(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を、位相シフトマスクに準じる波面を形成するために振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に変換する光変換手段と、前記変調光を被露光物面に結像させる結像手段とを含み、
前記光変換手段は、前記光源から導かれた光の少なくとも１部を振幅変調又は位相変調する第１の空間光変調器であって前記振幅変調量又は位相変調量を制御可能な第１の空間光変調器と、前記第１の空間光変調器で変調された光を結像させる第１の結像光学系と、前記第１の結像光学系の結像位置に設けられ前記第１の結像光学系により結像された光の少なくとも１部を位相変調又は振幅変調する第２の空間光変調器であって前記位相変調量又は振幅変調量を制御可能な第２の空間光変調器とを含み、前記結像手段は、前記第２の空間光変調器で変調された光を前記被露光物面に結像させる第２の結像光学系を含む、光学的な記録装置。
【請求項２】
光源からの光を、位相シフトマスクに準じる波面を形成するために振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に変換する光変換手段と、前記変調光を被露光物面に結像させる結像手段とを含み、
前記光変換手段は、前記光源から導かれた光を第１の光と第２の光とに分離する光分離手段と、前記第１の光の少なくとも１部を振幅変調する第１の空間光変調器であって前記振幅変調量を制御可能な第１の空間光変調器と、前記第２の光の少なくとも１部を位相変調する第２の空間光変調器であって前記位相変調量を制御可能な第２の空間光変調器と、前記第１の空間光変調器で変調された光と前記第２の空間光変調器で変調された光とを合成する光合成手段とを含み、
前記結像手段は、前記合成された光を前記被露光物面に結像させる結像光学系を含む、光学的な記録装置。
【請求項３】
前記振幅変調する空間光変調器は、偏光板と液晶空間光変調素子とを含む、請求項１又は２に記載の光学的な記録装置。
【請求項４】
前記位相変調する空間光変調器は、液晶空間光変調素子を含む、請求項１又は２に記載の光学的な記録装置。
【請求項５】
前記被露光物面に結像させる結像光学系は、縮小光学系である、請求項１又は２に記載に光学的な記録装置。
【請求項６】
光源からの光を、位相シフトマスクに準じる波面を形成するために振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に光変換するステップと、前記変調光を被露光物面に結像させるステップとを含み、
前記光変換するステップは、前記光源からの光を該光の少なくとも１部を振幅変調又は位相変調する第１の空間光変調器であって前記振幅変調量又は位相変調量を制御可能な第１の空間光変調器によって振幅変調量又は位相変調量を制御する振幅変調量制御ステップ又は位相変調量制御ステップと、前記第１の空間光変調器で変調された光を第１の結像光学系により結像させるステップと、前記第１の結像光学系により結像された光を該光の少なくとも１部を位相変調又は振幅変調する第２の空間光変調器であって前記位相変調量又は振幅変調量を制御可能な第２の空間光変調器によって位相変調量又は振幅変調量を制御する位相変調量制御ステップ又は振幅変調量制御ステップとを含み、
前記結像させるステップは、前記第２の空間光変調器で変調された光を前記被露光物面に結像させるステップを含む、光学的な記録方法。
【請求項７】
光源からの光を、位相シフトマスクに準じる波面を形成するために振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に光変換するステップと、前記変調光を被露光物面に結像させるステップとを含み、
