JPH1070060A

JPH1070060A - 露光方法及び露光装置

Info

Publication number: JPH1070060A
Application number: JP8223801A
Authority: JP
Inventors: Naoyasu Adachi; 直泰安達
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1998-03-10

Abstract

(57)【要約】【課題】解像度が高く、かつ複雑なパターンの露光も
容易に実現でき、被露光材の微細加工が可能である露光
方法及び露光装置を提供する。【解決手段】露光光として、少なくとも２つの露光光
を用い、各露光光はそれぞれ別個のレチクルＡ，Ｂを独
立に透過したものであり、該少なくとも２つの露光光は
被露光材（ウェハ６）に照射される時点において、互い
に偏向方向が異なる（たとえば直交する）ものとした露
光方法及び露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光方法及び露光
装置に関する。本発明は、各種の露光技術に適用できる
ものであり、代表的には、半導体装置等の電子材料の製
造の際に、各種パターン特に配線パターン等の微細なパ
ターンを形成するための露光技術において、好適に利用
することができるものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば半導体装置製造の分野において
は、ＬＳＩの集積度の向上等に伴い、微細な加工技術が
要請されており、たとえばデザインルールは縮小され
て、０．５μｍルールから０．３５μｍルールに移行し
つつある。しかしこのような、たとえば０．３５μｍル
ールと言った微細な加工について、かかる微細ルールに
対する要求を完全に満たした露光技術は無いと言う現状
の中、光源の短波長化や位相シフト露光法などの開発が
進められて来ている。

【０００３】光源の短波長化は、これまで半導体分野に
おける技術が進歩してきた流れをそのまま汲むもので、
微細なパターンを形成するためには、投影する光の波長
を短くしてやればよいと言う、光学の基本に忠実な手法
である。しかしこの手法の問題点は、現実に使用する場
合において十分な光学系が組みにくいと言うことであ
り、また、短波長光である紫外光等に対して実用的な感
光材料の開発が遅れていると言うことである。

【０００４】一方、位相シフト法は、従来より用いられ
ている光材料の寿命を延ばす効果が期待できるものの、
位相シフト法を採用すると、マスクの製造や修正が難し
くなると言う問題があり、また、最適な投影露光系の設
計に多くの時間が費やされてしまうなどの問題点があっ
た。

【０００５】とは言え、超解像技術の中でも、とりわけ
位相シフト法は、他の斜入射法や瞳フィルタ法に要せら
れる、デバイスによって入射角や瞳の形を変更すると言
う必要がなく、マスクの交換のみで、露光裕度や、ＤＯ
Ｆ（デフォーカス裕度）の向上が期待される技術であ
る。

【０００６】位相シフト露光法においては、代表的には
大別して、空間周波数変調型と、エッジ強調型の２種類
のマスクが提案されており、それぞれのマスクに、一長
一短がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】空間周波数変調型の中
でも、最も位相シフト効果が大きいレベンソン型位相シ
フト法は、隣り合うパターンの位相を１８０度シフトし
て、パターン間のコントラストを向上する方法である。
この型は、繰り返しパターンについて、最大の効果を発
揮する。しかし、実際のデバイスでは、そのような構造
は少ない。

【０００８】レベンソン型マスクで露光パターンとして
回路パターンを組んだ場合、直交する部分の各辺で位相
を段階的に変化させてやる必要がある。しかし、これを
実際のマスクで作成するには、高度な微細化技術、及び
欠陥補正技術が要求される。

【０００９】一般には、パターン形状への制限が少ない
という点から、エッジ強調型位相シフト法が多く用いら
れている。その中でも、ハーフトーン型位相シフト法や
シフタ遮光型位相シフト法は、像の周辺の光の位相を１
８０度シフトするとともに、光量を露光限界以下に減光
することで、像の境界を際立たせる効果を利用するもの
である。

【００１０】しかし、ハーフトーン型位相シフト法は、
コンタクトホールのパターンの形成以外では解像度向上
の効果が小さく、また、シフタ遮光型位相シフト法は、
大きなパターンには対応できないと言う問題点がある。
よって、これらの技術は、いずれも抜本的な解決策とし
ては決め手に欠けるものである。

【００１１】したがって、上記した種々の要請を満足し
て、解像度が高く、かつ複雑なパターンの露光も容易に
実現でき、被露光材の微細加工が可能である、有効な露
光技術の開発が強く望まれている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の露光方法は、露
光光として、少なくとも２つの露光光を用い、各露光光
はそれぞれ別個のレチクルを独立に透過したものであ
り、該少なくとも２つの露光光は被露光材に照射される
時点において、互いに偏向成分が異なるものであること
を特徴とする。

【００１３】本発明の露光装置は、露光光として、互い
に偏向方向が異なる少なくとも２つの露光光を与える光
源または、光源及び光学系と、該少なくとも２つの露光
光の各々に対応するレチクルと、該少なくとも２つの露
光光を被露光材に投影して露光を行う投影露光部とを備
えることを特徴とするものである。

【００１４】本発明によれば、偏向情報を利用した露光
を行うことができ、よって、高解像度の露光を達成でき
る。位相シフト法を併用すれば、位相情報も利用でき、
さらに高解像度の露光が可能となる。

【００１５】また本発明によれば、各露光光にはそれぞ
れ別個のレチクルを独立に配置するので、複雑なパター
ンのマスクも容易に製造できる。たとえば、位相シフト
マスクとする場合、複雑なパターンではシフターの配置
の最適化が煩雑なのであるが、レチクルを露光光に対応
して少なくとも２つにすることにより、マスク（レチク
ル）製造を簡略化できる。

