JPH06224106A

JPH06224106A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH06224106A
Application number: JP5010794A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Shiraishi; 直正白石
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-01-26
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】コンタクトホールパターンの投影露光時の焦
点深度を拡大する。【構成】投影光学系ＰＬの瞳面の中心円形領域を通過
する結像光束ＬＦａとその周辺の輪帯状領域を通過する
結像光束ＬＦｂとの位相を反転させ、かつ中心円形部の
振幅透過率を負とし、周辺部の振幅透過率とを正とする
多重焦点フィルターＭＦＦを設け、レチクルＲ上の所定
間隔の２点の一方に対して他方で照明光のコヒーレンス
係数を逆符号とするように照明条件を設定する設定手段
（８）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置に関し、特
に半導体集積回路や液晶ディスレイ等の製造に用いる微
細パターンを転写露光する投影露光装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路（ＬＳＩ）等の製造工程
では、回路原板（レチクル）上の回路パターンを投影光
学系によりシリコンウェハ（ウェハ）等に等倍で又は縮
小して転写する投影露光装置が使用されている。半導体
の高集積化に伴い、さらに微細なパターンを転写可能と
する投影光学系が要求されてきた。

【０００３】投影光学系の解像度は、解像度＝ｋ₁×λ
／ＮＡで表される。λは使用する光の波長（露光波長）
を表し、ＮＡは投影光学系の開口数を表す。また、ｋ₁
は０．７程度の比例定数であり使用するフォトレジスト
（感光性被パターニング材料）の性能により多少変化す
る。上記の如き従来の技術において解像力を高めるため
には、露光波長（λ）を短波長化するか、あるいは投影
光学系の開口数（ＮＡ）を大きくすることで対応してき
た。しかしながら、現在主流のｉ線（λ＝０．３６５μ
ｍ）より短波長の光に対しては透過率の高い光学材料が
あまりないこと、安定した光源のないこと等の理由によ
りこれらの方法は実用的でなくなってきた。またＬＳＩ
の量産に不可欠な焦点深度（フォーカスマージン）ＤＯ
Ｆはほぼｋ₂×λ／ＮＡ²（ｋ₂は比例定数を表し、こ
こではｋ₂≒１）で決まるため、大開口数化、短波長化
の双方により焦点深度が激減しＬＳＩの量産は不可能と
なってしまう。従って、たとえ大開口数の投影光学系が
製造できたとしても、必要な焦点深度が得られないこと
になり、実用上の大きな障害となる。

【０００４】そこで本件出願人は、このような投影光学
系の諸問題を解決し、高い解像力と大きな焦点深度との
両方を得ることができる新たな投影露光技術を、特開平
４−１０１１４８号公報、特開平４−２２５３５８号公
報、特開平４−２２５３５９号公報等で提案した。この
露光技術は、投影光学系は既存のままで、レチクルへの
照明方法を特殊な形体に制御することで見かけ上の解像
力と焦点深度とを増大させるものであり、ＳＨＲＩＮＣ
（ＳｕｐｅｒＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎｂｙ
ＩｌｌｕｍｉＮａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ）法と呼
んでいる。このＳＨＲＩＮＣ法は、レチクルＲ上のライ
ン・アンド・スペースパターン（Ｌ＆Ｓパターン）のピ
ッチ方向に対称的に傾斜した２つの照明光（又は４つの
照明光）をレチクルへ照射し、Ｌ＆Ｓパターンから発生
する０次回折光成分と±１次回折光成分の一方とを、投
影光学系の瞳内で中心点に関して対称的に通し、２光束
干渉（一方の１次回折光と０次回折光との干渉）の原理
を利用して、Ｌ＆Ｓパターンの投影像（干渉縞）を生成
するものである。

【０００５】このように２光束干渉を利用した結像によ
ると、デフォーカス時の波面収差の発生が従来の方法
（通常の垂直照明）の場合よりも押さえられるため、見
かけ上焦点深度が大きくなるのである。ところが、この
ＳＨＲＩＮＣ法はレチクルＲ上に形成されるパターンが
Ｌ＆Ｓパターン（格子）のように、周期構造を持つとき
に所期の効果が得られるのであり、コンタクトホール等
の孤立したパターンに対してはその効果が得られない。
一般に、孤立した微小パターンの場合、そこからの回折
光は回折角についてほとんど一様なフランフォーファ回
折として発生し、投影光学系の瞳内では０次回折光と高
次回折光とに明確に分離せずに、ほぼ一様に分布する。

【０００６】そこでコンタクトホール等の孤立パターン
に対して見かけ上の焦点深度を拡大させる露光方法とし
て、ウェハＷの１つのショット領域に対する露光を複数
回に分け、各露光の間にウェハＷを光軸方向に一定量だ
け移動させる方法が、例えば特開昭６３−４２１２２号
公報で提案された。この露光方法はＦＬＥＸ（Ｆｏｃｕ
ｓＬａｔｉｔｕｄｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔＥＸ
ｐｏｓｕｒｅ）法と呼ばれ、コンタクトホール等の孤立
パターンに対しては十分な焦点深度拡大効果を得ること
ができる。ただしＦＬＥＸ法は、わずかにデフォーカス
したコンタクトホール像を多重露光することを必須とす
るため、現像後に得られるレジスト像は必然的に鮮鋭度
が低下したものとなる。この鮮鋭度低下（プロファイル
悪化）の問題は、ガンマ値が高いレジストを用いたり、
多層レジストを用いたり、あるいはＣＥＬ（Ｃｏｎｔｒ
ａｓｔＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔＬａｙｅｒ）を用い
たりすることで補うことができる。

【０００７】またＦＬＥＸ法のように露光動作中にウェ
ハＷを光軸方向に移動させなくても、コンタクトホール
パターンの投影時の焦点深度を拡大する試みとして投影
光学系の瞳面に多重焦点フィルターを設ける方法が提案
されている。この方法として例えば１９９１年春季応用
物理学会の予稿集２９ａ−ＺＣ−８，９で発表されたＳ
ｕｐｅｒ−ＦＬＥＸ法が知られている。このＳｕｐｅｒ
ＦＬＥＸ法は、投影光学系の瞳に透明な位相板（多重
焦点フィルター）を設け、この位相板によって結像光に
与えられる複素振幅透過率が光軸から周辺に向かって順
次変化するような特性を持たせたものである。このよう
にすると、投影光学系によって結像された像はベストフ
ォーカス面（レチクルＲと共役な面）を中心に光軸方向
に一定の幅（従来よりは広い）でシャープさを保つこと
になり、焦点深度が増大するのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上で述べた多重焦点
フィルターを使った露光方法では、孤立的なコンタクト
ホールパターンに対して十分な焦点深度の増大効果を得
ることができる。しかしながら、ある程度接近した複数
のコンタクトホールパターンではパターン間に不要なパ
ターンが発生してしまう、すなわち両方法共にホール間
のフォトレジストに不要な膜べりを生じさせてしまい、
事実上使用することが困難になることがわかった。

