また、当然ながらこれらの露光装置ならびに露光プロセスに対する投資も増大しコストの低減が難しい。
【０００７】
したがって、式（１）から光源波長の短波長化なしに解像度の向上を図るためには、投影レンズの高ＮＡ（開口数）化が挙げられる。
【０００８】
しかしながら、高ＮＡ化は式（２）より明らかなように、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の低下を招き、両特性の良好な達成には開口数ＮＡの最適化が必要である。また、高ＮＡ化は作製技術的にも困難を伴い、現状ではいわゆる最大の開口数ＮＡは０．６程度である。さらに、一般的に用いられている石英系のレンズ材料では、短波長領域での色収差の補正が難しく吸収も増大することから、発熱によるレンズ歪が問題になってくる。
【０００９】
【数１】
0003571397.tif 000002
【００１０】
そこで、近年、光源の波長や投影レンズの開口数ＮＡの改良なしに解像度および焦点深度の向上を図る幾つかの方法が提案されている。
【００１１】
マスクへの加工あるいは露光装置の光学系への遮光板の設置により解像度や焦点深度などの改善を図る方法は、露光装置としてこれまでどおりの光源とレンズが適用でき、かつ、レジストなどの周辺プロセスも生かせることで、大幅なコスト増なしに展開できる。
【００１２】
たとえば、特開昭５７−６２０５２によれば、周期的なパターンを有するマスクの不透明部を挟む両側の光透過部の少なくとも一方に、隣り合う光透過部とは位相の１８０°反転する透明膜を形成することにより、同一開口数ＮＡのレンズと比較して解像度を高める方法が開示されている（第１の方法）。
【００１３】
特開昭６２−６７５１４によれば、孤立（単一）パターンの解像度向上手段として、マスクの単一光透過部の周辺に良好な解像度が得られる範囲で位相の反転した、やはり透明膜で形成された光透過部を補助パターンとして設ける方法が開示されている（第２の方法）。
【００１４】
また、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂ９（６）  （３１１３）１９９１に、マスクパターンからの回折光の位相を制御し、多重焦点結像系を形成可能とすべく縮小投影レベルの瞳部分に光源フィルタを設置することにより、コンタクトホールパターンなどの繰返し性のない単一パターンの特性向上に有効な方法が開示されている（第３の方法）。
【００１５】
さらに、特開平４−１０１１４８では、照明光学系の瞳面かその共役面あるいは投影光学系の瞳面の少なくとも１箇所に、マスクの微細パターンから得られるフーリエ変換パターンに基づいて定めた１組以上の光透過部を有する遮光板を設け、同一開口数ＮＡのレンズに比較し繰返しパターンの解像度と焦点深度の向上を図る方法が開示されている（第４の方法）。
【００１６】
しかしながら、上記第１の方法は、規則的な繰返しパターンでなければ効果が得られない。また、シフト端部の位相反転により周期性パターンの端部にマスクパターンにないパターンを転写してしまう場合もある。さらに、実際の回路をレイアウトする場合は、複雑な回路パターン中に良好な効果が得られるようにシフタを配置する必要があり、この作業が非常に煩雑となる。さらに、回路構成によってはシフタレイアウトに矛盾を生じシフタの配置が困難な場合もあり、実用化に向けて大きな障害となっている。また、マスクの作製においても、シフタを不透明（遮光）パターンの上部、下部のどの位置に形成する場合でも、従来のマスク作製工程にない重ね合わせのプロセスを有し、高精度要求とともに工程の増加を招く。さらに、欠陥の検査・修正も、シフタが従来からの遮光膜であるＣｒ膜とは全く異なる透明膜であるため、検査・修正とも実用的な手法が得られていないのが現状である。
【００１７】
第２の方法は、第１の方法が適用できない単一パターンの特性向上に有益であるが、周囲に透過光の位相を反転した補助シフタが必要であり、パターンレイアウトは非常に煩雑で制約も増大する。また、補助パターンのサイズによっては不必要なパターンが転写されてしまうなどの問題もある。その他アライメント工程、欠陥検査・修正などのマスク作製上の問題は第１の方法と同様で実用上大きな障壁となっている。
【００１８】
第３の方法は、コンタクトホールパターンなどの周期性のない単一パターンの特性向上に有効であるが、この手法を達成するために縮小投影レンズ内にマスクパターンからの回折光の位相を制御・変調可能な光学素子を要する。さらに、この光学素子の位相変調領域は効果の得られるマスクパターンに依存があるため、適用パターンに応じて最適な変調光学素子を縮小投影レンズ内で交換しなければならない。したがって、この光学素子を含めた縮小投影レンズの透過率の確保と、光学素子の発熱などに起因する各種収差の除去は実用上極めて重大な問題である。
【００１９】
第４の方法は、シフタなどを形成しない従来どおりの通常マスクを用い、照明系へ遮光板を配置するだけで特性の向上が図れ有益であるが、パターンレイアウト方向依存を有し、限定されたレイアウト方向でしか良好な効果が得られない。また、最適化された所定の線幅より太い線幅領域では、焦点深度特性は通常の照明系で得られる特性よりも大幅に低下する。さらに、同一の線幅でもいわゆるパターンの疎密依存（近接効果）を有し、パターンピッチの違いにより良好な特性の得られる露光条件が異なる。しかも、この技術の最大の問題点は周期性のない単一パターンあるいはランダムパターンには全く改善効果が得られないことである。
【００２０】
図１２および１３は、従来の投影露光装置による簡単な結像原理を示す模式図である。図１２は通常のマスクパターンによる結像を示す図であり、図１３は露光光の回折角が大きく結像できない様子を示す図である。
【００２１】
図１２および１３において、従来の投影露光装置は、光源１とフライアイレンズ２とコンデンサレンズ４とマスク５と投影レンズ８とを含む。
【００２２】
光源１の下方にフライアイレンズ２が設けられ、フライアイレンズ２の下方にコンデンサレンズ４が設けられ、コンデンサレンズ４の下方にマスク５が設けられ、マスク５の下方に投影レンズ８が設けられている。ウエハ１０は投影レンズ８の下方に設置されている。
【００２３】
図１２を参照して、光源１からの露光光６１は、フライアイレンズ２およびコンデンサレンズ４を通りマスク５のパターンによって回折され回折光７１となって、投影レンズ８の瞳に取込まれ、０次光と回折された±１次光の３光束でウエハ１０上にマスクパターンが結像される。
【００２４】
図１３を参照して、微細なマスクパターンになるほどその回折角は大きくなり、微細さがある限界を越えると、そのパターンについては±１次回折光が投影レンズ８の有効瞳から外れ、ウエハ１０上に微細パターンを結像することができなくなる。
