(57)【要約】【課題】リソグラフィマージンを拡大でき、微細なレジストパターンを所望形状に形成可能な露光装置を提供する。【解決手段】有効光源面２３において中心位置から放射状方向の電気ベクトル成分が支配的な偏光光でマスクパターンを照明する第１の偏光領域２２１，２２２と、電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない光でマスクパターンを照明する第２の偏光領域２２０とを有する有効光源を形成する照明光学系２と、マスクパターンの像を被処理体（ウェハ）６上に投影する投影光学系５とを備える。【選択図】      図１
2007103835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効光源面において中心位置から放射状方向の電気ベクトル成分が支配的な偏光光でマスクパターンを照明する第１の偏光領域と、電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない光で前記マスクパターンを照明する第２の偏光領域とを有する有効光源を形成する照明光学系と、
前記マスクパターンの像を被処理体上に投影する投影光学系
とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記第１の偏光領域は、
互いに対向する位置から前記マスクパターンを照明する第１の斜入射光をそれぞれ形成する第１及び第２偏心領域と、
前記第１及び第２偏心領域とは異なる互いに対向する位置から前記マスクパターンを照明する第２の斜入射光をそれぞれ形成する第３及び第４偏心領域とを備え、
前記第１の斜入射光は、前記第１及び第２偏心領域を互いに結ぶ直線に対して垂直方向よりも平行方向の電気ベクトル成分がそれぞれ大きく、
前記第２の斜入射光は、前記第３及び第４偏心領域を互いに結ぶ直線に対して垂直方向よりも平行方向の電気ベクトル成分がそれぞれ大きいことをことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記第２の偏光領域は、前記有効光源面の中心に位置し、前記電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない光として非偏光光及び円偏光光のいずれかを発することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
有効光源面において中心位置から放射状方向の電気ベクトル成分が支配的な偏光光でマスクパターンに対して第１の照明をするステップと、
前記有効光源面において電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない光で前記マスクパターンに対して第２の照明をするステップと、
前記第１及び第２の照明の結果得られる前記マスクパターンの像を投影光学系を介して被処理体上に投影するステップ
とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項５】
前記第１の照明をするステップ及び前記第２の照明をするステップは、前記偏光光を形成する第１の偏光領域と、前記電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない光を形成する第２の偏光領域とを有する有効光源を形成する照明光学系を用いて同時に行われることをことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光リソグラフィ技術に関し、特に半導体デバイスなどの製造において微細なパターンを形成する際に用いられる露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光リソグラフィ技術を用いて半導体デバイスを製造する際に、フォトマスク（レチクル）に描画された透過部及び遮光部からなるマスクパターンに照明光を照射して、フォトマスクの透過光を投影光学系を介してシリコン（Ｓｉ）ウェハ等の被処理体に投影し、レジストパターンを形成する投影露光装置が使用されている。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の周期（解像度）は、露光光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。現在、波長１９３ｎｍのアルゴンフロライド（ＡｒＦ）エキシマレーザ光が一般に使用されている。しかしながら露光光のさらなる短波長化は、使用できる硝材の制約等の理由により困難となってきている。近年では投影光学系の高ＮＡ化により解像度の微細化が進められ、ＮＡが０．９を越える投影露光装置が実用化されつつある。
【０００４】
