(57)【要約】      （修正有）【課題】繰り返し二次元パターンに対しても優れた解像力を発揮する露光装置を提供する。  【解決手段】  露光装置は、偏光板１０、および照明絞りを備えている。偏光板１０は、光源とフォトマスクとの間の光路中に設けられ、光源からの照明光をその光軸に垂直な第１および第２の方向にそれぞれ偏光させる偏光手段である。照明絞りは、いわゆる四点照明絞りであり、４つの開口部２２，２４，２６，２８を有している。開口部２２（第１の開口部）および開口部２４（第２の開口部）は、光軸に垂直な第３の方向に平行で且つ照明絞り２０の中心点Ｐを通る直線上に、中心点Ｐを挟んで設けられている。同様に、開口部２６（第３の開口部）および開口部２８（第４の開口部）は、光軸に垂直な第４の方向に平行で且つ中心点Ｐを通る直線上に、中心点Ｐを挟んで設けられている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源とフォトマスクとの間の光路中に設けられ、前記光源からの照明光をその光軸に垂直な第１および第２の方向にそれぞれ偏光させる偏光手段と、
前記偏光手段と前記フォトマスクとの間の光路中に設けられた照明絞りと、を備え、
前記照明絞りは、
前記光軸に垂直な第３の方向に平行で且つ当該照明絞りの中心点を通る直線上に、前記中心点を挟んで設けられた第１および第２の開口部と、
前記光軸に垂直な第４の方向に平行で且つ前記中心点を通る直線上に、前記中心点を挟んで設けられた第３および第４の開口部と、を有し、
前記偏光手段により前記第１および第２の方向に偏光した前記照明光が前記各開口部を通過するように構成されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置において、
前記第１および第２の方向は、前記フォトマスクにおけるパターンの配列方向に等しい露光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の露光装置において、
前記第２、第３および第４の方向に平行な直線が、前記第１の方向に平行な直線に対してなす角をそれぞれθ２、θ３およびθ４としたとき、
０<θ３<θ２<θ４<１８０°という条件が満たされる露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の露光装置において、
前記θ２、θ３およびθ４は、それぞれ９０°、４５°および１３５°に略等しい露光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の露光装置において、
前記照明絞りは、前記各開口部が第１および第２の副開口部に分割されるように、当該各開口部の一部を遮蔽する遮蔽部を有しており、
前記第１および第２の副開口部をそれぞれ前記第１および第２の方向に偏光した前記照明光が通過するように構成されている露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置において、
前記第１および第２の開口部の前記遮蔽部は、前記第３の方向に沿って延在しており、
前記第３および第４の開口部の前記遮蔽部は、前記第４の方向に沿って延在している露光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の露光装置において、
前記照明絞りの前記中心点から前記各開口部までの距離を１としたとき、前記遮蔽部の幅ｗは０<ｗ≦０．２を満たす露光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の露光装置において、
前記フォトマスクと露光対象物との間の光路中に設けられた投影光学系を備え、
前記フォトマスクにおけるパターンの配列ピッチをｄ、前記照明光の波長をλ、前記投影光学系の開口数をＮＡ、前記照明絞りの前記中心点から前記各開口部までの距離の前記開口数に対する比をσとしたとき、
ｄ／２≦λ／｛２１／２×ＮＡ×（１＋σ）｝
という式が満たされる露光装置。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかに記載の露光装置を用いて、
前記偏光手段により前記第１および第２の方向にそれぞれ偏光した前記照明光を、前記照明絞りの前記各開口部を通過させた後に前記フォトマスクに入射させることを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置および露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路パターン等の微細パターンをレジストが塗布された感光基板（ウエハ等）に露光転写する手法として、フォトマスクとウエハとの間に投影光学系を介在させ、マスクパターンをウエハ面に結像投影する手法が用いられてきた。
