曝光设备、曝光方法及器件制造方法与流程

相关申请的交叉引用

于2016年9月21日提出的日本专利申请no.2016-184087的公开包括说明书、附图和摘要，通过引用的方式将其全部并入本文。

本公开涉及一种曝光设备，尤其涉及一种用于制造半导体器件的曝光设备。

背景技术：

在半导体制造过程中，人们都知道使用光将图案转移到平面衬底上的光刻过程。在光刻过程中，形成在光掩模上的图案通过曝光设备被转移(曝光)到涂布在晶片上的感光层(光致抗蚀剂)上。作为曝光设备，可使用诸如步进机的批量曝光型投影曝光设备，或诸如扫描仪的扫描曝光型投影曝光设备。

随着精细处理技术的最近改进，这些曝光设备要求有用于提高分辨率的技术。作为提高曝光设备的分辨率的技术，人们都知道缩短曝光光源的波长或增加投影光学系统的数值孔径。然而，投影光学系统的焦点深度与数值孔径的平方成反比地变小，并与波长成比例地变小。因此，需要有不依赖这些参数的提高分辨率的技术(用于降低k1的技术)。作为降低k1的技术，大家都知道分别在照明领域和掩模领域的不规则照明方法和相移掩模方法。

对于提高分辨率的不规则照明方法，日本未审专利申请公布no.2006-278979公开了一种使用一行四极(quadrupole)照明的曝光设备，当曝光在x方向上以预定间隔排列的一方向密集图案时，其光量由在照明光学系统的光瞳面上沿平行于x轴的直线排列的四个次级光源来增加，并且其使用两个外部次级光源将照明光的偏振状态改变成在正交于x轴的方向上的线性偏振和使用两个内部次级光源将照明光的偏振状态改变成在平行于x轴方向上的线性偏振(见“摘要”)。

此外，日本未审专利申请公布no.2010-093291公开一种曝光设备，该曝光设备包括照明光瞳形成装置和区域变化装置，该照明光瞳形成装置在照明光学设备的光瞳表面上或附近形成照明光瞳分布，该照明光瞳分布具有位于包括光轴的中心区的光强度分布和位于远离光轴的多个外围区的光强度分布，区域变化装置由位于中心区的光强度分布独立改变了位于外周区的光强度分布的位置和大小(见“摘要”)。

技术实现要素：

然而，在日本未审专利申请公布no.2006-278979和no.2010-093291所公开的技术中，能够提高在特定方向上延伸的图案的分辨率，但会降低在正交于特定方向的方向上延伸的图案的分辨率。因此，在日本未审专利申请公开no.2006-278979和no.2010-093291所公开的曝光设备，在曝光在不同方向上延伸的图案时存在需要进行双图案化的问题。

为了解决如上所述的问题，做出了本公开，并且在某个方面的目的是提供一种能提高在不同方向上延伸的图案的分辨率的曝光设备。另一方面的目的是提供一种使用曝光设备的器件制造方法，所述曝光设备能提高在不同方向上延伸的图案的分辨率。另一个方面的目的是提供一种能提高在不同方向上延伸的图案的分辨率的曝光方法。

从说明书和附图的描述中，其他目的和新颖特征将变得明显。

根据实施例的曝光设备包括：发射用于曝光的照明光的光源；偏振照明光的偏振构件；以及具有至少一个开口的滤光器。偏振构件包括第一偏振单元和第二偏振单元，当相对于偏振构件从照明光的入射方向观察时，第二偏振单元围绕着第一偏振单元布置。第二偏振单元被构成为偏振在沿着第一偏振单元的外周的周向方向上进入第二偏振单元的照明光的至少部分。第一偏振单元的至少一部分被构成为在与第二偏振单元的下述部分中的偏振方向正交的方向上偏振照明光，当从所述第一偏振单元的所述至少一部分观察时，第二偏振单元的所述部分位于第一偏振单元的中央部分的相侧。开口布置在滤光器中，使得在照明光的光路中的滤光器和偏振构件的后级处的照明光包括由第一偏振单元偏振的照明光和由第二偏振单元偏振的照明光。

根据实施例的曝光设备，其能够提高在不同方向上延伸的图案的分辨率。因此，该曝光设备能在不执行双图案化的情况下以高的分辨率曝光在不同方向上一起延伸的图案。

从关于附图理解的与本发明相关的下列详细描述中可见，本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点将变得明显。

附图说明

图1是用于说明根据现有技术的曝光设备的构成示例的图；

图2是用于说明根据现有技术的偏振构件的偏振分布的图；

图3是用于说明根据现有技术的滤光器的构成的图；

图4是用于说明形成在光掩模上的图案的示例的图；

图5是用于说明根据现有技术的投影光学系统的光瞳面上的衍射光分布的图；

图6是用于说明根据另一个现有技术的偏振构件的偏振分布的图；

图7是用于说明形成在光掩模上的另一个图案的示例的图；

图8是用于说明在使用具有窄的空间宽度的l和s图案的情况下投影光学系统的光瞳面上的衍射光分布的图；

图9是用于说明在使用具有宽的空间宽度的l和s图案的情况下投影光学系统的光瞳面上的衍射光分布的图；

图10a和10b都是说明构成存储器阵列和外围器件的示意性电路构成的图；

图11是用于说明根据实施例的偏振构件的偏振分布的图；

图12是用于说明根据实施例的滤光器的构成的图；

图13是用于说明根据实施例的曝光设备的投影光学系统的光瞳面上的衍射光分布的图；

图14是用于说明根据实施例的滤光器中的开口(偶极(dipole))的布置位置的图；

图15是用于说明在偏振单元1110和1120之间的边界位置为0.7的情况下模拟结果的图；

图16是用于说明在偏振单元1110和1120之间的边界位置为0.55的情况下模拟结果的图；

图17是用于说明在偏振单元1110和1120之间的边界位置为0.85的情况下模拟结果的图；

图18是用于分别说明图15中的数据点a、b和c的模拟结果的图；

图19是用于说明根据实施例的滤光器1900中的开口(偶极)的布置位置的图；

图20a和20b都是说明形成在光掩模上的l和s图案的示例的图；

图21是用于说明根据实施例的根据曝光图案的滤光器选择方法的示例的流程图；以及

图22是用于说明根据实施例的器件制造方法的示例的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同部分将用相同的符号表示。其名称和功能也是相同的。然而，其详细说明将不再重复。