投影レンズの高ＮＡ化は、光の偏光状態の違いによる結像特性の変化を発生させる。ＮＡの大きいレンズで微細パターンを結像させる場合、被処理体表面への光の入射角が大きくなる。入射角が大きいほど、光の偏光方向の違いが光の干渉に影響を及ぼす。従来、被処理体に投影される光の偏光状態を、照明光の偏光状態を制御することにより実現する手法が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、ホールパターン等の微細パターンを形成する際にリソグラフィマージンを拡大することは困難であり、微細なレジストパターンを所望形状に形成できない場合があった。
【特許文献１】特開平６−５３１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、リソグラフィマージンを拡大でき、微細なレジストパターンを所望形状に形成可能な露光装置及び露光方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の一態様によれば、（イ）有効光源面において中心位置から放射状方向の電気ベクトル成分が支配的な偏光光でマスクパターンを照明する第１の偏光領域と、電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない光でマスクパターンを照明する第２の偏光領域とを有する有効光源を形成する照明光学系と、（ロ）マスクパターンの像を被処理体上に投影する投影光学系とを備える露光装置が提供される。
【０００７】
本願発明の他の態様によれば、（イ）有効光源面において中心位置から放射状方向の電気ベクトル成分が支配的な偏光光でマスクパターンに対して第１の照明をするステップと、（ロ）有効光源面において電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない光でマスクパターンに対して第２の照明をするステップと、（ハ）第１及び第２の照明の結果得られるマスクパターンの像を投影光学系を介して被処理体上に投影するステップとを含む露光方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リソグラフィマージンを拡大でき、微細なレジストパターンを所望形状に形成可能な露光装置及び露光方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
本発明の実施の形態に係る露光装置は、図１に示すように、有効光源面において中心位置から放射状方向の電気ベクトル成分が支配的な偏光光でマスクパターンを照明する第１の偏光領域２２１，２２２と、電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない光でマスクパターンを照明する第２の偏光領域２２０とを有する有効光源を形成する照明光学系２と、マスクパターンの像を被処理体（ウェハ）６上に投影する投影光学系５とを備える。
【００１１】
露光装置は、例えば縮小比が１／４の投影縮小露光装置（ステッパ）である。なお、縮小比は１／４に特に限定されず、任意の縮小比でよい。また、露光装置としては、ステッパの他にもスキャナが使用可能である。更には屈折型に限らず、反射型や反射屈折型等の露光装置に対しても適用できることは勿論である。
【００１２】
露光装置は、光源１、照明光学系２、マスクステージ４、投影光学系５、及びウェハステージ７を備える。光源１として、例えば波長λ＝１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光源が用いられる。光源１として、ＡｒＦエキシマレーザ光源の他にも、波長λが１５７ｎｍのフッ素（Ｆ２）エキシマレーザ光源、波長λが２４８ｎｍのクリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザ光源等を用いても良い。更に、光源１としてエキシマレーザ光源に限らず、波長λが３６５ｎｍの紫外線（ｉ線）、あるいは波長λが１０〜２０ｎｍの極端紫外光（ＥＵＶ）等を射出する光源１が使用可能である。
【００１３】
照明光学系２は、集光光学系２０、フライアイレンズ２１、照明絞り２２、及びコンデンサレンズ２４を含む。集光光学系２０は、光源１からの照明光を集光する。フライアイレンズ２１は、集光光学系２０からの照明光の光強度分布を均一化する。
【００１４】
照明絞り２２は、光を選択的に遮り、照明を規定する。照明絞り２２は、有効光源面（二次光源面）２３に配置されている。有効光源面２３は、フォトマスク３のマスクパターン面に略フーリエ変換の関係となる平面、即ち、マスクパターン面のフーリエ変換面に略一致する。投影光学系５は、投影レンズ５１及び開口絞り５２を備える。開口絞り５２で囲まれた平面が瞳である。光軸ＡＸは、光源１、照明光学系２及び投影光学系５の中心線である。
【００１５】
フォトマスク３は、例えば図２及び図３に示すようなマスクパターン３０を備えるハーフトーン位相シフトマスクである。マスクパターン３０は、透明基板３３上に配置された遮光部３１及び遮光部３１に設けられマトリクス状に配置された複数の開口部３２を備える。開口部３２は、被処理体６上にホールパターン形状のレジストパターンを形成するためのパターンである。例えば、開口部３２の一辺の長さは１２５ｎｍ、隣接する開口部３２間のスペース幅は１２５ｎｍとする。
