JP3090754B2 - 投影露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
に要する微細レジストパターンを形成する投影露光装置
に係わり、特に焦点深度が最大となるように光学系を最
適化した投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光リソグラフィ技術の進歩は目覚
ましく、ｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）の投
影露光装置では、０．５μｍルールも実現できる可能性
が出てきた。これは、投影露光装置の高性能化、特にレ
ンズのＮＡ化が進んだことによる。しかし、次世代の
０．３μｍルールも今までの延長で達成できるかは疑問
である。レンズの高ＮＡ化や、露光光の短波長化により
解像度は向上するが、焦点深度は低下するため実用解像
度はあまり向上しない。従って、焦点深度の向上技術の
開発が望まれている。

【０００３】図２５に、従来一般的に用いられている投
影露光装置の概略構成を示す。この図において、１は水
銀灯からなるランプ、２は楕円反射鏡、３は楕円反射鏡
２の第２焦点、４はインプットレンズ、５はオプチカル
インテグレータ（はえの目レンズ）、６はアウトプット
レンズ、７はコリメーションレンズ、８はレチクル（マ
スク）、９は均一絞りとしての開口絞り、１０は光学系
が収差補正されている波長の光だけを通すためのフィル
タ、１１，１２は光路を曲げて装置の高さを低くするコ
ールドミラー、１３はランプハウス、１４はレンズ，ミ
ラー或いはその組み合わせによりレチクル８上のパター
ンの像をウエハ上に投影する投影光学系、１５はウエ
ハ、１６は開口数を決定する絞りである。

【０００４】従来の投影露光装置の基本構成は、図２５
に示した以外にも多数あるが、模式的には図２６（ａ）
に示すように、光源１，第１集光光学系１８，均一化光
学系１９，第２集光光学系２０，レチクル８，投影光学
系１４，ウエハ１５の順に配列されている。第１集光光
学系１８は、図２５の例で楕円反射鏡２及びインプット
レンズ４に相当する部分であり、楕円鏡のほか球面鏡，
平面鏡，レンズ等を適当に配置し、光源から出る光束を
できるだけ効率良く均一化光学系１９に入れる役目を持
つ。また、均一化光学系１９は図２５のオプチカルイン
テグレータ５に相当する部分であり、その他として光フ
ァイバや多面体プリズム等が使用されることもある。

【０００５】第２集光光学系２０は、図２５のアウトプ
ットレンズ６及びコリメーションレンズ７に相当する部
分であり、均一化光学系１９の出射光を重畳させ、さら
に像面テレセントリック性を確保する。この他、光束が
光軸平行に近い個所に図２５のフィルタ１０に相当する
フィルタが挿入され、またコールドミラー１１，１２に
相当する反射鏡も、場所は一義的でないが挿入される。

【０００６】このように構成された装置においてレチク
ル８から光が来る側を見た場合、光の性質は、第２集光
光学系２０を通して均一化光学系１９から出てくる光の
性質となり、均一化光学系１９の出射側が見掛け上の光
源に見える。このため、上記のような構成の場合、一般
に均一化光学系１９の出射側２４を２次光源と称してい
る。レチクル８がウエハ１５上に投影されるとき、投影
露光パターンの形成特性、即ち解像度や焦点深度等は、
投影光学系１４の開口数及びレチクル８を照射する光の
性状、即ち２次光源２４の性状によって決まる。

【０００７】図２６（ｂ）は同図（ａ）に示した投影露
光装置におけるレチクル照明光線，結像光線に関する説
明図である。図２６（ｂ）において、投影光学系１４は
通常内部に開口絞り１６を有しており、レチクル８を通
った光が通過し得る角度θａを規制すると共に、ウエハ
１５上に落射する光線の角度θを決めている。

【０００８】一般に、投影光学系の開口数ＮＡと称して
いるのは、ＮＡ＝ｓｉｎθで定義される角度であり、投
影倍率を１／ｍとすると、ｓｉｎθａ＝ｓｉｎθ／ｍの
関係にある。また、この種の装置においては「像面テレ
セントリック」、即ち像面に落ちる主光線が像面に垂直
に構成されるのが普通であり、この「像面テレセントリ
ック」の条件を満たすため、図２６（ａ）の均一化光学
系１９の出射面、即ち２次光源２４の光源面の実像が開
口絞り１６の位置に結像される。

【０００９】このような条件下でレチクル８から第２集
光光学系２０を通して２次光源面を見た時の立体角をレ
チクル８に入射する光の範囲してとらえ、その半角をφ
とし照明光のコヒーレンシイσをσ＝ｓｉｎφ／ｓｉｎ
θａで定義した場合、パターン形成特性はＮＡとσで決
定せられるものと考えていた。

【００１０】次に、ＮＡ及びσとパターン形成特性との
関連について詳細に説明する。ＮＡが大きい程解像度は
上がるが、焦点深度が浅くなり、また投影光学系１４の
収差のため広露光領域の確保が難しくなる。ある程度の
露光領域と焦点深度（例えば１０mm角、±１μｍ）がな
いと実際のＬＳＩ製造等の用途に使えないため、従来の
装置ではＮＡ＝０．３５程度が限界となっている。一
方、σ値は主としてパターン断面形状，焦点深度に関係
し、断面形状と相関を持って解像度に関与する。σ値が
小さくなるとパターンの淵が強調されるため、断面形状
は側壁が垂直に近づいて良好なパターン形状となるが、
細かいパターンでの解像性が悪くなり解像し得る焦点範
囲が狭くなる。逆に、σ値が大きいと細かいパターンで
の解像性，解像し得る焦点範囲が若干良くなるが、パタ
ーン断面の側壁傾斜がゆるく、厚いレジストの場合、断
面形状は台形ないし三角形となる。このため、従来の投
影露光装置では、比較的バランスのとれたσ値として、
σ＝０．５〜０．７に固定設定されており、実験的にσ
＝０．３等の条件が試みられているにすぎない。σ値を
設定するには２次光源２４の光源面の大きさを決めれば
良いため、一般に２次光源２４の光源面の直後にσ値設
定用の円形開口絞り９を置いている。

