(57)【要約】【課題】最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをラインの交差部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することを可能とし、高い解像力及び優れた露光特性を得る。【解決手段】変形照明４０は、中央部分の遮光領域４１ａと、遮光領域４１ａの周縁に輪帯状に形成された照明光の透過領域である輪帯透過領域４１ｂとからなり、上下部分に設定した各光透過部４２ａ，４２ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各光透過部４２ｃ，４２ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各光透過部４２ｅ〜４２ｈで直交偏光とされている。【選択図】図２
2009099623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を出射する光源と、
前記照明光を偏光する照明機構と
を含み、
前記照明機構は、前記照明光を透過する環状透過領域を有し、前記環状透過領域の斜め部分に、第１の直交偏光部が配置されることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記照明機構は、前記環状透過領域で囲われた領域に第２の直交偏光部が配置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記照明機構は、前記環状透過領域の上部分及び下部分において横方向の偏光となるとともに、前記環状透過領域の左部分及び右部分において縦方向の偏光となるように構成され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】
前記照明機構は、前記環状透過領域における前記上部分と前記斜め部分との間、前記下部分と前記斜め部分との間、前記左部分と前記斜め部分との間、又は前記右部分と前記斜め部分との間の何れかに遮光部を有することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
光源から出射された照明光を、環状透過領域を有する照明機構に入射する工程と、
前記環状透過領域の斜め部分を透過する前記照明光を直交偏光に偏光して、基板上に形成された感光膜を露光する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、照明光を出射する光源と、照明光を偏光する照明機構とを有する露光装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の露光装置では、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＥＵＶを始めとする短波長光の光源が用いられている。この露光装置の照明光学系である照明装置では、例えば図５１に示すように、アパーチャにより、中央部分が遮光領域１０１とされ、無偏光状態で形成される環状、例えば輪帯状の照明領域（輪帯透過領域）１０２を有する変形照明が最も多用されている。
【０００３】
この変形照明を用いて所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を図５３に示す。所定パターンは、例えば図５２に示すような隣接する３本のライン状パターン１００（パターン幅：０．０５μｍ、パターン間距離：０．０７μｍ）を用い、図５２中で左端をパターン位置の原点とする。また、露光強度は１．００を最大値とする相対値とされている。図５３では、最適フォーカスを０μｍとして、デフォーカス量（フォーカスのズレ量）が０．０８μｍ、０．１６μｍ、０．３０μｍの各場合について示す。
図５３の結果から、最適フォーカスの場合でも十分な露光量（例えば０．４０以上）を得ることができず、解像度は十分であるとは言えない。この最適フォーカス時における十字状の転写パターンの様子を図５４のＳＥＭによる写真で示す。
【０００４】
転写パターンの解像度を向上させる露光技術として、輪帯透過領域における隣接する光透過部間が遮光されたクロスポール状とされてなる変形照明を用いる技術が案出されている。例えば図５５に示すように、輪帯透過領域のうち、上下左右の４箇所のみに光透過領域１０３を設け、隣接する光透過部１０３間を遮光してなるクロスポール状の変形照明とし、上下の光透過部１０３では横方向の偏光、左右の光透過部１０３では縦方向の偏光とする。ここで、各光透過部１０３内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０００５】
図５５のクロスポール状の変形照明を用いて所定パターンを露光転写した場合における光強度特性のシミュレーション結果を図５６に示す。
図５６の結果から、十分な露光量が得られ、高い解像度をもって微細なパターンを露光転写することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−６６４４０号公報
【特許文献２】特開２００６−１１３５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、クロスポール状の変形照明を用いて所定パターンを露光転写した場合、デフォーカス量の増大に従って、フォトマスク、ここではレチクルのラインパターン同士における交差部分で光強度が相殺されてしまい、複雑で微細なパターンが露光転写され難いという問題がある。その一例として、図５４と同様の転写パターンをデフォーカス、ここでは０．０８μｍ程度にデフォーカスさせて形成した様子を図５７のＳＥＭによる写真で示す。このように、十字状の転写パターンの交差部分で露光転写不良が生じており、十字状が変形して転写されることが判る。
【０００８】
本件は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをラインの交差部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することを可能とし、高い解像力及び優れた露光特性を得ることができる照明装置及び半導体装置の製造方法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】
【０００９】
本件の露光装置は、照明光を出射する光源と、前記照明光を偏光する照明機構とを含み、前記照明機構は、前記照明光を透過する環状透過領域を有し、前記環状透過領域の斜め部分に、第１の直交偏光部が配置される。
【００１０】
本件の半導体装置の製造方法は、光源から出射された照明光を、環状透過領域を有する照明機構に入射する工程と、前記環状透過領域の斜め部分を透過する前記照明光を直交偏光に偏光して、基板上に形成された感光膜を露光する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本件によれば、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをラインの交差部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することが可能となり、高い解像力及び優れた露光特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
―各実施形態に適用される投影露光装置の概略構成―
先ず、以下で開示する各実施形態に適用される投影露光装置の概略構成について説明する。
図１は、各実施形態による投影露光装置の概略構成を示す模式図である。
この投影露光装置は、設置されたフォトマスク、ここではレチクルへの照明光を形成する照明装置１と、所定のパターン（複数の交差部分を有する複雑な形状の微細パターンを含む。）が形成されたレチクル１０が載置固定されるレチクル設置機構２と、レチクル１０を通過した照明光を被露光体として設置されたシリコン基板２０に投影する投影機構３とを備えて構成されている。
【００１４】
照明装置１は、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＥＵＶ等の短波長レーザ光を照明光として出射する光源１１と、光源１１から出射された照明光を適宜制御する光制御部１２ａ及び各種の光学レンズ群１２ｂを有する光学系１２と、主要構成要素となる変形照明機構１３とを備えて構成されている。
【００１５】
変形照明機構１３は、単レンズが複数配列されてなり、照明光の輝度ムラ等を軽減するためのフライアイ２１と、本発明における偏光素子２２と、本発明におけるプリズム機構２３と、本発明におけるミラー機構２４と、本発明におけるアパーチャ２５とを備えて構成されている。
以下の各実施形態では、偏光素子２２、プリズム機構２３、ミラー機構２４が後述のように構成され、適宜配設される。
【００１６】
投影機構３は、レチクル１０を通過した照明光を投影するための投影レンズ３１と、投影レンズ３１を通過した照明光を、設置されたシリコン基板２０の表面に投影し、レチクル１０のパターンを露光転写する浸液または気体による投影部３２とを備えて構成されている。
【００１７】
―第１の実施形態―
図２は、第１の実施形態における変形照明を示す模式図である。
本実施形態では、図１の変形照明機構１３は、図２のような変形照明４０を形成する。
変形照明４０は、中央部分の遮光領域４１ａと、遮光領域４１ａの周縁に環状、ここでは輪帯状に形成された照明光の透過領域である輪帯透過領域４１ｂとからなる。
なお、環状透過領域として、輪帯透過領域の代わりに四角形の帯状領域等とすることも考えられる。
【００１８】
輪帯透過領域４１ｂにおいて、光透過部が８分割されており、それぞれの光透過部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈで偏光が形成されている。具体的には、上下部分に設定した各光透過部４２ａ，４２ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各光透過部４２ｃ，４２ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分、即ち上下部分と左右部分との間の領域（ここでは、輪帯透過領域４１ｂにおける上下部分の各光透過部４２ａ，４２ｂと左右部分の各光透過部４２ｃ，４２ｄとの間の領域であり、以下の各実施形態で同様の領域とする。）に設定した４つの各光透過部４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈで直交偏光とされている。この直交偏光は、十字状に縦横方向の偏光が組み合わされて形成される偏光（十字状偏光）である。ここで、各光透過部４２ａ〜４２ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００１９】
ここで、各光透過部４２ａ〜４２ｈでは、当該変形照明４０の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該光透過部４２ａ〜４２ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、露光転写するレチクルのパターンや、目的とする露光特性に合わせて調整すれば良い。
【００２０】
本実施形態では、以下に示すように、変形照明４０を実現するいくつかの具体的構成を提示する。
【００２１】
（構成例１）
本例では、図１の変形照明機構１３において、プリズム機構２３により変形照明４０の偏光状態を形成する。