【００１６】
マスクパターン３０を照明すると、０次から高次にわたる回折光が生じる。マスクパターン３０の開口部３２の周期が小さくなると、回折光の角度が大きくなり、低次の回折光のみしか結像に寄与しなくなる。したがって、被処理体６上の周期が光の波長程度かそれ以下の光学像は、主に０次回折光、１次回折光（（±１，０）次、（０，±１）次のいずれか）、及び２次回折光（（±１，±１）次のいずれか）の干渉によって形成される。
【００１７】
照明絞り２２は、光を選択的に遮り、照明として図４に示すような五重極照明を規定する。図４に示した五重極照明は、光の電気ベクトルの振動方向に偏りがない非偏光照明である。非偏光照明の場合の五重極照明は、有効光源面２３の中心に位置する中央領域（第１の偏光領域）２２０、光軸ＡＸを中心に９０度回転対称に配置された第１〜第４偏心領域（第２の偏光領域）２２１〜２２４、及び周辺領域２２５を有する。第１及び第２偏心領域２２１，２２２は、光軸ＡＸを通る直線上であって光軸ＡＸを挟んで等距離の位置に存在する。第３及び第４偏心領域２２３，２２４は、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を結ぶ直線とは直交する直線上であって光軸ＡＸを挟んで等距離の位置に存在する。周辺領域２２５は、中央領域２２０及び第１〜第４偏心領域２２１〜２２４の周辺に配置される。
【００１８】
中央領域２２０や第１〜第４偏心領域２２１〜２２４は、照明絞り２２の開口に対応する。中央領域２２０は、光強度極大であり、マスクパターン３０を垂直に照明する光（垂直光）を形成する。第１及び第２偏心領域２２１，２２２は、光強度極大であり、互いに対向する位置からマスクパターン３０を斜めに照明する光（第１の斜入射光）をそれぞれ形成する。第３及び第４偏心領域２２３，２２４は、光強度極大であり、第１及び第２偏心領域２２１，２２２とは異なる互いに対向する位置からマスクパターン３０を照明する光（第２の斜入射光）をそれぞれ形成する。周辺領域２２５は、中央領域２２０や第１〜第４偏心領域２２１〜２２４より光強度が小さいか、或いは、光を通過させない遮光領域である。周辺領域２２５の外縁は、照明コヒーレンスファクターσが１を表す。
【００１９】
図４に示した非偏光照明の場合の五重極照明の座標系は、図５に示すようにσ座標系（＝照明光学系開口数／投影レンズの入射側開口数）で表され、光が発せられる領域の座標が示されている。中央領域２２０の中心は（０，０）の光軸ＡＸの位置にあり、半径は０．１である。第１〜第４偏心領域２２１〜２２４の中心はそれぞれ、（−０．４，０．４），（０．４，−０．４），（−０．４，−０．４），（０．４，０．４）の位置にあり、半径は０．１である。
【００２０】
図６に示した五重極照明は放射状偏光照明である。中央領域２２０では電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない光である。電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない光としては、非偏光光（無偏光光）でも良く、円偏光光でも良い。
【００２１】
第１〜第４偏心領域２２１〜２２４では矢印で示すように電気ベクトルが主に有効光源面２３の半径方向に振動している。第１及び第２偏心領域２２１，２２２によりそれぞれ形成される第１の斜入射光は、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を互いに結ぶ直線に対して垂直方向よりも平行方向の電気ベクトル成分がそれぞれ大きい。第３及び第４偏心領域２２３，２２４によりそれぞれ形成される第２の斜入射光は、第３及び第４偏心領域２２３，２２４を互いに結ぶ直線に対して垂直方向よりも平行方向の電気ベクトル成分がそれぞれ大きい。即ち、第１及び第２の斜入射光により、放射状方向の電気ベクトル成分が支配的な偏光光を形成する。「放射状方向」とは、有効光源面２３において光軸ＡＸの位置を中心位置として、中心位置から外側へ向かう方向である。この偏光光で、マスクパターン３０が照明される。
【００２２】
図６に示した放射状偏光照明における第１及び第２の斜入射光は、図７に示すように電気ベクトルの振動方向が入射面に平行である。このように、電気ベクトルの振動方向が入射面（光の進行方向および光学系の光軸により規定される平面）内にあるときの光の偏光状態はｐ偏光（或いはＴＭ偏光）と呼ばれる。ｐ偏光の場合は、被処理体６に入射する第１及び第２の斜入射光の電気ベクトルの振動方向が互いに平行でないため、平行な場合に比して第１及び第２の斜入射光間の干渉が生じない。
【００２３】