【００２５】
図１４は、従来の投影露光装置において遮光板１３を設けた場合の簡単な結像原理を示す模式図である。
【００２６】
光源１の下方にフライアイレンズ２が設けられ、フライアイレンズ２の下方に遮光板１３が設けられ、遮光板１３の下方にコンデンサレンズ４が設けられ、コンデンサレンズ４の下方にマスク５１が設けられ、マスク５１の下方に投影レンズ８が設けられている。ウエハ１０は投影レンズ８の下方に設置されている。
【００２７】
図１４を参照して、照明系の中心領域を遮光した遮光板１３をフライアイレンズ２の下方に設け、露光光６１の斜入射成分６５の回折光７５を利用した変形照明技術により上記の問題を改善している。この手法はマスクパターンで得られる回折角の半分を利用する２光束７５ａ，７５ｂにより結像を得るものであり（回折光７５ｃは投影レンズ８の有効瞳から外れる）、解像度の向上が望めるとともに、２光束結像であることから理想的にはそれぞれの光束で光路差がほとんどなく、位相の整合性に優れ良好な焦点深度が得られる。
【００２８】
しかしながら、通常照明はもとより、斜入射照明を利用する変形照明技術においても、結像の基本はマスクパターンで回折された露光光の干渉効果を利用している。したがって、周期性を有する繰返しパターンに対しては干渉効果は得られるが、周期性のない単一パターンでは干渉効果が全く得られず、変形照明によっても改善効果は望めない。
【００２９】
図１５は、特開平４−１０１１４８に開示された図１４に示した従来の変形照明技術に用いられている遮光板３５の構造例を示す模式図である。（ａ）および（ｃ）は遮光板３５の平面図である。（ｂ）および（ｄ）は、それぞれ（ａ）および（ｃ）の遮光板を点線ｍｍ′または点線ｎｎ′で切断した断面図である。
【００３０】
図１５において、遮光板３５は、露光光が通る開口部１１と露光光が遮光される遮光部１２とを含む。
【００３１】
図１５を参照して、２つの開口部１１からなる遮光板３５を投影露光装置に装着することにより斜入射の点形状照明系が形成される。
【００３２】
しかしながら、この方法は特性改善効果の得られるパターン（たとえば繰返しパターン）にレイアウト方向依存を有し、種々のレイアウトが施される実際の回路パターンへの適用には問題となる。また、最適化された線幅領域以上の線幅では通常照明に比較して大幅に焦点深度（ＤＯＦ）が低下する。さらに、同一の線幅でもいわゆるパターンの疎密依存（近接効果）を有し、ピッチの違いにより良好な特性の得られる露光条件が異なる。さらに、この手法の最大の問題点として、周期性のない単一パターンあるいはランダムパターンに対して全く改善効果が認められない点が挙げられる。
【００３３】
この単一パターンやランダムパターンに対しての問題は、結像特性の改善効果がマスクで回折された露光光の干渉効果に基づいているためであり、周期性を有する繰返しパターンでは改善効果が得られるものの、周期性のない単一パターンやランダムパターンでは改善効果は得られない。
【００３４】
このように従来の技術では、パターンの周期性、パターンのレイアウト、広範なパターンサイズ、パターンの疎密（近接効果）などの実用上要求される特性の改善をすべて良好に満足することができないという問題点があった。
【００３５】
本発明は以上のような問題点を解決するためになされたもので、投影露光装置の波長およびレンズの開口数ＮＡの改善なしに微細パターンの解像度ならびに広範なパターン領域における焦点深度の向上をパターンのレイアウト方向依存なく達成し、また、周期性のない単一パターンやランダムパターンの特性改善を図ることが可能な光源フィルタおよびそれを用いた露光装置を提供することを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る光源フィルタは、露光光を透過する光源フィルタであって、露光光が透過する第１領域と、第１領域を挟んで設けられた第２領域とを設けたものであり、露光光は第１領域と第２領域の境界での反射なしに第１領域を透過する第１露光光と、上記境界で反射され第１領域を一往復して透過する第２露光光とを含み、第２露光光は第１露光光と２分の１波長の位相差を生じる。
【００３７】
請求項２に係る光源フィルタは、請求項１の光源フィルタにおいて、第２領域は露光光に対する透過率が３０％以上であり、反射率が５５％以下の薄膜である。
【００３８】
請求項３に係る光源フィルタは、請求項２の光源フィルタにおいて、薄膜はＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉ、あるいはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉを主成分とする酸化物または窒化物からなる。
【００３９】
請求項４に係る光源フィルタは、請求項１ないし３のいずれかの光源フィルタにおいて、第１領域はＳＯＧまたはスパッタＳｉＯ２  または光学ガラスまたは有機膜のいずれかにより形成されている。
【００４０】
請求項５に係る光源フィルタは、請求項１ないし４のいずれかの光源フィルタにおいて、露光光の一部を遮光する遮光部分を設けたものである。
【００４１】
請求項６に係る投影露光装置は、露光光を投影する投影露光装置であって、露光光を出射する光源と、光源フィルタとを設けたものであり、光源フィルタは露光光が透過する第１領域と、第１領域を挟んで第２領域とを設けたものであり、露光光は第１領域と第２領域との境界での反射なしに第１領域を透過する第１露光光と、上記境界で反射され第１領域を一往復して透過する第２露光光とを含み、第２露光光は第２露光光と２分の１波長の位相差を生じ、投影形状を有するマスクとを設けたものである。
【００４２】
請求項７に係る投影露光装置は、請求項６の投影露光装置において、光源フィルタの第２領域は露光光に対する透過率が３０％以上であり、反射率が５５％以下の薄膜である。
【００４３】
請求項８に係る投影露光装置は、請求項７の投影露光装置において、薄膜はＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉ、あるいはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉを主成分とする酸化物または窒化物からなる。
【００４４】
請求項９に係る投影露光装置は、光源フィルタの第１領域は請求項６ないし８のいずれかの投影露光装置において、ＳＯＧまたはスパッタＳｉＯ２  または光学ガラスまたは有機膜のいずれかにより形成されている。
【００４５】
請求項１０に係る投影露光装置は、請求項６ないし９のいずれかの投影露光装置において、光源フィルタに隣接して設けられた露光光の一部を遮光する遮光部分を設けたものである。
