JP2018049127A - 露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な方向に延在するパターンの解像度を高めることができる露光装置を提供することである。【解決手段】露光装置（１００）は、照明光を偏光させる偏光部材（１２５）と、少なくとも１つの開口部を有するフィルタ（１３０）とを備える。偏光部材は、第１偏光ユニット（１１１０）と、第１偏光ユニットを囲むように配置された第２偏光ユニット（１１２０）とを含む。第２偏光ユニットは、第２偏光ユニットに入射される照明光を第１偏光ユニットの外周に沿った周状方向に偏光させるように構成される。第１偏光ユニットの少なくとも一部分は、一部分から見て第１偏光ユニットの中央部と反対側に位置する第２偏光ユニットの部分における偏光方向と直交する方向に照明光を偏光させるように構成される。フィルタにおいて、開口部（１３２，１３４）は、フィルタおよび偏光部材の後段における照明光が、第１および第２偏光ユニットによって偏光された照明光を含むように配置される。【選択図】図１２

Description

この開示は、露光装置に関し、より特定的には、半導体デバイスを製造するための露光装置に関する。

半導体製造過程において、光を利用して平面基板にパターンを転写するフォトリソグラフィ工程が知られている。このフォトリソグラフィ工程では、露光装置によって、フォトマスクに形成されているパターンが、ウェハ上に塗布された感光体層（フォトレジスト）に転写（露光）される。露光装置には、ステッパー等の一括露光型の投影露光装置やスキャナー等の走査露光型の投影露光装置などが用いられている。

近年の微細加工技術の向上に伴い、これらの露光装置にも解像度を高めるための技術が求められている。露光装置の解像度を高める技術として、露光光源の波長を短くすることや、投影光学系の開口数を大きくすることが知られている。しかしながら、投影光学系の焦点深度は、開口数の２乗に反比例して小さくなり、また、波長に比例して小さくなる。そこで、これらのパラメータに依存せずに、解像度を高めるための技術（低ｋ１化技術）が求められている。低ｋ１化技術としては、照明分野では変形照明法、マスク分野では位相シフトマスク法などが知られている。

解像度を高めるための変形照明法に関し、特開２００６−２７８９７９号公報（特許文献１）は、Ｘ方向に所定ピッチで配列された一方向密集パターンを露光する際に、照明光学系の瞳面において、Ｘ軸に平行な直線に沿って配置された４つの二次光源で光量が大きくなる一列４極照明を用いるとともに、照明光の偏光状態を外側の２つの二次光源でＸ軸に直交する方向の直線偏光として、内側の２つの二次光源でＸ軸に平行な方向の直線偏光とする露光装置を開示する（［要約］参照）。

また、特開２０１０−０９３２９１号公報（特許文献２）は、照明光学装置の瞳面またはその近傍に、光軸を含む中心領域に位置する光強度分布と光軸から間隔を隔てた複数の周辺領域に位置する光強度分布とを有する照明瞳分布を形成するための照明瞳形成手段と、複数の周辺領域に位置する光強度分布の位置および大きさを中心領域に位置する光強度分布とは独立して変更するための領域変更手段とを備える露光装置を開示する（［要約］参照）。

特開２００６−２７８９７９号公報 特開２０１０−０９３２９１号公報

しかしながら、上記の特許文献に開示される技術は、特定方向に延在するパターンの解像度を向上させることはできるが、当該特定方向と直交する方向に延在するパターンの解像度が低下してしまう。そのため、上記の特許文献に開示される露光装置は、様々な方向に延在するパターンを露光するにあたってダブルパターニングを行なう必要があるという問題があった。

本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、様々な方向に延在するパターンの解像度を高めることができる露光装置を提供することである。他の局面における目的は、様々な方向に延在するパターンの解像度を高めることができる露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することである。さらに他の局面における目的は、様々な方向に延在するパターンの解像度を高めることができる露光方法を提供することである。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

ある実施形態に従う露光装置は、露光用の照明光を発する光源と、照明光を偏光させる偏光部材と、少なくとも１つの開口部を有するフィルタとを備える。偏光部材は、第１偏光ユニットと、偏光部材に対する照明光の入射方向から見て、第１偏光ユニットを囲むように配置された第２偏光ユニットとを含む。第２偏光ユニットは、第２偏光ユニットに入射される照明光の少なくとも一部を第１偏光ユニットの外周に沿った周状方向に偏光させるように構成される。第１偏光ユニットの少なくとも一部分は、一部分から見て第１偏光ユニットの中央部と反対側に位置する第２偏光ユニットの部分における偏光方向と直交する方向に照明光を偏光させるように構成される。フィルタにおいて、開口部は、照明光の光学系路においてフィルタおよび偏光部材の後段における照明光が、第１偏光ユニットによって偏光された照明光と、第２偏光ユニットによって偏光された照明光とを含むように配置される。

ある実施形態に従う露光装置によれば、様々な方向に延在するパターンの解像度を高めることができる。そのため、この露光装置は、ダブルパターニングによらず、一度に様々な方向に延在するパターンを高解像度で露光できる。

この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

関連技術に従う露光装置の構成例について説明する図である。 関連技術に従う偏光部材の偏光分布を説明する図である。 関連技術に従うフィルタの構成を説明する図である。 フォトマスクに形成されるパターンの例を説明する図である。 関連技術に従う投影光学系の瞳面上における回折光分布を説明する図である。 他の関連技術に従う偏光部材の偏光分布を説明する図である。 フォトマスクに形成される他のパターンの例を説明する図である。 スペース幅の狭いＬ＆Ｓパターンを用いた場合の投影光学系の瞳面上における回折光分布を説明する図である。 スペース幅の広いＬ＆Ｓパターンを用いた場合の投影光学系の瞳面上における回折光分布を説明する図である。 メモリアレイおよび周辺デバイスを構成する概略回路構成を説明する図である。 ある実施形態に従う偏光部材の偏光分布を説明する図である。 ある実施形態に従うフィルタの構成について説明する図である。 ある実施形態に従う露光装置の投影光学系の瞳面上における回折光分布を説明する図である。 ある実施形態に従う、フィルタにおける開口部（ダイポール）の配置位置を説明する図である。 偏光ユニット１１１０と１１２０との境界位置が０．７の場合におけるシミュレーション結果を説明する図である。 偏光ユニット１１１０と１１２０との境界位置が０．５５の場合におけるシミュレーション結果を説明する図である。 偏光ユニット１１１０と１１２０との境界位置が０．８５の場合におけるシミュレーション結果を説明する図である。 図１５におけるデータ点Ａ，Ｂ，Ｃのシミュレーション結果を個別に説明する図である。 ある実施形態に従う、フィルタ１９００における開口部（ダイポール）の配置位置を説明する図である。 フォトマスクに形成されるＬ＆Ｓパターンの例を説明する図である。 ある実施形態に従う、露光パターンに応じたフィルタの選択方法の一例について説明するフローチャートである。 ある実施形態に従うデバイス製造方法の一例を説明するフローチャートである。

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［関連技術］
まず、関連技術に従う露光装置の問題点について説明する。その次に、関連技術に従う露光装置の問題点を解決し得る、ある実施形態に従う露光装置について説明する。

図１は、関連技術に従う露光装置１００Ｒの構成例について説明する図である。図１を参照して、関連技術に従う露光装置１００Ｒは、光源１０５を備え、光学経路の順に、ズームレンズ１１０と、ミラー１１５と、マイクロレンズアレイ１２０と、偏光部材１２５Ｒ１と、フィルタ１３０Ｒと、コンデンサレンズ１３５と、フォトマスク１４０と、投影光学系１４５と、ステージ１５５とをさらに備える。ステージ１５５上には、ウェハ１５０が固定されている。

光源１０５は、露光用の照明光を照射可能に構成される。光源１０５としては、例えば波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどのパルスレーザーを使用することができる。

