JPH06244075A

JPH06244075A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH06244075A
Application number: JP5025757A
Authority: JP
Inventors: Teruo Miyamoto; 照雄宮本; Yasuto Nai; 康人名井; Masaaki Tanaka; 正明田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1994-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、孤立パターンや周期の大きいＬ
／Ｓパターンに対しても十分な焦点深度が得られる投影
露光装置を得ることを目的とする。【構成】レーザ発振器等の光源３０から出射されたコ
ヒーレント光は、光強度分布均一化光学系３１を通り、
ミラー３２により反射されて、ＡＰＭフィルター３３に
入射する。ＡＰＭフィルター３３を通過した光は、レン
ズアレー３４を通ってコンデンサレンズ３５によりマス
ク８上に重畳され、マスク８のパターン情報を備えて、
投影光学系１３によりウエハ１４上に投影される。ここ
で、ＡＰＭフィルター３３は、透明基板３８上に透過領
域３６と、振幅を変える部分透光性部材３７ａと位相を
変える透光性部材３７ｂとからなる位相および振幅変調
領域３７とが形成され、コヒーレント光の位相と振幅と
を部分的に変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特にＬＳＩ製造工程
に使用される投影露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１８は例えば特開平４ー１８０６１２
号公報に記載された従来の投影露光装置における光学系
を模式的に示す構成図であり、図において１は楕円反射
鏡２の第１焦点の位置に配置されたランプ、３は楕円反
射鏡２の第２焦点、４は楕円反射鏡２の第２焦点３をほ
ぼ焦点とする位置に配置されたインプットレンズ、５は
オプチカルインテグレータであり、このオプチカルイン
テグレータ５はフライアイレンズとも呼ばれ、多数の棒
状レンズを束ねて構成されている。６はアウトプットレ
ンズ、７はコリメーションレンズ、８は露光パターン、
例えば回路パターンが形成されたマスク、９はインプッ
トレンズ４とオプチカルインテグレータ５との間に配設
されたフィルタ、２０はオプチカルインテグレータ５と
アウトプットレンズ６との間に配設された特殊開口絞
り、１０、１１はコールドミラー、１２はランプハウス
であり、このランプハウス１２内にはランプ１、楕円反
射鏡２、インプットレンズ４、オプチカルインテグレー
タ５、アウトプットレンズ６およびコリメーションレン
ズ７からなる光学系が収納されている。

【０００３】１３はレンズまたはミラーあるいはその組
み合わせにより構成されて、マスク８上の回路パターン
の像を基板としてのウエハ１４上に投影する投影光学系
であり、このウエハ１４上に形成されている感光性物質
としてのレジストにマスク８上の回路パターンの像が投
影露光転写される。１５は投影光学系開口絞りであり、
この投影光学系絞り１５は、例えば図１９に示すよう
に、遮光領域２２内に４カ所の円形の透過領域２１を有
している。

【０００４】つぎに、従来の投影露光装置の動作につい
て説明する。まず、ランプ１から出射された光は、楕円
反射鏡２により反射され、コールドミラー１０で反射さ
れて第２焦点３付近に一旦集められる。そして、第２焦
点３付近に集められた光束は、第２焦点３とほぼ焦点位
置を共有するインプットレンズ４によりほぼ平行光束に
直されてオプチカルインテグレータ５に入射し、オプチ
カルインテグレータ５を通過することにより照射均一性
が向上される。

【０００５】従来の投影露光装置は、いわゆるケーラー
照明光学系を用いており、この照明光学系においては、
オプチカルインテグレータ５の出射面が投影光学系開口
絞り１５を含む光軸に垂直な面（瞳面）と光学的に共役
な位置関係にあり、オプチカルインテグレータ５の出射
面の像がこの瞳面に形成されるように構成されており、
オプチカルインテグレータ５の出射面は２次光源面ある
いは有効光源面と呼ばれる。インプットレンズ４はオプ
チカルインテグレータ５を通る光線のケラレを低減し集
光効率を高める役割を果たしている。

【０００６】このオプチカルインテグレータ５を出た光
は、アウトプットレンズ６およびコリメーションレンズ
７によって、オプチカルインテグレータ５の各要素レン
ズから出た光がマスク８上に重畳して当たるように集光
せられる。オプチカルインテグレータ５に入射される光
線は場所による強度分布を有しているが、オプチカルイ
ンテグレータ５の各要素レンズから出る光がほぼ等しく
重畳せられる結果、マスク８上では照射強度がほぼ均一
になる。そして、マスク８に照射された光はマスク８を
通過してマスク８のパターン情報を備え、投影光学系１
３によりウエハ１４上に投影されて、マスク８のパター
ンの像がウエハ１４上に形成されたレジストに投影露光
転写される。

【０００７】ここで、オプチカルインテグレータ５から
出射された２次光源は、その出射側に配設された特殊開
口絞り２０の透過領域２１により円形の４つの領域に分
割される。それらの４カ所の透過領域２１の位置は、そ
れらの位置から出射した光が、マスク８上に形成されて
いるある特定周期のライン・アンド・スペース・パター
ン（以下、Ｌ／Ｓパターンという。）により回折された
時に、その０次回折光と１次回折光と、あるいは０次回
折光と−１次回折光との光軸中心に対する角度が互いに
等しくなるように設定されている。なお、Ｌ／Ｓパター
ンとは、光の透過部と遮光部とが互いに一定の周期で並
んでいるパターンのことである。

【０００８】図２０は４カ所の透過領域２１の内の１カ
所からの光による特定周期のＬ／Ｓパターンの像の形成
概念を示した図であり、図において１８０は４カ所の透
過領域２１の内の１カ所から出射される光の主光線、１
８１は照射光がマスク８により回折された後の０次回折
光、１８２は照射光がマスク８により回折された後の１
次回折光、θ₀は０次回折光１８１と光軸とのなす角
度、θ₁は１次回折光１８２と光軸とのなす角度であ
る。１８３、１８４はレンズであり、投影光学系１３を
構成する光学素子を便宜的に示したもので、特にレンズ
に限定されるものではない。図２０において、θ₀＝θ₁
であり、像は互いに光軸に対して等しい角度で入射する
０次回折光１８１と１次回折光１８２との２光束の干渉
により形成され、焦点はずれの位置においても、０次回
折光１８１と１次回折光１８２との相対的な位相差がゼ
ロとなり、光学像の劣化が抑制されて、大きい焦点深度
が得られる。

