(57)【要約】【課題】従来の露光装置の光学系のほとんどがそのまま使用でき、コンパティビリティがある多光子露光装置を提供する。【解決手段】２光子状態の光からなる２光子照明光１が、上部からレチクル２を照明する。４は１光子状態の光の１次回折光の回折方向であり、回折角が大きいため、図で示されるとおり、投影光学系３に入射することができない。しかし２光子状態の光においては、回折角は１／２になるため、その、１次回折光は５で示す方向に進み、投影光学系３内に入射し、ウエハ６上に結像することができる。そして、周知の量子力学的効果のため、１光子状態の光子が入射したときの１／２倍の周期のパターンとして干渉、結像され、従来の結像限界の２倍の精細さが実現できる。【選択図】　図１
2004128200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光子を１個観測することで他の光子の状態も、前記１つの光子と周波数、位置が同じものとして確定する時空量子もつれ状態にある複数光子を発生する光源と、当該光源から発生する複数光子により照明されるレチクルと、当該レチクルに形成されたパターンの像を結像面に結像させる投影光学系を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置であって、前記光源が、光学パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶に励起光を照射することにより、前記時空量子もつれ状態にある複数光子を発生するものであることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
励起光源と、当該励起光源から発生する励起光により照明されるレチクルと、当該レチクルに形成されたパターンの像を結像面に結像させる投影光学系を備え、前記レチクルは、前記励起光源から発生する励起光の照射を受けて光学パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶とパターンが形成された基板とを有し、前記基板が、前記投影光学系側にあるように設けられていることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の露光装置であって、前記結晶に励起光を照射することにより、前記時空量子もつれ状態にある複数光子を発生するものであることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のうちいずれか１項に記載の露光装置であって、前記光学パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶から結像面までの間に、前記励起光を減衰又は除去する光学フィルタを有することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の露光装置であって、前記投影光学系における前記レチクルの像の結像面への結像が、レチクルを通過した前記複数光子状態の光のうち、プラス１次回折光と、マイナス１次回折光の干渉により行われるものであることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の露光装置であって、レチクルを通過した前記複数光子状態の光のうち、ゼロ次回折光を、少なくとも部分的に減衰または除去する機構を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項６に記載の露光装置であって、前記レチクルが位相シフト法用レチクルであることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の露光装置であって、前記投影光学系における前記レチクルの像の結像面への結像が、レチクルを通過した前記複数光子状態の光のうち、プラス１次回折光とゼロ次回折光、又はマイナス１次回折光とゼロ次回折光の干渉により行われるものであることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の露光装置であって、前記レチクルに形成されたパターンが、前記投影光学系による結像時に古典光解像限界となるパターンよりも微細なパターンであることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうちいずれか１項に記載の露光装置のうち前記複数光子としてｎ（ｎ≧２）光子状態にある光子を使用して、レチクルに形成されたパターンをウエハに露光転写するものであって、前記ウエハとしてｎ光子吸収レジストを塗布したウエハを使用することを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のうちいずれか１項に記載の露光装置を使用し、レチクルに形成されたパターンをウエハ上に露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体デバイスの製造工程において、レチクルに形成されたパターンをウエハに露光転写するために使用される露光装置のように、ある物体の像を結像面に結像させる露光装置、及びこの露光装置を使用した半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては、レチクルに形成されたパターンを、露光装置によりウエハ上に露光転写することが行われている。近年、半導体デバイスの高集積化に伴い、露光転写するパターンのピッチが細かくなってきている。