光源１０５から照射された照明光は、凹レンズと凸レンズとの組み合わせによって構成されるズームレンズ１１０を介して光路折り曲げ用のミラー１１５に入射される。ズームレンズ１１０は、上記凹レンズと凸レンズとの組み合わせによって定まる所定の範囲内で焦点距離を連続的に変化させることができるように構成されている。

ミラー１１５によって光路をｘ軸方向からｚ軸方向に折り曲げられた照明光は、マイクロレンズアレイ１２０に入射される。マイクロレンズアレイ１２０において、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成される。これにより、マイクロレンズアレイ１２０は、オプティカルインテグレーター（照度均一化部材）として機能し得る。なお、他の局面において、マイクロレンズアレイ１２０に替えて、フライアイレンズを用いてもよい。マイクロレンズアレイ１２０を介した照明光は、偏光部材１２５Ｒ１に入射される。

図２は、関連技術に従う偏光部材１２５Ｒ１の偏光分布を説明する図である。偏光部材１２５Ｒ１は、光学結晶軸の方向が均一な１／２波長板によって構成され、通過する光の偏光方向をｙ方向に揃える機能を有する。ある局面において、偏光部材１２５Ｒ１の中心位置を光軸ＡＸが貫くように偏光部材１２５Ｒ１が配置される。

図１を再び参照して、偏光部材１２５Ｒ１を通過した照明光は、フィルタ１３０Ｒに入射される。

図３は、関連技術に従うフィルタ１３０Ｒの構成を説明する図である。図３を参照して、フィルタ１３０Ｒは、円盤形状であって、ｘ方向の端部付近に開口部１３２Ｒおよび１３４Ｒを有する。このようなフィルタ１３０Ｒは、２重極（ダイポール）照明とも称される。フィルタ１３０Ｒは、偏光部材１２５Ｒ１を通過する照明光のうち、開口部１３２Ｒおよび１３４Ｒに照射される照明光のみを通過させる。したがって、フィルタ１３０Ｒは、絞りとして機能し得る。

ある局面において、フィルタ１３０Ｒの中心を、偏光部材１２５Ｒ１を通過する光束の光軸ＡＸが貫くように、これらの光学部材が配置される。これにより、光軸から離れた位置に配置される開口部１３２Ｒおよび１３４Ｒからの照明光は、コンデンサレンズ１３５によって集光された後に、フォトマスク１４０に斜めから入射される。フォトマスク１４０には、ウェハ１５０上に形成されたフォトレジスト（感光体層）に露光するためのパターンが形成されている。

フォトマスク１４０に入射される光束は、フォトマスク１４０上に形成されたパターンによって回折されて、投影光学系１４５に入射される。投影光学系１４５は、入射された光束を縮小してウェハ１５０上に形成されたフォトレジストに照射する。

図４は、フォトマスク１４０に形成されるパターンの例を説明する図である。図４を参照して、ある局面において、フォトマスク１４０には、ｘ方向に所定間隔で配列されたラインアンドスペースパターン（以下、「Ｌ＆Ｓパターン」とも称する）４００が形成されている。このＬ＆Ｓパターン４００を構成する各ライン４１０は、ｙ方向に延在している。

図５は、関連技術に従う投影光学系１４５の瞳面ＰＵ上における回折光分布を説明する図である。図５において、一例として、開口部１３２Ｒからの光束について説明する。開口部１３２Ｒを介してＬ＆Ｓパターン４００に斜めから入射された光束は、ｘ方向に回折される。そのため、図５に示されるように、瞳面ＰＵには、開口部１３２Ｒを通過した光束の０次回折光５１０と、１次回折光５２０とが入射され得る。これにより、ウェハ１５０（上のフォトレジスト）には、０次回折光および１次回折光の２光束によってパターンが結像される。このように、関連技術に従う露光装置１００Ｒは、フィルタ１３０Ｒによって斜めからフォトマスク１４０に光を入射することによって、ウェハ１５０上の光強度を強くして、解像度を高め得る。なお、開口部１３４Ｒからの光束も、開口部１３２Ｒからの光束と同様の振る舞いをするため、その説明については繰り返さない。

また、０次回折光５１０および１次回折光５２０は、偏光部材１２５Ｒ１の作用によりｙ方向に振動する直線偏光である。そのため、ウェハ１５０上の結像面において、０次回折光５１０の振動方向（偏光方向）と、１次回折光５２０の振動方向とが一致して、これらの回折光は互いに強めあうように干渉する。これにより、関連技術に従う露光装置１００Ｒは、ウェハ上の光強度を強くして、解像度を高め得る。

図６は、他の関連技術に従う偏光部材１２５Ｒ２の偏光分布を説明する図である。図６に示されるように、偏光部材１２５Ｒ２は、矩形形状である。偏光部材１２５Ｒ２は、２本の対角線によって４分割された領域において、光軸ＡＸを中心として周状に偏光分布を形成する。より具体的には、４分割された領域のうち、ｘ方向に向かい合う領域を構成する１／２波長板は、通過する光束をｙ方向に直線偏光させるように光学結晶軸の方向が配列されている。一方、ｙ方向に向かい合う領域を構成する１／２波長板は、通過する光束をｘ方向に直線偏光させるように光学結晶軸の方向が配列されている。このような偏光部材１２５Ｒ２を、図２で説明した偏光部材１２５Ｒ１に替えて用いた場合であっても、開口部１３２Ｒおよび１３４Ｒを通過する光束の偏光方向はｙ方向である。そのため、関連技術に従う露光装置１００Ｒは、図２で説明した偏光部材１２５Ｒ１に替えて図６に示される偏光部材１２５Ｒ２を用いても、偏光部材１２５Ｒ１の場合と同様の効果が得られる。

しかしながら、偏光部材１２５Ｒ１または１２５Ｒ２と、フィルタ１３０Ｒとの組み合わせを用いて、図７に示されるような、ｙ方向に所定間隔で配列されたＬ＆Ｓパターン７００を露光する場合、高い解像度が得られない。

図７は、フォトマスク１４０に形成される他のパターンの例を説明する図である。他の局面において、フォトマスク１４０には、ｙ方向に所定間隔で配列されたＬ＆Ｓパターン７００が形成されている。このＬ＆Ｓパターン７００を構成する各ライン７１０は、ｘ方向に延在している。

ラインアンドスペース７００の各ライン７１０どうしの間隔（スペースの幅）に応じて、投影光学系１４５の瞳面ＰＵ上における回折光分布は異なる。偏光部材１２５Ｒ１とフィルタ１３０Ｒとの組み合わせを用いて、Ｌ＆Ｓパターン７００を露光する場合において、当該パターンのスペース幅が狭いとき、およびスペース幅が広いときについて説明する。

図８は、スペース幅の狭いＬ＆Ｓパターン７００を用いた場合の投影光学系１４５の瞳面ＰＵ上における回折光分布を説明する図である。図８では、図５のときと同様に、一例として開口部１３２Ｒからの光束の回折光分布について説明する。瞳面ＰＵには、Ｌ＆Ｓパターン７００を通過した０次回折光８１０と、１次回折光８２０および８３０が入射される。Ｌ＆Ｓパターン７００におけるスペース幅が狭いほど、１次回折光の、０次回折光に対する角度は大きくなる。そのため、図８に示されるように、１次回折光８２０および８３０の大部分は瞳面ＰＵに入射されない。したがって、実質的に１次回折光８２０および８３０は結像に寄与せず、ウェハ１５０上の光強度は低い。その結果、ウェハ１５０上におけるＬ＆Ｓパターン７００の解像度は高められない。

