JP3259179B2

JP3259179B2 - 露光方法、半導体素子の形成方法、及びフォトマスク

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Publication number: JP3259179B2
Application number: JP3035191A
Authority: JP
Inventors: 直正白石
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 2002-02-25
Anticipated expiration: 2017-02-25
Also published as: JPH04268714A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子等の回路パ
ターン形成技術における投影露光方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の露光方法では、マスク（レチク
ル）上のパターンが存在する面のフーリエ面となる照明
光学系の面（以後、照明光学系の瞳面と称す）、若しく
はその近傍の面内において、光量分布が照明光学系の光
軸を中心とするような円形断面の光束でレチクルを照明
する構成の投影型露光装置を用いてレチクルを照明する
方法をとっていた。また、照明光束のレチクルへの入射
角の大きさ（即ち照明光束の開口数）は、照明光束の開
口数と投影光学系のレチクル側開口数との比、所謂コヒ
ーレンスファクター（σ値）が0.３＜σ＜0.６となるも
のが一般的であった。この露光装置における照明光束の
レチクルへの照射の様子を図１０に示す。

【０００３】図１０（ａ）は、従来の露光方法における
レチクル上のパターンへの照明光束の照射状態を示す図
である。この露光方法で使用されるレチクル１１上には
転写すべき回路パターン１２ｐが描画され、他は遮光部
分（斜線部）となっている。このパターンに対して照明
光Ｌ１はほぼ垂直に照射される。又、図１０（ｂ）は、
図１０（ａ）に示す従来の露光方法を行った場合のパタ
ーン部を透過する光の振幅分布を示す図である。このと
き回路パターン１２ｐを透過する光の複素振幅は、回路
パターン１２ｐ内でほぼ同一値となっている。この値を
＋１として、ウェハ上には正の振幅分布Ａｐが生じてい
るものとする。これは回路パターン１２ｐの形状と、使
用する投影光学系の点像振幅分布との重畳積分になって
いる。さらに、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示す従
来の露光方法を行った場合のウェハ上に達する光の強度
分布を示す図である。この強度分布は振幅分布Ａｐの絶
対値を二乗したものであり、Ｅｐで表されている。また
ウェハ上のレジストを感光させる光強度を持った幅を破
線で表した範囲Ｗ₁で示している。従ってウェハ上には
幅Ｗ₁のパターンが転写されることになる。

【０００４】上記の装置を用いてパターン露光を行う
際、回路パターンの像の解像度を向上させるため、露光
波長を短波長化したり、投影光学系の開口数を大きくす
る等の技術的改良が成されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の露
光方法においては、ウェハ上に転写可能なレチクル上の
回路パターンの微細度（幅，ピッチ）は、使用する露光
装置の露光波長をλ（μｍ）、投影光学系のレチクル側
開口数をＮＡとして、λ／ＮＡ（μｍ）程度が限界であ
った。これは、光が波動である為に生じる回折、及び干
渉現象を利用して像を形成しているためであり、従って
露光波長をより短くしたり、投影光学系の開口数を大き
くしたりすれば原理的に解像度は向上する。しかし、波
長が２００ｎｍより短くなると、これを透過する適当な
光学材料が存在せず、また空気による吸収が発生するな
ど問題点が多い。また投影光学系の開口数ＮＡは現在、
既に技術的限界にあり、これ以上の大ＮＡ化は非常に困
難である。

【０００６】この様な現状のもとでパターンの像質を改
善するべく、本来の回路パターン近傍に解像しない程度
の大きさの補助パターンを設けるという提案が成されて
いる。しかし、この場合の像質改善は、投影光学系によ
って円形に解像されてしまう微小な四角形パターンの像
をより四角形に近づけるというものであり、本質的な解
像度の向上（より微細なパターンの解像）は期待できな
い。

【０００７】また最近、位相シフト法と呼ばれる方法が
提案され、解像度の向上が報告されている。この位相シ
フト法で用いられるレチクルは、透過光の位相を本来の
回路パターンからの透過光よりπ（ｒａｄ）だけ異なら
せるような所謂位相シフターが設けられた補助パターン
が、レチクル上の本来の回路パターン近傍に設けてあ
る。そして、この補助パターンからの透過光と本来の回
路パターンからの透過光との干渉作用により、パターン
像のコントラストを高めることによって解像可能な本来
の回路パターンの線幅を微細化しようというものであ
る。しかしながら、位相シフト法で使用する位相シフタ
ー付レチクルは製造工程が複雑であり、従って欠陥の発
生率が高く、また製造コストも極めて高価となる。ま
た、欠陥の検査方法及び修正方法も未だ確立されていな
いなど多くの問題点があり、実用化は難しいのが現状で
ある。