【０００９】そこで本発明は上記問題点に鑑みて成され
たもので、ある程度近接したコンタクトホールパターン
に対しても、解像度や焦点深度を向上する投影露光装置
の実現を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点の解決の為に
本発明では少なくとも２つの微細のホール用パターンが
形成されたマスクを、露光用の照明光で照射する照明系
と、マスクのホール用パターンから発生した光を入射し
て前記ホール用パターンの像を感応基板上に結像投影す
る投影光学系とを備えた投影露光装置において、投影光
学系内のマスクに対する光学的フーリエ変換面又はその
近傍に、投影光学系の光軸を中心とする円形領域内の振
幅透過率をｔ（−１≦ｔ≦０）とし、円形領域外の振幅
透過率をほぼ＋１とする多重焦点フィルターと；前記ホ
ール用パターン面における照明光のコヒーレンス関数が
前記ホールパターン面上で前記所定間隔だけ離れた２つ
の位置の一方の位置に対して他方の位置でほぼ逆極性と
なるように、前記照明光のマスクへの入射角度範囲を設
定する設定部材とを設けた。

【００１１】

【作用】本発明に於いては、投影光学系のレチクルに対
するフーリエ変換面（瞳面）に透過光の振幅及び位相を
変化せしめる瞳フィルター（多重焦点フィルター）を設
け、レチクルを照明する光束をいわゆる輪帯照明あるい
は変形照明としている。このため、完全に孤立していな
い、すなわち近接したコンタクトホールパターンに対す
る照明光の位相（コヒーレンス）を近接した両ホールパ
ターン上で逆符号とすることができる。これにより、従
来の多重焦点フィルターを使った露光方法で問題となる
不要な膜べり、すなわち近接したパターン間に不要なパ
ターンが誤転写されてしまうという問題を従来の多重焦
点フィルターの性能を低下させることなく解決できる。

【００１２】

【実施例】図１を参照して本発明の一実施例を説明す
る。図１は本実施例に好適な投影露光装置の構成の概略
を示す図である。図１において、水銀ランプ１から放射
された高輝度光は楕円鏡２によって第２焦点に収斂した
後、発散光となってコリメータレンズ４に入射する。そ
の第２焦点の位置にはロータリーシャッター３が配置さ
れ、照明光の通過、遮断を制御する。コリメータレンズ
４によってほぼ平行光束に変換された照明光は、オプチ
カルインテグレータとしてのフライアイレンズ７に入射
する。

【００１３】さて、フライアイレンズ７に入射した照明
光（ほぼ平行光束）は、フライアイレンズ７の複数のレ
ンズエレメントによって分割され、各レンズエレメント
の夫々の射出側には２次光源像（水銀ランプ１の発光点
の像）が形成される。従ってフライアイレンズ７の射出
側にはレンズエレメントの数と同じ数の点光源像が分布
し、面光源像が作られる。フライアイレンズ７の射出側
には、面光源像の大きさを調整するための可変絞り８が
設けられる。この絞り８を通った照明光（発散光）はミ
ラー９で反射され、集光レンズ系１０に入射した後、レ
チクルブラインド１１の矩形の開口部を均一な照度分布
で照射する。図１では、フライアイレンズ７の射出側に
形成される複数の２次光源像（点光源）のうち、光軸Ａ
Ｘ上に位置する１つの２次光源像からの照明光のみを代
表的に図示してある。また集光レンズ系１０によって、
フライアイレンズ７の射出側（２次光源像が形成される
面）はレチクルブラインド１１の矩形開口面に対するフ
ーリエ変換面になっている。従ってフライアイレンズ７
の複数の２次光源像の夫々から発散して集光レンズ系１
０に入射した各照明光は、レチクルブラインド１１上で
互いにわずかずつ入射角が異なる平行光束となって重畳
される。

【００１４】レチクルブラインド１１の矩形開口を通過
した照明光はレンズ系１２、ミラー１３を介してコンデ
ンサーレンズ１４に入射し、コンデンサーレンズ１４を
射出する光が照明光ＩＬＢとなってレチクルＲに達す
る。ここでレチクルブラインド１１の矩形開口面とレチ
クルＲのパターン面とは、レンズ系１２とコンデンサー
レンズ１４との合成系によって互いに共役に配置され、
レチクルブラインド１１の矩形開口の像が、レチクルＲ
のパターン面内に形成された矩形のパターン形成領域を
含むように結像される。図１に示すように、フライアイ
レンズ７の２次光源像のうち光軸ＡＸ上に位置する１つ
の２次光源像からの照明光ＩＬＢは、レチクルＲ上では
光軸ＡＸに対して傾きのない平行光束になっているが、
これは投影光学系ＰＬのレチクル側がテレセントリック
だからである。もちろん、フライアイレンズ７の射出側
には光軸ＡＸ上からずれて位置する多数の２次光源像
（軸外の点光源）が形成されるが、それらからの照明光
はいずれもレチクルＲ上では光軸ＡＸに対して傾いた平
行光束となってパターン形成領域内で重畳される。尚、
レチクルＲのパターン面とフライアイレンズ７の射出側
面（光源像面）とが、集光レンズ系１０、レンズ系１
２、コンデンサーレンズ１４の合成系によって光学的に
フーリエ変換の関係になっていることは言うまでもな
い。またレチクルＲへの照明光ＩＬＢの入射角度範囲ψ
（図２参照）は絞り８の開口径によって変化し、絞り８
の開口径を小さくして面光源の実質的な面積を小さくす
ると、入射角度範囲ψも小さくなる。

【００１５】すなわち、フライアイレンズ７の射出面近
傍で照明光束の光量分布を変化させると、レチクルＲ面
に入射する光束の入射角度に対する光量分布を変化させ
ることができる。そのため絞り８により、照明光の空間
的コヒーレンシィを調整することができる（詳細後
述）。その空間的コヒーレンシィの度合いを表すファク
タとして、照明光ＩＬＢの最大入射角ψ／２の正弦と投
影光学系ＰＬのレチクル側の開口数ＮＡｒとの比（σ
値）が用いられている。このσ値は通常、σ＝ｓｉｎ
（ψ／２）／ＮＡｒで定義され、現在稼働中のステッパ
ーの多くは、σ＝０．５〜０．７程度の範囲で使われて
いる。