【０００３】
一方、光学的露光装置により露光可能な最小ピッチは、露光に使用する波長と投影レンズの開口数で制限される最大回折角によって決定され、波長をλ、投影レンズの開口数をＮＡとすると、λ／（２ＮＡ）で示される。よって、露光可能なピッチを小さくするためには、露光に使用する波長を短くするか、投影レンズの開口数を大きくする必要がある。
【０００４】
現在の露光装置ではピッチ縮小のために短波長化を図っているが、波長が短くなるにつれて投影光学系の硝材質が制限されコストが指数関数的に高くなってきている。また同時にピッチ縮小のために、投影レンズの開口数の増大を図っているが、照明光学系や結像光学系（投影光学系）の設計が困難になると共に、大口径硝材が必要とされるために、材料のコスト面からも不利になる。
【０００５】
最近では軟Ｘ線を使用した露光装置の開発が進められているが、レンズ系が使用できない等の制約のために、まだ実用化には至っていない。また、電子線を使用した露光装置の開発も行われているが、これもまだ実用の段階には至っていない。
【０００６】
これらとは別の動きとして、光子集団を使用して露光を行うことにより、古典光解像限界（λ／（２ＮＡ））より細かなピッチのパターンを形成させる装置の開発も行われている。量子力学的な粒子状態の中には、もつれ状態、エンタングルド状態、ＥＰＲペア等、古典的現象には見られなかった複数粒子間の状態の相関が起こる状態があることが知られていて、近年は実験的にもその現象が多数実証されている。そのような現象の中でも、すでに多数のグループが実験を行っている光学パラメトリックダウンコンバージョンと呼ばれる現象により、１つの光子を消滅させ同時に複数の光子を発生させることで、時空相関を有する光子集団を発生させることが可能になっている。
【０００７】
そのような光子集団の干渉現象において、特に周波数が同じ２つの時空相関を持つ光子対を用いることで、干渉計により、通常の干渉縞の半分の、前記古典光解像限界以下のピッチで露光を行うことが提案されている（ＵＳＰ６，２５２，６６５：特許文献１）。また、ＰＨＹＳＩＣＡＬ　ＲＥＶＩＥＷ　Ａ，　ＶＯＬＵＭＥ　６３，　０６３４０７（２００１　Ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ：非特許文献１）には、複雑な干渉計構成の組合せによって、任意のパターンを露光する提案もされている。
【０００８】
【特許文献１】ＵＳＰ６，２５２，６６５
【非特許文献１】ＰＨＹＳＩＣＡＬ　ＲＥＶＩＥＷ　Ａ，　ＶＯＬＵＭＥ　６３，　０６３４０７
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような多光子露光では、複雑な機構を用いる必要があり、かつ従来の露光装置とのコンパティビリティが無く、たとえ実用化されたとしても、非常に高コストの装置となることが予想される。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、従来の露光装置の光学系のほとんどがそのまま使用でき、コンパティビリティがある多光子露光装置、及びそれを使用した半導体デバイスの製造方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、光子を１個観測することで他の光子の状態も、前記１つの光子と周波数、位置が同じものとして確定する時空量子もつれ状態にある複数光子を発生する光源と、当該光源から発生する複数光子により照明されるレチクルと、当該レチクルに形成されたパターンの像を結像面に結像させる投影光学系を備えたことを特徴とする露光装置（請求項１）である。
【００１１】
光子を１個観測することで他の光子の状態も確定する時空量子もつれ状態にある複数光子の中で、本発明では、１つの光子を観測すると他の光子も周波数、位置が全く同じものとして確定する複数光子の組を用いる。以下の説明の中では２つの光子にその様な相関があるものを例として説明するが、以下それらを総称して「時空量子もつれ光子」と呼ぶ。
【００１２】
時空量子もつれ２光子（本明細書では単に「２光子状態の光子」とよび、その光を「２光子状態の光」とよぶことがある）がレチクルに入射すると、｜０＞｜２＞、｜２＞｜０＞、｜１＞｜１＞の３とおりに回折される。従来のコヒーレント状態など古典的な状態の時に回折する角度θは、逆正弦関数（波長／レチクルパターンピッチ幅）で与えられるが、時空量子もつれ２光子状態のまま左右の回折経路を同時に通過する｜０＞｜２＞及び｜２＞｜０＞状態のときは、光子の運動量が２倍になったとみなせるため、回折角が半分になる。よって、同じ物理的寸法の投影光学系を用いた場合に、通常の光（１光子状態の光）の１／２の波長を用いたのと同じ状態で、光を投影光学系中に入射させることができる。なお、｜１＞１＞は、２光子がレチクルを通過することにより、１光子状態になった場合をいう。
【００１３】
このような、時空量子もつれ２光子状態のまま左右の回折経路を同時に通過する光子を、投影光学系を通して結像面に結像させた場合、運動量が２倍であるために、従来の古典的な通常の光子（本明細書では、これを「１光子状態の光子」とよび、その光を「１光子状態の光」とよぶことがある）を用いたときの半分のピッチの結像を行うことができる。
【００１４】