【０００８】本発明は上記の問題点に鑑みて成されたも
ので、従来と同じ遮光部と透過部のみで形成されたレチ
クルを使用し、且つ補助パターンを設けることによる効
果を増大させることによって高い解像度の得られる露光
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的のために請求
項１に記載の発明では、照明光学系（１−１０）を通し
てマスク（１１）に照明光を照射し、投影光学系（１
３）を介して照明光で基板（１４）を露光する方法にお
いて、マスクは、所定方向に所定長さを持つとともに遮
光部で形成された基板上に転写すべきパターン（１２
ｄ）と、パターンの近傍に遮光部で形成され且つ前記所
定長さの前記パターンに対向するように前記所定方向に
少なくとも前記所定長さに渡って延在する補助パターン
（１２ｅ，１２ｆ）とを備え、照明光は、照明光学系内
でマスクのパターン面に対してほぼフーリエ変換の関係
となる所定面（１５）上での光量分布が中心部よりもそ
の外側で高められることとした。また請求項３に記載の
発明では、照明光学系（１−１０）を通してマスク（１
１）に照明光を照射し、投影光学系（１３）を介して照
明光で基板（１４）を露光する方法において、マスク
は、所定方向に所定長さを持つとともに基板上に転写す
べきパターン（１２ａ，１２ｄ）と、パターンの近傍に
形成され、且つその透過光の位相が、マスクの構成上、
パターンを透過する透過光の位相と同位相となるととも
に、前記所定長さの前記パターンに対向するように前記
所定方向に少なくとも前記所定長さに渡って延在する補
助パターン（１２ｂ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｆ）とを備
え、照明光は、照明光学系内でマスクのパターン面に対
してほぼフーリエ変換の関係となる所定面（１５）上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められることと
した。また請求項４に記載の発明では、照明光学系（１
−１０）を通してマスク（１１）に照明光を照射し、投
影光学系（１３）を介して照明光で基板（１４）を露光
する方法において、マスクは、基板上に転写すべきパタ
ーン（１２ｉ）と、パターンの近傍に形成され、且つそ
の透過光の位相が、マスクの構成上、パターンを透過す
る透過光の位相と同位相となるとともに、前記パターン
の一側の全面に渡って対向するように延在する補助パタ
ーン（１２ｋ、１２ｌ）とを備え、照明光は、照明光学
系内でマスクのパターン面に対してほぼフーリエ変換の
関係となる所定面（１５）上での光量分布が中心部より
もその外側で高められることとした。また請求項７に記
載の発明では、照明光学系（１−１０）を通してマスク
（１１）に照明光を照射し、投影光学系（１３）を介し
て照明光で基板（１４）を露光する方法において、マス
クは、基板上に転写すべきパターン（１２ｒ）の近傍に
形成された補助パターン（１２ｓ，１２ｔ）を備え、照
明光は、照明光学系内でマスクのパターン面に対してほ
ぼフーリエ変換の関係となる所定面（１５）上での光量
分布が中心部よりもその外側で高められ、且つその光量
分布がパターンの中心から補助パターンの中心までの間
隔（ｄ／２）に応じて設定されることとした。また請求
項８に記載の発明では、照明光学系（１−１０）を通し
てマスク（１１）に照明光を照射し、投影光学系（１
３）を介して照明光で基板（１４）を露光する方法にお
いて、マスクは、基板上に転写すべきパターン（１２
ａ，１２ｄ）の近傍に形成された補助パターン（１２
ｂ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｆ）を有し、照明光学系内に
回折光学素子（回折格子や多面プリズム）を配置して、
照明光学系内でマスクのパターン面に対してほぼフーリ
エ変換の関係となる所定面（１５）上での照明光の光量
分布を中心部よりもその外側で高めることとした。また
請求項４１に記載の発明では、照明光学系（１−１０）
内でフォトマスクのパターン面に対してほぼフーリエ変
換の関係となる所定面（１５）上での光量分布が中心部
よりもその外側で高められる照明光で照明されることに
より、投影光学系（１３）を介して基板（１４）上に転
写されるパターン（１２ｄ）を有するフォトマスク（１
１）であって、パターン（１２ｄ）は、所定方向に所定
長さを有するとともに、遮光部で形成されており、遮光
部で形成され、且つパターンの近傍に形成され、且つ所
定長さのパターンに対向するように所定方向に少なくと
も所定長さに渡って延在する補助パターン（１２ｅ，１
２ｆ）を有し、補助パターンの大きさを投影光学系の解
像限界程度以下とし、かつパターンの中心と補助パター
ンの中心との間隔（ｄ／２）を投影光学系の解像限界程
度とした。また請求項４２に記載の発明では、照明光学
系（１−１０）内でフォトマスクのパターン面に対して
ほぼフーリエ変換の関係となる所定面（１５）上での光
量分布が中心部よりもその外側で高められる照明光で照
明されることにより、投影光学系（１３）を介して基板
（１４）上に転写されるパターン（１２ａ．１２ｄ）を
有するフォトマスク（１１）であって、パターンは、所
定方向に所定長さを有しており、その透過光の位相が、
マスクの構成上、パターンを透過する透過光の位相と同
位相となるとともに、所定長さのパターンに対向するよ
うに所定方向に少なくとも所定長さに渡って延在する補
助パターン（１２ｂ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｆ）を前記
パターンの近傍に有し、補助パターンの大きさを投影光
学系の解像限界程度以下とし、かつパターンの中心と補
助パターンの中心との間隔（ｄ／２）を投影光学系の解
像限界程度とした。また請求項４３に記載の発明では、
照明光学系（１−１０）内でフォトマスクのパターン面
に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面（１５）
上での光量分布が中心部よりもその外側で高められる照
明光で照明されることにより、投影光学系（１３）を介
して基板（１４）上に転写されるパターン（１２ｉ）を
有するフォトマスク（１１）であって、その透過光の位
相が、マスクの構成上、パターンを透過する透過光の位
相と同位相となるとともに、パターンの一側の全面に渡
って対向するように延在する補助パターン（１２ｋ，１
２ｌ）をパターンの近傍に有し、補助パターンの大きさ
を投影光学系の解像限界程度以下とし、かつパターンの
中心と補助パターンの中心との間隔（ｄ／２）を投影光
学系の解像限界程度とした。また請求項４４に記載の発
明では、照明光学系（１−１０）内でマスク上の回路パ
ターン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面
上での光量分布が中心部よりもその外側で高められる照
明光を、前記マスク上の前記回路パターンに照射し、投
影光学系（１３）を介して基板上に前記回路パターンを
転写して半導体素子を形成する方法であって、基板とし
てレジストが塗布されたウェハ（１４）を用意する第１
工程と、所定方向に所定長さを持つとともに遮光部で形
成された回路パターン（１２ｄ）と、回路パターンの近
傍に遮光部で形成され且つ前記所定長さの前記パターン
に対向するように前記所定方向に少なくとも前記所定長
さに渡って延在する補助パターン（１２ｅ，１２ｆ）と
を備えたマスク（１１）を用意する第２工程と、第２工
程で用意されたマスクに照明光を照射し、投影光学系を
介してレジストを露光する第３工程とを含むこととし
た。また請求項４５に記載の発明では、照明光学系（１
−１０）内でマスク上の回路パターン面に対してほぼフ
ーリエ変換の関係となる所定面上での光量分布が中心部
よりもその外側で高められる照明光を、前記マスク上の
前記回路パターンに照射し、投影光学系（１３）を介し
て基板上に回路パターンを転写して半導体素子を形成す
る方法であって、基板としてレジストが塗布されたウェ
ハ（１４）を用意する第１工程と、所定方向に所定長さ
を持つ回路パターン（１２ａ，１２ｄ）と、回路パター
ンの近傍に形成され、且つその透過光の位相が、マスク
の構成上、回路パターンを透過する透過光の位相と同位
相となるとともに、所定長さのパターンに対向するよう
に所定方向に少なくとも所定長さに渡って延在する補助
パターン（１２ｂ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｆ）とを備え
たマスク（１１）を用意する第２工程と、第２工程で用
意されたマスクに照明光を照射し、投影光学系を介して
レジストを露光する第３工程とを含むこととした。また
請求項４６に記載の発明では、照明光学系（１−１０）
内でマスク上の回路パターン面に対してほぼフーリエ変
換の関係となる所定面上での光量分布が中心部よりもそ
の外側で高められる照明光を、前記マスク上の前記回路
パターンに照射し、投影光学系（１３）を介して基板上
に回路パターンを転写して半導体素子を形成する方法で
あって、基板としてレジストが塗布されたウェハ（１
４）を用意する第１工程と、回路パターン（１２ｉ）
と、回路パターンの近傍に形成され、且つその透過光の
位相が、マスクの構成上、回路パターンを透過する透過
光の位相と同位相となるとともに、前記パターンの一側
の全面に渡って対向するように延在する補助パターン
（１２ｋ，１２ｌ）とを備えたマスク（１１）を用意す
る第２工程と、第２工程で用意されたマスクに照明光を
照射し、投影光学系を介してレジストを露光する第３工
程とを含むこととした。

