JP2003163152A - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法及びデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、中抜けのある投影光学系を使用し
た場合に、限界解像よりも大きな線幅のパターンを所望
のコントラストで転写して所望の解像度を確保する露光
方法及び装置、並びにデバイス製造方法及びデバイスを
提供する。 【解決手段】 本発明の一側面としての露光方法は、中
央が遮光（反射又は吸収等による）される瞳を有する投
影光学系を介して、被処理体に転写される所望のパター
ンが形成されたマスクを経た光束を前記被処理体に投影
する時に、前記パターンの限界解像よりも大きい全ての
線幅に対して前記マスクを経た０次回折光の６割以上が
±１次回折光の一方と干渉するように、前記マスクを変
形照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、露光装
置に関し、特に、瞳の中央が遮光又は吸収される投影光
学系を利用して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被処理体を露
光する露光方法及び露光装置、前記被処理体を使用する
デバイスの製造方法、及び、前記被処理体から製造され
るデバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】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、マスクパター
ンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース
（Ｌ＆Ｓ）０．１μｍ以下の寸法像を広範囲に形成する
ことが要求され、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。Ｌ＆Ｓは露光にお
いてラインとスペースの幅が等しい状態でウェハ上に投
影された像であり、露光の解像度を示す尺度である。

【０００３】半導体製造用の代表的な露光装置である投
影露光装置は、（本出願では交換可能に使用する）マス
ク又はレチクル上に描画されたパターンをウェハ上に投
影露光する投影光学系を備えている。投影露光装置の解
像度（正確に転写できる最小寸法）Ｒは、光源の波長λ
と投影光学系の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられ
る。

【０００４】

【数１】

【０００５】従って、波長を短くすればするほど、及
び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。ま
た、近年では、変形照明法（又は斜入射照明法）を使用
して比例定数（プロセス定数とも呼ばれる）ｋ_１を小さ
くすることも提案されている。ｋ_１は、後述するよう
に、規格化された線幅としても機能する。

【０００６】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。

【０００７】

【数２】

【０００８】従って、波長を短くすればするほど、及
び、ＮＡを上げれば上げるほど、焦点深度は小さくな
る。焦点深度は小さくなるとフォーカス合せが難しくな
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。

【０００９】数式１及び２から、波長を短くする方がＮ
Ａを大きくするよりも望ましいことが理解される。近年
では、露光光源の波長はＫｒＦエキシマレーザー（波長
約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１
９３ｎｍ）に、ＮＡは約０.６から約０.７５になろうと
している。また、Ｆ_２エキシマレーザー（波長約１５７
ｎｍ）の実用化も進んでいる。

【００１０】しかしながら、光の短波長化が進むと光が
透過する硝材が限られてしまうために屈折素子、即ち、
レンズを多用することは難しく、投影光学系に反射素
子、即ち、ミラーを含めることが有利になる。例えば、
色収差を緩和してスペックルを除去するカタディオプト
リック光学系は、ミラーとレンズの混成型光学系とし
て、かかる投影光学系に適している。カタディオプトリ
ック光学系の代表例としてのシュバルツシルド（Ｓｃｈ
ｗａｒｚｓｈｉｌｄ）型は、例えば、米国特許第４７５
７３５４号公報に開示されている。

【００１１】シュバルツシルド型光学系は、例えば、図
２０に示すように、投影光学系１は４枚のレンズ２、
３、６及び７と２枚のミラー４及び５を有する。ここ
で、図２０は、シュバルツシルド型投影光学系１の概略
断面図である。シュバルツシルド型光学系は、光軸上に
おけるマスクＭとウェハＷの配置を可能にするが、ミラ
ー５が影となって、図２１に示すように、瞳の中央部分
が遮光される。ここで、図２１は、投影光学系１の瞳面
を示す概略断面図である。図２１において、瞳面上の黒
い部分が遮光された領域（中抜け領域）である。また、
同図では、瞳の径を１として瞳の径に対する瞳の遮光又
は吸収される領域の径の割合をαで表示している。この
ような投影光学系１において、中抜け半径αが０．４以
上のシュバルツシルド型光学系も存在する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、瞳中心に中抜
けのある投影光学系は、限界解像よりも大きいパターン
を解像する場合やαが大きくなった場合に、ウェハ上で
コントラストやＭＥＦ（Ｍａｓｋ ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａ
ｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ）が低下して所望のパタ
ーンを転写できないという問題がある。本発明者は、か
かる解像の低下の原因を鋭意検討した結果、マスクパタ
ーンの結像に必要な光が上記中抜けのために消失してし
まうことにあることを発見した。なお、ＭＥＦは次式で
与えられ、マスクパターンの機械的誤差によって生じる
ウェハ面上での所望のパターンに対するズレ（誤差）を
示す指標である。

【００１３】

【数３】

【００１４】そこで、中抜けのある投影光学系を使用し
た場合に、限界解像よりも大きな線幅のパターンを所望
のコントラストで転写して所望の解像度を確保する露光
方法及び装置、並びにデバイス製造方法及びデバイスを
提供することを本発明の例示的目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一側面としての露光方法は、中央が遮光
（反射又は吸収等による）される瞳を有する投影光学系
を介して、被処理体に転写される所望のパターンが形成
されたマスクを経た光束を前記被処理体に投影する時
に、前記パターンの限界解像よりも大きい全ての線幅に
対して前記マスクを経た０次回折光の６割以上が±１次
回折光の一方と干渉するように、前記マスクを変形照明
する。代替的に、本発明の別の側面としての露光方法
は、被処理体に転写される所望のパターンが形成された
マスクを、照明光学系を介して変形照明し、中央が遮光
（反射又は吸収等による）される瞳を有する投影光学系
を介して前記マスクを経た光束を前記被処理体に投影す
る前に、前記パターンの限界解像よりも大きい全ての線
幅に対して前記マスクを照明した０次回折光の６割以上
が±１次回折光の一方と干渉するように、前記照明光学
系及び／又は前記投影光学系を調節するステップを有す
る。かかる露光方法によれば、マスクを照明した０次回
折光及び１次回折光の内瞳面から外れる又は中抜けによ
って遮光される割合が少なく、互いに干渉する割合が高
い。０次回折光及び１次回折光が干渉すると高いコント
ラスト（例えば、０．６以上）が得られると共にＭＥＦ
を低く（例えば、１．５以下に）維持することができ
る。前記線幅は、前記マスクを照明する照明光の波長
λ、前記投影光学系の開口数ＮＡ、前記パターンの線幅
Ｒによって、ｋ_１＝Ｒ／（λ／ＮＡ）のように定まる前
記線幅に相当するｋ_１が０．３５以上である。また、か
かるｋ_１の条件において（即ち、ｋ_１≧０．３５）、前
記調節ステップは、前記パターンの最小線幅が０．７≦
ｋ_１≦０．９である場合、前記マスクからの３次回折光
が前記０次回折光及び１次回折光と干渉しないように前
記瞳の半径に対する前記マスクへの照明の有効光源の外
径の割合σを調節する。