【０００９】また、フィルタ９は、光学系が収差補正さ
れている波長の光を通すためのもので、コールドミラー
１０、１１は光路を曲げて装置の高さを低くするととも
に、長波長光熱線を透過させてランプハウス１２の冷却
可能部分に吸収させる働きがある。投影光学系１３の中
には開口数を決定する投影光学系開口絞り１５が設置さ
れている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の投影露光装置は
以上のようにある特定周期のＬ／Ｓパターンに対して最
適化されて構成されているので、その周期が特定周期と
異なるＬ／Ｓパターン、特に周期が特定周期よりも大き
いＬ／Ｓパターンに対してはあまり効果がなく、場合に
よっては十分な焦点深度が得られないという課題があっ
た。また、近似的に他のパターンから孤立している、具
体的には他のパターンからの回折光が当該パターンのと
ころに回り込んでこないと見なせるパターン（以下、孤
立パターンという。）に対しては効果が得られないとい
う課題もあった。

【００１１】図２１は周期が特定周期よりも大きいＬ／
Ｓパターンの場合の像の形成の概念を説明するための図
であり、図において１９０は特定周期のＬ／Ｓパターン
に対して最適化された４カ所の透過領域２１の内の１カ
所から出射された光の主光線、１９１は照明光がマスク
８により回折された後の０次回折光、１９２、１９３、
１９４はそれぞれ照明光がマスク８により回折された後
の高次回折光であり、これらの高次回折光１９２〜１９
４は実際には多く存在するが一般的に回折の次数が大き
くなると光の強度が弱くなるので、ここでは便宜上３光
束としている。すなわち、周期の大きいＬ／Ｓパターン
の結像においては、０次回折光と１次回折光のみなら
ず、更に高次の回折光が結像に寄与するようになる。そ
の結果、回折された光が投影光学系の光軸中心からずれ
た位置に片寄り、光軸に対する対称性が崩れ、焦点はず
れ位置における各々の回折光の位相のずれが発生し、像
の劣化が大きくなり、十分な焦点深度が得られなくな
る。

【００１２】また、図２２は孤立パターンの場合の像の
形成の概念を説明するための図であり、図において２０
０は特定周期のＬ／Ｓパターンに対して最適化された４
カ所の透過領域２１の内の１カ所から出射された光の主
光線、２０１は照射光がマスク８により回折された後の
回折光である。すなわち、回折光２０１は孤立パターン
の場合には連続的に広がり、孤立パターンの結像におい
ては、連続的に分布した回折光２０１により像が形成さ
れる。これは、図２１で示した周期の大きいＬ／Ｓパタ
ーンの周期がさらに大きくなったものと考えればよく、
孤立パターンの場合も、周期の大きいＬ／Ｓパターンの
場合と同様に、回折された光が投影光学系の光軸中心か
らずれた位置に片寄り、光軸に対する対称性が崩れ、焦
点はずれ位置において、連続的に広がった回折光２０１
の位相が相互にずれ、像の劣化が大きくなり、十分な焦
点深度が得られなくなる。

【００１３】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、孤立パターンや周期の大きいＬ
／Ｓパターンに対しても十分な焦点深度を確保すること
ができる投影露光装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る投影露光装置は、コヒーレント光を出射する光源
と、露光パターンが形成されたマスク上に光源から出射
されたコヒーレント光を照射させる集光レンズ系と、基
板表面に形成された感光性物質上にマスクを通過した光
を集光させる投影光学系と、光源と集光レンズ系との間
に配置され、光源から出射されたコヒーレント光の位相
と振幅とを部分的に変化させる領域を有するフィルタと
を備えたものである。

【００１５】また、この発明の第２の発明に係る投影露
光装置は、インコヒーレント光を出射する光源と、光源
から出射されたインコヒーレント光からコヒーレント光
を生成するコヒーレンシー変換光学系と、露光パターン
が形成されたマスク上にコヒーレンシー変換光学系から
出射されたコヒーレント光を照射させる集光レンズ系
と、基板表面に形成された感光性物質上にマスクを通過
した光を集光させる投影光学系と、コヒーレンシー変換
光学系と集光レンズ系との間に配置されて光源から出射
されたコヒーレント光の位相と振幅とを部分的に変化さ
せる領域を有するフィルタとを備えたものである。

【００１６】また、この発明の第３の発明に係る投影露
光装置は、コヒーレント光を出射する光源と、露光パタ
ーンが形成されたマスク上に光源から出射されたコヒー
レント光を照射させる集光レンズ系と、基板表面に形成
された感光性物質上にマスクを通過した光を集光させる
投影光学系と、光源と集光レンズ系との間に配置され、
光源から出射されたコヒーレント光の位相と振幅とを部
分的に変化させる位相および振幅の変化手段とを備え、
位相および振幅の変化手段が、光源から出射されたコヒ
ーレント光の透過率を制御する透過率可変光学素子と、
光源から出射されたコヒーレント光の位相変化量を制御
する位相変化量可変光学素子との少なくとも一方を有す
るものである。

【００１７】また、この発明の第４の発明に係る投影露
光装置は、インコヒーレント光を出射する光源と、光源
から出射されたインコヒーレント光からコヒーレント光
を生成するコヒーレンシー変換光学系と、露光パターン
が形成されたマスク上にコヒーレンシー変換光学系から
出射されたコヒーレント光を照射させる集光レンズ系
と、基板表面に形成された感光性物質上にマスクを通過
した光を集光させる投影光学系と、コヒーレンシー変換
光学系と集光レンズ系との間に配置されてコヒーレンシ
ー変換光学系から出射されたコヒーレント光の位相と振
幅とを部分的に変化させる位相および振幅の変化手段を
備え、位相および振幅の変化手段が、コヒーレンシー変
換光学系から出射されたコヒーレント光の透過率を制御
する透過率可変光学素子と、コヒーレンシー変換光学系
から出射されたコヒーレント光の位相変化量を制御する
位相変化量可変光学素子との少なくとも一方を有するも
のである。

【００１８】

【作用】この発明の第１および第２の発明においては、
光源あるいはコヒーレンシー変換光学系と集光レンズ系
との間に位相と振幅とを部分的に変化させる領域を有す
るフィルターを配置しているので、光源あるいはコヒー
レンシー変換光学系から出射されたコヒーレント光は、
フィルタを通過した際にその位相と振幅とを部分的に変
化されて集光レンズ系によりマスク上に照射され、さら
に投影光学系により基板上に集光される。そこで、周期
の大きいＬ／Ｓパターンや孤立パターンの露光を行う
と、焦点はずれ位置において、位相と振幅とが変化され
ていない光軸中心近傍の光による該パターンの像のエッ
ジ部分と、位相ち振幅とが変化されている光による該パ
ターンの像とが互いに打ち消し合い、焦点はずれに伴う
光学像の劣化が抑制される。