前記光変換するステップは、前記光源からの光を光分離手段により第１の光と第２の光とに分離するステップと、前記第１の光の少なくとも１部を振幅変調する第１の空間光変調器であって前記振幅変調量を制御可能な第１の空間光変調器によって振幅変調量を制御する振幅変調量制御ステップと、前記第２の光の少なくとも１部を位相変調する第２の空間光変調器であって前記位相変調量を制御可能な第２の空間光変調器によって位相変調量を制御する位相変調量制御ステップと、前記第１の空間光変調器で変調された光と前記第２の空間光変調器で変調された光とを光合成手段により合成するステップとを含み、
前記結像させるステップは、前記合成された光を前記被露光物面に結像させるステップを含む、光学的な記録方法。
【請求項８】
前記光変換により形成される露光パターンと前記被露光物面が露光される箇所とを変えながら連続的又は間欠的に走査しながら前記被露光物面に前記変調光を結像させることにより最終の露光パターンを形成する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
光源からの光を、位相シフトマスクに準じる波面を形成するために振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に光変換するステップと、前記変調光を被露光物面に結像させるステップとを含み、
前記光変換するステップは、前記光源からの光の振幅変調量又は位相変調量を制御可能な第１の空間光変調器によって振幅変調量又は位相変調量を制御する振幅変調量制御ステップ又は位相変調量制御ステップと、前記光源からの光の位相変調量又は振幅変調量を制御可能な第２の空間光変調器によって位相変調量又は振幅変調量を制御する位相変調量制御ステップ又は振幅変調量制御ステップとを含み、
前記光変換により形成される露光パターンと前記被露光物面が露光される箇所とを変えながら連続的又は間欠的に走査しながら前記被露光物面に前記変調光を結像させることにより最終の露光パターンを形成する、光学的な記録方法。
【請求項１０】
光源からの光を、位相シフトマスクに準じる波面を形成するために振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に変換する光変換手段と、前記変調光を被露光物面に結像させる結像手段とを含み、
前記光変換手段は、前記光源から導かれた光の少なくとも１部を振幅変調又は位相変調する第１の空間光変調器であって前記振幅変調量又は位相変調量を制御可能な第１の空間光変調器と、前記第１の空間光変調器で変調された光を結像させる第１の結像光学系と、前記第１の結像光学系に設けられ前記第１の結像光学系により結像された光の少なくとも１部を位相変調又は振幅変調する第２の空間光変調器であって前記位相変調量又は振幅変調量を制御可能な第２の空間光変調器とを含み、前記結像手段は、前記第２の空間光変調器で変調された光を前記被露光物面に結像させる第２の結像光学系を含む、露光装置。
【請求項１１】
光源からの光を、位相シフトマスクに準じる波面を形成するために振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に変換する光変換手段と、前記変調光を被露光物面に結像させる結像手段とを含み、
前記光変換手段は、前記光源から導かれた光を第１の光と第２の光とに分離する光分離手段と、前記第１の光の少なくとも１部を振幅変調する第１の空間光変調器であって前記振幅変調量を制御可能な第１の空間光変調器と、前記第２の光の少なくとも１部を位相変調する第２の空間光変調器であって前記位相変調量を制御可能な第２の空間光変調器と、前記第１の空間光変調器で変調された光と前記第２の空間光変調器で変調された光とを合成する光合成手段とを含み、
前記結像手段は、前記合成された光を前記被露光物面に結像させる結像光学系を含む、露光装置。
【請求項１２】
光源からの光を、位相シフトマスクに準じる波面を形成するために振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に変換するステップと、前記変調光を被露光物面に結像させるステップとを含み、