図９は、スペース幅の広いＬ＆Ｓパターン７００を用いた場合の投影光学系１４５の瞳面ＰＵ上における回折光分布を説明する図である。図９では、図５のときと同様に、一例として開口部１３２Ｒからの光束の回折光分布について説明する。瞳面ＰＵには、Ｌ＆Ｓパターン７００を通過した０次回折光９１０と、１次回折光９２０および９３０が入射される。図９に示されるように、Ｌ＆Ｓパターン７００におけるスペース幅が広い場合、０次回折光に対する１次回折光の角度が小さいため、１次回折光の大部分が瞳面ＰＵに入射される。しかしながら、ウェハ１５０上の結像面において０次回折光９１０と、１次回折光９２０および９３０の振動方向が一致しないため、これらの回折光によってウェハ１５０上での光強度が高くならない。その結果、ウェハ１５０上におけるＬ＆Ｓパターン７００の解像度は高められない。

なお、図８および図９に示される例は、偏光部材１２５Ｒ１に替えて偏光部材１２５Ｒ２を用いた場合でも同様である。

上記のように、関連技術に従う露光装置１００Ｒは、ｘ方向に配列されるＬ＆Ｓパターン４００（ｙ方向に延在するパターンの繰り返し）の解像度を高めることはできるが、ｙ方向に配列されるＬ＆Ｓパターン７００の解像度を高めることはできない。

図１０は、メモリアレイおよび周辺デバイスを構成する概略回路構成を説明する図である。分図（Ａ）は、あるレイヤにおける金属配線層を説明する図である。分図（Ｂ）は、他のレイヤにおける金属配線層を説明する図である。

分図（Ａ）に示されるレイヤでは、ワード線としての金属配線１０１０がｘ方向に延在するほか、周辺デバイス（行デコーダなど）としての金属配線１０２０が形成される。金属配線１０１０は、ｙ方向に所定間隔で配列されるＬ＆Ｓパターンを形成する。金属配線１０２０には、ｘ方向に延在する金属配線に加え、ｙ方向に延在する金属配線も含まれる。また、領域１０２５において金属配線どうしの間隔（スペースの幅）が狭く、当該領域に形成される金属配線は、高い解像度が要求される。

分図（Ｂ）に示されるレイヤでは、ビット線としての金属配線１０５０がｙ方向に延在するほか、周辺デバイス（マルチプレクサ等）としての金属配線１０６０が形成される。金属配線１０５０は、ｘ方向に所定間隔で配列されるＬ＆Ｓパターンを形成する。金属配線１０６０には、ｙ方向に延在する金属配線に加え、ｘ方向に延在する金属配線も含まれる。また、領域１０６５や周辺デバイスとメモリアレイ部との接続部である領域１０７０において金属配線どうしの間隔（スペースの幅）が狭く、当該領域に形成される金属配線は、高い解像度が要求される。

上記説明したように、関連技術に従う露光装置１００Ｒは、所定方向に延在するパターンの解像度を高めることはできるが、当該所定方向に直交する方向に延在するパターンの解像度を高めることはできない。そのため、仮に関連技術に従う露光装置１００Ｒを用いて分図（Ａ）または分図（Ｂ）に示されるパターンを露光する場合、金属配線１０２０のうちｙ方向に延在するパターンや、金属配線１０６０のうちｘ方向に延在するパターンなどの解像度が低くなり得る。そのため、露光装置１００Ｒは、高い解像度が求められる領域１０２５，１０６５，および１０７０において要求される解像度を満足できない場合もあり得る。その場合、露光装置１００Ｒは、分図（Ａ）または／および（Ｂ）に示されるパターンを露光するためにダブルパターンニングを行なわなければならない。ダブルパターニングを行なう場合、高い解像度は実現できるものの、露光装置の露光対象である製品の製造コストの上昇、および生産効率の低下などの問題が生じる。そこで、以下に、これら問題を解決し得る、ある実施形態に従う露光装置の構成について説明する。

［実施形態１］
図１を再び参照して、ある実施形態に従う露光装置１００は、偏光部材１２５Ｒ１に替えて１２５を、フィルタ１３０Ｒに替えてフィルタ１３０を備える点において、関連技術に従う露光装置１００Ｒとは相違する。その他の部分については同じであるため、その説明は繰り返さない。なお、他の局面において、露光装置１００は、投影光学系１４５と、ウェハ１５０との間を、媒体（たとえば、屈折率１．４４の純粋）で満たす構成であってもよい。また、露光装置１００は、ステッパー等の一括露光型の装置であってもよいし、スキャナー等の走査露光型の装置であってもよい。

（偏光部材１２５の構成）
図１１は、ある実施形態に従う偏光部材１２５の偏光分布を説明する図である。図１１を参照して、偏光部材１２５は、偏光ユニット１１１０と、偏光ユニット１１１０の外側の偏光ユニット１１２０とを含む。偏光ユニット１１２０は、偏光部材１２５に対する照明光の入射方向から見て、偏光ユニット１１１０を囲むように配置される。ある局面において、偏光ユニット１１１０と、偏光ユニット１１２０とは一体に形成される。図１１に示される例において、偏光部材１２５は矩形であって、偏光部材１２５を構成する偏光ユニット１１１０および１１２０も矩形である。なお、偏光ユニット１１１０および１１２０の形状は矩形に限られず、例えば円形状であってもよい。また、他の局面において、偏光部材１２５は、３つ以上の偏光ユニットによって構成されてもよい。

ある局面において、偏光ユニット１１１０および１１２０は１／２波長板によって構成される。偏光ユニット１１２０を構成する１／２波長板は、通過する光束を偏光ユニット１１１０の外周に沿った周状に直線偏光させるように光学結晶軸の方向が配列されている。図１１に示される例において、偏光ユニット１１２０は、２本の対角線によって４分割された領域において光軸ＡＸを中心として周状に偏光分布を形成する。４分割された領域のうち、ｘ方向に向かい合う領域を構成する１／２波長板は、通過する光束をｙ方向に直線偏光させるように光学結晶軸の方向が配列されている。一方、ｙ方向に向かい合う領域を構成する１／２波長板は、通過する光束をｘ方向に直線偏光させるように光学結晶軸の方向が配列されている。

偏光ユニット１１１０を構成する１／２波長板の少なくとも一部分は、当該一部分から見て偏光ユニット１１１０の中央部と反対側に位置する偏光ユニット１１２０の部分における偏光方向と直交する方向に照明光を偏光させるように、光学結晶軸の方向が配列されている。図１１に示される例において、偏光ユニット１１１０は、２本の対角線によって４分割された領域を有する。４分割された領域のうち、ｘ方向に向かい合う領域を構成する１／２波長板は、通過する光束をｘ方向に直線偏光させるように光学結晶軸の方向が配列されている。一方、ｙ方向に向かい合う領域を構成する１／２波長板は、通過する光束をｙ方向に直線偏光させるように光学結晶軸の方向が配列されている。

図１１に示される例において、光軸ＡＸから偏光ユニット１１２０の外周端部までの距離を１とした場合、偏光ユニット１１１０と１１２０との境界線の位置は０．７に設定される。なお、他の局面において、偏光ユニット１１１０と１１２０との境界線の位置は０．６乃至０．８に設定され得る。

（フィルタ１３０の構成）
図１２は、ある実施形態に従うフィルタ１３０の構成について説明する図である。図１２を参照して、フィルタ１３０は、ｘ方向の端部付近に開口部１３２および１３４を有する。図１２に示される例において、フィルタ１３０、開口部１３２、および開口部１３４は、円形である。なお、フィルタ１３０、開口部１３２、および開口部１３４の形状は、円形に限られるものではなく、例えば矩形であってもよい。

図１２において、グリッドは偏光部材１２５から射出された光束を表す。ある局面において、円形状のフィルタ１３０は、偏光部材１２５（偏光ユニット１１２０）から射出された光束がｘｙ平面において作り出す矩形の各辺に接するように配置され得る。