【００１６】本発明によれば上記のように、高解像度の
露光を達成できるとともに、複雑なパターンのマスク製
造も簡略化できるので、被露光材の微細な加工が達成で
きる。レベンソン型の位相シフト法を併用して、直交す
る偏向成分の２つの露光光を用いるようにすれば、さら
なる微細化が可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
さらに詳細に説明し、また、本発明の好ましい実施の形
態の具体例について、図面を参照して説明する。但し当
然のことではあるが、本発明は図示実施の形態例に限定
されるものではない。

【００１８】本発明の露光方法においては、露光光とし
て、少なくとも２つの露光光を用い、各露光光はそれぞ
れ別個のレチクルを独立に透過したものであり、該少な
くとも２つの露光光は被露光材に照射される時点におい
て、互いに偏向方向が異なるものである構成とする。

【００１９】この場合に、互いに偏向方向が異なる少な
くとも２つの露光光は、単一の光源からの光を、互いに
偏向方向成分が異なる少なくとも２つの光に分けて、こ
のような露光光として用いることができる。あるいは、
互いに偏向方向成分が異なる少なくとも２の光源（レー
ザー光源等）から照射されるものを用いることもでき
る。

【００２０】すなわち、第１に、上記少なくとも２つの
露光光が、単一の光源からの光を少なくとも２つに分け
て、互いに偏向方向が異なる露光光とした構成をとるこ
とができる。

【００２１】このとき、上記のように単一の光源からの
光を少なくとも２つに分けて露光光とする場合に、、該
分けられた各々の光を偏向手段を通すことにより互いに
偏向方向を異ならしめるようにすることができる。

【００２２】偏向手段としては、偏光板、またはブリュ
スタ角付き光学素子を用いることができる。偏光板は従
来より偏向光を得るために広く一般に用いられており、
偏光板を光路に挿入することにより、比較的容易に所望
の偏光を得ることができる。偏向光を得る他の方法とし
て、偏向光の物理的性質を用いる手法がある。その代表
的なものがブリュスタ角付きミラー等のブリュスタ角付
き光学素子を用いる手法である。ブリュスタ角を持つ光
学素子は、ある角度をもって入射した光のうち、垂直方
向の偏光を反射率０％で透過すると言う性質がある。こ
の性質を利用した光学素子を用いることで、無偏光源か
らある特定の偏光を持つ光を取り出すことができる。

【００２３】上記のような偏向手段を用いることによ
り、光源から出て、２つ（または３以上）の光に分割さ
れた光を、互いに偏向方向成分が異なる光とすることが
できる。たとえば、一方が縦偏光、他が横偏光をもつ偏
光に変調して、偏向方向が互いに直交する偏光とするこ
とができる。

【００２４】各露光光はそれぞれ別個のレチクルを独立
に透過する。このとき、偏向手段を用いる態様にあって
は、光がレチクルを偏向前に透過するのでもよく、偏向
後に透過するのでもよい。どちらを採用するかは、たと
えばレチクル（マスク）の特性とか、目標ルールなどに
よって、適宜決定すればよい。このように、偏向をかけ
る位置は、任意に選択可能であって、よって、偏向手段
である偏光板やブリュスタ角付き光学素子の配置は、レ
チクル（マスク）に対して、照明（光源）側に配置する
のでも、投影側に配置するのでもよい。

【００２５】すなわち、本発明の実施においては、単一
の光源からの光を互いに偏向方向が異なる少なくとも２
つに分けた後に、各少なくとも２つの露光光をそれぞれ
別個のレチクルに独立に透過させる構成にしてもよい
し、あるいは逆に、単一の光源からの光を少なくとも２
つに分けて、各少なくとも２つの光をそれぞれ別個のレ
チクルに独立に透過させた後に、各光を互いに偏向方向
が異なる光にして露光光として用いるようにしてもよ
い。

【００２６】本発明の実施において、上記のように単一
の光源からの光を少なくとも２つに分ける態様をとる場
合は、光の分割の手段として、ハーフミラーまたはビー
ムスプリッターを用いることができる。

【００２７】本発明において、少なくとも２つの露光光
をウェハ等の被露光材に照射して露光する場合には、こ
れら少なくとも２つの露光光を同時に露光（光を合成し
て露光）してもよいし、交互に露光（各露光光を独立に
照射）してもよい。

【００２８】第２に、本発明の露光方法において、露光
光として少なくとも２つの露光光を用いるとともに、２
つの露光光は被露光材に照射される時点において、互い
に偏向方向が異なるものである構成とする場合に、この
互いに偏向方向が異なる少なくとも２つの露光光は、各
々独立の光源からの単偏向光であって、かつ互いに偏光
方向成分が異なるものを用いる態様を採用することがで
きる。

【００２９】たとえば、レーザー光源は、ブリュスタ角
付き光学素子を内蔵するなど、光源それ自体として単偏
向光を出射するので、このような単偏向光光源を２以上
用い、かつ互いに偏光方向成分が異なるものを用いるよ
うにすることができる。

【００３０】あるいは、第３に、単一の光源からの単偏
向光を少なくとも２つに分け、１つは該単偏向光の偏向
方向をそのままにして露光光として用い、他の少なくと
も１つは該単偏向光の偏向方向を変えることにより偏向
方向が異なる光にして露光光として用いる態様を採用す
ることができる。

【００３１】この場合も、レーザー光源を用いることが
でき、１つの光源からの単偏向光をたとえばハーフミラ
ーやビームスプリッタを用いて少なくとも２つに分け、
そのうち少なくとも１つを、１／２波長板などの偏光手
段で直交する偏光のものとする構成をとることができ
る。

【００３２】本発明の実施において、ウェハ等の被露光
材に転写すべきパターンを、直交した２つの方向成分に
分けて各々形成した２つのレチクルを用い、かつ、互い
に偏向方向が直交する２つの露光光を用いて露光を行う
ことは、好ましい態様である。直交する偏光をつくるの
は比較的容易であり、また、パターンを、直交した２つ
の方向成分に分けて各々形成することも、１つのレチク
ルでパターン形成するよりも容易だからである。