同様に時空量子もつれｎ（ｎ≧２）光子（本明細書では単に「ｎ光子状態の光子」とよび、それを総称して「多光子状態の光子」とよび、さらにこれらの光を「ｎ光子状態の光」、「多光子状態」の光とよぶことがある）を使用すれば、レチクルにおける回折角は１／ｎとなり、結像できる最小ピッチも、１光子状態の光を用いたときの１／ｎとなる。
【００１５】
多光子状態が光学系のわずかな線形吸収等により壊れて１光子状態になることがあるが、この１光子状態の光は消去しなければならず、前述の干渉計方式の従来技術においては消去が困難であるが、本手段においては、回折角が２光子状態の光に比べて２倍であるので、投影光学系のＮＡを調節することにより、投影光学系に入らないようにすれば、簡単に除去できる。
【００１６】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記光源が、光学パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶に励起光を照射することにより、前記時空量子もつれ状態にある複数光子を発生するものであることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１７】
光学パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶に励起光を照射することにより、時空量子もつれ状態にある複数光子が発生するので、これを光源として用いることにより、前記第１の手段を実現することができる。
【００１８】
前記課題を解決するための第３の手段は、励起光源と、当該励起光源から発生する励起光により照明されるレチクルと、当該レチクルに形成されたパターンの像を結像面に結像させる投影光学系を備え、前記レチクルは、前記励起光源から発生する励起光の照射を受けて光学パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶とパターンが形成された基板とを有し、前記基板が、前記投影光学系側にあるように設けられていることを特徴とする露光装置（請求項３）である。
【００１９】
前記第２の手段においては、励起光を用いて光学パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶を照射して複数光子を作り出し、これを光源としてレチクルを照明していたが、本手段においては、パターンが形成された基板に光学パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶を設けたレチクルを用いて、励起光で結晶側からレチクルを照明することにより、パターン基板において複数光子を作り出している。よって、生成した複数光子を有効にレチクルパターンの照明に使用することができる。
【００２０】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であって、前記結晶に励起光を照射することにより、前記時空量子もつれ状態にある複数光子を発生するものであることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２１】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第２の手段から第４の手段のいずれかであって、前記光学パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶から結像面までの間に、前記励起光を減衰又は除去する光学フィルタを有することを特徴とするもの（請求項５）である。
【００２２】
励起光は１光子状態の光からなり、多光子状態の光による結像にとってはノイズ成分となる。よって、この励起光が投影光学系の開口内に入ってくる場合には、これをできるだけ除去することが好ましい。本手段においては、光学フィルタを用いることにより、励起光を減衰又は除去するようにしている。
【００２３】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、前記投影光学系における前記レチクルの像の結像面への結像が、レチクルを通過した前記複数光子状態の光のうち、プラス１次回折光と、マイナス１次回折光の干渉により行われるものであることを特徴とするもの（請求項６）である。
【００２４】
プラス１次回折光と、マイナス１次回折光は回折角が小さいので、投影光学系に入射させやすく、かつ、光軸に対して対称性があるので扱いやすい。
【００２５】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第６の手段であって、レチクルを通過した前記複数光子状態の光のうち、ゼロ次回折光を、少なくとも部分的に減衰または除去する機構を備えたことを特徴とするもの（請求項７）である。
【００２６】
前記第６の手段において、プラス１次回折光と、マイナス１次回折光のみを用いるためには、ゼロ次回折光をカットする必要がある。これは、光軸近傍に遮光板を入れる等、ゼロ次回折光を、少なくとも部分的に減衰または除去する機構を設けることにより、簡単に行うことができる。
【００２７】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第６の手段であって、前記レチクルが位相シフト法用レチクルであることを特徴とするもの（請求項８）である。
【００２８】