[现有技术]

首先，将描述根据现有技术的曝光设备的问题。然后，将描述能够解决根据现有技术的曝光设备的问题的、根据实施例的曝光设备。

图1是用于说明根据现有技术的曝光设备100r的构成示例的图。参考图1，根据现有技术的曝光设备100r包括光源105，并且进一步包括沿光路的顺序的变焦透镜110、反光镜115、微透镜阵列120、偏振构件125r1、滤光器130r、聚光透镜135、光掩模140、投影光学系统145和台155。在台155上，晶片150被固定。

光源105以可照射用于曝光的照明光的方式被构成。作为光源105，可使用脉冲激光器，诸如波长约为193nm的arf准分子激光器、波长约248nm的krf准分子激光器或波长约157nm的f2准分子激光器。

从光源105照射的照明光通过使用凹透镜和凸透镜的组合构成而成的变焦透镜110进入反光镜115以弯曲光路。变焦透镜110被构成为使得焦距可在凹透镜和凸透镜的组合所确定的预定范围内连续改变。

通过反光镜115光路从x轴方向向z轴方向弯曲的照明光进入微透镜阵列120。在微透镜阵列120中，整体形成大量细微透镜(细微折射面)而不使其彼此分离。因此，微透镜阵列120可用作光学积分器(照度均匀构件)。应该注意的是，在另一个方面，可使用蝇眼透镜来代替微透镜阵列120。通过微透镜阵列120的照明光进入偏振构件125r1。

图2是用于说明根据现有技术的偏振构件125r1的偏振分布的图。偏振构件125r1被构成为使用具有光学晶体轴的一致方向的1/2波长板，并具有使通过光的偏振方向排列y方向的功能。在某个方面，偏振构件125r1被布置成使光轴ax穿透偏振构件125r1的中心位置。

再次参考图1，通过偏振构件125r1的照明光进入滤光器130r。

图3是用于说明根据现有技术的滤光器130r的构成的图。参考图3，滤光器130r以圆盘形状形成，并在x轴方向的端附近具有开口132r和134r。这种滤光器130r也被称为偶极照明。在通过偏振构件125r1的照明光中，滤光器130r仅允许照射到开口132r和134r上的照明光通过。因此，滤光器130r可用作快门。

在某个方面，这些光学构件被布置成使通过偏振构件125r1的光通量的光轴ax穿透滤光器130r的中心。因此，在远离光轴的位置布置的来自开口132r和134r的照明光通过聚光透镜135来聚光，然后倾斜地进入光掩模140。用于曝光形成在晶片150上的光致抗蚀剂(感光体层)的图案形成在光掩模140上。

进入光掩模140的光通量通过形成在光掩模140上的图案来衍射，并进入投影光学系统145。投影光学系统145降低了入射的光通量，并将其照射到形成在晶片150上的光致抗蚀剂上。

图4是用于说明形成在光掩模140上的图案的示例的图。参考图4，在某个方面，在x方向上以预定间隔排列的线条和空间图案(在下文中也被称为“l和s图案”)400形成在光掩模140上。构成l和s图案400的每个线条410都在y方向上延伸。

图5是用于说明根据现有技术的投影光学系统145的光瞳面pu上的衍射光分布的图。在图5中，作为示例，将描述来自开口132r的光通量。通过开口132r倾斜地进入l和s图案400的光通量在x方向上被衍射。因此，如图5所示，通过开口132r的光通量的零阶衍射光510和一阶衍射光520可进入光瞳面pu。因此，图案通过零阶衍射光和一阶衍射光两种不同光通量成像在晶片150上(晶片150上的光致抗蚀剂)。如上所述，根据现有技术的曝光设备100r通过使光能通过滤光器130r倾斜地进入光掩模140，增加了晶片150上的光强度，从而能提高分辨率。应该注意的是，来自开口134r的光通量以与来自开口132r的光通量相同方式表现。因此，将不再重复其说明。

此外，零阶衍射光510和一阶衍射光520都是通过偏振构件125r1的作用在y方向振荡的线性偏振光。因此，零阶衍射光510的振荡方向(偏振方向)和一阶衍射光520的振荡方向在晶片150上的成像平面上相互匹配，这些衍射光束相互干涉以便彼此加强。因此，根据现有技术的曝光设备100r能通过增加晶片上的光强度提高分辨率。

图6是用于说明根据另一个现有技术的偏振构件125r2的偏振分布的图。如图6所示，偏振构件125r2形状为矩形。在该偏振构件125r2中，偏振分布在围绕光轴ax的圆周方向上形成，光轴ax为用两个对角线分成四个地区的中心。尤其是，在构成四个划分区域中的在x方向上相互面对的区域的1/2波长板中，排列光学晶体轴的方向以在y方向上线性地偏振通过光通量。另一方面，在构成在y方向上相互面对的区域的1/2波长板中，排列光学晶体轴的方向以在x方向上线性地偏振通过光通量。即使在用这种偏振构件125r2代替图2所述的偏振构件125r1的情况下，也能使通过开口132r和134r的光通量在y方向上偏振。因此，即使在用图6所示的偏振构件125r2代替图2所示的偏振构件125r1的情况下，也能在根据现有技术的曝光设备100r中得到与偏振构件125r1的情况一样的效果。