【００１９】また、この発明の第３および第４の発明に
おいては、光源あるいはコヒーレンシー変換光学系と集
光レンズ系との間にコヒーレント光の位相と振幅とを部
分的に変化させる位相および振幅の変化手段を配置して
いるので、光源あるいはコヒーレンシー変換光学系から
出射されたコヒーレント光は、位相および振幅の変化手
段を通過した際にその位相と振幅とを部分的に変化され
て集光レンズ系によりマスク上に照射され、さらに投影
光学系により基板上に集光される。したがって、周期の
大きいＬ／Ｓパターンや孤立パターンを露光する場合、
上記第１および第２の発明と同様に、焦点はずれに伴う
光学像の劣化が抑制される。さらに、位相および振幅の
変化手段が、コヒーレント光の透過率を制御する透過率
可変光学素子と、コヒーレント光の位相変化量を制御す
る位相変化量可変光学素子との少なくとも一方を備えて
いるので、露光パターンが代わる毎にフィルター等を変
えることなく露光パターンに合わせて位相および振幅の
変化量を調整できる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。実施例１．この実施例１は、この発明の第１の発明に係
る投影露光装置の一実施例である。図１はこの発明の実
施例１に係る投影露光装置における光学系を模式的に示
す構成図であり、図において図１８に示した従来の投影
露光装置と同一または相当部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。

【００２１】図において、３０はコヒーレント光を出射
する例えばレーザ発振器からなる光源、３１は光源３０
の後段に配置されて、例えば波面をミラー等で分割しそ
の分割された個々の波面の光軸に垂直な面内での向きを
レンズまたはミラー等により調整し光強度分布がほぼ均
一になるように再び重ね合わせる機能を有する光強度分
布均一化光学系、３２はミラー、３３は位相および振幅
変調フィルター（Amplitude and Phase Modulation Fil
ter、以下、ＡＰＭフィルターという。）、３４は多数
の棒状レンズを格子状に束ねたレンズアレー、３５は集
光レンズ系としてのコンデンサレンズである。

【００２２】ここで、ＡＰＭフィルター３３の構成を具
体的に説明する。図２はＡＰＭフィルターの構成を示し
ており、図２の（ａ）はその平面図、図２の（ｂ）は図
２の（ａ）のIIｂ−IIｂ線に沿った断面図である。この
ＡＰＭフィルター３３は、例えば石英ガラスからなる透
明基板３８の一面側に、その中央部を除いてＣｒ，Ａｌ
等の遮光部材３９を被覆形成し、その中央部には透過領
域３６を取り囲んでＳｉＯ₂，ＭｇＦ₂等の薄膜からなる
透光性部材３７ｂとＣｒ，Ａｌ等の薄膜からなる部分透
光性部材３７ａとを積層被覆してなる位相および振幅変
調領域３７を形成して構成されている。このように構成
されたＡＰＭフィルター３３では、透過領域３６の透過
光に対して、位相および振幅変調領域３７の透過光の位
相および振幅を、透光性部材３７ｂおよび部分透光性部
材３７ａによりそれぞれ変化させることができる。

【００２３】つぎに、この実施例１の動作について説明
する。まず、光源３０から出射されたコヒーレント光は
光強度分布均一化光学系３１に入射し、光強度分布均一
化光学系３１を通過して、光軸に垂直な面内での光強度
分布が均一な光となる。光強度分布均一化光学系３１か
ら出射された光は、ミラー３２で反射されてＡＰＭフィ
ルター３３に入射する。ＡＰＭフィルター３３では、遮
光部材３９で光が反射されて透過せず、透過領域３６と
位相および振幅変調領域３７とを光が透過し、位相およ
び振幅変調領域３７を透過する光が位相と振幅とを変化
される。そして、ＡＰＭフィルター３３で部分的に位相
と振幅とが変化された光が、レンズアレー３４を通っ
て、コンデンサレンズ３５によりマスク８上に重畳させ
られる。マスク８上を照射した光は、投影光学系１３に
よりウエハ１４上に投影されて、マスク８のパターンの
像がウエハ１４上のレジストに投影露光転写される。

【００２４】ここで、ＡＰＭフィルター３３による効果
について説明する。図３〜図６はＡＰＭフィルター３３
の透過領域３６と位相および振幅変調領域３７とを透過
してくる光と、それらの光による孤立パターンの像との
関係を、合焦点位置および焦点はずれ位置において模式
的に表したものである。

【００２５】図３は合焦点位置における像の形成過程を
模式的に示したもので、図において４１は透過領域３６
を透過してきた光による像の振幅、４２は透過領域３６
の両側の位相および振幅変調領域３７を透過してきた光
による像の振幅、４３はこれらの３つの光による像の合
成振幅、４０はこれらの３つの光による像の強度であ
る。なお、合焦点位置においては、透過領域３６の両側
にある位相および振幅変調領域３７のどちらを透過して
きた光による像も光軸上で重なるので、区別できない。
位相および振幅変調領域３７を通過することにより、光
は位相および振幅の変化を受けることになる。

【００２６】位相の変化量は、透光性部材３７ｂの光軸
方向の厚さの調整、または透光性部材３７ｂの屈折率の
調整、あるいは両者の組み合わせにより調整することが
できる。ここでは、位相および振幅変調領域３７におけ
る位相の変化量は、対象とするパターンに合わせて、合
焦点位置において透過領域３６を透過してくる光との位
相差がおよそ１８０度になるように設定している。した
がって、位相および振幅変調領域３７を透過してきた光
による像の振幅４２は、その位相が透過領域３６を透過
してきた光に対しておよそ１８０度ずれており、透過領
域３６を透過してきた光による像の振幅４１に対して反
転する。一方、振幅の変化量は、部分透過性部材３７ａ
の反射率あるいは吸収率の調整により調整することがで
きる。ここでは、位相および振幅変調領域３７における
振幅の変化量は、対象とするパターンに合わせて、透過
領域３６を透過してくる光よりも振幅が小さくなるよう
に設定している。

【００２７】なお、これらの透過領域３６、位相および
振幅変調領域３７の大きさは図２に示されているように
同一である必要はなく、位相および振幅の変化を与える
ことができる大きさであればよい。

【００２８】図４は焦点はずれ位置における像の形成過
程を模式的に示したもので、図において５１は透過領域
３６を透過してきた光による像の振幅、５２、５３は透
過領域３６の両側の位相および振幅変調領域３７をそれ
ぞれ透過してきた光による像の振幅、５４はこれらの３
つの光による像の合成振幅、５０はこれらの３つの光に
よる像の強度である。焦点はずれ位置においては、ＡＰ
Ｍフィルター３３の光軸からずれた位相および振幅変調
領域３７を透過した光による像は、図４の（ａ）に示す
ように横ずれしている。この時、位相および振幅変調領
域３７を透過してきた光による像は、その位相が透過領
域３６を透過してきた光に対しておおよそ１８０度だけ
ずれている。したがって、光軸中心の透過領域３６を透
過した光による像は、焦点はずれにより劣化し、そのパ
ターン幅が元の幅より僅かに太くなっている。