【００１６】上述した露光方法において、例えば、前記
調節ステップは、前記パターンを構成する主要な線幅に
応じて前記瞳の半径に対する前記マスクに対する照明の
有効光源の外径の割合σを調節するステップを含むこと
ができる。また、前記調節ステップは、前記瞳の半径に
対する前記瞳の遮光領域の半径の割合αに応じて前記瞳
の半径に対する前記マスクへの照明の有効光源の内径の
割合σ_ｉｎを調節するステップを含むこともできる。ま
た、前記調節ステップは、前記マスクが、α≦σ_ｉｎ、
０．５≦σ≦０．９（ここで、αは前記瞳の半径に対す
る前記瞳の遮光又は吸収される領域の半径の割合、σは
前記瞳の半径に対する前記輪帯照明の有効光源の外径の
割合、σ_ｉｎは前記瞳の半径に対する前記輪帯照明の有
効光源の内径の割合である。）の式を満たすように輪帯
照明されるように調節することもできる。この調節によ
れば、σ_ｉｎを前記α以上とするので、ピークコントラ
ストの低下とＭＥＦの悪化が最も少ない。また、ｋ_１＝
０．８付近のＭＥＦが悪化するものの、焦点深度（ｋ_１
≦１．０）や限界解像力が若干伸びる。更に、前記調節
ステップは、前記マスクがα≦σ_ｉｎ、０．５≦σ≦σ
_ＭＡＸ、σ_ＭＡＸ＝１．４−２α（０．５≦σ_ＭＡＸ≦
０．９、α＜０．５）（ここで、αは前記瞳の半径に対
する前記瞳の遮光される領域の半径の割合、σは前記瞳
の半径に対する前記輪帯照明の有効光源の外径の割合、
σ_ｉｎは前記瞳の半径に対する前記輪帯照明の有効光源
の内径の割合である。）の式を満たすように輪帯照明さ
れるように調節することもできる（＊）。この調節によ
れば、線幅０．５≦ｋ_１≦１．０のコントラストの低下
とＭＥＦの悪化が少なく、シミュレーションの結果これ
が正しいことが確認された。

【００１７】上述した調節ステップは、前記マスクを照
明するアフォーカル光学系の角倍率を変更することによ
って調節することができる。また、前記調節ステップ
は、前記マスクを照明する開口絞りの開口形状を変更す
ることによって調節をおこなうこともできる。

【００１８】また、上記した（＊）が付された調節ステ
ップは、前記調節ステップは、前記マスクを照明する照
明光の波長λ、前記投影光学系の開口数ＮＡ、前記パタ
ーンの前記被処理体上に投影された主たるパターンピッ
チＰによって、ｋ_１＝（Ｐ／２）／（λ／ＮＡ）のよう
に定まる前記線幅に相当するｋ_１が０．５以下のときσ
＝σ_ＭＡＸとなるように調節することができる。かかる
調節ステップは、前記ｋ_１が、前記パターンの最小線幅
が０．７≦ｋ_１≦０．９である場合、σ＝０．５となる
ように調節することができる。

【００１９】また、上述した露光方法において、前記照
明ステップは、前記瞳の半径に対する前記マスクへの照
明の有効光源の外径の割合をσ、前記瞳の半径に対する
前記マスクへの照明の有効光源の内径の割合σ_ｉｎとし
た場合にσ_ｉｎとσとの間に前記有効光源（の主要部）
を有することができる。

【００２０】本発明の別の側面としての露光方法は、中
央が遮光（反射又は吸収等のよる）される瞳であって当
該瞳の径に対する前記瞳の遮光領域の径の割合αを０．
４以上に設定した投影光学系を介して、被処理体に転写
される所望のパターンが一方向に限定されたマスクを経
た光束を前記被処理体に投影する時に、前記パターンの
限界解像よりも大きい全ての線幅に対して、前記一方向
に直交する方向の瞳軸上から前記割合α以内の領域の有
効光源を遮光した分布を形成するように前記マスクを照
明をするステップとを有する。かかるステップによれ
ば、後述する図１３（ａ）乃至（ｂ）に示す形状の開口
絞りを適用することで実現可能である。かかる露光方法
も上述の露光方法と同様の作用を奏する。

【００２１】本発明の一側面としての露光装置は、被処
理体に転写される所望のパターンが形成されたマスクを
輪帯照明できる照明光学系と、中央が遮光（反射又は吸
収等による）される瞳を設定でき、前記マスクを経た光
束を前記被処理体に投影できる投影光学系とを有し、前
記パターンの限界解像よりも大きい全ての線幅に対して
前記マスクを照明した０次回折光の６割以上が１次回折
光と干渉するように、前記照明光学系及び/又は前記投
影光学系は調節できる。かかる露光装置によれば、上述
した本発明の露光方法を実行するものであり、上述の露
光方法と同様の作用を奏する。

【００２２】かかる露光装置は、前記マスクに形成され
た前記パターンに基づいて、前記照明光学系の照明条件
を切り替える制御部を更に有してもよい。これにより、
０次回折光と１次回折光とが干渉する割合を更に高める
ことができる。また、かかる露光装置は、前記瞳の半径
に対する前記マスクへの照明の有効光源の外径の割合
σ、前記瞳の半径に対する前記マスクへの照明の有効光
源の内径の割合σ_ｉｎを変更するために、前記照明光学
系を調節する制御部を更に有してもよい。また、かかる
露光装置において、前記制御部は、前記照明光学系に含
まれる、前記マスクを照明するアフォーカル光学系の角
倍率を変更することができる。また、かかる露光装置に
おいて、前記制御部は、前記照明光学系に含まれる、前
記マスクを照明する開口絞りの開口形状を変更してもよ
い。また、かかる露光装置において、前記制御部は、α
≦σ_ｉｎ、０．５＜σ＜０．９の式を満たすように前記
照明光学系及び／又は前記投影光学系を調節することが
できる。これらにより、本発明の露光装置は上述した露
光方法を実現することができ、同様の作用及び効果を奏
するものである。

【００２３】また、かかる露光装置において、前記制御
部は、前記パターンと前記照明条件とを比較して前記パ
ターンの解像可能性を判断し、解像不能と判定した場合
には露光を中止することを特徴とする。また、前記制御
部は、前記パターンと前記照明条件とを比較して前記パ
ターンの解像可能性を判断し、解像不能と判定した場合
には適切な照明条件に切り替えすることを特徴としても
よい。更に、前記制御部は、前記パターンと前記照明条
件とを比較して前記パターンの解像可能性を判断し、解
像不能と判定した場合には警告を発することを特徴とし
てもよい。かかる構成により、露光装置を操作するオペ
レータなどが解像不能を理解することができるので、最
適な像性能を得ることができる。

【００２４】また、本発明の別の側面としての露光装置
は、瞳の中央が遮光できる、レチクルのパターンをウェ
ハ上に投影する投影光学系と、前記レチクルへの照明条
件を設定する手段とを有し、前記設定手段で設定した照
明条件が前記投影光学系の瞳上での有効光源の遮光部分
が前記瞳の前記遮光した部分より小さいかどうか判別
し、小さい場合には設定照明条件での露光を禁止する。
かかる構成により、露光装置を操作するオペレータなど
が解像不能を理解することができるので、最適な像性能
を得るように照明条件を設定することができる。

