(57)【要約】【課題】微細な種々のパターンを容易に形成できる露光方法を提供すること。【解決手段】基板への露光方法において、基板上で、所望パターンを形成するパターン形成層の上層側にレジスト層を積層するレジスト層積層ステップと、基板への露光光を回折させる回折パターンを、レジスト層よりも上層側に形成する回折パターン形成ステップと、変形照明を用いて回折パターン上から全面露光し、これにより回折パターンで回折された回折光をレジスト層へ照射する全面露光ステップと、を含み、変形照明は、所望パターンに応じて決定された照明光源形状を有している。【選択図】図４
2011114125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板への露光方法において、
前記基板上で、所望パターンを形成するパターン形成層の上層側にレジスト層を積層するレジスト層積層ステップと、
前記基板への露光光を回折させる回折パターンを、前記レジスト層よりも上層側に形成する回折パターン形成ステップと、
変形照明を用いて前記回折パターン上から全面露光し、これにより前記回折パターンで回折された回折光を前記レジスト層へ照射する全面露光ステップと、
を含み、
前記変形照明は、前記所望パターンに応じて決定された照明光源形状を有していることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記照明光源形状は、前記レジスト層を前記全面露光した際の光強度分布に基づいて形状、サイズまたは配置位置が決定されていることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記全面露光ステップは、前記所望パターンのピッチ方向と同じ方向に照明光源が配置された変形照明を用いて前記回折パターン上から全面露光することを特徴とする請求項１または２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記全面露光ステップは、前記所望パターンのピッチ方向と垂直な方向が矩形の長辺または楕円の長径となる照明光源形状を有した変形照明を用いて前記回折パターン上から全面露光することを特徴とする請求項１または２に記載の露光方法。
【請求項５】
光源からの露光光を基板上へ導いて前記基板上の全面露光領域に前記露光光を照射する照明光学系と、
前記照明光学系と前記基板との間に配置されて、前記照明光学系からの露光光のうち前記基板上への所定領域にのみ前記露光光を照射するとともに、前記所定領域以外の領域への露光光を遮断する遮光部と、
を備え、
前記遮光部は、前記基板上に形成するパターン形状に応じて、前記基板上への所定領域にのみ前記露光光を照射するよう変形することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際のリソグラフィ工程では、微細なパターンを形成するために、実際に形成するパターンの４倍サイズのマスク（レチクル）と、縮小投影光学系から構成される露光装置とを用いる。
【０００３】
ところが、近年ではパターンの微細化に伴い、４倍体のマスクを用いてもマスクパターンの形成が困難になりつつある。また、光学系の設計や部材の物理的な制限により、ウェハ上に形成可能なパターンのサイズも限界に近づいている。こうした問題に対する超解像技術（ＲＥＴ：Resolution  Enhancement  Techniques）として、ダブルパターニングなどの新規な露光技術が提案されている。このダブルパターニングでは最初の露光と２回目の露光との重ね合わせの際に生じるズレなど、解決しなければならない問題が多数あり容易ではない。
【０００４】
こうした問題を解決する手法として、既存の露光技術で形成したウェハ上のパターンをシフターとして作用させるような全面露光を用いることにより、微細なパターンを形成する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の提案では、パターンサイズの縮小は可能である一方、レジストの凹部と凸部を透過するそれぞれの光の位相をシフトさせて両者を打消しあわせることで微細パターンを形成するため、レジストの凹部と凸部のエッジ下方にしかパターンを形成できなかった。また、エッジ下方にできるパターンは微細パターンに限られるので、パターン設計の自由度が低いという問題があった。また、複雑な干渉パターンに基づいてレジストパターンが形成されるので、形成可能なレジストパターンのピッチが限定される場合があるという問題があった。また、ライン端での干渉パターンを分離できず、別途リソグラフィ工程を追加してライン端を分離する必要があるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−４７６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、微細な種々のパターンを容易に形成できる露光方法および露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明の一態様によれば、基板への露光方法において、前記基板上で、所望パターンを形成するパターン形成層の上層側にレジスト層を積層するレジスト層積層ステップと、前記基板への露光光を回折させる回折パターンを、前記レジスト層よりも上層側に形成する回折パターン形成ステップと、変形照明を用いて前記回折パターン上から全面露光し、これにより前記回折パターンで回折された回折光を前記レジスト層へ照射する全面露光ステップと、を含み、前記変形照明は、前記所望パターンに応じて決定された照明光源形状を有していることを特徴とする露光方法が提供される。