ある局面において、開口部１３２および１３４のｘｙ平面における重心位置は、偏光ユニット１１１０から入射される光束と、偏光ユニット１１２０から入射される光束との境界位置に配置され得る。この場合、ｘｙ平面において、光軸ＡＸの位置からフィルタ１３０の外周端部までの距離を１として、光軸ＡＸの位置を原点（０、０）としたとき、開口部１３２の重心位置は（０．７、０）であって、開口部１３４の重心位置は（−０．７、０）に設定され得る。かかる場合、開口部１３２および１３４から射出される光束は、偏光ユニット１１１０によって偏光された光束と、偏光ユニット１１２０によって変更された光束とを含む。より具体的には、開口部１３２の右半分（ｘ方向の座標位置が０．７以上の部分）から射出される光束は偏光ユニット１１２０によるｙ方向の直線偏光を有し、左半分（ｘ方向の座標位置が０．７未満の部分）から射出される光束は偏光ユニット１１１０によるｘ方向の直線偏光を有する。開口部１３４の左半分（ｘ方向の座標位置が−０．７未満の部分）から射出される光束は偏光ユニット１１２０によるｙ方向の直線偏光を有し、左半分（ｘ方向の座標位置が−０．７以上の部分）から射出される光束は偏光ユニット１１１０によるｘ方向の直線偏光を有する。

なお、他の局面においてフィルタ１３０は、光学経路において偏光部材１２５の前段に配置される構成であってもよい。フィルタ１３０において開口部は、偏光部材１２５およびフィルタ１３０の後段における光束（照明光）が、偏光ユニット１１１０によって偏光された光束と、偏光ユニット１１２０によって偏光された光束とを含むように配置されればよい。

（瞳面ＰＵでの回折光分布）
図１３は、ある実施形態に従う露光装置１００の投影光学系１４５の瞳面ＰＵ上における回折光分布を説明する図である。図１３は、上記の偏光部材１２５およびフィルタ１３０を用いてＬ＆Ｓパターン４００、Ｌ＆Ｓパターン７００を露光した場合の瞳面ＰＵ上における回折光分布である。なお、説明の簡単のため、図１３では、開口部１３２から射出される光束の回折光分布を記す。

フォトマスク１４０にｘ方向に配列されるＬ＆Ｓパターン４００が形成されている場合、０次回折光１３１０と１次回折光１３２０とが瞳面ＰＵに入射される。上記説明した通り、０次回折光１３１０および１次回折光１３２０の右半分（領域１３１２，１３２２の光）はｙ方向の直線偏光を有し、左半分（領域１３１４，１３２４の光）はｘ方向の直線偏光を有する。

ｘ方向に配列されたＬ＆Ｓパターン４００によって回折された０次回折光および１次回折光は、ｘｚ平面を進みウェハ１５０上の結像面で干渉する。この場合、０次回折光のうちｙ方向の直線偏光を有する光束（領域１３１２の光）と、１次回折光のうちｙ方向の直線偏光を有する光束（領域１３２２の光）とは、ウェハ１５０上の結像面において強めあうように干渉する。一方、０次回折光のうちｘ方向の直線偏光を有する光束（領域１３１４の光）と、１次回折光のうちｘ方向の直線偏光を有する光束（領域１３２４の光）とは、ウェハ１５０上の結像面において振動方向が一致しないため打ち消し合うように干渉する。そのため、図１３に示される例において、１次回折光１３２０のうち、ｘ方向の直線偏光を有する光束が瞳面ＰＵに入射されないように露光装置１００を構成する光学系（例えば投影光学系１４５）を配置する。換言すれば、露光装置１００を構成する光学系は、１次回折光１３２０のうち、実質的にｙ方向の直線偏光を有する光束のみが瞳面ＰＵに入射されるように配置される。これにより、ある実施形態に従う露光装置１００は、０次回折光１３１０と１次回折光１３２０とが強めあうように干渉するため、ｘ方向に配列されるＬ＆Ｓパターン４００の解像度を高めることができる。

次に、フォトマスク１４０にｙ方向に配列されるＬ＆Ｓパターン７００が形成されている場合について説明する。この場合、０次回折光１３１０と１次回折光１３３０および１３４０とが瞳面ＰＵに入射される。１次回折光１３３０および１３４０の右半分（領域１３３２，１３４２の光）はｙ方向の直線偏光を有し、左半分（領域１３３４，１３４４の光）はｘ方向の直線偏光を有する。

ｙ方向に配列されたＬ＆Ｓパターン７００によって回折された０次回折光および１次回折光は、ｙｚ平面を進みウェハ１５０上の結像面で干渉する。この場合、０次回折光のうちｘ方向の直線偏光を有する光束（領域１３１４の光）と、１次回折光のうちｘ方向の直線偏光を有する光束（領域１３３４，１３４４の光）とは、ウェハ１５０上の結像面において強めあうように干渉する。一方、０次回折光のうちｙ方向の直線偏光を有する光束（領域１３１２の光）と、１次回折光のうちｙ方向の直線偏光を有する光束（領域１３３２，１３４２の光）とは、ウェハ１５０上の結像面において振動方向が一致しないため打ち消し合うように干渉する。しかしながら、図１３に示されるように、１次回折光１３３０および１３４０のうち、ｙ方向の直線偏光を有する光束（領域１３３２，１３４２の光）は、大部分が瞳面ＰＵに入射されない。これにより、ある実施形態に従う露光装置１００は、０次回折光１３１０と１次回折光１３３０および１３４０とが強めあうように干渉するため、ｙ方向に配列されるＬ＆Ｓパターン７００の解像度を高めることができる。

上記によれば、ある実施形態に従う露光装置１００は、ｘ方向に延在するパターン（例えばライン７１０）およびｙ方向に延在するパターン（例えばライン４１０）の両方の解像度を高めることができる。したがって、この露光装置１００は、様々な方向に延在するパターンの解像度を高めることができる。その結果、露光装置１００は、図１０に示されるような、所定方向に延在するＬ＆Ｓパターンと、当該所定方向とは直交する方向に延在するラインとを含むパターンの解像度をダブルパターニングを用いることなく高めることができる。

なお、フィルタ１３０における開口部１３２，１３４（ダイポール）の位置は図１２に示される例に限られない。開口部１３２および１３４は、偏光ユニット１１１０によって偏光された光束と、偏光ユニット１１２０によって偏光された光束とが入射されるように配置されればよい。すなわち、開口部１３２および１３４は、偏光ユニット１１１０から入射される光束と、偏光ユニット１１２０から入射される光束との境界位置を含むように配置されればよい。

図１４は、ある実施形態に従う、フィルタにおける開口部（ダイポール）の配置位置を説明する図である。図１４を参照して、ある局面において、開口部１３２と１３４とは、領域１４２０と領域１４４０とにそれぞれ配置され得る。なお、かかる場合も、開口部１３２および１３４は、偏光ユニット１１１０から入射される光束と、偏光ユニット１１２０から入射される光束との境界位置を含むように配置される。

領域１４２０は、光軸ＡＸを原点とし、偏光部材１２５（偏光ユニット１１２０）から射出された光束の端部から光軸ＡＸまでの距離を１とした場合に、ｘ方向における０．４乃至０．９、かつ、ｙ方向における−０．５乃至０．５の領域を含む。一方、領域１４３０は、ｘ方向における−０．４乃至−０．９、かつ、ｙ方向における−０．５乃至０．５の領域を含む。

このとき、開口部１３２および１３４の重心位置は、偏光ユニット１１１０から入射される光束と、偏光ユニット１１２０から入射される光束との境界位置に配置されてもよいし、境界位置から外れた位置に配置されてもよい。また、開口部１３２の重心位置と開口部１３４の重心位置とは、光軸ＡＸを中心として対称に配置されてもよい。

このように開口部１３２および１３４が配置されたフィルタ１３０を用いる露光装置１００であっても、様々な方向に延在するパターンの解像度を高め得る。

（関連技術との比較）
以下に、図１５〜図１８を用いて実施形態に従う露光装置１００の解像性と、関連技術に従う露光装置１００Ｒの解像性とを比較したシミュレーション結果を説明する。図１５〜図１７において、偏光ユニット１１１０と１１２０との境界線の位置が異なる。