【００１１】このような一般的な投影露光装置の焦点深
度を向上させる１つの方法として、投影露光装置の２次
光源の強度分布を周辺部強度が中央部強度より大とせし
める特殊絞りを挿入する輪帯照明露光法がある（特開昭
６１−９１６６２号公報）。即ち、図２５のσ値設定用
円形開口絞り９の代わりに図２７に示すフィルタを挿入
する。図２７（ａ）に示すフィルタによって得られる焦
点深度向上効果をシミュレーションによって評価した。
図２８はマスクパターンサイズに対する焦点深度を示し
ており、輪帯照明フィルタの中心遮蔽率ε依存性を示し
ている。中心遮蔽率とは、図２７（ａ）（ｄ）の輪帯フ
ィルタの外周円半径ｒ₁ と内周円半径ｒ₂ により、ε＝
ｒ₂ ／ｒ₁ で示される。露光装置のＮＡは０．５４，コ
ヒーレンスファクタは０．５，露光波長は４３６nm（ｇ
線）である。εが大きいほど限界解像度及び焦点深度の
向上効果が大きいことが判る。

【００１２】しかしながら、実際の２次光源は前記はえ
の目レンズの射出面上に構成され、空間的にディスクリ
ートであるため、εをあまり大きくする（輪帯を細くす
る）と輪帯絞りを光が通過できなくなる。従って、通常
はε＝０．５〜０．７程度にする。すると、図２８から
分かるように焦点深度向上効果は最大でも１３％程度と
小さくなってしまう。また図２８は、焦点深度向上効果
のパターンサイズ依存性が著しいことも示しており、パ
ターンサイズ０．６〜０．９μｍでは焦点深度向上効果
が認められるが、０．９μｍ以上ではかえって悪くなっ
ている。さらにまた、図２７（ｂ）のような透過率に分
布を有する輪帯絞りに関しては具体的な透過率の決定方
法については記載されていない。

【００１３】また、投影露光装置の焦点深度を向上させ
る他の方法として、投影露光装置の瞳に空間周波数フィ
ルタを挿入するスーパーフレックス法がある（第３８回
応用物理学関係連合講演会講演予稿集，２９ａ−ＺＣ−
８）。これによると、光軸方向の異なる位置ｚ＝±βに
結像し、各々位相の±Δφずれた２つの像の振幅を合成
すると、(1) 多重結像（ＦＬＥＸ）効果による焦点深度
増大と、(2) パターンエッジにおける位相の打ち消し合
いによる疑似位相シフト効果、が同時に得られる。横
（ｘ）方向及び光軸（ｚ）方向の振幅分布をＵ（ｘ，
ｚ）とすると、このような合成振幅は、 Ｕ′（ｘ，ｚ）＝［ｅｘｐ（ｉΔφ）Ｕ（ｘ，ｚ−β） ＋ｅｘｐ（−ｉΔφ）Ｕ（ｘ，ｚ＋β）］／２ で与えられる。この振幅は、投影レンズ瞳（開口）に、
次式で表される複素振幅透過率の半径方向分布を持つ空
間フィルタを設けることにより得られるものに等しい。

【００１４】 ｔ（ｒ）＝ｃｏｓ（２πβｒ² −θ／２）、 （但し、θ＝２Δφ−８πβ／ＮＡ² ） βとθを適当に選択すると、２つの像の間の結像面間距
離と干渉効果（又は空間周波数伝達特性）を任意に制御
することができる。

【００１５】この手法では投影光学系の内部にある瞳に
透過率が小さいフィルタを挿入するために、フィルタが
露光光を吸収して熱となり、光学系が熱膨張を起こし転
写精度を劣化させるというデメリットが生じる。また、
図２９に示すように焦点深度向上効果のパターンサイズ
に対する依存性が大きいという問題をも有している。図
２９の横軸はマスクパターンサイズをλ／ＮＡで規格化
した値を、縦軸はフォーカスマージンをλ／ＮＡ² にて
規格化した値を示している。像面上でのパターンコント
ラスト６０％以上を確保するフォーカスマージンで見る
と、パターンサイズ０．８（規格化寸法）以上では通常
の露光法の方がフォーカスマージンが大きくなってしま
う。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記に示した２つの焦
点深度向上のための手法は、それぞれ次のような問題点
を有している。即ち、輪帯照明露光法においては、 (1) 実際の２次光源の構成を考慮すると、焦点深度向上
効果が高々１３％と小さい。 (2) 図２９に示すように、焦点深度向上効果のパターン
サイズに対する依存性が大きい。 (3) 図２７（ｂ）のような透過率に分布を有する輪帯絞
りに関しては、具体的な透過率の決定方法については記
載されていない、 という３つの問題点を有している。

【００１７】また、スーパーフレックス法においては、 (1) フィルタが露光光を吸収して熱となり、光学系が熱
膨張を起こし転写精度を劣化させる。 (2) 図２９に示すように焦点深度向上効果のパターンサ
イズに対する依存性が大きい、 という２つの問題を有している。

【００１８】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、投影光学系の開口数と
２次光源の大きさが与えられたときに、上記問題を解決
して焦点深度を最適化することができ、露光精度の向上
をはかり得る投影露光装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では次のような構成を採用している。

【００２０】

【００２１】即ち本発明は、マスクのパターンを投影光
学系を介してウエハ上に投影露光する投影露光装置にお
いて、所望するパターンサイズに応じて焦点深度が最大
となるように、マスクを照明する２次光源として、該光
源の射出面内強度分布を中央部より周辺部の方で大とせ
しめる特殊絞りを設け、且つ投影光学系の瞳面に、光の
透過率を変えることなしに、該瞳面を通過する光に対し
光軸を中心とする半径方向に沿って光学的光路長を変化
せしめるフィルタを配置したものである。

【００２２】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) フィルタは、投影光学系の瞳面の周辺部を通過する
光が、その他の部分を通過する光に対して相対的に光学
的光路長が長くなるようにするものである。 (2) フィルタは、投影光学系の瞳面の周辺部を通過する
光が、その他の部分を通過する光に対して相対的に光学
的光路長が短くなるようにするものである。 (3) フィルタは、投影光学系の瞳面の周辺部及び中央部
を通過する光が、その他の部分を通過する光に対して相
対的に光学的光路長が長くなるようにするものである。 (4) フィルタは、投影光学系の瞳面の周辺部及び中央部
を通過する光が、その他の部分を通過する光に対して相
対的に光学的光路長が短くなるようにするものである。 (5) 転写に用いるマスクを変える毎に、２次光源の射出
面内強度分布及び投影光学系の瞳関数複素振幅透過率分
布の少なくとも一つを再設定し、マスク毎に前記２次光
源強度分布及び投影光学系の瞳関数複素振幅透過率分布
の少なくとも一つを変化させる手段を有すること。