【００２９】図５は比較例として位相および振幅変調領
域３７に位相の変化を与えない場合の焦点はずれ位置に
おける像の形成過程を模式的に示したもので、図におい
て６１は透過領域３６を透過してきた光による像の振
幅、６２、６３は透過領域３６の両側の位相および振幅
変調領域３７をそれぞれ透過してきた光による像の振
幅、６４はこれらの３つの光による像の合成振幅、６０
はこれらの３つの光による像の強度である。この場合、
図５の（ｂ）に像の強度６０で示すように、その光学像
が太くなっている。

【００３０】そこで、図４および図５における焦点はず
れ位置における像の強度を比較すると、図６に示すよう
に、位相変化がある場合の方が光学像の太りが抑制され
ていることがわかる。このことは、図５の場合には、位
相および振幅変調領域３７に位相の変化がなく、焦点は
ずれ位置において、エッジ部での振幅相殺効果がなくな
るのに対し、図４の場合には、透過領域３６の光による
像のエッジ部分と位相および振幅変調領域３７の光によ
る像との振幅の相殺効果により、元のパターン幅に近い
光学像が得られることに起因するものである。その結
果、この実施例１によれば、焦点深度が拡大することに
なる。

【００３１】実施例２．この実施例２は、この発明の第
１の発明に係る投影露光装置の他の実施例である。図７
はこの発明の実施例２に係る投影露光装置におけるＡＰ
Ｍフィルターの構成を示す図で、図７の（ａ）はその平
面図、図７の（ｂ）は図７の（ａ）のVIIｂーVIIｂ線に
沿った断面図であり、図において７０はＡＰＭフィルタ
ー、７１は透過領域、７２〜７５は位相および振幅変調
領域、７２ａ〜７５ａはそれぞれ部分透光性部材、７２
ｂ〜７５ｂはそれぞれ透光性部材、７６は透明基板、７
７は遮光部材である。ここで、透明基板７６、位相およ
び振幅変調領域７２〜７５および遮光部材７７等の各部
材は上記実施例１と同様の材料を用いて構成している。

【００３２】上記実施例１では、ＡＰＭフィルター３３
に位相および振幅変調領域３７を透過領域３６を取り囲
んで４カ所設けるものとしているが、この実施例２で
は、図７に示すように、ＡＰＭフィルター７０に透過領
域７１を取り囲んで直交する方向に直線状に４カ所づつ
合計１６カ所の位相および振幅変調領域７２〜７５を設
けるものとし、同様の効果を奏する。

【００３３】なお、位相の変化量は、透光性部材７２ｂ
〜７５ｂの光軸方向の厚さの調整、または透光性部材７
２ｂ〜７５ｂの屈折率の調整、あるいは両者の組み合わ
せにより調整することができる。ここでは、位相および
振幅変調領域７２〜７５における位相の変化量は、対象
とするパターンに合わせて、例えば隣合う領域を透過し
てくる光による像の振幅の位相差がおよそ１８０度にな
るように設定している。一方、振幅の変化量は、部分透
過性部材７２ａ〜７５ａの反射率あるいは吸収率の調整
により調整することができる。ここでは、位相および振
幅変調領域７２〜７５における振幅の変化量は、対象と
するパターンに合わせて、例えば透過領域３６を透過し
てくる光の振幅に対して外側の領域を透過してくる光の
振幅が段階的に小さくなるように設定している。また、
これらの透過領域７１、位相および振幅変調領域７２〜
７５の大きさは図７に示されているように同一である必
要はなく、位相および振幅の変化を与えることができる
大きさであればよい。

【００３４】実施例３．この実施例３は、この発明の第
１の発明に係る投影露光装置の他の実施例である。図８
はこの発明の実施例３に係る投影露光装置におけるＡＰ
Ｍフィルターの構成を示す図で、図８の（ａ）はその平
面図、図８の（ｂ）は図８の（ａ）のVIIIｂーVIIIｂ線
に沿った断面図であり、図において８０はＡＰＭフィル
ター、８１は透過領域、８２〜８５は位相および振幅変
調領域、８２ａ〜８５ａはそれぞれ部分透光性部材、８
２ｂ〜８５ｂはそれぞれ透光性部材、８６は透明基板、
８７は遮光部材である。ここで、透明基板８６、位相お
よび振幅変調領域８２〜８５、遮光部材８７等の各部材
は上記実施例２と同様の材料を用いて構成している。

【００３５】上記実施例２では、ＡＰＭフィルター７０
に透過領域７１を取り囲んで直交する方向に直線状に４
カ所づつ合計１６カ所の位相および振幅変調領域７２〜
７５を設けるものとしているが、この実施例３では、図
８に示すように、ＡＰＭフィルター８０に円状の透過領
域８１を中心に同心円状に４つの位相および振幅変調領
域８２〜８５を設けるものとし、同様の効果を奏する。

【００３６】なお、位相および振幅の変化量は、上記実
施例２と同様に調整している。また、これらの透過領域
８１、位相および振幅変調領域８２〜８５の大きさは図
８に示されているように同一である必要はなく、位相お
よび振幅の変化を与えることができる大きさであればよ
い。

【００３７】実施例４．この実施例４は、この発明の第
１の発明に係る投影露光装置の他の実施例である。上記
実施例２では、透明基板７６の一面側に部分透光性部材
７２ｂ〜７５ｂと透光性部材７２ａ〜７５ａとを積層被
覆してなる位相および振幅変調領域７２〜７５を形成
し、１つの光学素子で位相と振幅とを変化させるものと
しているが、この実施例４では、振幅変調フィルター９
０と位相変調フィルター１００との２つの光学素子でそ
れぞれ振幅と位相とを変化させるものとしている。

【００３８】図９はこの発明の実施例４に係る投影露光
装置における振幅変調フィルターの構成を示す図で、図
９の（ａ）はその平面図、図９の（ｂ）は図９の（ａ）
のIXｂーIXｂ線に沿った断面図である。この振幅変調フ
ィルター９０は、透明基板９６の一面側に透過領域９１
を取り囲んで直交する方向に直線状に４カ所づつ合計１
６カ所の部分透光性部材９２〜９５を形成し、透過領域
９１および部分透光性部材９２〜９５以外の領域に遮光
部材９７を形成して構成されている。

【００３９】図１０はこの発明の実施例４に係る投影露
光装置における位相変調フィルターの構成を示す図で、
図１０の（ａ）はその平面図、図１０の（ｂ）は図１０
の（ａ）のXｂーXｂ線に沿った断面図である。この位相
変調フィルター１００は、透明基板１０６の一面側に透
過領域１０１を取り囲んで直交する方向に直線状に４カ
所づつ合計１６カ所の透光性部材１０２〜１０５を形成
して構成され、透過領域１０１と透光性部材１０２〜１
０５との配置および大きさは、図９に示した振幅変調フ
ィルター９０の透過領域９１と部分透光性部材９２〜９
５との配置および大きさと同一に構成されている。