【００４８】
【作用】
請求項１に係る光源フィルタにおいては、第１露光光が第１領域と第２領域との境界での反射なしに第１領域と第２領域とを透過し、第２露光光が第１領域と第２領域との境界で反射され第１領域を一往復して透過し、第２露光光は第１露光光と２分の１波長の位相差を生じるので、第１露光光と第２露光光の結像焦点位置は半波長光路差分ずれる。
【００４９】
請求項２に係る光源フィルタにおいては、請求項１の光源フィルタにおいて、第２領域は露光光に対する透過率が３０％以上であり反射率が５５％以下の薄膜である。
【００５０】
請求項３に係る光源フィルタにおいては、請求項２の光源フィルタにおいて、薄膜はＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉ、あるいはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉを主成分とする酸化物または窒化物からなる。
【００５１】
請求項４に係る光源フィルタにおいては、請求項１ないし３のいずれかの光源フィルタにおいて、第１領域はＳＯＧまたはスパッタＳｉＯ２  または光学ガラスまたは有機膜のいずれかにより形成される。
【００５２】
したがって、第１領域と第２領域との境界での良好な多重反射が実現される。請求項５に係る光源フィルタにおいては、請求項１ないし４のいずれかの光源フィルタにおいて、露光光の一部を遮光する遮光部分があるので、露光光の必要な成分のみを取出し、位相変調して干渉させることが可能である。
【００５３】
請求項６に係る投影露光装置においては、光源から露光光が出射され、光源フィルタにおいて第１露光光が第１領域と第２領域との境界での反射なしに第１領域を透過し、第２露光光が第１領域と第２領域との境界で反射され第１領域を一往復して透過し、第２露光光は第１露光光と２分の１波長の位相差を生じ、光源フィルタを透過した第１および第２露光光によりマスクの形状が投影されるので、第１露光光と第２露光光の焦点位置は半波長光路差分ずれ、設定された焦点位置での結像振幅は反転し、干渉して得られる結像の光強度分布は互いのサイドローブが相殺された急峻で良好なプロファイルとなる。したがって光強度分布のコントラストが改善され解像度の大幅な向上が可能となる。また、焦点方向における光強度分布のコントラストが向上し焦点深度の大幅な拡大が可能となる。さらに、繰返しパターンはもとより、単一パターンであっても半波長位相の異なる第１露光光と第２露光光とにより繰返しパターンの干渉性が付与されたのと同等の効果が得られるため解像度の大幅な改善が図れるとともに、パターンの疎密に起因する近接効果が低減される。
【００５４】
請求項７に係る投影露光装置においては、請求項６の投影露光装置において、光源フィルタの第２領域は露光光に対する透過率が３０％以上であり反射率が５５％以下の薄膜である。
【００５５】
請求項８に係る投影露光装置においては、請求項７の投影露光装置において、薄膜はＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉ、あるいはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉを主成分とする酸化物または窒化物からなる。
【００５６】
請求項９に係る投影露光装置においては、請求項６ないし８のいずれかの投影露光装置において、光源フィルタの第１領域はＳＯＧまたはスパッタＳｉＯ２  または光学ガラスまたは有機膜のいずれかにより形成されている。
【００５７】
したがって、光源フィルタの第１領域と第２領域との境界での良好な多重反射が実現され、解像度の大幅な向上および焦点深度の拡大が実現される。
【００５８】
請求項１０に係る投影露光装置においては、請求項６ないし９の投影露光装置において、光源フィルタに隣接して設けられた露光光の一部を遮光する遮光部分があるので、露光光の必要な成分のみを取出し、位相変調して干渉させることができ、余分な露光光の成分による結像が除去され、さらなる解像度の向上および焦点深度の拡大が可能となる。
【００５９】
請求項１１に係る投影露光方法においては、露光光が作成され、作成された露光光の一部の位相が光源フィルタにより１／２波長ずらされ、１／２波長ずれた露光光と１／２波長ずれていない元の露光光とが重ねて所定の被投影物に投影されるので、それらの露光光の焦点位置は半波長光路差分ずれ、設定された焦点位置での結像振幅が反転し、干渉して得られる結像の光強度分布は互いのサイドローブが相殺された急峻で良好なプロファイルとなる。したがって光強度分布のコントラストが改善され解像度の大幅な向上が可能となる。また、焦点方向における光強度分布のコントラストが向上するので焦点深度の大幅な拡大が可能となる。
【００６１】
【実施例】
以下、本発明による光源フィルタおよびそれを用いた投影露光装置の実施例を図面を参照しながら説明する。
【００６２】
図１は本発明の実施例の光源フィルタを設置した投影露光装置の構成およびその露光光の結像を示す模式図である。
【００６３】
図１を参照して、本発明の実施例の光源フィルタを設置した投影露光装置は、露光光６１を出射する光源１と、２次光源面であるフライアイレンズ２と、露光光６１から可干渉性に優れた２つの回折光を透過する多重反射干渉光源フィルタ３と、半導体回路のレジストパターンが設けられたマスク５と、マスク５を通って２つの露光光（回折光）６１，６２をウエハ１０に投影し結像させる投影レンズ８およびその瞳面９とを含む。
【００６４】
多重反射干渉光源フィルタ３は、さらに、フィルタ基板３１と半透過膜３２と透明領域３３とを含む。
【００６５】
図１においては、簡単のため、１フライアイレンズからの１光束のみを示している。また、多重反射干渉光源フィルタ３の一部分拡大図では、実際は露光光６１の一部は垂直に反射するが、模式的にずらして示してある。
【００６６】
光源１の下方にフライアイレンズ２が設けられ、フライアイレンズ２の下方に多重反射干渉光源フィルタ３が設けられ、多重反射干渉光源フィルタ３の下方にコンデンサレンズ４が設けられ、コンデンサレンズ４の下方にマスク５が設けられ、マスク５の下方に投影レンズ８が設けられ、投影レンズ８は瞳面９を有す。瞳面９の下方にウエハ１０が設置されている。
【００６７】
多重反射干渉光源フィルタ３においては、フィルタ基板３１の下面に半透過膜３２が形成され、その下に透明領域３３が形成され、その下に再び半透過膜３２が形成されている。
【００６８】
光源１から露光光６１が出射され、投影露光装置の２次光源面であるフライアイレンズ２から得られたコヒーレンシの高い露光光は、多重反射干渉光源フィルタ３の透過光６１と多重反射干渉光源フィルタ３内での多重反射光６２に適正な振幅で半波長位相分離された可干渉性に優れた２つの波面を有する構成となる。