【０００３】
さらに、近年のデザインルールの微細化に伴い、照明光の偏光状態や、照明絞りの開口部の形状を積極的に制御する手法が提案されてきている。ラインアンドスペースのような繰り返し一次元パターンの解像力を向上させるためには、（１）光軸から離れた部位の照明光だけ取り出し、光軸付近の照明光は遮蔽する、いわゆる変形照明絞りと、（２）偏光方向（電場ベクトル）を繰り返しパターンの長手方向と平行になるように制御する、いわゆる直線偏光との組み合わせが有利であることが良く知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
また、特定方向のパターンに留まらず、縦横２方向の繰り返し一次元パターンの解像力を向上させる手段として、（１）光軸から離れた２方向の照明光だけ取り出す四点照明絞りと、（２）２方向の直線偏光との組み合わせも提案されている（例えば特許文献２）。偏光の生成手段は幾つもあるが、代表的なものは照明絞りの直前に偏光板を配置し、必要に応じて波長板を配置して偏光方向を変化させるというものである。
【特許文献１】特開平５−１０９６０１号公報
【特許文献２】特開平７−２０１７２３号公報
【特許文献３】特開平７−１８３２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した変形照明絞りと直線偏光との組み合わせは繰り返し一次元パターンには有利であるが、密集ホールのような繰り返し二次元パターンには効果を発揮しない。その理由を説明する。
【０００６】
解像力向上効果が発揮される必要条件として、フォトマスクでパターンの長手と直行する方向に回折された照明光（回折光）が投影光学系瞳面にケラれずに入射する必要がある。微細パターンでは回折角度が増大するために瞳面でケラれる可能性が高くなる。これを避けるために、あらかじめ照明光を傾けて入射させる方法が用いられる。この方法は、上述した変形照明絞りを用いることにより実現することができる。
【０００７】
しかし、さらに十分条件として、回折光同士がウエハ面で干渉するためには、回折光の偏光方向が平行であることが望ましい。ここに挙げた必要十分条件は、（ｉ）照明絞りの開口部の配列方向がパターンの長手に直交し、且つ（ii） 偏光方向は、対応する照明絞り開口部の配列方向に直交する、と読み替えることができる。
【０００８】
繰り返し一次元パターンに関しては、上記（ｉ）および（ii） の条件を満たすことは容易である。この点に関し、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）を参照しつつ説明する。本例においては、光軸をＺ方向、繰り返し一次元パターンの長手をＹ方向に取る。また、図１０（ａ）に示すように、照明絞り１２１の開口部１２２をＸ方向（同図の左右方向）に配列するとともに、図１０（ｂ）に示すように、照明絞り近傍における偏光成分をＹ方向（同図の上下方向）に設定する。図１０（ｂ）には、偏光板１２３を示している。また、矢印１２４は、偏光板１２３によって制御された照明光の電場ベクトルの方向（偏光方向）を表している。
【０００９】
この場合、図１０（ｃ）に示すように、ウエハ面上では回折光の偏光成分が共にＹ方向（同図において紙面に垂直な方向）となる。図１０（ｃ）には、ウエハ面における０次回折光１２５、およびウエハ面におけるＸ方向１次回折光１２６を示している。また、これらの回折光１２５，１２６の偏光方向をそれぞれ印１２７，１２８で表している。これにより、回折光同士の干渉が効率よく行われるため、光学像のコントラストが向上し、パターンの形成がより容易となる。
【００１０】
一方で、照明絞り１２１の開口部１２２の配列方向をＸ方向からＹ方向に変更した場合は、回折光が瞳面でケラれるため、回折光同士の干渉は全く起こらず、良好な光学像は得られない。また、照明絞り近傍における偏光成分をＹ方向からＸ方向に変更した場合、ウエハ面上回折光の偏光成分は、図１０（ｄ）に示すように、±Ｚ方向に近い方向（ウエハ面に対して±９０°に近い方向）となる。それゆえ、回折光は打ち消し合ってしまうため、やはり良好な光学像が得られない。なお、上述のとおり偏光板と波長板とを適宜組み合わせることにより、複数の方向をもつ繰り返し一次元パターンの解像力を向上させることが可能である。