【０００９】
また、本願発明の一態様によれば、光源からの露光光を基板上へ導いて前記基板上の全面露光領域に前記露光光を照射する照明光学系と、前記照明光学系と前記基板との間に配置されて、前記照明光学系からの露光光のうち前記基板上への所定領域にのみ前記露光光を照射するとともに、前記所定領域以外の領域への露光光を遮断する遮光部と、を備え、前記遮光部は、前記基板上に形成するパターン形状に応じて、前記基板上への所定領域にのみ前記露光光を照射するよう変形することを特徴とする露光装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、微細な種々のパターンを容易に形成できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、回折パターンとレジスト層の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、パターン形成層へのパターン形成処理手順を示す図である。
【図３】図３は、照明光源形状と露光光の照射角度の関係を説明するための図である。
【図４】図４は、照明光源形状とレジスト層内に形成される光強度分布の関係を説明するための図である。
【図５】図５は、ラインエンドのループパターンを説明するための図である。
【図６】図６は、光源の配置方向と回折パターンのパターン配置方向との関係を説明するための図である。
【図７】図７は、ダイポール照明の光源サイズを説明するための図である。
【図８】図８は、４つ目照明の構成例を示す図である。
【図９】図９は、輪帯照明の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、楕円照明の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、矩形照明の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、照明光源形状算出装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、照明光源形状算出装置のハードウェア構成を示す図である。
【図１４】図１４は、第２の実施の形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図１５】図１５は、露光装置による露光光照射領域を示す図である。
【図１６】図１６は、ブラインドの構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、ブラインドの他の構成例を示す図である。
【図１８】図１８は、ラインエンドのループパターンを露光する場合の露光光遮断領域を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、実施の形態に係る露光方法および露光装置を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本実施の形態では、所望のパターン形成を行う層（パターン形成層）よりも上層側に露光光を回折させる回折パターンを形成しておき、回折パターン上から全面露光を行う。全面露光を行う際には、ウェハ上に形成したいパターン形状に応じた照射角度（変形照明の照明光源形状）でウェハに露光光を照射する。これにより、上層の回折パターンよりも微細な所望寸法のパターンを種々形成する。
【００１４】
図１は、回折パターンとレジスト層の構成を示す断面図である。ウェハなどの基板（図示せず）上には、パターン形成を行うパターン形成層４Ｘが積層され、パターン形成層４Ｘの上層にレジスト層３Ｘが積層される。さらに、レジスト層３Ｘの上層に回折格子として機能する回折パターン（イニシャルパターン）１Ｃが形成される。
【００１５】
本実施の形態では、パターン形成層４Ｘに所望パターンを形成する際に、回折パターン１Ｃの上層側から全面露光を行う。このとき、全面露光なのでフォトマスクなどは不要であり、露光用の照明をフォトマスクを介さず基板上（回折パターン１Ｃの上層側）に照射する。
【００１６】
また、全面露光として、回折現象が起きる条件にて露光する必要がある。回折現象が起こる条件とは、例えば、回折パターン１Ｃのピッチｐが、全面露光における露光光の波長λ／全面露光における露光光に対する回折パターンの屈折率ｎよりも大きいこと（ｐ＞λ／ｎ）が条件である。ここで、全面露光にＥＵＶ光を用いた場合、屈折率ｎを略１と仮定することが可能であるため、回折パターン１Ｃのピッチの寸法よりも短い波長の露光光を用いる。
【００１７】