【００４０】ここで、透明基板９１、１０１、部分透光
性部９２〜９５、透光性部材１０２〜１０５、遮光部材
９７等の各部材は上記実施例２と同様の材料を用いて構
成している。

【００４１】この実施例４では、上記振幅変調フィルタ
ー９０の透過領域９１および部分透光性部材９２〜９５
と上記位相変調フィルター１００の透過領域１０１およ
び透光性部材１０２〜１０５とが互いに重なり合うよう
に振幅変調フィルター９０と位相変調フィルター１００
とを積層配置してＡＰＭフィルターを構成しており、上
記実施例２と同様の効果を奏する。

【００４２】なお、位相および振幅の変化量は、上記実
施例２と同様に調整している。また、これらの透過領域
９１、１０１、部分透光部材９２〜９５および透光性部
材１０２〜１０５の大きさは図９、図１０に示されてい
るように同一である必要はなく、位相および振幅の変化
を与えることができる大きさであればよい。

【００４３】実施例５．この実施例５は、この発明の第
１の発明に係る投影露光装置の他の実施例である。上記
実施例２では、透明基板７６の一面側に透光領域７１を
取り囲んで直交する方向に直線状に４カ所づつ合計１６
カ所の位相および振幅変調領域７２〜７５を形成してな
るＡＰＭフィルター７０をレンズアレー３４の入射側に
配設するものとしているが、この実施例５では、ＡＰＭ
フィルターの機能をレンズアレーに持たせるものとして
いる。

【００４４】図１１はこの発明の実施例５に係る投影露
光装置におけるレンズアレーの構成を示す図で、図１１
の（ａ）はその平面図、図１１の（ｂ）は図１１の
（ａ）のＸＩｂ−ＸＩｂ線に沿った断面図である。この
実施例５によるＡＰＭフィルターの機能を有するレンズ
アレー１１０は、多数の棒状レンズを格子状に束ねたレ
ンズアレー１１６の入射面が露出してなる透光領域１１
１と、レンズアレー１１６の入射面の所定位置にＳｉＯ
₂、ＭｇＦ₂等を所定厚み被覆形成してなる透光性部材１
１２ｂ〜１１５ｂと、透光性部材１１２ｂ〜１１５ｂ上
にＡｌ、Ｃｒ等を所定厚み被覆形成してなる部分透光性
部材１１２ａ〜１１５ａと、Ｃｒ、Ａｌ等を所定厚み被
覆形成してなる遮光部材１１７とから構成されている。

【００４５】すなわち、レンズアレー１１０は、その入
射面に透光領域１１１を取り囲んで直交する方向に直線
状に４カ所づつ合計１６カ所の位相および振幅変調領域
１１２〜１１５が形成されて、上記実施例２におけるＡ
ＰＭフィルター７０がレンズアレー１１６の入射面に一
体化された構成となり、上記実施例２と同様の効果を奏
する。

【００４６】実施例６．この実施例６は、この発明の第
１の発明に係る投影露光装置の他の実施例である。上記
実施例１〜５では、位相と振幅とを部分的に変化させる
フィルター、すなわちＡＰＭフィルターを光強度分布均
一化光学系３１とレンズアレー３４との間に配置するも
のとしているが、この実施例６では、該フィルターをレ
ンズアレー３４とコンデンサレンズ３５との間に配置す
るものとし、同様の効果を奏する。

【００４７】実施例７．この実施例７は、この発明の第
２の発明に係る投影露光装置の一実施例である。図１２
はこの発明の実施例７に係る投影露光装置における光学
系を模式的に示す構成図であり、図において１２０はイ
ンコヒーレント光を出射する光源としてのランプ、１２
１はランプ１２０の後段に配置されて、レンズまたはミ
ラーの組み合わせによる結像光学系、１２２は結像光学
系１２１から出射される光を絞る第１の開口絞り、１２
３は第１の開口絞り１２２で絞られた光を入射して平行
光を出射する第１のコンデンサレンズ、１２４は該平行
光の光束の直径を調整する第２の開口絞りであり、結像
光学系１２１、第１の開口絞り１２２、第１のコンデン
サレンズ１２３および第２の開口絞り１２４からコヒー
レンシー変換光学系を構成している。１２５は集光レン
ズ系としての第２のコンデンサレンズである。なお、こ
の実施例７の他の構成は、上記実施例１と同様の構成で
ある。

【００４８】つぎに、この実施例７の動作について説明
する。ランプ１２０から出射されたインコーヒレント光
は、結像光学系１２１により第１の開口絞り１２２の位
置にその像が形成される。そして、第１の開口絞り１２
２により、インコヒーレント光の一部分が取り出され、
第１のコンデンサレンズ１２３により平行光となる。つ
いで、第２の開口絞り１２４により、その光束の直径が
調整される。したがって、ランプ１２０から出射された
インコヒーレント光は、コヒーレンシー変換光学系によ
りその光束の直径が調整されたコヒーレント光に変換さ
れ、ミラー３２で反射されてＡＰＭフィルター３３に入
射される。以降、上記実施例１と同様に動作する。

【００４９】このように、この実施例７によれば、ラン
プ１２０から出射されるインコヒーレント光をコヒーレ
ンシー変換光学系を用いてコヒーレント光に変換し、こ
れを投影露光装置の光源とし、ＡＰＭフィルター３３を
レンズアレー３４の入射側に配置しているので、上記実
施例１と同様に、焦点はずれ位置において、位相と振幅
が変化されていない光軸中心近傍の光によるパターンの
像のエッジ部分と、位相や振幅が変化された光によるパ
ターンの像とが互いに打ち消し合い、焦点はずれに伴う
光学像の劣化が抑制され、孤立パターンや周期の大きい
Ｌ／Ｓパターンの場合でも十分な焦点深度が得られる。
さらに、レーザ発信器等大型のコヒーレント光を出射す
る光源を用いる必要がなく、装置をコンパクトかつ安価
にすることができる。

【００５０】なお、上記実施例７では、位相と振幅とを
変化させるフィルターとしてＡＰＭフィルター３３を用
いるものとしているが、上記実施例２〜５で用いたフィ
ルター構成としても、同様の効果を奏する。また、フィ
ルターの配置も、コヒーレンシー変換光学系と第２のコ
ンデンサレンズ１２５（集光レンズ系）との間であれば
よい。