【００２３】

【００２４】また本発明は、光源からの光を集光する第
１集光光学系と、この第１集光光学系で集光された光を
均一化する均一化光学系と、この均一化光学系で均一化
された光を集光してマスクに照射する第２集光光学系
と、マスクを透過した光をウェハ上に投影する投影光学
系とを具備し、マスクに形成されたパターンをウェハ上
に転写する投影露光装置において、均一化光学系の出射
側の２次光源として、該光源の射出面内強度分布を中央
部より周辺部の方で大とせしめる特殊絞りを設け、且つ
前記投影光学系の瞳面に、光の透過率を変えることなし
に、該瞳面の周辺部を通過する光に対し、その他の部分
を通過する光よりも位相の相対的な遅れ又は進みを発生
せしめるフィルタを配置し、２次光源の半径をＬとする
とき、該２次光源の強度小なる中央部半径ｄがｄ≧０．
５Ｌを満たし、強度小なる中央部の強度ｌｃが周辺部強
度ｌｐに対してｌｃ≦０．３５×ｌｐであり、且つ瞳面
の半径をＨとするとき、該瞳の動径方向座標ｒが、ｒ≦
６Ｈ／７の領域を通過する光の位相に対して相対的に１
３０°以上の遅れ又は進みを発生せしめる領域がｒ＞６
Ｈ／７の範囲内に存在する瞳関数としたことを特徴とす
る。

【００２５】

【作用】本発明によれば、投影光学系の開口数と２次光
源の大きさが与えられた時に、投影光学系の２次光源動
径方向強度分布，マスクの複素振幅透過率分布及び投影
光学系の瞳関数動径方向複素振幅透過率分布の少なくと
も一つを、逐次近似法を用いて設定することによって、
所望するパターンサイズに応じた最適な焦点深度を実現
することが可能となる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。

【００２７】図１は本発明の第１の実施例に係わる投影
露光装置を示す概略構成図である。図１において、１は
ランプ（光源）、２は楕円反射鏡、３は楕円反射鏡２の
第２焦点、４はインプットレンズ、５はオプチカルイン
テグレータ、６はアウトプットレンズ、７はコリメーシ
ョンレンズ、８はレチクル、９′は透過率に分布を有す
る特殊絞り、１０はフィルタ、１１，１２はコールドミ
ラー、１３はランプハウス、１４はレンズ，ミラー或い
はその組み合わせによりレチクル８上のパターンの像を
ウエハ上に投影する投影光学系、１５はウエハ、１６′
は光路長に分布を有するフィルタである。

【００２８】光源のランプ１として水銀灯を使用し、ｇ
線４３６nm，ｈ線４０５nm，ｉ線３６５nm等の輝線、又
はこれらの波長近辺の連続スペクトルを取り出して用い
ている。このため、光源のランプ１は高い輝度が必要で
あるとともに集光効率や照射均一性を考えると点光源に
近い方がよい。しかし、実際にはそのような理想的な光
源は存在しないため、有限の大きさでしかも強度に分布
を持つランプ１を使用せざるを得ず、そのようなランプ
１から発せられる光をいかに高効率で、且つ照射均一性
の良い光に変換するかが課題となる。

【００２９】図１に示した装置では、楕円反射鏡２の第
１焦点にランプ１を置き、楕円反射鏡２の第２焦点３付
近に一旦光束を集める。そして、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により光束をほぼ平
行光束に直し、オプチカルインテグレータ５に入れる。
オプチカルインテグレータ５は多数の棒状レンズを束ね
たもので、はえの目レンズとも称される。このオプチカ
ルインテグレータ５を通すことが照射均一性を高める主
因となっており、インプットレンズ４はオプチカルイン
テグレータ５を通る光線のケラれを少なくして集光効率
を高める役目をなす。

【００３０】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及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の各小レンズから出
た光束がレチクル８上に重畳して当たるよう集光され
る。オプチカルインテグレータ５に入射された光線は場
所による強度分布を有するが、オプチカルインテグレー
タ５の各小レンズから出る光がほぼ等しく重畳される結
果、レチクル８上では照射強度がほぼ均一となる。当然
のことながらオプチカルインテグレータ５に入射する光
の強度分布が均一に近ければ、出射光を重畳させたレチ
クル８の照度分布はより均一になる。オプチカルインテ
グレータ５の出射側には、後述する特殊絞り９′が配置
される。

【００３１】ランプ１として水銀灯を用いて楕円反射鏡
２で集光する場合、水銀灯の構造が図１に示すように縦
長であり両端が電極となっているため、ランプ１の軸方
向の光線を取り出すことができない。そのため、図１に
示すように、インプットレンズ４として凸レンズを使用
したのみではオプチカルインテグレータ５の中心部に入
る光の強度分布が落ちる場合がある。そこで、インプッ
トレンズ４とオプチカルインテグレータ５との間に両凸
又は片凸片凹の円錐レンズを挿入し、オプチカルインテ
グレータ５に入る光の強度分布をより一様にする場合も
ある。

【００３２】フィルタ１０は光学系が収差補正されてい
る波長の光だけを通すためのものであり、コールドミラ
ー１１，１２は光路を曲げて装置の高さを低くすると共
に、長波長光熱線を透過させてランプハウス１３の冷却
可能部分に吸収させる役目を担う。レチクル８を照射し
た光は投影光学系１４を通り、レチクル８上の微細パタ
ーンの像がウエハ１５上のレジストに投影露光転写され
る。投影光学系１４の中には、透過光に対し光軸から半
径方向における光学的光路長を変化させるためのフィル
タ１６′が存在する。

【００３３】次に、上記実施例装置における２次光源強
度分布及び瞳関数の設計方法について、図２〜図４に従
って詳細に説明する。図２は、投影露光装置の２次光源
及び瞳関数を最適化するアルゴリズムを示している。こ
の最適化アルゴリズムは、シミュレーティッド・アニー
リング（Simuleted Annealing ）と呼ばれる方法であ
る。シミュレーティッド・アニーリング法は統計熱力学
のアナロジーを用いたモンテカルロ法的な最適化アルゴ
リズムであり、適当なコスト関数が与えられたときにそ
の大局的最小点を見つけるために用いられる。

【００３４】今、露光装置としてＮＡ＝０．５４（開口
数），λ＝４３６nm（露光波長），σ＝０．５（コヒー
レンスファクタ）を想定する。開口数と２次光源の大き
さ（コヒーレンスファクタ）が与えられたとき、この露
光装置の性能が最適となるように２次光源の強度分布及
び投影光学系における瞳関数の複素振幅透過率分布を決
定する。Ｌ／Ｓ＝０．６μｍのパターンの焦点深度を向
上させたい場合の計算手順を、図２に従って説明する。