図３は、構成例１におけるプリズム機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
【００２２】
本例におけるプリズム機構２３は、照明光のプリズム機能に加えて、自身が偏光素子としても機能する偏光プリズムである。この場合、偏光素子２２は変形照明機構１３の構成部材として用いない。ミラー機構２４には偏光機能を有しない通常のミラーが用いられる。以下、このプリズム機構２３を偏光プリズム２３Ａと記す。
【００２３】
偏光プリズム２３Ａは、例えば円錐形状とされており、図示のように光透過領域が８分割されている。図３（ａ）中、上下部分に設定した各領域４３ａ，４３ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各領域４３ｃ，４３ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各領域４３ｅ，４３ｆ，４３ｇ，４３ｈで十字状偏光とされている。ここで、各領域４３ａ〜４３ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。偏光プリズム２３Ａでは、図３（ｂ）中で下方に該たる平面状の下面から無偏光状態の照明光が入射し、各領域４３ａ〜４３ｈで偏光された照明光が曲面状の各側面から出射する。
【００２４】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域４１ａが形成され、輪帯透過領域４１ｂに、各領域４３ａ〜４３ｈの偏光による各光透過部４２ａ〜４２ｈが形成されて、変形照明４０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【００２５】
各領域４３ａ〜４３ｈでは、当該偏光プリズム２３Ａの下面の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該領域４３ａ〜４３ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、必要とする光学特性に合わせて調整すれば良い。
【００２６】
偏光プリズム２３Ａは、円錐形状の代わりに８角錐形状に形成し、各光透過領域２３ａ〜２３ｆの側面をそれぞれ平面状に構成しても好適である。
【００２７】
（構成例２）
本例では、構成例１と同様に、図１の変形照明機構１３において、プリズム機構２３により変形照明４０の偏光状態を形成する。
図４は、構成例２におけるプリズム機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
【００２８】
本例におけるプリズム機構２３は、照明光のプリズム機能に加えて、自身が偏光素子としても機能する偏光プリズムである。この場合、偏光素子２２は変形照明機構１３の構成部材として用いない。ミラー機構２４には偏光機能を有しない通常のミラーが用いられる。以下、このプリズム機構２３を偏光プリズム２３Ｂと記す。
【００２９】
偏光プリズム２３Ｂは、例えば上面が凸状の湾曲面とされたドーム状形状とされており、図示のように光透過領域が８分割されている。図４（ａ）中、上下部分に設定した各領域４４ａ，４４ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各領域４４ｃ，４４ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各領域４４ｅ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｈで十字状偏光とされている。ここで、各領域４４ａ〜４４ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。偏光プリズム２３Ｂでは、図４（ｂ）中で下方に該たる平面状の下面から無偏光状態の照明光が入射し、各領域４４ａ〜４４ｈで偏光された照明光が曲面状の各側面から出射する。
【００３０】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域４１ａが形成され、輪帯透過領域４１ｂに、各領域４４ａ〜４４ｈの偏光による各光透過部４２ａ〜４２ｈが形成されて、変形照明４０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【００３１】
各領域４４ａ〜４４ｈでは、当該偏光プリズム２３Ａの下面の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該領域４４ａ〜４４ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、必要とする光学特性に合わせて調整すれば良い。
偏光プリズム２３Ｂは、下面形状を円状の代わりに８角形状に形成しても好適である。
【００３２】
（構成例３）
本例では、図１の変形照明機構１３において、ミラー機構２４により変形照明４０の偏光状態を形成する。
図５は、構成例３におけるミラー機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
【００３３】
本例におけるミラー機構２４は、照明光の反射機能に加えて、全体として偏光素子としても機能するものである。この場合、偏光素子２２は変形照明機構１３の構成部材として用いない。プリズム機構２３には偏光機能を有しない通常のプリズムが用いられる。以下、このミラー機構２４をミラー機構２４Ａと記す。
【００３４】
ミラー機構２４Ａは、図５（ｂ）に示すように、下から順に、第１のミラー２４ａ、光透過板２４ｂ、第２のミラー２４ｃが配置されて構成されている。
第１のミラー２４ａは偏光機能を有するハーフミラー、光透過板２４ｂはファラデー回転光透過部を有する中間部材、第２のミラー２４ｃは通常の反射ミラーである。
【００３５】
第１のミラー２４ａは、図５（ｂ）のように、その領域が８分割されている。図４（ｂ）中、上下部分に設定した各領域４５ａ，４５ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各領域４５ｃ，４５ｄで縦方向の偏光、斜め部分のうち右上部分及び左下部分に設定した各領域４５ｆ，４５ｇで横方向の偏光、斜め部分のうち左上部分及び右下部分に設定した各領域４５ｅ，４５ｈで縦方向の偏光とされている。ここで、各領域４５ａ〜４５ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００３６】
光透過板２４ｂは、図５（ｂ）のように、その領域が８分割されている。その斜め部分に設定した４つの領域４６ｅ，４６ｆ，４６ｇ，４６ｈがファラデー回転光透過部とされ、他の部分は無偏光で光透過させる領域４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄとされている。ここで、各領域４６ｅ〜４６ｆ内に示す矢印がそれぞれファラデー回転した偏光方向を示す。
【００３７】
ミラー機構２４Ａでは、図５（ｂ）中で当該ミラー機構２４Ａの右下方から、無偏光状態の照明光が第１のミラー２４ａに入射する。第１のミラー２４ａでは、領域４５ａ〜４５ｈのように偏光された一次反射光が生成される。一方、第１のミラー２４ａを透過して領域４５ａ〜４５ｈのように偏光された照明光は、その一部が光透過板２４ｂの４６ａ〜４６ｄをそのまま通過し、残りが光透過板２４ｂの領域４６ｅ〜４６ｈを透過する。領域４６ｅ〜４６ｈでは、ファラデー回転により偏光が４５°回転する。領域４６ａ〜４６ｈを透過して第２のミラー２４ｃで反射した照明光は、再び領域４６ａ〜４６ｈを透過する。このとき照明光は、領域４６ｅ〜４６ｈにおいてファラデー回転により偏光が更に４５°回転する。これにより、再び領域４６ｅ〜４６ｈを透過した照明光における各偏光方向は、一次反射光における各偏光方向とそれぞれ直交している。
【００３８】
そして、この再び領域４６ａ〜４６ｈを透過した照明光が二次反射光となって一次反射光と合成される。このとき、合成された照明光は、図５（ａ）及び図５（ｂ）の左下方のように、上下部分に設定した各領域４７ａ，４７ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各領域４７ｃ，４７ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各領域４７ｅ，４７ｆ，４７ｇ，４７ｈで十字状偏光とされている。ここで、各領域４７ａ〜４７ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００３９】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域４１ａが形成され、輪帯透過領域４１ｂに、各領域４７ａ〜４７ｈの偏光による各光透過部４２ａ〜４２ｈが形成されて、変形照明４０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【００４０】
各領域４７ａ〜４７ｈでは、図５（ａ）のように、当該ミラー機構２４Ａの下面の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該領域４７ａ〜４７ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、必要とする光学特性に合わせて調整すれば良い。
【００４１】
（構成例４）
本例では、図１の変形照明機構１３において、偏光素子２２により変形照明４０の偏光状態を形成する。
図６は、構成例４における偏光素子を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
【００４２】
本例では、プリズム機構２３は偏光機能を有しない通常のプリズムが、ミラー機構２４には偏光機能を有しない通常のミラーがそれぞれ用いられる。以下、本例における偏光素子２２を偏光素子２２Ａと記す。
【００４３】
偏光素子２２Ａは、例えば円板形状とされており、図示のように光透過領域が８分割されている。図６（ａ）中、上下部分に設定した各領域４８ａ，４８ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各領域４８ｃ，４８ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各領域４８ｅ，４８ｆ，４８ｇ，４８ｈで十字状偏光とされている。ここで、各領域４８ａ〜４８ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。偏光プリズム２３Ａでは、図６（ｂ）中で下方に該たる平面状の下面から無偏光状態の照明光が入射し、各領域４８ａ〜４８ｈで偏光された照明光が平面状の上面から出射する。
なお、偏光素子２２Ａの円板形状の中央部分に遮光領域（不図示）を設けても良い。
【００４４】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域４１ａが形成され、輪帯透過領域４１ｂに、各領域４８ａ〜４８ｈの偏光による各光透過部４２ａ〜４２ｈが形成されて、変形照明４０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【００４５】
各領域４８ａ〜４８ｈでは、当該偏光素子２２Ａの下面の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該領域４８ａ〜４８ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、必要とする光学特性に合わせて調整すれば良い。