【００６９】
多重反射干渉光源フィルタ３で得られる多重反射光６２は、半透過膜３２と透明領域３３との上下２つの境界での反射により得られ、まず、下側の境界で反射されて１／４波長位相がずれ、次に上側の境界で反射されさらに１／４波長位相がずれ、最終的には露光光６１と１／２波長位相差が生じる。１／２波長、すなわち１８０°の位相差は、±５°程度前後してもそれほど影響はない。また、トータルで１／２波長位相差が生じればよく、必ずしも上下の２つの境界で１／４波長ずつ位相がずれなくともよい。
【００７０】
この半波長位相の異なる２波面を有する露光光６１，６２でマスク５上のパターンを照明することにより、本来は隣接パターンとの干渉性が期待できない単一パターンであっても、マスク５で回折により得られた半波長位相の異なる２波面を有する回折光７１，７２それぞれから可干渉な結像イメージが得られ、実効的に干渉性を有する隣接パターンあるいは補助パターンを主解像単一パターンに対してマスク上に付加形成したのと同等の効果が得られる。
【００７１】
図２および３は、本発明の実施例の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置による単一パターン投影時の結像原理を従来照明による結像と比較して示した図である。
【００７２】
図２（Ａ）は図１の７０に示した回折光７１，７２によるｚ方向位置における結像イメージを従来照明（回折光７１のみ）によるものと比較して示す図であり、（Ｂ）は良好な解像度が得られる焦点深度（従来：ｄ１  ，本発明：ｄ２  ）を示す図である。
【００７３】
図２において、回折光７１，７２の回折光強度は１：１ではなく、回折光７１の方が強い構成としているため、回折光７１と回折光７２の回折光強度比から、良好な解像度が得られる焦点深度は図２（Ｂ）に示したような領域となる。
【００７４】
図３（Ｃ）は図２に示した結像のｚ方向位置における振幅分布を示す図であり、（Ｄ）は光強度分布を示す図である。
【００７５】
図１の同一光源１から発せられ、半波長時間（位相）分離された２つの波面を有する露光光６１，６２がマスクパターン５で回折され、回折光７１，７２が得られる。この回折光７１，７２の波面がそれぞれウエハ１０面上で結像する。回折光７１，７２の波面の位相は半波長（１８０°）異なるため、従来は図３（Ｃ）の（ｂ）−１，（ｄ）−１のような振幅分布であったが、図３（Ｃ）の（ａ）−１，（ｃ）−１のように図２の各焦点位置−ｚ１  ，ｚ１  での結像振幅は反転し、干渉して得られる結像の光強度分布は結果として図３（Ｄ）の（ａ）−２，（ｃ）−２のように互いのサイドローブが相殺された急峻で良好なプロファイルとなる。したがって、図３（Ｄ）の（ｂ）−２，（ｄ）−２に示した従来の照明系で得られる結像の光強度分布と比較して、光強度のコントラスト（光強度の最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎの比；（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ））が改善され解像度の大幅な向上が図れる。
【００７６】
また、焦点深度においても、前述のように半波長時間（位相）分離された２つの波面を有する回折光７１，７２は互いに半波長分の光路差のため結像焦点位置が異なる。すなわち、ウエハの焦点方向に図２（Ａ），（Ｂ）のように２つの結像焦点位置−ｚ１  ，ｚ１  を有し、かつ上記解像度向上効果で述べたように反転した結像振幅の重ね合わせが適用できることから、ウエハの焦点方向における光強度分布のコントラストが向上し、焦点深度も従来照明と比較して大幅に拡大する。
【００７７】
繰返しパターンでは隣接するパターン間の干渉効果があり、単一パターンと比較して従来からの結像構成においても良好な特性を有するが、本発明の光源フィルタを適用することでさらに特性の向上を図ることができる。
【００７８】
さらに、解像度や焦点深度（ＤＯＦ）向上のため、投影露光装置の光源波長や投影レンズの開口数ＮＡの改良なしに、しかも簡便な方法で低コストに良好な改善特性が得られ、かつ広範な適用（汎用性）を考えた場合、従来技術で述べた第４の方法の遮光板を投影露光装置の照明系に配置する方法、いわゆる変形照明技術が最も適しているので、これを改良し従来の任意の２次光源形状を得る変形照明技術では改善が困難であった周期性のない単一パターンあるいはランダムパターンに対して良好な改善効果を得ることとした。
【００７９】
図４は、本発明の実施例の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置による直入射３光束結像の模式図である。
【００８０】
図５は、本発明の実施例の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置において多重反射干渉光源フィルタ３の一部を遮光した場合の構成および斜入射３光束結像の模式図である。
【００８１】
σファクタσ＝０．６の多重反射干渉光源フィルタ３においてσ＝０．５の領域を遮光する輪帯形状照明により斜入射照明の効果を付加した構成としたときのライン＆スペースなどの繰返しパターンに対する結像イメージを示している。輪帯形状照明とは後述の図１５（ｃ）のような遮光形状である。
【００８２】
σファクタとは、投影露光装置照明光学系のコヒーレンシの度合いを示し、コヒーレントファクタと呼ばれる。照明光学系レンズ（４（図１中））の開口数ＮＡｉ１１  および投影光学系レンズ（８（図１中））の開口数ＮＡｏｂによりσ＝ＮＡｉ１１  ／ＮＡｏｂで定義される。開口径が小さいほどコヒーレンシは高い傾向にある。
【００８３】
図６は、本発明の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置において繰返しパターンから得られる結像の振幅分布と光強度分布を従来照明による結像構成の投影露光装置による場合と比較した図であり、（Ａ）は図４の本発明の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置による直入射３光束結像の振幅分布および光強度分布を示す図であり、（Ｂ）は図５の本発明の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置による斜入射２光束結像の振幅分布および光強度分布を示す図であり、（Ｃ）は従来照明による結像の振幅分布および光強度分布を示す図である。
【００８４】
図４および５において、投影露光装置は、光源１とフライアイレンズ２と多重反射干渉光源フィルタ３とコンデンサレンズ４とマスク５１と投影レンズ８とその瞳面９とを含む。