【００１１】
これに対して、ホールに代表される繰り返し二次元パターンに関しては、上記（ｉ）および（ii） の条件を満たすことは原理的に不可能である。この点に関し、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）を参照しつつ説明する。光軸をＺ方向、繰り返し二次元パターン（縦横対称）配列をＸ，Ｙ方向に取った場合、Ｘ、Ｙ両方向の回折光が共に瞳面に入射しなければならない。そのためには、図１１（ａ）に示すように、照明絞り１３１の開口部１３２が±４５度方向に設定されている必要がある。すなわち、この照明絞り１３１は四点照明絞りである。同図において、左右方向がＸ方向であり、上下方向がＹ方向である。
【００１２】
照明絞り１３１の開口部１３２がＸないしＹ方向に設定されていれば、ＹないしＸ方向の回折光は瞳面でケラれ、回折光同士の干渉が起こらないため、所望のパターンは形成されない。これに加えて、照明絞り１３１近傍における偏光成分をＸ、Ｙ両方向に最適化するのは不可能である。その理由を説明すると、偏光成分をＸ方向とした場合、図１１（ｂ）に示すように、ウエハ面上Ｙ方向回折光の偏光成分は６０度に近い角度で交差するため回折光の干渉がある程度得られる。その一方で、ウエハ面上Ｘ方向回折光の偏光成分は±Ｚ方向に近い方向となり回折光同士が打ち消し合ってしまうために、Ｘ方向に限っては良好な光学像が得られないからである。同図には、ウエハ面における０次回折光１３３、ウエハ面におけるＸ方向１次回折光１３４およびウエハ面におけるＹ方向１次回折光１３５を示している。また、これらの回折光１３３，１３４，１３５それぞれの偏光方向を矢印１３６，１３７，１３８で表している。
【００１３】
同様に、偏光成分をＹ方向とした場合には、図１１（ｃ）に示すように、ウエハ面上Ｘ方向回折光の偏光成分は６０度に近い角度で交差するため回折光の干渉がある程度得られる一方で、ウエハ面上Ｙ方向回折光の偏光成分は±Ｚ方向に近い方向となり回折光同士が打ち消し合ってしまう。そのために、Ｙ方向に限っては良好な光学像が得られない。さらに、偏光成分を±４５度方向とした場合には、図１１（ｄ）に示すように、ウエハ面上Ｘ方向、Ｙ方向回折光の偏光成分は共に９０度に近い角度で交差するため、良好な干渉が起こらず、Ｘ、Ｙ両方向ともに良好な光学像は得られない。
【００１４】
ここではＸ方向、Ｙ方向、±４５度方向の４種類の偏光成分の場合を例に挙げて説明したが、繰り返し二次元パターンに関しては、単一方向の偏光制御によって解像力を向上することは原理的に困難であることは上記説明から明らかである。このように、従来の露光装置や露光方法には、解像力の面で向上の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による露光装置は、光源とフォトマスクとの間の光路中に設けられ、前記光源からの照明光をその光軸に垂直な第１および第２の方向にそれぞれ偏光させる偏光手段と、上記偏光手段と上記フォトマスクとの間の光路中に設けられた照明絞りと、を備え、上記照明絞りは、上記光軸に垂直な第３の方向に平行で且つ当該照明絞りの中心点を通る直線上に、上記中心点を挟んで設けられた第１および第２の開口部と、上記光軸に垂直な第４の方向に平行で且つ上記中心点を通る直線上に、上記中心点を挟んで設けられた第３および第４の開口部と、を有し、上記偏光手段により上記第１および第２の方向に偏光した上記照明光が上記各開口部を通過するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
なお、照明絞りの中心点は、照明絞りの形状に関わらず、当該照明絞りと照明光の光軸との交点として定義される。
【００１７】
この露光装置においては、第１および第２の方向の２方向に偏光した照明光が照明絞りに設けられた各開口部に入射される。これにより、フォトマスクで第１の方向に回折した１次回折光の第１の方向の偏光成分の一部または全部を投影光学系の瞳面に入射させないようにすることが可能となる。同様に、フォトマスクで第２の方向に回折した１次回折光の第２の方向の偏光成分の一部または全部を投影光学系の瞳面に入射させないようにすることも可能となる。第１の方向の１次回折光の第１の方向の偏光成分、および第２の方向の１次回折光の第２の方向の偏光成分は、ウエハ等の露光対象物で結像する光学像の劣化を招くものである。