【００４６】
なお本例では、例えば図７に示すように、偏光素子２２Ａを用いる際に、プリズム機構２３として、形状は構成例１の偏光プリズム２３Ａ又は構成例２の偏光プリズム２３Ｂと同様であるが、偏光機能を有しないプリズム２３Ｃ（図７（ａ））又は２４Ｄ（図７（ｂ））を用いても好適である。
【００４７】
（構成例５）
本例では、図１の変形照明機構１３において、偏光素子２２がプリズム機構２３と相俟って変形照明４０の偏光状態を形成する。
図８は、構成例５における偏光素子及びプリズム機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（プリズム機構を上方（照明光に平行な方向）から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
【００４８】
本例では、偏光素子２２が少なくとも２つの偏光素子から構成される。また、プリズム機構２３は偏光機能を有しない通常のプリズムが、ミラー機構２４には偏光機能を有しない通常のミラーがそれぞれ用いられる。以下、本例における偏光素子２２を偏光素子２２Ｂ，２２Ｃと記す。
【００４９】
図８（ｂ）に示すように、偏光素子２２Ｂはプリズム機構２３の左下部位に、偏光素子２２Ｃはプリズム機構２３の右下部位にそれぞれ配置される。
偏光素子２２Ｂ，２２Ｃは、それぞれ例えば矩形板状とされており、図示のように光透過領域が３分割されている。
【００５０】
偏光素子２２Ｂでは、領域５１ａ,５１ｂ，５１ｃに縦分割されており、領域５１ａ，５１ｃがそれぞれ全体的に縦方向に偏光され、領域５１ｂが無偏光とされている。
偏光素子２２Ｃでは、領域５２ａ,５２ｂ，５２ｃに横分割されており、領域５２ａ，５２ｃがそれぞれ全体的に横方向に偏光され、領域５２ｂが無偏光とされている。
ここで、各領域５１ａ，５１ｃ，５２ａ，５２ｃ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００５１】
本例では、図８（ｂ）のように、無偏光状態の照明光が偏光素子２２Ｂ，２２Ｃに同時入射する。偏光素子２２Ｂ，２２Ｃへの照明光の分岐は、偏光素子２２Ｂ，２２Ｃの前位置に例えば図１で装置内の地平線から見て最左上部分にあるようなハーフミラーとプリズムの組み合わせ等による２光束を適宜配置することにより得られる。偏光素子２２Ｂでは、領域５１ａ，５１ｃのように偏光された照明光が生成される。一方、偏光素子２２Ｃでは、領域５２ａ，５２ｃのように偏光された照明光が生成される。これらの照明光が入射して合成される。このとき、合成された照明光は、図８（ａ）のように、９分割された領域５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆ，５３ｇ，５３ｈ，５３ｉのうち、図中で最上段の領域５３ｅ，５３ａ，５３ｆ及び最下段の領域５３ｇ，５３ｂ，５３ｈでは全体的に横方向の偏光、最左欄の領域５３ｅ，５３ｃ，５３ｇ及び最右欄の領域５３ｆ，５３ｄ，５３ｈでは全体的に縦方向の偏光とされる。これにより、領域５３ｉでは無偏光、領域５３ａ，５３ｂでは横偏光、領域５３ｃ，５３ｄでは縦偏光、領域５３ｅ，５３ｆ，５３ｇ，５３ｈでは十字状偏光とされる。ここで、各領域５３ａ〜５３ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００５２】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域４１ａが形成され、輪帯透過領域４１ｂに、各領域５３ａ〜５３ｈの偏光による各光透過部４２ａ〜４２ｈが形成されて、変形照明４０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【００５３】
なお本例では、図９に示すように、更にプリズム機構２３の上部位に偏光素子２２Ｄを配置するようにしても良い。
偏光素子２２Ｄでは、領域５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈ，５０ｉに９分割されている。プリズム機構２３から出射した照明光は、領域５９ｉでは無偏光、領域５０ａ，５０ｂでは横偏光、領域５０ｃ，５０ｄでは縦偏光、領域５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈでは十字状偏光とされる。ここで、各領域５０ａ〜５０ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００５４】
（構成例６）
本例では、図１の変形照明機構１３において、偏光素子２２がミラー機構２４と相俟って変形照明４０の偏光状態を形成する。
図１０は、り、（ａ）が平面図（ミラー機構を下方（照明光に平行な方向）から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
【００５５】
本例では、偏光素子２２が少なくとも２つの偏光素子から構成されるとともに、ミラー機構２４は上面が凸状の湾曲面とされた湾曲ミラーとして構成される。また、プリズム機構２３は偏光機能を有しない通常のプリズムが用いられる。以下、本例における偏光素子２２を偏光素子２２Ｅ，２２Ｆ、ミラー機構２４を湾曲ミラー２４Ｂと記す。
【００５６】
本例では、図１０（ｂ）に示すように、照明光に進行方向に従って、プリズム機構２３、偏光素子２２Ｅ，２２Ｆ、湾曲ミラー２４Ｂの順に配置される。
偏光素子２２Ｅ，２２Ｆは、それぞれ例えば円板状とされており、図示のように光透過領域が９分割されている。
【００５７】
偏光素子２２Ｅでは、領域５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ，５４ｇ，５４ｈ，５４ｉに曲線、ここでは円弧状曲線により９分割されている。領域５４ａ，５４ｂ，５４ｉが無偏光であり、他の領域５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ，５４ｇ，５４ｈが縦方向に偏光されている。
偏光素子２２Ｆでは、領域５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆ，５５ｇ，５５ｈ，５５ｉに曲線、ここでは円弧状曲線により９分割されている。領域５５ｃ，５５ｄ，５５ｉが無偏光であり、他の領域５５ａ，５５ｂ，５５ｅ，５５ｆ，５５ｇ，５５ｈが横方向に偏光されている。
ここで、各領域５４ｃ〜５４ｈ，５５ａ，５５ｂ，５５ｅ〜５５ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００５８】
本例では、図１０（ｂ）のように、無偏光状態の照明光がプリズム機構２３により分岐し、一方の照明光が偏光素子２２Ｅに、他方の照明光が偏光素子２２Ｆに同時入射する。偏光素子２２Ｅでは、領域５４ｃ〜５４ｈのように偏光された照明光が生成される。一方、偏光素子２２Ｆでは、領域５５ａ，５５ｂ，５５ｅ〜５５ｈのように偏光された照明光が生成される。これらの照明光が湾曲ミラー２４Ｂの下面に入射し、当該下面で合成されて反射光として出射する。このとき、合成された照明光は、図１０（ａ），（ｂ）のように、９分割された領域５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ，５６ｅ，５６ｆ，５６ｇ，５６ｈ，５６ｉのうち、中央の領域５６ｉでは無偏光、上下の領域５３ａ，５３ｂでは横偏光、左右の領域５６ｃ，５６ｄでは縦偏光、斜めの領域５６ｅ〜５６ｈでは十字状偏光とされる。ここで、各領域５６ａ〜５６ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００５９】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域４１ａが形成され、輪帯透過領域４１ｂに、各領域５６ａ〜５６ｈの偏光による各光透過部４２ａ〜４２ｈが形成されて、変形照明４０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【００６０】
各領域５６ａ〜５６ｈでは、当該偏光素子２２Ａの下面の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該領域５６ａ〜５６ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、必要とする光学特性に合わせて調整すれば良い。
【００６１】
以上説明した構成例１〜６のいずれか１つを適用することにより形成される変形照明４０を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を図１１に示す。所定パターンは、例えば図５２に示したような隣接する３本のライン状パターンを用いる。また、露光強度は１．００を最大値とする相対値とされている。図１１では、最適フォーカスを０μｍとして、デフォーカス量（フォーカスのズレ量）が０．０８μｍ、０．１６μｍ、０．３０μｍの各場合について示す。また、図５７と同様の転写パターンをデフォーカス、ここでは０．１６μｍ程度にデフォーカスさせて形成した様子を図１２のＳＥＭによる写真で示す。
【００６２】
図１１の結果から、最適フォーカスでは勿論のこと、例えば０．１６μｍ程度のデフォーカス時でも十分な露光量が得られ、高い解像度及び大きな被写界深度（ＤＯＦ）をもって微細なパターンを露光転写することができる。しかもこの場合、図１２に示すように、十字状の転写パターンはデフォーカス時でもその隅部分を含めて極めて忠実良好に露光転写されていることが判る。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをその隅部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することを可能とし、高い解像力及び優れた露光特性を得ることができる。
【００６４】
ここで、本実施形態の他の技術（比較例）に対する優位性について説明する。
（比較例１）
図１３は、比較例１における変形照明を示す模式図である。
本例の変形照明１１０は、中央部分の遮光領域１１１ａと、照明光の輪帯透過領域１１１ｂとからなる。輪帯透過領域１１１ｂにおいて、光透過部が４分割されており、それぞれの光透過部で偏光が形成されている。具体的には、上下部分に設定した各光透過部１１２ａ，１１２ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各光透過部１１２ｃ，１１２ｄで縦方向の偏光とされている。各光透過部１１２ａ〜１１２ｄ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００６５】
図１３の変形照明１１０を用いて、図５２のパターンを露光転写した場合における光強度特性のシミュレーション結果を図１４に示す。
図１４の結果から、変形照明１１０を用いた場合では、本実施形態の場合に比べて十分な露光量が得られず、光強度コントラストが弱くなることが判る。
【００６６】
（比較例２）
図１５は、比較例２における変形照明を示す模式図である。
本例の変形照明１２０は、中央部分の遮光領域１２１ａと、照明光の輪帯透過領域１２１ｂとからなる。輪帯透過領域１２１ｂにおいて、光透過部が１２分割されており、各光透過部１２２ａ〜１２２ｌにおいて当該光透過部の長手方向に沿った方向に偏光が形成されている。各光透過部１２２ａ〜１２２ｌ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００６７】
