(57)【要約】【課題】パターンの変化に応じて所望の有効光源が得られると共に、それぞれの部分有効光源を相対的に変位させることができる照明光学系を提供する。【解決手段】光源からの光束で被照明面を照明する照明光学系であって、前記被照明面に対してフーリエ変換の関係となる面における光量分布を生成する照明光生成手段を有し、該照明光生成手段は、前記光束の入射面が第１多角錐面であり、前記光束の射出面が第２多角錐面であるプリズムを含み、該プリズムの頂点は、平らにされていることを特徴とする照明光学系を提供する。【選択図】図１
2007019564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束で被照明面を照明する照明光学系であって、
前記被照明面に対してフーリエ変換の関係となる面における光量分布を生成する照明光生成手段を有し、
該照明光生成手段は、前記光束の入射面が第１多角錐面であり、前記光束の射出面が第２多角錐面であるプリズムを含み、
該プリズムの頂点は、平らにされていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記照明光生成手段は、４つの部分有効光源の真中にも部分有効光源を持つ五重極有効光源分布を生成することを特徴とする請求項１記載の照明光学系。
【請求項３】
前記被照明面上のレチクルを照明する請求項１又は２記載の照明光学系と、
前記レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の露光装置を用いて前記被処理体を露光するステップと、
該露光された被処理体を現像するステップと、を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、照明光学系に関し、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などのデバイスを製造するのに使用される照明光学系に関する。本発明は、例えば、フォトリソグラフィー工程において、被処理体にコンタクトホール列のパターン、あるいは孤立コンタクトホールとコンタクトホール列とが混在するパターンを投影露光する照明光学系に好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。例えば、デザインルールは、１００ｎｍ以下の回路パターン形成を量産工程で達成しようとし、今後は更に８０ｎｍ以下の回路パターン形成に移行することが予想される。その主流となる加工技術はフォトリソグラフィーであり、マスク又はレチクル（本明細書ではこれらの用語を交換可能に使用する）に描画されたマスクパターンを投影光学系によってウェハに投影してパターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置の解像度Ｒは、光源の波長λと投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて以下のレーリーの式で与えられる。
【０００４】
【数１】
2007019564.tif 000003
【０００５】
一方、一定の結像性能を維持できる焦点範囲を焦点深度といい、焦点深度ＤＯＦは次式で与えられる。
【０００６】
【数２】
2007019564.tif 000004
【０００７】
なお、焦点深度ＤＯＦは小さくなるとフォーカス合わせが難しくなり、基板のフラットネス（平坦度）やフォーカス精度を上げることが要求されるため、基本的に大きい方が好ましい。
【０００８】
マスクパターンは、近接した周期的なラインアンドスペース（Ｌ＆Ｓ）パターン、近接及び周期的な（即ち、ホール径と同レベルの間隔で並べた）コンタクトホール列、近接せずに孤立した孤立コンタクトホール、その他の孤立パターン等を含むが、高解像度でパターンを転写するためには、パターンの種類に応じて最適な照明条件を選択する必要がある。
【０００９】
また、近年の半導体産業は、より高付加価値な、多種多様なパターンが混在するシステムチップに生産が移行しつつあり、マスクにも複数種類のコンタクトパターンを混在させる必要が生じてきた。しかし、コンタクトホール列と孤立コンタクトホールが混在したコンタクトホールパターンを同時に解像度よく露光することができなかった。
【００１０】
そこで、コンタクトホール列や縦横の繰り返し配線パターンのみに限定して、その解像限界を高め、焦点深度を増加する方式が種々提案されている。かかる方式として、例えば、２枚のマスクを用いて異なる種類のパターンを別々に露光する二重露光（又は多重露光）方式や後述する１枚のマスクを特殊な照明条件下で露光を行う方式がある。それ以外にも、マスクパターンに種々の補助パターンを設けて正規パターンの解像力を強化する方式などがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述した方式に共通して要求される照明光学系の機能としては、マスクパターンの寸法及び配列がプロセス毎に変化する場合において、照明条件（具体的には、照明光学系の有効光源分布）を自由に変更することができないために、最適な照明条件で露光を行うことができず高解像度を得られないという問題がある。