図８に示した五重極照明は接線偏光照明である。中央領域２２０は非偏光、第１〜第４偏心領域２２１〜２２４では電気ベクトルが主に有効光源面２３の半径方向に垂直な方向、即ち有効光源面２３の円周の接線方向に振動している。第１及び第２偏心領域２２１，２２２によりそれぞれ形成される第１の斜入射光は、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を互いに結ぶ直線に対して平行方向よりも垂直方向の電気ベクトル成分がそれぞれ大きい。第３及び第４偏心領域２２３，２２４によりそれぞれ形成される第２の斜入射光は、第３及び第４偏心領域２２３，２２４を互いに結ぶ直線に対して平行方向よりも垂直方向の電気ベクトル成分がそれぞれ大きい。
【００２４】
図８に示した接線偏光照明における第１及び第２の斜入射光は、図９に示すように、電気ベクトルの振動方向が入射面に垂直である。このように、電気ベクトルの振動方向が入射面に垂直なときの光の偏光状態はｓ偏光（或いはＴＥ偏光）と呼ばれる。ｓ偏光の干渉では、第１及び第２の斜入射光の互いの電気ベクトルの振動方向が平行であり、平行でない場合に比して第１及び第２の斜入射光間の干渉の度合いは大きい。
【００２５】
図４に示した非偏光照明、図６に示した放射状偏光照明及び図８に示した接線偏光照明をそれぞれ用いて、投影レンズ５１のＮＡ＝０．９２、図２及び図３に示した縦横ピッチがともに２５０ｎｍのホールパターンを形成する際のリソグラフィマージン（露光量余裕度）をシミュレーションにより求めた。図１０は、シミュレーションにより得られたリソグラフィマージン（露光量余裕度）を表している。横軸が、リソグラフィマージン（露光量余裕度）、縦軸が焦点深度を表しており、レジスト寸法が所望値（１２５ｎｍ±１２．５ｎｍ）となる範囲を示している。図４に示した非偏光照明のリソグラフィマージン（露光量余裕度）のプロファイルが省略されているが、非偏光照明のプロファイルは、放射状偏光照明と接線偏光照明のプロファイル間に曲線が存在する。シミュレーション結果から、図６に示した放射状偏光照明を用いた場合に同一の焦点深度に対し、最も広いリソグラフィマージンを得られることが分かる。したがって、微細なレジストパターンを所望形状で形成可能となる。
【００２６】
以下、五重極照明として図６に示すような放射状偏光照明を形成する場合を説明する。図１に示した光源１から射出される光が例えば直線偏光光である場合には、波長板を有効光源面２３或いはその光学的共役面に設置することにより放射状偏光照明を実現する。例えば、図１に示すように、照明絞り２２上には、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を通過する光路中に１／２波長板２６１，２６２を配置することで、直線偏光光から第１斜入射光を生成する。第３及び第４偏心領域２２３，２２４を通過する光路中に図示を省略した１／２波長板を配置することで、直線偏光光から第２斜入射光を生成する。中央領域２２０を通過する光路中に１／４波長板２５０を配置することで、直線偏光光から円偏光光を生成する。なお、１／２波長板２６１，２６２、図示を省略した１／２波長板及び１／４波長板２５０は、照明絞り２２と接していなくても良く、有効光源面２３近傍に照明絞り２２と離間して配置しても良い。
【００２７】
また、図１１に示すように、光源１から発した光が直線偏光光の場合には、有効光源面２３と光学的に共役な面において、中央領域２２０を通過する光路中に１／４波長板２５０を配置し、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を通過する光路中に１／２波長板２６１，２６２を配置し、第３及び第４偏心領域２２３，２２４を通過する光路中に図示を省略した１／２波長板を配置しても良い。
【００２８】
また、図１２に示すように、光源１から発した光が非偏光（無偏光）又は円偏光の場合には、照明絞り２２上には、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を通過する光路中に偏光子２３１，２３２が配置される。偏光子２３１，２３２は、入射した光の成分のうち、所定の直線偏光光のみを通過させる。例えば、偏光子２３１，２３２は、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を通過する第１の斜入射光の成分のうち、電気ベクトルの振動方向が、矢印で示すように第１及び第２偏心領域２２１，２２２を互いに結ぶ直線に対して平行方向の光のみを通過させる方向に配置される。このため、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を通過する第１の斜入射光は、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を互いに結ぶ直線に対して平行方向に直線偏光している。同様に、第３及び第４偏心領域２２３，２２４を通過する光路中に図示を省略した偏光子を配置することで、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を互いに結ぶ直線に対して平行方向に直線偏光している第２斜入射光を生成する。一方、中央領域２２０を通過する垂直光は、非偏光又は円偏光している。なお、偏光子２３１，２３２及び図示を省略した偏光子は、照明絞り２２と接していなくても良く、有効光源面２３近傍に照明絞り２２と離間して配置しても良い。