図１５は、偏光ユニット１１１０と１１２０との境界位置が０．７の場合におけるシミュレーション結果を説明する図である。なお、この０．７とは、光軸ＡＸから偏光ユニット１１２０の外周端部までの距離を１とした場合の値である。この条件は、図１６〜図１８においても同様である。

図１５において、”○”が実施形態に従う露光装置１００の解像性を、”△”が関連技術に従う露光装置１００Ｒの解像性をそれぞれ表す。また、図１５において、縦軸がｘ方向に延在するＬ＆Ｓパターン７００の解像限界を、横軸がｙ方向に延在するＬ＆Ｓパターン４００の解像限界をそれぞれ表す。なお、解像の閾値は光強度勾配（image log-slope）が２０以上の場合と設定した。図１５において、グラフの左下に近いデータ点ほど、ｘ方向に延在するパターンおよびｙ方向に延在するパターンの双方の解像度が高いことを表す。

図１５を参照して、開口部１３２および１３４の重心位置を様々な位置に設定した場合においても、実施形態に従う露光装置１００は、関連技術に従う露光装置１００Ｒに比して、ｘ方向に延在するパターンおよびｙ方向に延在するパターンの双方の解像性が優れていることが読み取れる。なお、データ点Ａ，Ｂ，Ｃについては図１８について具体的に説明する。

図１６は、偏光ユニット１１１０と１１２０との境界位置が０．５５の場合におけるシミュレーション結果を説明する図である。図１６を参照して、開口部１３２および１３４の重心位置によっては、実施形態に従う露光装置１００は、関連技術に従う露光装置１００Ｒに比して、パターンの解像度が高いことが読み取れる。

図１７は、偏光ユニット１１１０と１１２０との境界位置が０．８５の場合におけるシミュレーション結果を説明する図である。この場合、ｙ方向に延在するパターンの解像度については、実施形態に従う露光装置１００よりも関連技術に従う露光装置１００Ｒの方が高いことが読み取れる。

上記の図１５〜図１７に示されるように、偏光ユニット１１１０と１１２０との境界位置は、０．６乃至０．８の位置であることが望ましい。

図１８は、図１５におけるデータ点Ａ，Ｂ，Ｃのシミュレーション結果を個別に説明する図である。データ点Ａは、関連技術に従う露光装置１００Ｒにおいて、開口部１３２Ｒの重心位置が（０．７、０）であって、開口部１３４Ｒの重心位置が（−０．７，０）の場合のシミュレーション結果である。データ点Ｂは、実施形態に従う露光装置１００において、開口部１３２の重心位置（０．７、０）であって、開口部１３４の重心位置が（−０．７，０）の場合のシミュレーション結果である。データ点Ｃは、実施形態に従う露光装置１００において、開口部１３２の重心位置（０．６、０．３）であって、開口部１３４の重心位置が（−０．６，−０．３）の場合のシミュレーション結果である。なお、これらの座標は、ｘｙ平面において、光軸ＡＸの位置からフィルタ１３０の外周端部までの距離を１として、光軸ＡＸの位置を原点（０、０）としたとき座標である。また、図１８に示されるシミュレーション結果は、開口部の直径距離が０．３のときの結果である。

図１８に示されるように、実施形態に従うデータ点Ｂのｙ方向に延在するＬ＆Ｓパターン４００の解像限界はデータ点Ａ（関連技術）と同様に高い（優れている）。さらに、データ点Ｂのｘ方向に延在するＬ＆Ｓパターン７００の解像限界は、データ点Ａに比して大幅に高い。

また、データ点Ｃのｙ方向に延在するＬ＆Ｓパターン４００の解像限界は、データ点Ｂに比して若干低いものの、ｘ方向に延在するＬ＆Ｓパターン７００の解像限界はデータ点Ｂに比して、大幅に高い。これらのシミュレーション結果からも読み取れるように、開口部（ダイポール照明）の重心位置は、偏光ユニット１１１０から入射される光束と、偏光ユニット１１２０から入射される光束との境界位置の位置に配置されなくとも、露光装置は、様々な方向に延在するパターンの解像度を高めることができる。また、データ点Ｃは、ｙ方向に延在するＬ＆Ｓパターン４００（ｘ方向に配列されるＬ＆Ｓパターン）に対してｘ方向から光束を入射されたものではなく、ｘ方向に対して±２６度傾いた方向から光束を入射されたときの結果である。このことから、所定方向に配列されるＬ＆Ｓパターンに対して、所定方向に対して±３０度程度傾いた方向から光束を入射した場合であっても、実施形態に従う露光装置は、様々な方向に延在するパターンの解像度を高め得る。

［実施形態２］
図１５〜図１８に示される結果において、ｙ方向に延在するパターンの解像限界の方が、ｘ方向に延在するパターンの解像限界よりも高いが、これは開口部（ダイポール照明）の配置位置に依存する。本実施形態では、フォトマスク１４０上に形成されるパターンに応じた開口部の配置位置について説明する。

図１２や図１４に示される開口部は、フィルタ１３０のｘ方向端部付近に配置される構成であった。そのため、図１３に示されるように、ｙ方向に延在するＬ＆Ｓパターンによって回折された１次回折光の瞳面ＰＵにおける入射位置と、０次回折光の瞳面ＰＵにおける入射位置との間隔を広くできる。これにより、０次回折光および１次回折光の結像面に対する入射角が大きくなるため、ｙ方向に延在するパターンの解像限界を高くなる。一方、ｘ方向に延在するＬ＆Ｓパターンによって回折された１次回折光の瞳面ＰＵにおける入射位置と、０次回折光の瞳面ＰＵにおける入射位置との間隔は狭い。そのため、０次回折光および１次回折光の結像面に対する入射角が小さくなり、ｘ方向に延在するパターンの解像限界はあまり高くならない。

図１９は、ある実施形態に従う、フィルタ１９００における開口部（ダイポール）の配置位置を説明する図である。ある実施形態において、露光装置１００は、フィルタ１３０とフィルタ１９００とを交換可能に構成され得る。

フィルタ１９００は、ｙ方向端部付近に２つの開口部１９１０および１９３０を有する。ある局面において、円形状のフィルタ１９００は、偏光部材１２５（偏光ユニット１１２０）から射出された光束がｘｙ平面において作り出す矩形の各辺に接するように配置され得る。

ｘｙ平面において、光軸ＡＸの位置からフィルタ１３０の外周端部までの距離を１として、光軸ＡＸの位置を原点（０、０）とする。この場合、開口部１９１０，１９３０の重心位置は、（０、０．７），（０、−０．７）にそれぞれ設定され得る。この場合、図１８に示されるデータ点Ｂのｙ方向に延在するパターンの解像限界の値と、ｘ方向に延在するパターンの解像限界の値とが入れ替わる（ｘ方向が３８ｎｍ、ｙ方向が８６ｎｍになる）。

他の局面において、開口部１９１０、１９３０の重心位置は上記の例に限られず、領域１９２０、１９４０にそれぞれ配置され得る。なお、この場合も、開口部１９１０および１９３０は、偏光ユニット１１１０から入射される光束と、偏光ユニット１１２０から入射される光束との境界位置を含むように配置される。

領域１９２０は、光軸ＡＸを原点とし、偏光部材１２５（偏光ユニット１１２０）から射出された光束の端部から光軸ＡＸまでの距離を１とした場合に、ｘ方向における−０．５乃至０．５、かつ、ｙ方向における０．４乃至０．９の領域を含む。一方、領域１９４０は、ｘ方向における−０．５乃至０．５、かつ、ｙ方向における−０．４乃至−０．９の領域を含む。

このとき、開口部１９１０および１９３０の重心位置は、偏光ユニット１１１０から入射される光束と、偏光ユニット１１２０から入射される光束との境界位置に配置されてもよいし、境界位置から外れた位置に配置されてもよい。また、開口部１９１０の重心位置と開口部１９３０の重心位置とは、光軸ＡＸを中心として対称に配置されてもよい。