図１５の変形照明１２０を用いて、図５２のパターンを露光転写した場合における光強度特性のシミュレーション結果を図１６に示す。
図１６の結果から、変形照明１２０を用いた場合では、本実施形態の場合に比べて十分な露光量が得られず、光強度コントラストが弱くなることが判る。
【００６８】
（比較例３）
図１７は、比較例３における変形照明を示す模式図である。
本例の変形照明１３０は、中央部分の遮光領域１３１ａと、照明光の輪帯透過領域１３１ｂとからなる。輪帯透過領域１３１ｂにおいて、光透過部が１６分割されており、各光透過部１３２ａ〜１３２ｐにおいて当該光透過部の長手方向に沿った方向に偏光が形成されている。各光透過部１３２ａ〜１３２ｐ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００６９】
図１７の変形照明１３０を用いて、図５２のパターンを露光転写した場合における光強度特性のシミュレーション結果を図１８に示す。
図１８の結果から、変形照明１３０を用いた場合では、本実施形態の場合に比べて十分な露光量が得られず、光強度コントラストが弱くなることが判る。
【００７０】
比較例２，３のように、輪帯透過領域における各光透過部の長手方向に沿った方向に偏光が形成されている変形照明を用いる場合、レチクルの縦横パターンを露光転写する際に、解像に寄与しない斜め成分の偏光光が多くなってくるため、光強度コントラストが著しく低下する。
【００７１】
（比較例４）
図１９は、比較例４における変形照明を示す模式図である。
本例の変形照明１４０は、特許文献１に開示された変形照明であり、周縁部位に８つの矩形状の光透過部１４１ａ〜１４１ｈを有し、その他の部分は適宜偏光されている。各光透過部１４１ａ〜１４１ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００７２】
図１９の変形照明１４０を用いて、図５２のパターンを露光転写した場合における光強度特性のシミュレーション結果を図２０に示す。
図２０の結果から、変形照明１４０を用いた場合では、本実施形態の場合に比べて十分な露光量が得られず、光強度コントラストが弱くなることが判る。これは、本例では、光透過部の形状が最適化されておらず、斜め偏光の成分が多くなるほど、レチクルの縦横パターンの露光転写時に解像度が小さくなることを示している。
【００７３】
（比較例５）
図２１は、比較例５における変形照明を示す模式図である。
本例の変形照明１５０は、特許文献２に開示された変形照明であり、中央部分の遮光領域１５１ａと、照明光の輪帯透過領域１５１ｂとからなる。輪帯透過領域の中で、１５１ｂにおいて縦方向の偏光とされ、左右の２箇所で無偏光とされるとともに遮光領域１５１ａに食い込むように横方向の偏光とされている。遮光領域１５１ａの食い込み部分及び輪帯透過領域１５１ｂ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００７４】
図２１の変形照明１５０を用いて、図５２のパターンを露光転写した場合における光強度特性のシミュレーション結果を図２２に示す。
図２２の結果から、変形照明１５０を用いた場合では、本実施形態の場合に比べて十分な露光量が得られず、光強度コントラストが弱くなることが判る。これは、本例では、最適化されていない輪帯透過領域形状や偏光が複雑化されたこと等に起因するものと考えられる。
【００７５】
―第２の実施形態―
図２３は、第２の実施形態における変形照明を示す模式図である。
本実施形態では、図１の変形照明機構１３は、図２３のような変形照明６０を形成する。
変形照明６０は、遮光領域６１ａと、遮光領域６１ａの周縁に形成された照明光の透過領域である照明領域６１ｂとからなる。
【００７６】
照明領域６１ｂにおいて、光透過部が８分割されており、それぞれの光透過部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ，６２ｆ，６２ｇ，６２ｈで偏光が形成されている。具体的には、上下部分に設定した各光透過部６２ａ，６２ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各光透過部６２ｃ，６２ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各光透過部６２ｅ，６２ｆ，６２ｇ，６２ｈで十字状偏光とされている。ここで、各光透過部６２ａ〜６２ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。各光透過部６２ａ〜６２ｈは、それぞれ周方向で対向する２辺が直線状とされている。
【００７７】
変形照明６０では、遮光領域６１ａは、隣接する光透過部間が遮光されるように、中央部分から隣接する光透過部間にかけて形成されている。各光透過部６２ａ〜６２ｈにおける周方向で対向する２辺は、遮光領域６１ａにより直線状とされる。ここで、残りの２辺の形状は、輪帯形状であっても良いし、あるいは直線であっても良い。
【００７８】
ここで、各光透過部６２ａ〜６２ｈでは、当該変形照明６０の中心位置から見た開口角度が３０°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜４５°程度となるように、当該光透過部６２ａ〜６２ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、露光転写するレチクルのパターンや、目的とする露光特性に合わせて調整すれば良い。
【００７９】
変形照明６０において、開口角度を調節した一例を図２４に示す。
ここでは、光透過部６２ａ〜６２ｄをそれぞれ広い開口角度θ1、例えば４５°程度とし、光透過部６２ｅ〜６２ｈをそれぞれ狭い開口角度θ2、例えば３０°程度としている。
【００８０】
変形照明６０を実現するには、第１の実施形態で説明した構成例１〜６のいずれか１つを採用し、例えばアパーチャ２５により遮光領域６１ａを上記のように調節すれば良い。
【００８１】
以上説明した構成例１〜６のいずれか１つを適用することにより形成される変形照明６０を用いて、図５２のパターンを露光転写した場合における光強度特性のシミュレーション結果を図２５に示す。
図２５の結果から、最適フォーカスでは勿論のこと、例えば０．１６μｍ程度のデフォーカス時でも十分な露光量が得られ、高い解像度及び大きな被写界深度（ＤＯＦ）をもって微細なパターンを露光転写することができる。しかもこの場合、例えば十字状の転写パターンのような複雑な微細パターンでさえも、デフォーカス時でもその交差部分を含めて極めて忠実良好に露光転写される。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態によれば、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをその交差部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することを可能とし、高い解像力及び優れた露光特性を得ることができる。
【００８３】
―第３の実施形態―
図２６は、第３の実施形態における変形照明を示す模式図である。
本実施形態では、図１の変形照明機構１３は、図２６のような変形照明６３を形成する。
変形照明６３は、遮光領域６４ａと、遮光領域６４ａの周縁に形成された照明光の透過領域である照明領域６４ｂとからなる。
【００８４】
照明領域６４ｂにおいて、光透過部が８分割されており、それぞれの光透過部６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ，６５ｅ，６５ｆ，６５ｇ，６５ｈで偏光が形成されている。具体的には、上下部分に設定した各光透過部６５ａ，６５ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各光透過部６５ｃ，６５ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各光透過部６５ｅ，６５ｆ，６５ｇ，６５ｈで十字状偏光とされている。ここで、各光透過部６５ａ〜６５ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。各光透過部６５ａ〜６５ｈは、それぞれ周方向で対向する２辺が透過部より外側に向かう凸曲線状とされ、６５ａ〜６５ｈの残る２辺が６３の中心から外側に向かって凸形状となる曲線状とされている。
【００８５】
変形照明６３では、遮光領域６４ａは、隣接する光透過部間が遮光されるように、中央部分から隣接する光透過部間にかけて形成されている。各光透過部６５ａ〜６５ｈにおける周方向で対向する２辺は、遮光領域６４ａにより凹または凸曲線状が両方可能である。あるいは、各透過部６５ａ〜６５ｈの形状は、それぞれが４つの曲線により透過部が形成され、そのうちの少なくとも１つ以上の曲線が内か外か両側かに湾曲していれば良い。
【００８６】
ここで、各光透過部６５ａ〜６５ｈでは、当該変形照明６３の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該光透過部６５ａ〜６５ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、露光転写するレチクルのパターンや、目的とする露光特性に合わせて調整すれば良い。
【００８７】
変形照明６３を実現するには、第１の実施形態で説明した構成例１〜６のいずれか１つを採用し、例えばアパーチャ２５により遮光領域６４ａを上記の形状となるように調節しても良い。
【００８８】
以上説明した構成例１〜６のいずれか１つを適用することにより形成される変形照明６３を用いて、図５２のパターンを露光転写した場合における光強度特性のシミュレーション結果を図２７に示す。
図２７の結果から、最適フォーカスでは勿論のこと、例えば０．１６μｍ程度のデフォーカス時でも十分な露光量が得られ、高い解像度及び大きな被写界深度（ＤＯＦ）をもって微細なパターンを露光転写することができる。しかもこの場合、例えば十字状の転写パターンのような複雑な微細パターンでさえも、デフォーカス時でもその隅部分を含めて極めて忠実良好に露光転写される。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態によれば、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをその隅部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することを可能とし、高い解像力及び優れた露光特性を得ることができる。
【００９０】
―第４の実施形態―
図２８は、第４の実施形態における変形照明を示す模式図である。
本実施形態では、図１の変形照明機構１３は、図２８のような変形照明６６を形成する。
変形照明６６は、中央部分の遮光領域６７ａと、遮光領域６７ａの周縁に輪帯状に形成された照明光の透過領域である輪帯透過領域６７ｂとからなる。
【００９１】
輪帯透過領域６７ｂにおいて、光透過部が８分割されており、それぞれの光透過部６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ，６８ｅ，６８ｆ，６８ｇ，６８ｈで偏光が形成されている。具体的には、上下部分に設定した各光透過部６８ａ，６８ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各光透過部６８ｃ，６８ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各光透過部６８ｅ，６８ｆ，６８ｇ，６８ｈで直交偏光とされている。この直交偏光は、Ｘ字状に斜め方向の偏光が組み合わされて形成される偏光（Ｘ字状偏光）である。ここで、各光透過部６８ａ〜６８ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００９２】