【００８５】
光源１の下方にフライアイレンズ２が設けられ、フライアイレンズ２の下方に多重反射干渉光源フィルタ３が設けられ、多重反射干渉光源フィルタ３の下方にコンデンサレンズ４が設けられ、コンデンサレンズ４の下方にマスク５１が設けられ、マスク５１の下方に投影レンズ８が設けられ、投影レンズ８は瞳面９を有し、瞳面９の下方にウエハ１０が設置されている。
【００８６】
多重反射干渉光源フィルタの構成および構造は図１の場合と同様である。
図４を参照して、光源１から出射された露光光６１はフライアイレンズ２を通って多重反射干渉光源フィルタ３で多重反射される。この多重反射により得られる２波面を有する直入射の露光光６３は、コンデンサレンズ４を通り繰返しパターンを有するマスク５１で回折され２波面を有する回折光７３となり、投影レンズ８およびその瞳面９によりウエハ１０上に結像される。２波面を有する直入射の露光光６３の多重反射干渉光源フィルタ３での多重反射、および露光光６３から得られる繰返しパターンによる回折光７３の波面は図中では省略してある。
【００８７】
図５を参照して、光源１から出射された露光光６１は、フライアイレンズ２を通って多重反射干渉光源フィルタ３で多重反射され、遮光板３６により中心部が遮光されて２波面を有する斜入射の露光光６４となり、コンデンサレンズ４を通り繰返しパターンを有するマスク５１で回折され２波面を有する回折光７４となり、投影レンズ８およびその瞳面９によりウエハ１０上で結像される。
【００８８】
２波面を有する斜入射の露光光６４の多重反射干渉光源フィルタ３での多重反射、および露光光６４から得られるパターンの回折光７４の波面は図中では省略してある。
【００８９】
斜入射の露光光６４について、露光光６４ｘによる結像は、その０次回折光７４ｃと±１次回折光７４ｄ，７４ｂのうち−１次回折光７４ｂによる２光束結像であり、露光光６４ｙによる結像は、その０次光７４ｂと±１次回折光７４ａ，７４ｃのうち−１次回折光７４ｃによる２光束結像である。
【００９０】
このように、斜入射照明を利用した場合、図４に示した０次回折光７３ａと±１次回折光７３ｂで形成される通常照明の３光束結像に対し、０次回折光と±１次回折光の片方の１次回折光を用いる２光束結像となり、半分の回折角で結像が得られ、解像度の向上が図れるとともに２光束の良好な位相整合により焦点深度も拡大できる。
【００９１】
この露光光６１の斜入射成分から得られた半波長位相の異なる２波面を有する露光光６４で照明することにより、図６（Ｂ）の（ｂ）−１のような斜入射にて得られた反転した結像振幅（位相反転した２波面を有する露光光それぞれから得られる振幅分布）の重ね合わせにより、同一露光量で露光したときの光強度のピークＩｍａｘは、（Ａ）の（ａ）−２に示された多重反射干渉光源フィルタ３の中心部を輪帯形状などに遮光しない場合に比較して低下するものの、（ｂ）−２のような急峻な光強度分布が得られコントラストが向上する。
【００９２】
すなわち（Ｃ）の（ｃ）−１，−２に示した従来からの通常の結像構成を用いて得られる特性と比較して光強度分布のコントラストが大幅に改善され、良好な解像度と焦点深度が得られる。
【００９３】
パターンの疎密（線幅の近遠）に起因して結像振幅が変化する近接効果については、その原因が密なパターン領域では繰返しパターンと同様に干渉効果があるのに対し、疎なパターン領域では単一パターンと同様となり干渉効果が得られず、この干渉効果の違いにより同一パターンサイズであっても大きな振幅分布を生じる結果となる。しかし、本発明の多重反射干渉光源フィルタを用いれば、単一パターンすなわち疎なパターン領域においても半波長位相の異なる２波面の露光光により干渉性が付与されたのと同等の効果が得られ、密なパターン領域とバランスし、結果として近接効果を低減することができる。
【００９４】
諸特性の改善効果を本発明の多重反射干渉光源フィルタで達成するためには、露光光を半波長位相分離するための透明領域の膜厚と、分離された２つの波面を有する露光光のフィルタ透過率の比が重要である。なお、この位相変調（光路差）を得るための光源フィルタの透明領域の膜厚ｔ１  、ならびに光源フィルタを透過する露光光の透過率は式（３）〜（８）より求まる（透過率には、半透明領域で反射されずにフィルタを透過する露光光のものＴ１  と半透明領域で反射され透明領域を一往復してフィルタを透過する露光光のものＴ２  とがある）。
【００９５】
【数２】
0003571397.tif 000003
【００９６】
この露光光のフィルタ透過率は式（７），式（８）により与えられ、半透明領域で反射されずに透過する露光光の透過率Ｔ１  と透明領域を一往復した露光光の透過率Ｔ２  の比Ｔ２  ／Ｔ１  は半透明領域の反射率ＲからＴ２  ／Ｔ１  ＝Ｒ２  となる。上記のように露光光により得られる結像特性を向上させるためには、マスクで生じる回折光の１次回折光のサイドローブ振幅を相殺できる位相反転した結像振幅をもう一方の露光光で形成することが基本となる。
【００９７】
たとえば、図１において、メインの結像振幅に対してサイドローブ振幅のピークは約３０％程度と見積もられ、改善に寄与する半透明領域３２の反射率Ｒは≦５５％程度（Ｔ２  ／Ｔ１  ≦〜３０％）が望ましい。また、露光光６１で形成される結像光強度は、露光の処理速度を考慮すると通常照明系の〜１０％以上は必要と考えられ、半透明領域３２の透過率ＴはＴ≧３０％程度（Ｔ１  ≧９％）を要する。
【００９８】
したがって、半透明領域を形成する材料は、これら透過率と反射率の条件を同一膜厚で同時に満足し、かつ露光装置の２次光源面開口部全面にわたって均一な膜厚分布が得られる膜厚材料がふさわしい。
【００９９】
また、透明領域３３の膜厚は式（６）により与えられるが、この透明領域３３内を一往復する露光光６２の位相は透明領域３３の膜厚にほぼ依存することから、半透明領域３２を有する基板３１上に形成しやすく、かつ均一な膜厚分布の得られる膜厚透明材料が望ましい。
【０１００】
このように本発明の多重反射干渉光源フィルタは従来の変形照明技術を用いる投影露光装置と比較して、パターンの解像度、ならびに焦点深度の良好な改善が達成できる。特に、単一パターンについては大幅に改善効果が得られる。したがって、パターンの周期性、パターンレイアウト、パターンサイズ、パターンの疎密などの依存が小さく、実用上要求されるほとんどの特性を良好に満足する。
【０１０１】
すなわち、単一パターンと繰返しパターンのどちらにも改善効果を有し、しかも広範なパターンサイズならびにパターンの疎密（近接効果）に対しても有効であることから、同一の投影露光装置でしかも光源フィルタの交換なしに、超ＬＳＩなどの実際の作製工程で要求されるほとんどすべてのパターンに適用でき、プロセスコストならびに初期設備投資の大幅な低減が図れ実用上極めて有益である。