【００３５】ステップＳ１では、まず２次光源の動径方
向強度分布Ｓ（ｒ）と瞳関数の動径方向複素振幅透過率
分布ｔ（ｒ），φ（ｒ）の初期分布を決める。但し、ｒ
は動径方向空間座標、ｔは振幅透過率、φは位相であ
る。初期分布の与えかたによって収束速度に違いが出る
ものの、０≦Ｓ（ｒ）≦１、０≦ｔ（ｒ）≦１、０≦φ
（ｒ）≦１８０°の境界条件を満足していれば、どんな
分布でもよい。

【００３６】ステップＳ２では、図３に示すようにこの
初期分布の一箇所に大きさεの微小変位（グレイン）を
与える。グレインを与える場所、±はランダムに選ばれ
る。ステップＳ３では、グレインを与える前と後におけ
る像強度分布ｌを計算する。ここで、前もって理想（目
標）とする像強度分布ｌｉも計算しておく。

【００３７】ステップＳ４では、コスト関数Ｅ、Ｅ′を
計算する。ここで、 Ｅ ＝（Ｃ −Ｃｉ）² Ｅ′＝（Ｃ′−Ｃｉ）² で与えられる。但し、Ｃはグレインを与えた後で計算し
た像強度分布より求めたコントラスト値、Ｃ′はグレイ
ンを与える前に計算した像強度分布より求めたコントラ
スト値、Ｃｉは理想（目標）とする像強度分布より求め
たコントラスト値である。

【００３８】ステップＳ５では、ΔＥ＝Ｅ−Ｅ′を求め
る。ΔＥ＜０である場合、グレインを与えた後の像強度
分布の方が理想（目標）とする像強度分布に近いことを
間接的に示していることになり、与えたグレインがロー
カルにみて最適値に漸近するのに貢献したことを示して
いる。逆に、ΔＥ＞０であれば、与えたグレインがロー
カルにみて最適値から遠ざかるのに貢献したことを示し
ている。

【００３９】ステップＳ６では、ΔＥを元にグレインε
を受け入れるか否かを判断する。ΔＥ＜０である場合
は、上記の通り与えたグレインがローカルにみて最適値
に漸近するのに貢献したことになるから、全て受け入れ
る。逆に、ΔＥ＞０であれば与えたグレインがローカル
にみて最適値から遠ざかるのに貢献したことになるか
ら、基本的には受け入れない。但し、全て受け入れない
と、局所的最小値から抜け出すことが不可能となるた
め、ある程度の確率で受け入れることにする。この確率
をあまり大きくし過ぎるとコスト関数の値が振動してし
まい、いつまでたっても最適解が得られない。逆に、小
さ過ぎると局所最小点から抜け出すための十分な力とは
なりえず、最適解が得られにくくなる。

【００４０】そこで、ΔＥ＞０のとき熱力学からの類推
を用いて、 Ｐ（ΔＥ）＝ｅｘｐ（−ΔＥ／Ｔ） というボルツマン分布に従う確率で、コスト関数を上昇
させるようなグレインを受け入れる。つまり、コスト関
数を僅かだけ上昇させるようなグレインは比較的高い確
率で受け入れ、大きく上昇させるグレインは小さな確率
で受け入れる。但し、Ｔは確率をコントロールするため
の「温度」と呼ばれる変数である。

【００４１】ステップＳ７では、グレインを受け入れた
場合には、グレインを与えた後の２次光源の動径方向強
度分布と瞳関数の動径方向複素振幅透過率分布を改め
て、Ｓ（ｒ），ｔ（ｒ），φ（ｒ）とする。グレインを
受け入れない場合は、グレインを与える前の２次光源の
動径方向強度分布と瞳関数の動径方向複素振幅透過率分
布を改めて、Ｓ（ｒ），ｔ（ｒ），φ（ｒ）とする。そ
して全てのＳ（ｒ），ｔ（ｒ），φ（ｒ）に対して、こ
のような操作を繰り返し行うことによって最適解を得る
ことができる。収束点に近づくにつれて「温度」Ｔを小
さくすることにより、収束点付近での振動を抑える。Ｔ
が小さくなるにつれて、大きな正のΔＥに対してεの変
化を受け入れる確率が急激に低くなっていく。

【００４２】上記の手法を用いて最適化したＳ（ｒ），
φ（ｒ）を図４に示す。ｔ（ｒ）は１（コンスタント）
とした。そして、この結果に基づき、特殊絞り９′の透
過率分布及びフィルタ１６′の光路長分布を定めた。即
ち特殊絞り９′は、光軸の中央部では透過率は低くほぼ
一定で、周辺部で透過率が高くなるようにした。またフ
ィルタ１６′は、光軸の中央部では光路長は短くほぼ一
定で、周辺部で光路長が長くなるようにした。なお、図
５に示すように、通常照明（Ｓ（ｒ）＝１）、通常瞳
（ｔ（ｒ）＝１，φ（ｒ）＝０）におけるデフォーカス
０．５μｍでの像強度分布を理想（目標）像強度分布ｌ
ｉとした。そして、デフォーカス１μｍにおける像強度
分布を最適化した。つまり、通常照明、通常瞳における
デフォーカス０．５μｍ時のコントラストにより近いコ
ントラストをデフォーカス１μｍで得るためのＳ
（ｒ），φ（ｒ）を求めたことになる。

【００４３】図６には、上記のＳ（ｒ），φ（ｒ）での
露光におけるパターンサイズに対するフォーカスマージ
ンを計算した結果を示す。この図から、焦点深度が向上
しているのが分かり、さらにパターンサイズに対する依
存性が小さくなっているのが分かる。

【００４４】このように本実施例によれば、投影光学系
の瞳関数の振幅透過率が１００％であるため、従来の技
術の項で述べたスーパーフレックス法の問題の１つ、即
ちフィルタが露光光を吸収して熱となり、光学系が熱膨
張を起こし転写精度を劣化させるという問題は生じな
い。また、図６に示すように焦点深度向上効果のパター
ンサイズに対する依存性が非常に小さく、スーパーフレ
ックス法のもう１つの問題点も解決してかつ、焦点深度
向上効果が非常に大きい。また、上記の説明ではｔ
（ｒ）＝１としたが、ｔ（ｒ）も含めて最適化すれば更
に効果が大きくなる。