然而，在使用偏振构件125r1或125r2和滤光器130r的组合曝光如图7所示的在y方向上以预定间隔排列的l和s图案700的情况下，不能获得高分辨率。

图7是用于说明形成在光掩模140上的另一个图案的示例的图。另一方面，在y方向上以预定间隔排列的l和s图案700形成在光掩模140上。构成l和s图案700的每个线条710在x方向上延伸。

投影光学系统145的光瞳面pu上的衍射光分布根据线条的线条710和空间700之间的间隔(空间宽度)而有所不同。将描述当使用偏振构件125r1和滤光器130r的组合曝光l和s图案700时图案的空间宽度窄的情况和图案的空间宽度宽的情况。

图8是用于说明在使用窄的空间宽度的l和s图案700的情况下投影光学系统145的光瞳面pu上的衍射光分布的图。在图8中，作为示例，将描述类似于图5的来自开口132r的光通量的衍射光分布。通过l和s图案700的零阶衍射光810和一阶衍射光820和830进入光瞳面pu。由于l和s图案700的空间宽度变得更窄，将增加一阶衍射光相对于零阶衍射光的角。因此，如图8所示，大部分一阶衍射光820和830不能进入光瞳面pu。因此，一阶衍射光820和830基本上不参与成像，并且晶片150上的光强度低。结果，不能提高晶片150上的l和s图案700的分辨率。

图9是用于说明在使用具有宽的空间宽度的l和s图案700的情况下投影光学系统145的光瞳面pu上的衍射光分布的图。在图9中，作为示例，将描述类似于图5的来自开口132r的光通量的衍射光分布。通过l和s图案700的零阶衍射光910和一阶衍射光920和930进入光瞳面pu。如图9所示，在l和s图案700的空间宽度宽的情况下，由于一阶衍射光相对于零阶衍射光的角小，大部分一阶衍射光进入光瞳面pu。然而，由于零阶衍射光910的振荡方向和一阶衍射光920和930的振荡方向在晶片150上的成像平面上相互不匹配，所以通过这些衍射光束不能增加晶片150上的光强度。结果，不能提高晶片150上的l和s图案700的分辨率。

应该注意的是，即使在用偏振构件125r2代替偏振构件125r1的情况下，图8和图9所示的示例也是一样的。

如上所述，根据现有技术的曝光设备100r可增加在x方向上排列的l和s图案400(在y方向上延伸的图案的重复)的分辨率，但不能增加在y方向上排列的l和s图案700的分辨率。

图10a和10b都是说明构成存储器阵列和外围器件的示意性电路构成的图。图10a是用于说明在某一层中的金属线层的图。图10b是用于说明在另一层中的金属线层的图。

在图10a所示的层中，作为字线的金属线1010在x方向上延伸。此外，形成作为外围器件(行解码器等)的金属线1020。金属线1010形成了在y方向上以预定间隔排列的l和s图案。除在x方向上延伸的金属线之外，金属线1020包括在y方向上延伸的金属线。此外，在区域1025中金属线之间的间隔(空间宽度)窄，并且形成在该区域中的金属线都要求有高的分辨率。

在图10b所示的层中，作为位线的金属线1050在y方向上延伸。此外，形成作为外围器件(多路复用器等)的金属线1060。金属线1050形成了在x方向上以预定间隔排列的l和s图案。除在y方向上延伸的金属线之外，金属线1060包括在x方向上延伸的金属线。此外，在区域1065和作为外围器件和存储器阵列单元之间的连接部分的区域1070中金属线之间的间隔(空间宽度)窄，形成在这些区域中的金属线都要求有高的分辨率。

如上所述，根据现有技术的曝光设备100r可增加在预定方向上延伸的图案的分辨率，但不能增加在正交于该预定方向的方向上延伸的图案的分辨率。因此，在使用根据现有技术的曝光设备100r曝光图10a或10b所示的图案的情况下，可能会使在金属线1020的y方向上延伸的图案的分辨率和在金属线1060的x方向上延伸的图案的分辨率变低。因此，可存在曝光设备100r不能满足需要有高分辨率的区域1025、1065和1070所需的分辨率的情况。在这种情况下，为了曝光图10a和/或图10b所示的图案，曝光设备100r需要执行双图案化。在执行双图案化的情况下，能够实现高分辨率，但存在诸如增加被曝光设备曝光的产品的制造成本的问题和降低生产效率降低的问题。因此，在下面将描述能够解决这些问题的根据实施例的曝光设备的构成。

[第一实施例]

再次参考图1，根据实施例的曝光设备100不同于根据现有技术的曝光设备100r，因为代替偏振构件125r1提供了偏振构件125并代替滤光器130r提供了滤光器130。其他部分是相同的，因此将不再重复其说明。应该注意的是，在另一方面，曝光设备100可被构成为用介质(例如，折射率为1.44的纯介质)填充投影光学系统145和晶片150之间的空间。此外，曝光设备100可以是诸如步进机的批量曝光型设备或诸如扫描仪的扫描曝光型设备。

(偏振构件125的构成)

图11是用于说明根据实施例的偏振构件125的偏振分布的图。参考图11，偏振构件125包括偏振单元1110和在偏振单元1110外面的偏振单元1120。偏振单元1120被布置成，当相对于偏振构件125从照明光的入射方向观察时，其包围偏振单元1110。在某个方面，偏振单元1110和偏振单元1120是整体形成的。在图11所示的示例中，偏振构件125形状为矩形，并且构成偏振构件125的偏振单元1110和1120形状也是矩形。每个偏振单元1110和1120的形状并不局限于矩形形状，但可以是例如圆形形状。此外，在另一方面，偏振构件125可使用三个或三个以上偏振单元来构成。

在某个方面，偏振单元1110和1120使用1/2波长板来构成。在构成偏振单元1120的1/2波长板中，排列光学晶体轴的方向以沿偏振单元1110周围线性地和周向地偏振通过光通量。在图11所示的示例中，偏振单元1120周向地形成了围绕光轴ax的偏振分布，光轴ax为用两个对角线分成四个区域的中心。在构成四个划分区域中的在x方向上相互面对的区域的1/2波长板中，排列光学晶体轴的方向以在y方向上线性地偏振通过光通量。另一方面，在构成在y方向上相互面对的区域的1/2波长板中，排列光学晶体轴的方向以在x方向上线性地偏振通过光通量。