前記光変換するステップは、前記光源からの光の少なくとも１部を振幅変調又は位相変調する第１の空間光変調器であって前記振幅変調量又は位相変調量を制御可能な第１の空間光変調器によって振幅変調量又は位相変調量を制御する振幅変調量制御ステップ又は位相変調量制御ステップと、前記第１の空間光変調器で変調された光を第１の結像光学系により結像させるステップと、前記第１の結像光学系の結像位置に設けられ前記第１の結像光学系により結像された光の少なくとも１部を位相変調又は振幅変調する第２の空間光変調器であって前記位相変調量又は振幅変調量を制御可能な第２の空間光変調器によって位相変調量又は振幅変調量を制御する位相変調量制御ステップ又は振幅変調量制御ステップとを含み、
前記結像させるステップは、前記第２の空間光変調器で変調された光を前記被露光物面に結像させるステップを含む、露光方法。
【請求項１３】
光源からの光を、位相シフトマスクに準じる波面を形成するために振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に変換するステップと、前記変調光を被露光物面に結像させるステップとを含み、
前記光変換するステップは、前記光源からの光を光分離手段により第１の光と第２の光とに分離するステップと、前記第１の光の少なくとも１部を振幅変調する第１の空間光変調器であって該第１の空間変調器によって振幅変調量を制御する振幅変調量制御ステップと、前記第２の光の少なくとも１部を位相変調する第２の空間光変調器であって該第２の空間変調器によって位相変調量を制御する位相変調量制御ステップと、前記第１の空間光変調器で変調された光と前記第２の空間光変調器で変調された光とを光合成手段により合成するステップとを含み、
前記結像させるステップは、前記合成された光を前記被露光物面に結像させるステップを含む、露光方法。
【請求項１４】
光源からの光を、位相シフトマスクに準じる波面を形成するために振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に変換するステップと、前記変調光を被露光物面に結像させるステップとを含み、
前記光変換するステップは、前記光源からの光の振幅変調量又は位相変調量を制御可能な第１の空間光変調器によって振幅変調量又は位相変調量を制御する振幅変調量制御ステップ又は位相変調量制御ステップと、前記光源からの光の位相変調量又は振幅変調量を制御可能な第２の空間光変調器によって位相変調量又は振幅変調量を制御する位相変調量制御ステップ又は振幅変調量制御ステップとを含み、
前記光変換により形成される露光パターンと前記被露光物面が露光される箇所とを変えながら連続的又は間欠的に走査しながら前記被露光物面に前記変調光を結像させることにより最終の露光パターンを形成する、露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路や液晶表示装置等の製造において、フォトリソグラフィ工程で用いる光学的な記録装置及び記録方法並びに露光装置及び露光方法に関し、特に、露光光の波長と同程度の線幅を有する露光パターン等を形成するために好適な光学的な記録装置及び記録方法並びに露光装置及び露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露光による光学的な記録装置として、レンズプロジェクションやミラープロジェクション等の投影光学系により露光パターンを被露光物面に結像させる露光装置がある。しかし、露光パターンの線幅が露光光の波長に近い場合には、光の回折限界のために該線幅が解像されなかった。これを解消するために、シフターと呼ばれる透明もしくは半透明な位相変調層がマスク基板に形成された位相シフトマスクを露光マスクとして用いて、該位相変調層で光の位相を変調することにより解像度を向上させるようにした方法がある。
【０００３】