【００２９】
また、図１３に示すように、光源１から発した光が非偏光又は円偏光の場合には、有効光源面２３と光学的に共役な面に、第１及び第２偏心領域２２１，２２２を通過する光路中に偏光子２３１，２３２を配置し、第３及び第４偏心領域２２３，２２４を通過する光路中に図示を省略した偏光子を配置しても良い。
【００３０】
また、図１４に示すように、光源１から発した光が非偏光又は円偏光の場合には、中央領域２２０を通る光路中に、中央領域２２０を通過する光の光強度を低減する濃度フィルタ２４０を更に設置しても良い。偏光子２３１，２３２及び図示を省略した偏光子を通過した光の光強度が低下するため、第１〜第４偏心領域２２１〜２２４を通過する第１及び第２の斜入射光に比して、中央領域２２０を通過する垂直光の光強度が相対的に増大する。このために、所望の露光量余裕度が得られない場合がある。中央領域２２０付近に濃度フィルタ２４０を設置することにより、中央領域２２０を通過する垂直光の光強度を制御することにより、中央領域２２０を通過する垂直光を第１〜第４偏心領域２２１〜２２４を通過する第１及び第２の斜入射光の強度を略等しくすることができ、所望の露光量余裕度が得られる。
【００３１】
また、図１５に示すように、光源１から発した光が非偏光又は円偏光の場合には、偏光子２３１，２３２、図示を省略した偏光子及び濃度フィルタ２４０を、開口絞り２２と離間して、開口絞り２２の入射側の有効光源面２３に対して光学的に略共役な面に配置しても良い。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態に係る露光方法を図１、図６及び図７を用いて説明する。
【００３３】
（イ）まず、図１に示すように、フォトマスク３及び被処理体６をマスクステージ４及びウェハステージ７上にそれぞれ配置する。
【００３４】
（ロ）図１に示した露光装置において、光源１から例えば直線偏光している光を射出する。照明光学系２において、開口絞り５２により、五重極照明を形成する。集光光学系２０及びフライアイレンズ２１を介した直線偏光光から、照明絞り２２上の第１及び第２偏心領域２２１，２２２を通過する光路中の１／２波長板２６１，２６２及び第３及び第４偏心領域２２３，２２４を通過する光路中の図示を省略した１／２波長板により、図６に示すように放射状偏光光を形成する。中央領域２２０は、電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない円偏光している垂直光を形成する。第１〜第４偏心領域２２１〜２２４により形成された第１及び第２の斜入射光（放射状偏光光）及び中央領域２２０により形成された垂直光（円偏光光）は、フォトマスク３のマスクパターン３０を照明する。
【００３５】
（ハ）図１に示した投影光学系５は、第１及び第２の斜入射光（放射状偏光光）及び垂直光（円偏光光）による照明の結果得られるフォトマスク３のマスクパターン３０の像を、被処理体６上のレジスト膜に投影する。ここで、第１〜第４偏心領域２２１〜２２４により形成された第１及び第２の斜入射光は、図７に示すようにｐ偏光となり、被処理体６上のレジスト膜に投影される。投影されたレジスト膜を現像すれば、ホールパターン形状のレジストパターンが形成される。
【００３６】
本発明の実施の形態によれば、図６に示した放射状偏光照明を用いることでリソグラフィマージンを拡大でき、微細なレジストパターンを所望形状で形成可能となる。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を図１６のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下に述べる半導体装置の製造方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により、実現可能であることは勿論である。
【００３８】
（イ）ステップＳ１００において、プロセスシミュレーション、リソグラフィシミュレーション、デバイスシミュレーション、及び回路シミュレーションが行われ、レイアウトデータ（設計データ）を生成する。
【００３９】
（ロ）次に、ステップＳ２００において、ステップＳ１００で生成されたレイアウトデータの設計パターンに対して、マスクパターンのマスクデータを生成する。図２及び図３に示すようなマスクパターン３０が透明基板３３に形成され、フォトマスク３が作製される。なお、フォトマスク３の他にもＬＳＩの製造工程の各段階に対応した各層分のフォトマスクが作製されて、フォトマスクのセットが用意される。
【００４０】