前記第６の手段において、ゼロ次回折光をカットすることは、レチクルを、位相シフト法用レチクルを用いて作成し、隣り合うパターンの位相がπだけずれるようにすることにより実現できる。このようにすれば、隣り合うパターン同士のゼロ次回折光が打ち消し合い、全体としてゼロ次回折光をカットすることができ、かつ、結像がプラス１次回折光とマイナス１次回折光との干渉により行われるものであるので、解像度を向上させることができる。
【００２９】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、前記投影光学系における前記レチクルの像の結像面への結像が、レチクルを通過した前記複数光子状態の光のうち、プラス１次回折光とゼロ次回折光、又はマイナス１次回折光とゼロ次回折光の干渉により行われるものであることを特徴とするもの（請求項９）である。
【００３０】
本手段においては、プラス１次回折光とゼロ次回折光、またはマイナス１次回折光とゼロ次回折光を使用して結像を行わせる。これは、例えばレチクルに対して照射光を斜め入射させ、プラス回折光、マイナス回折光の一方を、投影光学系の開口外に出すことによって実現できる。このようにすれば、前記第５の手段と異なり、余分な光として入射するゼロ次回折光を、特別な手段を用いて低減又は除去する必要が無くなる。また、斜め照明を利用すれば、解像度を上げることができる。
【００３１】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第１の手段から第９の手段のいずれかであって、前記レチクルに形成されたパターンが、前記投影光学系による結像時に古典光解像限界となるパターンよりも微細なパターンであることを特徴とするもの（請求項１０）である。
【００３２】
本手段においては、前記第１の手段から第９の手段のいずれかを、その特徴を生かして使用することができ、１光子状態の光を使用した場合には不可能であった微細なパターンの露光を行うことができる。
【００３３】
前記課題を解決するための第１１の手段は、前記第１の手段から第１０の手段のいずれかの露光装置のうち前記複数光子としてｎ（ｎ≧２）光子を使用して、レチクルに形成されたパターンをウエハに露光転写するものであって、前記ウエハとしてｎ光子吸収レジストを塗布したウエハを使用することを特徴とする露光装置（請求項１１）である。
【００３４】
ｎ光子吸収レジストとは、ｎ光子状態の光に対して、吸収の選択則を満たすように設計されたレジストのことである。このようなレジストは、ｎ光子状態の光以外の光に対しては感光しないので、ｎ光子状態以外の光を減衰させたり除去したりする光学的手段を露光装置に設けなくても、ｎ光子状態の光子のみを使用してウエハの露光を行うことができる。
【００３５】
前記課題を解決するための第１２の手段は、前記第１の手段から第１１の手段のいずれかである露光装置を使用し、レチクルに形成されたパターンをウエハ上に露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法（請求項１２）である。
【００３６】
本手段によれば、従来と同様な構成の露光装置を使用して、従来不可能とされていたような微細なパターンを有する半導体デバイスを製造することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態である露光装置を模式的に示す図である。２光子状態の光からなる２光子照明光１が、上部からレチクル２を照明する。この２光子照明光は、光パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶に励起光を照射し、１つの光子を消滅させると同時にもつれ状態にある２つの光子を発生させることにより形成されたものである。
【００３８】
レチクル２には、格子状のパターンが形成されている。図はσ（σ＝照明光のＮＡ／投影光学系の入射側ＮＡ）がほとんど０、即ち垂直入射に近い状態を示している。
【００３９】
露光装置は１／４縮小投影露光装置であり、使用波長は１９３ｎｍ、入射側ＮＡ＝０．２、出射側ＮＡ＝０．８の投影光学系３を有している。レチクルパターンのピッチは通常の照明光（１光子照明光）を用いた場合の結像限界であるレチクルピッチの１／２の細かさになっている。
【００４０】
図１において、４は多光子状態が壊れて発生する１光子状態の光の１次回折光の回折方向であり、１光子状態の光は、回折角が大きいため、図で示されるとおり、投影光学系３に入射することができない。しかし２光子状態の光においては、回折角は１／２になるため、その１次回折光は５で示す方向に進み、投影光学系３内に入射し、ウエハ６上に結像することができる。
【００４１】
そして、周知の量子力学的効果のため、１光子状態の光が入射したときの１／２倍の周期のパターンとして干渉、結像され、従来の結像限界の２倍の精細さが実現できる。このとき、結像に寄与するのはプラス１次回折光とマイナス１次回折光であり、ゼロ次回折光７はノイズとなる。よって、光軸近くに遮光板８を設けることにより、ゼロ次回折光７を遮断し、結像のノイズとならないようにする。
【００４２】
２光子照明光の中に１光子状態の光が含まれている場合には、その１次以上の次数の回折光は前述のように投影光学系３に入射しないが、ゼロ次回折光は２光子照明光のゼロ次回折光と同様に投影レンズ３内に入ってくる。しかし、この光も、遮光板８によりカットされるので、結像のノイズとはならない。
【００４３】
図２は、本発明の第２の実施の形態である露光装置を模式的に示す図である。図２に示される露光装置は、基本的には図１に示されるものと同じであるので、同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略し、図１に示されるものと異なる点のみを説明する。