また、他の露光装置としてレーザ描画装置があり、記録すべき露光パターンに従ってレーザビームで被露光物面上を連続的又は間欠的に走査しながら被露光物を露光する。さらに光を振幅変調する空間光変調器を用いて、該空間光変調器で形成される露光パターンを被露光物に結像させるレーザ描画装置があり、振幅変調用の空間光変調器により露光パターンを複数の箇所に同時に記録できるので、単ビームで走査する場合と比べて、描画の高速化が実現できる利点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、位相シフトマスクは、位相変調層を高精度の厚みでマスク基板に形成する必要があり、また、位相変調層とパターニングされたクロム膜等の振幅変調層とを組み合わせる場合には、位相変調層と振幅変調層とを高精度に重ね合わせる必要があるので、通常の露光マスクより製造が難しく、製造費用の増加となった。また、位相シフトマスクを各パターン毎に製造する必要があった。
【０００５】
また、振幅変調用の空間光変調器を用いるレーザ描画装置は、高速度での描画ができる反面、解像度の点で位相シフトマスクを用いる装置より劣っていた。
【０００６】
本発明の目的は、露光パターンの線幅が露光光の波長に近い場合であっても所定の解像度が得られかつ露光に要する時間が低減する、光学的な記録装置及び方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決する解決手段、作用及び効果】
本発明に係る光学的な記録装置は、光源からの光を、振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に変換する光変換手段と、前記変調光を被露光物面に結像させる結像手段とを含む。
【０００８】
本発明に係る光学的な記録方法は、光源からの光を、振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光に変換するステップと、前記変調光を被露光物面に結像させるステップとを含む。
【０００９】
そのような記録装置及び方法においては、振幅変調された光と位相変調された光とを含む変調光が被露光物面に結像される。したがって、露光による露光パターンの被露光物への記録において振幅変調と位相変調とを同時に行うことができ、位相シフトマスクと同様の高解像度と露光時間の短縮とが容易に実現される。位相及び振幅の変調は、変調量の制御が容易なため、最適な変調量に容易に設定することができる。また、従来のような露光パターンの変更のたびの露光マスク交換の必要性が根本的にない。
【００１０】
前記光変換手段は、好ましくは、前記光源から導かれた光の少なくとも１部を振幅変調する第１の空間光変調器と、前記第１の空間光変調器で変調された光を結像させる第１の結像光学系と、前記第１の結像光学系により結像された光の少なくとも１部を位相変調する第２の空間光変調器とを含み、前記結像手段は、前記第２の空間光変調器で変調された光を前記被露光物面に結像させる第２の結像光学系を含むことができる。
【００１１】
前記光変換手段は、前記光源から導かれた光の少なくとも１部を位相変調する第１の空間光変調器と、前記第１の空間光変調器で変調された光を結像させる第１の結像光学系と、前記第１の結像光学系により結像された光の少なくとも１部を振幅変調する第２の空間光変調器とを含み、前記結像手段は、前記第２の空間光変調器で変調された光を前記被露光物面に結像させる第２の結像光学系を含んでいてもよい。
【００１２】
前記光変換手段は、前記光源から導かれた光を第１の光と第２の光とに分離する光分離手段と、前記第１の光の少なくとも１部を振幅変調する第１の空間光変調器と、前記第２の光の少なくとも１部を位相変調する第２の空間光変調器と、前記第１の空間光変調器で変調された光と前記第２の空間光変調器で変調された光とを合成する光合成手段とを含み、前記結像手段は、前記合成された光を前記被露光物面に結像させる結像光学系を含んでいてもよい。
【００１３】
前記振幅変調する空間光変調器は、好ましくは、偏光板と液晶空間光変調素子とを含むことができる。また、前記位相変調する空間光変調器は、好ましくは、液晶空間光変調素子を含むことができる。
【００１４】
前記被露光物面に結像させる結像光学系は、好ましくは、縮小光学系とすることができる。
【００１５】