【００１２】
従来の技術においては、通常の円形状の有効光源から輪帯状の有効光源への変換機能、又は、四重極有効光源への切り換え機構の開示はされている。しかしながら、今後のパターンの微細化に対応するためには、同じタイプの有効光源であってもそれを変化させて解像性能を高めることが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面としての請求項１の照明光学系は、光源からの光束で被照明面を照明する照明光学系であって、前記被照明面に対してフーリエ変換の関係となる面における光量分布を生成する照明光生成手段を有し、該照明光生成手段は、前記光束の入射面が第１多角錐面であり、前記光束の射出面が第２多角錐面であるプリズムを含み、該プリズムの頂点は、平らにされていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の照明光学系によれば、マスクパターンの寸法及び配列のプロセス毎の変化に応じて所望の有効光源が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の例示的一態様である露光装置について説明する。但し、本発明は、これらの実施例に限定するものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の例示的一形態を示す概略構成図である。露光装置１００は、図１によく示されるように、照明装置２００と、マスク３００と、投影光学系４００と、プレート５００とを有する。
【００１８】
露光装置１００は、例えば、ステップアンドリピート方式やステップ・アンド・スキャン方式でマスク３００に形成された回路パターンをプレート５００に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」は、マスクに対してウェハを連続的にスキャンしてマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光方法である。また、「ステップアンドリピート方式」は、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光方法である。
【００１９】
照明装置２００は、転写用の回路パターンが形成されたマスク３００を照明し、光源部２１０と照明光学系２２０とを有する。
【００２０】
光源部２１０は、例えば、光源としてレーザーを使用する。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーなどを使用することができるが、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、そのレーザーの個数も限定されない。また、光源部２１０に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプなどのランプも使用可能である。
【００２１】
照明光学系２２０は、光源部２１０から射出した光束を用いて所望のパターンを有する被照射面（例えば、マスク３００）を照明する光学系であり、本実施形態では、光束整形光学系２２１と、集光光学系２２２と、オプティカルパイプ（光束混合手段）２２３と、集光ズームレンズ２２４と、ハエの目レンズ２２５と、絞り部材２２６と、照射レンズ２２７と、視野絞り２２８と、結像レンズ２２９ａ及び２２９ｂと、偏向ミラー２３０と、照明光生成手段２４０とを有する。
【００２２】
光源部２１０から発せられた光束は、光束整形光学系２２１により所望の光束形状に変換され、集光光学系２２２にて、オプティカルパイプ２２３の入射面２２３ａ近傍に集光されている。集光光学系２２２は、後段の集光ズームレンズ２２４が変倍しても、ハエの目レンズ２２５へ入射する光束の角度を適正にするために、射出角度の異なる集光光学系２２２ａと交換可能な構成となっている。
【００２３】
なお、オプティカルパイプ２２３がガラス棒で構成されている場合には、ガラス棒の耐久性を高めるために、集光光学系２２２（又は２２２ａ）による集光点Ｐはオプティカルパイプ２２３の入射面２２３ａより光源部２１０側にデフォーカスされている。
【００２４】
集光ズームレンズ２２４は、オプティカルパイプ２２３からの光束をハエの目レンズ（多光束発生手段）２２５の入射面２２５ａに集光している。