【００２５】かかる露光装置において、前記小さい場合
には警告することを特徴とすることができる。また、前
記小さい場合には、前記照明条件を前記マスクが、α≦
σ_{ｉ ｎ}、０．５≦σ≦σ_ＭＡＸ、σ_ＭＡＸ＝１．４−２
α（０．５≦σ_ＭＡＸ≦０．９、α＜０．５）（ここ
で、αは前記瞳の半径に対する前記瞳の遮光される領域
の半径の割合、σは前記瞳の半径に対する前記輪帯照明
の有効光源の外径の割合、σ_ｉｎは前記瞳の半径に対す
る前記輪帯照明の有効光源の内径の割合である。）の式
を満たす形で輪帯照明されるようにすることができる。
更に、瞳の中央が遮光できる、レチクルのパターンをウ
ェハ上に投影する投影光学系と、前記レチクルへの照明
条件を設定する手段とを有し、前記設定手段で設定した
輪帯照明では、σ＞σ_ＭＡＸ（ここで、α≦σ_ｉｎ、
０．５≦σ≦σ_ＭＡＸ、σ_ＭＡＸ＝１．４−２α（０．
５≦σ_ＭＡＸ≦０．９、α＜０．５）（ここで、αは前
記瞳の半径に対する前記瞳の遮光される領域の半径の割
合、σは前記瞳の半径に対する前記輪帯照明の有効光源
の外径の割合、σ_ｉｎは前記瞳の半径に対する前記輪帯
照明の有効光源の内径の割合である））となる場合には
警告をだすことができる。

【００２６】本発明の別の側面としてのデバイス製造方
法は、上述したうちいずれかの形態の露光装置を用いて
被処理体を投影露光する工程と、前記投影露光された被
処理体に所定のプロセスを行う工程とを有する。上述の
露光方法の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法
の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体に
もその効力が及ぶ。よって、上述したうちいずれかの形
態の露光装置を用いて投影露光された前記被処理体より
製造されるデバイスも本発明の一部として機能する。ま
た、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体
チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッ
ドなどを含む。

【００２７】本発明の他の目的及び更なる特徴は、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。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の例示的な露光装置１０について説明する。なお、各
図において同一の参照符号は同一部材を表している。こ
こで、図１は露光装置１０の概略構成図である。露光装
置１０は、図１に示すように、照明光学系１１５を含む
照明装置１００と、マスク２００と、投影光学系３００
と、制御装置４００を有する。露光装置１０は、例え
ば、ステップアンドスキャン方式でマスク２００に形成
されたパターンをウェハＷ上に露光する投影露光装置で
ある。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させてマスクの
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させて、次のショットの露
光領域に移動させる投影露光法をいう。

【００２９】照明装置１００は、典型的に、光源として
のレーザー１１０と照明光学系１１５とを有し、転写用
パターンが形成されたマスク２００を照明する。

【００３０】レーザー１１０は照明光を発光する光源
で、本実施例では、波長約１５７ｎｍのＦ_２エキシマレ
ーザーであるが、波長約２４８ｎｍのＡｒＦエキシマレ
ーザー等に置換されても良い。なお、光源にレーザー１
１０が使用される場合、レーザー１１０からの平行光束
を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒー
レントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコ
ヒーレント化光学系をレーザー１１０と照明光学系１１
５の間に設けることが好ましい。

【００３１】照明光学系１１５は、マスク２００へ光束
を照射する光学系であり、本実施形態ではマスク２００
を変形照明することができる。照明光学系１１５は、光
学系１２０、オプティカルインテグレータ（又は、ライ
トインテグレータ）１３０、開口絞り１４０、集光レン
ズ１５０、ブレード（絞り）１６０、結像レンズ１７０
を有する。

【００３２】光学系１２０は複数のレンズからなり、入
射側および射出側でテレセントリックとなるアフォーカ
ル系を構成している。アフォーカル系は、例えば、一対
の光学系より構成可能であり、当該光学系はシリンドリ
カルレンズによって実現される。かかる光学系のうち一
の光学系は光軸と垂直な面において所定の一方向に光束
を拡大及び縮小可能にし、また、他方の光学系は光軸と
垂直な面において当該所定の一方向と直行する方向に光
束を拡大及び縮小可能にする。この一対の光学系を光軸
上、且つ、レーザー１１０とオプティカルインテグレー
タ１３０の間に配置することで、アフォーカル系（光学
系１２０）を構成することができる。露光装置１０はア
フォーカル系の各倍率を変えることで、レーザー１１０
から射出された光束（コヒーレント光のビーム断面）を
光軸において直交する２方向に連続的に光束を拡大及び
縮小することができる。なお、光学系１２０はズームレ
ンズ等からなりレンズを光軸方向に移動させることで、
倍率を変えられるようにしてもよい。

【００３３】オプティカルインテグレータ１３０は、例
えば、ハエの目レンズであって、マスク２００を効率的
に均一に照明する作用を有する。

【００３４】開口絞り１４０は可変開口絞りであり、通
常の円形開口を含む後述する図９及び図１３に示すよう
な投影光学系３００の瞳面上の光強度分布を変化させる
各種の絞りからなっている。開口絞り１４０は予め代表
的な半径の大きさをもつ円形開口の形状の絞りをいくつ
か入れておいてもいい。可変開口絞りを変えるためには
これらの開口絞り１４０を形成した円盤状ターレットを
用い、開口制御装置１４０ａが開口を切り替えるべくタ
ーレットを回転させることで可能となる。

【００３５】集光レンズ１５０は、例えば、コンデンサ
ーレンズであって、オプティカルインテグレータ１４０
から出た光束をできるだけ多く集めて絞り１６０上で重
畳的に重ね合わせ絞り１６０をケーラー照明する。結像
レンズ１７０は絞り１６０を通過した高速をマスク２０
０面上に結像する。

【００３６】なお、上述した光学系１２０及び開口絞り
１４０（開口制御装置１４０ａ）は後述する制御装置４
００によって制御され、所定半径の円形照明、輪帯２重
極照明、輪帯４重極照明を含む各種の変形照明を可能に
している。露光装置１０の照明光学系１１５にはその他
当業界で既知のいかなる技術をも適用可能であり、ここ
では詳しい説明は省略する。

【００３７】マスク２００上には所望のパターンが形成
されており、マスク２００から発せられた回折光は投影
光学系３００を通りウェハＷ上にパターン像を形成す
る。ウェハＷはウェハや液晶基板などの被処理体であり
レジストが塗布されているものである。絞り１６０とマ
スク２００のフーリエ変換面は共役な関係に配置され
る。オプティカルインテグレータ１３０はマスク２００
のフーリエ変換面の近傍に２次光源を形成する。マスク
２００とウェハＷとは共役の関係にある。

【００３８】また、本実施例ではマスク２００はマスク
面上にマスクの種類、名前、パターン２１０の形状など
を含むマスク２００を識別するための情報と対応するバ
ーコードが付されている。