さらに、回折パターン１Ｃのピッチの最小ピッチは、回折パターン１Ｃを形成する際に用いた露光光の波長に依存する。このため、全面露光に用いる露光光として、回折パターン１Ｃを形成する際に用いた露光光の波長よりも小さい波長を有する露光光を用いることが望ましい。例えば、回折パターン１Ｃを形成する際にｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いた場合、このｉ線よりも波長の短いＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザ（波長１５７ｎｍ）、ＥＵＶ（Extreme  Ultraviolet  Lithography）（波長１３．６ｎｍ）などを用いて全面露光が行われる。なお、回折パターン１Ｃの形成や全面露光には、液浸露光や電子線を用いてもよい。本実施の形態では、ＡｒＦエキシマレーザを用いて回折パターン１Ｃを形成し、ＥＵＶを用いて全面露光を行う場合について説明する。
【００１８】
回折パターン１Ｃ上から全面露光を行うと、レジスト層３Ｘやパターン形成層４Ｘの膜中に結像する光学像の光強度分布が表れる。図１では、光強度分布のうち、光強度分布の弱い領域を低強度領域Ａ１で示し、光強度分布の強い領域を高強度領域Ｂ１で示している。低強度領域Ａ１は、回折パターン１Ｃによる露光光の回折によって光の強度分布が弱くなる領域であり、高強度領域Ｂ１は、回折パターン１Ｃによる露光光の回折によって光の強度分布が強くなる領域である。
【００１９】
レジスト層３Ｘ、パターン形成層４Ｘのうち、露光後の現像処理によってレジストパターンが形成されるのはレジスト層３Ｘである。レジスト層３Ｘがポジレジストの場合、レジスト層３Ｘの低強度領域Ａ１は、露光後の現像処理によってレジストパターンが残り、レジスト層３Ｘの高強度領域Ｂ１は、露光後の現像処理によってレジストパターンが除去される。レジスト層３Ｘを現像処理した後、現像後のレジスト層３Ｘをマスクとしてパターン形成層４Ｘをエッチングすることにより、パターン形成層４Ｘに所望パターンが形成されることとなる。具体的には、高強度領域Ｂ１がラインパターンなどのパターン形成領域となり、低強度領域Ａ１がスペース領域となる。
【００２０】
つぎに、パターン形成層へのパターン形成方法について説明する。図２は、パターン形成層へのパターン形成処理手順を示す図である。図２の（ａ）〜（ｉ）では、基板の断面を示している。
【００２１】
図２の（ａ）に示すように、基板（パターン形成層４Ｘ）を準備し、図２の（ｂ）に示すようにパターン形成層４Ｘ上に第１のレジスト層３Ｘを積層する。この第１のレジスト層３Ｘは、この後、全面露光されるレジスト層である。なお、パターン形成層４Ｘは、半導体基板に限らず、金属層、絶縁層などいずれの層であってもよい。
【００２２】
パターン形成層４Ｘ上にレジスト層３Ｘを積層した後、図２の（ｃ）に示すように、レジスト層３Ｘの上層に第２のレジスト層１Ｘを積層する。この第２のレジスト層１Ｘは、回折パターン１Ｃの形成に用いられるレジスト層である。
【００２３】
レジスト層３Ｘの上層に第２のレジスト層１Ｘを積層した後、図２の（ｄ）に示すように、第２のレジスト層１Ｘへの露光（例えばＡｒＦエキシマレーザによる露光）を行う。この第２のレジスト層１Ｘへの露光は、フォトマスク、投影光学系を用いた露光である。これにより、第２のレジスト層１Ｘのうち、フォトマスクの遮光部に対応する位置（パターン１Ａ）は露光されず、透光部の位置（パターン１Ｂ）が露光される。
【００２４】
第２のレジスト層１Ｘを露光した後、図２の（ｅ）に示すように、現像が行われ、さらに図２の（ｆ）に示すようにＰＥＢ（Post  Exposure  Bake）が行われる。現像によってパターン１Ａのみが残り、パターン１Ｂは除去される。また、ＰＥＢによってパターン１Ａは硬化し、回折パターン１Ｃとなる。なお、回折パターン１Ｃは、現像後のレジストパターンであってもよいし、現像後のレジストパターンを用いてエッチングされたマスク材（エッチング後パターン）であってもよい。また、回折パターン１Ｃは、ナノインプリントによって形成されたパターンであってもよいし、側壁プロセスを用いて形成されたパターンであってもよい。
【００２５】
この後、図２の（ｇ）に示すように、回折パターン１Ｃの上面側から全面露光が行われる。このとき、第２のレジスト層１Ｘを露光する際に用いた波長よりも短い波長の露光光によって全面露光（例えばＥＵＶによる全面露光）が行なわれる。これにより、第１のレジスト層３Ｘのうち、回折パターン１Ｃに応じた所定の位置（後述のレジストパターン３Ａの位置）は露光されず、レジストパターン３Ａ以外の位置（除去パターン３Ｂ）が露光される。
【００２６】
回折パターン１Ｃの上面側から全面露光を行った後、回折パターン１Ｃの除去が行われる。さらに、現像やＰＥＢが行われる。これにより、図２の（ｈ）に示すように、レジストパターン３Ａのみが残り、除去パターン３Ｂは除去される。この後、現像後のレジストパターン３Ａをマスクとしてパターン形成層４Ｘのエッチングが行われ、図２の（ｉ）に示すように、所望パターン（エッチング後パターン４Ａ）が形成される。
【００２７】