【００１６】さて、レチクルＲのパターン面にはクロム
層によって所定のレチクルパターンが形成されている
が、ここではクロム層が全面に蒸着され、その内に微小
な矩形開口部（クロム層のない透明部）で形成された複
数のコンタクトホールパターンが存在するものとする。
コンタクトホールパターンはウェハＷ上に投影したと
き、０．５μｍ角（又は径）以下の寸法になるように設
計されていることもあり、投影光学系ＰＬの投影倍率１
／Ｍを考慮してレチクルＲ上での寸法が決められてい
る。また互いに隣接するコンタクトホールパターン間の
寸法は、通常１つのコンタクトホールパターンの開口部
寸法に対してかなり大きくなっているため、孤立的な微
小パターンとして存在する。すなわち、隣接する２つの
コンタクトホールパターンは、それぞれから発生した光
（回折、散乱光）が、回折格子のように互いに強く影響
し合うことがない程度に離れていることが多い。ところ
が後で詳しく述べるが、かなり接近した配置でコンタク
トホールパターンを形成したレチクルも存在する。

【００１７】図１において、レチクルＲはレチクルステ
ージＲＳＴに保持され、レチクルＲのコンタクトホール
パターンの光学像（光強度分布）は投影光学系ＰＬを介
してウェハＷの表面のフォトレジスト層に結像される。
ここで、図１中のレチクルＲからウェハＷまでの光路
は、結像光束の主光線のみで示す。そして投影光学系Ｐ
Ｌ内のレチクルＲに対するフーリエ変換面ＦＴＰ（以下
「瞳面ＦＴＰ」と称す。）には透過光の位相及び透過率
を制御する多重焦点フィルターＭＦＦ（詳細後述）を設
けてある。フーリエ変換面ＦＴＰは同時にウェハＷに対
してもフーリエ変換面となっている。

【００１８】この多重焦点フィルターＭＦＦは、瞳面Ｆ
ＴＰの最大径をカバーする直径を有し、スライダー機構
２０によって光路外へ退出したり、光路内に進入したり
することができる。コンタクトホールパターン以外のレ
チクルパターンの露光時には、多重焦点フィルターＭＦ
Ｆは瞳面ＦＴＰから除いておくことが望ましい。多重焦
点フィルターを除いて使用する場合、その代わりにほぼ
同じ厚さおよび材質の平行平板を挿入することにより、
光学系の収差の変動を防ぐことができる。

【００１９】さて、ウェハＷは、光軸ＡＸと垂直な面内
で２次元移動（以下、ＸＹ移動とする）するとともに、
光軸ＡＸと平行な方向に微動（以下、Ｚ移動とする）す
るウェハステージＷＳＴ上に保持される。ウェハステー
ジＷＳＴのＸＹ移動、Ｚ移動は、ステージ駆動ユニット
２２によって行われ、ＸＹ移動に関してはレーザ干渉計
２３による座標計測値に従って制御され、Ｚ移動に関し
てはオートフォーカス用のフォーカスセンサー２４の検
出値に基づいて制御される。ステージ駆動ユニット２
２、スライダー機構２０等は、主制御ユニット２５から
の指令で動作する。この主制御ユニット２５は、さらに
シャッタ駆動ユニット２６へ指令を送り、シャッター３
の開閉を制御するとともに、開口制御ユニット２７へ指
令を送り、絞り８、又はレチクルブラインド１１の各開
口の大きさを制御する。また主制御ユニット２５は、レ
チクルステージＲＳＴへのレチクルの搬送路中に設けら
れたバーコードリーダー２８が読み取ったレチクル名を
入力できるようになっている。従って主制御ユニット２
５は、入力したレチクル名に応じてスライダー機構２０
の動作、開口駆動ユニット２７の動作等を統括的に制御
し、絞り８、レチクルブラインド１１の各開口寸法、及
び多重焦点フィルターＭＦＦの要、不要を、そのレチク
ルに合わせて自動的に調整することができる。

【００２０】図２に投影光学系ＰＬ部の拡大図を示す
が、両側テレセントリックな投影光学系では瞳面ＦＴＰ
においては、レチクルＲ上の任意の点（例えばＰｒ）を
発した光束ＬＬｐが略平行光となって透過し、ウェハＷ
上の点（例えばＰｒ’）に結像する。瞳面ＦＴＰに設け
られた多重焦点フィルターＭＦＦを透過した光束は、中
心部ＦＡ（光軸近傍の円内）では、周辺部ＦＢに比べ強
度的に弱められると共に、中心部ＦＡの透過光ＬＦａは
周辺部ＦＢ部の透過光ＬＦｂに比べて位相がπ〔ｒａ
ｄ〕ずれた光束となるように、多重焦点フィルターＭＦ
Ｆは設計されている。

【００２１】次に図３を参照して多重焦点フィルターＭ
ＦＦの振幅透過率について説明する。図３（Ａ）は多重
焦点フィルターＭＦＦの構造を示し、図３（Ｂ）は多重
焦点フィルターＭＦＦの振幅透過率を示す。図３（Ｂ）
で縦軸は振幅透過率ｔを示し、横軸は瞳面ＦＴＰ上での
中心（投影光学系の光軸ＡＸ）からの距離ｒを示してい
る。

【００２２】多重焦点フィルターＭＦＦは図３（Ａ）に
示す如く、透明な円形の平行平板ＭＦＦａの片面に半透
過性の薄膜ＴＰＣを付加して形成されている。多重焦点
フィルターＭＦＦの振幅透過率は図３（Ｂ）に示す如
く、周辺部ＦＢではＦＢｔとなり、光軸ＡＸを中心とし
た円形状の中心部ＦＡではＦＡｔとなる。多重焦点フィ
ルターＭＦＦの周辺部ＦＢは完全透過であり、振幅透過
率ＦＢｔは＋１（基準値）となる。これに対して中心部
ＦＡでの振幅透過率ＦＡｔは薄膜ＴＰＣにより−ａ（ａ
≦１）となっている。すなわち、薄膜ＴＰＣは多重焦点
フィルターＭＦＦの中心部ＦＡの透過率を周辺部ＦＢの
透過率より低くし、かつ、中心部ＦＡを透過する光と周
辺部ＦＢを通過する光の位相を反転させている。図３
（Ｂ）で距離ｒ₁は中心部ＦＡの光軸ＡＸを中心とした
半径を示し、距離ｒｍａｘは多重焦点フィルターＭＦＦ
の光軸ＡＸを中心とした最大半径を示している。