前記変換するステップは、好ましくは、前記光源からの光を該光の少なくとも１部を振幅変調する第１の空間光変調器に入射させるステップと、前記第１の空間光変調器で変調された光を第１の結像光学系により結像させるステップと、前記第１の結像光学系により結像された光を該光の少なくとも１部を位相変調する第２の空間光変調器に入射させるステップとを含み、前記結像させるステップは、前記第２の空間光変調器で変調された光を前記被露光物面に結像させるステップを含むことができる。
【００１６】
前記変換するステップは、前記光源からの光を該光の少なくとも１部を位相変調する第１の空間光変調器に入射させるステップと、前記第１の空間光変調器で変調された光を第１の結像光学系により結像させるステップと、前記第１の結像光学系により結像された光を該光の少なくとも１部を振幅変調する第２の空間光変調器に入射させるステップとを含み、前記結像させるステップは、前記第２の空間光変調器で変調された光を前記被露光物面に結像させるステップを含んでいてもよい。
【００１７】
前記変換するステップは、前記光源からの光を光分離手段により第１の光と第２の光とに分離するステップと、前記第１の光を該光の少なくとも１部を振幅変調する第１の空間光変調器に入射させるステップと、前記第２の光を該光の少なくとも１部を位相変調する第２の空間光変調器に入射させるステップと、前記第１の空間光変調器で変調された光と前記第２の空間光変調器で変調された光とを光合成手段により合成するステップとを含み、前記結像させるステップは、前記合成された光を前記被露光物面に結像させるステップを含んでいてもよい。
【００１８】
本発明に係る記録方法においては、前記光変換により形成される露光パターンと前記被露光物面が露光される箇所とを変えながら連続的又は間欠的に走査しながら前記被露光物面に前記変調光を結像させることにより最終の露光パターンを形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
まず、振幅変調用の空間光変調器と位相変調用の空間光変調器とを光学的に直列に結合する積算型の光学的な記憶装置及び方法について説明する。
【００２０】
図１を参照するに、光学的な記録装置１０は、図示しない光源から導かれた光１２の少なくとも１部を振幅変調する空間光変調器（以下「ＳＬＭ」という。）１４と、空間光変調器１４を透過した光１６を結像させる結像レンズ１８と、結像レンズ１８により結像された光２０の少なくとも１部を位相変調する空間光変調器２２と、空間光変調器２２を透過した光２４を被露光物２６の面２８に結像させる結像レンズ３０とを含む。
【００２１】
露光用の光源として、通常の投影露光装置と同様に、超高圧水銀灯のｉ線やｇ線又は各種のレーザ光を用いることができる。
【００２２】
各ＳＬＭ１４、２２は、１画素に対応する基本素子を複数配列した液晶素子を含み、半導体集積回路や液晶表示パネルの製造技術を用いて製造されている。
【００２３】
ＳＬＭ１４とＳＬＭ２２とは、記録装置１０において、図示しない支持装置によって、光学的に直列に、かつ光学的に互いに共役な位置になるように支持されている。ＳＬＭ１４とＳＬＭ２２の対応する画素同士の間の光路長すなわち位相差は、各画素の近傍において大きく変化しないようにする必要がある。この条件は、結像レンズ１８の収差を無視することができる場合、ＳＬＭ１４とＳＬＭ２２との光軸方向の位置ずれを各画素の近傍において露光光の波長と比べて十分に小さく抑えれば、達成できる。
【００２４】
ＳＬＭ１４での複素振幅透過率をＴ１（ｘ，ｙ）、ＳＬＭ２２での複素振幅透過率をＴ２（ｘ，ｙ）とすると、被露光物２６の面２８での複素振幅Ｅ（ｘ，ｙ）は、以下の式（１）になる。
【００２５】
【数１】
0003881865.tif 000002
【００２６】
ここで、Ｔ１（ｘ，ｙ）、Ｔ２（ｘ，ｙ）は、以下の式（２）、（３）で定義される。
【００２７】
【数２】
Ｔ１（ｘ，ｙ）≡Ａ１（ｘ，ｙ）ｅｘｐ（ｉＰ１（ｘ，ｙ））・・・（２）
【００２８】
【数３】
Ｔ２（ｘ，ｙ）≡Ａ２（ｘ，ｙ）ｅｘｐ（ｉＰ２（ｘ，ｙ））・・・（３）
【００２９】