したがって、これらの偏光成分の一部または全部を上記瞳面に入射させないことは、露光装置の解像力の向上につながる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、二次元パターンに対しても優れた解像力を発揮することが可能な露光装置および露光方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明による露光装置および露光方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明による露光装置の一実施形態を示す斜視図である。露光装置１は、偏光板１０、および照明絞り２０を備えている。この露光装置１は、光源３０からの照明光をウエハ５０（露光対象物）に照射する。
【００２１】
偏光板１０は、光源３０とフォトマスク４０との間の光路中に設けられ、光源３０からの照明光をその光軸に垂直な第１および第２の方向にそれぞれ偏光させる偏光手段である。以下、第１および第２の方向をそれぞれＸおよびＹ方向とする。
【００２２】
図２（ａ）は、偏光板１０を示す正面図である。同図において矢印は、偏光板１０により偏光した照明光の電場ベクトルを示している。Ｘの正方向（図中右方向）に対する角度をφとすると、４５°<φ<１３５°の領域および２２５°<φ<３１５°（＝−４５°）の領域ではＸ方向に、１３５°<φ<２２５°（＝−１３５°）の領域および３１５°（＝−４５°）<φ<４５°の領域ではＹ方向に偏光方向が設定されている。
【００２３】
本実施形態においてフォトマスク４０のパターンは、図３に示すように、繰り返し二次元パターンであり、その配列方向はＸ方向およびＹ方向である。同図においては、矩形上のホールパターンが格子状に配置されている。なお、偏光板１０は、必要に応じて波長板を含んでいてもよい。
【００２４】
偏光板１０とフォトマスク４０との間の光路中には、照明絞り２０が設けられている。図２（ｂ）に示すように、照明絞り２０は、いわゆる四点照明絞りであり、４つの開口部２２，２４，２６，２８を有している。開口部２２（第１の開口部）および開口部２４（第２の開口部）は、光軸に垂直な第３の方向に平行で且つ照明絞り２０の中心点Ｐを通る直線（図中に一点鎖線Ｌ１で示す）上に、中心点Ｐを挟んで設けられている。同様に、開口部２６（第３の開口部）および開口部２８（第４の開口部）は、光軸に垂直な第４の方向に平行で且つ中心点Ｐを通る直線（図中に一点鎖線Ｌ２で示す）上に、中心点Ｐを挟んで設けられている。なお、中心点Ｐは、照明絞り２０の形状に関わらず、照明絞り２０と照明光の光軸との交点として定義される。
【００２５】
露光装置１においては、偏光板１０によりＸおよびＹ方向に偏光した照明光が上記各開口部２２，２４，２６，２８を通過するように構成されている。
【００２６】
上記第３の方向は、ＸおよびＹ方向の何れとも平行ではない。同様に、第４の方向も、ＸおよびＹ方向の何れとも平行ではない。具体的には、第２の方向（Ｙ方向）、第３の方向および第４の方向に平行な直線が、第１の方向（Ｘ方向）に平行な直線に対してなす角をそれぞれθ２、θ３およびθ４としたとき、０<θ３<θ２<θ４<１８０°という条件が満たされる。ただし、これらの角度は、反時計回りに測るものとする。本実施形態においては特に、θ２、θ３およびθ４は、それぞれ９０°、４５°および１３５°に略等しく設定されている。
【００２７】
さらに、照明絞り２０は、開口部２２，２４，２６，２８にそれぞれ設けられた遮蔽部２３，２５，２７，２９を有している。これらの遮蔽部２３，２５，２７，２９は、それぞれ開口部２２，２４，２６，２８を２つに分割している。すなわち、開口部２２は、遮蔽部２３によって、副開口部２２ａ，２２ｂに分割されている。開口部２４は、遮蔽部２５によって、副開口部２４ａ，２４ｂに分割されている。開口部２６は、遮蔽部２７によって、副開口部２６ａ，２６ｂに分割されている。また、開口部２８は、遮蔽部２９によって、副開口部２８ａ，２８ｂに分割されている。
【００２８】
これらの遮蔽部２３，２５，２７，２９は、帯状をしている。遮蔽部２３，２５は、上記第３の方向に沿って延在し、遮蔽部２７，２９は、上記第４の方向に沿って延在している。また、これらの遮蔽部２３，２５，２７，２９の幅をｗとすれば、ｗは０<ｗ≦０．２を満たす。ここで、照明絞り２０の中心点Ｐから各開口部２２，２４，２６，２８までの距離ｒ（図２（ｂ）参照）、すなわちコヒーレンシを１としている。なお、中心点Ｐから各開口部２２，２４，２６，２８までの距離は相異なっていてもよいが、本実施形態においてはこれらが互いに等しいものとしている。
【００２９】