【００２３】前述の如くこのような多重焦点フィルター
ＭＦＦを設けることにより、焦点深度は拡大する。しか
しながら近接した各ホールパターンを転写する場合、各
ホールの周囲にはいわゆるリンギング（サブピーク）が
生じ、それらが重なる領域では、夫々のリンギングのピ
ーク強度が重なり合う。このようなリンギングのサブピ
ークの重畳によってゴースト像の発生等の悪影響が生ず
る。そこで、本発明では多重焦点フィルターＭＦＦを使
ってコンタクトホールパターンを転写する時に発生する
リンギングによる悪影響をレチクルを照明する照明光の
コヒーレンシィを調整することにより除去するものであ
る。

【００２４】図４は図１に示す装置において照明光のコ
ヒーレンシィを調整するための照明方法を実現するため
の構成である。本実施例では図４（Ａ）に示すように照
明光のコヒーレンシィの調整を実現するために、フライ
アイレンズ７の射出側近傍に、ターレット式の交換可能
な複数の絞り８１、８２、８３、─を設けた（図１では
便宜上絞り８として表してある）。このターレット８０
０は駆動系８００ａにより回転可能となっている。この
交換用の回転駆動系８００ａは駆動ユニット２７を介し
た主制御ユニット２５の指令により動作する。このとき
の指令は例えば前述の様にレチクル上のバーコードから
の情報に基づいたもの、あるいはオペレータが入力する
ものである。図４（Ｂ）はターレットに装着された各絞
りの形状を表す。図４（Ｂ）で絞り８１は円形開口を有
する従来の照明系の絞りを表し、絞り８２、８３は輪帯
状の開口を有する輪帯照明用の絞りを表し、絞り８４は
いわゆる変形光源と呼ばれるＳＨＲＩＮＣ法の絞りをそ
れぞれ表す。絞り８２はσ値（照明系の開口部のウェハ
側換算と投影光学系のウェハ側開口数ＮＡｗとの比）が
０．５となるような開口部を有し、遮光部の半径を開口
部の半径の０．６倍（輪帯比０．６）とした輪帯照明用
の絞りである。絞り８３はラインアンドスペースパター
ンを投影する場合に使用される絞りであり、σ値をライ
ンアンドスペースパターンに最適化した（例えばσ＝
０．７）輪帯照明を実現するための絞りである。

【００２５】絞り８４は１つの開口部のウェハ側での換
算値とウェハ側ＮＡとの比が０．１〜０．３程度である
開口部を４つ有する絞りである（各開口部の最適位置に
ついては後述する）。各絞り８１、８２、８３、８４は
フライアイレンズ７の射出側に接近して配置されるた
め、投影レンズＰＬの瞳ＦＴＰ（フーリエ変換面）とほ
ぼ共役になっている。

【００２６】図５（Ａ）はウェハ上の寸法に換算して
０．３μｍ角の２つのコンタクトホールパターンＰ₁、
Ｐ₂が近接して並ぶレチクルＲの部分断面図を示してい
る。また、両パターンの中心間隔ｄはウェハ上の寸法に
換算して０．９６μｍとしてある。図５（Ｂ）、（Ｃ）
はこのレチクルパターンＰ₁、Ｐ₂を投影光学系ＰＬを
介してウェハ上に投影するときのレチクル上でのコヒー
レンス関数（複素コヒーレンス度）のシミュレーション
結果を示したものである。ここで、上記の照明光学系の
条件はウェハ側の開口数ＮＡｗが０．５７であるｉ線
（波長０．３６５μｍ）用の投影光学系ＰＬに対しての
ものである。

【００２７】ここで用いる多重焦点フィルターＭＦＦは
多重焦点フィルターＭＦＦはｒ₁／ｒ_max＝０．５とな
るように設定され、ｒ_maxはウェハ側の開口数ＮＡｗ、
すなわち０．５７に相当するように設定されている。ま
た図３（Ｂ）の如く、周辺部ＦＢでは＋１の振幅透過率
であり、中心部ＦＡでは−ａ（−ａ＝−０．３）の振幅
透過率である。すなわち、多重焦点フィルターＭＦＦは
ｒ₁／ｒ_max＝０．５となる中心部ＦＡでの振幅透過率
は−０．３（完全透過部と逆符号）であり、その外側の
透過部ＦＢの振幅透過率が＋１となるフィルターであ
る。

【００２８】図５（Ｂ）、（Ｃ）はレチクル上のコヒー
レンス関数（複素コヒーレンス度）を示す。コヒーレン
ス関数はファンシター・ツェルンケの定理により、レチ
クル上から見た光源（フライアイ射出面に設けた各種絞
り）の光量分布のフーリエ変換により得られる。光源が
通常の如く円形であれば、コヒーレンス関数は円のフー
リエ変換となり、第１種１次のベッセル関数Ｊ₁を用い
て２×Ｊ₁（２π×ＮＡｉ×ｘ／λ）／（２π×ＮＡｉ
×ｘ／λ）と表せる。ここで、ＮＡｉは照明系のＮＡ、
ｘは基準点からの距離を表している。なお、ここでコヒ
ーレンス関数の基準位置は一方のコンタクトホールパタ
ーンＰ１の中心とした。

【００２９】図５（Ｂ）は絞り８２を使用した場合のレ
チクル上のコヒーレンス関数（複素コヒーレンス度）を
示す。すなわち、σ（コヒーレンスファクター）＝０．
５（ウェハ側の開口数ＮＡｗ＝０．５７に対して照明系
の開口数ＮＡｉはウェハ側換算で０．２８５）、輪帯比
０．６の輪帯照明（遮光部のウェハ側の開口数はウェハ
側換算で０．１７１）を行った場合のレチクル上のコヒ
ーレンス関数を示す。尚、横軸の寸法はウェハ側換算
（投影倍率倍した値）である。この場合、Ｐ₁を基準と
したコヒーレンス関数ＣＡはＰ₂の位置では−０．３程
度と負に大きな値となっている。この結果、図５（Ｂ）
に示す輪帯照明下では２つのホールパターンＰ₁、Ｐ₂
の像はウェハー上で振幅的に相殺し合い、２つのパター
ンからの両方の像の重なる領域での強度は低下すること
となる。

【００３０】一方、図５（Ｃ）はσ＝０．６の通常照明
の場合のレチクル上のコヒーレンス関数を示す。σ＝
０．６の通常照明ではＰ₂の位置でコヒーレンス関数Ｃ
Ｃは−０．１程度で０に近い。この結果、σ＝０．６の
通常の照明では両ホール像の振幅的な干渉作用は極めて
弱く、従って両像の重なる領域での強度は両像の強度の
単純な加算となる。