【００２５】
集光ズームレンズ２２４は、オプティカルパイプ２２３の射出面２２３ｂをハエの目レンズ２２５の入射面２２５ａに所定の倍率で結像させており、双方が互いに略共役関係となっている。また、集光ズームレンズ２２４を倍率可変のズームレンズとすることで、ハエの目レンズ２２５へ入射する光束領域を調整することが可能となっており、複数の照明条件を形成させることができる。
【００２６】
ハエの目レンズ２２５の射出面２２５ｂ近傍は２次光源（有効光源）となっており、そこには不要光を遮光して所望の有効光源を形成するため、絞り部材２２６が配置されている。絞り部材２２６は、図示しない絞り駆動機構により、開口の大きさ及び形状が可変となっている。
【００２７】
照射レンズ２２７は、ハエの目レンズ２２５の射出面２２５ｂ近傍で形成された２次光源を、視野絞り２２８上に重畳照明している。視野絞り２２８は、複数の可動な遮光板から成り、任意の開口形状が形成されるようにして、被照射面であるマスク３００面上の照明領域を規定している。
【００２８】
結像レンズ２２９ａ及び２２９ｂは、偏向ミラー２３０を介して視野絞り２２８の開口形状を被照射面であるマスク３００上に転写している。
【００２９】
照明光生成手段２４０は、照明条件（輪帯照明、四重極照明など）に応じて、オプティカルパイプ２２３からの光束を輪帯状や四重極状に変換するための素子を含んでいる。
【００３０】
ここで、照明光生成手段２４０について詳細に説明する。図２に示すように、従来からよく知られている輪帯状の輪帯発光部Ａを有する有効光源分布を形成させる場合、照明光生成手段２４０は、図３に示すような、入射側（即ち、入射面）に凹の円錐面（もしくは、平面）２５０ａを設け、射出側（即ち、射出面）に凸の円錐面２５０ｂを設けたプリズム２５０とすればよい。図２は、輪帯形状の有効光源分布を示す概略図、図３は、図２に示す有効光源分布を形成するためのプリズム２５０を示す概略図である。
【００３１】
また、図４に示すように、四重極発光部Ｂを有する四重極有効光源分布を形成させるためには、照明光生成手段２４０を、図５に示すような、入射側（即ち、入射面）に凹四角錐面（もしくは、平面）２６０ａを設け、射出側（即ち、射出面）に凸四角錐面２６０ｂを設けたプリズム２６０とすればよい。このとき、入射面と射出面における四角錐の稜線２６０ｃ及び２６０ｄと光軸とが成す角θ１及びθ２は等しくてもよいし、照明効率を向上もしくは四重極状に発光する領域（図４の部分Ｂ）を変化させるために、入射側の角度θ１と射出側の角度θ２を異ならせてもよい。これは、図３に示した円錐状のプリズム２５０でも同様である。図４は、四重極形状の有効光源分布を示す概略図、図５は、図４に示す有効光源分布を形成するためのプリズム２６０を示す概略図である。なお、このプリズム２６０の頂点を所定量だけ平らにすることで４つの部分有効光源の真中にも部分有効光源を持つ五重極有効光源分布を形成することも可能である。
【００３２】
図６に示すような、第１の照明領域Ｃと、第２の照明領域Ｄを有する有効光源分布を形成させるには、照明光生成手段２４０を、図７に示すような、入射側（即ち、入射面）に凹四角錐面２７０ａを設け、射出側（即ち、射出面）に凸の円錐面２７０ｂを設けたプリズム２７０とすればよい。このように、光束を分割する作用を持たせる多面体と、分割光束を適度に重ね合わせる作用の円錐面とを組み合わせることで、これまで形成が困難であった図６に示すような有効光源分布の形成が可能となる。
【００３３】
なお、この第１の照明領域Ｃと、第２の照明領域Ｄを有する有効光源分布を形成する照明光学系により、所望のパターンと補助パターンを有する所定のマスクを照明すると、コンタクトホール列や縦横の繰り返し配線パターンの解像限界を高め、焦点深度を増加することができる。以下その詳細について述べる。
【００３４】
図１のマスク３００として、図１５に示すマスク３００ａのような所望のコンタクトホールパターンが所定の周期で配置され、その周辺に補助パターン（ダミーのコンタクトホールパターン）が配置されたものを使う。ここで、図１５は所望のコンタクトホールパターン及び補助パターンを形成したバイナリマスクの概略図である。図１５のマスクは、透光部である所望のコンタクトホールパターン３１及び補助パターン３２と、遮光部３３とから構成されている。なお、各光透過部の位相は等しい。コンタクトホールパターン３１及び補助パターン３２は、ホール径をＰとすると縦横方向にピッチＰ０＝２Ｐで整列して、コンタクトホール列を２次元的に形成する。
【００３５】