至少在构成偏振单元1110的1/2波长板的某个区域中，排列光学晶体轴的方向以便在与偏振单元1120的下述部分中的偏振方向正交的方向上偏振照明光，其中从所述某个区域观察时，偏振单元1120的所述部分位于偏振单元1110的中央部分的相反侧。在图11所示的示例中，偏振单元1110具有用两个对角线分成的四个区域。在构成四个划分区域中的在x方向上相互面对的区域的1/2波长板中，排列光学晶体轴的方向以在x方向上线性地偏振通过光通量。另一方面，在构成在y方向上相互面对的区域的1/2波长板中，排列光学晶体轴的方向以在y方向上线性地偏振通过光通量。

在图11所示的示例中，在从光轴ax到偏振单元1120的外周端的距离为1的情况下，偏振单元1110和1120之间的边界线的位置设置为0.7。应该注意的是，另一方面，偏振单元1110和1120之间的边界线的位置可设置为0.6到0.8。

(滤光器130的构成)

图12是用于说明根据实施例的滤光器130的构成的图。参考图12，滤光器130在x方向上的两端附近具有开口132和134。在图12所示的示例中，滤光器130、开口132和开口134的形状都是圆形。应该注意的是，每个滤光器130、开口132和开口134的形状都不限于圆形形状，但可以是例如矩形形状。

在图12中，网格表示从偏振构件125发射的光通量。在某个方面，圆形滤光器130可以以这样的方式布置，使得从偏振构件125(偏振单元1120)发射的光通量接触在x-y平面产生的矩形的每一边。

在某个方面，在x-y平面中开口132和134的重心(centroid)位置可布置在从偏振单元1110进入的光通量和从偏振单元1120进入的光通量之间的边界位置处。在这种情况下，当从光轴ax的位置到滤光器130的外周端的距离为1且光轴ax的位置为在x-y平面中的原点(0，0)时，开口132的重心位置可设置为(0.7，0)，开口134的重心位置可设置为(-0.7，0)。在这种情况下，从开口132和134发射的光通量包括由偏振单元1110偏振的光通量和由偏振单元1120改变的光通量。更具体地说，从开口132的右半部分(在x方向的坐标位置为0.7或更大的部分)发射的光通量具有通过偏振单元1120在y方向上的线性偏振，从左半部分(在x方向的坐标位置为小于0.7的部分)发射的光通量具有通过偏振单元1110在x方向上的线性偏振。从开口134的左半部分(在x方向的坐标位置为小于-0.7的部分)发射的光通量具有通过偏振单元1120在y方向上的线性偏振，从右半部分(在x方向的坐标位置为-0.7或更大的部分)发射的光通量具有通过偏振单元1110在x方向上的线性偏振。

应该注意的是，在另一方面，滤光器130可布置在光路中的偏振构件125的前级。滤光器130中的开口可以被布置为使得在偏振构件125和滤光器130的后级的光通量(照明光)包括由偏振单元1110偏振的光通量和由偏振单元1120偏振的光通量。

(光瞳面pu上的衍射光分布)

图13是用于说明根据实施例的曝光设备100的投影光学系统145的光瞳面上的衍射光分布的图。图13示出了在使用偏振构件125和滤光器130曝光l和s图案400和l和s图案700的情况下光瞳面pu上的衍射光分布。应该注意的是，为了简化说明，图13示出了从开口132发射的光通量的衍射光分布。

在x方向上排列的l和s图案400形成在光掩模140上，零阶衍射光1310和一阶衍射光1320进入光瞳面pu。如上所述，零阶衍射光1310和一阶衍射光1320的右半部分(在区域1312和1322中的光)在y方向上具有线性偏振，左半部分(在区域1314和1324中的光)在x方向上具有线性偏振。

由在x方向上排列的l和s图案400衍射的零阶衍射光和一阶衍射光会在x-z平面上行进，并会与晶片150上的成像平面干涉。在这种情况下，在y方向上具有线性偏振的零阶衍射光的光通量(在区域1312中的光)和在y方向上具有线性偏振的一阶衍射光的光通量(在区域1322中的光)相互干涉以使晶片150上的成像平面上彼此加强。另一方面，在x方向上具有线性偏振的零阶衍射光的光通量(在区域1314中的光)和在x方向上具有线性偏振的一阶衍射光的光通量(在区域1324中的光)相互干涉，由于其振荡方向在晶片150上的成像平面上相互不匹配从而彼此抵消。因此，在图13所示的示例中，构成曝光设备100的光学系统(例如，投影光学系统145)被布置成，使在x方向上具有线性偏振的一阶衍射光1320的光通量不进入光瞳面pu。换句话说，构成曝光设备100的光学系统被布置成，仅使在y方向上基本上具有线性偏振的一阶衍射光1320的光通量进入光瞳面pu。因此，根据实施例的曝光设备100能够提高在x方向上排列的l和s图案400的分辨率，因为零阶衍射光1310和一阶衍射光1320互相干涉以彼此加强。

接下来，将描述其中在y方向上排列的l和s图案700形成在光掩模140上的情况。在这种情况下，零阶衍射光1310和一阶衍射光1330和1340进入光瞳面pu。一阶衍射光1330和1340的右半部分(在区域1332和1342中的光)在y方向上具有线性偏振，和左半部分(在区域1334和1344中的光)在x方向上具有线性偏振。