【００３１】本発明のように、レチクルＲのフーリエ変
換面で光源の形状（光量分布）を操作すると、前述のフ
ァンシターツェルンケの定理によりレチクル面上の照明
光の空間的コヒーレンシー（可干渉性）が変化するが、
従来、多重焦点フィルターＭＦＦと照明光の空間的コヒ
ーレンシーとの最適化を行う検討は成されていなかっ
た。

【００３２】そこで以後、シミュレーション結果を基に
多重焦点フィルターＭＦＦと照明光の空間的コヒーレン
シーとの最適化について説明する。先ず、多重焦点フィ
ルターＭＦＦを設けた投影光学系ＰＬを使ってσ＝０．
６の通常照明行った場合のシミュレーション結果につい
て図８、図９を用いて説明する。図８は図５のレチクル
と異なり、ウェハ上換算で０．３μｍ角のホールパター
ンが完全に孤立して存在する場合の像強度分布（断面）
であり、図９は図５に示すパターンＰ₁、Ｐ₂のレチク
ルの像強度分布（断面）である。各図共に（Ａ）はベス
トフォーカス、（Ｂ）は±１μｍデフォーカス、（Ｃ）
は±２μｍデフォーカス状態での像を示す。

【００３３】また、各図中Ｅｏｐはパターニングすべき
ポジ型フォトレジストを完全に感光させる（現像後、完
全に除去される）光量レベルを示し、各像の縦方向の倍
率（実際の露光では露光量に対応）は、各条件でのベス
トフォーカスに於いて、各像のＥｏｐでのスライス幅が
０．３μｍ（設計値）となるように設定してある。一
方、各図中ＥｃはＥｏｐの半分の光量で現在のポジ型フ
ォトレジストはこのＥｃより高い光量を受けると膜べり
（現像により一部が溶解する現象）が生じる。良好なホ
ールパターン像をレジストに転写するためにはホールパ
ターン部がＥｏｐ以上であり、その他の部分はＥｃ以下
であるような像強度分布が必要である。さて、図８
（Ａ）に示す像Ｉ８１の如く、多重焦点フィルターを用
いて形成した像の周囲にはいわゆるリンギングＩ８１
ａ、Ｉ８１ｂが生じる。

【００３４】図８は断面図であるので、２つのリンギン
グが生じているように見えるが実際にはホールパターン
の像の周囲をとり囲む、円環状のリンギングが生じる。
しかしながら、このリンギングＩ８１ａ、Ｉ８１ｂはポ
ジレジストに膜べりを与えるレベルＥｃよりも低いた
め、特に問題となるものではない。また、±１μｍ、±
２μｍデフォーカス状態においては、ホール像強度Ｉ８
２、Ｉ８３も低下するがリンギングも低下するため膜べ
りは生じず、ホールパターン像がレジストパターンに転
写することはない。

【００３５】図８（Ａ）、（Ｂ）より、この条件での焦
点深度は±１μｍ、幅で２μｍ程度あることがわかる
が、これは多重焦点フィルターを用いない場合に比べて
圧倒的に大きな値であり、多重焦点フィルターの効果が
確認されている。しかしながら、図９（Ａ）の如く、近
接した２個のホールパターンの場合、従来のσ＝０．６
の通常照明では両ホールがそれぞれ作るリンギングのピ
ーク値が単純に強度加算されるため両ホールの中間に、
両リンギングの重なった明るい領域（リンギングの重な
りによる強度）Ｉ９１０が形成されてしまう。シミュレ
ーション結果の如く強度Ｉ９１０はレベルＥｃより大き
いため、ポジレジストに不要な膜べりを生じさせてしま
い、良好なホールパターンは形成できなくなる。また、
±１μｍ、±２μｍデフォーカス状態においては、ホー
ル像強度Ｉ９２、Ｉ９３も低下し、リンギングも低下す
るため、レジストパターンに転写すること（膜べり）は
ないが、ホール像強度が低下しているため、像の忠実度
が低下する。

【００３６】一方、本発明に従って、多重焦点フィルタ
ーと照明光の空間的コヒーレンシーとの最適化を図るた
めに輪帯照明を採用した場合のシミュレーション結果を
図６、７に示す。図６、図７における、輪帯照明の条件
は絞り８２に示したものであり、すなわちσ＝０．５、
遮光部が開口部の０．６倍（輪帯比０．６）の輪帯照明
を行った場合のシミュレーション結果を示している。

【００３７】図６は図５のレチクルと異なり、図８と同
様にウェハ上換算で０．３μｍ角のホールパターンが完
全に孤立して存在する場合の像強度分布（断面）であ
り、図７は図９と同様に図５に示すパターンＰ₁、Ｐ₂
のレチクルの像強度分布（断面）である。図６、図７各
図共に（Ａ）はベストフォーカス、（Ｂ）は±１μｍデ
フォーカス、（Ｃ）は±２μｍデフォーカス状態での像
を示し、図６、図７中のＥｏｐ、Ｅｃは図８、図９と同
様の意味である。また、図６、図７中の各像の縦方向の
倍率（実際の露光では露光量に対応）は、図８、図９と
同様に各条件でのベストフォーカスに於いて、各像のＥ
ｏｐでのスライス幅が０．３μｍ（設計値）となるよう
に設定してある。

【００３８】図７は図９と同様に図５に示すレチクルパ
ターンの像強度分布であるが、両ホール像から生じるリ
ンギングは前述の如く両ホールパターンの照明光のコヒ
ーレンスが負であるために、振幅的に相殺し、従って強
度は両ホールのリンギングの強度の単純な加算より小さ
くなる。その結果、図７（Ａ）に示すようにリンギング
の重なり合う領域での強度Ｉ７１０をレベルＥｃより低
くすることができ、不要な膜べりの発生を押さえること
ができる。

【００３９】また、図７（Ｂ）、（Ｃ）、図６（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）に示す如く、輪帯照明を行った場合で
も、焦点深度や完全孤立のホールパターンについてのホ
ールパターン像特性も従来のσ＝０．６の照明系（図
８、９）の場合の焦点深度や完全孤立のホールパターン
についてのホールパターン像特性と同等である。従っ
て、本発明による輪帯照明によれば、多重焦点フィルタ
ーを使った場合の他の性能を何ら犠牲とすることなく、
通常の照明では生じてしまう近接ホール間の膜べり問題
を解決することができる。