このマスク３００ａに対して、コンタクトホールを解像するための十字斜入射照明と、その十字斜入射照明によって生じる偽解像を抑制する（即ち、偽解像パターンに対応する露光量は抑え（露光量の増加小）、所望のコンタクトホールパターンの露光量を強調する（露光量の増加大））ような照明を行うことで、所望のコンタクトホールパターンをプレート５００に解像力良く露光することができる。以下、その詳細について述べる。
【００３６】
コンタクトホールのピッチが小さいと図１５のマスク３００ａを用いて少σ照明をした場合には、投影光学系４００の瞳面における回折光は、０次回折光を除き他の回折光は瞳外へ外れてしまう。図１６に示すように、０次回折光１０が生じ、他の回折次数の回折光は瞳面上において、回折光１１乃至１８のようになる。よって、０次以外の回折光は投影レンズの瞳の外へ出てしまい、このような条件のもとではパターンが形成されない。ここで、図１６は、図１５に示すマスク３００ａに小σ照明したときの投影光学系４００の瞳面上の回折光の位置と、斜入射照明をしたときの回折光の移動する位置を示した模式図である。
【００３７】
そこで、これらの回折光１１乃至１８が瞳に入るような照明をする必要がある。例えば、２つの回折光１０及び１５を例にとって、かかる回折光が図１６に示す投影光学系４００の瞳面の斜線領域に来るようにするには、図１７で示される有効光源面において、暗い矩形の領域ａで示されるように斜入射照明を設定する。１０’及び１５’で示される回折光はクロス及び斜線で示す矩形領域ｂ１及びｂ２にそれぞれ移動し、投影光学系４００の瞳両端に入射することになる。一つの矩形で示される有効光源で２つの回折光が瞳に入射し、両者の干渉によりプレート５００に等ピッチの直線状の干渉縞が形成される。同様に、２つの回折光１０及び１７においても１０及び１５で説明した斜入射照明を設定することができる。このような矩形の有効光源領域を図１８に示すように４つ組み合わせることにより、プレート５００には縦と横の等ピッチ直線状の干渉縞が形成され、光強度の重なった交点に強度が大きい部分と小さい部分が２次元周期的に現れる。このときの有効光源形状を図１９（ａ）に示すように、十字に配置された瞳の半径方向に直交する方向に長手を有する４つの矩形となる。
【００３８】
図１５に示すマスク３００ａでは、所望のコンタクトホールパターンのホール径の大きさが、補助パターンより大きくしてあるので、その部分のみ周辺より強度が大きく、所望のコンタクトホールパターンがプレート５００に形成されることになる。しかしながら、単に十字型の斜入射照明をしただけでは、プレート５００には、図２０（ａ）及び（ｂ）に示すように偽解像パターンが生じてしまい、所望のコンタクトホールパターン以外にも不必要なパターンが生まれてしまう（ここで、図２０は右側の開口絞りの開口形状に対応したプレート５００での解像パターンのシミュレーションを示した図である）。
【００３９】
つまり、露光量で考えると、図２１に示す細い実線で描かれた波線のようになり、所望径露光量レベル（レジストの閾値）においては、所望パターンＰ１の間に偽解像パターンＰ２が生じてしまっているのである（ここで、図２１は十字斜入射照明及び本発明の変形照明における露光量及び当該露光量に対応するプレート５００での像を示した図である）。
【００４０】
そこで、図１６に示すように、瞳面上で２つの回折光位置を直線的に結んで表される領域ｃを除き、少なくとも１つの回折光のみ瞳面に入射する有効光源分布を加える。この場合は一つの回折光としては０次光とするのが斜入射角を小さくできるので都合が良い。図２２に有効光源分布の一例を示す。このような照明を行うためには、例えば、１つの回折光１０’が瞳面において暗い扇型の領域ａとして示されるように照明を設定すればよい。これにより、１０’で示される回折光は明るい扇型として示される領域ｂにそれぞれ移動し、回折光が瞳面３２０に入射することになる。このような条件に相当するものは合計４つ存在し、結局図１９（ｂ）に示すような形の有効光源となる。
【００４１】
このように、照明系は、２つの回折光が瞳に入射する有効光源分布（図１９（ａ）参照）と、１つの回折光が瞳に入射する有効光源分布（図１９（ｂ）参照）を足し合わせた、図１９（ｃ）に示されるような中央が十字状に抜けた有効光源を持つ変形照明を行うことができる。このような有効光源分布を有する変形照明を行うことで、プレート５００面上では、図２０（ｃ）に示すように偽解像が消滅して所望のパターンのみを得られることが理解される。
【００４２】
つまり、プレート５００での露光量は図２１に示す太い実線で描かれた波線のようになり、所望径露光量レベル（レジストの閾値）において、マスクの所望のパターンに相当する部分の露光量のみが増加され、偽解像パターンが消失した所望パターンＰ３のみを得ることができるのである。
【００４３】
以上より、図１５のマスク３００ａに対して、図１９（ｃ）ような有効光源分布を有する変形照明を行うことで、コンタクトホールパターンの解像力が良くなることがわかる。