【００５１】実施例８．この実施例８は、この発明の第
３の発明に係る投影露光装置の一実施例である。図１３
はこの発明の実施例８に係る投影露光装置における光学
系を模式的に示す構成図であり、図において１４０は光
強度分布均一化光学系３１から出射されたコヒーレント
光を入射し、その振幅を部分的に変化させて出射する透
過率可変光学素子、１５０は透過率可変光学素子１４０
を通過した光をその位相を部分的に変化させる位相変化
量可変光学素子、１３０は位相変化量可変光学素子１５
０を駆動する電源である。なお、上記実施例１と異なる
のは、ＡＰＭフィルター３３に代えて透過率可変光学素
子１４０と位相変化量可変光学素子１５０を用いている
点で、他の構成は同一である。

【００５２】ここで、透過率可変光学素子１４０の構成
を具体的に説明する。この透過率可変光学素子１４０
は、図１４に示すように、直線偏光子で構成された第１
の偏光素子１４１と、円状に形成された直線偏光子を格
子状に回転可能に複数並べて構成された第２の偏光素子
１４２とを、光軸に直交するように並べて配置してい
る。このように構成された透過率可変光学素子１４０
は、第２の偏光素子１４２の個々の直線偏光子を回転さ
せることにより、第１の偏光素子１４１の直線偏光子と
第２の偏光素子１４２の直線偏光子との偏光軸の角度が
部分的に変えられる。その結果、透過率可変光学素子１
４０を通過する光の透過率が部分的に変えられ、光の振
幅を部分的に変えることができる。したがって、第２の
偏光素子１４２の個々の直線偏光子の回転角度を調整す
ることにより、透過率分布状態を任意に設定することが
できる。

【００５３】ついで、位相変化量可変光学素子１５０の
構成を具体的に説明する。この位相変化量可変光学素子
１５０は、図１５に示すように、基板１５１の一面側に
矩形状のミラー１５３が格子状に複数配置され、各ミラ
ー１５３はその裏面側に圧電素子１５２、例えばピエゾ
素子がそれぞれ配設され、基板１５１に対して基板１５
１の法線方向に上下動可能に構成されている。このよう
に構成された位相変化量可変光学素子１５０は、電源１
３０から電圧が供給された圧電素子１５２が伸縮し、ミ
ラー１５３の反射面の基板１５１からの距離が変えられ
る。そこで、透過率可変光学素子１４０を通過し、ミラ
ー１５３の反射面で反射されて、レンズアレー３４に入
射する光の伝搬距離が変えられ、その結果位相変化が与
えられることになる。したがって、各圧電素子１５２に
供給される電圧を調整することにより、各ミラー１５３
の反射面の基板１５１からの距離をそれぞれ調整して、
位相分布状態を任意に設定することができる。

【００５４】このように、この実施例８によれば、ＡＰ
Ｍフィルター３３に代えて透過率可変光学素子１４０と
位相変化量可変光学素子１５０とからなる位相および振
幅の変化手段をレンズアレー３４の入射側に配置してい
るので、上記実施例１と同様に、焦点はずれ位置におい
て、位相と振幅が変化されていない光軸中心近傍の光に
よるパターンの像のエッジ部分と、位相や振幅が変化さ
れた光によるパターンの像とが互いに打ち消し合い、焦
点はずれに伴う光学像の劣化が抑制され、孤立パターン
や周期の大きいＬ／Ｓパターンの場合でも十分な焦点深
度が得られる上に、露光パターンに合わせて位相および
振幅の分布状態を調整できるので、露光パターンが代わ
る毎にフィルターを交換する必要がなく、装置性能の柔
軟性、操作性を向上できる。

【００５５】なお、上記実施例８では、透過率可変光学
素子１４０と位相変化量可変光学素子１５０とを光強度
分布均一化光学系３１とレンズアレー３４との間に配置
するものとしているが、その配置位置は、レンズアレー
３４とコンデンサレンズ３４（集光レンズ系）との間で
もよい。

【００５６】また、上記実施例８では、透過率可変光学
素子１４０として直線偏光子からなる第１および第２の
偏光素子１４１、１４２を用いるものとしているが、透
過率可変光学素子１４０は光の透過率を部分的にかえる
ことができるものであればよく、例えば液晶シャッター
等を用いることができる。

【００５７】実施例９．この実施例９は、この発明の第
３の発明に係る投影露光装置の他の実施例である。図１
６はこの発明の実施例９に係る投影露光装置における光
学系を模式的に示す構成図であり、図において１６０は
透過率可変光学素子１４０を通過し、ミラー３２で反射
された光を入射し、その振幅を部分的に変化させて出射
する位相変化量可変光学素子、１６１は位相変化量可変
光学素子１６０を構成する気体室のそれぞれに接続され
たガス配管および電気配線、１６２は圧力調整器および
温度調整器、１６３は気体供給装置および温度調整器の
電源である。なお、上記実施例８と異なるのは、位相変
化量可変光学素子１５０に代えて、光路中に部分的な屈
折率の分布を持たせて光の伝搬距離を部分的に変化させ
る位相変化量可変光学素子１６０を用いている点で、他
の構成は同一である。

【００５８】ここで、位相変化量可変光学素子１６０の
構成を具体的に説明する。この位相変化量可変光学素子
１６０は、図１７に示すように、光の通過方向１６４に
直交する入射側および出射側に光学窓１６６が形成さ
れ、空気や窒素等の気体が充填された気体室１６５を格
子状に複数配置して構成され、各気体室１６５のそれぞ
れにはガス配管および電気配線１６１が接続されてい
る。このように構成された位相変化量可変光学素子１６
０は、圧力調整器および温度調整器１６２、気体供給装
置および温度調整器の電源１６３によりガス配管および
電気配線１６１を介して各気体室１６５内に充填された
気体の圧力あるいは温度を変えることができる。その結
果、気体室１６５内に充填された気体の屈折率が変わ
り、気体室１６５を通過する光の実質的な光路長が変え
られる。したがって、気体室１６５内に充填された気体
の温度あるいは圧力を調整することにより、位相分布状
態を任意に設定することができる。

【００５９】このように、この実施例９によれば、ミラ
ー１５３の反射面の基板１５１との距離を変えて位相を
部分的に変化させる位相変化量可変光学素子１５０に代
えて光路中の屈折率を変えて位相を部分的に変化させる
位相変化量可変光学素子１６０を用いているので、上記
実施例８と同様な効果を奏する。

【００６０】実施例１０．この実施例１０は、この発明
の第４の発明に係る投影露光装置の一実施例である。上
記実施例８では、投影露光装置の光源として、コヒーレ
ント光を出射する光源３０と光強度分布均一化光学系３
１とを用いるものとしているが、この実施例１０では、
投影露光装置の光源として、ランプ１２０とコヒーレン
シー変換光学系とを用いるものとし、同様の効果を奏す
る。

【００６１】なお、上記実施例８〜１０では、位相およ
び振幅の変化手段が、位相および振幅ともにその変化量
を可変な構成としているが、その位相および振幅の変化
手段は、位相または振幅の少なくとも一方がその変化量
を可変な構成としてもよく、例えば振幅変調フィルター
９０と位相変化量可変光学素子１５０（または１６０）
とを組み合わせる、あるいは透過率可変光学素子１４０
と位相変調フィルター１００とを組み合わせてもよい。