ここで、各光透過部６８ａ〜６８ｈでは、当該変形照明６６の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該光透過部６８ａ〜６８ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、露光転写するレチクルのパターンや、目的とする露光特性に合わせて調整すれば良い。
【００９３】
本実施形態では、以下に示すように、変形照明６６を実現するいくつかの具体的構成を提示する。ここでは、第１の実施形態で説明した構成例１〜４，６を一部変更する場合について例示する。
【００９４】
（構成例１）
図２９は、構成例１におけるプリズム機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図３と異なる点として、偏光プリズム２３Ａの斜め部分に設定した４つの各領域４３ｅ，４３ｆ，４３ｇ，４３ｈでＸ字状偏光とする。各領域４３ａ〜４３ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００９５】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域６７ａが形成され、輪帯透過領域６７ｂに、各領域４３ａ〜４３ｈの偏光による各光透過部６８ａ〜６８ｈが形成されて、変形照明６６となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【００９６】
（構成例２）
図３０は、構成例２におけるプリズム機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図４と異なる点として、偏光プリズム２３Ｂの斜め部分に設定した４つの各領域４４ｅ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｈでＸ字状偏光とする。ここで、各領域４４ａ〜４４ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００９７】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域６７ａが形成され、輪帯透過領域６７ｂに、各領域４４ａ〜４４ｈの偏光による各光透過部６８ａ〜６８ｈが形成されて、変形照明６６となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【００９８】
（構成例３）
図３１は、構成例３におけるミラー機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図５と異なる点として、第１のミラー２４ａの斜め部分のうち右上部分及び左下部分に設定した各領域４５ｆ，４５ｇで斜め方向の偏光、斜め部分のうち左上部分及び右下部分に設定した各領域４５ｅ，４５ｈで各領域４５ｆ，４５ｇの偏光方向と直交する斜め方向の偏光とする。ここで、各領域４５ａ〜４５ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【００９９】
これにより、一次反射光と二次反射光とが合成された照明光では、斜め部分に設定した４つの各領域４７ｅ，４７ｆ，４７ｇ，４７ｈでＸ字状偏光となる。ここで、各領域４７ａ〜４７ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１００】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域６７ａが形成され、輪帯透過領域６７ｂに、各領域４７ａ〜４７ｈの偏光による各光透過部６８ａ〜６８ｈが形成されて、変形照明６６となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１０１】
（構成例４）
図３２は、構成例４における偏光素子を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図６と異なる点として、偏光素子２２Ａの斜め部分に設定した４つの各領域４８ｅ，４８ｆ，４８ｇ，４８ｈでＸ字状偏光とする。ここで、各領域４８ａ〜４８ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１０２】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域６７ａが形成され、輪帯透過領域６７ｂに、各領域４８ａ〜４８ｈの偏光による各光透過部６８ａ〜６８ｈが形成されて、変形照明６６となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１０３】
（構成例６）
図３３は、構成例６における偏光素子及びミラー機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（ミラー機構を下方（照明光に平行な方向）から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図１０と異なる点として、偏光素子２２Ｅの斜め部分に設定した４つの各領域５４ｅ，５４ｆ，５４ｇ，５４ｈで斜め方向の偏光、偏光素子２２Ｆの斜め部分に設定した４つの各領域５５ｅ，５５ｆ，５５ｇ，５５ｈで各領域５４ｅ〜５４ｈの偏光方向と直交する斜め方向の偏光とする。ここで、各領域５４ｃ〜５４ｈ，５５ａ，５５ｂ，５５ｅ〜５５ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１０４】
これにより、湾曲ミラー２４Ｂで合成された反射光である照明光は、斜めの領域５６ｅ〜５６ｈでＸ字状偏光となる。ここで、各領域５６ａ〜５６ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１０５】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域６７ａが形成され、輪帯透過領域６７ｂに、各領域５６ａ〜５６ｈの偏光による各光透過部６８ａ〜６８ｈが形成されて、変形照明６６となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１０６】
以上説明したように、本実施形態によれば、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをラインの交差部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することを可能とし、高い解像力及び優れた露光特性を得ることができる。
【０１０７】
―第５の実施形態―
図３４は、第５の実施形態における変形照明を示す模式図である。
本実施形態では、図１の変形照明機構１３は、図３４のような変形照明７０を形成する。
変形照明７０は、遮光領域７１ａと、遮光領域７１ａの周縁に形成された照明光の透過領域である透過領域７１ｂとからなる。
【０１０８】
照明領域７１ｂにおいて、光透過部が８分割されており、それぞれの光透過部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈで偏光が形成されている。具体的には、上下部分に設定した各光透過部７２ａ，７２ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各光透過部７２ｃ，７２ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各光透過部７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，７２ｈでＸ字状偏光とされている。ここで、各光透過部７２ａ〜７２ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。各光透過部７２ａ〜７２ｈは、それぞれ周方向で対向する２辺が直線状とされている。
【０１０９】
変形照明７０では、遮光領域６１ａは、隣接する光透過部間が遮光されるように、中央部分から隣接する光透過部間にかけて形成されている。各光透過部７２ａ〜７２ｈにおける周方向で対向する２辺は、遮光領域７１ａにより直線状とされる。また、７２ａ〜７２ｈの残りの２辺は、輪帯形状であっても良いし、直線であっても良い。
【０１１０】
ここで、各光透過部７２ａ〜７２ｈでは、当該変形照明７０の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該光透過部７２ａ〜７２ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、露光転写するレチクルのパターンや、目的とする露光特性に合わせて調整すれば良い。
【０１１１】
変形照明７０を実現するには、第２の実施形態で説明した構成例１〜４，６のいずれか１つを採用し、例えばアパーチャ２５により遮光領域７１ａを上記のように調節すれば良い。
【０１１２】
以上説明したように、本実施形態によれば、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをラインの交差部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することを可能とし、高い解像力及び優れた露光特性を得ることができる。
【０１１３】
―第６の実施形態―
図３５は、第６の実施形態における変形照明を示す模式図である。
本実施形態では、図１の変形照明機構１３は、図３５のような変形照明７３を形成する。
変形照明７３は、遮光領域７４ａと、遮光領域７４ａの周縁に形成された照明光の透過領域である照明領域７４ｂとからなる。
【０１１４】
照明領域７４ｂにおいて、光透過部が８分割されており、それぞれの光透過部７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄ，７５ｅ，７５ｆ，７５ｇ，７５ｈで偏光が形成されている。具体的には、上下部分に設定した各光透過部７５ａ，７５ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各光透過部７５ｃ，７５ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各光透過部７５ｅ，７５ｆ，７５ｇ，７５ｈでＸ字状偏光とされている。ここで、各光透過部７５ａ〜７５ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。各光透過部７５ａ〜７５ｈは、それぞれ周方向で対向する２辺が凸曲線状とされ、７５ａ〜７５ｈの残る２辺が７３の中心から外側に向かう凸曲線状とされている。
【０１１５】
変形照明７３では、遮光領域７４ａは、隣接する光透過部間が遮光されるように、中央部分から隣接する光透過部間にかけて形成されている。各光透過部７５ａ〜７５ｈにおける周方向で対向する２辺は、遮光領域７４ａにより凸曲線状とされる。ここで、各透過部７５ａ〜７５ｈの形状は、それぞれが４つの曲線により透過部が形成され、そのうちの少なくとも１つ以上の曲線が内か外か両側かに湾曲していれば良い。
【０１１６】