【００４４】
また、図１９（ｃ）の有効光源分布のうち、コンタクトホールを解像するための照明を行うための部分が第１の照明領域Ｄに対応し、その照明によって生じる偽解像を抑制する（所望のコンタクトホールパターンと補助パターンのコントラストをよくする）照明を行うための部分が第２の照明領域Ｃに対応することもわかる（参照：図６）。
【００４５】
図５に示したプリズム２６０の凹四角錐面２６０ａと凸四角錐面２６０ｂとを光軸周りに４５°ずらして形成することで、図６に示す有効光源分布を形成することもできる。ここで、図６は、本発明で提案する八重極形状の有効光源分布を示す概略図、図７は、図６に示す有効光源分布を形成するためのプリズム２７０を示す概略図である。
【００４６】
照明光生成手段２４０にプリズム２７０を使用すれば、ハエの目レンズ射出面２２５ｂ近傍に配置される絞り部材２２６で必要以上に光を切り出す必要がなく、高い照明効率で有効光源分布の形成が可能であるという効果がある。
【００４７】
更に、照明光生成手段２４０を、図８及び図９に示すような、一対のプリズム２８０（多面体２８２ａを有するプリズム２８２と円錐面２８４ａを有するプリズム２８４）で構成し、光軸方向に相対移動可能とすれば、より多様な有効光源分布の形成が可能となる。図８及び図９は、図６に示す有効光源分布を形成するための一対のプリズム２８０を示す概略図であって、図８は、一対のプリズム２８０の間隔Ｌが小さい場合、図９は、一対のプリズム２８０の間隔Ｌが大きい場合を示している。
【００４８】
図８を参照するに、一対のプリズム２８０の間隔Ｌが小さいとき、図１０で示すように、第１の照明領域Ｃの長さＣ１が大きく、第２の照明領域Ｄの幅Ｄ１が小さい有効光源分布が形成される。図１０は、図８に示す一対のプリズム２８０のプリズム間隔Ｌと形成される有効光源形状の関係を示す概略図である。
【００４９】
一方、図９を参照するに、一対のプリズム２８０の間隔Ｌが大きいときは、図１１で示すように、第１の照明領域Ｃの長さＣ１が小さく、第２の照明領域Ｄの幅Ｄ１が大きい有効光源分布が形成される。図１１は、図９に示す一対のプリズム２８０のプリズム間隔Ｌと形成される有効光源形状の関係を示す概略図である。
【００５０】
従って、形成させたいパターンに応じて、補助パターンによるアシスト効果が最適となるように、第１の照明領域Ｃと第２の照明領域Ｄの相対比（光量比もしくは面積比）を調節することが可能となる。
【００５１】
更に、後段の集光ズームレンズ２２４と組み合わせれば、第１の照明領域Ｃと第２の照明領域Ｄの相対比を維持したまま、有効光源分布の大きさ（σ値）を調整することが可能となる。
【００５２】
図８及び図９では、光源部２１０側のプリズム２８２の入射側を凹の多面体、射出側を平面とし、マスク３００側のプリズム２８４の入射面を平面、射出側を凸の円錐としたが、光源部２１０側のプリズム２８２の入射面を平面、射出側を凹の多面体とし、マスク３００側のプリズム２８４の入射面を凸の円錐、射出側を平面とすることももちろん可能である。更に、円錐と多面体を有する面をそれぞれ逆に配置することも可能である。但し、異なる形状を一対のプリズムとして接近させる場合は、図８及び図９に示す構成の方が好ましい。
【００５３】
なお、以上では、異なる形状の面を持つ一対のプリズムとして、円錐と多面体の組み合わせのものについて述べたが、多面体と多面体との組み合わせ（例えば４角錐面と４角錐面）を用いてもよいのは言うまでも無い。
【００５４】
また、光源部２１０側のプリズムとマスク３００のプリズムの少なくともいずれか一方を光軸に関して回動可能とすることで、有効光源分布を可変としても良い（例えばどちらも４角錐面を有する場合には、図４のような四重極照明と図６のような八重極照明との切り替えが可能となる）
さらに、以上では、複数のプリズムの一部を光軸方向に移動可能とすることで、多様な有効光源分布の形成を可能としたが、前述したプリズム２５０、２６０、２７０のように、それぞれ異なる性質を持つプリズムをターレットに載せて切り替えることでも、多様な有効光源分布の形成は可能である。
【００５５】
次に、図１２を参照して、照明光生成手段２４０の変形例である照明光生成手段２９０について説明する。図１２は、照明光生成手段２４０の変形例である照明光生成手段２９０を含む投影露光装置１００Ａを示す概略構成図である。照明光生成手段２９０は、図１に示す照明光生成手段２４０と比べて、ハエの目レンズ入射面２２５ａとほぼフーリエ変換の関係（本明細書において、フーリエ変換の関係とは、光学的に瞳面と物体面（又は像面）、物体面（又は像面）と瞳面となる関係を意味する）となる位置に回折光学素子２９５（例えば、ＢＯ（Ｂａｉｎａｒｙ  Ｏｐｔｉｃｓ）やＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ）等）を配置している点が異なる。