【００３３】本発明の実施において、位相シフト法を併
用することは、偏光情報と位相情報の双方を用いた露光
が達成できるということで、解像度を高める上で有利で
ある。このとき、上記のように、直交する偏光を用い、
直交した２つの方向成分に分けて各々形成したレチクル
を用いることは、特に、レベンソン型の位相シフト法を
適用すると、極めて微細なパターンを転写することが可
能ならしめられる。

【００３４】本発明は、被露光材に転写すべきパターン
が、半導体装置の配線パターンである場合に、好適に具
体化することができる。

【００３５】本発明において、上記少なくとも２つの露
光光を被露光材に照射して露光を行う際に、上記少なく
とも２つの露光光の全部または一部を合成して、被露光
材に照射することができる。このとき、上記少なくとも
２つの露光光の全部または一部を合成する手段として、
ハーフミラーを代表的なものとする光学素子を用いるこ
とができる。

【００３６】あるいは本発明において、上記少なくとも
２つの露光光を被露光材に照射して露光を行う際に、上
記少なくとも２つの露光光を順次、被露光材に照射する
態様をとることができる。この場合も、２以上の光路を
１つにまとめる必要のあるときは、ハーフミラーのよう
な光学素子を用いることができる。

【００３７】本発明の露光装置は、露光光として、互い
に偏向方向が異なる少なくとも２つの露光光を与える光
源または、光源及び光学系と、該少なくとも２つの露光
光の各々に対応するレチクルと、該少なくとも２つの露
光光を被露光材に投影して露光を行う投影露光部とを備
えるものである。このとき、単一の光源と、この光源か
らの光を少なくとも２つに分けて、少なくとも２つの光
路を形成する光路分割手段と、該少なくとも２つに分け
られた光の偏向方向を互いに異ならしめる偏向手段と、
該少なくとも２つに分けられた光をその偏向前または偏
向後に透過させる各露光光に対応するレチクルと、該レ
チクルのパターン情報を備えた少なくとも２つの露光光
の全部または一部を合成して被露光材に投影して、ある
いは該少なくとも２つの露光光を順次、被露光材に投影
して、露光を行う投影露光部とを備える構成とすること
ができる。

【００３８】偏向手段としては、上述のように、偏向
板、またはブリュスタ角付きミラー等のブリュスタ角付
き光学素子を用いることができる。

【００３９】上記単一の光源からの光を少なくとも２つ
に分ける光路分割手段としては、上述のように、ハーフ
ミラーまたはビームスプリッターを用いることができ
る。

【００４０】また、本発明の露光装置は、互いに偏向方
向が異なる少なくとも２つの単偏向光光源（レーザー光
源等）と、該少なくとも２つの単偏向光光源からの少な
くとも２つの露光光を透過させる各露光光に対応するレ
チクルと、該レチクルのパターン情報を備えた少なくと
も２つの露光光の全部または一部を合成して被露光材に
投影して、あるいは該少なくとも２つの露光光を順次、
被露光材に投影して、露光を行う投影露光部とを備える
構成とすることができる。

【００４１】あるいは、本発明の露光装置は、単一の単
偏向光光源（レーザー光源等）と、この単偏向光源から
の光を少なくとも２つに分けて、少なくとも２つの露光
光用光路を形成する光路分割手段と、該少なくとも２つ
に分けられた光の少なくとも１つの光の偏向方向を異な
らしめる偏向手段と、該少なくとも２つに分けられた光
を上記偏向前または偏向後に透過させる各露光光に対応
するレチクルと、該レチクルのパターン情報を備えた少
なくとも２つの露光光の全部または一部を合成して被露
光材に投影して、あるいは該少なくとも２つの露光光を
順次、被露光材に投影して、露光を行う投影露光部とを
備える構成とすることができる。

【００４２】この場合に、上記単一の単偏向光光源から
の単偏向光を少なくとも２つに分ける手段として、ハー
フミラーまたはビームスプリッターを用いることがで
き、また、上記偏向手段として、１／２波長板を用いる
ことができる。

【００４３】その他、本発明の露光装置について、上述
した本発明の露光方法に採用できる各種の態様を採用す
ることができる。

【００４４】以下、本発明の実施の形態の具体例につい
て、図面を参照して詳しく説明する。なお以下に具体的
に記述するのは、半導体装置の配線パターンの投影露光
を行うための技術として、本発明を具体化したものであ
るが、本発明の適用範囲はもちろんこれに限られず、そ
の他各種の露光技術について、汎用することができる。

【００４５】実施の形態例１本発明の第１の実施の形態を、図１に示す。この例は、
本発明を適用して、照明光学系、マスク（レチクル）パ
ターン、投影光学系の、それぞれについて、改良を施し
たものである。

【００４６】本実施の形態例においては、照明系光源１
０からの光を、ハーフミラー１（ビームスプリッタを用
いてもよい）で２つに分ける。２つに分けた光は、それ
ぞれ偏光素子（この例では偏光板２，２′）に導かれ
る。導かれた光は、該偏光素子によって、互いに直交す
る偏光にされる。この、互いに偏光方向が直交する２つ
の光は、各々対応するレチクルＡ，Ｂを別々に通って、
各々パターン情報を持つ。この、各パターン情報を持っ
た２つの光は、本例ではハーフミラー４により再び合成
されて、被露光材であるウェハ６上に結像する。

【００４７】結像に際し、同じ偏向角をもつ回折光同士
は、ウェハ６上で強め合い、明確な像を結ぶが、偏向が
異なる回折光同士は強め合わないため明確な像は結ば
ず、ぼやけた像になる。