【００１０】

【作用】本発明においては、転写すべき回路パターンの
近傍に投影光学系の解像限界以下程度の幅の補助パター
ンを設けたレチクルを使用し、照明光学系の瞳面、若し
くはその近傍の面（以下、照明光学系の瞳面で代表す
る）内において、照明光学系の光軸から偏心した位置に
中心を有する局所領域を通過するように制限された光束
でレチクルを照射するようにした。このため、光束の通
過する局所領域の中心をパターンの線幅や方向性（パタ
ーンの描かれている方向）等で決定される所定の位置に
設定すれば、転写されるべき回路パターンとその近傍に
設けられた補助パターンとに対して波面の位相が互いに
反転した光束を照射することが可能となる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の実施例による露光方法を適
用するのに最適な投影型露光装置の概略的な構成を示す
図である。光源１で発生した光束は楕円鏡２、反射鏡３
で反射され、レンズ系４を介してフライアイレンズ５に
入射する。フライアイレンズ５を射出した光束はレンズ
系６を介して、光ファイバー等の光分割器７に入射す
る。光分割器７は、入射部７ｉより入射した光束を複数
に分割して複数の射出部７ａ，７ｂより射出する。射出
部７ａ，７ｂの射出面はレチクル１１上のパターン１２
の存在する面に対してレンズ系８，１０、及び反射鏡９
を介してフーリエ面となる面（照明光学系の瞳面）１
５、若しくはその近傍の面内に設けられている。これら
射出部７ａ，７ｂの位置の光軸ＡＸからの距離は、照明
光束のレチクル１１への入射角に応じて決まるものであ
る。射出部７ａ，７ｂから射出した複数の光束は、レン
ズ系８、反射鏡９、及びレンズ系１０を介して夫々所定
の入射角を以てレチクル１１を照明する。このレチクル
１１はレチクルステージＲＳ上に載置されている。レチ
クル１１上のパターン１２で発生した回折光は、投影光
学系１３を介してウェハ１４上に結像し、パターン１２
の像を転写する。ウェハ１４は光軸ＡＸに垂直な平面内
を２次元方向に移動可能なウェハステージＷＳ上に載置
されており、パターン１２の転写領域を逐次移動可能と
なっている。尚、この露光装置は、レチクル１１に照射
される光量を制御するシャッター、及び照射量計等を照
明光学系中に有しているものとする。また光源１として
は、水銀ランプ等の輝線ランプやレーザ光源が用いられ
る。さらに、本実施例では照明光束を分割する光分割器
７として光ファイバーを用いたが、他の部材、例えば回
折格子や多面プリズムなどを用いてもよい。

【００１２】上記構成において、光源１とフライアイレ
ンズ５の射出面（照明光学系の瞳面１５）、光ファイバ
ー７の射出面、及び投影光学系１３の瞳面１８は互いに
共役であり、また、フライアイレンズ５の入射面と光フ
ァイバー７の入射面、レチクル１１のパターン面、及び
ウェハ１４の転写面は互いに共役である。その他、光分
割器７よりレチクル１１側、即ち射出部７ａ，７ｂの射
出面近傍に、照明均一化のためさらに別のフライアイレ
ンズを追加してもよい。このとき、フライアイレンズは
単独のものであっても、複数のフライアイレンズ群より
構成されたものであってもよい。また、投影光学系１
３、及び照明光学系１〜１０の色収差の補正状態によっ
ては、照明光学系中に波長選択素子（干渉フィルターな
ど）を加えてもよい。

【００１３】従来の装置を用いてレチクルを照明した場
合には、例えば微細な周期的パターンで発生した回折光
のうち０次光しか投影光学系１３を通過することができ
ずにパターンを解像することができなかった場合でも、
上記の装置を用いたレチクルの照明を行えば、光分割器
７の射出部７ａ，７ｂより射出した照明光束はレチクル
１１に所定の角度を以て入射するので、レチクルのパタ
ーンから発生した±１次回折光のうち何れか１光束と０
次回折光との合わせて２光束が投影光学系の瞳面を通過
することが可能となり、よりピッチの小さい（微細な）
パターンまで解像することが可能となる。

【００１４】次に本発明の実施例に用いられるレチクル
のパターンについて図４、図５、図６、図７、図８を用
いて説明する。図４（ａ）は、本発明の実施例に用いら
れるレチクルのパターンの様子を示す図である。光透過
性のガラス基板であるレチクル１１の一表面には回路パ
ターンとしてクロム等の遮光部材（斜線部）がパターニ
ングされている。遮光部材中には、所謂孤立スペースパ
ターンとしての透過部１２ａ，１２ｂ，１２ｃが設けら
れている。また図４（ｂ）は、本発明の実施例に用いら
れるレチクルのパターンの他の例の様子を示す図であ
る。この場合、レチクル１１上には所謂孤立ラインパタ
ーンとしての遮光部１２ｄ，１２ｅ，１２ｆがパターニ
ングされている。上記パターンのうち、透過部１２ａ及
び遮光部１２ｄが転写されるべき回路パターンであり、
透過部１２ｂ，１２ｃ及び遮光部１２ｅ，１２ｆは、投
影光学系の解像限界以下の幅の補助パターンである。

【００１５】図５、図６、図７、図８は、本発明の実施
例に用いられるレチクルのパターンの例を示す図であ
る。図５は、上記の図４（ａ）に示すものと同じ孤立ス
ペースパターンの例を示す平面図であり、回路パターン
１２ｇの両側には補助パターン１２ｈ，１２ｉ（透過
部）が描画されている。このスペースパターンに対する
補助パターンは、パターン１２ｇの幅（短手）方向にの
み付加するものとしたが、パターン１２ｇの長さ（長
手）方向の先端にも同様に補助パターンを付加してもよ
い。この場合、デフォーカスによってパターン１２ｇの
長さが変化するのを低減することができる。

【００１６】図６は、格子状の透過部で形成された回路
パターン１２ｊで囲まれた遮光部領域１２ｌの中に枠状
の透過部で形成された補助パターン１２ｋを設けた例で
ある。図７は、所謂ホールパターン１２ｍの各辺の近傍
に複数の補助パターン１２ｎを設けた例である。またホ
ールパターンについては図８の如く、ホールパターン１
２ｏを囲むように補助パターン１２ｑを設けてもよい。
このホールパターン１２ｏは四角形に限らず、例えば円
形や正八角形等のパターンであってもよい。

【００１７】何れの例においても補助パターンの幅（短
辺）は使用する投影型露光装置の投影光学系の解像限界
以下程度であり、また回路パターンとの距離も使用する
投影型露光装置の投影光学系の解像限界程度とする。以
上のように、補助パターンを併設した回路パターンが描
画されたレチクルを、照明光学系の瞳面において照明光
学系の光軸から偏心した位置に中心を有する局所領域を
通過するように制限された光束で照明し、投影光学系を
介してウェハ上に投影露光する。この露光方法について
図９を参照して説明する。

【００１８】図９（ａ）は、本発明の実施例による露光
方法を用いた照明を行ったときの照明光束のレチクルへ
の照射状態を示す概略的な図である。レチクル１１のパ
ターン面には、転写すべき回路パターン１２ａの近傍に
投影光学系の解像限界以下程度の補助パターン１２ｂ，
１２ｃが設けてある。回路パターン１２ａの幅は図１０
（ａ）に示す回路パターン１２ｐと同一であり、また補
助パターン１２ｂ，１２ｃは投影光学系の解像限界以下
程度のものとする。このとき、照明光学系の瞳面におい
て照明光学系の光軸から偏心した位置に中心を有する局
所領域を通過するように制限された光束でレチクルを照
明すれば、照明光束Ｌ２はパターンに対して所定の角度
だけ傾いた（垂直でない）方向から入射する。この角
度、及び方向が回路パターン１２ａ及び補助パターン１
２ｂ，１２ｃの線幅や方向性に対して最適となるよう
に、上述の光束の通過する局所領域の中心位置を決定す
れば、回路パターン１２ａは＋の振幅で照明され、補助
パターン１２ｂ，１２ｃは共に−の振幅で照明される。
この照明光束Ｌ２の等波面のうち、＋の振幅のものを実
線Ｌ２ａ、−の振幅のものを破線Ｌ２ｂで示す。尚、照
明光束のパターンに対する入射角θは、補助パターン１
２ｂと１２ｃとの間隔をｄとして、ｓｉｎθ＝λ／ｄで
与えられる角度である。また入射方向は、パターンの描
かれている方向（パターンの長手方向）の方向ベクトル
を含み、且つ入射角θで規定される面内の方向である。
このことについては後述する。