【００３９】図２を参照するに、本実施例のマスク２０
０はバイナリマスクであり、例示的に５本線のバーパタ
ーンより形成される。ここで、図２（ａ）はマスク２０
０の概略平面図、図２（ｂ）はマスク２００のパターン
２１０に入射した光の振幅の分布を示す図である。しか
しながら、露光装置１０に適用可能なマスク２００のパ
ターン２１０はかかる形状に限定されるものでなく、本
実施例のマスク２００には所望の回路パターン２１０が
形成されているにたりるものである。マスク２００は、
図２（ａ）で暗く示されているように、パターン２１０
の周囲で光を遮光し、図２（ａ）で明るく示されている
ように、パターン２１０において光を透過する。

【００４０】投影光学系３００は、本実施例において、
瞳の中央部分に中抜け（瞳の半径を１とした場合に中抜
け半径α）のある投影光学系である。投影光学系３００
は、例えば、全ミラー型光学系又はカタディオプトリッ
ク光学系により実現可能である。本実施例の投影光学系
３００はレンズの使用数を減らし、色収差を緩和し、ス
ペックルを除去して照明照度を均一にする機能を有し、
光源１１０の波長の短波化に寄与する。

【００４１】制御装置４００はＣＰＵ４１０、図示しな
いメモリ、入出力装置４２０、マスクバーコードリーダ
４３０を有する。また、制御装置４００は上述した開口
制御装置１４０ａ及び光学系１２０と接続されている。
ＣＰＵ４１０はＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなる
プロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリはＲ
ＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置１０を動作する
ファームウェアを格納する。更に、本実施例ではメモリ
はデフォルトの照明条件を格納する。デフォルトの照明
条件は、例えば、投影光学系３００の瞳の半径に対する
中抜け領域の半径の割合αは予め分かっているので、投
影光学系３００の瞳の半径に対する有効光源の内径の割
合σ_ｉｎをαに一致させ、瞳の半径に対する有効光源の
外径の割合σを後述するσ_ｍａｘと一致させたものであ
る。なお、デフォルトの照明条件は後述する照明条件の
代表的なものの１つであってもよいし、マスクパターン
２１０の線幅に応じて自動的に最適設定されてもよい。
また、メモリは予めマスク２００の名前と照明条件を対
応させた情報を格納するか、マスク２００の名前とパタ
ーン２１０の線幅や方向などの詳しいパターンデータを
格納する。

【００４２】入出力装置４２０は、例えば、キーボー
ド、液晶ディスプレイ等であって、当該周知のいかなる
技術をも適用可能である。かかる入出力装置４２０を使
用することで、オペレータは露光装置１０の照明条件及
びマスク２００のパターン２１０を把握することができ
る。更に、オペレータは入出力装置４２０を使用し、任
意に照明条件、露光装置１０を操作することができる。
マスクバーコードリーダ４３０はマスク２００面上にあ
るマスクの情報が書き込まれたバーコードを読み取るた
めのバーコードリーダである。バーコードリーダ４３０
は読み取ったマスク２００の情報を制御装置４００に送
信する。なお、本実施例ではマスクバーコードリーダ４
３０を使用しバーコードを介しマスク２００の情報を取
得するが、バーコードリーダ４３０はこれと同様の作用
を奏する装置又は技術に代替されてもよい。

【００４３】本実施例において制御装置４００はマスク
リーダ４３０より送られた情報を元にパターン２１０の
線幅及び形状を検知し、かかる情報に基づき照明装置１
００の照明条件（即ち、σ、σ_ｉｎ）を変更することが
できる。制御装置４００は、照明光学系１１５の光学系
１２０（の、例えば、アフォーカル光学系の倍率）を調
節することによってσ及び／又はσ_ｉｎを変更し、開口
絞り１４０に含まれる種々の形状の絞りを選択すること
によってσ及び／又はσ_ｉｎを変更することができる。

【００４４】ウェハＷ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（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙ
ｌ−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。ウェハＷはウェハステージに載置され、ウェハＷ
は、例えば、マスク２００と所定の速度で同期して互い
に逆方向に移動する。

【００４５】以上説明した露光装置１０を用いることで
中抜けのある投影光学系３００を使用した場合に、限界
解像よりも大きな線幅のパターンを所望のコントラスト
で転写して所望の解像度を確保するわけだが、本発明の
露光装置１０の動作（露光方法）を説明する前に、本発
明の照明方法を使用しない場合の投影光学系３００の露
光性能について説明する。今、波長λ＝１５７ｎｍ、開
口数ＮＡ＝０．７０、コヒーレンス度σ＝０．８の一様
な照明（σ_ｉｎ＝０）をマスク２００に与える場合につ
いて考える。コヒーレンス度σは投影光学系３００の瞳
の外径に対応するため、図３に示すように有効光源の光
透過部分の半径を示す。ここで、図３は、コヒーレンス
度σにおける投影光学系３００の瞳面上の光透過部分を
示す平面図である。図１に示すような露光装置１０を用
いてマスク２００を照明光学系１１５によって照明し、
投影光学系３００を介してウェハＷ面に露光する。ここ
で、線幅と共に、線幅を（λ／ＮＡ）で次式のように割
って規格化した線幅ｋ_１を使用する。

【００４６】

【数４】

【００４７】この条件で、マスク２００を照明した時の
５本バーパターンの中央におけるコントラスト及びＭＥ
Ｆを計算した結果を図４及び図５に示す。ここで、図４
は、照明条件σ＝０．８において中抜け半径αをパラメ
ータとしたときの線幅、規格化された線幅ｋ_１及びコン
トラストの関係を示すグラフである。図５は、照明条件
σ＝０．８において中抜け半径αをパラメータとしたと
きの線幅、規格化された線幅ｋ_１及びＭＥＦの関係を示
すグラフである。図４及び図５において、中抜け半径α
はｏｂｓ（ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ）と記す。高解像レ
ジストは、コントラスト４０％以上で解像可能であり、
焦点深度（ＤＯＦ）は０．５μｍ以上で実用可能であ
り、ＭＥＦは１．５以下で実用可能である。

【００４８】図４に示すピークコントラスト及び図５に
示すＭＥＦから以下のことが分かる。即ち、中抜けのな
いα＝０において、線幅ｋ_１＝０．４のとき、ピークコ
ントラスト＝０．５５、コントラストが４０％以上確保
できる焦点深度（ＤＯＦ）＞０．６μｍ、ＭＥＦ＝１．
２０＜１．５である。一方、中抜けのあるα＝０．４に
おいて、線幅ｋ_１＝０．３５のとき、ピークコントラス
ト＝０．５０、コントラストが４０％以上確保できる焦
点深度（ＤＯＦ）＝０．６μｍ、ＭＥＦ＝１．４０＜
１．５である。よって、かかる線幅ｋ_１において、マス
ク２００は実用的に解像可能である。