【００４０】また以上の説明ではあらかじめ決定された
レチクルパターンの寸法（２つのホール間の寸法）ｄ＝
０．９６μｍに対してコヒーレンス関数を負とするよう
な輪帯照明を採用するものとした。しかし近接したホー
ルパターンに於いてリンギングが問題となるのは、この
リンギングが重なる場合であり、従って両ホールの間隔
がホール像の中心からリンギングのピークまでの距離の
２倍程度離れている場合である。

【００４１】ところで、ホール像の中心からリンギング
のピーク値までの距離は使用する多重焦点フィルターの
振幅透過率と中心部ＦＡの半径ｒ₁と露光波長λ及び投
影光学系ＰＬの開口数ＮＡ（ウェハ側開口数ＮＡｗもし
くはレチクル側開口数ＮＡｒ）によりほぼ定まるもので
ある。従って、レチクル上でどの程度離れた位置でコヒ
ーレンス関数を負の最大とすればよいかはレチクルパタ
ーンによらず露光装置（投影光学系の開口数ＮＡ、多重
焦点フィルターの振幅透過率と中心部ＦＡの半径ｒ₁、
露光波長λ）のみによって決定される。

【００４２】多重焦点フィルター、又は一般的な瞳フィ
ルターを投影光学系の瞳面に用いない場合には、投影光
学系により形成される露光波長程度に微小なコンタクト
ホールパターン像の振幅分布は前述のコヒーレンス関数
と同様にＪ₁を用いて、ほぼ２×Ｊ₁（２π×ＮＡｗ×
ｘ／λ）／（２π×ＮＡｗ×ｘ／λ）となる。このと
き、コンタクトホール像の第１暗環の半径は０．６１０×λ／ＮＡｗ（λ：露光波長、ＮＡｗ：投影光学系のウェハ側開口
数）となり、第１明環（リンギング）の半径は０．８１
８×λ／ＮＡｗとなることは広く知られている。

【００４３】ところで、ウェハ側開口数ＮＡｗに相当す
るｒ_max（瞳の半径）に対して、ｒ₁＜ｒ_maxとなるｒ
₁を半径とする中心領域内の振幅透過率がｔであり、そ
の外側の振幅透過率が＋１であるような多重焦点フィル
ターを用いると、上記の第１明環の半径、換言すればコ
ンタクトホールパターンの中心とリンギングのピークの
距離）は近似的に

【００４４】

【数１】

【００４５】となることがわかった。例えば前述の条件
の多重焦点フィルターＭＦＦ（ξ＝０．５、ｔ＝−０．
３）を使った露光では、λ＝０．３６５μｍ、ＮＡｗ＝
０．５７より、第１明環の半径は０．４８μｍとなる。
である前述の如く問題となるのは、リンギングが重なる
場合であり、両ホール像の間隔がホール像の中心からリ
ンギングのピークまでの距離の２倍程度離れている場合
である。この半径の約２倍離れた任意の２点の照明光の
コヒーレンスが負となっていれば、ホール像は振幅的に
相殺し合いリンギングの強度は低下する。

【００４６】従って、レチクルパターンに依存すること
なく、投影露光装置のみによってリンギングのピークを
小さくするための照明条件が定まる。このように第１明
環の半径の約２倍離れた任意の２点間で照明光のコヒー
レンスを負とすることを輪帯照明により実現するには、
（１）式を輪帯照明にも適用すると

【００４７】

【数２】

【００４８】となる。ここで、σは照明系のコヒーレン
スファクターであり、従ってＮＡｗ×σは照明系の開口
数のウェハ側換算値となる。またρは輪帯比であり、多
重焦点フィルターでのξに相当する。ただし、輪帯照明
では中心部が遮光されており、照明光学系中の瞳面での
光軸近傍の光量は零であるため、ｔの値は零となる。従
って、多重焦点フィルターに最適な輪帯照明の条件は、

【００４９】

【数３】

【００５０】を満たすσ、ρ程度であればよい。上式中
σをρ、ｔ、ξで表すと、

【００５１】

【数４】

【００５２】となる。以上より投影露光装置（多重焦点
フィルターの振幅透過率ｔ、多重焦点フィルターの中心
部ＦＡの半径ｒ₁と投影光学系ＰＬのウェハ側開口数Ｎ
Ａｗに相当するｒ_maxとの比ξ）のみによってリンギン
グのピークを小さくするための照明条件（コヒーレンス
ファクターσ、輪帯比ρ）が定まる。このとき開口数Ｎ
Ａｗや波長λには依存しない。

【００５３】例えば前述のシミュレーションで用いた多
重焦点フィルターＭＦＦ（ξ＝０．５、ｔ＝−０．３）
を使った露光では、λ＝０．３６５μｍ、ＮＡｗ＝０．
５７より、コンタクトホールパターンの中心とリンギン
グのピークとの間隔（第１明環の半径）は（１）式、及
び図６（１）、図８（１）の如く、ほぼ０．４８μｍ
（０．９６μｍの半分）となる。従って、基準位置に対
して０．４８×２＝０．９６μｍ離れた位置で（ウェハ
上換算）コヒーレンシーを負の最大とするような空間的
コヒーレンシー（光源形状のフーリエ変換）を照明光学
系に与えるようにする。すなわち、例えば前述のシミレ
ーションで用いたようにσ＝０．５の照明系であって、
かつ照明系瞳面上で光軸からその半径の０．６倍（輪帯
比）程度の円形部を遮光する輪帯照明とすればよい。

【００５４】ここで、前述のシミレーションに用いた多
重焦点フィルターＭＦＦ（ξ＝０．５、ｔ＝−０．３）
でのσとρの関係を図１０に示す。図１０で縦軸はσを
示し、横軸はρを示している。この図からも明らかなよ
うに本発明で用いる輪帯照明のσ値は、例えば’９１、
秋応物「超解像リソグラフィー（２）輪帯照明による高
解像化、東内ほか、Resolution improvement with annu
lar illmination,K.Tounai et al. Proc. SPIE, Vol 1
674,P753などで一般に輪帯照明で通常最適と言われる条
件σ＝０．７程度より小さい方が好ましいことがわか
る。すなわち、輪帯照明によって作られるコヒーレンス
の負の最大が一般に最適と言われる位置より離れた位置
になるように設定する方が好ましい。また、多重焦点フ
ィルターの条件（ξ、ｔ）を変更しても、σが通常より
小さい方が良いという条件は大きく変わらない。ここ
で、図４（Ｂ）中の絞り８２は本発明の特徴的であるσ
値の小さめの輪帯照明用の絞りである。