【００１９】図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すような露
光方法をとった場合のパターン部を透過する光の振幅分
布を示す図である。このとき回路パターン１２ａ、及び
補助パターン１２ｂ，１２ｃを透過する光の複素振幅
は、上述のように夫々、＋，−，−である。その結果ウ
ェハ上では正の振幅分布Ａａと負の振幅分布Ａｂ，Ａｃ
とが生じている。回路パターン１２ａと１２ｐの幅はほ
ぼ同じであるので、パターン１２ａの像の振幅分布Ａａ
は図１０（ｂ）に示す従来の露光方法による振幅分布Ａ
ｐとほぼ同様である。しかしながら本発明の場合、補助
パターン１２ｂ，１２ｃからの振幅分布Ａｂ，Ａｃがこ
れに加わることになる。このため、回路パターンからの
振幅分布Ａａ（＞０）と補助パターンからの振幅分布Ａ
ｂ，Ａｃ（＜０）は夫々相殺し、従って像の強度分布は
図９（ｃ）に示すＥａのような鋭いピークとして現れ
る。この強度分布Ｅａのうち、ウェハ上のレジストを感
光させる強度（現像によって完全に除去、又は保存され
る露光量）を持った幅は、図１０（ｃ）に示す幅Ｗ₁よ
りも狭い幅Ｗ₂で示される。従って、従来の方法で得ら
れる幅Ｗ₁よりも微細な幅Ｗ₂のパターンを転写するこ
とが可能である。

【００２０】本発明の実施例で使用する投影型露光装置
では、照明光学系の瞳面内において照明光束の通過する
局所領域の中心位置、即ち図１に示す光分割器（光ファ
イバー）７の射出部７ａ，７ｂの照明光学系の瞳面１５
での位置は、使用するレチクルのパターンの描かれてい
る方向や幅、ピッチ等に応じて可変であることが望まし
い。つまりこれは、レチクルへの照明光束の入射角や入
射方向が、夫々パターンの描かれている方向や幅、ピッ
チ（この場合、特に補助パターンの間隔）によって決定
されるからである。さらに言えば、転写すべき回路パタ
ーンとその近傍の補助パターンとに、夫々位相の反転し
た等波面が達するような光束でレチクルを照明すればよ
い。このようにして決定された入射方向に応じて照明光
学系の瞳面内での光軸ＡＸからの偏心方向を決定し、ま
た入射角に応じて光軸ＡＸからの偏心量を決定すること
になる。

【００２１】前述の図５に示すような１次元のスペース
パターンの場合（ラインパターンの場合も同様）、照明
光束はレチクル上のパターンに対して例えば図９（ａ）
に示すような方向から入射すればよい。即ち、図９
（ａ）は回路パターン１２ａ、及び補助パターン１２
ｂ，１２ｃの描かれている方向と直交する方向での断面
を表しており、照明光束Ｌ２は、紙面に平行にレチクル
１１に入射するものである。１次元スペースパターン、
及びラインパターンの場合、照明光束のレチクルへの入
射方向は図９（ａ）の如く傾いた照明光束Ｌ２と、レチ
クル面の垂線についてＬ２と対称な方向からの光束（不
図示）との２光束により照明されるとよい。つまり、照
明光学系の瞳面１５における照明光束の通過する局所領
域の中心位置は光軸ＡＸに対してほぼ対称な２か所とし
た方がよい。これは、ウェハがデフォーカスしたときの
波面収差の影響による像の位置ずれ（所謂テレセンず
れ）を少なくするためである。よって、ウェハが正確に
ベストフォーカス位置にあるときは、図示したような１
方向からの光束でも構わない。但し、レチクル１１上の
補助パターンの間隔、及び方向性が１通りの場合に限ら
れる。投影型露光装置の照明光学系の瞳面における照明
光束の通過する局所領域の中心位置は、上述のように決
定される。

【００２２】また図６に示すような格子状パターン及び
図７、図８に示すホールパターンの場合、各パターンは
２次元方向に補助パターンを有している。この場合、例
えば各補助パターンの描かれている方向に直交する方向
から照明光束が入射すればよい。従って照明光学系の瞳
面における照明光束の通過する局所領域の中心位置は、
上記のように決定された２か所、或いは４か所とすれば
よい。つまり２次元方向に描かれたパターンを照明する
場合、照明光束の通過する局所領域の中心位置を光軸Ａ
Ｘから偏心した２か所とするときは２次元方向の補助パ
ターンに夫々最適となる２か所とし、４か所とするとき
は先の２か所と光軸ＡＸに対して夫々対称となる２か所
を加えればよい。尚、この場合、中心位置を４か所とし
た方が全照明光束の光量重心を光軸ＡＸと一致させるこ
とができるために、ウェハが微小にデフォーカスした際
に生じる像の横方向の位置ずれ（テレセンずれ）を防止
することができる。

【００２３】以上の実施例では、各パターンの描かれて
いる方向に直交する方向から光束を照明するようにした
が、前にも述べたとおり照明光束のパターンに対する入
射角、及び入射方向は、レチクル上のパターンと補助パ
ターンとの間隔、及び各パターンの描かれている方向に
よって決まるものである。このことについてさらに図１
１を用いて説明する。図１１（ａ），（ｃ）は共にレチ
クル１１上に形成されるパターンの一部分の例を表わす
図である。図１１（ｂ）は図１１（ａ）のパターンの場
合に最適な照明光学系の瞳面１５での照明光束の通過す
る局所領域の中心位置（光分割器による２次光源の位置
であり、照明光束中心を表す）を示し、同様に図１１
（ｄ）は図１１（ｃ）のパターンの場合に最適な２次光
源の位置を示す図である。

【００２４】図１１（ａ）は、１次元の孤立スペースパ
ターンを表す図であって、このパターンは本来の回路パ
ターン１２ｒ（透光パターン）と、その両側の補助パタ
ーン１２ｓ，１２ｔとから成っている。前述のとおり、
補助パターン１２ｓ，１２ｔの幅は解像限界程度以下で
ある。また、補助パターン１２ｓ，１２ｔの間隔はｄだ
け離れているものとする。