ここで、各光透過部７５ａ〜７５ｈでは、当該変形照明７３の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該光透過部７５ａ〜７５ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、露光転写するレチクルのパターンや、目的とする露光特性に合わせて調整すれば良い。
【０１１７】
変形照明７３を実現するには、第２の実施形態で説明した構成例１〜４，６のいずれか１つを採用し、例えばアパーチャ２５により遮光領域７４ａを上記の形状となるように調節すれば良い。
【０１１８】
以上説明したように、本実施形態によれば、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをその隅部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することを可能とし、高い解像力及び優れた露光特性を得ることができる。
【０１１９】
―第７の実施形態―
図３６は、第７の実施形態における変形照明を示す模式図である。
本実施形態では、図１の変形照明機構１３は、図３６のような変形照明７６を形成する。
変形照明７６は、遮光領域７７ａと、遮光領域７７ａの周縁である斜め４箇所に曲線４つで開口形状が形成された照明光の透過領域である照明光の透過領域７７ｂとからなる。
【０１２０】
照明形状７７ｂにおいて、光透過部は４分割されて配置されており、それぞれ斜め部分に設定した光透過部７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄで十字状偏光とされている。ここで、各光透過部７８ａ〜７８ｄ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。各光透過部７８ａ〜７８ｄは、それぞれ周方向で対向する２辺が凸曲線状とされている。ここで、光透過部７８ａ〜７８ｄを、それぞれ周方向で対向する２辺が直線状となるように形成しても良い。あるいは、光透過部７８ａ〜７８ｄは、透過部の形状を形成する４つの曲線のうち、少なくとも一つ以上の曲線が内または外、あるいは両側に湾曲していても良い。
【０１２１】
変形照明７６では、遮光領域７７ａは、隣接する光透過部間が遮光されるように、中央部分から隣接する光透過部間にかけて形成されている。各光透過部７８ａ〜７８ｈにおける周方向で対向する２辺は、遮光領域７７ａにより凸曲線状（又は直線状）とされる。
【０１２２】
ここで、各光透過部７８ａ〜７８ｄでは、当該変形照明７６の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該光透過部７８ａ〜７８ｄごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、露光転写するレチクルのパターンや、目的とする露光特性に合わせて調整すれば良い。
【０１２３】
変形照明７６を実現するには、第１の実施形態で説明した構成例１〜６のいずれか１つを採用し、例えばアパーチャ２５により遮光領域７７ａを上記の形状となるように調節すれば良い。
【０１２４】
ここで、第１の実施形態の構成例１〜４，６を採用する代わりに、以下のように各構成例１〜４，６の一部を変更するようにして良い。
【０１２５】
（構成例１）
図３７は、構成例１におけるプリズム機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図３と異なる点として、偏光プリズム２３Ａの上下部分及び左右部分に設定した４つの各領域４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄで無偏光状態とする。ここで、各領域４３ｅ〜４３ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１２６】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域７７ａが形成され、照明領域７７ｂに、各領域４３ｅ〜４３ｈの偏光による各光透過部７８ａ〜７８ｄが形成されて、変形照明７６となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１２７】
（構成例２）
図３８は、構成例２におけるプリズム機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図４と異なる点として、偏光プリズム２３Ｂの斜め部分に設定した４つの各領域４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄで無偏光状態とする。ここで、各ここで、領域４４ｅ〜４４ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１２８】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域７７ａが形成され、照明領域７７ｂに、各領域４４ｅ〜４４ｈの偏光による各光透過部７８ａ〜７８ｄが形成されて、変形照明７６となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１２９】
（構成例３）
図３９は、構成例３におけるミラー機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図５と異なる点として、第１のミラー２４ａの上下部分及び左右部分に設定した各領域４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄで無偏光状態とする。ここで、各領域４５ｅ〜４５ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１３０】
これにより、一次反射光と二次反射光とが合成された照明光では、斜め部分に設定した４つの各領域４７ｅ，４７ｆ，４７ｇ，４７ｈで十字状偏光となる。ここで、各領域４７ｅ〜４７ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１３１】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域７７ａが形成され、照明領域７７ｂに、各領域４７ｅ〜４７ｈの偏光による各光透過部７８ａ〜７８ｄが形成されて、変形照明７６となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１３２】
（構成例４）
図４０は、構成例４における偏光素子を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図６と異なる点として、偏光素子２２Ａの斜め部分に設定した４つの各領域４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄで無偏光状態とする。ここで、各領域４８ｅ〜４８ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１３３】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域７７ａが形成され、照明領域７７ｂに、各領域４８ｅ〜４８ｈの偏光による各光透過部７８ａ〜７８ｄが形成されて、変形照明６６となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１３４】
（構成例６）
図４１は、構成例６における偏光素子及びミラー機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（ミラー機構を下方（照明光に平行な方向）から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図１０と異なる点として、偏光素子２２Ｅに設定した領域５４ｃ，５４ｄと、偏光素子２２Ｆに設定した領域５４ａ，５４ｂとを無偏光状態とする。ここで、各領域５４ｅ〜５４ｈ，５５ｅ〜５５ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１３５】
これにより、湾曲ミラー２４Ｂで合成された反射光である照明光は、斜めの領域５６ｅ〜５６ｈで十字状偏光となる。ここで、各領域５６ｅ〜５６ｈ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１３６】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域７７ａが形成され、照明領域７７ｂに、各領域５６ｅ〜５６ｈの偏光による各光透過部７８ａ〜７８ｄが形成されて、変形照明７６となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１３７】
以上説明した構成例１〜６のいずれか１つを適用することにより形成される変形照明７６を用いて、図５２のパターンを露光転写した場合における光強度特性のシミュレーション結果を図４２に示す。図４２では、光透過部７８ａ〜７８ｄの開口角度を３０°及び４０°に設定したときの各々について、最適フォーカスを０μｍとして、デフォーカス量（フォーカスのズレ量）が０．０８μｍ、０．１６μｍ、０．３０μｍの各場合について示す。
【０１３８】
図４２の結果から、最適フォーカスでは勿論のこと、例えば０．１６μｍ程度のデフォーカス時でも十分な露光量が得られ、高い解像度及び大きな被写界深度（ＤＯＦ）をもって微細なパターンを露光転写することができる。しかもこの場合、例えば十字状の転写パターンのような複雑な微細パターンでさえも、デフォーカス時でもラインの交差部分を含めて極めて忠実良好に露光転写される。
【０１３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをその隅部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することを可能とし、高い解像力及び優れた露光特性を得ることができる。
【０１４０】
なお、照明領域７７ｂにおいて、それぞれ斜め部分に設定した光透過部７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄで、十字状偏光の代わりにＸ字状偏光としても良い。この場合、第４の実施形態で説明した構成例１〜４，６を、第１の実施形態の構成例１〜４，６に適用するか、或いは本実施形態で説明した構成例１〜４，６に適用する。
【０１４１】
―第８の実施形態―
図４３は、第８の実施形態における変形照明を示す模式図である。
本実施形態では、図１の変形照明機構１３は、図４２のような変形照明８０を形成する。
変形照明８０は、遮光領域８１ａと、遮光領域８１ａの周縁に輪帯状に形成された照明光の透過領域である輪帯透過領域８１ｂと、中央部分に形成された照明光の透過領域である中央透過領域８１ｃとからなる。
【０１４２】
輪帯透過領域８１ｂにおいて、光透過部が８分割されており、それぞれの光透過部８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ，８２ｅ，８２ｆ，８２ｇ，８２ｈで偏光が形成されている。具体的には、上下部分に設定した各光透過部８２ａ，８２ｂで横方向の偏光、左右部分に設定した各光透過部８２ｃ，８２ｄで縦方向の偏光とされるとともに、斜め部分に設定した４つの各光透過部８２ｅ，８２ｆ，８２ｇ，８２ｈで直交偏光とされている。この直交偏光は、十字状に縦横方向の偏光が組み合わされて形成される偏光（十字状偏光）である。
中央透過領域８１ｃは、光透過部８２ｅ〜８２ｈと同様に十字状偏光とされている。