【００４４】
図２に示される露光装置においては、レチクル２の隣り合うパターンの位相がπだけずれるように形成されている（位相シフト法用レチクル）。従って、隣り合うパターン同士のゼロ次回折光が打ち消し合い、ゼロ次回折光が発生しない。よって、図１に示したような遮光板８を設けなくても、１次回折光のみを使用して露光を行うことができる。
【００４５】
２光子照明光の中に１光子状態の光、特に励起光が含まれている場合には、そのゼロ次回折光は、位相シフト法用レチクルでは、２光子照明光のゼロ次回折光と同時には、波長が異なるので消去できず、投影光学系３内に入ってくる。よって、このような場合には、図１に示す実施の形態と同様に、遮光板８を設けるか、励起光を吸収するフィルタをレチクル２の直前又はレチクル２と投影光学系３の間に設けるかすることにより、１光子状態の光をカットするか低減することが好ましい。
【００４６】
なお、ウエハに塗布するレジストとして２光子吸収レジストを用いれば、１光子状態の光には感光しないので、遮光板８やフィルタを設ける必要はないとも言えるが、投影光学系３自体の劣化や光学性能の低下の面からは、これらの遮光板８やフィルタを設けることが好ましい。
【００４７】
図３は、本発明の第３の実施の形態である露光装置を模式的に示す図である。図３においても、図１に示される構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。図３に示す実施の形態においては、２光子照明光１が斜め上方からレチクル２を照明する。このとき、投影光学系３に入射する光は、２光子状態のプラス１次回折光５ａとゼロ次回折光７であり、この２つの回折光の干渉により、投影光学系３を介してレチクル２のパターンの像をウエハ６面に結像させることができる。本手段によれば、いわゆる斜め照明による効果により、第１の実施の形態である露光装置の解像力に比べて解像力を増大させることができる。
【００４８】
ここで、いわゆる斜め照明について、簡単に説明する。斜め照明においては、照明光は投影光学系の光軸に対して角度Φだけ傾いてレチクルパターンに入射するので、ゼロ次回折光もまた投影光学系の光軸に対して角度Φだけ傾いた方向に進行する。
【００４９】
従って、プラス１次回折光は光軸に対してθｐ−Φに方向に進行し、マイナス１次回折光は光軸に対してθｍ＋Φの方向に進行する。
【００５０】
このとき、θｐ、θｍはそれぞれ、λを波長、Ｐをパターンピッチとして、
ｓｉｎ（θｐ−Φ）＋ｓｉｎΦ＝λ／Ｐ
ｓｉｎ（θｍ＋Φ）−ｓｉｎΦ＝λ／Ｐ
である。
【００５１】
仮にいまプラス１次回折光、マイナス１次回折光の両方が投影光学系に入射しているとする。レチクルパターンの微細化に伴って回折角が増大すると先ず（θｍ＋Φ）の方向に進行するマイナス１次回折光が投影光学系に入射できなくなる。すなわち、ｓｉｎ（θｍ＋Φ）＞ＮＡとなる（ＮＡは投影光学系の開口数）。
【００５２】
しかし、照明光が光軸に対して傾いて入射しているため、このときの回折角でもプラス１次回折光は、入射投影光学系に入射可能となる。すなわち、ｓｉｎ（θｐ−Φ）＜ＮＡとなる。
従って、ウエハ上にはゼロ次回折光とプラス１次回折光の２光束による干渉縞が生じる。
【００５３】
このときの解像限界は、ｓｉｎ（θｐ−Φ）＝ＮＡとなるときであって、
ＮＡ＋ｓｉｎΦ＝λ／Ｐ　より
Ｐ＝λ／（ＮＡ＋ｓｉｎΦ）
がレチクル上の転写可能な最小パターンのピッチである。
【００５４】
解像限界は、ゼロ次回折光が１次回折光とのなす角と投影光学系のＮＡによって決定されるが、前述したように、斜め照明することによって、同じＮＡの投影光学系を用いた場合であってもゼロ次回折光と１次回折光とのなす角（回折角）を大きくとることができるので、最小パターンのピッチを小さくすることができる。
【００５５】
第３の実施の形態である露光装置においては、２光子状態の光を照明光としてもちいており、この２光子状態の光は、１光子状態の光に比べて回折角が１／２になるので、最小パターンのピッチをさらに小さくすることができる。
【００５６】
もし、２光子照明光１の中に１光子状態の光、特に励起光が混入している場合には、この光のゼロ次回折光９が投影光学系３に入ってきて結像のノイズとなる。よって、このような場合には、前述のようにフィルタを設けるか、２光子吸収レジストを使用する等により、１光子状態の光の影響を低減するか除去することが好ましい。
【００５７】
図４は、本発明の第４の実施の形態の例である露光装置に使用するレチクルの例を示す概要図で、断面図である。このレチクルを使用する露光装置は、図１に示す構成と同じ構成のものであるが、レチクルを照明するのが２光子照明光でなく、励起光である点が異なっている。
【００５８】
このレチクル１１は、光パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶からなる結晶板１２と、パターンが形成されたパターン板１３を貼り合わせて形成されている。このレチクル１１を励起光で照明すると、結晶板１２内で光パラメトリックダウンコンバージョンが発生し、励起光の１つの光子が消滅すると同時に、もつれ状態にある２光子が発生する。この２光子からなる光が、パターン板１３のパターン部１３ａを通って回折し、図１に示した作用と同じ作用によりパターン板１３のパターンが、ウエハ上に結像される。このレチクル１１は、図３に示すような斜め照明の場合にも同様に使用可能であることは言うまでもない。