【００２５】図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のパターン
に対して最適な照明光学系の瞳面１５中での２次光源
（射出部７ａ〜７ｄ）の位置を示す図である。このと
き、フーリエ変換面にできる夫々の２次光源の最適位置
は図１１（ｂ）に示すように瞳面内に仮定したＹ方向の
線分Ｌα上、及び線分Ｌβ上の任意の位置となる。尚、
図１１（ｂ）は、パターンに対する瞳面１５を光軸方向
より見た図であり、且つ瞳面１５内の座標系Ｘ，Ｙは、
同一方向からパターンを見た図１１（ａ）と同一にして
ある。線分Ｌα，Ｌβは光軸が通過する中心Ｃから夫々
α，βだけ離れており、露光波長をλとしたとき、α＝
β＝ｆ・λ／ｄに等しい。（ｆはレチクルのパターン面
と瞳面１５をフーリエ変換の関係とする光学系（レン
ズ、またはレンズ群）の焦点距離とする。）これらの線
分Ｌα，Ｌβ上より発する照明光束は、レチクル面にお
いてパターンに対して傾いて（垂直でない方向から）入
射する。そして、図１１（ａ）に示す孤立スペースパタ
ーンの描かれた方向に垂直な方向の断面Ａ−Ｂを考えた
とき、補助パターン１２ｓ，１２ｔと回路パターン１２
ｒとに照射される光の振幅は、符号が反転した（位相が
反転した）ものとなる。例えば図１１（ｂ）に示す点Ｄ
から発生した照明光束は、レチクル１１のパターン面上
で、 ψ＝ｅｘｐ｛−２πｉ（βｘ／ｆλ＋δｙ／ｆλ）｝の振幅分布となる。

【００２６】ここで、β＝ｆ・λ／ｄであるから、 ψ＝ｅｘｐ｛−２πｉ（ｘ／ｄ＋δｙ／ｆλ）｝となる。今、図１１（ａ）中の断面Ａ−Ｂのｙ座標をｙ
₀とすると、このｙ＝ｙ₀における照明光の振幅ψ
₀は、 ψ₀＝ｅｘｐ（−２πｉｘ／ｄ）×ｅｘｐ（−２πｉδ
ｙ₀／ｆλ）となる。

【００２７】ここで、ｅｘｐ（−２πｉδｙ₀／ｆλ）
は、ｘについてコンスタント（＝const.）である。従っ
て、断面Ａ−Ｂにおける光の振幅は、 ψ₀＝const.×ｅｘｐ（−２πｉｘ／ｄ）となる。回路パターン１２ｒと各補助パターン１２ｓ，
１２ｔとの距離は夫々ｄ／２であるので、回路パターン
１２ｒ上の振幅を、 ψ_0r＝const.×ｅｘｐ（−２πｉｘ₀／ｄ）とすれば、補助パターン１２ｓ，１２ｔ上では夫々、 ψ_0s＝const.×ｅｘｐ｛−２πｉ（ｘ₀−ｄ／２）／
ｄ｝＝ψ_0r×ｅｘｐ｛２πｉ×１／２｝＝−ψ_0r ψ_0r＝const.×ｅｘｐ｛−２πｉ（ｘ₀＋ｄ／２）／
ｄ｝＝ψ_0r×ｅｘｐ｛２πｉ×（−１／２）｝＝−ψ_0r となる。従って、先に述べたように回路パターン１２ｒ
上の照明光の振幅と、補助パターン１２ｓ，１２ｔ上の
照明光の振幅とを逆符号にすること、即ち照明光束の波
面の位相を反転させることができる。

【００２８】図１１（ｃ）は、孤立ホールパターンを示
す図であり、ホールパターン１２ｕの各辺の近傍に複数
の補助パターン１２ｖ₁〜１２ｖ₄が設けられている。
このとき各補助パターンの間隔は図に示す通り、Ｘ，Ｙ
方向に夫々ｄｘ，ｄｙであるとする。この様なパターン
は、前述の図１１（ａ）に示すようなパターンを２次元
に拡張したものと考えることができる。従って、照明光
学系瞳面１５上での２次光源像の位置は、図１１（ｂ）
と同様の線分Ｌα，Ｌβ上に加えて、図１１（ｄ）に示
す線分Ｌγ，Ｌε上にあればよい。この場合、線分Ｌ
α，Ｌβ上の位置はＸ方向に設けられた補助パターン１
２ｖ₁，１２ｖ₃に対応するものであり、また線分Ｌ
γ，Ｌε上の位置はＹ方向に設けられた補助パターン１
２ｖ₂，１２ｖ₄に対応するものである。尚、図１１
（ｃ）と図１１（ｄ）との位置、回転関係は、図１１
（ａ）と図１１（ｂ）との関係と同じである。

【００２９】ここで、α＝β＝ｆ・λ／ｄｘ γ＝ε＝ｆ・λ／ｄｙである。また、２次光源像の位置が瞳面１５上で線分Ｌ
α，Ｌβ、及びＬγ，Ｌεの交点Ｐζ，Ｐη，Ｐκ，Ｐ
μ上にあると、Ｘ方向に設けられた補助パターン１２ｖ
₁，１２ｖ₃、及びＹ方向に設けられた補助パターン１
２ｖ₂，１２ｖ₄のいずれに対しても最適な光源位置と
なり好ましい。尚、図１１（ｂ），図１１（ｄ）のいず
れにおいても、実際の２次光源像の位置（光量分布）は
線分Ｌα，Ｌβ，Ｌγ，Ｌε上のみに限定されるもので
はなく、Ｌα，Ｌβ，Ｌγ，Ｌε上を中心としてある程
度の広がり（即ちコヒーレンスファクターσがある値を
持つが、これについては後述する）を有していても構わ
ない。

【００３０】以上においては２次元パターンとしてレチ
クル上の同一箇所に２次元の方向性を有するパターンを
仮定したが、同一パターン中の異なる位置に異なる方向
性を有する複数のパターンが存在する場合にも上記の方
法を適用することが出来る。例えば、図６に示すパター
ンはその例である。レチクル上のパターンが複数の方向
性を有しているか、若しくは補助パターンの間隔が複数
種類である場合、２次光源像の最適位置は、上述の様に
パターンの各方向性及び間隔に対応したものとなるが、
或いは各最適位置の平均位置に２次光源像を配置しても
よい。また、この平均位置は、パターンの微細度や重要
度に応じた重みを加味した荷重平均としてもよい。

【００３１】上記のことから、本発明の実施例による露
光方法を適用する露光装置には図２、及び図３に示すよ
うな光量分布調整機能を有していることが望ましい。こ
こで、この射出部と駆動部材との構成の一例を図２，図
３に基づいて説明する。図２及び図３は、本発明の実施
例による露光方法を適用するのに最適な投影型露光装置
の光分割器及び駆動部材の概略的な構成を示す図であ
る。図２は露光装置の光軸に対して垂直な方向から見た
構成を示したものであり、図３は光軸方向から見た構成
を示したものである。これらは、照明光学系の瞳面にお
ける照明光束の主光線の通過点を４点とした場合の構成
を示してある。射出部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、夫々
可変長支持棒１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを介して
駆動部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに接続され、
矢印Ａの方向に移動可能になっている。また駆動部材１
６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは、支持部材１６ｅ上に
移動可能に支持され、光軸ＡＸを中心とした円周（図２
においては紙面に垂直な面内）上を移動可能になってい
る。これらの機構により、２次光源像の位置は照明光学
系の瞳面１５内の任意の位置に移動可能となる。尚、射
出部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの数は４個に限定されるも
のではなく、使用するレチクルのパターンの種類に応じ
て最適な数にすればよい。