【００５６】
回折光学素子２９５は、平行光を入射すると、フーリエ変換の関係となる面に所望の分布、すなわち有効光源分布を形成するよう設計されている。従って、図６に示す有効光源分布を形成させたければ、それに対応した回折光学素子を設計、製作すれば良い。なお、回折光学素子２９５の設計及び製作については、特開平１１−０５４４２６号公報や回折光学素子入門（監修：応用物理学会、発行：オプトニクス社）等に記載の方法を用いることができるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５７】
また、回折光学素子２９５への入射光が平行ではなく、角度を持つとフーリエ変換面で形成される像がぼけるので、集光光学系２２２で規定されるＮＡを可変となるように構成する集光光学系２２２ａとすれば、図６で示す第１の照明領域Ｃ及び第２の照明領域Ｄの幅を可変とすることが可能となる。なお、集光光学系２２２ａは、異なるＮＡを射出する光学系をターレットを用いて切り換える構成としてもよいし、ＮＡ可変のズーム系としてもよい。
【００５８】
照明光生成手段２９０として、複数の光学素子２９５ａをマスク３００に形成された所望のパターンに応じてターレット状の切り替え手段等を用いて交換可能としたものを用いてもよい。
【００５９】
以上の実施例では、オプティカルパイプ２２３とハエの目レンズ２２５との間に照明光束形成手段２４０、２９０を配置していたが、オプティカルパイプ２２３に代えてさらに第２のハエの目レンズを使用しても良く、その場合には、第２のハエの目レンズとハエの目レンズ２２５との間に照明光束形成手段２４０、２９０を配置すればよい。その際、その照明光束形成手段２４０、２９０はハエの目レンズ２２５の入射面と光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置するのが望ましい。
【００６０】
再び、図１に戻って、マスク３００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク３００から発せられた回折光は投影光学系４００を通りプレート５００上に投影される。マスク３００とプレート５００とは共役の関係に配置される。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク３００とプレート５００を走査することによりマスクパターンをプレート５００上に縮小投影する。
【００６１】
投影光学系４００は、物体面（例えば、マスク３００）からの光束を像面（例えば、プレート５００などの被処理体）に結像する。投影光学系４００は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正の必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００６２】
プレート５００は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体（被露光体）を広く含む。プレート５００には、フォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００６３】
プレート５００は、図示しないプレートステージに支持される。プレートステージは、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、プレートステージはリニアモータを利用してＸＹ方向にプレート５００を移動することができる。マスク３００とプレート５００は、例えば、同期走査され、図示しないプレートステージ及びマスクステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。プレートステージは、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系４００は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００６４】
露光において、光源部２１０から発せられた光束は、照明光学系２２０によりマスク３００を照明する。マスク３００を通過してマスクパターンを反映する光は投影光学系４００によりプレート５００に結像される。
【００６５】
露光装置１００が使用する照明光学系２００は、マスク３００に形成された所望のパターンに応じて最適な照明条件でマスク３００を照明することができるので、高い解像度とスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００６６】