【００５９】
以上説明した各実施の形態を初めとする露光装置において、１光子状態の光が、何らかの状態で投影光学系３に入射する場合には、光パラメトリックダウンコンバージョンを生じる結晶の出射側から結像面までの間に、フィルタ等を設置することにより、１光子状態の光を減衰又は除去するか、２光子吸収レジストを使用して、レジストが１光子状態の光に対して感光しないようにすることが好ましい。
【００６０】
以下、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。図５は、本発明の半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。
▲１▼ウエハを製造するウエハ製造工程（又はウエハを準備するウエハ準備工程）
▲２▼露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程（又はマスクを準備するマスク準備工程）
▲３▼ウエハに必要な加工処理を行うウエハプロセッシング工程
▲４▼ウエハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程
▲５▼できたチップを検査するチップ検査工程
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。
【００６１】
これらの主工程の中で、半導体のデバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウエハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウエハプロセッシング工程は以下の各工程を含む。
▲１▼絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
▲２▼この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程
▲３▼薄膜層やウエハ基板等を選択的に加工するためにマスク（レチクル）を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィー工程
▲４▼レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる）
▲５▼イオン・不純物注入拡散工程
▲６▼レジスト剥離工程
▲７▼さらに加工されたウエハを検査する検査工程
なお、ウエハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００６２】
図６は、図５のウエハプロセッシング工程の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャートである。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含む。
▲１▼前段の工程で回路パターンが形成されたウエハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程
▲２▼レジストを露光する露光工程
▲３▼露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像工程
▲４▼現像されたレジストパターンを安定化させるためのアニール工程
以上の半導体デバイス製造工程、ウエハプロセッシング工程、リソグラフィー工程については、周知のものであり、これ以上の説明を要しないであろう。本発明においては、リソグラフィー工程に本発明の露光装置を使用しているので、従来の露光装置では製造できなかった微細なパターンを有する半導体デバイスを製造することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来の露光装置のほとんどがそのまま使用でき、コンパティビリティがある多光子露光装置、及びそれを使用した半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である露光装置を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である露光装置を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態である露光装置を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態である露光装置に使用するレチクルの例を示す概要図で、断面図である。
【図５】本発明の半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】リソグラフィー工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：２光子照明光
２：レチクル
３：投影光学系
４：１光子状態の光の１次回折光
５：２光子状態の１次回折光
５ａ：２光子状態のプラス１次回折光
６：ウエハ
７：２光子状態のゼロ次回折光
８：遮光板
９：１光子状態の光のゼロ次回折光
１１：レチクル
１２：結晶板
１３：パターン板
【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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