上式（１）、（２）及び（３）に基づいて、上記の振幅Ａ（ｘ，ｙ）及び位相Ｐ（ｘ，ｙ）が被露光物２６の面２８での最終的な振幅Ａ（ｘ，ｙ）及び位相Ｐ（ｘ，ｙ）となるように、液晶素子への印加電圧で振幅変調（光の透過率）及び位相変調（位相０〜位相２π）を制御する。
【００３０】
振幅変調用ＳＬＭ１４が位相変調作用を有していたり、位相変調用ＳＬＭ２２が振幅変調作用を有していたりする場合においても、前記の式（１）により最終的な振幅Ａ（ｘ，ｙ）及び位相Ｐ（ｘ，ｙ）が理想値に近くなるように、Ｔ１（ｘ，ｙ、）、Ｔ２（ｘ，ｙ）の値を選択すればよい。
【００３１】
結像レンズ３０は、等倍光学系レンズ及び縮小光学系レンズのいずれをも採用することができる。ただし、一般に、ＳＬＭの画素サイズは数μｍ以上と大きく、いわゆるサブミクロンオーダの解像度を得るには、好ましくは、縮小光学系を用いる。図１において、説明を簡単にするために、結像レンズ１８、３０をそれぞれ１つのレンズとして示したが、さらに良好な結像性能を得るためには、複数のレンズを用いてそれらを組み合わせることが望ましい。
【００３２】
図１において、振幅変調用のＳＬＭを光源側に、位相変調用のＳＬＭを被露光物側に配置した場合で説明したが、位相変調用のＳＬＭを光源側に、振幅変調用のＳＬＭを被露光物側に配置した場合であっても上記と同様である。また、液晶素子を含まない空間光変調器を用いることもできる。
【００３３】
次に、振幅変調用の空間光変調器と位相変調用の空間光変調器とを光学的に並列に結合する加算型の光学的な記憶装置及び方法について説明する。
【００３４】
図２を参照するに、光学的な記録装置３２は、光源３４から照明レンズ３８を経た光４０を光４２と光４４とに分離する光分離器４６と、光４２の少なくとも１部を振幅変調するＳＬＭ４８と、光４４の少なくとも１部を位相変調するＳＬＭ５０と、ＳＬＭ４８を透過した光５２とＳＬＭ５０を透過した光５４とを合成する光合成器５６と、合成された光５８を被露光物２６の面２８に結像させる結像レンズ６０とを含む。
【００３５】
また、光分離器４６からの光４２を反射してＳＬＭ４８へ導くミラー６２と、光分離器４６からの光４４を反射してＳＬＭ５０へ導くミラー６４とが設けられている。
【００３６】
露光用の光源として、通常のステッパーと同様に、超高圧水銀灯のｉ線やｇ線又はＡｒＦレーザ（波長＝２４８ｍｍ）やＫｒＦレーザ（波長＝１９３ｍｍ）等のレーザ光を用いることができる。
【００３７】
各ＳＬＭ４８、５０は、１画素に対応する基本素子を複数配列した液晶素子を含み、半導体集積回路や液晶表示パネルの製造技術を用いて製造されている。
【００３８】
ＳＬＭ４８とＳＬＭ５０とは、記録装置３２において、図示しない支持装置によって、光学的に並列に、かつ結像光学系すなわち結像レンズ６０から見て重なり合う位置になるように支持されている。ＳＬＭ１４とＳＬＭ２２との光軸方向の位置ずれは、それに対応して位相差すなわちＰ１（ｘ，ｙ）とＰ２（ｘ，ｙ）との差として生じるので、積算型の光学系と比べてより高精度に位置合わせが行われている。
【００３９】
光分離器４６及び光合成器５６は、ハーフミラー型の光学要素が用いられている。光の合成においては、ＳＬＭ４８を透過した光とＳＬＭ５０を透過した光とを光合成器５６により干渉させている。偏光方向は同一である必要があるので、偏光ビームスプリッタを用いない。
【００４０】
ＳＬＭ４８での複素振幅透過率をＴ１（ｘ，ｙ）、ＳＬＭ５０での複素振幅透過率をＴ２（ｘ，ｙ）とすると、被露光物２６の面２８での複素振幅Ｅ（ｘ，ｙ）は、以下の式（４）になる。
【００４１】
【数４】
0003881865.tif 000003
【００４２】
ここで、Ｔ１（ｘ，ｙ）、Ｔ２（ｘ，ｙ）は、以下の式（５）、（６）で定義される。
【００４３】
【数５】
Ｔ１（ｘ，ｙ）≡Ａ１（ｘ，ｙ）ｅｘｐ（ｉＰ１（ｘ，ｙ））・・・（５）
【００４４】
【数６】
Ｔ２（ｘ，ｙ）≡Ａ２（ｘ，ｙ）ｅｘｐ（ｉＰ２（ｘ，ｙ））・・・（６）
【００４５】