【００４５】なお、上記の実施例ではＬ／Ｓ＝０．６μ
ｍパターンのデフォーカス１μｍでのコントラストを最
適化したが、他の寸法のパターンでの任意のデフォーカ
スでのパターンについても最適化できる。さらに、実施
例ではＬ／Ｓについて最適化したが、孤立パターン，コ
ンタクトホールパターン等、任意のパターンについて最
適化できる。また、コスト関数としては、コントラスト
Ｃの最適コントラストＣｉとの差の自乗に限るものでは
なく、適切なコスト関数であれば何でもよい。

【００４６】次に、本発明の第２の実施例を図７を参照
して説明する。図７は、コスト関数としてＭＴＦ（Modu
lation Transfer Function）を用いて最適化する場合の
アルゴリズムを示している。ＭＴＦは光学系の空間周波
数伝達特性を示す関数であって、マスクパターンを構成
する空間周波数ｆｘがどの程度の振幅で光学系を通過で
きるかを示している。

【００４７】計算の手順は概ね第１の実施例に従うが、
ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５における計算が第１の実施例
とは異なるので、これらについて記載する。

【００４８】ステップＳ３では、グレインを与える前と
後におけるＭＴＦ、Ｍ（ｆｘ）を計算する。前もって理
想（目標）とするＭｉ（ｆｘ）も計算しておく。

【００４９】ステップＳ４では、コスト関数Ｅ、Ｅ′を
計算する。

【００５０】

【数１】 で与えられる。但し、Ｍ（ｆｘ）はグレインを与えた後
で計算したＭＴＦ、Ｍ′（ｆｘ）はグレインを与える前
に計算したＭＴＦ、Ｍｉ（ｆｘ）は理想（目標）とする
ＭＴＦである。また、ｆｃはカットオフ周波数である。

【００５１】ステップＳ５では、ΔＥ＝Ｅ−Ｅ′を求め
る。ΔＥ＜０である場合、グレインを与えた後のＭＴＦ
の方が理想（目標）とするＭＴＦに近いことを間接的に
示していることになり、与えたグレインがローカルにみ
て最適値に漸近するのに貢献したことを示している。逆
に、ΔＥ＞０であれば、与えたグレインがローカルにみ
て最適値から遠ざかるのに貢献したことを示している。

【００５２】本実施例によると第１の実施例よりも計算
量は増すものの、特定サイズのパターンに対して最適化
するのではないので、転写性能向上効果のパターンサイ
ズ依存性が更に軽減される。

【００５３】なお、第２の実施例におけるコスト関係は
ＭＴＦであったが、ＯＴＦ（Optical Transfer Functio
n ）をコスト関数としてもよい。

【００５４】また、露光する層がＬ／Ｓ主体のパターン
であれば、図４に示す光源強度分布及び瞳関数位相分布
を与えるフィルタ９′，１６′（図１図示）を挿入すれ
ばよいが、コンタクトホール層等、孤立主体のパターン
を転写する場合には、最適条件からずれる場合がある。
この場合には、主体となるマスクパターンについて改め
て２次光源動径方向強度分布，マスクの複素振幅透過率
分布及び投影光学系の瞳関数動径方向複素振幅透過率分
布の少なくとも一つを最適化する。そして、転写する層
毎にフィルタ９′又は１６′を切り替え、２次光源動径
方向強度分布，マスクの複素振幅透過率分布及び投影光
学系の瞳関数動径方向複素振幅透過率分布の少なくとも
一つを変化させるようにすればよい。

【００５５】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。

【００５６】この装置は、マスクのパターンを投影光学
系を介してウエハ上に投影露光する投影露光装置におい
て、マスクを照明する２次光源として、該光源の射出面
内強度分布を中央部より周辺部の方で大とせしめる特殊
絞りを設け、且つ投影光学系の瞳面に、該瞳面の周辺部
を通過する光が、その他の部分を通過する光の位相に対
して相対的に遅れ又は進みを発生せしめるようなフィル
タを設置したものである。

【００５７】そして、２次光源の半径をＬとするとき、
該２次光源の強度小なる中央部半径ｄがｄ≧０．５Ｌを
満たし、且つ強度小なる中央部の強度Ｉｃが周辺部強度
Ｉｐに対してＩｃ≦０．３５Ｉｐを満たすようにした。
さらに、瞳の半径をＨとするとき、該瞳の動径方向座標
ｒが５Ｈ／７＜ｒ＜６Ｈ／７の領域外を通過する光の位
相に対して相対的に１３０°以上の遅れ又は進みを発生
せしめる領域が５Ｈ／７＜ｒ＜６Ｈ／７の範囲内に存在
する瞳関数としたことを特徴とする。

【００５８】本実施例による効果を、図８〜図１０に示
す。図８は前記の手法を用いて最適化したＳ（ｒ）を示
し、図９は同様にして最適化したφ（ｒ）を示してい
る。ｔ（ｒ）は１（コンスタント）とした。なお、最適
化はライン幅０．６μｍ、スペース幅１．８μｍのマス
クパターンにおけるデフォーカス±１μｍ及びジャスト
フォーカスにおける像強度分布のピーク強度を最大とす
るようにした。また、露光装置のＮＡ，コヒーレンスフ
ァクタσ，露光波長λはそれぞれ０．５４，０．５，４
３６ｎｍである。

【００５９】図１０は、上記のＳ（ｒ），φ（ｒ）での
露光における像強度プロファイルと通常露光における像
強度プロファイルを計算した結果を示す。実線が通常露
光、短い点線が通常のＣｒマスクを用いた場合の本実施
例による露光、長い点線がハーフトンマスクを用いた場
合の本実施例による露光である。本実施例によると像強
度プロファイルのピーク強度が増大するのが分かる。ま
た、ハーフトーンマスクを用いると更に効果が高いこと
が判る。

【００６０】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。

【００６１】この実施例は、第３の実施例において、瞳
の半径をＨとするとき、該瞳の動径方向座標ｒが、０≦
ｒ＜Ｈ／７且つＨ／７＜ｒ＜３Ｈ／７の領域外を通過す
る光の位相に対して相対的に１３０°以上の遅れ又は進
みを発生せしめる領域が０≦ｒ＜Ｈ／７且つＨ／７＜ｒ
＜３Ｈ／７の範囲内に存在する瞳関数としたことを特徴
とする。