【００４９】従って、中抜けのないとき、上述のコント
ラストとＭＴＦの定義により、限界解像線幅は次式であ
り、

【００５０】

【数５】

【００５１】中抜けのあるとき限界解像線幅は中抜けの
大きさによっても多少異なるが、次式で与えられる。

【００５２】

【数６】

【００５３】従って中抜けのある光学系では限界解像線
幅は中抜けのない光学系よりも限界解像は伸びることが
理解される。しかし、この場合の限界解像線幅ｋ_１は線
幅と間隔が等しい周期パターンを考えているので、間隔
が線幅よりもっと大きければ、限界解像線幅ｋ_１はこれ
よりも小さくなる。そのため、限界解像はピッチで定義
する。

【００５４】中抜けのない投影光学系３００のバイナリ
マスクでの限界解像ピッチ（１／２）は次式となる。

【００５５】

【数７】

【００５６】一方、瞳中央が吸収または遮光される投影
光学系３００のバイナリマスクでの限界解像ピッチ（１
／２）は次式となる。

【００５７】

【数８】

【００５８】しかし、中抜け半径αが大きくなるほど
（例えば、図４のα＝０．４に見られるように）限界解
像ｋ_１より大きな線幅で、特に、０．５≦ｋ_１≦１．５
において、コントラストが低下し、（図５のα＝０．４
に見られるように）ｋ_１＝０．８付近でＭＥＦが悪化す
る。また、図４のα＝０．４に示すように、コントラス
トは限界解像付近の線幅ｋ_１＜０．５（例えば、ｋ_１＝
０．３乃至０．４）で瞳中抜けによってわずかに増加し
ているが、ｋ_１≧０．５の線幅では中抜け半径αが大き
いほど低下の割合が大きい。ｋ_１≧０．５の限界解像以
上の線幅の大きなパターンや中抜け半径αを大きくした
場合、このようなコントラストの低下やＭＥＦの悪化が
起こる。

【００５９】本発明者はかかる原因を鋭意検討した結
果、投影光学系３００に入射する光束のうち結像に寄与
しない光を除くことによって、コントラストの低下とＭ
ＥＦの悪化を防止することができることを発見した。図
６を参照するに、パーシャリーコヒーレントな照明光学
系１１５からの光は、コヒーレンス度σにもとづく角度
範囲（即ち、０＜σ＜１）のある角度だけ傾いてマスク
２００上に入射する。ここで、図６は、図１に示す照明
光学系１１５からの光がマスク２００にある傾きで入射
する様子を示す模式図である。マスク２００上のパター
ン２１０によって光が回折するが、このうち０次回折光
は入射した方向に進み、０次以外の回折光はパターン２
１０のピッチに応じた回折角の方向に進む。図６は、０
次回折光を実線の矢印で示し、１次回折光を点線の矢印
で示す。

【００６０】図７（ａ）乃至図７（ｆ）は、異なる照明
条件に基づく回折光が投影光学系３００の瞳上に入射し
た位置を模式的に示す。マスク２００面上のパターン２
１０が線幅と間隔が等しいＬ＆Ｓの場合、回折光の次数
の３までを考えると±２次回折光は消滅するため、回折
光は０、±１次、±３次となる。図において、大きな丸
を０次回折光、これより小さな丸を１次あるいは３次の
回折光の中心とする。斜線部分は、中抜けの遮光部分を
示している。

【００６１】図７（ａ）乃至図７（ｃ）は０次回折光が
遮光される場合を示す。例えば、図７（ａ）は、瞳上に
０次と±１次までの回折光が入射し、０次光は遮光され
る状態を示している。０次回折光は結像に関与しないた
め、±１次回折光のみが干渉して結像する。その結果、
図８（ａ）に示す光強度分布がウェハＷ上に形成され
る。ここで、図８（ａ）乃至図８（ｆ）は、図７（ａ）
乃至図７（ｆ）による照明を行ったときのウェハＷ上で
の光強度分布である。かかる強度分布は周期数が約２倍
になり、パターン２１０の間にもピークが存在する像が
形成される。

【００６２】図７（ｂ）は、投影光学系３００の瞳上に
０次、±１次と＋３次の回折光が入射し、０次回折光と
＋１次回折光が中抜けによって遮光されている状態を示
している。−１次回折光と＋３次回折光のみが干渉して
結像する結果、図８（ｂ）に示す光強度分布がウェハＷ
上に形成され、像はパターン周期数が約４倍になる。

【００６３】図７（ｃ）は、投影光学系３００の瞳上に
０次、±１次と±３次の回折光が入射し、０次回折光と
±１次回折光が中抜けによって遮光されている状態を示
している。±３次の回折光のみが干渉して結像する結
果、図８（ｃ）に示す光強度分布がウェハＷ上に形成さ
れ、非常に細かい間隔でピークを持ちパターン周期数は
約６倍となる。

【００６４】図７（ａ）乃至図７（ｃ）、及び、図８
（ａ）乃至図８（ｃ）から理解されるように、０次回折
光が他の回折光と干渉しなければ、パターン２１０から
かけ離れた像が形成される。

【００６５】図７（ｄ）乃至図７（ｆ）は、照明光学系
１１５がマスク２００を変形照明（又は斜入射照明）し
て、０次回折光が瞳中央の中抜けを外れている（即ち、
０次回折光が遮光されない）状態を示している。例え
ば、図７（ｄ）は、投影光学系３００の瞳上に０次回折
光と±１次回折光が入射し、＋１次回折光は中抜けによ
って遮光されている状態を示している。０次回折光と−
１次回折光のみが干渉して結像する結果、図８（ｄ）に
示す光強度分布がウェハＷに形成される。図８（ｄ）に
示すように、ウェハＷにはパターン２１０の形状とほと
んど近い像が形成される。

【００６６】図７（ｅ）は、投影光学系３００の瞳上に
０次、±１次と＋３次の回折光が入射し、＋１次回折光
のみが遮光されている状態を示している。０次回折光と
−１次回折と＋３次回折光のみが干渉して結像する結
果、図８（ｅ）に示す光強度分布がウェハＷに形成され
る。図８（ｅ）に示すように、ウェハＷに形成されるパ
ターンは、矩形に近づいているもののそのピークは割れ
ている。

【００６７】図７（ｆ）は、投影光学系３００の瞳上に
０次回折光と＋１次回折光と＋３次回折光が入射し、＋
１次回折光が中抜けにより遮光されている状態を示して
いる。０次回折光と＋３次回折光が干渉して結像する結
果、図８（ｆ）に示す光強度分布がウェハＷに形成さ
れ、０次回折光と＋３次回折光の干渉で３倍周期の像が
形成される。

【００６８】図７（ｄ）乃至図７（ｆ）、及び、図８
（ｄ）乃至図８（ｆ）から理解されるように、光強度分
布のピークとピークの間隔は０次回折光と１次回折光の
間隔で決定される。よって、ピーク間の間隔が保たれる
ためには、０次回折光と１次回折光が干渉するような照
明であることが好ましい。