由在y方向上排列的l和s图案700衍射的零阶衍射光和一阶衍射光会在y-z平面上行进，并会与晶片150上的成像平面干涉。在这种情况下，在x方向上具有线性偏振的零阶衍射光的光通量(在区域1314中的光)和在x方向上具有线性偏振的一阶衍射光的光通量(在区域1334和1344中的光)相互干涉以使晶片150上的成像平面上彼此加强。另一方面，在y方向上具有线性偏振的零阶衍射光的光通量(在区域1312中的光)和在y方向上具有线性偏振的一阶衍射光的光通量(在区域1332和1342中的光)相互干涉，由于其振荡方向在晶片150上的成像平面上相互不匹配从而彼此抵消。然而，如图13所示，在y方向上具有线性偏振的一阶衍射光1330和1340的大部分光通量(在区域1332和1342中的光)不进入光瞳面pu。因此，根据实施例的曝光设备100能够提高在y方向上排列的l和s图案700的分辨率，因为零阶衍射光1310和一阶衍射光1330和1340互相干涉以彼此加强。

根据上述，根据实施例的曝光设备100可提高在x方向上延伸的图案(例如，线条710)和在y方向上延伸的图案(例如，线条410)两个图案的分辨率。因此，曝光设备100可提高在不同方向上延伸的图案的分辨率。结果，曝光设备100可在不使用双图案化的情况下提高图案的分辨率，所述图案包括在预定方向上延伸的l和s图案和在正交于图10a和10b所示的预定方向的方向上延伸的线条。

应该注意的是，滤光器130中的开口132和134(偶极)的位置不限于图12所示的示例。开口132和134可被布置成使由偏振单元1110偏振的光通量和由偏振单元1120偏振的光通量能够进入。即，开口132和134可被布置成包括从偏振单元1110进入的光通量和从偏振单元1120进入的光通量之间的边界位置。

图14是用于说明根据实施例的滤光器中的开口(偶极)的布置位置的图。参考图14，在某个方面，开口132和134可被分别布置在区域1420和区域1440中。在这种情况下，应该注意的是，开口132和134被布置成包括从偏振单元1110进入的光通量和从偏振单元1120进入的光通量之间的边界位置。

在光轴ax为原点且从偏振构件125(偏振单元1120)发射的光通量的末端到光轴ax的距离为1的情况下，区域1420包括在x方向上为0.4至0.9和在y方向上为-0.5至0.5的区域。另一方面，区域1440包括在x方向上为-0.4至-0.9和在y方向上为-0.5至0.5的区域。

在这种情况下，开口132和134的重心位置可被布置在从偏振单元1110进入的光通量和从偏振单元1120进入的光通量之间的边界位置处，或可被布置在偏离边界位置的位置处。此外，开口132的重心位置和开口134的重心位置可关于光轴ax对称地布置。

如上所述，使用其中布置开口132和134的滤光器130的曝光设备100能提高在不同方向上延伸的图案的分辨率。

(与现有技术的比较)

在下文中，将使用图15至图18描述通过比较根据实施例的曝光设备100的分辨率与根据现有技术的曝光设备100r的分辨率所得到的模拟结果。在图15至图17的每个图中，偏振单元1110和1120之间的边界线是不同的。

图15是用于说明在偏振单元1110和1120之间的边界位置为0.7的情况下模拟结果的图。应该注意的是，0.7是当从光轴ax到偏振单元1120的外周端的距离为1时的值。在图16至图18中这个条件是相同的。

在图15中，“○”表示根据实施例的曝光设备100的分辨率，“δ”表示根据现有技术的曝光设备100r的分辨率。此外，在图15中，纵轴表示在x方向上延伸的l和s图案700的分辨率限制，横轴表示在y方向上延伸的l和s图案400的分辨率限制。应该注意的是，当图像对数斜率(log-slope)为20或更大时设置分辨率的阈值。在图15中，较接近图的左下方的数据点指示在x方向上延伸的图案的分辨率和在y方向上延伸的图案的分辨率两者都较高。

参考图15，即使在将开口132和134的重心位置设置在不同的位置的情况下，也能够理解，根据实施例的曝光设备100在x方向上延伸的图案的分辨率和在y方向上延伸的图案的分辨率两者都要优于根据现有技术的曝光设备100r。应该注意的是，将使用图18详细描述数据点a、b和c。

图16是用于说明在偏振单元1110和1120之间的边界位置为0.55的情况下模拟结果的图。参考图16，可以理解，根据实施例的曝光设备100在取决于开口132和134的重心位置的图案的分辨率方面高于根据现有技术的曝光设备100r。

图17是用于说明在偏振单元1110和1120之间的边界位置为0.85的情况下模拟结果的图。在这种情况下，可以理解，根据现有技术的曝光设备100r在y方向上延伸的图案的分辨率方面高于根据实施例的曝光设备100。

如图15至图17所示，偏振单元1110和1120之间的边界位置希望是在0.6至0.8的位置。

图18是用于分别说明图15中的数据点a、b和c的模拟结果的图。数据点a指示在根据现有技术的曝光设备100r中，在开口132r的重心位置为(0.7，0)且开口134r的重心位置为(-0.7，0)的情况下的模拟结果。数据点b指示在根据实施例的曝光设备100中，在开口132的重心位置为(0.7，0)且开口134的重心位置为(-0.7，0)的情况下的模拟结果。数据点c指示在根据实施例的曝光设备100中，在开口132的重心位置为(0.6，0.3)且开口134的重心位置为(-0.6，-0.3)的情况下的模拟结果。应该注意的是，每个坐标都是其中从光轴ax位置到滤光器130的外周端的距离为1且光轴ax的位置在x-y平面中为原点(0,0)的坐标。此外，图18所示的每个模拟结果都是在开口的直径距离为0.3时的结果。

如图18所示，与数据点a类似(现有技术)，根据实施例的在数据点b处在y方向上延伸的l和s图案400的分辨率限制高(优秀)。此外，在数据点b处在x方向上延伸的l和s图案700的分辨率限制明显高于数据点a。