ここで、各光透過部８２ａ〜８２ｈ内及び中央透過領域８１ｃ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１４３】
ここで、各光透過部８２ａ〜８２ｈでは、当該変形照明８０の中心位置から見た開口角度が３０°〜４５°前後の状態が最適値であり、その前後となる１５°〜９０°程度となるように、当該光透過部８２ａ〜８２ｈごとに開口角度を適宜調整することができる。従って、露光転写するレチクルのパターンや、目的とする露光特性に合わせて調整すれば良い。
【０１４４】
本実施形態では、以下に示すように、変形照明８０を実現するいくつかの具体的構成を提示する。ここでは、第１の実施形態で説明した構成例１〜６を一部変更する場合について例示する。
【０１４５】
（構成例１）
図４４は、構成例１におけるプリズム機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図３と異なる点として、偏光プリズム２３Ａでは、光透過領域が９分割されており、各領域４３ａ〜４３ｈに加え、中央部位に領域４３ｉが設定されている。領域４３ｉは、各領域４３ａ〜４３ｈと同様に十字状偏光とされている。ここで、各領域４３ａ〜４３ｉ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１４６】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域８１ａが形成され、輪帯透過領域８１ｂに各領域４３ａ〜４３ｈの偏光による各光透過部８２ａ〜８２ｈが、中央透過領域８２ｃに領域４３ｉの偏光が形成されて、変形照明８０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１４７】
（構成例２）
図４５は、構成例２におけるプリズム機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図４と異なる点として、偏光プリズム２３Ｂでは、光透過領域が９分割されており、各領域４４ａ〜４４ｈに加え、中央部位に領域４４ｉが設定されている。領域４４ｉは、各領域４４ｅ〜４４ｈと同様に十字状偏光とされている。ここで、各領域４４ａ〜４４ｉ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１４８】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域８１ａが形成され、輪帯透過領域８１ｂに各領域４４ａ〜４４ｈの偏光による各光透過部８２ａ〜８２ｈが、中央透過領域８２ｃに領域４４ｉの偏光が形成されて、変形照明８０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１４９】
（構成例３）
図４６は、構成例３におけるミラー機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
本例について、第１の実施形態の図５と異なる点について説明する。
第１のミラー２４ａでは、その領域が９分割されており、各領域４５ａ〜４５ｈに加え、中央部位に領域４５ｉが設定されている。領域４５ｉは、例えば横方向の偏光とされている。ここで、各領域４５ａ〜４５ｉ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１５０】
光透過板２４ｂには、各領域４６ａ〜４６ｈに加え、中央部位に領域４６ｉが設定されている。領域４６ｉは、各領域４６ｅ〜４６ｈと同様にファラデー回転光透過部とされている。ここで、各領域４６ｅ〜４６ｉ内に示す矢印がそれぞれファラデー回転した偏光方向を示す。
【０１５１】
この構成により、一次反射光と二次反射光とが合成された照明光では、斜め部分に設定した４つの各領域４７ｅ〜４７ｈ及び中央部分に設定した領域４７ｉ（領域４７ｉは領域４６ｉに対応する。）で十字状偏光となる。ここで、各領域４７ａ〜４７ｉ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１５２】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域８１ａが形成され、輪帯透過領域８１ｂに各領域４７ａ〜４７ｈの偏光による各光透過部８２ａ〜８２ｈが、中央透過領域８２ｃに領域４７ｉの偏光が形成されて、変形照明８０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１５３】
（構成例４）
図４７は、構成例４における偏光素子を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
この場合、第１の実施形態の図６と異なる点として、偏光素子２２Ａでは、光透過領域が９分割されており、各領域４８ａ〜４８ｈに加え、中央部位に領域４８ｉが設定されている。領域４８ｉは、各領域４８ｅ〜４８ｈと同様に十字状偏光とされている。各領域４８ａ〜４８ｉ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１５４】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域８１ａが形成され、輪帯透過領域８１ｂに各領域４８ａ〜４８ｈの偏光による各光透過部８２ａ〜８２ｈが、中央透過領域８２ｃに領域４８ｉの偏光が形成されて、変形照明８０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１５５】
（構成例５）
図４８は、構成例５における偏光素子を示す模式図であり、（ａ）が平面図（上方から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
本例について、第１の実施形態の図８と異なる点について説明する。
偏光素子２２Ｂでは、領域５１ｂの中央部位に領域５１ｉが設定されている。領域５１ｉは、各領域５１ａ，５１ｃと同様に縦方向の偏光とされている。
偏光素子２２Ｃでは、領域５２ｂの中央部位に領域５２ｉが設定されている。領域５２ｉは、各領域５２ａ，５２ｃと同様に横方向の偏光とされている。
各領域５１ａ，５１ｃ，５１ｉ，５２ａ，５２ｃ，５２ｉ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１５６】
この構成により、プリズム機構２３で合成された照明光では、各領域５３ａ〜５３ｈの偏光とともに、中央の領域５３ｉ（領域５３ｉは領域５１ｉ，５２ｉに対応する。）で十字状偏光となる。各領域５３ａ〜５３ｉ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１５７】
（構成例６）
図４９は、構成例６における偏光素子及びミラー機構を示す模式図であり、（ａ）が平面図（ミラー機構を下方（照明光に平行な方向）から見た図）、（ｂ）が斜視図である。
本例について、第１の実施形態の図１０と異なる点について説明する。
偏光素子２２Ｅでは、領域５４ｉが各領域５４ｃ〜５４ｈと同様に縦方向の偏光とされている。
偏光素子２２Ｆでは、領域５５ｉが各領域５５ａ，５５ｂ，５５ｅ〜５５ｈと同様に横方向の偏光とされている。
ここで、各領域５４ｃ〜５４ｉ，５５ａ，５５ｂ，５５ｅ〜５５ｉ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１５８】
この構成により、湾曲ミラー２４Ｂで反射光として合成された照明光では、斜め部分に設定した４つの各領域５６ｅ〜５６ｈ及び中央部分に設定した領域５６ｉで十字状偏光となる。ここで、各領域５６ａ〜５６ｉ内に示す矢印がそれぞれ偏光方向を示す。
【０１５９】
本例では、アパーチャ２５により遮光領域８１ａが形成され、輪帯透過領域８１ｂに各領域５６ａ〜５６ｈの偏光による各光透過部８２ａ〜８２ｈが、中央透過領域８２ｃに領域５６ｉの偏光が形成されて、変形照明８０となる。ここで、光源１として、いわゆるドーナツ型の照明光を出射する光源を用いても良い。
【０１６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをラインの交差部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することを可能とし、高い解像力及び優れた露光特性を得ることができる。
【０１６１】
なお、本実施形態による変形照明の中央部位における直交偏光の設定は、例えば第２の実施形態、第３の実施形態、第７の実施形態等にも適用することができる。
即ち、本実施形態を第２の実施形態に適用した場合、図２３で示した変形照明６０の中央部分に十字状偏光の領域が形成される。
第３の実施形態に適用した場合、図２６で示した変形照明６３の中央部分に十字状偏光の領域が形成される。
第７の実施形態に適用した場合、図３６で示した変形照明７６の中央部分に十字状偏光の領域が形成される。
【０１６２】
（第９の実施形態）
本実施形態では、第１〜第８の実施形態で説明した投影露光装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態では、半導体装置としてＭＯＳトランジスタを例示するが、本発明はＭＯＳトランジスタのみならず、各種のトランジスタや半導体メモリ等のパターニングを要するあらゆる半導体装置に適用可能である。また、半導体装置以外でも、パターニングを要する装置、例えば液晶表示装置等にも適用できる。
【０１６３】
図５０は、第９の実施形態により製造されたＭＯＳトランジスタを示す概略断面図である。
このＭＯＳトランジスタは、シリコン基板９０上で素子分離構造（フィールド酸化膜やＳＴＩ素子分離構造等、ここではＳＴＩ素子分離構造９１）により画定された活性領域に、ゲート絶縁膜９２を介してゲート電極９３が形成される。このゲート電極９３の両側には、所定導電型の不純物が適宜イオン注入されてソース／ドレイン領域９４が形成される。ゲート電極９３を覆うように層間絶縁膜９５が形成され、層間絶縁膜９５にはゲート電極９３及びソース／ドレイン領域９４の表面の一部を露出させるコンタクト孔９６が形成されている。更に、このコンタクト孔９５を導電材料、例えばＷで埋め込む導電プラグ９７が形成され、導電プラグ９７を介してゲート電極９３やソース／ドレイン領域９４とそれぞれ電気的に接続される配線９８が形成される。そして、更なる層間絶縁膜や配線（共に不図示）等が形成される。
【０１６４】
ここで、ＳＴＩ素子分離構造９１を形成する際のシリコン基板９０のパターニング、ゲート電極９３を形成する際の多結晶シリコン膜（不図示）等のパターニング、コンタクト孔９５を形成する際の層間絶縁膜９６のパターニング、配線９８を形成する際の配線材料のパターニング等に、第１〜第８の実施形態で説明した投影露光装置が用いられる。即ち、シリコン基板９０や多結晶シリコン膜及び配線材料、層間絶縁膜９６等の被加工体上にレジストを塗布し、投影露光装置によりレチクルのパターンを露光転写する。
【０１６５】
第１〜第８の実施形態による投影露光装置は、高い解像力及び優れた露光特性をもって、最適フォーカス時のみならず、ある程度のデフォーカス時であっても、複雑な微細パターンをその隅部分等を含めて極めて忠実良好に露光転写することができる。従って、当該投影露光装置は、複雑で微細な形状のゲート電極９３及び配線９８や、微細なコンタクト孔９５等の形成において、特に顕著に上記の効果が奏される。
【０１６６】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【０１６７】
（付記１）照明光を出射する光源と、
前記照明光を偏光する照明機構と
を含み、