（ハ）ステップＳ３０２におけるフロントエンド工程（基板工程）では、例えばステップＳ３１０における酸化工程、ステップＳ３１１におけるレジスト塗布工程、ステップＳ３１２におけるフォトリソグラフィ工程、ステップＳ３１３におけるステップＳ３１２で作成したマスクを用いた選択的なイオン注入工程及びステップＳ３１４における熱処理工程等が、更には図示を省略した化学気相成長（ＣＶＤ）工程やエッチング工程との組み合わせを含めて、所定の順番に沿って繰り返して実施されるが、図１６においてはフロントエンド工程の一部を例示的に示している。例示であるので、ステップＳ３１４の熱処理工程を省略して、直ちにステップＳ３１１のレジスト塗布工程に進んでも良く、エッチング工程の後にイオン注入されるような組み合わせも含むものである。一連の工程が終了すると、ステップＳ３０３へ進む。
【００４１】
（ニ）ステップＳ３０３において、基板表面に対して配線処理が施されるバックエンド工程（表面配線工程）が行われる。バックエンド工程では、ステップＳ３１５における層間絶縁膜のＣＶＤ工程、ステップＳ３１６における層間絶縁膜上へのレジスト塗布工程、ステップＳ３１７におけるフォトリソグラフィ工程、ステップＳ３１８におけるステップＳ３１７で形成したマスクを用いた層間絶縁膜中へのコンタクトホールやビアホールの選択的なエッチング工程、ステップＳ３１９におけるステップＳ３１８で形成したビアホールやダマシン溝への金属堆積工程等が繰り返し実施される。図示を省略しているが、ステップＳ３１９の金属堆積工程の後、更に他のリソグラフィ工程と、それに続くエッチング工程で金属膜がパターニングされる。ダマシン工程の場合であれば、ステップＳ３１８のエッチング工程の後、リソグラフィ工程とそれに続くエッチング工程でダマシン溝が形成され、そのステップＳ３１９の金属堆積工程が実施される。その後ＣＭＰ工程により金属膜がパターニングされる。ステップＳ３１７においてホールパターンを形成するときに、図１に示した露光装置を用いて、ステップＳ２００で作製された図２及び図３に示したフォトマスク３のマスクパターン３０を被処理体上のレジスト膜に転写する。その後レジスト膜を現像して、レジスト膜にレジストパターンが形成される。ステップＳ３１８において、レジストパターンマスクとして用いて、被処理体を選択的にエッチングすることで、ホールパターンが形成可能となる。一連の工程により多層配線構造が完成したら、ステップＳ３０４へ進む。
【００４２】
（ホ）ステップＳ３０１に示した前工程が完了すれば、ステップＳ３２０において、所定のチップサイズに分割され、パッケージング材料にマウントされ、チップ上の電極パッドとリードフレームのリードを接続等のパッケージ組み立ての工程が実施される。ステップＳ４００において、半導体装置の検査を経て半導体装置が完成され、ステップＳ５００において出荷される。
【００４３】
以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、図６に示すような放射状偏光照明を形成することで、ホールパターン等の微細なパターンのリソグラフィマージンを大きくとれるので、パターンを所望の寸法通りに形成することができる。したがって、半導体装置製造の歩留まりを向上可能となる。
【００４４】
なお、ステップＳ３１７においてホールパターンを形成する場合を示したが、コンタクトホール開孔以外の微細寸法が必要な工程で採用しても良い。また、ステップＳ３１２におけるフォトリソグラフィ工程において、例えば、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極のエッチング用のエッチングマスク形成等の微細寸法が必要な工程で採用しても良い。
【００４５】
（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例においては、他の照明形状を説明する。縦、横のピッチが異なるホールパターンを形成する場合を説明する。図１７に示すように、マスクパターン３０は、隣接する開口部３２間のスペース幅は縦が１２５ｎｍ、横が２２５ｎｍを有する。図１７に示したマスクパターン３０に対しては、図１８に示すような五重極照明を適用するのが好ましい。図１８に示した五重極照明は、第１〜第４偏心領域２２１〜２２４の位置を４５度軸上からずらした状態である。第１〜第４偏心領域２２１〜２２４からの第１及び第２の斜入射光の偏光の向きは、電気ベクトルの振動方向が有効光源面２３の半径方向であり、放射状照明を形成する。
【００４６】
本発明の実施の形態の第１の変形例によれば、マスクパターン３０の縦、横のピッチが異なる場合でも、第１〜第４偏心領域２２１〜２２４の位置を４５度軸上からずらすことにより、リソグラフィマージンを最大化することが可能となる。
【００４７】
（第２の変形例）