【００３２】以上、本実施例においては、透過部分から
成る回路パターン、及び補助パターン（孤立スペースパ
ターン）を有するレチクルを用いた場合について説明し
たが、共に遮光部分から成るパターン（孤立ラインパタ
ーン）を有するレチクルを用いた場合であっても同様の
効果が得られる。これは所謂「バビネの定理」に相当す
るものである。

【００３３】また、本発明において使用する投影型露光
装置では、レチクルを照明する光束、或いは複数の光束
の夫々の開口数が、照明系としてのσ値で0.１＜σ＜0.
３程度になることが望ましい。σ値が小さすぎると近接
効果等によって像の忠実度が低下し、また反対に大きす
ぎると回路パターンと補助パターン間での光の干渉性が
薄らぎ、本発明の効果が減少する。このため例えば図１
に示す装置の場合、光ファイバー射出部７ａ，７ｂの径
を、0.１＜σ＜0.３の条件を満たすような大きさにする
とよい。或いは照明光学系中に可変絞りを設けてσ値を
調整可能としてもよい。さらに、投影光学系自体の開口
数もパターンの線幅や方向性等に応じて可変となるよう
にしておくとよい。

【００３４】以上の実施例においては、使用する投影型
露光装置は前述の如く、照明光学系の瞳面において光軸
から偏心した位置に中心を有する局所領域に照明光束の
光量分布が集中しているものとしたが、変形例として上
記瞳面（若しくは、照明光学系内のフーリエ変換面）上
において輪帯状の光量分布を有する露光装置を使用する
こともできる。この場合、輪帯状光量分布の外径はσ値
相当で0.６〜0.８程度、内径はσ値相当で0.３〜0.６程
度とするとよい。

【００３５】本実施例に用いられるパターンの例では遮
光部（斜線部）はクロム等の遮光部材で構成されるとし
たが、この遮光部は単層の位相シフターで構成されてい
ても構わない。これは例えば、透過光の位相をπだけ変
化させるような位相シフターを用い、この位相シフター
の被着部を投影光学系の解像限界以下の大きさで、且つ
位相シフターのエッジで発生する回折光のうち０次以外
の回折光が投影光学系を透過しないようなピッチのマト
リックス状に配置した構成のものである。このような構
成の遮光部では、位相シフターの被着部と不被着部の夫
々を透過する光はπの位相差を有するために互いに相殺
され、結果としてウェハ上には暗部が生じる。つまり、
レチクル上で遮光性を持たせなくとも、ウェハ上では遮
光効果を得ることが可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、転写すべ
き回路パターンとその近傍の補助パターンとに、夫々位
相の反転した等波面が達するような光束で照明すること
が可能となり、そのため両パターンを透過する光束の振
幅分布が相殺されて鋭いピークをもつ強度分布のパター
ン像を得ることができる。つまり、補助パターンを設け
ることによる解像力の向上効果が増大するので、位相シ
フト用レチクル等を用いることなく、通常の遮光部と透
過部のみから成るレチクルを使用して、従来よりも微
細、且つ位相シフト用レチクルを使用した場合と同等の
パターンの転写が可能である。

【００３７】また、照明光学系の瞳面内における照明光
束の通過する局所領域の中心位置を可変としたことによ
り、パターンの線幅や方向性等が異なる種々のレチクル
に対して最適な露光を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による露光方法を適用するのに
最適な投影型露光装置の概略的な構成を示す図

【図２】本発明の実施例による露光方法を適用するのに
最適な投影型露光装置の光分割器及び駆動部材の概略的
な構成を示す側面図

【図３】本発明の実施例による露光方法を適用するのに
最適な投影型露光装置の光分割器及び駆動部材の概略的
な構成を示す平面図

【図４】本発明の実施例に用いられるレチクルのパター
ンの様子を示す図

【図５】本発明の実施例に用いられるレチクルのパター
ンの例を示す図

【図６】本発明の実施例に用いられるレチクルのパター
ンの例を示す図

【図７】本発明の実施例に用いられるレチクルのパター
ンの例を示す図

【図８】本発明の実施例に用いられるレチクルのパター
ンの例を示す図

【図９】（ａ）は本発明の実施例による露光方法を用い
た照明を行ったときのレチクルへの照明光束の照射状態
示す概略的な図（ｂ）は本発明の実施例による露光方法を用いた照明を
行ったときのパターン部を透過する光の振幅分布を示す
図（ｃ）は本発明の実施例による露光方法を用いた照明を
行ったときのパターンの像強度分布を示す図

【図１０】（ａ）は従来の技術による露光方法を用いた
照明を行ったときのレチクルへの照明光束の照射状態示
す概略的な図（ｂ）は従来の技術による露光方法を用いた照明を行っ
たときのパターン部を透過する光の振幅分布を示す図（ｃ）は従来の技術による露光方法を用いた照明を行っ
たときのパターンの像強度分布を示す図

【図１１】（ａ），（ｃ）は共にレチクル上に形成され
るパターンの一部分の例を表わす図（ｂ）は図１１（ａ）のパターンの場合に最適な照明光
学系の瞳面内での照明光束の通過する局所領域の中心位
置を表す図（ｄ）は図１１（ｃ）のパターンの場合に最適な照明光
学系の瞳面内での照明光束の通過する局所領域の中心位
置を表す図