図２０は、フォトマスク１４０に形成されるＬ＆Ｓパターンの例を説明する図である。分図（Ａ）は、ｙ方向、およびｙ方向から±３０度傾いた方向に延在するＬ＆Ｓパターンを示す。換言すれば、分図（Ａ）は、ｘ方向、およびｘ方向から±３０度傾いた方向に配列されるＬ＆Ｓパターンを示す。フォトマスク１４０に形成されるパターンに分図（Ａ）に示されるＬ＆Ｓパターンのいずれかが含まれる場合、露光装置１００はフィルタ１３０を装着して露光することが好ましい。図１５および図１８に示されるように、ｙ方向に延在するパターンの解像度を、ｘ方向に延在するパターンの解像度に比してより高めることができるためである。

分図（Ｂ）は、ｘ方向、およびｘ方向から±３０度傾いた方向に延在するＬ＆Ｓパターンを示す。換言すれば、分図（Ｂ）は、ｙ方向、およびｙ方向から±３０度傾いた方向に配列されるＬ＆Ｓパターンを示す。フォトマスク１４０に形成されるパターンに分図（Ｂ）に示されるＬ＆Ｓパターンのいずれかが含まれる場合、露光装置１００はフィルタ１９００を装着して露光することが好ましい。ｘ方向に延在するパターンの解像度を、ｙ方向に延在するパターンの解像度に比してより高めることができるためである。

図２１を用いて、上記一連のフィルタの選択方法についてより詳細に説明する。
図２１は、ある実施形態に従う、露光パターンに応じたフィルタの選択方法の一例について説明するフローチャートである。ある局面において、図２１に示される処理は、露光装置に搭載される図示しないコンピュータ（プロセッサ）が画像処理を行なうことにより実行され得る。他の局面において、図２１に示される処理は、露光装置のユーザが判断結果を受け付けたコンピュータにより実行され得る。

ステップＳ２１１０において、プロセッサは、フォトマスク１４０上に形成されるパターンに、微細なＬ＆Ｓパターンが含まれるか否かを判断する。ある局面において、ハーフピッチ（Ｌ＆Ｓパターンを構成するラインが配置される間隔の半分）が「０．５×λ／ＮＡ」未満である場合に、微細なＬ＆Ｓパターンが含まれると判断され得る。なお、”λ”は光源１０５が射出する照明光の波長を表し、”ＮＡ”は投影光学系１４５の開口数を表す。微細なＬ＆Ｓパターンが含まれると判断された場合（ステップＳ２１１０においてＹＥＳ）、プロセッサは処理をステップＳ２１２０に進める。そうでない場合（ステップＳ２１１０においてＮＯ）、プロセッサは処理をステップＳ２１８０に進める。

ステップＳ２１２０において、プロセッサは、微細なＬ＆Ｓパターンが延在する方向がｙ方向であるか否かを判断する。ある局面において、Ｌ＆Ｓパターンが延在する方向がｙ方向に対して±３０度以内である場合、Ｌ＆Ｓパターンが延在する方向がｙ方向であると判断され得る。プロセッサは、微細なＬ＆Ｓパターンが延在する方向がｙ方向であると判断した場合（ステップＳ２１２０においてＹＥＳ）、処理をステップＳ２１３０に進める。そうでない場合（ステップＳ２１２０においてＮＯ）、プロセッサは処理をステップＳ２１５０に進める。

ステップＳ２１３０において、プロセッサは、フォトマスク１４０上に形成されるパターンにｙ方向以外のパターンを含むか否かを判断する。ある局面において、ｙ方向以外のパターンとは、ｙ方向から±３０度以外の方向に延在するパターン（例えば、ｘ方向に延在するパターン７１０）を表す。プロセッサは、フォトマスク１４０上に形成されるパターンにｙ方向以外のパターンが含まれると判断した場合（ステップＳ２１３０においてＹＥＳ）、処理をステップＳ２１４０に進め、フィルタ１３０をセットされた露光装置１００によって露光を実行する。これにより、露光装置１００は、ｙ方向に延在するＬ＆Ｓパターンの解像度を大幅に高めるとともに、ｙ方向以外の方向に延在するパターンの解像度を高めることができる。一方、プロセッサは、フォトマスク１４０上に形成されるパターンにｙ方向以外のパターンが含まれないと判断した場合（ステップＳ２１３０においてＮＯ）、処理をステップＳ２１８０に進める。

ステップＳ２１５０において、プロセッサは、微細なＬ＆Ｓパターンが延在する方向がｘ方向であるか否かを判断する。ある局面において、Ｌ＆Ｓパターンが延在する方向がｘ方向に対して±３０度以内である場合、Ｌ＆Ｓパターンが延在する方向がｘ方向であると判断され得る。プロセッサは、微細なＬ＆Ｓパターンが延在する方向がｘ方向であると判断した場合（ステップＳ２１５０においてＹＥＳ）、処理をステップＳ２１６０に進める。そうでない場合（ステップＳ２１５０においてＮＯ）、プロセッサは処理をステップＳ２１８０に進める。

ステップＳ２１６０において、プロセッサは、フォトマスク１４０上に形成されるパターンにｘ方向以外のパターンを含むか否かを判断する。ある局面において、ｘ方向以外のパターンとは、ｘ方向から±３０度以外の方向に延在するパターン（例えば、ｙ方向に延在するパターン４１０）を表す。プロセッサは、フォトマスク１４０上に形成されるパターンにｘ方向以外のパターンが含まれると判断した場合（ステップＳ２１６０においてＹＥＳ）、処理をステップＳ２１７０に進め、フィルタ１９００をセットされた露光装置１００によって露光を実行する。これにより、露光装置１００は、ｘ方向に延在するＬ＆Ｓパターンの解像度を大幅に高めるとともに、ｘ方向以外の方向に延在するパターンの解像度を高めることができる。一方、プロセッサは、フォトマスク１４０上に形成されるパターンにｘ方向以外のパターンが含まれないと判断した場合（ステップＳ２１６０においてＮＯ）、処理をステップＳ２１８０に進める。

ステップＳ２１８０において、プロセッサは、フィルタ１３０および１９００を用いず、一般的な露光方法（例えば、関連技術に従う露光装置１００Ｒ）によりフォトマスク１４０上に形成されるパターンを露光する。

なお、他の局面において、プロセッサは、ステップＳ２１３０およびステップＳ２１６０の処理を省略してもよい。また、他の局面において、ステップＳ２１４０において、図１４に示される領域１４２０，１４４０内の任意の位置に配置される開口部を有するフィルタを用いてもよい。同様に、ステップＳ２１７０において、図１９に示される領域１９２０，１９４０内の任意の位置に配置される開口部を有するフィルタを用いてもよい。

図１０に示される例を用いて、上記一連のフィルタの選択方法の具体的を説明する。分図（Ａ）に示されるパターンには、ｘ方向に延在する微細なＬ＆Ｓパターン（金属配線１０１０に対応するパターン）の他、ｙ方向に延在するパターンが一部含まれる（金属配線１０２０の一部に対応するパターン）。したがって、プロセッサは、フィルタ１９００をセットされた露光装置１００によって当該パターンを露光し得る。図（Ｂ）に示されるパターンには、ｙ方向に延在する微細なＬ＆Ｓパターン（金属配線１０５０に対応するパターン）の他、ｘ方向に延在するパターン（金属配線１０６０の一部に対応するパターン）が含まれる。したがって、プロセッサは、フィルタ１３０をセットされた露光装置１００によって、当該パターンを露光し得る。

また、上記の例において、フィルタは、開口部を２つ有するダイポール照明として機能するものであったが、開口部の個数および形状はこれに限られない。具体的には、フィルタは、開口部から射出される光束が、フォトマスク１４０上に形成されるパターンに対して斜めから入射されるように構成されればよい。換言すれば、開口部は、当該開口部の中心を光軸ＡＸが貫かないようにフィルタに配置されればよい。他の局面において、フィルタは、光軸を含む中央部を遮光するように、輪帯状の開口部を有する構成（輪帯照明）であってもよい。さらに他の局面において、フィルタは、開口部を４つ有する構成（４重極照明）であってもよい。