本発明の実施の形態では、図６に示すように有効光源面２３に放射状偏光領域、及び非偏光あるいは円偏光領域を形成したが、本発明の実施の形態の第２の変形例において、図１９に示すような小σ・非偏光照明、及び図２０に示すような四重極・放射状偏光照明を別個に形成しても良い。即ち、図１９に示した小σ・非偏光照明は、中央領域２２０を形成する。図２０に示した四重極・放射状偏光照明は、第１〜第４偏心領域２２１〜２２４を形成する。
【００４８】
次に、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光方法を、図２１のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４９】
（イ）ステップＳ１において、図１に示すようにフォトマスク３をマスクステージ４に設置する。ステップＳ２において、被処理体６をウェハステージ７上に配置する。
【００５０】
（ロ）ステップＳ３において、図１９に示した小σ・非偏光照明を形成する。中央領域２２０は、電気ベクトルの振動が特定の方向に偏りを持たない非偏光又は円偏光している垂直光を形成する。垂直光は、フォトマスク３のマスクパターン３０に対して第１の照明をする。投影光学系５は、フォトマスク３のマスクパターン３０を被処理体６上のレジスト膜に投影する。
【００５１】
（ハ）ステップＳ４において、図２０に示した四重極・放射状偏光照明を形成する。第１及び第２偏心領域２２１，２２２により形成された第１の斜入射光、及び第３及び第４偏心領域２２３，２２４により形成された第２の斜入射光は、フォトマスク３のマスクパターン３０に対して第２の照明をする。投影光学系５を介した第１及び第２の斜入射光が、図７に示すようにそれぞれｐ偏光となり、マスクパターン３０の像が、被処理体６上のレジスト膜に投影される。
【００５２】
（ニ）ステップＳ５において、被処理体６を取り出し、ベーク及びレジスト膜の現像を行う。ステップＳ６において、フォトマスク３を取り出す。
【００５３】
本発明の実施の形態の第２の変形例によれば、図１９に示した小σ・非偏光照明による露光、及び図２０に示した四重極・放射状偏光照明による露光のように、複数（２つ）の照明を用いて多重（二重）露光する場合でも、本発明の実施の形態と同様のリソグラフィマージンが得られる。
【００５４】
また、二重露光するためスループットは本発明の実施の形態より低下するが、図１に示すように１／２波長板２６１，２６２等と１／４波長板２５０を混在させる必要がないため、照明光学系の構造を複雑にしないですむという利点がある。
【００５５】
なお、ステップＳ３の図１９に示した小σ・非偏光照明による露光、及びステップＳ４の図２０に示した四重極・放射状偏光照明による露光は、順序をかえても同様の効果を奏する。図１９に示した小σ・非偏光照明、及び図２０に示した四重極・放射状偏光照明のいずれか一方で露光した後に、他方に切り替えて二重露光すれば良い。
【００５６】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５７】
既に述べた実施の形態の説明においては、中央領域２２０及び第１〜第４偏心領域２２１〜２２４が同じ輝度を持ち、各照明内で輝度分布が一様としているが、中央領域２２０及び第１〜第４偏心領域２２１〜２２４の輝度は互いに異なっていても良く、中央領域２２０及び第１〜第４偏心領域２２１〜２２４内での輝度分布は異なっても良い。照明の形状や輝度分布を調節することによってリソグラフィマージンが更に向上する場合がある。
【００５８】
また、図６に示した第１〜第４偏心領域２２１〜２２４により形成される第１及び第２の斜入射光が、完全偏光ではなくｐ偏光だけを生じずに、多少のｓ偏光成分が含まれていても良い。照明光の偏光は、放射状偏光成分が接線偏光成分よりも大きい場合（部分偏光、楕円偏光等）であれば、接線偏光成分が放射状偏光成分よりも大きい場合と比べてリソグラフィマージンの拡大効果が生じる。第１〜第４偏心領域２２１〜２２４の偏光の向きは、各照明のなかで共通であっても良い。この場合、第１〜第４偏心領域２２１〜２２４の角度方向の端付近では厳密には放射状偏光ではないが、近似的に放射状偏光と同じ効果が生じる。
【００５９】
また、中央領域２２０と第１〜第４偏心領域２２１〜２２４が同じ大きさの円に描かれているが、互いに異なる大きさであっても良い。また、第１〜第４偏心領域２２１〜２２４の形状は特に限定されない。例えば図２２に示すように第１〜第４偏心領域２２１〜２２４が楕円であっても良いし、多角形であってもよい。更に、中央と周囲の照明の形が異なってもよい。例えば、図２３に示すような中央領域２２０が環状の照明を用いても良い。中央領域２２０の内側には、中央領域２２０や第１及び第２偏心領域２２１，２２２より光強度が小さい遮光領域２２５ｘが配置されいる。更に、図２に示した中央領域２２０を、周辺領域２２５が光軸ＡＸを通ってＸ軸方向及びＹ軸方向に分割したような、図２４に示す照明を用いても良い。図２４においては、４つの中央領域２２０ａ〜２２０ｄが配置されている。即ち、「中央領域」は光軸ＡＸ上にはなくても良く、光軸ＡＸ近傍に配置されていても良い。