なお、レジスト層３Ｘとレジスト層１Ｘの間に中間層を積層させてもよい。中間層は、レジスト層３Ｘと回折パターン１Ｃとの間の距離を制御（調整）するための膜である。レジスト層３Ｘとレジスト層１Ｘの間に中間層を積層させる場合、回折パターン１Ｃへの全面露光を行った後に、回折パターン１Ｃと中間層の除去が行われる。
【００２８】
全面露光を行う際に用いる照明装置や照明光源形状の違いによって、レジスト層３Ｘ内に形成される光強度分布が異なる。これは、全面露光を行う際に用いる照明光源形状の違いによって、ウェハ上に照射される露光光の照射角度が異なるからである。このため、全面露光を行う際に用いる照明光源形状の違いによって、ウェハ上に形成されるパターンの形状も異なる。そこで、本実施の形態では、ウェハ上に形成したいパターン形状に応じた変形照明の照明光源形状を決定する。換言すると、レジスト層３Ｘ内に形成される光強度分布は、露光光を照射投影する照明光学系の照明光角度分布におおきく依存する。このため、ウェハに照射する露光光の照明角度を照明光源形状によって制御することによって、露光光の結像の位置やコントラストなどの像プロファイルを変調する。これにより、レジスト層３Ｘの解像性を向上させて微細なパターンや、垂直入射だけの全面露光ではパターン形成が困難なライン端を形成する。
【００２９】
変形照明は、通常照明以外の照明であり、後述のダイポール照明１１Ｐ〜１１Ｘ、４つ目照明１３Ｐ〜１３Ｓ、輪帯照明１５Ｐ〜１５Ｓなどである。通常照明は、照明装置の中心部を通る単一の光源を有した照明である。
【００３０】
ここで、照明光源形状と露光光の照射角度の関係について説明する。図３は、照明光源形状と露光光の照射角度の関係を説明するための図である。図３の（ａ）、（ｂ）は、それぞれダイポール照明（二極照明）の上面図と照射角度との関係を示している。
【００３１】
図３の（ａ）に示すように、ダイポール照明１１Ｐ内に配置される光源１２Ｐ間の間隔が狭い場合、回折パターン１Ｃ上に照射される露光光の照射角度は小さくなる。一方、図３の（ｂ）に示すように、ダイポール照明１１Ｔ内に配置される光源１２Ｔ間の間隔が広い場合、回折パターン１Ｃ上に照射される露光光の照射角度は大きくなる。換言すると、ダイポール照明の場合、光源間の間隔に応じた照射角度で回折パターン１Ｃ上に露光光が照射される。すなわち、光源間の間隔が広がるにしたがって回折パターン１Ｃ上に照射される露光光の照射角度が大きくなり、光源間の間隔が狭まるにしたがって回折パターン１Ｃ上に照射される露光光の照射角度が小さくなる。
【００３２】
つぎに、照明光源形状とレジスト層３Ｘ内に形成される光強度分布の関係について説明する。図４は、照明光源形状とレジスト層内に形成される光強度分布の関係を説明するための図である。図４の（ａ）〜（ｅ）は、それぞれレジスト層３Ｘ内に形成される光強度分布と、ダイポール照明の照明光源形状との関係を示している。
【００３３】
図４の（ａ）に示すように、ダイポール照明１１Ｐ内に配置される光源１２Ｐ間の間隔が狭い場合、レジスト層３Ｘ内には、低強度領域Ａ２と高強度領域Ｂ２が形成される。図４の（ｂ）に示すように、ダイポール照明１１Ｑ内に配置される光源１２Ｑ間の間隔を光源１２Ｐ間の間隔よりも少し広くすると、ダイポール照明１１Ｐを用いた場合とは異なる光強度分布が形成される。ダイポール照明１１Ｑを用いた場合、レジスト層３Ｘ内には、低強度領域Ａ３と高強度領域Ｂ３が形成される。この低強度領域Ａ３と高強度領域Ｂ３は、例えば１／４ピッチパターン（回折パターン１Ｃの１／４倍のピッチで形成されたパターン）を形成可能な光強度分布である。
【００３４】
図４の（ｃ）に示すように、ダイポール照明１１Ｒ内に配置される光源１２Ｒ間の間隔を光源１２Ｑ間の間隔よりも少し広くすると、ダイポール照明１１Ｐ，１１Ｑを用いた場合とは異なる光強度分布が形成される。ダイポール照明１１Ｒを用いた場合、レジスト層３Ｘ内には、低強度領域Ａ４と高強度領域Ｂ４が形成される。
【００３５】
図４の（ｄ）に示すように、ダイポール照明１１Ｓ内に配置される光源１２Ｓ間の間隔を光源１２Ｒ間の間隔よりも少し広くすると、ダイポール照明１１Ｐ〜１１Ｒを用いた場合とは異なる光強度分布が形成される。ダイポール照明１１Ｓを用いた場合、レジスト層３Ｘ内には、低強度領域Ａ５と高強度領域Ｂ５が形成される。
【００３６】
図４の（ｅ）に示すように、ダイポール照明１１Ｔ内に配置される光源１２Ｔ間の間隔を光源１２Ｓ間の間隔よりも少し広くすると、ダイポール照明１１Ｐ〜１１Ｓを用いた場合とは異なる光強度分布が形成される。ダイポール照明１１Ｔを用いた場合、レジスト層３Ｘ内には、低強度領域Ａ６と高強度領域Ｂ６が形成される。この低強度領域Ａ６と高強度領域Ｂ６は、例えば低強度領域Ａ２と高強度領域Ｂ２の分布を反転（明暗反転）させた光強度分布を有する箇所がある。換言すると、ダイポール照明１１Ｐを用いた場合に形成されるパターン領域が、ダイポール照明１１Ｔを用いた場合にはスペース領域となり、ダイポール照明１１Ｐを用いた場合に形成されるスペース領域が、ダイポール照明１１Ｔを用いた場合にはパターン領域となる。
【００３７】