【符号の説明】

７光分割器（光ファイバー）１１レチクル１２パターン１２ａ回路パターン１２ｂ補助パターン１２ｃ補助パターン１２ｄ回路パターン１２ｅ補助パターン１２ｆ補助パターン１５レチクルのパターン面のフーリエ面（照明光学系
の瞳面）１６ａ駆動部材１６ｂ駆動部材１６ｃ駆動部材１６ｄ駆動部材１６ｅ支持部材１７ａ可変長支持棒１７ｂ可変長支持棒１７ｃ可変長支持棒１７ｄ可変長支持棒Ｌ２照明光束Ｌ２ａ照明光束の正の等波面Ｌ２ｂ照明光束の負の等波面Ａａ回路パターンの透過光の振幅分布Ａｂ補助パターンの透過光の振幅分布Ａｃ補助パターンの透過光の振幅分布Ｅａ回路パターンの像の強度分布Ｅｂ補助パターンの像の強度分布Ｅｃ補助パターンの像の強度分布ｗ₂ 転写像の幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 G03F 1/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光学系を通してマスクに照明光を照
射し、投影光学系を介して前記照明光で基板を露光する
方法において、前記マスクは、所定方向に所定長さを持つとともに遮光
部で形成された前記基板上に転写すべきパターンと、前
記遮光部で形成され且つ前記パターンの近傍に形成され
且つ前記所定長さの前記パターンに対向するように前記
所定方向に少なくとも前記所定長さに渡って延在する補
助パターンとを備え、前記照明光は、前記照明光学系内で前記マスクのパター
ン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められることを
特徴とする露光方法。
【請求項２】前記遮光部は、透過光の位相を変化させ
る位相シフト部材を含むことを特徴とする請求項１に記
載の露光方法。
【請求項３】照明光学系を通してマスクに照明光を照
射し、投影光学系を介して前記照明光で基板を露光する
方法において、前記マスクは、所定方向に所定長さを持つとともに前記
基板上に転写すべきパターンと、前記パターンの近傍に
形成され、且つその透過光の位相が、前記マスクの構成
上、前記パターンを透過する透過光の位相と同位相とな
るとともに、前記所定長さの前記パターンに対向するよ
うに前記所定方向に少なくとも前記所定長さに渡って延
在する補助パターンとを備え、前記照明光は、前記照明光学系内で前記マスクのパター
ン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められることを
特徴とする露光方法。
【請求項４】照明光学系を通してマスクに照明光を照
射し、投影光学系を介して前記照明光で基板を露光する
方法において、前記マスクは、前記基板上に転写すべきパターンと、前
記パターンの近傍に形成され、且つその透過光の位相
が、前記マスクの構成上、前記パターンを透過する透過
光の位相と同位相となるとともに、前記パターンの一側
の全面に渡って対向するように延在する補助パターンと
を備え、前記照明光は、前記照明光学系内で前記マスクのパター
ン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められることを
特徴とする露光方法。
【請求項５】前記パターン及び前記補助パターンは、
遮光部で形成されていることを特徴とする請求項４に記
載の露光方法。
【請求項６】前記遮光部は、透過光の位相を変化させ
る位相シフト部材を含むことを特徴とする請求項５に記
載の露光方法。
【請求項７】照明光学系を通してマスクに照明光を照
射し、投影光学系を介して前記照明光で基板を露光する
方法において、前記マスクは、前記基板上に転写すべきパターンの近傍
に形成された補助パターンを備え、前記照明光は、前記照明光学系内で前記マスクのパター
ン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められ、且つそ
の光量分布が前記パターンの中心から前記補助パターン
の中心までの間隔に応じて設定されることを特徴とする
露光方法。
【請求項８】照明光学系を通してマスクに照明光を照
射し、投影光学系を介して前記照明光で基板を露光する
方法において、前記マスクは、前記基板上に転写すべきパターンの近傍
に形成された補助パターンを有し、前記照明光学系内に回折光学素子を配置して、前記照明
光学系内で前記マスクのパターン面に対してほぼフーリ
エ変換の関係となる所定面上での前記照明光の光量分布
を中心部よりもその外側で高めることを特徴とする露光
方法。
【請求項９】前記照明光は、前記パターンの微細度又
は描画方向、もしくは前記パターンの中心から前記補助
パターンの中心までの間隔に応じて、前記所定面上での
光量分布が調整されることを特徴とする請求項１乃至請
求項８のうちのいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１０】前記所定面上で前記中心部の外側に分
布する照明光は、前記パターンの中心と前記補助パター
ンの中心との間隔に応じた角度だけ、前記照明光学系の
光軸に関して傾いて前記マスクに照射されることを特徴
とする請求項１乃至請求項９のうちのいずれか１項に記
載の露光方法。
【請求項１１】前記パターン及び前記補助パターンの
描画方向に基づいて、前記照明光の前記マスクに対する
入射方向を決定することを特徴とする請求項１乃至請求
項１０のうちのいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１２】前記パターンの微細度に応じて前記光
量分布が高められる外側領域の前記照明光学系の光軸か
らの距離を定めることを特徴とする請求項１乃至請求項
１１のうちのいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１３】前記照明光は、前記照明光学系内で前
記マスクのパターン面に対してほぼフーリエ変換の関係
となる所定面上での光量分布が、ほぼ輪帯状の特定領域
内で高められることを特徴とする請求項１乃至請求項１
２のうちのいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１４】前記特定領域から射出する照明光の開
口数と前記投影光学系の開口数との比が０．６程度以上
となるように前記特定領域の外径が定められることを特
徴とする請求項１３に記載の露光方法。
【請求項１５】前記特定領域から射出する照明光の開
口数と前記投影光学系の開口数との比が０．６程度以下
となるように前記特定領域の内径が定められることを特
徴とする請求項１３または請求項１４に記載の露光方
法。
【請求項１６】前記照明光は、前記照明光学系内で前
記マスクのパターン面に対してほぼフーリエ変換の関係
となる所定面上での光量分布が、前記照明光学系の光軸
から偏心した少なくとも１つの局所領域で高められるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項１２のうちのいずれ
か１項に記載の露光方法。
【請求項１７】前記局所領域の中心位置は前記パター
ンの中心から前記補助パターンの中心までの間隔に基づ
き決定されることを特徴とする請求項１６に記載の露光
方法。
【請求項１８】前記局所領域の前記中心位置は、前記
パターン及び前記補助パターンの描画方向に基づいて決
定されることを特徴とする請求項１６または請求項１７
に記載の露光方法。
【請求項１９】前記局所領域の前記中心位置の前記光
軸からの偏心量は、前記パターンの中心から前記補助パ
ターンの中心までの間隔に基づき決定され、前記中心位
置の前記光軸からの偏心方向は、前記描画方向に基づき
決定されることを特徴とする請求項１８に記載の露光方
法。
【請求項２０】前記照明光は、前記所定面上での光量
分布が、照明光学系の光軸から偏心した複数の局所領域
で高められることを特徴とする請求項１６乃至請求項１
９のうちのいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項２１】前記複数の局所領域のそれぞれの中心
位置は、前記パターンの描画方向に対してほぼ垂直な方
向に離れた位置とされ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】前記複数の局所領域のそれぞれの中心
位置は、前記照明光学系の光軸を通り且つ前記描画方向
に平行な線に対して前記垂直方向にそれぞれ所定距離だ
け離れた線上の、任意の位置とされることを特徴とする
請求項２１に記載の露光方法。
【請求項２３】前記複数の局所領域のそれぞれの中心
位置は、前記照明光学系の光軸に対してほぼ対象な位置
とされ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】前記補助パターンは所定方向に沿って
形成され、前記照明光は、前記所定面上での光量分布が前記所定方
向によって分離される一対の局所領域内でそれぞれ高め
られることを特徴とする請求項２０乃至請求項２３のう
ちのいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項２５】前記補助パターンは、互いに直交する
第１及び第２方向にそれぞれ沿って形成され、前記照明光は、前記所定面上での光量分布が前記第１及
び第２方向によって区画される４つの局所領域内でそれ
ぞれ高められることを特徴とする請求項２０乃至請求項