上式（４）、（５）及び（６）に基づいて、上記の振幅Ａ（ｘ，ｙ）及び位相Ｐ（ｘ，ｙ）が被露光物２６の面２８での最終的な振幅Ａ（ｘ，ｙ）及び位相Ｐ（ｘ，ｙ）となるように、液晶素子への印加電圧で振幅変調（光の透過率）及び位相変調（位相０〜位相２π）を制御する。
【００４６】
振幅変調用ＳＬＭ４８が位相変調作用を有していたり、位相変調用ＳＬＭ５０が振幅変調作用を有していたりする場合においても、前記の式（４）により最終的な振幅Ａ（ｘ，ｙ）及び位相Ｐ（ｘ，ｙ）が理想値に近くなるように、Ｔ１（ｘ，ｙ、）、Ｔ２（ｘ，ｙ）の値を選択すればよい。
【００４７】
振幅変調及び位相変調の量は任意の値をとりうるが、典型的な方法としては、振幅変調では、光の透過（以下「ＯＦＦ」という。）、非透過（以下「ＯＮ」という。）及び半透過のいずれかに制御される。また、位相変調では、位相が同相である（以下「位相０」又は「ＯＦＦ」という。）及び位相がπだけずれる（以下「位相π」又は「ＯＮ」という。）のいずれかに制御される。
【００４８】
したがって、変調が行われる基本単位となる各液晶素子の画素に対して、少なくとも「非透過」、「半透過かつ位相π」、「透過かつ位相０」及び「透過かつ位相π」の４種類の場合が選択可能である。これらを組み合わせて任意の位相シフトマスクに準じる波面を形成することができる。ここで、「非透過」、「透過かつ位相０」及び「透過かつ位相π」はレベンソン型の位相シフトマスクに相当し、「半透過かつ位相π」及び「透過かつ位相０」はハーフトーン型の位相シフトマスクに相当する。
【００４９】
図２においては、簡単にするために、２つのＳＬＭ４８、５０を透過した光を結合し、被露光物面に光を結像させるレンズ６０を１つとして示したが、収差をなくすために複数のレンズを用いてもよい。また、両テレセントリックかつアフォーカル光学系にすれば、焦点がはずれても、露光パターンの寸法精度は保たれ、かつ均一な露光強度が得られる利点を有する。
【００５０】
また、照明光学系として、ケーラー照明光学系やフライアイ（魚眼）レンズ等を用いるならば、均一な照度が得られ、全面で照明主光線をＳＬＭの光入射面に対して垂直にすることができるので望ましい。特に、ＳＬＭとして液晶素子を用いた場合、液晶素子は入射角度により特性が大きく変わるので垂直照明が特に望ましい。空間光変調器として透過型の液晶素子を用いる場合で説明したが、それ以外の素子、例えば反射型の液晶素子やマイクロミラーデバイス等を用いることができる。また、液晶素子を含まない空間光変調器を用いることもできる。
【００５１】
図３は積算型の光学系をより具体的に示すものである。記録装置６６は、光源６８と、光源６８からの光７０を反射するミラー７２と、照明レンズ７４、７６を含む照明光学系７８と、偏光板８０、８２及び液晶素子８４を含む空間光変調器８６と、等倍レンズ８８、９０及び絞り板９２を含む等倍光学系９４と、液晶素子９６を含む空間光変調器９８と、等倍レンズ１００、絞り板１０２及び縮小レンズ１０４を含む縮小光学系１０６とを含む。
【００５２】
光源として、Ａｒレーザ（３６４ｎｍ）を用いた。このレーザをビームエキスパンダーで直径約５０ｎｍの平行光に拡大した。
【００５３】
空間光変調器８６は、入射した光を振幅変調する空間光変調器であり、透過性のＴＮ配向型の液晶素子８４の両面に２つの偏光板８０、８２を互いに偏光軸を直交させて配置している。この空間光変調器は、ノーマリホワイト型と呼ばれ、液晶素子８４への印加電圧信号がＯＮのときに非透過性を示す空間光変調器である。
【００５４】
液晶素子８４は、大きさが対角１．２インチ、画素数１０２４×７６８、画素サイズ２５μｍ角のものを用いた。この液晶素子は、印加電圧信号がＯＮ／ＯＦＦのときに係る位相差が０になるように、液晶の厚さを３．１μｍとして製造した。
【００５５】
ただし、位相差を完全に０におさえることは難しく、いくらかの位相差は発生してしまう。後述するように、この位相差は、位相変調用の空間光変調器によって補正する。
【００５６】
空間光変調器９８は、入射した光を位相変調する空間光変調器であり、液晶素子９６としてホモジニアス配向型の液晶素子を用いた。異方屈折率を有する液晶が電界により方向を変えることにより特定の偏光方向の光に対して屈折率が変化し、したがって、一定厚の液晶を透過した後の位相が変化するのが位相変調の原理である。