【００４８】以上のことから、このように偏向角を制御
した光を用いて、２枚のレチクルＡ，Ｂから像を結ばせ
ることにより、高い解像性が得られる。

【００４９】特に、空間周波数変調型位相シフト法を併
用して、レチクルとしてシフターを有するたとえばレベ
ンソン型の位相シフトマスクを用いると、空間周波数変
調型位相シフト法の高度な解像性を充分に生かすことが
できて、さらなる高解像度を得ることができる。しか
も、このような位相シフト法を採用する場合、従来はマ
スク作成が煩雑であったが、本発明を適用すれば、たと
えばパターンを直交する成分に分けた２枚のレチクルと
するので、マスク作成の煩雑さが解消される。

【００５０】具体的には本例では、図７に例示するよう
に、図７（ａ）に示すようなマスクパターンＰ１（普通
のパターン）を、図７（ｂ）に示すｘ軸方向（横方向）
と図７（ｃ）に示すｙ軸方向（縦方向）の２種類のパタ
ーンＰ２，Ｐ３に分解し、各横方向または縦方向のパタ
ーンＰ２，Ｐ３が形成された２つのレチクルを用いる。
このようにすることによって、マスクを作成するときに
生じる煩雑な構造設計を簡略化する。かつ、これによる
と、マスクパターンは単一方向の繰り返し構造となるた
め、位相シフト法を採用する場合に、エッジ強調型の利
点を、最大限に引き出すことが可能である。

【００５１】２つに分けられた光は、それぞれ同時に、
もしくは交互に、被露光材である半導体ウェハ６に露光
される。露光時、２つに分けられた光の光路を合わせる
ためには、２つの光路を１つにまとめるため、たとえば
本例のように、ハーフミラー４のような光学素子を用い
る。

【００５２】光の性質を考えた場合、回折像が再び結像
するためには、光強度、位相、偏向角が関係してくる。
従来より知られている位相シフト法では、光強度と位相
の情報を用いて結像せているが、本例では本発明を適用
して、偏向角の情報を用いており、像のコントラストを
変化させることができる。

【００５３】以下本実施の形態例について、図１を参照
して、さらに具体的に説明する。この実施の形態例は、
偏向方向が互いに直行関係の光を、各別々のレチクルに
導き、それぞれの像を合成して露光するシステムとし
て、本発明を具体的に構成したものである。

【００５４】本実施の形態例においては、光源１０から
の光を、ハーフミラー１で２分割する。光源１０から出
射した光は、別段偏向されておらず、符号１１で模式的
に示すように、１平面上の光は３６０度の全方向の範囲
に成分を持つ。

【００５５】上記２分割された光を、偏光板２，２′を
それぞれ用いて、縦偏向と横偏向の光にする。本例では
図示のとおり、ハーフミラー１を反射した光が構成する
一方の光路上に偏光板２を配置し、ハーフミラー１を透
過した光が構成する他方の光路上に偏光板２′を配置し
て、各光を互いに直交する偏向光とする。符号１２で模
式的に示すように、偏光板２を透過した光は縦偏向の光
となる。また、符号１３で模式的に示すように、偏光板
２′を透過した光は横偏向の光となる。

【００５６】上記それぞれの光を、それぞれのレチクル
Ａ，Ｂに導入する。各レチクルＡ，Ｂへの各光の導入の
ため、本例ではミラー３，３′を用いて光路を制御し
た。ミラー以外の光学素子を用いてもよい。

【００５７】上記それぞれの偏向光は、それぞれのレチ
クルＡ，Ｂをとおった後、合成されて、露光に供せられ
る。本例では、光路を合一させる光学手段として、ハー
フミラー４を用いて、上記レチクルＡ，Ｂ透過後のそれ
ぞれの偏向光を合成した。

【００５８】合成された光は、符号１４で模式的に示す
ように、縦偏向の光と、横偏向の光とが合成された光と
なる。この縦偏向の光と横偏向の光とは、それぞれのレ
チクルＡ，Ｂのマスク情報を担持しているので、両レチ
クルＡ，Ｂのマスク情報が合成された情報が、この合成
された光に付与されている形になる。本例においては、
レチクルＡ，Ｂは、半導体装置の微細な配線パターンを
マスク情報として形成されたものであり、かつ、図７を
用いて説明したように、パターンを縦方向成分と、横方
向成分とに分けて、２つのレチクルＡ，Ｂとしたもので
ある。

【００５９】合成された光は、露光部において、露光光
として、被露光材である本例のウェハ６に照射される。
具体的には、ここでは縮小投影レンズ５により、マスク
の倍率に見合った縮小がなされて、ウェハ６上に投影さ
れ、ウェハ６上で結像する。

【００６０】本実施の形態例によって露光することによ
って、ＤＯＦ（デフォーカス裕度）の向上が確認され
た。たとえば、典型的なｉ線レジストであるｉｐ−３３
００（ノボラック系レジスト）を用い、ｉ線ステッパー
（ｉ線用縮小投影露光装置）において露光を行ったとこ
ろ、０．３５μｍルールのＤＯＦ（デフォーカス裕度）
が２．０μｍに向上した。これにより、０．３５μｍル
ールの半導体ウェハの量産が可能になった。なお露光光
は任意であり、その他たとえば、ＫｒＦエキシマレーザ
ー光のような極めて短波長の光を用いてもよい。

【００６１】本実施の形態例によれば、上記したように
偏向情報を利用した露光を行ったので、高解像度の露光
を達成できる。位相シフト法を併用して、レチクルＡ，
Ｂとしてシフターを有する位相シフトマスクを用いるこ
とは好ましく、このようにすれば位相情報も利用でき、
さらに高解像度の露光が可能となる。