【００６９】図７（ａ）乃至図７（ｆ）、図８（ａ）乃
至図８（ｆ）から理解されるように、中抜けに０次回折
光が入射すると遮光され、１次以上の回折光のみが結像
してパターン２１０からかけ離れた像を形成する。従っ
て、中抜けを有する投影光学系３００において、限界解
像以上より大きなピッチにおいてコントラストを下げな
いためには、全てのピッチのパターンからの回折光の０
次光が必ず入射するようにしなければならない。また、
これと同時に、投影光学系３００の瞳面上において、０
次光と少なくとも１つの１次光が同時に入射するように
するようにしなければならないことも理解される。換言
すれば、中抜けのある投影光学系３００を利用して解像
限界よりも大きな線幅を有するマスクパターン２１０を
解像するためには、投影光学系３００の瞳面上における
全入射領域Ｓ（図示せず）のなかで、０次回折光と少な
くとも１つの１次回折光が同時に入射する入射領域Ｓ_１
（図示せず）を含み、入射領域の割合（Ｓ_１／Ｓ）を大
きくすればよいことになる。即ち、記投影光学系３００
の瞳面上における０次回折光がマスク２００を照明した
０次回折光の内の多くが対応する１次回折光と干渉する
ように投影光学系３００を照明すればよいことになる。

【００７０】Ｓ_１／Ｓが１であれば、必ず０次回折光及
び少なくとも１つの１次回折光が同時に入射するのでコ
ントラストは１になる。Ｓ_１／Ｓが０であれば、必ず０
次回折光及び少なくとも１つの１次回折光が同時に入射
しないから、コントラストは０になる。これから、Ｓ_１
／Ｓはほぼコントラストに対応する量であることが分か
る。例えば、コントラスト０．６以上が解像に必要であ
るならＳ_１／Ｓ≧０．６にすればよく、シミュレーショ
ンの結果からこれが正しいことが確認された。「Ｓ_１／
Ｓ≧０．６」は、０次回折光とそれに対応する±１次回
折光のいずれか一方の１次回折光の６割以上が干渉する
ことを意味している。

【００７１】０次光が必ず入射するためには、中抜け部
分に０次回折光を入射させないようにすればよく、例え
ば、これは図９に示す輪帯照明によって実現することが
できる。ここで、図９は、輪帯照明における投影光学系
３００の瞳面上における光透過部分を示した平面図であ
る。図９は、遮光部分を灰色で、光透過部分を白で示
す。図９を参照するに、有効光源の遮光部分の半径σ
_ｉｎを投影光学系３００の中抜け半径αと一致させる
と、０次回折光が中抜けで遮光されることはない。

【００７２】０次回折光と１次回折光が同時に投影光学
系３００の瞳面上に入射する条件より、輪帯照明外側の
σの最適条件を求める。パターン２１０は図２のよう
に、ｘ方向に周期があってｙ方向には十分に長く構成さ
れ、瞳上のｘ方向の回折光のみを考える。光学の結像理
論から導き出される、よく知られた結果から、１／２ピ
ッチｋ_１のＬ＆Ｓパターンからの回折光において、０次
回折光と１次回折光のなす距離は１／（２ｋ_１）であ
り、０次回折光と３次回折光の距離は３／（２ｋ_１）で
ある。回折角は瞳の最大半径に入射する光の距離を１に
規格化してある。

【００７３】図１０（ａ）乃至図１０（ｄ）は、１／２
ピッチｋ_１＝０．５、０．６、０．７、１．０の周期パ
ターンにおける投影光学系３００の瞳面上での回折光分
布を模式的に示す図である。瞳中央の領域３１０（図
中、薄い灰色で示す）は中抜け（半径α）によって光を
遮光する部分である。灰色の丸は回折光を示し、大きな
丸が０次回折光を、小さな丸が１次回折光を示す。

【００７４】中抜けに０次回折光を入射させない、即
ち、領域３１０以外に０次回折光を入射するような輪帯
照明で照明すると、領域３１０には０次回折光は入射し
ないが１次回折光が入射する場合がある。例えば、１／
２ピッチｋ_１が０．５のとき、図１０（ａ）に示すよう
に、０次回折光が領域３２０（図中、点線で示す）に入
射すると領域３１０に片側の１次回折光が入射する。図
示しない他方の１次回折光は投影光学系３００の瞳の外
側に外れるため、０次回折光のみが瞳を通過する。同様
に、図１０（ｂ）乃至（ｄ）において、０次回折光が領
域３２０に入射すると中抜け領域３１０に１次回折光が
入射する。つまり、領域３２０に０次回折光が入射して
も１次回折光が投影光学系３００の有効となる瞳面上に
入射しない。よって、ウェハには所望のコントラストが
形成されず、パターンが形成されない。従って、領域３
２０を避けるような有効光源にすればパターン転写を有
効に行うことができる。

【００７５】そこで、図１１に示す有効光源を投影光学
系３００の瞳面に形成することが考えられる。ここで、
図１１（ａ）乃至（ｄ）は、図１０（ａ）乃至（ｄ）に
対応し、０次光と１次光が同時に入射する投影光学系３
００の瞳面上における有効光源分布を示す図である。図
１１（ａ）乃至（ｄ）において、領域３３０（濃い灰色
で示す領域）を有効光源にすると、０次光のみが入射す
る領域３２０との交わりをなくすことができる。

【００７６】中抜け半径αが図１１に示すそれよりも大
きい場合は、図１２に示す有効光源を投影光学系３００
の瞳面に形成することが考えられる。ここで、図１２
（ａ）乃至（ｄ）は、図１０（ａ）乃至（ｄ）に対応
し、投影光学系３００の瞳面における有効光源分布を示
す図である。有効光源は図１２（ａ）乃至（ｄ）の領域
３３０（濃い灰色で示す領域）のようにすると、１次回
折光は領域３２０と交わりを少なくすることができる。
しかし、図１２（ｂ）に示す１／２ピッチｋ_１＝０．６
の場合と、図１２（ｃ）に示す１／２ピッチｋ_１＝０．
７の場合は、有効光源と領域３２０との交わる部分が存
在し、領域３３０が図１２（ａ）１／２ピッチｋ_１＝
０．５或いは図１２（ｄ）の１／２ピッチｋ_１＝１．０
場合と比べても小さくなっている。

【００７７】シミュレーションの結果より、中抜け半径
αが０．４以上になると、１／２ピッチｋ_１＝０．７以
上、特に０．７乃至０．８のパターン２１０では有効光
源を輪帯照明にする限り１次回折光が遮光される割合が
大きくなる。例えば、図１２に示すようにｋ_１が大きい
ほど０次回折光と１次回折光の間隔が小さくなるため、
領域３２０が投影光学系３００の中心に寄ってきて領域
３３０と交わってしまう。但し、１／２ピッチｋ_１＝
０．８以上では、中抜け領域３１０に片側の１次回折光
が入射しても他方の１次回折光が瞳面上の入射するの
で、領域３２０が略半円となり有効光源と領域３２０と
の交わりが少なくなり、領域３３０は図１２（ａ）とほ
ぼ同じと見なせる。

【００７８】また、０次回折光と１次回折光が干渉して
も３次回折光が加わると、０次回折光と３次回折光の干
渉、及び１次回折光と３次回折光の干渉が加わる。この
結果、３倍、４倍周期の成分が加わり、図８（ｅ）に示
すようなピーク割れが生じてしまう。図５に示すグラフ
は、中抜けがあると１／２ピッチｋ_１＝０．８付近でＭ
ＥＦが悪化することを示しているが、これも、ｋ_１＝
０．８以上で３次回折光が結像に関与するためである。