【００５７】
液晶素子９６は、液晶の屈折率異方性Δｎを０．０８、厚さを３．１μｍとして製造した。印加電圧信号のＯＮ／ＯＦＦ間で完全にダイレクタが９０度変化すると仮定したときの位相変調は、以下の式（７）になり、この条件で任意の位相量を設定することができる。
【００５８】
【数７】
0003881865.tif 000004
【００５９】
位相変調用の空間光変調器９８は、偏光板を用いず、液晶の配向をホモジニアス配向とした。また、液晶の厚さを３．１μｍとして製造した。印加電圧信号がＯＮのときに完全に垂直配向させた場合の位相差は２πとなる。予め、印加電圧と位相変調量との関係を求めて、印加電圧のＯＮ／ＯＦＦの制御を行った。
【００６０】
結像光学系として、縮小率が１００分の１、開口数（ＮＡ）が０．１８のアフォーカルかつテレセントリックの光学系を用いた。被露光物面での画素サイズは０．２５μｍ角となった。
【００６１】
露光により記録すべき露光パターンとして渋谷レベンソン型の１．０μｍのラインアンドスペース（以下「ＬアンドＳ」という。）テストパターンを用いて被露光物を露光した。比較用の露光パターンとして振幅変調のみの１．０μｍのＬアンドＳテストパターンを用いて被露光物を露光した。各パターンを図４に示す。単位四角形がＳＬＭの１つの画素を表す。寸法は結像面での値である。
【００６２】
振幅変調で「ＯＦＦ」は光の透過、「ＯＮ」は非透過を示す。位相変調で「ＯＦＦ」は位相が同相（位相０）である、「ＯＮ」は位相がπだけずれている（位相π）ことを示す。振幅が非透過である部分の位相変調はＯＮ及びＯＦＦのいずれでもよい。位相πの「ＯＮ」は位相変調がπになるような電圧を印加したことを示す。位相０と位相πのＯＮ及びＯＦＦの位置はこの逆であってもよい。
【００６３】
被露光物の基板としてシリコンウェハを用い、該シリコンウェハに東京応化工業製のフォトレジストＴＨＭＲ−ｉＰ５７００を１．０μｍ厚に塗布した。
【００６４】
このフォトレジスト面を露光量４０ｍＪ／ｃｍ２で露光した。
【００６５】
露光されたフォトレジストを現像処理して、フォトレジストに形成されたパターンを観察した。比較用のテストパターン（振幅変調のみのＬアンドＳテストパターン）においては、解像したものの線幅にばらつきがあったが、渋谷レベンソン型のＬアンドＳテストパターンにおいては、均一な線幅が得られ、良好な解像が認められた。
【００６６】
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。位相シフトマスクとして、実施例では「渋谷レベンソン型」について述べたが、一般の位相シフトマスクに用いられるいかなる型をも用いることができる。例えば「補助シフター型」、「エッジ強調型」、「シフターエッジ利用型」、「多段シフター型」、「ハーフトーン型」を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学的な記録装置の実施例を示す図。
【図２】本発明に係る光学的な記録装置の他の実施例を示す図。
【図３】本発明に係る光学的な記録装置の実施例を示す図。
【図４】テストパターン及び比較用のテストパターンを示す図。
【符号の説明】
１０、３２、６６  光学的な記録装置
１４、２２、４８、５０、８６、９８  空間光変調器
１８、３０、６０  結像レンズ
２６  被露光物
２８  被露光物の面
３８、７４、７６  照明レンズ
４６  光分離手段
５６  光合成手段
６２、６４、７２  ミラー
７８  照明光学系
８０、８２  偏光板
８４、９６  液晶素子
９２、１０２  絞り板
９４  等倍光学系
８８、９０、１００  等倍レンズ
１０４  縮小レンズ
１０６  縮小光学系
【図１】
0003881865.tif 000005
【図２】
0003881865.tif 000006
【図３】
0003881865.tif 000007
【図４】
0003881865.tif 000008