【００６２】また本実施の形態例によれば、各露光光に
はそれぞれ別個のレチクルＡ，Ｂを独立に配置したの
で、複雑なパターンのマスクも容易に製造できる。たと
えば、位相シフトマスクとする場合、複雑なパターンで
はシフターの配置の最適化が煩雑なのであるが、レチク
ルを露光光に対応してこのように２つにすることによ
り、マスク（レチクル）製造を簡略化できる。

【００６３】たとえば、レベンソン型の位相シフト法を
併用して、図７で説明したように直交する成分のパター
ンに分けたマスク形成を行い、かつ上述したように直交
する偏向成分の２つの露光光を用いるようにすれば、さ
らなる微細化が可能となる。

【００６４】また本実施の形態例では、偏向手段である
偏光板を除けば、従来と同様の光学系に戻すことが容易
にできる。したがって、レチクルその他、現行の資産が
無駄にならない。

【００６５】かつ、本実施の形態例のように、単一方向
のマスクを使用すると、直交した偏向をもつ光同士は結
像しない（Ｆｒｅｓｅｎｅｌ−Ａｒａｇｏの法則）と言
うことなどから、スペックルの問題が解消される。

【００６６】また本実施の形態例によれば、コントラス
トが強調でき、露光時間の減少を図ることもできる。

【００６７】実施の形態例２次に図２を参照して、第２の実施の形態例について説明
する。実施の形態例１と異なり、本例では、偏向手段と
する光学素子として、ブリュスタ角をもつプリズムを用
いる。

【００６８】本実施の形態例においては、照明系光源１
０からの光を、ハーフミラー１（ビームスプリッタを用
いてもよい）で２つに分ける。２つに分けた光は、それ
ぞれ偏光素子（この例ではブリュスタ角をもつプリズム
２ａ，２ａ′）に導かれる。導かれた光は、該偏光素子
によって、互いに直交する偏光にされる。この、互いに
偏光方向が直交する２つの光は、各々対応するレチクル
Ａ，Ｂを別々に通る。この、各パターン情報を持った２
つの光は、ここではハーフミラー４により再び合成され
て、被露光材であるウェハ６上に結像する。

【００６９】すなわち、本実施の形態例においては、光
源１０からの光を、ハーフミラー１で２分割する。光源
１０からの光は、符号１１で模式的に示すように、平面
上で全方向の範囲に成分を持つ。

【００７０】上記２分割された光を、ブリュスタ角をも
ったプリズム２ａ，２ａ′に入射させて、縦方向成分ま
たは横方向成分の光をそれぞれ多く含む光に偏向する。

【００７１】上記それぞれの光束を、それぞれのレチク
ルＡ，Ｂに照射する。

【００７２】上記それぞれのレチクルＡ，Ｂをとおった
後、ハーフミラー４などの光学素子で合成されて、露光
部において、露光光として、被露光材である本例のウェ
ハ６に照射される。すなわち、縮小投影レンズにより、
マスクの倍率に見合った縮小がなされて、ウェハ６上に
投影され、ウェハ６上で結像する。

【００７３】本実施の形態例によって露光することによ
って、ＤＯＦ（デフォーカス裕度）の向上が確認され
た。たとえば、典型的なｉ線レジストであるｉｐ−３３
００を用い、ｉ線ステッパー（ｉ線用縮小投影露光装
置）において露光を行ったところ、０．３５μｍルール
のＤＯＦ（デフォーカス裕度）が２．０μｍに向上し
た。これにより、０．３５μｍルールの半導体ウェハの
量産が可能になった。

【００７４】本実施の形態例によって露光することによ
って、ＤＯＦ（デフォーカス裕度）の向上が確認され
た。たとえば、典型的なｉ線レジストであるｉｐ−３３
００を用い、ｉ線ステッパー（ｉ線用縮小投影露光装
置）において露光を行ったところ、０．３５μｍルール
のＤＯＦ（デフォーカス裕度）が２．０μｍに向上し
た。これにより、０．３５μｍルールの半導体ウェハの
量産が可能になった。

【００７５】また本実施の形態例において、光ブリュス
タ角をもったプリズムミラー２ａ，２ａ′を使用したの
で、この光ブリュスタ角付きプリズムミラーは、一般
に、光強度が減衰しにくいので、光強度の低下を防止し
た露光が達成できる。

【００７６】その他本実施の形態例においては、光ブリ
ュスタ角をもったプリズムミラー２ａ，２ａ′を使用す
ること以外については、実施の形態例１と同様の構成を
とった。図２には、対応する符号を付しておく。また、
本実施の形態例により、前記実施の形態例１と同様の効
果を発揮できる。

【００７７】実施の形態例３次に図３を参照して、第３の実施の形態例について説明
する。実施の形態例１，２では、分割した光を偏向して
からレチクルＡ，Ｂを透過させたが、本例では、分割し
た光をレチクルをとおしてから、偏向させる構成とし
た。すなわち、本例では、レチクルを透過した２つの像
を、互いに偏向方向が直交するように偏向し、合成し
て、露光するようにした。

【００７８】本実施の形態例においては、図３に示すよ
うに、照明系光源１０からの光を、ハーフミラー１（ビ
ームスプリッタを用いてもよい）で２つに分ける。２つ
に分けた光は、それぞれ対応するレチクルＡ，Ｂを別々
に通る。レチクルＡ，Ｂ透過後、それぞれ偏光素子（こ
の例では偏光板２，２′）に導かれる。導かれた光は、
該偏光素子によって、互いに直交する偏光にされる。上
記２つの光は、ハーフミラー４により再び合成されて、
被露光材であるウェハ６上に結像する。

【００７９】すなわち、本実施の形態例においては、光
源１０からの光を、ハーフミラー１で２分割する。光源
１０からの光は、符号１１で模式的に示すように、平面
上で全方向の範囲に成分を持つ。