［実施形態３］
この実施形態では、上記説明した露光装置１００を用いた半導体デバイスの製造方法例について説明する。

図２２は、ある実施形態に従うデバイス製造方法の一例を説明するフローチャートである。

ステップＳ２２１０において、１ロットのウェハ上に酸化膜が形成される。酸化膜の形成方法は、特に限定されず、例えば熱酸化法、スパッタ法、ＣＤＶ（Chemical Vapor Deposition）法などが用いられ得る。

ステップＳ２２２０において、形成された酸化膜上にフォトレジスト（感光体）が塗布される。フォトレジストの塗布には、例えばスピンコード法などが用いられ得る。

ステップＳ２２３０において、上記説明した実施形態に従う露光装置を用いて、フォトマスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。

ステップＳ２２４０において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストは薬液などによって現像される。ステップＳ２２５０において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスク層として、エッチングが行なわれる。これにより、フォトマスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、さらに上層レイヤの回路パターンの形成等を行なうことによって、半導体素子等のデバイスが製造され得る。上述の半導体デバイス製造方法によれば、様々な方向に延在する微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。特に、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、フラッシュメモリなど集積性の高いデバイスは、図１０に示されるようなｘ方向に延在するＬ＆Ｓパターンと、ｙ方向に延在するＬ＆Ｓパターンとの組み合わせで構成されるため、実施形態に従う露光装置の有用性が高い。

［構成］
（構成１）
ある実施形態に従う露光装置（１００）は、露光用の照明光を発する光源（１０５）と、照明光を偏光させる偏光部材（１２５）と、少なくとも１つの開口部を有するフィルタ（１３０）とを備える。偏光部材は、第１偏光ユニット（１１１０）と、偏光部材に対する照明光の入射方向から見て、第１偏光ユニットを囲むように配置された第２偏光ユニット（１１２０）とを含む。第２偏光ユニットは、第２偏光ユニットに入射される照明光の少なくとも一部を第１偏光ユニットの外周に沿った周状方向に偏光させるように構成される。第１偏光ユニットの少なくとも一部分は、一部分から見て第１偏光ユニットの中央部と反対側に位置する第２偏光ユニットの部分における偏光方向と直交する方向に照明光を偏光させるように構成される。フィルタにおいて、開口部（１３２，１３４）は、照明光の光学系路においてフィルタおよび偏光部材の後段における照明光が、第１偏光ユニットによって偏光された照明光と、第２偏光ユニットによって偏光された照明光とを含むように配置される。

これにより、この露光装置は、所定方向に延在するパターンおよび所定方向に直交する方向に延在するパターンの両方の解像度を高めることができる。したがって、この露光装置は、様々な方向に延在するパターンの解像度を高めることができる。その結果、露光装置は、様々な方向に延在するパターンとを含むパターンの解像度をダブルパターニングを用いることなく高めることができる。そのため、例えばこの露光装置を用いて半導体デバイス等を製造する場合、半導体デバイスの生産コストおよび生産効率を高め得る。

（構成２）
フィルタは、２つの開口部（１３２，１３４）を有する。

これにより、フォトマスクに形成されたパターンには２つの開口部（ダイポール照明）から斜めに照射光を入射される。そのため、投影光学系の瞳面ＰＵに、１次回折光が入射され得る。その結果、０次回折光および１次回折光による干渉によって、解像度が高められ得る。

（構成３）
２つの開口部は、照明光の光軸（ＡＸ）を中心として対称な位置に配置される。

（構成４）
フィルタは、照明光の光学経路において、偏光部材よりも後段に配置される。

（構成５）
フィルタは、２つの開口部を有する。第１および第２偏光ユニットは、入射される照明光を互いに直交する第１方向（ｘまたはｙ）と第２方向（ｘまたはｙ）とに偏光させる。フィルタは、偏光部材を通過した通過光を照射される照射領域を含み、２つの開口部のうち一方の開口部を第１領域（１４２０）に、他方の開口部を第２領域（１４４０）にそれぞれ配置されるように構成される。第１領域は、第１および第２方向を軸として通過光の光軸を原点とする２次元平面において、通過光の光軸から照射領域の端部までの距離を１とした場合に、第１方向における＋０．４乃至＋０．９、かつ、第２方向における−０．５乃至＋０．５の領域を含む。第２領域は、第１方向における−０．４乃至−０．９、かつ、第２方向における−０．５乃至＋０．５の領域を含む。

（構成６）
偏光部材は、照明光の光軸から第１偏光ユニットと第２偏光ユニットとの境界位置までの距離が、照明光の光軸から偏光部材の端部までの距離の６割乃至８割となるように、第１偏光ユニットと第２偏光ユニットとが配置されるように構成される。

これにより、露光装置は、より様々に延在するパターンの解像度を高めることができる（図１５〜図１８）。

（構成７）
第２偏光ユニットは、当該ユニットに入射される照明光を互いに直交する第１方向と第２方向とに偏光させることによって周状に偏光させる。

（構成８）
第１および第２偏光ユニットは、矩形である。

（構成９）
照明光の光学系路においてフィルタおよび偏光部材の後段に配置される、所定パターンが形成されたフォトマスク（１４０）と、所定パターンを縮小して被照射面（１５０）に投影するための投影光学系（１４５）とをさらに備える。所定パターンは、所定方向に所定間隔で配列された繰り返しパターン（４００，７００）を含む。投影光学系は、当該投影光学系の瞳面（ＰＵ）において、繰り返しパターンによって１次回折された照明光のうち、第２偏光ユニットによって偏光された照明光のみを実質的に受け付けるように配置される。

これにより、露光装置は、繰り返しパターンの解像度を高めるとともに、上記所定方向に延在するパターンの解像度を高め得る。

（構成１０）
感光体層を露光する露光方法は、光源から照明光を射出するステップと、照明光を偏光部材によって偏光させるステップと、偏光された照明光を、少なくとも１つの開口部が設けられるフィルタに通過させるステップとを備える。偏光させるステップは、偏光部材に対する照明光の入射方向から見て、偏光部材の第１領域を囲む第２領域において、第１領域の外周に沿った周状方向に照明光を偏光させることと、第１領域の少なくとも一部分において、一部分からみて第１領域の中央部と反対側に位置する第２領域における偏光方向と直交する方向に照明光を偏光させることとを含む。通過させるステップは、開口部が第１領域において偏光された照明光と、第２領域において偏光された照明光とを通過させることを含む。

この露光方法によれば、所定方向に延在するパターンおよび所定方向に直交する方向に延在するパターンの両方の解像度が高まり得る。この露光方法によれば、様々な方向に延在するパターンとを含むパターンの解像度が、ダブルパターニングを用いることなく高まり得る。そのため、例えばこの露光方法を用いて半導体デバイス等を製造する場合、デバイスの生産コストおよび生産効率が高まり得る。

（構成１１）
ある実施形態に従うデバイス製造方法は、（構成１）に記載の露光装置を用いてウェハ基板（１５０）上の感光体層にパターンを露光するステップ（ステップＳ２２３０）と、パターンが転写された感光体層を現像して、パターンに対応するマスク層を形成するステップ（ステップＳ２２４０）と、マスク層を介して、ウェハ基板を加工するステップ（ステップＳ２２５０）とを含む。