此外，在数据点c处在y方向上延伸的l和s图案400的分辨率限制略低于数据点b，但在x方向上延伸的l和s图案700的分辨率限制明显高于数据点b。从这些模拟结果可以看出，即使在开口(偶极照明)的重心位置不布置在从偏振单元1110进入的光通量和从偏振单元1120进入的光通量之间的边界位置的情况下，曝光设备也能提高在不同方向上延伸的图案的分辨率。此外，数据点c指示其中光通量不从x方向但从相对于x方向倾斜±26度的方向进入在y方向上延伸的l和s图案400(在x方向上排列的l和s图案)的结果。由此看来，即使在光通量从相对于预定方向倾斜约±30度的方向进入在预定方向上排列的l和s图案的情况下，根据实施例的曝光设备也能提高在不同方向上延伸的图案的分辨率。

[第二实施例]

在图15至图18所示的结果中，在y方向上延伸的图案的分辨率限制高于在x方向上延伸的图案的分辨率限制。然而，该结果的改变取决于开口(偶极照明)的布置位置。在该实施例中，将描述根据形成在光掩模140上的图案的开口的布置位置。

图12和图14所示的开口被构成为在x方向上在滤光器130的末端附近布置。因此，如图13所示，可加宽由在y方向上延伸的l和s图案衍射的、一阶衍射光的在光瞳面pu上的入射位置和零阶衍射光的在光瞳面pu上的入射位置之间的间隔。因此，由于增加了零阶衍射光和一阶衍射光相对于成像平面的入射角，所以增加了在y方向上延伸的图案的分辨率限制。另一方面，由在x方向上延伸的l和s图案衍射的、一阶衍射光的在光瞳面pu上的入射位置和零阶衍射光的在光瞳面pu上的入射位置之间的间隔窄。因此，减小了零阶衍射光和一阶衍射光相对于成像平面的入射角，并且在x方向上延伸的图案的分辨率限制不会变得那么高。

图19是用于说明根据实施例的滤光器1900中的开口(偶极)的布置位置的图。在实施例中，该曝光设备100可被构成为能用滤光器1900代替滤光器130。

滤光器1900在y方向的两端附近具有两个开口1910和1930。在某个方面，圆形滤光器1900可以以这样的方式布置，使得从偏振构件125(偏振单元1120)发射的光通量接触在x-y平面中产生的矩形的每一边。

在x-y平面中，假定从光轴ax的位置到滤光器130的外周端的距离为1且光轴ax的位置为原点(0，0)。在这种情况下，开口1910和1930的重心位置分别被设置为(0，0.7)和(0，-0.7)。在这种情况下，在图18所示的数据点b处的在y方向上延伸的图案的分辨率限制的值和在x方向上延伸的图案的分辨率限制的值可彼此切换(在x方向为38nm和在y方向为86nm)。

另一方面，开口1910和1930的重心位置不限于上述示例，并且可被分别布置在区域1920和1940中。应该注意的是，在这种情况下开口1910和1930也被布置成包括从偏振单元1110进入的光通量和从偏振单元1120进入的光通量之间的边界位置。

在光轴ax为原点且从偏振构件125(偏振单元1120)发射的光通量的末端到光轴ax的距离为1的情况下，区域1920包括在x方向范围从-0.5到0.5和在y方向范围从0.4到0.9的区域。另一方面，区域1940包括在x方向范围从-0.5到0.5和在y方向范围从-0.4到-0.9的区域。

在这种情况下，开口1910和1930的重心位置可被布置在从偏振单元1110进入的光通量和从偏振单元1120进入的光通量之间的边界位置处，或者可被布置在偏离边界位置的位置处。此外，开口1910的重心位置和开口1930的重心位置可关于光轴ax对称地布置。

图20a和20b都是说明形成在光掩模140上的l和s图案的示例的图。图20a示出了在y方向上和在从y方向倾斜±30度的方向上延伸的l和s图案。换句话说，图20a示出了在x方向和从x方向倾斜±30度的方向上排列的l和s图案。在图20a所示的l和s图案中的任一图案都包括在形成光掩模140上的图案中的情况下，曝光设备100优选通过安装滤光器130来进行曝光。这是因为与在x方向上延伸的图案的分辨率相比在y方向上延伸的图案的分辨率增加了，如图15和图18所示。

图20b示出了在x方向上和在从x方向倾斜±30度的方向上延伸的l和s图案。换句话说，图20b示出了在y方向和从y方向倾斜±30度的方向上排列的l和s图案。在图20b所示的l和s图案中的任一图案都包括在形成光掩模140上的图案中的情况下，曝光设备100优选通过安装滤光器1900来进行曝光。这是因为与在y方向上延伸的图案的分辨率相比在x方向上延伸的图案的分辨率增加了。

使用图21将更详细地描述一系列的滤光器选择方法。图21是用于说明根据实施例的根据曝光图案的滤光器选择方法的示例的流程图。在某个方面，图21所示的过程可以以安装在曝光设备上的计算机(处理器，未示出)执行图像处理的这样的方式来执行。另一方面，图21所示的过程可由接受曝光设备的用户的确定结果的计算机来执行。

在步骤s2110，处理器确定是否有细微l和s图案包括在形成的光掩模140上的图案中。在某个方面，在半间距(布置构成l和s图案的线条的间隔的一半)小于0.5×λ/na”的情况下，可以确定包括细微l和s图案。应该注意的是，“λ”表示由光源105发出的照明光的波长，“na”表示投影光学系统145的数值孔径。在确定包括细微l和s图案的情况下(步骤s2110为是)，处理器将过程进行到步骤s2120。否则(步骤s2110为否)，处理器将过程进行到步骤s2180。

在步骤s2120，处理器确定细微l和s图案延伸的方向是否为y方向。在某个方面，在l和s图案延伸的方向在相对于y方向倾斜±30度之内的情况下，可以确定l和s图案延伸的方向为y方向。在处理器确定细微l和s图案延伸的方向为y方向的情况下(步骤s2120为是)，过程进行到步骤s2130。否则(步骤s2120为否)，处理器将过程进行到步骤s2150。