【０１０２】
図５や図１５でも少し述べたが解像度および焦点深度などの特性のさらなる改善に、本発明の多重反射干渉光源フィルタ３の露光光透過領域３３を種々の形状に遮光することが有効である。
【０１０３】
そこで、この露光光透過領域３３の遮光について詳しく述べることにする。
図７は、本発明の実施例の多重反射干渉光源フィルタ３の露光光透過領域３３を遮光板３５により遮光する種々遮光形状を示す図である。
【０１０４】
図７において、多重反射干渉光源フィルタ３は、図１と同様の構成および構造である。
【０１０５】
図７を参照して、遮光板３５は多重反射干渉光源フィルタ３の最上部に多重反射干渉光源フィルタ３の半透過膜３２形成に用いた材料により遮光できる膜厚でパターン形成されている。
【０１０６】
図７（ａ）の遮光形状は、中心部透過領域の低減構造であり、単一パターンの改善に一層有効である。（ｂ）および（ｃ）の遮光形状は、中心部透過領域を遮光し、照明系の周辺から得られる斜入射光を有する構造であり、繰返しパターンの改善に一層有効である。（ｃ）は図５と同様の輪帯形状照明である。
【０１０７】
図８は、本発明の実施例の多重反射干渉光源フィルタ３の露光光透過領域３３を遮光板などにより遮光する種々遮光構造を示す図である。
【０１０８】
多重反射干渉光源フィルタ３の構成および構造は図１の場合と同様である。
図７および８を参照して、遮光部の形成は、少なくとも半透過膜３２形成に用いた材料を図７のように多重反射干渉光源フィルタ３の最上部または図８（ａ）のように最下部（裏面）、あるいは図８（ｂ）のように少なくとも下層、上層半透過膜３２の上下面のいずれかに遮光できる膜厚でパターン形成することが望ましいが、図８（ｃ）のように有機膜３６のパターン塗布形成あるいは遮光フィルム３６の樹脂接着などの他の材料を用いた手法であってもよい。
【０１０９】
さらに、遮光板３５と多重反射干渉光源フィルタ３を必ずしも一体形成する必要はなく、前述の図９のホルダ３７に遮光板３５と多重反射干渉光源フィルタ３とを重ね合わせて投影露光装置に装着することも、それぞれの交換が可能となるので有益である。
【０１１０】
以上のような多重反射干渉光源フィルタ３の遮光により得られるこれらの位相の高度化手法は、照明光学系を一部遮光することにより露光強度に若干の低下をきたすものの、本発明の多重反射干渉光源フィルタ３による効果に、コヒーレンシの位相の高度化による干渉性の向上、あるいは前述のような斜入射照明の効果が付加されることで適応パターンに応じて特性改善がもたらされる。
【０１１１】
次に、具体的な適用例について説明する。
図９は、本発明の多重反射干渉光源フィルタ３および遮光板３４とそのホルダ３７（片側のみ示す）とを示す斜視図である。
【０１１２】
図９において、多重反射干渉光源フィルタ３は、基板３１と半透過膜３２と透明領域３３とを含む。
【０１１３】
多重反射干渉光源フィルタ３において、石英基板などのような露光光に対して透明な基板３１が形成される。その最大開口径は投影露光装置のσファクタで表わせば、σ＝約０．７である。基板３１上に、透過率が３０％以上、反射率が５５％以下で約１５ｎｍ以下程度の膜厚からなるＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，ＭｏＳｉなどあるいはこれらの材料を主成分とする酸化物または窒化物などからなる半透過膜３２が形成される。半透過膜３２上にＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ），  スパッタ形成したＳｉＯ２  （スパッタＳｉＯ２  ），光学ガラス，有機膜などのような露光光が多重反射する透明領域３３が形成される。さらに、透明領域３３の上層に下層と同様な半透過膜３２が形成される。ここでは、基板３１として屈折率ｎがｎ＝１．５１が用いられ、半透過膜３２として露光光に対する透過率ＴがＴ＝約４０％、反射率ＲがＲ＝約２０％得られるＣｒ膜が膜厚約１０ｎｍでスパッタ形成されている。また、透明領域３３には屈折率ｎ＝１．４８のＳＯＧ膜が用いられ、ＳＯＧの膜厚としては半透過膜３２での位相変調も考慮して、透過する露光光の位相がトータルで１／２波長変調される膜厚とする必要があり、ここでは前述の式（６）に基づき約０．４５μｍとした。
【０１１４】
この作製においては、露光光の位相を制御するＳＯＧの膜厚とその均一性、また、２つの波面を有する露光光の透過率を制御する極薄Ｃｒ膜の膜質と膜厚の管理が極めて重要である。したがって、ＳＯＧの膜厚ならびに膜厚均一性に最も影響を及ぼすＳＯＧ粘度・塗布装置の回転数・塗布雰囲気温度・焼成温度などのプロセス条件のばらつきを設定値の≦５％に制御することで達成する。さらに、極薄Ｃｒ膜の形成においては、スパッタ製膜時初期の凝集を回避するため、比較的低圧のスパッタガス圧領域において製膜速度を制御することにより、適正な透過率と反射率を有する半透過膜を形成する。
【０１１５】
このようにして作製した多重反射干渉光源フィルタを投影露光装置の照明光学系に光軸整合を図り図９に示すように露光装置のσ値を定義する遮光板３４と重ね合わせる。そしてホルダ３７に重ねられた多重反射干渉光源フィルタと遮光板３４とを固定し、投影露光装置の照明光学系に設置する。
【０１１６】
投影露光装置にはＮＡ＝０．５、σ＝０．６のＫｒＦエキシマレーザ投影露光装置を使用し、その照明光学系（光源１直下流側）に本発明の多重反射干渉光源フィルタ３を設置する。投影露光装置の全体構成図は図１と同様である。
【０１１７】
図１０および１１は、本発明の多重反射干渉光源フィルタを設置した投影露光装置を用いた場合および光源フィルタを用いない従来の通常の投影露光装置を用いた場合の単一パターンに対する転写結果の解像特性および焦点深度特性を比較した図である。
【０１１８】
設置された多重反射干渉光源フィルタの半透明領域の透過率Ｔ＝４０％、半透明領域の反射率Ｒ＝２０％である。
【０１１９】
図１０を参照して、従来照明によれば、設計線幅が約０．３μｍ以下になると、レジストパターンが正確に投影されなくなってしまう。それに対し、本発明の投影露光装置による照明によれば、設計線幅が約０．２μｍ程度までは、それほど誤差を含まずほぼ正確にレジストパターンを投影できることがわかる。
【０１２０】
図１１を参照して、従来照明によれば、デフォーカス（焦点ぼけ）が生じない範囲が、図２に示したｚ方向において、約−０．２５μｍ以上０．２５μｍ以下と狭い範囲であった。しかし、本発明の投影露光装置による照明によれば、約−０．７５μｍ以上、１．０μｍ以下の広い範囲でデフォーカスを生じなくなる。