【００６２】本実施例による効果を図１１〜図１３に示
す。図１１は前記手法を用いて最適化したＳ（ｒ）を示
し、図１２は同様にして最適化したφ（ｒ）を示してい
る。ｔ（ｒ）は１（コンスタント）とした。なお、最適
化はＬ／Ｓ＝０．４μｍのマスクパターンにおけるデフ
ォーカス±１μｍ及びジャストフォーカスにおける像強
度分布より算出したコントラストを最大とするようにし
た。また、露光装置のＮＡ、コヒーレンスファクタσ、
露光波長λはそれぞれ０．５４，０．５，４３６ｎｍで
ある。

【００６３】図１３は、上記のＳ（ｒ），φ（ｒ）での
露光におけるパターンサイズに対するフォーカスマージ
ンを計算した結果を示す。短い点線が通常露光、実線が
通常のＣｒマスクを用いた場合の本実施例による露光、
長い点線がハーフトンマスクを用いた場合の本実施例に
よる露光である。本実施例によると通常露光に比べて焦
点深度が向上するのが判る。また、ハーフトーンマスク
を用いると更に効果が高いことが判る。上記のＮＡ及び
露光波長ではＬ／Ｓ＝０．４μｍという線幅は解像限界
に近いため、この線幅の焦点深度を増大するように最適
化すると、限界解像力も向上することが分かる。

【００６４】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。

【００６５】この実施例は、第３の実施例において、瞳
の半径をＨとするとき、該瞳の動径方向座標ｒが、０≦
ｒ＜Ｈ／７且つＨ／７＜ｒの領域外を通過する光の位相
に対して相対的に１３０°以上の遅れ又は進みを発生せ
しめる領域が０≦ｒ＜Ｈ／７且つＨ／７＜ｒの範囲内に
存在する瞳関数とすることを特徴とする。

【００６６】本実施例による効果を図１４〜図１６に示
す。図１４は前記手法を用いて最適化したＳ（ｒ）を示
し、図１５は同様にして最適化したφ（ｒ）を示してい
る。ｔ（ｒ）は１（コンスタント）とした。なお、最適
化はＬ／Ｓ＝０．４μｍのマスクパターンにおけるデフ
ォーカス±１μｍ及びジャストフォーカスにおける像強
度分布の暗部を０に近づけるようにした。像強度分布の
暗部を０に近づけるということは、コントラストを最大
にすることとほぼ等しい。また、露光装置のＮＡ，コヒ
ーレンスファクタσ，露光波長λはそれぞれ０．５４，
１，４３６nmである。

【００６７】図１６は、上記のＳ（ｒ），φ（ｒ）での
露光におけるパターンサイズに対するフォーカスマージ
ンを計算した結果を示す。短い点線が通常露光、実線が
通常のＣｒマスクを用いた場合の本実施例による露光、
一点鎖線がハーフトンマスクを用いた場合の本実施例に
よる露光である。本実施例によると通常露光に比べて焦
点深度が向上するのが分かる。また、ハーフトーンマス
クを用いると更に効果が高いことが分かる。上記のＮＡ
及び露光波長ではＬ／Ｓ＝０．４μｍという線幅は解像
限界に近いため、この線幅の焦点深度を増大するように
最適化すると、限界解像力も向上することが分かる。

【００６８】次に本発明の第６の実施例について説明す
る。

【００６９】この実施例は、マスクのパターンを投影光
学系を介してウエハ上に投影露光する投影露光装置にお
いて、投影光学系の瞳関数として、該瞳面の周辺部を通
過する光の位相が、その他の部分を通過する光の位相に
対して相対的に遅れ又は進みを発生せしめるように設定
し、瞳の半径をＨとするとき、該瞳の動径方向座標ｒ
が、ｒ≦６Ｈ／７の部分を通過する光の位相に対して相
対的に１３０°以上の遅れ又は進みを発生せしめる領域
がｒ＞６Ｈ／７の範囲の中に存在する瞳関数とすること
を特徴とする。

【００７０】本実施例の効果を図１７及び図１８に示
す。図１７は前記の手法を用いて最適化したφ（ｒ）を
示している。ｔ（ｒ）は１（コンスタント）とした。な
お、最適化はＬ／Ｓ＝０．６μｍのマスクパターンにお
けるデフォーカス±１μｍにおける像強度分布の暗部を
０に近付けるようにした。像強度分布の暗部を０に近付
けるということはコントラストを最大にすることとほぼ
等しい。また、露光装置のＮＡ，コヒーレンスファクタ
σ，露光波長λはそれぞれ０．５４，０．５，４３６ｎ
ｍである。

【００７１】図１８は、上記のφ（ｒ）での露光におけ
るパターンサイズに対するフォーカスマージンを計算し
た結果を示す。短い点線が通常露光、実線が通常のＣｒ
マスクを用いた場合の本実施例による露光、一点鎖線が
ハーフトンマスクを用いた場合の本実施例による露光で
ある。本実施例によると通常露光に比べて焦点深度が向
上するのが判る。また、ハーフトーンマスクを用いると
更に効果が高いことが判る。つまり、焦点深度向上効果
のパターンサイズ依存性が非常に小さいという特徴を有
している。

【００７２】次に、本発明の第７の実施例について説明
する。

【００７３】この実施例は、第６の実施例において、瞳
の半径をＨとするとき、該瞳の動径方向座標ｒが、５Ｈ
／７＜ｒ＜６Ｈ／７以外の領域を通過する光の位相に対
して相対的に１３０°以上の遅れ、又は進みを発生せし
める領域が５Ｈ／７＜ｒ＜６Ｈ／７の範囲の中に存在す
る瞳関数とすることを特徴とする。

【００７４】本実施例による効果を、図１９及び図２０
に示す。図１９は、前記の手法を用いて最適化したφ
（ｒ）を示している。ｔ（ｒ）は１（コンスタント）と
した。なお、最適化はライン幅０．６μｍ、スペース幅
１．８μｍのマスクパターンにおけるデフォーカス±１
μｍ及びジャストフォーカスにおける像強度分布のピー
ク強度を最大とするようにした。また、露光装置のＮ
Ａ，コヒーレンスファクタσ，露光波長λはそれぞれ
０．５４，０．５，４３６ｎｍである。

【００７５】図２０は、上記Ｓ（ｒ），φ（ｒ）での露
光における像強度プロファイルと、通常露光における像
強度プロファイルを計算した結果を示す。実線が通常露
光、短い点線が通常のＣｒマスクを用いた場合の本実施
例による露光、長い点線がハーフトンマスクを用いた場
合の本実施例による露光である。本実施例によると像強
度プロファイルのピーク強度が増大するのが分かる。ま
た、ハーフトーンマスクを用いると更に効果が高いこと
が判る。