このように、ダイポール照明の光源間隔の相違によってレジスト層３Ｘ内に形成される光強度分布が相違する。そして、ダイポール照明の光源間隔を調整することによって、所望のピッチでパターン形成を行うことができる。また、ダイポール照明の光源間隔を調整することによって、所望の位置にパターンやスペースを形成することが可能となる。このように、所望の位置にパターンやスペースを形成することができるので、例えば、レジスト層３Ｘを露光、現像した場合にラインエンドにループパターンが形成されないようレジストパターン３Ａを形成することが可能となる。
【００３８】
ここで、ループパターンについて説明する。図５は、ラインエンドのループパターンを説明するための図である。図５の（ａ）〜（ｃ）は、ウェハの上面図を示している。図５の（ａ）は、ウェハ上に形成される回折パターン１Ｃを示している。また、図５の（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ回折パターン１Ｃを用いて形成したレジストパターンＡ１２，Ａ１３を示している。
【００３９】
照明光源の形状を調整することなく回折パターン１Ｃを用いてウェハの全面露光を行なうと、図５の（ｂ）に示すようにパターンのラインエンド（長手方向のエッジ部）にループパターンを有したレジストパターンＡ１２が形成される。
【００４０】
一方、照明光源の形状を調整したうえで回折パターン１Ｃを用いてウェハの全面露光を行なうと、図５の（ｃ）に示すようにパターンのラインエンドにループパターンを有しないレジストパターンＡ１３を形成できる。換言すると、照明光源の形状を調整することによってループカットされたレジストパターンＡ１３を形成することが可能となる。
【００４１】
ループパターンが形成されてしまう場合、このループパターンを除去するためのパターニング（露光や現像など）が必要となり、半導体装置を作製するための工程数が増加する。一方、本実施の形態では、照明光源の形状を調整することによってループパターンを有しないレジストパターンＡ１３を形成できるので、半導体装置を作製するための工程数を減らすことが可能となる。
【００４２】
つぎに、ダイポール照明の光源の配置方向と、回折パターン１Ｃのパターン配置方向との関係について説明する。図６は、光源の配置方向と回折パターンのパターン配置方向との関係を説明するための図である。図６では、光源と回折パターン１Ｃの上面図を示している。ここでは、回折パターン１Ｃがｘ軸方向に延びている場合のダイポール照明の光源について説明する。
【００４３】
ウェハへの全面露光を行う際には、図６の（ａ）に示すように２つの光源１２Ｕをｙ軸と平行な方向に配置したダイポール照明１１Ｕを用いてもよいし、図６の（ｂ）に示すように２つの光源１２Ｖをｘ軸と平行な方向に配置したダイポール照明１１Ｖを用いてもよい。
【００４４】
例えば、回折パターン１Ｃの１／２ピッチパターンや１／４ピッチパターンとなるレジストパターン３Ａを形成する場合には、ダイポール照明１１Ｕを用いて回折パターン１Ｃ上から全面露光を行なう。換言すると、微細なレジストパターン３Ａを形成する場合には、回折パターン１Ｃが延びている方向に対して光源１２Ｕが並ぶ方向を垂直にして全面露光を行なう。
【００４５】
また、ループパターンが形成されないようレジストパターン３Ａを形成する場合には、ダイポール照明１１Ｖを用いて回折パターン１Ｃ上から全面露光を行なう。換言すると、所望の位置にパターン形成を行う場合には、回折パターン１Ｃが延びている方向と光源１２Ｖが並ぶ方向とを並行にして全面露光を行なう。
【００４６】
なお、ダイポール照明の照明光源形状を調整する際には、光源の配置位置を調整する場合に限らず、光源のサイズを調整してもよい。図７は、ダイポール照明の光源サイズを説明するための図である。ここでは、ダイポール照明１１Ｒの光源１２Ｒのサイズを調整する場合について説明する。
【００４７】
図７の（ａ）に示すダイポール照明１１Ｗは、光源１２Ｒの光源サイズを大きくした光源１２Ｗを有している。また、図７の（ｂ）に示すダイポール照明１１Ｘは、光源１２Ｒの光源サイズを小さくした光源１２Ｘを有している。
【００４８】
ダイポール照明１１Ｗやダイポール照明１１Ｘを用いることによって、レジスト層３Ｘには、ダイポール照明１１Ｐ〜１１Ｖを用いた場合とは異なる光強度分布が形成される。光源のサイズを調整することによってダイポール照明の照明光源形状を調整する場合には、形成したいレジストパターン３Ａのパターン形状に応じたサイズに光源が調整される。
【００４９】
また、照明装置はダイポール照明１１Ｐ〜１１Ｘに限らず、４つ目照明（四極照明）であってもよい。図８は、４つ目照明の構成例を示す図である。図８では、４つ目照明１３Ｐ〜１３Ｓの上面図を示している。
【００５０】
図８の（ａ）は、光源間隔が狭い光源１４Ｐを有した４つ目照明１３Ｐを示しており、図８の（ｂ）は、光源間隔が広い光源１４Ｑを有した４つ目照明１３Ｑを示している。また、図８の（ｃ）は、光源サイズが大きい光源１４Ｒを有した４つ目照明１３Ｒを示しており、図８の（ｄ）は、光源サイズが小さい光源１４Ｓを有した４つ目照明１３Ｓを示している。
【００５１】
また、照明装置はダイポール照明１１Ｐ〜１１Ｘや４つ目照明１３Ｐ〜１３Ｓに限らず、輪帯照明であってもよい。図９は、輪帯照明の構成例を示す図である。図９では、輪帯照明１５Ｐ〜１５Ｓの上面図を示している。
【００５２】