【００６２】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００６３】この発明の第１の発明によれば、コヒーレ
ント光を出射する光源と、露光パターンが形成されたマ
スク上に光源から出射されたコヒーレント光を照射させ
る集光レンズ系と、基板表面に形成された感光性物質上
にマスクを通過した光を集光させる投影光学系と、光源
と集光レンズ系との間に配置され、光源から出射された
コヒーレント光の位相と振幅とを部分的に変化させる領
域を有するフィルターとを備えているので、周期の大き
いＬ／Ｓパターンや孤立パターンに対しても十分な焦点
深度が得られる。

【００６４】また、この発明の第２の発明によれば、イ
ンコヒーレント光を出射する光源と、光源から出射され
たインコヒーレント光からコヒーレント光を生成するコ
ヒーレンシー変換光学系と、露光パターンが形成された
マスク上にコヒーレンシー変換光学系から出射されたコ
ヒーレント光を照射させる集光レンズ系と、基板表面に
形成された感光性物質上にマスクを通過した光を集光さ
せる投影光学系と、コヒーレンシー変換光学系と集光レ
ンズ系との間に配置され、コヒーレンシー変換光学系か
ら出射されたコヒーレント光の位相と振幅とを部分的に
変化させる領域を有するフィルターとを備えているの
で、上記第１の発明と同様の効果を奏するとともに、レ
ーザ発振器等の大型の光源を用いる必要がなく、装置を
コンパクトかつ安価にできる。

【００６５】この発明の第３および第４の発明によれ
ば、コヒーレント光を出射する光源あるいはコヒーレン
シー変換光学系との間にコヒーレント光の位相および振
幅を部分的に変換させる位相および振幅の変化手段を配
置し、この位相および振幅の変化手段が、光の透過率を
制御する透過率可変光学素子と、光の位相変化量を制御
する位相変化量可変光学素子との少なくとも一方を備え
ているので、上記第１および第２の発明と同様の効果を
奏するとともに、露光パターンが代わる毎に上記第１お
よび第２の発明におけるフィルターを交換する必要がな
く、装置性能の柔軟性および操作性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に係る投影露光装置におけ
る光学系を模式的に示す構成図である。

【図２】この発明の実施例１に係る投影露光装置におけ
るＡＰＭフィルターを示す構成図である。

【図３】この発明の実施例１に係る投影露光装置での孤
立パターンの光学像の合焦点位置における像の形成過程
を模式的に示す図である。

【図４】この発明の実施例１に係る投影露光装置での孤
立パターンの光学像の焦点はずれ位置における像の形成
過程を模式的に示す図である。

【図５】図１に示す投影露光装置を用い、位相変化のな
い場合の孤立パターンの光学像の焦点はずれ位置におけ
る像の形成過程を模式的に示す図である。

【図６】図１に示す投影露光装置を用い、孤立パターン
の光学像の位相変化の有無による形成される光学像の差
を示す図である。

【図７】この発明の実施例２に係る投影露光装置におけ
るＡＰＭフィルターを示す構成図である。

【図８】この発明の実施例３に係る投影露光装置におけ
るＡＰＭフィルターを示す構成図である。

【図９】この発明の実施例４に係る投影露光装置におけ
る振幅変調フィルターを示す構成図である。

【図１０】この発明の実施例４に係る投影露光装置にお
ける位相変調フィルターを示す構成図である。

【図１１】この発明の実施例５に係る投影露光装置にお
けるレンズアレーを示す構成図である。

【図１２】この発明の実施例７に係る投影露光装置にお
ける光学系を模式的に示す構成図である。

【図１３】この発明の実施例８に係る投影露光装置にお
ける光学系を模式的に示す構成図である。

【図１４】この発明の実施例８に係る投影露光装置にお
ける透過率可変光学素子を示す構成図である。

【図１５】この発明の実施例８に係る投影露光装置にお
ける位相変化量可変光学素子を示す構成図である。

【図１６】この発明の実施例９に係る投影露光装置にお
ける光学系を模式的に示す構成図である。

【図１７】この発明の実施例９に係る投影露光装置にお
ける位相変化量可変光学素子を示す構成図である。

【図１８】従来の投影露光装置における光学系を模式的
に示す構成図である。

【図１９】従来の投影露光装置における特殊開口絞りを
示す構成図である。

【図２０】従来の投影露光装置での特殊周期のＬ／Ｓパ
ターンの光学像の形成過程を模式的に示す図である。

【図２１】従来の投影露光装置での特殊周期よりも大き
い周期のＬ／Ｓパターンの光学像の形成過程を模式的に
示す図である。

【図２２】従来の投影露光装置での孤立パターンの光学
像の形成過程を模式的に示す図である。

【符号の説明】

８マスク１３投影光学系１４エウハ（基板）３０光源３３ＡＰＭフィルター３５コンデンサレンズ（集光レンズ系）７０ＡＰＭフィルター８０ＡＰＭフィルター９０振幅変調フィルター１００位相変調フィルター１１１レンズアレー（フィルター）１２０ランプ（光源）１２１結像光学系（コヒーレンシー変換光学系）１２２第１の開口絞り（コヒーレンシー変換光学系）１２３第１のコンデンサレンズ（コヒーレンシー変換
光学系）１２４第２の開口絞り（コヒーレンシー変換光学系）１２５第２のコンデンサレンズ（集光レンズ系）１４０透過率可変光学素子１５０位相変化量可変光学素子１６０位相変化量可変光学素子

【手続補正書】

【提出日】平成５年６月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】図１８は例えば特開平４ー１８０６１２
号公報に記載された従来の投影露光装置における光学系
を模式的に示す構成図であり、図において１は楕円反射
鏡２の第１焦点の位置に配置されたランプ、３は楕円反
射鏡２の第２焦点、４は楕円反射鏡２の第２焦点３をほ
ぼ焦点とする位置に配置されたインプットレンズ、５は
オプチカルインテグレータであり、このオプチカルイン
テグレータ５はフライアイレンズとも呼ばれ、多数の棒
状レンズを束ねて構成されている。６はアウトプットレ
ンズ、７はコリメーションレンズ、８は露光パターン、
例えば回路パターンが形成されたマスク、９はインプッ
トレンズ４とオプチカルインテグレータ５との間に配設
されたフィルタ、２０はオプチカルインテグレータ５と
アウトプットレンズ６との間に配設された特殊開口絞り
であり、この特殊開口絞り２０は、図１９に示すよう
に、遮光領域２２内に４ケ所の円形の透過領域２１を有
している。１０、１１はコールドミラー、１２はランプ
ハウスであり、このランプハウス１２内にはランプ１、
楕円反射鏡２、インプットレンズ４、オプチカルインテ
グレータ５、アウトプットレンズ６およびコリメーショ
ンレンズ７からなる光学系が収納されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】１３はレンズまたはミラーあるいはその組
み合わせにより構成されて、マスク８上の回路パターン
の像を基板としてのウエハ１４上に投影する投影光学系
であり、このウエハ１４上に形成されている感光性物質
としてのレジストにマスク８上の回路パターンの像が投
影露光転写される。１５は投影光学系開口絞りであり、
その形状は円形である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】