【００７９】ｋ_１＝０．８において、０次回折光と３次
回折光の瞳面上の距離は３／（２ｋ _１）＝１．８７５で
ある。瞳の半径は１だから、０次回折光と３次回折光の
距離３／（２ｋ_１）が２よりも小さければ０次回折光と
３次回折光は投影光学系３００の瞳面に入射する。より
詳細には、コヒーレンス度σを考慮すると０次回折光と
３次回折光が瞳面上で採り得る最長距離は（１＋σ）で
あって、距離３／（２ｋ_１）が（１＋σ）よりも小さけ
れば０次回折光と３次回折光は瞳面に入射する。即ち、
１／２ピッチｋ_１＝０．８より小さなピッチでは回折角
が（１＋σ）より大きくなり、３次回折光が瞳面に入ら
なくなる。１／２ピッチｋ_１が０．８より大きいと、３
次回折光が結像に関与する。３次回折光が結像に関与し
ないようにするためには、（１＋σ）を小さくするとよ
いことが理解される。従って、１／２ピッチ０．５≦ｋ
_１≦１．０で０次回折光と１次回折光が同時に入る領域
と、それに３次回折光が入らなくなる領域を考慮する
と、σが小さいほうがコントラストの低下とＭＥＦの悪
化を小さくすることができる。しかし、通常のパーシャ
リーコヒーレントの理論から解されるように、σをあま
り小さくすると逆に解像力が落ちて形状再現性も悪くな
る。よって、次のようにσを決定すればよい。

【００８０】中抜け（半径α）のある投影光学系３００
において、照明条件は図９のような輪帯照明とし、輪帯
照明の内径σ_ｉｎは次式で与えられる。

【００８１】

【数９】

【００８２】輪帯照明の外径σは次式で与えられる。

【００８３】

【数１０】

【００８４】但し、σの上限は中抜け半径αと関係し、
次式で与えられる。

【００８５】

【数１１】

【００８６】σはこの範囲内で小さくすると、特に、線
幅０．５≦ｋ_１≦１．０のコントラストの低下とＭＥＦ
の悪化が少なく、シミュレーションの結果からこれが正
しいことが確認された。

【００８７】輪帯照明の内径σ_ｉｎの最適条件について
も詳細に調べた。結果をまとめると、（１）σ_ｉｎ＝α
の場合、ピークコントラストの低下とＭＥＦの悪化が最
も少ない、（２）σ_ｉｎ＞αの場合、焦点深度（ｋ_１≦
１．０）や限界解像力が若干伸びるがｋ_１＝０．８付近
のＭＥＦが悪化する、（３）σ_ｉｎ＜αの場合、コント
ラストや深度が低下する。従って、σ_ｉｎを中抜け半径
α以上にするとコントラストの低下を防止することがで
きる。ただし、σ_ｉｎを中抜け半径αより大きくする
と、限界解像力が伸びる代わりにｋ_１＝０．８付近でＭ
ＥＦが悪化するため、σ_ｉｎをあまり大きくしない注意
が必要である。σ_ｉｎを中抜け半径αと同じにすると、
収差の影響も最小になり、総合的に安定した性能が得ら
れる。

【００８８】また、有効光源分布がσ_ｉｎからσの範囲
内であれば、パターン２１０の方向にあわせて図１３
（ａ）乃至（ｄ）に示す形状の開口絞り１４０を使用
し、かかる形状の変形光源を用いてもいい。ここで、図
１３（ａ）乃至（ｄ）は、図１に示す開口絞り１４０の
例示的な形状を示す概略平面図である。図１３に示すよ
うに、パターンがｙ方向に周期があってｘ方向に長い場
合、図１３（ａ）又は図１３（ｂ）のような開口絞り１
４０にするとよい。一方、パターン２１０がｘ、ｙ方向
に伸びる場合は、図１３（ｃ）又は図１３（ｄ）に示す
ような開口絞り１４０にするとよい。

【００８９】上述したように中抜け半径αが０．４以上
のとき、輪帯照明はあるピッチにおいて１次回折光が中
抜けする領域３２０と有効光源が交わってしまう場合が
ある（例えば、図１２（ｃ）に示す）。しかし、パター
ン２１０の方向を一方向に限れば、図１２（ｃ）に示す
領域３２０と重ならない有効光源をとることができる。
即ち、図１３（ａ）に示す開口絞り１４０を使用し、輪
帯照明のｘ軸上を遮光する有効光源である。また、図１
３（ｂ）に示す開口絞り１４０を使用してもよい。この
ようにすると、ｙ方向に周期のあるｘ方向に長いパター
ンにおいて、線幅ｋ_１が０．５以上で高コントラストが
得られる。

【００９０】０次回折光と１次回折光でパターンが形成
するパターン２１０として、コンタクトホールやその他
任意形状のパターンであってもよい。また、マスク２０
０はバイナリマスクの他、ハーフトーン型位相シフトマ
スクでも適用できる。光透過型のコンタクトホールの場
合、輪帯照明の外径σは０．５付近が性能がよいこと
が、計算結果より解っている。

【００９１】以上をまとめると、次のような照明条件が
最適である。照明光の瞳上の光源分布を、瞳半径を１と
したときの、有効光源分布とする。通常のバイナリマス
クでは、図９に示すように、有効光源外径σを０．５乃
至０．９にし、内径σ_ｉｎをα≦σ_ｉｎの輪帯照明にす
る（α＜０．５）。特に、外径σの上限は数式１１に従
う。上式より、αが０．２５以下のときはσ_ｍａｘ＝
０．９より０．５≦σ≦０．９、αが０．３０のときは
σ_ｍａｘ＝０．８より０．５≦σ≦０．８、αが０．４
５のときはσ_ｍａｘ＝０．５よりσ＝０．５とすると像
性能が良好となる。

【００９２】以下、本発明の露光装置１０の動作につい
て説明する。図１に良く示されるように、露光装置１０
はマスク２００を照明装置１００によって照明し、投影
光学系３００を介しウェハ面上に所望のマスク２００の
パターン２１０を露光する。より詳細には、露光装置１
０は制御装置４００が光学系１２０に信号を送り、デフ
ォルトの照明条件にもとづいて光学系１２０の角倍率を
所定の値にしておく。その後、マスク２００の種類、名
前などの情報を書き込んだマスク面上のバーコードをバ
ーコードリーダ４３０で読み取り、マスク２００をレチ
クルステージに設定する。制御装置４００はバーコード
の情報に基づいて最適な照明条件をきめ、その照明条件
に基づいて照明系１２０の開口制御装置１４０ａと光学
系１２０に信号を送り、開口絞り１４０及び光学系１２
０を起動させる。