図９の（ａ）は、輪帯内径が小さい光源１６Ｐを有した輪帯照明１５Ｐを示しており、図９の（ｂ）は、輪帯内径が大きい光源１６Ｑを有した輪帯照明１５Ｑを示している。また、図９の（ｃ）は、輪帯幅（内径と外形の差）が大きい光源１６Ｒを有した輪帯照明１５Ｒを示しており、図９の（ｄ）は、輪帯幅が小さい光源１６Ｓを有した輪帯照明１５Ｓを示している。
【００５３】
また、照明装置はダイポール照明１１Ｐ〜１１Ｘ、４つ目照明１３Ｐ〜１３Ｓ、輪帯照明１５Ｐ〜１５Ｓに限らず、楕円形状の光源を有した楕円照明であってもよい。図１０は、楕円照明の構成例を示す図である。図１０では、楕円照明１７Ｐ，１７Ｑの上面図を示している。
【００５４】
図１０の（ａ）は、楕円の短径（短軸）が短い光源１８Ｐを有した楕円照明１７Ｐを示しており、図１０の（ｂ）は、楕円の短径が長い光源１８Ｑを有した楕円照明１７Ｑを示している。
【００５５】
また、照明装置はダイポール照明１１Ｐ〜１１Ｘ、４つ目照明１３Ｐ〜１３Ｓ、輪帯照明１５Ｐ〜１５Ｓ、楕円照明１７Ｐ，１７Ｑに限らず、矩形状の光源を有した矩形照明であってもよい。図１１は、矩形照明の構成例を示す図である。図１１では、矩形照明１９Ｐ，１９Ｑの上面図を示している。
【００５６】
図１１の（ａ）は、矩形の短辺が短い光源２０Ｐを有した矩形照明１９Ｐを示しており、図１１の（ｂ）は、矩形の短径が長い光源２０Ｑを有した矩形照明１９Ｑを示している。
【００５７】
本実施の形態では、例えば後述の照明光源形状算出装置３０を用いて何れの照明装置で回折パターン１Ｃ上からの全面露光を行なうかを決定するとともに、決定した照明装置内での照明光源形状（光源のサイズや配置など）を決定する。
【００５８】
図１２は、照明光源形状算出装置の構成を示すブロック図である。照明光源形状算出装置３０は、形成するパターンに応じた照明光源形状を導出するコンピュータなどである。照明光源形状算出装置３０は、ウェハ上に形成したいパターン形状に応じた照明装置の種類および照明光源形状を導出する。
【００５９】
照明光源形状算出装置３０は、入力部３１、記憶部３２、照明光源形状算出部３８、出力部３７を有している。入力部３１は、記憶部３２に格納する種々の情報などを入力し、記憶部３２に送る。記憶部３２は、入力部３１から送られてくる情報としてウェハ情報３３、回折パターン情報３４、パターン形状情報３５、全面露光情報３６を記憶するメモリなどである。
【００６０】
ウェハ情報３３は、全面露光されるウェハに関する情報であり、レジスト層３Ｘの配置位置（回折パターン１Ｃからの厚さ方向の距離）に関する情報などである。回折パターン情報３４は、回折パターン１Ｃに関する情報であり、回折パターン１Ｃのレイアウトや厚さなどである。パターン形状情報３５は、レジストパターン３Ａに関する情報であり、ウェハ上に形成したいレジストパターン３Ａのパターン形状などである。全面露光情報３６は、全面露光の条件に関する情報であり、例えば全面露光に用いる波長の値、この波長における上層膜の光学定数などである。
【００６１】
照明光源形状算出部３８は、記憶部３２内のウェハ情報３３、回折パターン情報３４、パターン形状情報３５、全面露光情報３６などを用いて、レジストパターン３Ａのパターン形状が所望の形状となるための露光光照射角度などを算出する。照明光源形状算出部３８は、算出した露光光照射角度などを用いて照明装置や照明光源形状を導出する。具体的には、照明光源形状算出部３８は、所望のレジストパターン３Ａを形成するための照明装置の種類を決定するとともに、所望のレジストパターン３Ａを形成するための照明光源形状として照明光源のサイズや配置位置などを算出する。このとき、照明光源形状算出部３８は、ウェハ情報３３、回折パターン情報３４、パターン形状情報３５、全面露光情報３６などを用いて、回折パターン１Ｃの下部に形成される光強度分布を算出する。そして、光強度分布が所望のレジストパターン３Ａを形成できる光強度分布となるよう、照明装置の種類および照明光源形状を決定する。
【００６２】
例えば、全面露光に用いる照明装置がユーザによって指定されている場合、照明光源形状算出部３８は、指定された照明装置の照明光源形状を導出する。また、全面露光に用いる照明装置がユーザによって指定されていない場合、照明光源形状算出部３８は、照明装置の種類と照明光源形状の両方を導出する。出力部３７は、照明光源形状算出部３８が導出した照明装置の種類および照明光源形状を外部出力する。
【００６３】
照明光源形状算出装置３０による照明光源形状などの算出処理は、例えばウェハプロセスのレイヤ毎に行われる。そして、各レイヤでは、必要に応じて照明光源形状が変更された露光装置を用いてウェハへの露光処理が行われる。具体的には、照明光源形状が変更された露光装置で回折パターン１Ｃ上からウェハに全面露光を行ない、その後現像処理、エッチング処理によってエッチング後パターン４Ａを形成する。半導体デバイスなどの半導体装置（半導体集積回路）を作製する際には、上述した照明装置および照明光源形状の導出処理、導出した照明装置および照明光源形状での露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【００６４】