【０１２１】
したがって、本発明の多重反射干渉光源フィルタを設置した投影露光装置を用いることにより、従来の投影露光装置の照明系に比較して極めて良好な特性が得られることがわかる。
【０１２２】
上記と同様にＮＡ＝０．５、σ＝０．６のＫｒＦエキシマレーザ投影露光装置を用いて、多重反射干渉光源フィルタ３の透明領域３３にＳｉＯ２  をスパッタ形成し、また、半透明膜３２にＴ＝５０％、Ｒ＝１５％が得られるＡｌ膜をスパッタ形成する。
【０１２３】
これをライン＆スペースの繰返しパターンに適用する。その際の特性は、図６（Ａ）の（ａ）−２に示したものと同様な光強度分布のコントラストが得られ、図６（Ｃ）の（ｃ）−２のような従来の通常の投影露光装置から得られる光強度分布と比較して解像度が大幅に改善される。また、焦点位置の光強度分布コントラストが従来の通常の投影露光装置から得られる値と比較して極めて良好であることから、焦点深度も大幅な拡大が見込める。
【０１２４】
以上のように、本発明の多重反射干渉光源フィルタおよびそれを用いた投影露光装置は、単一パターンと繰返しパターンのどちらにも改善効果を有し、同一光源フィルタで実際の超ＬＳＩなどの作製工程で要求されるほとんどすべてのパターンに対し良好に対応できることから、ＤＲＡＭなどの繰返しパターン中心のチッププロセス、また、ランダムパターンの多いロジックなどのチッププロセスともに有効であり、したがって、マスクのレイヤや対象チップにより光源フィルタの交換の必要がなくプロセスコストの大幅な低減が図れる。また、フィルタ全面に薄膜を形成することで得られるので、微細加工プロセスを有する位相シフトマスクなどの作製工程と比較して極めて簡便である。さらに、従来の投影露光装置の照明光学系のみの改良で、解像度や焦点深度などの特性改善効果が得られることから、投影露光装置の適応チップ世代延命に伴う初期設備投資の大幅低減に寄与する。
【０１２５】
そして、改善効果が原理的に露光光の波長に依存しないため、上記実施例で述べたＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）に限定されるものではなく、ｇ線（波長：４３６ｎｍ）、ｉ線（波長：３６５ｎｍ）、さらにはＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）、Ｆ２  エキシマレーザ（波長：１５７ｎｍ）などの多世代の露光光源に対して有効であり、実用上極めて有益な露光装置を提供することができる。
【０１２６】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る光源フィルタは、第１露光光が第１領域と第２領域との境界での反射なしに第１領域と第２領域とを透過し、第２露光光が第１領域と第２領域との境界で反射され第１領域を一往復して透過し、第１露光光と第２露光光は２分の１波長の位相差を生じるので、第１露光光と第２露光光の焦点位置は半波長光路差分ずれる。
【０１２７】
その結果、設定された焦点位置での結像振幅は反転し、干渉して得られる結像の光強度分布は互いのサイドローブが相殺された急峻で良好なプロファイルとなる。したがって光強度分布のコントラストが改善され解像度の大幅な向上が可能となる。また、焦点方向における光強度分布のコントラストが向上するので焦点深度の大幅な拡大が可能となる。さらに、繰返しパターンはもとより、単一パターンであっても半波長位相の異なる第１露光光と第２露光光とにより繰返しパターンの干渉性が付与されたのと同等の効果が得られるため解像度の大幅な改善が図れるとともに、パターンの疎密に起因する近接効果が低減される。
【０１２８】
請求項２に係る光源フィルタにおいては、請求項１の光源フィルタにおいて、第２領域が露光光に対する透過率が３０％以上であり反射率が５５％以下の薄膜である。
【０１２９】
請求項３に係る光源フィルタにおいては、請求項２の光源フィルタにおいて、薄膜はＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉ、あるいはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉを主成分とする酸化物または窒化物からなる。
【０１３０】
請求項４に係る光源フィルタは、請求項１ないし３のいずれかの光源フィルタにおいて、第１領域がＳＯＧまたはスパッタＳｉＯ２  または光学ガラスまたは有機膜のいずれかにより形成されている。
【０１３１】
したがって、第１領域と第２領域との境界での良好な多重反射が実現される。その結果、光強度分布のコントラストの向上および焦点深度の拡大を実現することが可能である。
【０１３２】
請求項５に係る光源フィルタにおいては、請求項１ないし４のいずれかの光源フィルタにおいて、露光光の一部を遮光する遮光部分があるので、露光光の必要な成分のみを取出し、位相変調して干渉させることが可能である。
【０１３３】
請求項６に係る光源フィルタを用いた投影露光装置においては、第１露光光が第１領域と第２領域との境界上での反射なしに第１領域と第２領域とを透過し、第２露光光が第１領域と第２領域との境界で反射され第１領域を一往復して透過し、第１露光光と第２露光光は２分の１波長の位相差を生じ、マスクの形状が投影されるので、第１露光光と第２露光光の焦点位置は半波長の光路差分ずれ、焦点位置での結像振幅を反転し、干渉して得られる結像の光強度分布は互いにサイドローブが相殺された急峻で良好なプロファイルとなる。したがって光強度分布のコントラストが改善され解像度の大幅な向上が可能となる。また焦点方向における光強度分布のコントラストが向上し焦点深度の大幅な拡大が可能となる。さらに、繰返しパターンはもとより単一パターンであっても半波長位相の異なる第１露光光と第２露光光とにより繰返しパターンの干渉性が付与されたのと同等の効果が得られるため、解像度の大幅な改善が図れるとともに、パターンの疎密に起因する近接効果が低減される。
【０１３４】
その結果、パターンの周期性、パターンレイアウト、パターンサイズ、パターンの疎密などの依存が小さく単一パターンおよび繰返しパターンのいずれにも有効な実用上要求されるほとんどの特性を良好に満足するような投影露光装置を提供することが可能となる。
【０１３５】
請求項７に係る投影露光装置においては、請求項６の投影露光装置において、光源フィルタの第２領域が露光光に対する透過率が３０％以上であり反射率が５５％以下の薄膜である。
【０１３６】
請求項８に係る投影露光装置においては、請求項７の投影露光装置において、薄膜はＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉ、あるいはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，ＭｏＳｉを主成分とする酸化物または窒化物からなる。