【００８０】上記２分割された光を、それぞれの光束を
ミラー３，３などの光学素子を用いて、２種類のレチク
ルＡ，Ｂに導く。

【００８１】上記レチクルＡ，Ｂを透過した光を、それ
ぞれ偏光板２，２′により、各回折光を縦偏向または横
偏向に偏向する。偏向後の光を符号１５，１６で、模式
的に示す。

【００８２】上記偏向された２つの光を、ハーフミラー
４などの光学素子で合成して、露光部において、露光光
として、被露光材である本例のウェハ６に照射する。す
なわち、露光光について縮小投影レンズ５により、マス
クの倍率に見合った縮小がなされて、ウェハ６上に投影
され、ウェハ６上で結像する。合成後の光の偏向方向
を、模式的に符号１４で示す。

【００８３】本実施の形態例によって露光することによ
って、ＤＯＦ（デフォーカス裕度）の向上が確認され
た。たとえば、典型的なｉ線レジストであるｉｐ−３３
００を用い、ｉ線ステッパー（ｉ線用縮小投影露光装
置）において露光を行ったところ、０．３５μｍルール
のＤＯＦ（デフォーカス裕度）が２．０μｍに向上し
た。これにより、０．３５μｍルールの半導体ウェハの
量産が可能になった。

【００８４】その他本実施の形態例においては、前記各
実施の形態例におけると同様の構成をとってよい。ま
た、前記各実施の形態例と同様の効果を発揮できる。図
３に付した符号は、前記各実施の形態例における構成部
分と、対応している。

【００８５】実施の形態例４次に図４を参照して、第４の実施の形態例について説明
する。本実施の形態例でも、実施の形態例３と同様、分
割した光をレチクルをとおしてから、偏向させる構成と
するが、実施の形態例３が偏光板を使用したのに対し、
本例では、偏向手段とする光学素子として、ブリュスタ
角付きハーフミラーを用いる。

【００８６】本実施の形態例においては、図４に示すよ
うに、照明系光源１０からの光を、ハーフミラー１（ビ
ームスプリッタを用いてもよい）で２つに分ける。２つ
に分けた光は、それぞれ対応するレチクルＡ，Ｂを別々
に通る。レチクルＡ，Ｂ透過後、それぞれ偏光素子（こ
の例ではこの例ではブリュスタ角付きハーフミラー２
ｂ，２ｂ′）に導かれる。導かれた光は、該偏光素子に
よって、互いに直交する偏光にされる。上記２つの光
は、ブリュスタ角付きハーフミラー２ｂ，２ｂ′がこれ
ら２つの光の光路を合一させる位置で配置されているの
で、上記２つの光は再び合成されて、被露光材であるウ
ェハ６上に結像する。

【００８７】すなわち、本実施の形態例においては、光
源１０からの光を、ハーフミラー１で２分割する。光源
１０からの光は、符号１１で模式的に示すように、平面
上で全方向の範囲に成分を持つ。

【００８８】上記２分割された光を、それぞれの光束を
ミラー３，３′などの光学素子を用いて、２種類のレチ
クルＡ，Ｂに導く。

【００８９】上記レチクルＡ，Ｂを透過した光を、それ
ぞれブリュスタ角付きプリズムに導く。本例で用いるブ
リュスタ角付きプリズムは、図示のように互いにプリズ
ムの反射面が対向する形で配置され、互いの反射面はハ
ーフミラーを介してほぼ接するようになっていて、ブリ
ュスタ角付きハーフミラーとなっている。上記レチクル
Ａ，Ｂを透過した２つの光は、それぞれのブリュスタ角
付きプリズムにより、それぞれの回折光が縦偏向または
横偏向に偏向される。かつ、このブリュスタ角付きプリ
ズムはハーフミラーを有しているので、上記偏向された
２つの光は、合成されてブリュスタ角付きプリズムから
出射される。この合成された光が、露光部において、露
光光として、被露光材である本例のウェハ６に照射され
る。すなわち、露光光について縮小投影レンズ５によ
り、マスクの倍率に見合った縮小がなされて、ウェハ６
上に投影され、ウェハ６上で結像する。合成後の光の偏
向方向を、模式的に符号１４で示す。

【００９０】本実施の形態例によって露光することによ
って、ＤＯＦ（デフォーカス裕度）の向上が確認され
た。たとえば、典型的なｉ線レジストであるｉｐ−３３
００を用い、ｉ線ステッパー（ｉ線用縮小投影露光装
置）において露光を行ったところ、０．３５μｍルール
のＤＯＦ（デフォーカス裕度）が２．０μｍに向上し
た。これにより、０．３５μｍルールの半導体ウェハの
量産が可能になった。

【００９１】その他本実施の形態例においては、前記各
実施の形態例におけると同様の構成をとってよい。ま
た、前記各実施の形態例と同様の効果を発揮できる。図
３に付した符号は、前記各実施の形態例における構成部
分と、対応している。

【００９２】実施の形態例５次に図５を参照して、第５の実施の形態例について説明
する。本実施の形態例では、２つの単偏向光光源を用い
る。すなわち、各々独立の光源からの単偏向光であっ
て、かつ互いに偏光方向が異なる（ここでは直交する）
ものを用いて、実施した。具体的には、レーザー光源１
７，１８を用いた。レーザー光源は、光源それ自体とし
て単偏向光を出射するので、このような単偏向光光源を
２つ用い、かつ互いに偏光方向が直交するようにして用
いたのである。このように、互いに偏光方向が直交する
単偏向光光源を２つ用い、各光源１７，１８からの光を
レチクルＡ，Ｂを透過させ、合成して、露光に供するよ
うにした。

【００９３】本実施の形態例においては、図５に示すよ
うに、レーザー光源１７，１８からの各単偏向光（偏向
方向を、模式的に符号１７ａ，１８ａで示す）が、それ
ぞれ対応するレチクルＡ，Ｂを別々に通る。レチクル
Ａ，Ｂ透過後、ハーフミラー４により合成されて、照射
されて、被露光材であるウェハ６上に結像する。