【００７６】次に、本発明の第８の実施例について説明
する。

【００７７】この実施例は、第６の実施例において、瞳
の半径をＨとするとき、該瞳の動径方向座標ｒが、０≦
ｒ＜Ｈ／７且つＨ／７＜ｒ＜３Ｈ／７の領域外を通過す
る光の位相に対して相対的に１３０°以上の遅れ又は進
みを発生せしめる領域が０≦ｒ＜Ｈ／７且つＨ／７＜ｒ
＜３Ｈ／７の範囲の中に存在する瞳関数とすることを特
徴とする。

【００７８】本実施例による効果を図２１及び図２２に
示す。図２１は、は前記の手法を用いて最適化したφ
（ｒ）を示している。ｔ（ｒ）は１（コンスタント）と
した。なお、最適化はＬ／Ｓ＝０．４μｍのマスクパタ
ーンにおけるデフォーカス±１μｍ及びジャストフォー
カスにおける像強度分布より算出したコントラストを最
大とするようにした。また、露光装置のＮＡ，コヒーレ
ンスファクタσ，露光波長λはそれぞれ０．５４，０．
５，４３６ｎｍである。

【００７９】図２２は、上記のφ（ｒ）での露光におけ
るパターンサイズに対するフォーカスマージンを計算し
た結果を示す。短い点線が通常露光、実線が通常のＣｒ
マスクを用いた場合の本実施例による露光、長い点線が
ハーフトンマスクを用いた場合の本実施例による露光で
ある。本実施例によると通常露光に比べて焦点深度が向
上するのが分かる。また、ハーフトーンマスクを用いる
と更に効果が高いことが判る。この実施例によると、瞳
関数の振幅透過率が１００％であるため、従来の技術の
項で述べたスーパーフレックス法の問題の１つ、即ちフ
ィルタが露光光を吸収して熱となり、光学系が熱膨張を
起こし転写精度を劣化させるという問題は生じない。ま
た、上記のＮＡ及び露光波長ではＬ／Ｓ＝０．４μｍと
いう線幅は解像限界に近いため、この線幅の焦点深度を
増大するように最適化すると、限界解像力も向上するこ
とが分かる。

【００８０】次に、本発明の第９の実施例について説明
する。

【００８１】この実施例は、第６の実施例において、瞳
の半径をＨとするとき、該瞳の動径方向座標ｒが、０≦
ｒ＜Ｈ／７且つＨ／７＜ｒの領域外を通過する光の位相
に対して相対的に１３０°以上の遅れ又は進みを発生せ
しめる領域が０≦ｒ＜Ｈ／７且つＨ／７＜ｒの範囲内に
存在する瞳関数とすることを特徴とする。

【００８２】本実施例による効果を、図２３及び図２４
に示す。図２３は、前記の手法を用いて最適化したφ
（ｒ）を示している。ｔ（ｒ）は１（コンスタント）と
した。なお、最適化はＬ／Ｓ＝０．４μｍのマスクパタ
ーンにおけるデフォーカス±１μｍ及びジャストフォー
カスにおける像強度分布の暗部を０に近づけるようにし
た。像強度分布の暗部を０に近付けるということは、コ
ントラストを最大にすることとほぼ等しい。また、露光
装置のＮＡ，コヒーレンスファクタσ，露光波長λはそ
れぞれ０．５４，１．０，４３６ｎｍである。

【００８３】図２４は、上記のφ（ｒ）での露光におけ
るパターンサイズに対するフォーカスマージンを計算し
た結果を示す。短い点線が通常露光、実線が通常のＣｒ
マスクを用いた場合の本実施例による露光、一点鎖線が
ハーフトンマスクを用いた場合の本実施例による露光で
ある。本実施例によると通常露光に比べて焦点深度が向
上するのが分かる。また、ハーフトーンマスクを用いる
と更に効果が高いことが分かる。

【００８４】この実施例によると、瞳関数の振幅透過率
が１００％であるため、従来の技術の項で述べたスーパ
ーフレックス法の問題の１つ、即ちフィルタが露光光を
吸収して熱となり、光学系が熱膨張を起こし転写精度を
劣化させるという問題は生じない。また、上記のＮＡ及
び露光波長ではＬ／Ｓ＝０．４μｍという線幅は解像限
界に近いため、この線幅の焦点深度を増大するように最
適化すると、限界解像力も向上することが分かる。

【００８５】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例においては、焦点震度を向上
させる目的で、光源強度分布及び瞳関数を最適化した
が、これ以外に限界解像力又は寸法精度等、他の評価量
を向上させる目的で最適化することが可能である。

【００８６】上記の実施例においては最適化アルゴリズ
ムとして、シミュレーティッド・アニーリング法を用い
たが、これは本発明を何等限定するものではなく、ＤＬ
Ｓ法（DumpedLeast Squre Method）、ＧＡ（Genetic Al
gorithm ）、Ｓｉｍｐｌｅｘ法等、適切な最適化アルゴ
リズムであれば何でも構わない。

【００８７】また、上記の実施例では、投影光学系のＮ
Ａ（開口率），照明系のσ（コヒーレンスファクター）
が決定された上で２次光源動径方向強度分布Ｓ（ｒ），
瞳関数動径方向複素振幅透過率分布ｔ（ｒ），φ（ｒ）
を最適化したが、合わせ投影光学系のＮＡ，照明系の
σ、さらにはレチクルパターンの複素振幅透過率分布も
最適化することが可能である。また、マスクとしてレベ
ンソン型位相シフトマスク，ハーフトーンマスク，自己
整合型位相シフトマスク等の位相シフトマスクを想定す
ることも可能である。

【００８８】以上記載した実施例に基づく本発明の手法
は、半導体製造用投影光学系の転写性能向上に限らず、
光学顕微鏡，光描画装置等、パーシャルコヒーレント光
学系を元に構成されるあらゆる光学装置の性能向上を可
能とする。

【００８９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、所
望のパターンサイズにおいて所望の焦点深度が得られる
ように、投影光学系の２次光源動径方向強度分布，マス
クの動径方向複素振幅透過率分布及び投影光学系の瞳関
数動径方向複素振幅透過率分布の少なくとも一つを最適
化するので、焦点深度及びパターン解像性能を最適化す
ることができ、露光精度の向上をはかることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わる投影露光装置を
示す概略構成図、