２３のうちのいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項２６】前記照明光は、前記所定面上での光量
重心が前記照明光学系の光軸とほぼ一致することを特徴
とする請求項２３乃至請求項２５のうちのいずれか１項
に記載の露光方法。
【請求項２７】前記局所領域から射出する照明光の開
口数と前記投影光学系の開口数との比が０．１〜０．３
程度となるように前記局所領域の大きさが定められるこ
とを特徴とする請求項１６乃至請求項２６のうちのいず
れか１項に記載の露光方法。
【請求項２８】前記パターン上での前記照明光の振幅
の符号と、前記補助パターン上での前記照明光の振幅の
符号とを異ならせることを特徴とする請求項１乃至請求
項２７のうちのいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項２９】前記パターン上での前記照明光の位相
は、前記補助パターン上での前記照明光の位相に対して
反転した等波面となることを特徴とする請求項２８に記
載の露光方法。
【請求項３０】前記照明光の照射によって前記パター
ンから発生する０次回折光と１つの１次回折光とで前記
パターンの像を前記基板上に形成することを特徴とする
請求項１乃至請求項２９のうちのいずれか１項に記載の
露光方法。
【請求項３１】前記照明光は前記マスク上で前記照明
光学系の光軸に関してほぼ対称的に傾いた一対の光束を
含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３０のうちの
いずれか１項に記載の露光方法。
【請求項３２】前記基板上の転写すべきパターンに応
じて、前記投影光学系の開口数を調整することを特徴と
する請求項１乃至請求項３１のうちのいずれか１項に記
載の露光方法。
【請求項３３】前記補助パターンはその大きさが前記
投影光学系の解像限界程度以下に定められることを特徴
とする請求項１乃至請求項３２のうちのいずれか１項に
記載の露光方法。
【請求項３４】前記補助パターンの中心と前記パター
ンの中心との間隔は、前記投影光学系の解像限界程度に
定められることを特徴とする請求項１乃至請求項３３の
うちのいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項３５】前記補助パターンは前記パターンをほ
ぼ囲むように形成されることを特徴とする請求項１乃至
請求項３４のうちのいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項３６】前記補助パターンは前記パターンに沿
って延びる帯状パターンであることを特徴とする請求項
１乃至請求項３４のうちのいずれか１項に記載の露光方
法。
【請求項３７】前記パターンと前記補助パターンはそ
れぞれ第１方向に沿って延びるとともに、前記補助パタ
ーンは前記第１方向と直交する第２方向に関して前記パ
ターンを挟んでその両端にそれぞれ設けられることを特
徴とする請求項３６に記載の露光方法。
【請求項３８】前記補助パターンは、前記第２方向に
沿って延び、かつ第１方向に関して前記パターンを挟ん
でその両端にそれぞれ設けられることを特徴とする請求
項３７に記載の露光方法。
【請求項３９】前記パターンは孤立パターンであるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３８のうちのいずれ
か１項に記載の露光方法。
【請求項４０】請求項１乃至請求項３９のうちのいず
れか１項に記載の露光方法を用いて、前記マスク状に形
成された回路パターンを前記基板上に転写する工程を含
むことを特徴とする半導体素子の形成方法。
【請求項４１】照明光学系内でフォトマスクのパター
ン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められる照明光
で照明されることにより、投影光学系を介して基板上に
転写されるパターンを有するフォトマスクであって、前記パターンは、所定方向に所定長さを有するととも
に、遮光部で形成されており、前記遮光部で形成され、且つ前記パターンの近傍に形成
され、且つ前記所定長さの前記パターンに対向するよう
に前記所定方向に少なくとも前記所定長さに渡って延在
する補助パターンを有し、前記補助パターンの大きさを前記投影光学系の解像限界
程度以下とし、かつ前記パターンの中心と前記補助パタ
ーンの中心との間隔を前記投影光学系の解像限界程度と
したことを特徴とするフォトマスク。
【請求項４２】照明光学系内でフォトマスクのパター
ン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められる照明光
で照明されることにより、投影光学系を介して基板上に
転写されるパターンを有するフォトマスクであって、前記パターンは、所定方向に所定長さを有しており、その透過光の位相が、前記マスクの構成上、前記パター
ンを透過する透過光の位相と同位相となるとともに、前
記所定長さの前記パターンに対向するように前記所定方
向に少なくとも前記所定長さに渡って延在する補助パタ
ーンを前記パターンの近傍に有し、前記補助パターンの大きさを前記投影光学系の解像限界
程度以下とし、かつ前記パターンの中心と前記補助パタ
ーンの中心との間隔を前記投影光学系の解像限界程度と
したことを特徴とするフォトマスク。
【請求項４３】照明光学系内でフォトマスクのパター
ン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められる照明光
で照明されることにより、投影光学系を介して基板上に
転写されるパターンを有するフォトマスクであって、その透過光の位相が、前記マスクの構成上、前記パター
ンを透過する透過光の位相と同位相となるとともに、前
記パターンの一側の全面に渡って対向するように延在す
る補助パターンを前記パターンの近傍に有し、前記補助パターンの大きさを前記投影光学系の解像限界
程度以下とし、かつ前記パターンの中心と前記補助パタ
ーンの中心との間隔を前記投影光学系の解像限界程度と
したことを特徴とするフォトマスク。
【請求項４４】照明光学系内でマスク上の回路パター
ン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められる照明光
を、前記マスク上の前記回路パターンに照射し、投影光
学系を介して基板上に前記回路パターンを転写して半導
体素子を形成する方法であって、前記基板としてレジストが塗布されたウェハを用意する
第１工程と、所定方向に所定長さを持つとともに遮光部で形成された
前記回路パターンと、前記回路パターンの近傍に前記遮光部で形成され且つ前
記所定長さの前記パターンに対向するように前記所定方
向に少なくとも前記所定長さに渡って延在する補助パタ
ーンとを備えたマスクを用意する第２工程と、前記第２工程で用意された前記マスクに前記照明光を照
射し、前記投影光学系を介して前記レジストを露光する
第３工程とを含むことを特徴とする半導体素子の形成方
法。
【請求項４５】照明光学系内でマスク上の回路パター
ン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められる照明光
を、前記マスク上の前記回路パターンに照射し、投影光
学系を介して基板上に前記回路パターンを転写して半導
体素子を形成する方法であって、前記基板としてレジストが塗布されたウェハを用意する
第１工程と、所定方向に所定長さを持つ前記回路パターンと、前記回
路パターンの近傍に形成され、且つその透過光の位相
が、マスクの構成上、前記回路パターンを透過する透過
光の位相と同位相となるとともに、前記所定長さの前記
パターンに対向するように前記所定方向に少なくとも前
記所定長さに渡って延在する補助パターンとを備えたマ
スクを用意する第２工程と、前記第２工程で用意された前記マスクに前記照明光を照
射し、前記投影光学系を介して前記レジストを露光する
第３工程とを含むことを特徴とする半導体素子の形成方
法。
【請求項４６】照明光学系内でマスク上の回路パター
ン面に対してほぼフーリエ変換の関係となる所定面上で
の光量分布が中心部よりもその外側で高められる照明光
を、前記マスク上の前記回路パターンに照射し、投影光
学系を介して基板上に前記回路パターンを転写して半導
体素子を形成する方法であって、前記基板としてレジストが塗布されたウェハを用意する
第１工程と、前記回路パターンと、前記回路パターンの近傍に形成さ
れ、且つその透過光の位相が、マスクの構成上、前記回
路パターンを透過する透過光の位相と同位相となるとと
もに、前記パターンの一側の全面に渡って対向するよう
に延在する補助パターンとを備えたマスクを用意する第
２工程と、前記第２工程で用意された前記マスクに前記照明光を照
射し、前記投影光学系を介して前記レジストを露光する
第３工程とを含むことを特徴とする半導体素子の形成方
法。
【請求項４７】前記特定領域から射出する照明光の開
口数と前記投影光学系の開口数との比が０．６〜０．８
程度となるように前記特定領域の外径が定められること
を特徴とする請求項１４に記載の露光方法。
【請求項４８】前記特定領域から射出する照明光の開
口数と前記投影光学系の開口数との比が０．３〜０．６
程度となるように前記特定領域の内径が定められること
を特徴とする請求項１３または請求項１５に記載の露光
方法。