つぎに、照明光源形状算出装置３０のハードウェア構成について説明する。図１３は、照明光源形状算出装置のハードウェア構成を示す図である。照明光源形状算出装置３０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）９１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）９２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）９３、表示部９４、入力部９５を有している。照明光源形状算出装置３０では、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４、入力部９５がバスラインを介して接続されている。
【００６５】
ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムである照明光源形状算出プログラム９７を用いて照明光源形状の算出処理などを行う。表示部９４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ９１からの指示に基づいて、ウェハ情報３３、回折パターン情報３４、パターン形状情報３５、全面露光情報３６、算出した露光光照射角度、光強度分布、決定した照明装置の種類、照明光源形状などを表示する。入力部９５は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報（露光光照射角度の算出、光強度分布の算出、照明形状の算出、照明装置の種類の決定に必要なパラメータ等）を入力する。入力部９５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。
【００６６】
照明光源形状算出プログラム９７は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ９３へロードされる。図１３では、照明光源形状算出プログラム９７がＲＡＭ９３へロードされた状態を示している。
【００６７】
ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされた照明光源形状算出プログラム９７を実行する。具体的には、照明光源形状算出装置３０では、使用者による入力部９５からの指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内から照光源明形状算出プログラム９７を読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
【００６８】
照明光源形状算出装置３０で実行される照明光源形状算出プログラム９７は、それぞれ照明光源形状算出部３８を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
【００６９】
このように第１の実施の形態によれば、全面露光によるパターン形成において所望のレジストパターン３Ａを形成できるよう照明装置の種類と照明光源形状を決定するので、回折パターン１Ｃよりも微細なピッチのパターンを形成することが可能となる。また、周期的なパターンの配置が途切れた非周期的レイアウトのパターンを周期的なパターンと同時に形成することが可能となる。したがって、全面露光によるパターン形成において、微細かつ非周期的な種々のパターンを容易に形成することが可能になる。
【００７０】
（第２の実施の形態）
つぎに、図１４〜図１７を用いてこの発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、全面露光を行う露光装置の照明光学系とウェハとの間に、所望領域にのみ露光光を照射させるブラインドを設けておく。
【００７１】
図１４は、第２の実施の形態に係る露光装置の構成を示す図である。露光装置１００は、ウェハＷＡに露光光を照射する照明光学系１０と、照明光学系１０から照射される露光光のうち所望の領域にのみ露光光を照射し、その他の領域への露光光を遮断するブラインド（遮光部）４０と、を備えている。本実施の形態の照明光学系１０は、フォトマスクを用いることなくウェハＷＡの回折パターン１Ｃ上から全面露光を行なう機能を有している。
【００７２】
本実施の形態の照明光学系１０は、ウェハＷＡ上の全面露光領域（露光光照射領域）（例えば数チップ分）に光源４１からの露光光を照射するよう構成されており、露光装置１００は、露光光照射領域への露光光の照射をウェハＷＡ上の種々の位置で行なうことによって、ウェハＷＡのほぼ全面に露光光を照射する。
【００７３】
図１５は、露光装置による露光光照射領域を示す図である。露光光照射領域５０は、１／２ピッチ領域５１、１／３ピッチ領域５２、１／４ピッチ領域５３など種々のパターンピッチ領域を有している。１／２ピッチ領域５１は、回折パターン１Ｃの１／２倍幅のライン＆スペース（１／２倍のピッチ）でレジストパターン３Ａが形成される領域である。また、１／３ピッチ領域５２は、回折パターン１Ｃの１／３倍幅のライン＆スペースでレジストパターン３Ａが形成される領域であり、１／４ピッチ領域５３は、回折パターン１Ｃの１／４倍幅のライン＆スペースでレジストパターン３Ａが形成される領域である。