【００９４】すなわち、本実施の形態例においては、レ
ーザー光源１７，１８からの各光（互いに偏光方向が直
交する）は、そのままそれぞれのレチクルＡ，Ｂに導か
れる。

【００９５】レチクルＡ，Ｂを透過した光は、ハーフミ
ラー４のような光学素子により合成される。合成された
光の偏向方向を、模式的に符号１４で示す。合成された
光は縮小投影レンズ５に導かれ、被露光材であるウェハ
６上に照射され、結像する。

【００９６】本実施の形態例によって露光することによ
って、ＤＯＦ（デフォーカス裕度）の向上が確認され
た。たとえば、典型的なｉ線レジストであるｉｐ−３３
００を用い、ｉ線ステッパー（ｉ線用縮小投影露光装
置）において露光を行ったところ、０．３５μｍルール
のＤＯＦ（デフォーカス裕度）が２．０μｍに向上し
た。これにより、０．３５μｍルールの半導体ウェハの
量産が可能になった。

【００９７】その他本実施の形態例においては、前記各
実施の形態例で採用された構成を適宜採用してよい。ま
た、本実施の形態例も、前記各実施の形態例と同様の効
果を発揮できる。

【００９８】実施の形態例６次に図６を参照して、第６の実施の形態例について説明
する。本実施の形態例では、単一の光源からの単偏向光
を少なくとも２つに分け、１つは該単偏向光の偏向方向
をそのままにして露光光として用い、他の少なくとも１
つは該単偏向光の偏向方向を変えることにより偏向方向
が異なる光にして露光光として用いる構成とする。具体
的には、レーザー光源１９を用い、該１つの光源（レー
ザー光源１９）からの単偏向光をたとえばハーフミラー
やベームスプリッタを用いて少なくとも２つに分け、そ
のうち少なくとも１つを、１／２波長板などの偏光手段
で直交する偏光のものとした。この各光をレチクルＡ，
Ｂを透過させ、合成して、露光に供するようにした。

【００９９】すなわち、本実施の形態例においては、レ
ーザー光源１９からの光（この光の偏向方向を、模式的
に符号１９ａで示す）は、ハーフミラー１（ビームスプ
リッタを用いてもよい）で２つに分ける。２つに分けた
光のうち、一方は、１／２波長板７により、９０度偏向
する。偏向された光の偏向方向を、模式的に符号１９ｂ
で示す。

【０１００】それぞれの光を、それぞれ対応するレチク
ルＡ，Ｂに導き、これを別々に通るようにする。

【０１０１】レチクルＡ，Ｂを透過した光は、ハーフミ
ラー４のような光学素子により合成される。合成された
光の偏向方向を、模式的に符号１４で示す。合成された
光は縮小投影レンズ５に導かれ、被露光材であるウェハ
６上に照射され、結像する。

【０１０２】本実施の形態例によって露光することによ
って、ＤＯＦ（デフォーカス裕度）の向上が確認され
た。たとえば、典型的なｉ線レジストであるｉｐ−３３
００を用い、ｉ線ステッパー（ｉ線用縮小投影露光装
置）において露光を行ったところ、０．３５μｍルール
のＤＯＦ（デフォーカス裕度）が２．０μｍに向上し
た。これにより、０．３５μｍルールの半導体ウェハの
量産が可能になった。

【０１０３】その他本実施の形態例においては、前記各
実施の形態例で採用された構成を適宜採用してよい。ま
た、本実施の形態例も、前記各実施の形態例と同様の効
果を発揮できる。

【０１０４】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、解像度
が高く、かつ複雑なパターンの露光も容易に実現でき、
被露光材の微細加工が可能である露光方法及び露光装置
を提供するができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例１を示す構成図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態例２を示す構成図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態例３を示す構成図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態例４を示す構成図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態例５を示す構成図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態例６を示す構成図であ
る。