【０１３７】
請求項９に係る投影露光装置においては、請求項６ないし８のいずれかの投影露光装置において、光源フィルタの第１領域がＳＯＧまたはスパッタＳｉＯ２  または光学ガラスまたは有機膜のいずれかにより形成されている。
【０１３８】
したがって、光源フィルタの第１領域と第２領域との境界での良好な多重反射が実現され、解像度の大幅な向上および焦点深度の拡大が実現される。
【０１３９】
その結果、パターンの周期性、パターンレイアウト、パターンサイズ、パターンの疎密などの依存が小さく単一パターンおよび繰返しパターンのいずれにも有効な実用上要求されるほとんどの特性を良好に満足するような投影露光装置が実現可能となる。
【０１４０】
請求項１０に係る投影露光装置においては、請求項６ないし９の投影露光装置において、光源フィルタに隣接して設けられた露光光の一部を遮光する遮光部分があるので、露光光の必要な成分のみを取出し、位相変調して干渉させることができ、余分な露光光の成分による結像が除去され、さらなる解像度の向上および焦点深度の拡大が可能となる。
【０１４１】
その結果、パターンの周期性、パターンレイアウト、パターンサイズ、パターンの疎密などの依存が小さく単一パターンおよび繰返しパターンのいずれにも有効な実用上要求されるほとんどの特性をより良好に満足するような投影露光装置を提供することが可能となる。
【０１４２】
請求項１１に係る投影露光方法においては、露光光が作成され、作成された露光光の一部の位相が光源フィルタにより１／２波長ずらされ、１／２波長ずれた露光光と１／２波長ずれていない元の露光光とが重ねて所定の被投影物に投影されるので、それらの露光光の焦点位置は半波長光路差分ずれ、設定された焦点位置での結像振幅が反転し、干渉して得られる結像の高強度分布は互いのサイドローブが相殺された急峻で良好なプロファイルとなる。したがって光強度分布のコントラストが改善され解像度の大幅な向上が可能となる。また、焦点方向における光強度分布のコントラストが向上し焦点深度の大幅な拡大が可能となる。さらに、繰返しパターンはもとより単一パターンであっても半波長位相の異なる２つの露光光により繰返しパターンの干渉性が付与されたのと同等の効果が得られるため、解像度の大幅な改善が図れるとともに、パターンの疎密に起因する近接効果が低減される。
【０１４３】
その結果、パターンの周期性、パターンレイアウト、パターンサイズ、パターンの疎密などの依存が小さく単一パターンおよび繰返しパターンのいずれにも有効な実用上要求されるほとんどの特性を良好に満足するような投影露光方法を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の光源フィルタを設置した投影露光装置の構成およびその露光光の結像を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置による単一パターン投影時の結像原理を従来照明による結像と比較した図である。
【図３】本発明の実施例の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置による単一パターン投影時の結像原理を従来照明による結像と比較した図である。
【図４】本発明の実施例の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置において繰返しパターンに対し多重反射干渉光源フィルタ３を設置した場合の構成および直入射３光束結像の模式図である。
【図５】本発明の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置において繰返しパターンに対し一部を遮光した多重反射干渉光源フィルタ３を設置した場合の構成および斜入射３光束結像の模式図である。
【図６】本発明の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置において図４の直入射３光束結像構成を用いた投影露光装置と図５の斜入射３光束結像構成を用いた投影露光装置とを繰返しパターンから得られる結像振幅分布と光強度分布を従来照明による結像構成の投影露光装置による場合とを比較した図である。
【図７】本発明の実施例の多重反射干渉光源フィルタ３の露光光透過領域３３を遮光板３５により遮光する種々遮光形状を示す図である。
【図８】本発明の実施例の遮光板３５による多重反射干渉光源フィルタ３の露光光透過領域３３を遮光する種々遮光構造を示す模式図である。
【図９】本発明の多重反射干渉光源フィルタの構造と遮光板３４と多重反射干渉光源フィルタ３と遮光板３４のホルダ３７（片側のみ示す）とを示す図である。
【図１０】本発明の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置１を用いた場合および光源フィルタを用いない従来の通常の投影露光装置を用いた場合の単一パターンに対する転写結果の解像度特性を比較した図である。
【図１１】本発明の多重反射干渉光源フィルタ３を設置した投影露光装置１を用いた場合および光源フィルタを用いない従来の通常の投影露光装置を用いた場合の単一パターンに対する転写結果の焦点深度特性を比較した図である。
【図１２】従来の通常の投影露光装置による簡単な結像原理を示す模式図である。図１２は通常のマスクパターンによる結像を示す図である。
【図１３】従来の通常の投影露光装置による簡単な結像原理を示す模式図である。図１２は通常のマスクパターンによる結像を示す図である。
【図１４】特開平４−１０１１４８に開示された従来の変形照明技術に用いられている簡単な結像原理を示す模式図である。
【図１５】従来の遮光板３５の遮光形状を示す図である。
【符号の説明】
１  光源
３  多重反射干渉光源フィルタ
５，５１  マスク
３１  基板
３２  半透明領域
３３  透明領域
１３，３４，３５  遮光板
３６  遮光板３５と異なる遮光板
３７  ホルダ
６１  露光光束
６２  多重反射した露光光束
６４  多重反射した露光光束の斜入射成分
７１  露光光束６１のマスク５パターンによる回折光束
７２  露光光束６２のマスク５パターンによる回折光束
７３  露光光束６３のマスク５１パターンによる回折光束
７４  露光光束６４のマスク５１パターンによる回折光束
７５  露光光束６５のマスク５１パターンによる回折光束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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