露光装置１においては、図２（ｃ）に示すように、副開口部２２ａ，２４ａ，２６ａ，２８ａ（第１の副開口）をＸ方向に偏光した照明光が通過し、副開口部２２ｂ，２４ｂ，２６ｂ，２８ｂ（第２の副開口）をＹ方向に偏光した照明光が通過するように構成されている。すなわち、照明絞り２０の各開口部２２，２４，２６，２８に着目すると、偏光成分はＸおよびＹ両方向が含まれるが、両偏光の接続部において照明絞り２０が遮光されていることになる。
【００３０】
また、露光装置１において、光源３０と偏光板１０との間の光路中には、光源３０側から順に、ミラー７１、集光レンズ７２およびオプチカルインテグレータ７３が設けられている。照明絞り２０とフォトマスク４０との間の光路中には、照明絞り２０側から順に、コンデンサーレンズ７４、ミラー７５およびコンデンサーレンズ７６が設けられている。そして、フォトマスク４０とウエハ５０との間には、フォトマスク４０のパターンをウエハ５０上に結像投影する投影光学系６０が設けられている。
【００３１】
次に、本発明による露光方法の一実施形態と併せて、露光装置１の動作を説明する。光源３０から出射された照明光は、ミラー７１で反射した後、集光レンズ７２およびオプチカルインテグレータ７３を通って、偏光板１０に入射する。これにより、ＸおよびＹ方向にそれぞれ偏光した照明光が偏光板１０から出射される。その偏光した照明光は、照明絞り２０に入射する。
【００３２】
照明絞り２０の各開口部２２，２４，２６，２８を通過した照明光は、コンデンサーレンズ７４を通ってミラー７５に入射し、そこで反射した後、コンデンサーレンズ７６を通ってフォトマスク４０に入射する。フォトマスク４０に入射した照明光は、そこで回折される。その回折された照明光は、投影光学系６０を通ってウエハ５０に入射する。これにより、フォトマスク４０のパターンがウエハ５０上に結像される。
【００３３】
このように、本実施形態に係る露光方法は、露光装置１を用いて、偏光板１０によりＸおよびＹ方向にそれぞれ偏光した照明光を、照明絞り２０の各開口部２２，２４，２６，２８を通過させた後にフォトマスク４０に入射させるというものである。
【００３４】
続いて、本実施形態の効果を説明する。本実施形態においては、Ｘ方向およびＹ方向の２方向に偏光した照明光が照明絞り２０に設けられた各開口部２２，２４，２６，２８に入射される。これにより、フォトマスク４０でＸ方向に回折した１次回折光のＸ方向偏光成分の一部または全部を投影光学系６０の瞳面に入射させないようにすることが可能となる。同様に、フォトマスク４０でＹ方向に回折した１次回折光のＹ方向偏光成分の一部または全部を投影光学系６０の瞳面に入射させないようにすることも可能となる。
【００３５】
Ｘ方向の１次回折光のＸ方向偏光成分、およびＹ方向の１次回折光のＹ方向の偏光成分は、後述するように、ウエハ５０で結像する光学像の劣化を招くものである。したがって、これらの偏光成分の一部または全部を上記瞳面に入射させないことは、露光装置１の解像力の向上につながる。これにより、二次元パターンに対しても優れた解像力を発揮することが可能な露光装置１および露光方法が実現されている。
【００３６】
偏光板１０による偏光方向（ＸおよびＹ方向）は、フォトマスク４０におけるパターンの配列方向に等しい。これにより、Ｘ方向回折光にＹ方向偏光成分を含めるとともに、Ｙ方向回折光にＸ方向偏光成分を含めることができる。このため、ＸおよびＹ方向の両回折光共に効率良く干渉を起こすことができる。
【００３７】
上記角度θ２、θ３およびθ４は、０<θ３<θ２<θ４<１８０°という条件を満たしている。これにより、ＸおよびＹ方向の両回折光共に、投影光学系６０の瞳面に入射させることができる。
【００３８】
θ２、θ３およびθ４は、それぞれ９０°、４５°および１３５°に略等しい。これにより、互いに直交する２方向に配列された二次元パターンに対して、特に優れた解像力が実現される。
【００３９】
各開口部２２，２４，２６，２８について、第１および第２の副開口部をそれぞれＸおよびＹ方向に偏光した照明光が通過するように構成されている。これにより、Ｘ方向およびＹ方向の両偏光成分の継ぎ目に相当する部位が二次光源して用いられるのを防ぐことができる。このことは、後述するように、ウエハ５０上における良好な光学像の形成に寄与する。
【００４０】
遮蔽部２３，２５は、上記第３の方向に沿って延在し、遮蔽部２７，２９は、上記第４の方向に沿って延在している。これにより、Ｘ方向およびＹ方向の両偏光成分の継ぎ目に相当する部位を効果的に遮蔽することができる。
【００４１】