【図７】本発明の実施に用いることができるレチクル
（マスク）を説明する図である。

【符号の説明】

１・・・ハーフミラー、２，２′・・・偏光板、２ａ，
２ａ′・・・ブリュスタ角付きミラー、２ｂ，２ｂ′・
・・ブリュスタ角付きハーフミラー、３，３′・・・ミ
ラー、４・・・ハーフミラー、５・・・縮小投影レン
ズ、６・・・ウェハ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光光として、少なくとも２つの露光光を
用い、各露光光はそれぞれ別個のレチクルを独立に透過
したものであり、該少なくとも２つの露光光は被露光材
に照射される時点において、互いに偏向方向が異なるも
のであることを特徴とする露光方法。
【請求項２】上記少なくとも２つの露光光が、単一の光
源からの光を少なくとも２つに分けて、互いに偏向方向
が異なる露光光としたものであることを特徴とする請求
項１に記載の露光方法。
【請求項３】上記少なくとも２つの露光光が、単一の光
源からの光を少なくとも２つに分け、該分けられた各々
の光を偏向手段を通すことにより互いに偏向方向を異な
らしめたものであることを特徴とする請求項２に記載の
露光方法。
【請求項４】上記偏向手段が、偏光板、またはブリュス
タ角付き光学素子であることを特徴とする請求項３に記
載の露光方法。
【請求項５】単一の光源からの光を互いに偏向方向が異
なる少なくとも２つに分けた後に、各少なくとも２つの
露光光をそれぞれ別個のレチクルに独立に透過させるこ
とを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項６】単一の光源からの光を少なくとも２つに分
けて、各少なくとも２つの光をそれぞれ別個のレチクル
に独立に透過させた後に、各光を互いに偏向方向が異な
る光にして露光光として用いることを特徴とする請求項
３に記載の露光方法。
【請求項７】上記単一の光源からの光を少なくとも２つ
に分ける手段として、ハーフミラーまたはビームスプリ
ッターを用いることを特徴とする請求項２に記載の露光
方法。
【請求項８】上記少なくとも２つの露光光が、各々独立
の光源からの単偏向光であって、かつ互いに方向成分が
異なるものであることを特徴とする請求項１に記載の露
光方法。
【請求項９】上記少なくとも２つの露光光が、単一の光
源からの単偏向光を少なくとも２つに分け、１つは該単
偏向光の偏向方向をそのままにして露光光として用い、
他の少なくとも１つは該単偏向光の偏向方向を変えるこ
とにより偏向方向が異なる光にして露光光として用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項１０】上記単一の光源からの単偏向光を少なく
とも２つに分ける手段として、ハーフミラーまたはビー
ムスプリッターを用いることを特徴とする請求項９に記
載の露光方法。
【請求項１１】被露光材に転写すべきパターンを、直交
した２つの方向成分に分けて各々形成した２つのレチク
ルを用い、かつ、互いに偏向方向が直交する２つの露光
光を用いて露光を行うことを特徴とする請求項１に記載
の露光方法。
【請求項１２】被露光材に転写すべきパターンが、半導
体装置の配線パターンであることを特徴とする請求項１
１に記載の露光方法。
【請求項１３】上記少なくとも２つの露光光を被露光材
に照射して露光を行う際に、上記少なくとも２つの露光光の全部または一部を合成し
て、被露光材に照射することを特徴とする請求項１に記
載の露光方法。
【請求項１４】上記少なくとも２つの露光光の全部また
は一部を合成する手段として、ハーフミラーを用いるこ
とを特徴とする請求項１３に記載の露光方法。
【請求項１５】上記少なくとも２つの露光光を被露光材
に照射して露光を行う際に、上記少なくとも２つの露光光を順次、被露光材に照射す
ることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項１６】露光光として、互いに偏向方向が異なる
少なくとも２つの露光光を与える光源または、光源及び
光学系と、該少なくとも２つの露光光の各々に対応するレチクル
と、該少なくとも２つの露光光を被露光材に投影して露光を
行う投影露光部とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１７】単一の光源と、この光源からの光を少なくとも２つに分けて、少なくと
も２つの光路を形成する光路分割手段と、該少なくとも２つに分けられた光の偏向方向を互いに異
ならしめる偏向手段と、該少なくとも２つに分けられた光をその偏向前または偏
向後に透過させる各露光光に対応するレチクルと、該レチクルのパターン情報を備えた少なくとも２つの露
光光の全部または一部を合成して被露光材に投影して、
あるいは該少なくとも２つの露光光を順次、被露光材に
投影して、露光を行う投影露光部とを備えることを特徴
とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】上記偏向手段が、偏光板、またはブリュ
スタ角付き光学素子であることを特徴とする請求項１７
に記載の露光装置。
【請求項１９】上記単一の光源からの光を少なくとも２
つに分ける光路分割手段として、ハーフミラーまたはビ
ームスプリッターを用いることを特徴とする請求項１７
に記載の露光装置。
【請求項２０】上記レチクルが、被露光材に転写すべき
パターンを、直交した２つの偏向方向成分に分けて各々
形成した２つのレチクルであり、上記露光光が、互いに偏向方向が直交する２つの露光光
であることを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項２１】上記レチクルが、被露光材に転写すべき
パターンとして、半導体装置の配線パターンを形成した
ものであることを特徴とする請求項２０に記載の露光方
法。
【請求項２２】上記少なくとも２つの露光光の全部また
は一部を合成する合成手段を備え、上記投影露光部において該合成した露光光を被露光材に
照射して露光を行う構成としたことを特徴とする請求項
１６に記載の露光装置。
【請求項２３】上記合成手段が、ハーフミラーであるこ
とを特徴とする請求項２２に記載の露光方法。
【請求項２４】上記投影露光部において、上記少なくと
も２つの露光光を被露光材に照射して露光を行う構成と
したことを特徴とする請求項１６に記載の露光方法。
【請求項２５】互いに偏向方向が異なる少なくとも２つ
の単偏向光光源と、該少なくとも２つの単偏向光光源からの少なくとも２つ
の露光光を透過させる各露光光に対応するレチクルと、該レチクルのパターン情報を備えた少なくとも２つの露
光光の全部または一部を合成して被露光材に投影して、
あるいは該少なくとも２つの露光光を順次、被露光材に
投影して、露光を行う投影露光部とを備えることを特徴
とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項２６】上記単偏向光光源が、レーザー光源であ
ることを特徴とする請求項２５に記載の露光装置。
【請求項２７】単一の単偏向光光源と、この単偏向光源からの光を少なくとも２つに分けて、少
なくとも２つの露光光用光路を形成する光路分割手段
と、該少なくとも２つに分けられた光の少なくとも１つの光
の偏向方向を異ならしめる偏向手段と、該少なくとも２つに分けられた光を上記偏向前または偏
向後に透過させる各露光光に対応するレチクルと、該レチクルのパターン情報を備えた少なくとも２つの露
光光の全部または一部を合成して被露光材に投影して、
あるいは該少なくとも２つの露光光を順次、被露光材に
投影して、露光を行う投影露光部とを備えることを特徴
とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項２８】上記単一の単偏向光光源からの単偏向光
を少なくとも２つに分ける手段として、ハーフミラーを
用いることを特徴とする請求項２７に記載の露光方法。
【請求項２９】上記偏向手段が、１／２波長板であるこ
とを特徴とする請求項２７に記載の露光装置。
【請求項３０】上記単偏向光光源が、レーザー光源であ
ることを特徴とする請求項２７に記載の露光装置。