このデバイス製造方法によれば、従来より半導体デバイスの生産コストおよび生産効率が高まり得る。

（構成１２）
第１および第２偏光ユニットは、照明光を互いに直交する第１方向と第２方向とに偏光させる。フィルタは、光学経路において偏光部材よりも後段に配置される。フィルタは、２つの開口部を有する。フィルタは、偏光部材を通過した通過光を照射される照射領域を含む。２つの開口部のうち一方の開口部はフィルタにおける第１領域に配置され、２つの開口部のうち他方の開口部はフィルタにおける第２領域に配置されるようにそれぞれ構成される。第１領域は、第１および第２方向を軸として通過光の光軸を原点とする２次元平面において、通過光の光軸から照射領域の端部までの距離を１とした場合に、第１方向における＋０．４乃至＋０．９、かつ、第２方向における−０．５乃至＋０．５の領域を含みむ。第２領域は、第１方向における−０．４乃至−０．９、かつ、第２方向における−０．５乃至＋０．５の領域を含む。偏光部材は、照明光の光軸から第１偏光ユニットと第２偏光ユニットとの境界位置までの距離が、照明光の光軸から偏光部材の端部までの距離の６割乃至８割となるように、第１偏光ユニットと第２偏光ユニットとが配置されるように構成される。パターンは、第２の方向に対して３０度以内の方向に延在するラインが所定間隔で配列された繰り返しパターンを含む。

このデバイス製造方法によれば、より様々な方向に延在するパターンとを含むパターンの解像度が高まり得る。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明者は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

１００，１００Ｒ 露光装置、１０５ 光源、１１０ ズームレンズ、１１５ ミラー、１２０ マイクロレンズアレイ、１２５，１２５Ｒ２，１２５Ｒ１ 偏光部材、１３０，１３０Ｒ，１９００ フィルタ、１３２，１３２Ｒ，１３４，１３４Ｒ，１９１０，１９３０ 開口部、１３５ コンデンサレンズ、１４０ フォトマスク、１４５ 投影光学系、１５０ ウェハ、１５５ ステージ、４１０，７１０ ライン、４００，７００ ラインアンドスペース、１１１０，１１２０ 偏光ユニット、ＡＸ 光軸、ＰＵ 瞳面。

Claims (12)

1. 露光用の照明光を発する光源と、
   前記照明光を偏光させる偏光部材と、
   少なくとも１つの開口部を有するフィルタとを備え、
   前記偏光部材は、
   第１偏光ユニットと、
   前記偏光部材に対する前記照明光の入射方向から見て、前記第１偏光ユニットを囲むように配置された第２偏光ユニットとを含み、
   前記第２偏光ユニットは、前記第２偏光ユニットに入射される前記照明光の少なくとも一部を前記第１偏光ユニットの外周に沿った周状方向に偏光させるように構成され、
   前記第１偏光ユニットの少なくとも一部分は、前記一部分から見て前記第１偏光ユニットの中央部と反対側に位置する前記第２偏光ユニットの部分における偏光方向と直交する方向に前記照明光を偏光させるように構成され、
   前記フィルタにおいて、前記開口部は、前記照明光の光学系路において前記フィルタおよび前記偏光部材の後段における前記照明光が、前記第１偏光ユニットによって偏光された前記照明光と、前記第２偏光ユニットによって偏光された前記照明光とを含むように配置される、露光装置。
2. 前記フィルタは、２つの開口部を有する、請求項１に記載の露光装置。
3. 前記２つの開口部は、前記照明光の光軸を中心として対称な位置に配置される、請求項２に記載の露光装置。
4. 前記フィルタは、前記照明光の光学経路において、前記偏光部材よりも後段に配置される、請求項１に記載の露光装置。
5. 前記フィルタは、２つの開口部を有し、
   前記第１および第２偏光ユニットは、入射される前記照明光を互いに直交する第１方向と第２方向とに偏光させ、
   前記フィルタは、
   前記偏光部材を通過した通過光を照射される照射領域を含み、
   前記２つの開口部のうち一方の開口部を第１領域に、他方の開口部を第２領域にそれぞれ配置されるように構成され、
   前記第１領域は、前記第１および第２方向を軸として前記通過光の光軸を原点とする２次元平面において、前記通過光の光軸から前記照射領域の端部までの距離を１とした場合に、前記第１方向における＋０．４乃至＋０．９、かつ、前記第２方向における−０．５乃至＋０．５の領域を含み、
   前記第２領域は、前記第１方向における−０．４乃至−０．９、かつ、前記第２方向における−０．５乃至＋０．５の領域を含む、請求項４に記載の露光装置。
6. 前記偏光部材は、前記照明光の光軸から前記第１偏光ユニットと前記第２偏光ユニットとの境界位置までの距離が、前記照明光の光軸から前記偏光部材の端部までの距離の６割乃至８割となるように、前記第１偏光ユニットと前記第２偏光ユニットとが配置されるように構成される、請求項１に記載の露光装置。
7. 前記第２偏光ユニットは、当該ユニットに入射される前記照明光を互いに直交する第１方向と第２方向とに偏光させることによって周状に偏光させる、請求項１に記載の露光装置。
8. 前記第１および第２偏光ユニットは、矩形である、請求項１に記載の露光装置。
9. 前記照明光の光学系路において前記フィルタおよび前記偏光部材の後段に配置される、所定パターンが形成されたフォトマスクと、
   前記所定パターンを縮小して被照射面に投影するための投影光学系とをさらに備え、
   前記所定パターンは、所定方向に所定間隔で配列された繰り返しパターンを含み、
   前記投影光学系は、当該投影光学系の瞳面において、前記繰り返しパターンによって１次回折された前記照明光のうち、前記第２偏光ユニットによって偏光された照明光のみを実質的に受け付けるように配置される、請求項１に記載の露光装置。
10. 光源からの光により感光体層を露光する露光方法であって、
    前記光源から照明光を射出するステップと、
    前記照明光を偏光部材によって偏光させるステップと、
    前記偏光された照明光を、少なくとも１つの開口部が設けられるフィルタに通過させるステップとを備え、
    前記偏光させるステップは、
    前記偏光部材に対する前記照明光の入射方向から見て、前記偏光部材の第１領域を囲む第２領域において、前記第１領域の外周に沿った周状方向に前記照明光を偏光させることと、
    前記第１領域の少なくとも一部分において、前記一部分からみて前記第１領域の中央部と反対側に位置する前記第２領域における偏光方向と直交する方向に前記照明光を偏光させることとを含み、
    前記通過させるステップは、前記開口部が前記第１領域において偏光された前記照明光と、前記第２領域において偏光された前記照明光とを通過させることを含む、露光方法。
11. デバイス製造方法であって、
    請求項１に記載の露光装置を用いて、ウェハ基板上の感光体層にパターンを露光するステップと、
    前記パターンが転写された前記感光体層を現像して、前記パターンに対応するマスク層を形成するステップと、
    前記マスク層を介して、前記ウェハ基板を加工するステップとを含む、デバイス製造方法。
12. 前記第１および第２偏光ユニットは、前記照明光を互いに直交する第１方向と第２方向とに偏光させ、
    前記フィルタは、
    光学経路において前記偏光部材よりも後段に配置され、
    ２つの開口部を有し、
    前記偏光部材を通過した通過光を照射される照射領域を含み、
    前記２つの開口部のうち一方の開口部は前記フィルタにおける第１領域に配置され、前記２つの開口部のうち他方の開口部は前記フィルタにおける第２領域に配置されるようにそれぞれ構成され、
    前記第１領域は、前記第１および第２方向を軸として前記通過光の光軸を原点とする２次元平面において、前記通過光の光軸から前記照射領域の端部までの距離を１とした場合に、前記第１方向における＋０．４乃至＋０．９、かつ、前記第２方向における−０．５乃至＋０．５の領域を含み、
    前記第２領域は、前記第１方向における−０．４乃至−０．９、かつ、前記第２方向における−０．５乃至＋０．５の領域を含み、
    前記偏光部材は、前記照明光の光軸から前記第１偏光ユニットと前記第２偏光ユニットとの境界位置までの距離が、前記照明光の光軸から前記偏光部材の端部までの距離の６割乃至８割となるように、前記第１偏光ユニットと前記第２偏光ユニットとが配置されるように構成され、
    前記パターンは、前記第２の方向に対して３０度以内の方向に延在するラインが所定間隔で配列された繰り返しパターンを含む、請求項１１に記載のデバイス製造方法。

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