各遮蔽部２３，２５，２７，２９の幅ｗは、対コヒーレンシで０<ｗ≦０．２を満たしている。幅ｗは無限に小さいことが望ましいが現実には難しい。幅ｗが大き過ぎると、特定寸法のパターンに関する解像性劣化や透過光量の減少にともなうウエハ処理速度の縮小を招くため、幅ｗは上記範囲内にあることが望ましい。
【００４２】
図４および図５を参照しつつ、本実施形態の効果をより詳細に説明する。これらの図は、四点照明・ＸＹ二方向偏光制御で縦横１：１配列ホールを露光した際の投影光学系６０の瞳面６２における回折光分布を示す。０次回折光９２、Ｘ方向１次回折光９３、Ｙ方向１次回折光９４、および上記遮蔽部に対応して回折光が入射しない領域９５を図示している。また、図中の矢印は、回折光の偏光方向を示す。ただし、簡単のために、照明絞り２０の１つの開口部についてのみ考えている。
【００４３】
図４は、マスクパターンが中程度の寸法の場合であり、Ｘ方向およびＹ方向の一次回折光９３，９４がともに瞳面６２に１００％入射している。したがって、上述した通り、Ｘ方向とＹ方向で同時に回折光の干渉を最適化できる偏光成分は存在しない。
【００４４】
一方、図５は、マスクパターンが微細寸法の場合であり、Ｘ方向およびＹ方向の一次回折光９３，９４はともに瞳面６２に約５０％入射している。注目すべきは、ＸＹ二方向偏光制御の場合、Ｘ方向の一次回折光９３についてはＹ偏光成分のみ、Ｙ方向の一次回折光９４についてはＸ偏光成分のみが瞳面６２を通過できることである。これらはウエハ５０の面上で平行とまではいかないが、６０度に近い角度で交差するため、良好な光学像の形成に寄与し得る。
【００４５】
これに対し、Ｘ方向回折光９３のＸ偏光成分およびＹ方向回折光９４のＹ偏光成分は本来ウエハ５０上で±Ｚ方向に近い方向（ウエハ面に対して±９０°に近い方向）で交差するため光学像をむしろ劣化させる。本実施形態によれば、これらの成分の一部または全部が瞳面６２でケラれるようにすることが可能であるため、光学像の劣化を抑制できるのである。
【００４６】
図５に示した、ＸおよびＹ方向の一次回折光９３，９４が瞳面６２に５０％入射するピッチｄ（フォトマスク４０におけるパターンの配列ピッチ）は、次の（１）式で与えられる。これより微細なピッチでは、本実施形態の従来技術に対する優位性が明確に認められる。
ｄ／２＝λ／｛２１／２×ＮＡ×（１＋σ）｝・・・（１）
ここで、λは照明光の波長、ＮＡは投影光学系６０の開口数、σはコヒーレンシを表している。ただし、上記式においてσは、ＮＡに対する比として表すものとする。したがって、上記実施形態は、
ｄ／２≦λ／｛２１／２×ＮＡ×（１＋σ）｝・・・（２）
という式が満たされるときに、特に顕著な効果を奏することができる。
【００４７】
ところで、二方向偏光制御においては、ＸおよびＹ方向の両偏光成分の継ぎ目処理として２通りの手法が考えられる。一つは、そのまま不連続に接続する方法であり、もう一つは、継ぎ目部分だけ連続的に偏光方法を変化させる（丸める）ものである。しかし解像性向上の観点からは、何れの手法も良くない影響を与える。
【００４８】
どちらの手法も±４５°の方向（上記実施形態の第３および第４の方向）に沿って局所的に見ると、±４５°の直線偏光を形成する。しかし、上述した通り、ウエハ面上のＸ方向およびＹ方向の回折光の偏光成分は共に９０°に近い角度で交差するため、良好な干渉が起こらず、Ｘ、Ｙ両方向共に良好な光学像は得られない。したがって、偏光成分の継ぎ目に相当する部位は二次光源として用いないことが望ましい。上記実施形態において、照明絞り２０における偏光成分の方向切替部に対応する部位を帯状に遮蔽しているのはこのためである。
【実施例１】
【００４９】
照明光として波長１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザを用い、開口数ＮＡ＝０．９５、コヒーレンシσ＝０．７、およびσｒａｄ＝０．２（各開口部の開口径のＮＡに対する比）という条件で、シミュレーションを行った。本シミュレーションにおけるマスクパターンは、図３に示した、縦横１：１で規則的に二次元的に配列されたホールパターンである。ここで、ホールの１辺の長さは６０ｎｍ、配列ピッチｄは１２０ｎｍとした。
【００５０】
また、シミュレーションは、次の２通りの場合について行った。
（１）図１１（ａ）に示す四点照明絞りを用い、偏光制御を行わない場合（比較例）
（２）図２（ｂ）に示す照明絞り２０（幅ｗは対コヒーレンシで０．１とした）を用い、ＸおよびＹ方向の２方向に偏光制御を行った場合（実施例）