在步骤s2130，处理器确定形成在光掩模140上的图案是否包括y方向以外的图案。在某个方面，y方向以外的图案表示在从y方向倾斜±30度以外的方向上延伸的图案(例如在x方向上延伸的图案710)。在处理器确定形成在光掩模140上的图案包括除y方向以外的图案的情况下(步骤s2130为是)，过程进行到步骤s2140，并且具有滤光器130组的曝光设备100执行曝光。因此，曝光设备100可在显著提高在y方向上延伸的l和s图案的分辨率的同时，提高在y方向以外的方向上延伸的图案的分辨率。另一方面，在处理器确定形成在光掩模140上的图案不包括y方向以外的图案的情况下(步骤s2130为否)，过程进行到步骤s2180。

在步骤s2150，处理器确定细微l和s图案延伸的方向是否为x方向。在某个方面，在l和s图案延伸的方向在相对于x方向倾斜±30度之内的情况下，可以确定l和s图案延伸的方向为x方向。在处理器确定细微l和s图案延伸的方向为x方向的情况下(步骤s2150为是)，过程进行到步骤s2160。否则(步骤s2150为否)，处理器将过程进行到步骤s2180。

在步骤s2160，处理器确定形成在光掩模140上的图案是否包括x方向以外的图案。在某个方面，x方向以外的图案表示在从x方向倾斜±30度以外的方向上延伸的图案(例如在y方向上延伸的图案410)。在处理器确定形成在光掩模140上的图案包括除x方向以外的图案的情况下(步骤s2160为是)，过程进行到步骤s2170，并且具有滤光器1900组的曝光设备100执行曝光。因此，曝光设备100可在显著提高在x方向上延伸的l和s图案的分辨率的同时，提高在x方向以外的方向上延伸的图案的分辨率。另一方面，在处理器确定形成在光掩模140上的图案不包括x方向以外的图案的情况下(步骤s2160为否)，过程进行到步骤s2180。

在步骤s2180，处理器在不使用滤光器130和1900的情况下用一般曝光方法(例如，根据现有技术的曝光设备100r)曝光形成在光掩模140上的图案。

应该注意的是，在另一方面，处理器可省略步骤s2130和步骤s2160的过程。此外，在另一方面，在步骤s2140可使用在图14所示的区域1420和1440中的任意位置处布置的有开口的滤光器。与上述类似，在步骤s2170可使用在图19所示的区域1920和1940中的任意位置处布置的有开口的滤光器。

使用图10a和10b中示出的示例，将详细地描述一系列的滤光器选择方法。图10a所示的图案，除在x方向上延伸的细微l和s图案(对应于金属线1010的图案)之外，还包括在y方向上延伸的图案的部分(对应于金属线1020的部分的图案)。因此，处理器可以使用具有滤光器1900组的曝光设备100来曝光图案。图10b所示的图案，除在y方向上延伸的细微l和s图案(对应于金属线1050的图案)之外，还包括在x方向上延伸的图案(对应于金属线1060的部分的图案)。因此，处理器能使用具有滤光器130组的曝光设备100来曝光图案。

此外，在上述示例中，滤光器用作具有两个开口的偶极照明，但开口的数量和形状不限于所述示例。具体来说，滤光器可以以这样的方式构成，使得从开口发射的光通量倾斜地进入形成在光掩模140上的图案。换句话说，开口可被布置在滤光器中，使得光轴ax不穿透每个开口的中心。另一方面，滤光器可具有有环形开口的构成(环形照明)以便阻挡包括光轴的中央部分。另一方面，滤光器可具有有四个开口的构成(四极照明)。

[第三实施例]

在该实施例中，将描述使用上述曝光设备100来制造半导体器件的方法的示例。

图22是用于说明根据实施例的器件制造方法的示例的流程图。

在步骤s2210，在一批晶片上形成氧化膜。形成氧化膜的方法没有特别的限制，例如，可使用热氧化法、溅射法、cvd(化学气相沉积)方法等。

在步骤s2220，将光致抗蚀剂(感光体)涂布于形成的氧化膜上。当涂布光致抗蚀剂时，例如，可使用自旋编码方法等。

在步骤s2230，随后根据上述实施例使用曝光设备，曝光在光掩模上的图案的图像，并通过投影光学系统将其转移到一批晶片上的每个镜头区。

在步骤s2240，使用化学液体等显影在一批晶片上的光致抗蚀剂。在步骤s2250，使用光刻胶图案作为掩模层在一批晶片上执行蚀刻。因此，在每个晶片上的每个镜头区中形成对应于光掩模上的图案的电路图案。此后，通过进一步形成上层的电路图案来制造诸如半导体元件的器件。根据上述的半导体器件制造方法，可获得高吞吐量的具有在不同方向上延伸的细微电路图案的半导体器件。具体来说，高集成器件，诸如dram(动态随机存取存储器)、sram(静态随机存取存储器)或闪速存储器，使用如图10所示的在x方向上延伸的l和s图案和在y方向上延伸的l和s图案的组合来加以构成，因此根据实施例的曝光设备的实用性高。

[构成]

(构成1)

根据实施例的曝光设备(100)包括发射用于曝光的照明光的光源(105)、偏振照明光的偏振构件(125)和具有至少一个开口的滤光器(130)。偏振构件包括第一偏振单元(1110)和第二偏振单元(1120)，当相对于偏振构件从照明光的入射方向观察时，第二偏振单元(1120)围绕着第一偏振单元布置。第二偏振单元被构成为偏振在沿着第一偏振单元的外周的周向方向上进入第二偏振单元的照明光的至少部分。第一偏振单元的至少一部分被构成为在与第二偏振单元的下述部分中的偏振方向正交的方向上偏振照明光，当从所述至少一部分观察时，第二偏振单元的所述部分位于第一偏振单元的中央部分的相反侧。开口(132、134)布置在滤光器中，使得在照明光的光路中滤光器和偏振构件的后级处的照明光包括由第一偏振单元偏振的照明光和由第二偏振单元偏振的照明光。