次に、図１２及び図１３を参照して、上述の露光装置１００を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１２は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６７】
図１３は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図２】輪帯形状の有効光源分布を示す概略図である。
【図３】図２に示す有効光源分布を形成するためのプリズムを示す概略図である。
【図４】四重極形状の有効光源分布を示す概略図である。
【図５】図４に示す有効光源分布を形成するためのプリズムを示す概略図である。
【図６】本発明で提案する八重極形状の有効光源分布を示す概略図である。
【図７】図６に示す有効光源分布を形成するためのプリズムを示す概略図である。
【図８】図６に示す有効光源分布を形成するための一対のプリズムの一例を示す概略図である。
【図９】図６に示す有効光源分布を形成するための一対のプリズムの一例を示す概略図である。
【図１０】図８に示す一対のプリズム２８０のプリズム間隔Ｌと形成される有効光源形状の関係を示す概略図である。
【図１１】図９に示す一対のプリズムのプリズム間隔Ｌと形成される有効光源形状の関係を示す概略図である。
【図１２】本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図１３】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１３に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１５】バイナリマスクの概略を示す図である。
【図１６】図１５に示すバイナリマスクに小σ照明したときの瞳面上の回折光の位置と、斜入射照明をしたときの回折光の移動する位置を示した模式図である。
【図１７】有効光源分布を説明するための模式図である。
【図１８】有効光源分布を説明するための模式図である。
【図１９】有効光源分布を説明するための模式図である。
【図２０】パターン面上での解像パターンのシミュレーションを示した図である。
【図２１】変形照明における露光量及び当該露光量に対応するパターン上での像を示した図である。
【図２２】有効光源分布の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１００            露光装置
２００            照明装置
２１０            光源部
２２０            照明光学系
２４０            照明光生成手段
２７０            プリズム
２８０            一対のプリズム
３００            マスク
４００            投影光学系
５００            プレート
【図８】
2007019564.tif 000005
【図９】
2007019564.tif 000006
【図１１】
2007019564.tif 000007
【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１０】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年11月20日(2006.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束で被照明面を照明する照明光学系であって、
前記被照明面に対してフーリエ変換の関係となる面における光量分布を生成する照明光生成手段を有し、
該照明光生成手段は、前記光束の入射面が凹四角錐面であり、前記光束の射出面が凸四角錐面であるプリズムを含み、
該プリズムの頂点は、平らにされていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
光源からの光束で被照明面を照明する照明光学系であって、
前記被照明面に対してフーリエ変換の関係となる面における光量分布を生成する照明光生成手段を有し、
該照明光生成手段は、前記光束の入射面が平面であり、前記光束の射出面が凸四角錐面であるプリズムを含み、
該プリズムの頂点は、平らにされていることを特徴とする照明光学系。
【請求項３】
前記被照明面上のレチクルを照明する請求項１又は２記載の照明光学系と、
前記レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の露光装置を用いて前記被処理体を露光するステップと、
該露光された被処理体を現像するステップと、を有することを特徴とするデバイス製造方法。