【００７４】
露光装置１００は、露光光照射領域５０のうち例えば１／２ピッチ領域５１にのみ露光光を照射させるブラインド４０、１／３ピッチ領域５２にのみ露光光を照射させるブラインド４０、１／４ピッチ領域５３にのみ露光光を照射させるブラインド４０などを備えている。
【００７５】
ここで、ブラインド４０の構成例について説明する。図１６は、ブラインドの構成例を示す図である。図１６では、ブラインド４０の上面図を示している。ブラインド４０は、所定領域のみ露光光を照射させることができるよう、露光光を照射させる領域のみ開口した開口部４３を有している。換言すると、ブラインド４０は、露光光を照射させる領域以外に露光光を遮断するためのリング状の遮断部４２が設けられている。開口部４３（遮断部４２の内側領域）は、１／２ピッチ領域５１、１／３ピッチ領域５２、１／４ピッチ領域５３などに応じた形状および大きさで構成されている。これにより、開口部４１を通過した露光光が、開口部４３の形状および大きさに応じた領域（１／２ピッチ領域５１、１／３ピッチ領域５２、１／４ピッチ領域５３など）に照射される。
【００７６】
なお、ブラインド４０は、図１６に示した１枚の板状部材で構成する場合に限らず、複数枚の板状部材で構成してもよい。図１７は、ブラインドの他の構成例を示す図である。図１７では、ブラインド４４の斜視図を示している。なお、ここでは説明の便宜上、水平方向（ウェハＷＡの主面と平行な方向）をｘｙ方向とし、露光光の照射方向（ウェハＷＡの主面と垂直な方向）をｚ方向として説明する。
【００７７】
ブラインド４４は、光源４１から導かれてくる露光光の一部をウェハＷＡ側へ通過させる板状部材（開閉部）４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄを含んで構成されている。開閉部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄは、それぞれＸＹ平面に平行な概略矩形板状をなしており、ｘ方向またはｙ方向に移動できるよう構成されている。そして、ブラインド４４は、露光光を、開閉部４５ａ〜４５ｄで囲まれた内側領域にのみ通過させる。
【００７８】
本実施の形態のブラインド４４の各開閉部４５ａ〜４５ｄは、露光光を照射させる領域のみ開口するようｘｙ平面内を移動する。例えば、露光光を照射させる領域が１／２ピッチ領域５１である場合、開閉部４５ａ〜４５ｄによる開口部が１／２ピッチ領域５１に応じた形状および大きさとなるよう開閉部４５ａ〜４５ｄが移動する。これにより、開閉部４５ａ〜４５ｄは、露光光を、ウェハＷＡ上の所定の露光領域（１／２ピッチ領域５１、１／３ピッチ領域５２、１／４ピッチ領域５３など）にのみ通過させる。
【００７９】
なお、ブラインド４０，４４で露光光を透過させる領域は、１／２ピッチ領域５１、１／３ピッチ領域５２、１／４ピッチ領域５３などのパターンピッチ領域に限らず、ラインエンドなどの狭い領域であってもよい。
【００８０】
図１８は、ラインエンドのループパターンを露光する場合の露光光遮断領域を説明するための図である。回折パターン１Ｃ上からの全面露光によってレジストパターン３ＡのラインエンドにループパターンＡ２０が形成される場合、ブラインド４０，４４の一部であるブラインド領域６１によってループパターンＡ２０以外の領域を露光光から遮断する。これにより、ループパターンＡ２０にのみ露光光を照射して、ループパターンＡ２０を除去する。
【００８１】
ループパターンＡ２０への露光光の照射は、回折パターン１Ｃを除去した後であれば何れのタイミングで行ってもよい。例えば、レジストパターン３Ａを形成した後に、ループパターンＡ２０へ露光光を照射してもよい。また、レジストパターン３Ａをマスクとしてエッチング後パターン４Ａを形成した後に、エッチング後パターン４Ａ上にレジストを塗布し、その後ループパターンＡ２０上へ露光光を照射してもよい。
【００８２】
なお、ブラインド４０，４４は、１／２ピッチ領域５１などの所定のパターンピッチ領域やループパターンＡ２０のみへの露光光の照射に限らず、何れの領域にのみ露光光を照射させてもよい。
【００８３】
このように第２の実施の形態によれば、所望のレジストパターン３Ａを形成できるようブラインド４０，４４によって所定領域にのみ全面露光の露光光を照射させるので、微細な種々のパターンを容易に形成することが可能になる。
【符号の説明】
【００８４】
１Ｃ  回折パターン、３Ａ  レジストパターン、３Ｘ  レジスト層、１１Ｐ〜１１Ｘ  ダイポール照明、１２Ｐ〜１２Ｘ，１４Ｐ〜１４Ｓ，１６Ｐ〜１６Ｓ，１８Ｐ，１８Ｑ，２０Ｐ，２０Ｑ  光源、１３Ｐ〜１３Ｓ  ４つ目照明、１５Ｐ〜１５Ｓ  輪帯照明、１７Ｐ，１７Ｑ  楕円照明、１９Ｐ，１９Ｑ  矩形照明、３０  照明光源形状算出装置、３８  照明光源形状算出部、４０，４４  ブラインド、４２  遮断部、４３  開口部、４５ａ〜４５ｄ  開閉部、１００  露光装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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