【００５１】
本シミュレーションの結果として、比較例および実施例の光強度分布計算結果をそれぞれ図６および図７に示す。比較例および実施例共に１：１の６０ｎｍ格子状分布が得られている。しかし、ホールパターン部の光強度およびシャープさは両者間で全く異なっている。
【００５２】
ホールパターン中央における断面光強度分布を図８に示す。同図において、曲線Ｃ１およびＣ２は、それぞれ実施例および比較例に対応している。かかるシミュレーションでは、ＮＩＬＳ（Normalized Image Log-Slope）と呼ばれる指標が一般的に用いられる。このＮＩＬＳが大きいほど、露光量の誤差に対する寸法の変動量が小さく、安定なパターニングが可能となる。同図からわかるように、比較例でのＮＩＬＳは０．５７であるのに対し、本手法でのＮＩＬＳは０．９７であり、約６７％の向上が認められた。
【００５３】
さらに、上述の露光条件で、縦横１：１配列のホールについてピッチｄを振った場合のＮＩＬＳ算出結果を図９に示す。同図において、曲線Ｃ３およびＣ４は、それぞれ実施例および比較例に対応している。ｄ／２>６５ｎｍでは比較例と実施例とでＮＩＬＳにほとんど差は見られない。これに対して、ｄ／２≦６５nmの微細寸法では、実施例の優位性は歴然である。すなわち、上記実施形態は密集ホールの限界解像力向上に極めて有効である。上述したように、定性的考察によれば、本実施例の優位性は上記（２）式を満たす条件で与えられる。
【００５４】
本発明による露光装置および露光方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。マスクパターンとしては、縦横のピッチが等しい密集ホールを示したが、ピッチは縦横で相異なっていてもよいし、ホールは斜格子状に配列されていてもよい。また、ポジネガを反転させてもよい。
【００５５】
さらに、照明絞りにおける開口部の位置、開口径、形状および個数についても、上記実施形態に示したものに限られず、様々な変更が可能である。また、偏光方向についても同様であり、交差角度、偏光の強さ・強度比、楕円率、偏光方向数等について様々な変更が可能である。これらは所望のウエハパターンに応じて適宜設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による露光装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１の露光装置に設けられた偏光板を示す正面図である。（ｂ）は、図１の露光装置に設けられた照明絞りを示す正面図である。（ｃ）は、照明絞りの開口部と照明光の偏光方向との関係を説明するための図である。
【図３】フォトマスクのマスクパターンの一例を示す平面図である。
【図４】実施形態の効果を説明するための図である。
【図５】実施形態の効果を説明するための図である。
【図６】比較例についての空間像計算結果を示す図である。
【図７】実施例についての空間像計算結果を示す図である。
【図８】実施例および比較例についての空間像計算結果を比較したグラフである。
【図９】実施例および比較例についてのピッチ依存ＮＩＬＳ値計算結果を比較したグラフである。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、従来技術の課題を説明するための図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、従来技術の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    露光装置
１０    偏光板
２０    照明絞り
２２，２４，２６，２８    開口部
２２ａ，２４ａ，２６ａ，２８ａ    副開口部
２２ｂ，２４ｂ，２６ｂ，２８ｂ    副開口部
２３，２５，２７，２９    遮蔽部
３０    光源
４０    フォトマスク
５０    ウエハ
６０    投影光学系
６２    瞳面
７１    ミラー
７２    集光レンズ
７３    オプチカルインテグレータ
７４    コンデンサーレンズ
７５    ミラー
７６    コンデンサーレンズ
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図６】
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【図７】
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