【００６０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るフォトマスクの一例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るフォトマスクの一例を示す断面図（図３のＡ−Ａ方向の断面図）である。
【図４】本発明の実施の形態に係る露光装置の照明系の有効光源面における光強度分布と偏光状態を表す五重極・非偏光照明の一例を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る照明の座標系を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る露光装置の照明系の有効光源面における光強度分布と偏光状態を表す五重極・放射状偏光照明の一例を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るｐ偏光を説明するための概略斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る露光装置の照明系の有効光源面における光強度分布と偏光状態を表す五重極・接線偏光照明の一例を示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るｓ偏光を説明するための概略斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る露光量余裕度と焦点深度の関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態に係る光源が直線偏光光の場合に、光学的に共役な位置に１／２波長板及び１／４波長板を配置する一例を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る光源が非偏光光又は円偏光光の場合に、有効光源面に偏光子を配置する一例を示す概略図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る光源が非偏光光又は円偏光光の場合に、光学的に共役な位置に偏光子を配置する一例を示す概略図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る光源が非偏光光又は円偏光光の場合に、有効光源面に偏光子及び濃度フィルタを配置する一例を示す概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る光源が非偏光光又は円偏光光の場合に、光学的に共役な位置に偏光子及び濃度フィルタを配置する一例を示す概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るマスクパターンの一例を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る露光装置の照明系の有効光源面における光強度分布と偏光状態を表す五重極・放射状偏光照明の一例を示す平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る小σ・非偏光照明の一例を示す模式的平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る四重極・放射状照明の一例を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る露光方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２２】本発明のその他の実施の形態に係る五重極・放射状偏光照明の一例を示す平面図である。
【図２３】本発明のその他の実施の形態に係る五重極・放射状偏光照明の他の一例を示す平面図である。
【図２４】本発明のその他の実施の形態に係る五重極・放射状偏光照明の更に他の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…光源
２…照明光学系
３…フォトマスク
４…マスクステージ
５…投影光学系
６…被処理体
２３…有効光源面（二次光源面）
３１…マスクパターン
２２０，２２０ａ〜２２０ｄ…中央領域（第２の偏光領域）
２２１〜２２４…第１〜第４偏心領域（第１の偏光領域）
２２５…周辺領域（遮光領域）
２３１，２３２…偏光子
２４０…濃度フィルタ
２５０…波長板
２６１，２６２…波長板
【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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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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