【００５５】尚、前述のシミレーションではξ＝０．
５、ｔ＝−０．３の多重焦点フィルターにσ＝０．５、
ρ＝０．６の輪帯照明を用いており、このσ、ρはは図
１０の最適条件よりわずかにずれた値となっている。し
かし前述のシミレーションの如く本発明の効果は充分に
発揮され、上記条件式より多少ずれたσ、ρの条件でも
充分に本発明の効果が得られることがわかる。

【００５６】従って、σ及びρの値は厳密に上式を満た
す必要はなく１０％程度の差を含んでいても本発明の効
果は発揮される。なお、以上の実施例として光学系の諸
条件をｉ線（λ＝０．３６５μｍ）、ＮＡ＝０．５７、
ｒ₁／ｒ_maxであるξ＝０．５、振幅透過率ｔ＝−０．
３とし、照明光学系はσ＝０．５、また半径がその０．
６倍の部分を遮光する輪帯照明系としたが、本発明の効
果はこの条件に限定して得られるものではない。

【００５７】例えば露光波長λは任意であり、ＫｒＦレ
ーザの０．２４８μｍやＡｒＦレーザの０．１９３μｍ
でも良い。また、ウェハ側開口数ＮＡｗについても任意
の値で構わない。また以上の実施例では照明系として輪
帯照明のみを用いるものとしたが、レチクル上の照明光
のコヒーレンスをより強力に変化させるためにＳＨＲＩ
ＮＣ法（変形光源）を用いてもよい。すなわち、図４
（Ｂ）中の絞り８４の如く照明光束を照明系瞳面で例え
ば４ヶ所の領域に限定する。これにより、レチクル面上
でのコヒーレンスは基準位置に対して特定の位置では輪
帯照明より、さらに大きな負の値とすることができる。
尚、照明光束を４ヶ所に限定されるものではなくｎヶ所
でもよい（ｎは自然数）。最適化された変形光源を用い
ると輪帯照明の場合よりも近接したコンタクホールの中
間に生じる不要パターンの除去に効果的である。

【００５８】またこのときの変形光源の形状は使用する
多重焦点フィルターにより生じるコンタクトホール像の
ピークとリンギングとの間隔の２倍の距離のパターンピ
ッチに対して最適化するとよい。変形光源形状の最適化
は特開平４−２２５３５９号公報等に詳細に説明されて
いるのでここでは簡単に説明する。例えば、第１明環の
半径の２倍をピッチＰＭとしたとき、そのピッチＰＭに
対して最適化された配置をもつ４つ（又は２つ）の２次
光源像（例えば絞り８４中の４つの開口部分や絞り８１
を十字状に遮光した４つの開口部分）を用いるＳＨＲＩ
ＮＣ法を採用すれば、レチクル上でピッチＰＭ（ウェハ
側換算）の間隔をもつ２つの位置において、一方の位置
に対する他方の位置でのコヒーレンス関数を大きく負
（逆符号）にすることができる。

【００５９】図１１は２次光源像の最適化を説明するた
めの図であり、ここでは絞り８１を十字状に遮光した４
つの開口部分による２次光源について説明する。図１１
はフライアイレンズ７（図１）の射出面における十字状
遮光部８４ａの配置を示し、ｘ方向とｙ方向とに延びた
遮光部は中心ＣＣで交差して十字状になっている。この
とき、十字状の遮光部のｘ、ｙ方向の各幅は、フライア
イレンズ７を構成する複数の角柱状エレメントの境界線
に合わせるように設定される。さらに十字状遮光部の４
つの開口部の夫々に現れるフライアイレンズ７のエレメ
ント数も極力等しくするのが望ましい。

【００６０】さて、図１１においてフライアイレンズ７
の射出端面は絞り８１を十字状に遮光した４つの開口部
によって４分割され、分割されたそれぞれのフライアイ
レンズの組の光量上の重心点ＰＧ₁〜ＰＧ₄が黒丸で示
されている。この光量重心点ＰＧ₁〜ＰＧ₄の中心ＣＣ
からのｘ方向、ｙ方向の各偏心量Ｐｕ、Ｐｖを、レチク
ル上のピッチＰＭに対応したものとすればよい。

【００６１】前述の如く、フライアイレンズ７の射出端
面はレチクルパターン面に対して光学的にフーリエ変換
の関係となっている。このためフライアイレンズ７の射
出端面での光軸での光軸ＡＸからある１点までの距離Δ
ｘはレチクルパターン上での上記１点を発した光束の入
射角度（θ₀）に比例し、ｆ・ｓｉｎθ₀＝Δｘとな
る。ここでｆはレチクルパターン面とフライアイレンズ
射出面とをフーリエ変換の関係で結ぶ光学系（合成光学
系）の焦点距離（合成焦点距離）である。

【００６２】前述の特開平４−２２５３５９号公報等に
記載された条件は、主にラインアンドスペースパターン
等の周期パターンに適合する条件であり、周期パターン
のピッチがＰであるとき、ｓｉｎθ₁＝λ／（２・Ｐ）
なる入射角θ₁でレチクルを照明するのがよいとされて
いる。このときレチクル上の周期パターンから発生する
０次回折光及び、片方の一次回折光が共にθ₁だけ光軸
から等しく傾いて発生する。またウェハへもｓｉｎθ₂
＝Ｍ×ｓｉｎθ₁なるθ₂だけ等しく傾いて入射するた
め、焦点深度が増大するとされている。

【００６３】また２次元（ｘ、ｙ方向）の周期パターン
に対応するためには図１１中のＰｕ、ＰｖをＰｕ＝ｆ・
λ／（２・Ｐｘ）Ｐｖ＝Ｆ・λ／（２・Ｐｙ）とするとよいとされている。ここでＰｘ、Ｐｙはそれぞ
れレチクル上でｘ方向及びｙ方向のパターンの周期であ
る。これを比較的近接したコンタクトホールパターンに
適用するには上記のパターン周期（Ｐｘ、Ｐｙ）をレチ
クル上のホールパターン間距離Ｄｈとすればよい。すな
わち、Ｐｕ、Ｐｖ＝ｆ・λ（２・Ｄｈ）となるＰｕ、Ｐ
ｖを各４光源の光量重心位置とすればよい。なお、この
条件ではレチクル上にはｘ方向又はｙ方向に近接したコ
ンタクトホールに有効であり、ｘ，ｙ方向から４５°ず
れた方向に近接したコンタクトホールにはあまり有効で
はない。