【図２】第１の実施例における２次光源及び瞳関数を最
適化するアルゴリズムを示す模式図、

【図３】初期分布の一箇所に大きさεのグレインを与え
る様子を示す模式図、

【図４】最適化したＳ（ｒ），φ（ｒ）における光軸か
らの距離に対する２次光源強度及び瞳位相の変化を示す
特性図、

【図５】実施例におけるデフォーカス量とコントラスト
との関係を示す特性図、

【図６】実施例におけるパターンサイズとデフォーカス
との関係を示す特性図、

【図７】第２の実施例においてコスト関数としてＭＴＦ
を用いて最適化する場合のアルゴリズムを示す模式図、

【図８】第３の実施例における最適化したＳ（ｒ）を示
す図、

【図９】第３の実施例における最適化したφ（ｒ）を示
す図、

【図１０】第３の実施例における像強度プロファイルを
計算した結果を示す図、

【図１１】第４の実施例における最適化したＳ（ｒ）を
示す図、

【図１２】第４の実施例における最適化したφ（ｒ）を
示す図、

【図１３】第４の実施例におけるフォーカスマージンを
計算した結果を示す図、

【図１４】第５の実施例における最適化したＳ（ｒ）を
示す図、

【図１５】第５の実施例における最適化したφ（ｒ）を
示す図、

【図１６】第５の実施例におけるフォーカスマージンを
計算した結果を示す図、

【図１７】第６の実施例における最適化したφ（ｒ）を
示す図、

【図１８】第６の実施例におけるフォーカスマージンを
計算した結果を示す図、

【図１９】第７の実施例における最適化したφ（ｒ）を
示す図、

【図２０】第７の実施例における像強度プロファイルを
計算した結果を示す図、

【図２１】第８の実施例における最適化したφ（ｒ）を
示す図、

【図２２】第８の実施例におけるフォーカスマージンを
計算した結果を示す図、

【図２３】第９の実施例における最適化したφ（ｒ）を
示す図、

【図２４】第９の実施例におけるフォーカスマージンを
計算した結果を示す図、

【図２５】従来の投影露光装置を示す概略構成図、

【図２６】従来装置の問題点を説明するための図、

【図２７】開口絞りの代わりに用いるフィルタの例を示
す図、

【図２８】従来装置におけるパターンサイズと焦点深度
との関係を示す特性図、

【図２９】従来装置におけるパターンサイズとデフォー
カスとの関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…ランプ、 ２…楕円反射鏡、 ３…楕円反射鏡２の第２焦点、 ４…インプットレンズ、 ５…オプチカルインテグレータ、 ６…アウトプットレンズ、 ７…コリメーションレンズ、 ８…レチクル（マスク）、 ９′…特殊絞り、 １０…フィルタ、 １１，１２…コールドミラー、 １３…ランプハウス、 １４…投影光学系、 １５…ウエハ、 １６′…フィルタ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−91662（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−276217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−53449（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−348017（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−102006（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−369208（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−267515（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−251914（ＪＰ，Ａ) 1991（平成３）年春季 第38回応用物 理学会関係連合講演会予稿集第２分冊 （1991年３月28日発行）29ａ−ＺＣ−８ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マスクのパターンを投影光学系を介してウ
   エハ上に投影露光する投影露光装置において、所望する
   パターンサイズに応じて焦点深度が最大となるように、
   前記マスクを照明する２次光源として、 該光源の射出面内強度分布を中央部より周辺部の方で大
   とせしめる特殊絞りを設け、 且つ前記投影光学系の瞳面に、光の透過率を変えること
   なしに、該瞳面を通過する光に対し光軸を中心とする半
   径方向に沿って光学的光路長を変化せしめるフィルタを
   配置してなることを特徴とする投影露光装置。
2. 【請求項２】前記フィルタは、前記投影光学系の瞳面の
   周辺部を通過する光が、その他の部分を通過する光に対
   して相対的に光学的光路長が長くなるようにするもので
   あることを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
3. 【請求項３】前記フィルタは、前記投影光学系の瞳面の
   周辺部を通過する光が、その他の部分を通過する光に対
   して相対的に光学的光路長が短くなるようにするもので
   あることを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
4. 【請求項４】前記フィルタは、前記投影光学系の瞳面の
   周辺部及び中央部を通過する光が、その他の部分を通過
   する光に対して相対的に光学的光路長が長くなるように
   するものであることを特徴とする請求項１記載の投影露
   光装置。
5. 【請求項５】前記フィルタは、前記投影光学系の瞳面の
   周辺部及び中央部を通過する光が、その他の部分を通過
   する光に対して相対的に光学的光路長が短くなるように
   するものであることを特徴とする請求項１記載の投影露
   光装置。
6. 【請求項６】転写に用いるマスクを変える毎に、前記２
   次光源強度分布及び前記フィルタにおける光学的光路長
   の少なくとも一つを変化させる手段を有することを特徴
   とする請求項１記載の投影露光装置。
7. 【請求項７】部分的にコヒーレントな光によって照明さ
   れたマスクパターンを投影光学系を介してウェハ上に投
   影露光する投影露光装置において、 前記マスクを照明する２次光源として、該光源の射出面
   内強度分布を中央部より周辺部の方で大とせしめる特殊
   絞りを設け、且つ前記投影光学系の瞳面に、光の透過率
   を変えることなしに、該瞳面の周辺部を通過する光に対
   し、その他の部分を通過する光よりも位相の相対的な遅
   れ又は進みを発生せしめるフィルタを配置し、 前記２次光源の半径をＬとしたとき、該２次光源の強度
   小なる中央部半径ｄがｄ≧０．５Ｌを満たし、強度小な
   る中央部の強度ｌｃが周辺部強度ｌｐに対してｌｃ≦
   ０．３５×ｌｐであり、且つ前記瞳面の半径をＨとした
   とき、該瞳の動径方向座標ｒが、ｒ≦６Ｈ／７の領域を
   通過する光の位相に対して相対的に１３０°以上の遅れ
   又は進みを発生せしめる領域がｒ＞６Ｈ／７の範囲内に
   存在する瞳関数とすることを特徴とする投影露光装置。
8. 【請求項８】前記マスクは、透光性基板と、この透光性
   基板上に配設された半透明材料のパターンとからなり、
   半透明材料の透光性基板に対する位相差が、 １８０×（２ｎ＋１）±１０（度）：ｎは整数、 の関係を満たし、且つ半透明材料の振幅透過率Ｔが透光
   性基板の振幅透過率Ｔ０に対して、 ０．０１×Ｔ0 ≦Ｔ≦０．１６×Ｔ0 を満たすことを特徴とする請求項１又は７に記載の投影
   露光装置。