【作用】この発明の第１および第２の発明においては、
光源あるいはコヒーレンシー変換光学系と集光レンズ系
との間に位相と振幅とを部分的に変化させる領域を有す
るフィルターを配置しているので、光源あるいはコヒー
レンシー変換光学系から出射されたコヒーレント光は、
フィルタを通過した際にその位相と振幅とを部分的に変
化されて集光レンズ系によりマスク上に照射され、さら
に投影光学系により基板上に集光される。そこで、周期
の大きいＬ／Ｓパターンや孤立パターンの露光を行う
と、焦点はずれ位置において、位相と振幅とが変化され
ていない光軸中心近傍の光による該パターンの像のエッ
ジ部分と、位相と振幅とが変化されている光による該パ
ターンの像とが互いに打ち消し合い、焦点はずれに伴う
光学像の劣化が抑制される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】図４は焦点はずれ位置における像の形成過
程を模式的に示したもので、図において５１は透過領域
３６を透過してきた光による像の振幅、５２、５３は透
過領域３６の両側の位相および振幅変調領域３７をそれ
ぞれ透過してきた光による像の振幅、５４はこれらの３
つの光による像の合成振幅、５０はこれらの３つの光に
よる像の強度である。焦点はずれ位置においては、ＡＰ
Ｍフィルター３３の光軸からずれた位相および振幅変調
領域３７を透過した光による像は、図４の（ａ）に示す
ように横ずれしている。この時、位相および振幅変調領
域３７を透過してきた光による像は、その位相が透過領
域３６を透過してきた光に対しておおよそ１８０度だけ
ずれている。したがって、合成後の像は、上記像の横ず
れと焦点はずれとにより劣化し、そのパターン幅が元の
幅より僅かに太くなっている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】このように、この実施例７によれば、ラン
プ１２０から出射されるインコヒーレント光をコヒーレ
ンシー変換光学系を用いてコヒーレント光に変換し、こ
れを投影露光装置の光源とし、ＡＰＭフィルター３３を
レンズアレー３４の入射側に配置しているので、上記実
施例１と同様に、焦点はずれ位置において、位相と振幅
が変化されていない光軸中心近傍の光によるパターンの
像のエッジ部分と、位相や振幅が変化された光によるパ
ターンの像とが互いに打ち消し合い、焦点はずれに伴う
光学像の劣化が抑制され、孤立パターンや周期の大きい
Ｌ／Ｓパターンの場合でも十分な焦点深度が得られる。
さらに、レーザ発振器等大型のコヒーレント光を出射す
る光源を用いる必要がなく、装置をコンパクトかつ安価
にすることができる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】８マスク１３投影光学系１４ウエハ（基板）３０光源３３ＡＰＭフィルター３５コンデンサレンズ（集光レンズ系）７０ＡＰＭフィルター８０ＡＰＭフィルター９０振幅変調フィルター１００位相変調フィルター１１１レンズアレー（フィルター）１２０ランプ（光源）１２１結像光学系（コヒーレンシー変換光学系）１２２第１の開口絞り（コヒーレンシー変換光学系）１２３第１のコンデンサレンズ（コヒーレンシー変換
光学系）１２４第２の開口絞り（コヒーレンシー変換光学系）１２５第２のコンデンサレンズ（集光レンズ系）１４０透過率可変光学素子１５０位相変化量可変光学素子１６０位相変化量可変光学素子

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コヒーレント光を出射する光源と、露光
パターンが形成されたマスク上に前記光源から出射され
た前記コヒーレント光を照射させる集光レンズ系と、基
板表面に形成された感光性物質上に前記マスクを通過し
た光を集光させる投影光学系と、前記光源と前記集光レ
ンズ系との間に配置され、前記光源から出射された前記
コヒーレント光の位相と振幅とを部分的に変化させる領
域を有するフィルタとを備えたことを特徴とする投影露
光装置。
【請求項２】インコヒーレント光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記インコヒーレント光からコ
ヒーレント光を生成するコヒーレンシー変換光学系と、
露光パターンが形成されたマスク上に前記コヒーレンシ
ー変換光学系から出射された前記コヒーレント光を照射
させる集光レンズ系と、基板表面に形成された感光性物
質上に前記マスクを通過した光を集光させる投影光学系
と、前記コヒーレンシー変換光学系と前記集光レンズ系
との間に配置されて前記光源から出射された前記コヒー
レント光の位相と振幅とを部分的に変化させる領域を有
するフィルタとを備えたことを特徴とする投影露光装
置。
【請求項３】コヒーレント光を出射する光源と、露光
パターンが形成されたマスク上に前記光源から出射され
た前記コヒーレント光を照射させる集光レンズ系と、基
板表面に形成された感光性物質上に前記マスクを通過し
た光を集光させる投影光学系と、前記光源と前記集光レ
ンズ系との間に配置され、前記光源から出射された前記
コヒーレント光の位相と振幅とを部分的に変化させる位
相および振幅の変化手段とを備え、前記位相および振幅
の変化手段が、前記光源から出射された前記コヒーレン
ト光の透過率を制御する透過率可変光学素子と、前記光
源から出射された前記コヒーレント光の位相変化量を制
御する位相変化量可変光学素子との少なくとも一方を有
することを特徴とする投影露光装置。
【請求項４】インコヒーレント光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記インコヒーレント光からコ
ヒーレント光を生成するコヒーレンシー変換光学系と、
露光パターンが形成されたマスク上に前記コヒーレンシ
ー変換光学系から出射された前記コヒーレント光を照射
させる集光レンズ系と、基板表面に形成された感光性物
質上に前記マスクを通過した光を集光させる投影光学系
と、前記コヒーレンシー変換光学系と前記集光レンズ系
との間に配置されて前記コヒーレンシー変換光学系から
出射された前記コヒーレント光の位相と振幅とを部分的
に変化させる位相および振幅の変化手段を備え、前記位
相および振幅の変化手段が、前記コヒーレンシー変換光
学系から出射された前記コヒーレント光の透過率を制御
する透過率可変光学素子と、前記コヒーレンシー変換光
学系から出射された前記コヒーレント光の位相変化量を
制御する位相変化量可変光学素子との少なくとも一方を
有することを特徴とする投影露光装置。