【００６４】従ってレチクルパターン上でのコンタクト
ホールの近接し合う方向に応じて４光源の位置と光軸を
中心に回転させるとよい。尚、上記のＰｕ、Ｐｖ＝ｆ・
λ（２・Ｄｈ）を満たすＰｕ、Ｐｖに各４光源の光量重
心を配置してレチクルを照明すると、レチクル上でＤｈ
離れた２点でのコヒーレンシィは逆極性となる。なぜな
ら、フライアイレンズ７の射出面で光軸からｘ方向に＋
Ｐｕ、およびｘ方向に−Ｐｕ離れた２つの光源（点光
源）の強度分布をフーリエ変換し、レチクル上のコヒー
レンス関数をｕ、ｖをフライアイレンズ７の射出面の座
標とすると、コヒーレンス関数Ｃ（ｘ）はＣ（ｘ）＝∫〔δ（ｕ−Ｐｕ））＋δ（ｕ＋Ｐｕ）〕×ｅｘｐ〔２πｉｘｕ／（ｆ・λ）〕ｄｕとなり、Ｃ（ｘ）＝ｅｘｐ〔２πｉＰｕｘ／（ｆ・λ）〕＋ｅｘｐ〔−２πｉＰｕｘ／（ｆ・λ）〕となる。

【００６５】これはＣ（ｘ）＝ｃｏｓ〔２π・Ｐｕ・ｘ／（ｆ・λ）〕であるため、Ｐｕ＝ｆ・λ／（２・Ｄｈ）であればＣ（ｘ）＝ｃｏｓ（πｘ／Ｄｈ）はなり、ｘ＝０（基準点）でＣ（０）＝＋１ｘ＝ＤｈでＣ（Ｄｈ）＝−１となり、照明光のコヒーレンスは大きく逆符号となる。

【００６６】尚、前述の式（４）、あるいは式（１）と
ＳＨＲＩＮＣ法による光源位置の最適方法から予め照明
条件を求めることができ、この照明条件はオペレータに
よる入力等により主制御ユニット２５に入力される。そ
して主制御ユニットはこの照明条件を満たすように駆動
ユニット２７を制御して最適な絞りを選択する。さて本
発明の露光装置をコンタクトホール以外のパターンの露
光に使用する場合には投影光学系の瞳面の多重焦点フィ
ルターは除いたほうがよく、かつ照明条件も通常の円形
絞り（例えば図４（Ｂ）中の絞り８４や一般に最適とさ
れるσの大きめの輪帯照明の図４（Ｂ）の絞り８３）を
用いるとよい。

【００６７】また、多重焦点フィルターＭＦＦは円形状
のフィルターであるとしたが、多角形のフィルターであ
ってもよい。また本発明にさらに前述の累進焦点法（Ｆ
ＬＥＸ）を併用することで、さらに焦点深度を拡大する
こともできる。

【００６８】

【発明の効果】本発明に於いては、投影光学系内のマス
クに対する光学的フーリエ変換面に透過光の振幅及び位
相を変化せしめる瞳フィルター（多重焦点フィルター）
を設け、完全に孤立していない、すなわち近接したコン
タクトホールパターンに対する照明光の位相（コヒーレ
ンス）を近接した両ホールパターン上で逆符号とするこ
とができる。これにより、従来の多重焦点フィルターの
性能を低下させることなくリンギングによる悪影響（ゴ
ースト像の発生）を除去することができ、近接したホー
ルパターンを良好に露光可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に好適な投影露光装置の全体
的な構成を示す図である。

【図２】投影光学系の部分的な構造を示す部分断面図で
ある。

【図３】多重焦点フィルターの振幅透過率を示す図であ
る。

【図４】照明系内部の光源像の形状を切り換える交換絞
り機構を示す図である。

【図５】レチクル上の接近した２つのコンタクトホール
パターンに対するコヒーレンス関数を通常照明と輪帯照
明との夫々でシミュレーションした結果を示すグラフで
ある。

【図６】多重焦点フィルターと輪帯照明とを用いたとき
のコンタクトホールパターン像のデフォーカスに伴う強
度分布の変化をシミュレーションしたグラフである。

【図７】２つのホールパターンを多重焦点フィルターと
輪帯照明を用いて投影したときのデフォーカスに伴う強
度分布の変化をシミュレーションしたグラフである。

【図８】多重焦点フィルターを用いたときのコンタクト
ホールパターン像のデフォーカスに伴う強度分布の変化
をシミュレーションしたグラフである。

【図９】２つのホールパターンを多重焦点フィルターを
用いて投影したときのデフォーカスに伴う強度分布の変
化をシミュレーションしたグラフである。

【図１０】輪帯照明におけるσとρの関係を示すグラフ
である。

【図１１】照明系のフライアイレンズとＳＨＲＩＮＣ法
で使う絞りとの配置関係を投影レンズの瞳内で見た図で
ある。

【図１２】ＳＨＲＩＮＣ法の原理を説明する光線図であ
る。

【符号の説明】

８、８１、８２、８３、８４…絞り２５…主制御ユニット２７…駆動ユニットＲ…レチクルＷ…ウェハＰＬ…投影光学系ＭＦＦ…多重焦点フィルターＦＴＰ…フーリエ変換面（瞳面）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの微細のホール用パター
ンが形成されたマスクを、露光用の照明光で照射する照
明系と、前記マスクのホール用パターンから発生した光
を入射して前記ホール用パターンの像を感応基板上に結
像投影する投影光学系とを備えた投影露光装置におい
て、前記投影光学系内の前記マスクに対する光学的フーリエ
変換面又はその近傍に、前記投影光学系の光軸を中心と
する円形領域内の振幅透過率をｔ（−１≦ｔ≦０）と
し、前記円形領域外の振幅透過率をほぼ＋１とする多重
焦点フィルターと；前記ホール用パターン面における照
明光のコヒーレンス関数が前記ホールパターン面上で所
定間隔だけ離れた２つの位置の一方の位置に対して他方
の位置でほぼ逆極性となるように、前記照明光のマスク
への入射角度範囲を設定する設定部材とを設けたことを
特徴とする投影露光装置。
【請求項２】前記設定手段は前記照明系中の前記ホール
用パターン面に対する光学的フーリエ変換面、もしくは
その近傍に設けられ、中央部を遮光した輪帯状のフィル
ターであることを特徴とする請求項１記載の投影露光装
置。
【請求項３】前記設定手段は前記照明系中の前記ホール
用パターン面に対する光学的フーリエ変換面、もしくは
その近傍面内における光量分布のピーク値を前記照明系
の光軸から偏心した位置に設定する手段であることを特
徴とする請求項１記載の投影露光装置。
【請求項４】前記所定間隔は前記振幅透過率と前記円形
領域の大きさ、及び前記投影光学系の開口数に応じて予
め定められることを特徴とする請求項１記載の投影露光
装置。