前記照明機構は、前記照明光を透過する環状透過領域を有し、前記環状透過領域の斜め部分に、第１の直交偏光部が配置されることを特徴とする露光装置。
【０１６８】
（付記２）前記照明機構は、前記環状透過領域で囲われた領域に第２の直交偏光部が配置されることを特徴とする付記１に記載の露光装置。
【０１６９】
（付記３）前記第１の直交偏光部又は前記第２直交偏光部は、十字状の縦横方向の偏光部又はＸ字状の斜め２方向の偏光部であることを特徴とする付記１又は２に記載の露光装置。
【０１７０】
（付記４）前記照明機構は、前記環状透過領域の上部分及び下部分において横方向の偏光となるとともに、前記環状透過領域の左部分及び右部分において縦方向の偏光となるように構成されることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
【０１７１】
（付記５）前記照明機構は、前記環状透過領域における前記上部分と前記斜め部分との間、前記下部分と前記斜め部分との間、前記左部分と前記斜め部分との間、又は前記右部分と前記斜め部分との間の何れかに遮光部を有することを特徴とする付記４に記載の露光装置。
【０１７２】
（付記６）前記照明機構は偏光プリズムを備えており、
前記偏光プリズムは、入射した前記照明光を、前記光透過部で前記偏光を形成する出射光として出射することを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
【０１７３】
（付記７）前記偏光プリズムは、円錐形状又は角錐形状、或いは上面が凸状の湾曲面とされたドーム状形状であることを特徴とする付記６に記載の露光装置。
【０１７４】
（付記８）前記照明機構は偏光ミラー機構を備えており、
前記各偏光ミラー機構は、所定の偏光状態を合成することにより、入射した前記照明光を、前記光透過部で前記偏光を形成する反射光として出射することを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
【０１７５】
（付記９）前記照明機構は、複数の偏光素子と上面が凸状の湾曲面とされた湾曲ミラーとを備えており、
前記各偏光素子はそれぞれ所定の偏光状態とされており、前記湾曲ミラーは、前記各偏光状態を合成することにより、前記各偏光素子に入射した前記照明光を、前記光透過部で前記偏光を形成する反射光として出射することを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
【０１７６】
（付記１０）前記照明機構は偏光素子を備えており、
前記偏光素子は、入射した前記照明光を、前記光透過部で前記偏光を形成する出射光として出射することを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
【０１７７】
（付記１１）前記照明機構は、複数の偏光素子とプリズムとを備えており、
前記各偏光素子はそれぞれ所定の偏光状態とされており、前記プリズムは、前記各偏光状態を合成することにより、前記各偏光素子に入射した前記照明光を前記光透過部で前記偏光を形成する出射光として出射することを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
【０１７８】
（付記１２）光源から出射された照明光を、環状透過領域を有する照明機構に入射する工程と、
前記環状透過領域の斜め部分を透過する前記照明光を直交偏光に偏光して、基板上に形成された感光膜を露光する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１７９】
（付記１３）前記照明機構は、前記環状透過領域における隣接する前記光透過部間が遮光されており、
前記斜め部分に設定した前記光透過部は、周方向で対向する２辺が直線状又は凸曲線状であることを特徴とする付記１２に記載の半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】本発明の各実施形態による投影露光装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態における変形照明を示す模式図である。
【図３】構成例１におけるプリズム機構を示す模式図である。
【図４】構成例２におけるプリズム機構を示す模式図である。
【図５】構成例３におけるミラー機構を示す模式図である。
【図６】構成例４における偏光素子を示す模式図である。
【図７】構成例４における偏光素子の他の例を示す模式図である。
【図８】構成例５における偏光素子及びプリズム機構を示す模式図である。
【図９】構成例５における偏光素子及びプリズム機構の他の例を示す模式図である。
【図１０】構成例６における偏光素子及びミラー機構を示す模式図である。
【図１１】第１の実施形態において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図１２】露光転写されたパターンのＳＥＭによる写真を示す図である。
【図１３】比較例１における変形照明を示す模式図である。
【図１４】比較例１において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図１５】比較例２における変形照明を示す模式図である。
【図１６】比較例２において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図１７】比較例３における変形照明を示す模式図である。
【図１８】比較例３において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図１９】比較例４における変形照明を示す模式図である。
【図２０】比較例４において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図２１】比較例５における変形照明を示す模式図である。
【図２２】比較例５において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図２３】第２の実施形態における変形照明を示す模式図である。
【図２４】第２の実施形態における変形照明の他の例を示す模式図である。
【図２５】第２の実施形態において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図２６】第３の実施形態における変形照明を示す模式図である。
【図２７】第３の実施形態において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図２８】第４の実施形態における変形照明を示す模式図である。
【図２９】構成例１におけるプリズム機構を示す模式図である。
【図３０】構成例２におけるプリズム機構を示す模式図である。
【図３１】構成例３におけるミラー機構を示す模式図である。
【図３２】構成例４における偏光素子を示す模式図である。
【図３３】構成例６における偏光素子及びミラー機構を示す模式図である。
【図３４】第５の実施形態における変形照明を示す模式図である。
【図３５】第６の実施形態における変形照明を示す模式図である。
【図３６】第７の実施形態における変形照明を示す模式図である。
【図３７】構成例１におけるプリズム機構を示す模式図である。
【図３８】構成例２におけるプリズム機構を示す模式図である。
【図３９】構成例３におけるミラー機構を示す模式図である。
【図４０】構成例４における偏光素子を示す模式図である。
【図４１】構成例６における偏光素子及びミラー機構を示す模式図である。
【図４２】第７の実施形態において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図４３】第８の実施形態における変形照明を示す模式図である。
【図４４】構成例１におけるプリズム機構を示す模式図である。
【図４５】構成例２におけるプリズム機構を示す模式図である。
【図４６】構成例３におけるミラー機構を示す模式図である。
【図４７】構成例４における偏光素子を示す模式図である。
【図４８】構成例５における偏光素子を示す模式図である。
【図４９】構成例６における偏光素子及びミラー機構を示す模式図である。
【図５０】第９の実施形態により製造されたＭＯＳトランジスタを示す概略断面図である。
【図５１】従来の変形照明を示す模式図である。
【図５２】特性評価に用いるパターンを示す概略平面図である。
【図５３】従来例において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図５４】露光転写されたパターンのＳＥＭによる写真を示す図である。
【図５５】従来の変形照明を示す模式図である。
【図５６】従来例において、変形照明を用いて、所定パターンを露光転写した場合における、パターン位置と露光強度（露光ドーズ量）との関係（光強度特性）についてシミュレーションした結果を示す特性図である。
【図５７】露光転写されたパターンのＳＥＭによる写真を示す図である。
【符号の説明】
【０１８１】
１  照明装置
２  レチクル設置機構
３  投影機構
１０  レチクル
１１  光源
１２  光学系
１２ａ  光制御部
１２ｂ  光学レンズ群
１３  変形照明機構
２０，９０  シリコン基板
２１  フライアイ
２２，２２Ａ〜２２Ｆ  偏光素子
２３  プリズム機構
２３Ａ，２３Ｂ  偏光プリズム
２３Ｃ，２３Ｄ  プリズム
２４，２４Ａ  ミラー機構
２４Ｂ  湾曲ミラー
２４ａ  第１のミラー
２４ｂ  光透過板
２４ｃ  第２のミラー
２５  アパーチャ
３１  投影レンズ
３２  浸液または気体による投影部
４０，６０，６３，６６，７０，７３，７６，８０，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０  変形照明
１ａ，６１ａ，６４ａ，６７ａ，７１ａ，７４ａ，７７ａ，８１ａ，１０１，１１１ａ，１２１ａ，１３１ａ，１５１ａ  遮光領域
４１ｂ，６７ｂ，８１ｂ，１０２，１１１ｂ，１２１ｂ，１３１ｂ，１５１ｂ  輪帯透過領域
６１ｂ，６４ｂ，７１ｂ，７４ｂ，７７ｂ  照明領域
４２ａ〜４２ｈ，６２ａ〜６２ｈ，６５ａ〜６５ｈ，６８ａ〜６８ｈ，７２ａ〜７２ｈ，７５ａ〜７５ｈ，７８ａ〜７８ｄ，１０３，１１２ａ〜１１２ｄ，１２２ａ〜１２２ｌ，１３２ａ〜１３２ｐ，１４１ａ〜１４１ｈ  光透過部
４３ａ〜４３ｉ，４４ａ〜４４ｉ，４５ａ〜４５ｉ，４６ａ〜４６ｉ，４７ａ〜４７ｉ，４８ａ〜４８ｉ，５０ａ〜５０ｉ，５１ａ〜５１ｃ,５１ｉ， ５２ａ〜５２ｃ，５２ｉ，５３ａ〜５３ｉ，５４ａ〜５４ｉ，５５ａ〜５５ｉ，５６ａ〜５６ｉ  光透過部
８１ｃ  中央透過領域
９１  ＳＴＩ素子分離構造
９２  ゲート絶縁膜
９３  ゲート電極
９４  ソース／ドレイン領域
９５  層間絶縁膜
９６  コンタクト孔
９７  導電プラグ
９８  配線
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５５】
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【図５６】
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【図１２】
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【図５４】
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【図５７】
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