因此，曝光设备可提高在预定方向上延伸的图案的分辨率和在正交于预定方向的方向上延伸的图案的分辨率两者。因此，曝光设备可提高在不同方向上延伸的图案的分辨率。结果，曝光设备可在不使用双图案化的情况下提高在不同方向上延伸的那些图案的分辨率。因此，例如，在半导体器件等使用曝光设备来制造的情况下，能够降低半导体器件的生产成本并提高其生产效率。

(构成2)

滤光器具有两个开口(132、134)。

因此，照明光从两个开口(偶极照明)倾斜地进入形成在光掩模上的图案。因此，一阶衍射光能进入投影光学系统的光瞳面pu。结果，分辨率可通过零阶衍射光和一阶衍射光之间的干涉而被提高。

(构成3)

两个开口关于照明光的光轴(ax)对称地布置。

(构成4)

在照明光的光路中，滤光器相对于偏振构件被布置在后级。

(构成5)

滤光器具有两个开口。第一和第二偏振单元分别在相互正交的第一方向(x或y)和第二方向(x或y)上偏振入射的照明光。滤光器包括照射区，通过偏振构件的通过光会照射在照射区上，并且被构成为分别布置在第一区(1420)和第二区(1440)的两个开口中的一个开口和另一个开口。在利用第一和第二方向作为轴的具有作为原点的通过光的光轴的二维平面中，从通过光的光轴到照射区的末端的距离为1的情况下，第一区包括在第一方向上从+0.4至+0.9的区域和在第二方向上从-0.5至+0.5的区域。第二区包括在第一方向上从-0.4至-0.9的区域和在第二方向上从-0.5至+0.5的区域。

(构成6)

第一偏振单元和第二偏振单元都被布置在偏振构件中，使得从照明光的光轴到第一偏振单元和第二偏振单元之间的边界位置的距离是从照明光的光轴到偏振构件的末端的距离的60％至80％。

因此，曝光设备可提高更多样地(图15至图18)延伸的图案的分辨率。

(构成7)

第二偏振单元通过在相互正交的第一方向和第二方向上偏振照明光来周向地偏振进入所述单元的照明光。

(构成8)

第一和第二偏振单元是矩形的。

(构成9)

进一步提供形成有预定图案的光掩模(140)，所述光掩模在照明光的光路中布置在滤光器和偏振构件的后级，和投影光学系统(145)，所述投影光学系统减小了预定图案的大小以使其能投射到照射的面(150)上。预定图案包括在预定方向上以预定间隔排列的重复图案(400和700)。所述投影光学系统被布置成基本上仅接受由所述投影光学系统的光瞳面(pu)上的重复图案衍射的一阶照明光之中的由第二偏振单元所偏振的照明光。

因此，曝光设备可在提高重复图案的分辨率的同时提高在预定方向上延伸的图案的分辨率。

(构成10)

曝光感光层的曝光方法包括由光源发射照明光的步骤，使用偏振构件偏振照明光的步骤，以及允许偏振的照明光通过提供有至少一个开口的滤光器的步骤。偏振的步骤包括，当相对于偏振构件从照明光的入射方向观察时，在围绕第一区的第二区中在沿着偏振构件的第一区的外周的周向方向上偏振照明光，和当从第一区的至少一部分观察时，在第一区的所述至少一部分中，在与位于所述第一区的中央部分的相反侧的第二区中的偏振方向正交的方向上偏振照明光。允许偏振的照明光通过的步骤包括允许在第一区中偏振的照明光和在第二区中偏振的照明光通过开口。

根据曝光方法，能够提高在预定方向上延伸的图案的分辨率和在正交于预定方向的方向上延伸的图案的分辨率。根据曝光方法，能够在不使用双图案化的情况下提高包括在不同方向上延伸的那些图案的图案的分辨率。因此，例如，在半导体器件等使用曝光方法来制造的情况下，能够降低半导体器件的生产成本并提高其生产效率。

(构成11)

根据实施例的器件制造方法包括使用(构成1)中所述的曝光设备曝光在晶片衬底(150)上的感光层上的图案的步骤(步骤s2230)，显影具有转移的图案的感光层以形成对应于图案的掩模层的步骤(步骤s2240)，和通过掩模层处理晶片衬底的步骤(步骤s2250)。

根据器件制造方法，与以往相比，能够降低半导体器件的生产成本并提高其生产效率。

(构成12)

第一和第二偏振单元分别在相互正交的第一方向和第二方向上偏振照明光。滤光器相对于光路中的偏振构件布置在后级。滤光器具有两个开口。所述滤光器包括照射区，通过偏振构件的光会照射在照射区上。两个开口中的一个开口被构成为布置在滤光器的第一区中，两个开口中的另一开口被构成为布置在滤光器的第二区中。在利用第一和第二方向作为轴的具有作为原点的通过光的光轴的二维平面中，从通过光的光轴到照射区的末端的距离为1的情况下，第一区包括在第一方向上从+0.4至+0.9的区域和在第二方向上从-0.5至+0.5的区域。第二区包括在第一方向上从-0.4至-0.9的区域和在第二方向上从-0.5至+0.5的区域。第一偏振单元和第二偏振单元都被布置在偏振构件中，使得从照明光的光轴到第一偏振单元和第二偏振单元之间的边界位置的距离是从照明光的光轴到偏振构件的末端的距离的60％至80％。图案包括以预定间隔排列在相对于第二方向的30度内的方向上延伸的线条的重复图案。

根据器件制造方法，能够提高包括在更多不同方向上延伸的那些图案的图案的分辨率。

在上述实施例的基础上具体描述了发明人实现的发明。然而，显而易见的是，本发明不限于上述实施例，并且可在不偏离其精神的情况下进行多种改变。