【００９３】例えば、限界解像のごく近傍の線幅（１／
２ピッチ）でｋ_１が０．５以下のパターンのみであれ
ば、輪帯照明の外径σをσ_ｍａｘに設定したほうがいい
ので、デフォルト位置に絞りをあわせたままにする。又
は、最小の線幅が限界解像より大きい（１／２ピッチ）
ｋ_１が０．７乃至０．９であれば、輪帯照明の外径σを
最小値の０．５に設定する。また、よって、制御装置４
００はこれに相当する大きさに光学系１２０を動かし、
角倍率を変えてσの大きさを変化させる。即ち、制御装
置４００はメモリに格納された照明条件に基づいて開口
制御装置１４０ａ及び光学系１２０に信号を送り、開口
絞り１４０及び光学系１２０を所定の照明条件となるよ
うに制御する。なお、照明条件は上述した通りとし、こ
こでは詳細な説明を省略する。後述する実施例におい
て、かかる照明条件は更によく理解されるであろう。

【００９４】制御装置４００の中にマスク１００のパタ
ーンデータ（例えば、パターンを構成する一又は複数の
線幅、主要パターンの形状、パターンそのもの、など）
の一部又は全部を記臆させてもよい。更に、制御装置４
００に強度分布を計算するシュミレーションツールを含
ませてもよい。かかる構成では、制御装置４００はマス
ク２００のパターンデータからシュミレーションツール
によってウェハＷ面上の像強度分布を計算し、必要なコ
ントラストが得られるような照明条件を設定する。

【００９５】また、制御装置４００に接続された入出力
装置４２０から照明条件を入力してもよい。この場合、
例えば、モニターに上記で設定された有効光源を投影光
学系３００の瞳上に投影させた照明条件を表示するよう
にしておく。なお、この表示はしてもしなくてもいいよ
うに予め設定しておく。かかる場合、この表示を見てか
ら照明条件を入力してもいい。入力された照明条件のう
ち、かかる照明条件が上述の最適な条件に反し、明らか
に像性能を低下させるものであれば、制御装置４００は
エラーメッセージをモニターに表示し、オペレータの入
力指示を受け付けないようにする。または、上述した最
適な条件を表示しその範囲内での入力指示を促すように
する。即ち、照明条件の禁止事項を設けておいて、入力
指示がその禁止事項に含まれていれば、エラーメッセー
ジをモニターにだして入力指示を受け付けないようにす
る。あるいは警告メッセージをモニターに表示してもよ
い。また、その際の主要なパターンの入力した照明条件
のもとでのウェハ上での像やレジスト形状などのシミュ
レーションによる結果を画像表示してもいい。

【００９６】照明条件が禁止事項に含まれていない場合
でも、読み取られたパターン２１０の線幅から照明条件
が最適照明条件と異なり像性能を低下させると予想され
た場合、警告メッセージをモニターに表示してもよい。
例えば、中抜け半径α＝０．３の例で、σ_ｉｎ≦α＝
０．３では明らかに像性能を落とすので、エラーメセー
ジをモニターに表示して入力指示を受け付けないように
してもよい。また、ｋ_１≦０．５以下の微細線が多い場
合、外径σ＝０．５、σ_ｉｎ＝α＝０．３では像性能が
得られないので、エラーメッセージをモニターに表示し
て入力指示を受け付けないようにするか、警告メッセー
ジと最適σ値をモニターに表示して入力指示を再考する
ように促してもよい。

【００９７】外径σがσ_ｍａｘを超えている場合は、ｋ
_１≦０．５以下の微細線が多ければ警告メッセージの表
示は選択的である。しかし、ｋ_１≧０．５の線のみで構
成されていれば像性能が得られないので、エラーメッセ
ージ又は警告メッセージを表示することが好ましい。

【００９８】変形照明の場合であれば外径σがσ_ｍａｘ
を超えていても問題はないので警告メッセージを表示し
なくてもいい。又は、線幅が何であってもσ_ｍａｘを超
えている場合で、照明光学系のＮＡを超え設定できない
場合であれば、エラーメッセージをモニターに表示して
入力指示を受け付けないようにする。

【００９９】あるいは、瞳面上において、０次回折光と
少なくとも一の１次回折光が同時に入射する割合が大き
な照明条件を求めて最適照明条件を設定してもよい。そ
のため、０次回折光と少なくとも１つの１次回折光が同
時に入射する入射領域（Ｓ_１）を含み、０次光が入射す
る全入射領域（Ｓ）のなかで、入射領域の割合（Ｓ_１／
Ｓ）を大きくする照明条件を求めればよい。

【０１００】かかる露光方法並びに露光装置１０は中抜
けを有する投影光学系３００を使用した場合であって
も、照明条件を要求線幅によって変更することで高コン
トラストを得ることができる。よって、レジストへのパ
ターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（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。

【０１０１】次に、図１８及び図１９を参照して、上述
の露光装置１０を利用したデバイスの製造方法の実施例
を説明する。図１８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。

【０１０２】図１９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１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。本実施例の製造方法によれば従来は製造が難しか
った高品位のデバイスを製造することができる。

【０１０３】

【実施例】

【実施例１】実施例１では、中抜け（半径α）のある投
影光学系３００を有する投影露光装置１０を用いて輪帯
照明の内径σ_ｉｎを変えて露光した。露光装置１０は、
光源１１０としてＦ_２エキシマレーザー（波長λ＝１５
７ｎｍ）、投影光学系３００のＮＡ＝０．７０を使用
し、線幅を限界解像線幅から大きな線幅まで細かく変化
させた図２に示すパターン（即ち、５本バーのＬ＆Ｓ）
を、図９に示す外径σ＝０．８、内径σ_ｉｎの照明条件
で輪帯照明した。投影光学系３００の中抜け半径α＝
０．３のとき、照明条件をσ_ｉｎ＝０．０、０．１、
０．２、０．３、０．４、０．５３と変えた場合のピー
クコントラスト線幅特性の結果を図１４及び図１５に示
す。ここで、図１４及び図１５は、照明条件σ＝０．８
において内径σ _ｉｎをパラメータとしたときの線幅に対
するコントラスト及びＭＥＦを示したグラフである。図
中、σ_ｉｎをＳ_ｉｎ、σをＳと記した。

【０１０４】図１４及び図１５から、αとσ_ｉｎを一致
させたとき（α＝σ_ｉｎ＝０．３）がコントラストの低
下とＭＥＦの悪化が最も少ないことが理解される。な
お、結果は示さないが焦点深度の低下も少ないことが確
認された。焦点深度は、ｋ_１≦１．０の微細な線幅でσ
_ｉｎ＝０．５３（＞α）がこの中では最も大きいが、Ｍ
ＥＦが最も大きく悪化する。

【０１０５】結果をまとめると、σ_ｉｎ＝αの場合、ピ
ークコントラストとＭＥＦの悪化が最も少ない。σ_ｉｎ
＞αの場合、焦点深度(ｋ_１≦１．０)や限界解像力が若
干伸びるがｋ_１＝０．８付近のＭＥＦを悪化させる。σ
_ｉｎ≦αの場合、コントラストや焦点深度の低下が起き
る。従って、σ_ｉｎを中抜け半径α以上に設定するとコ
ントラストの低下を防止することができることが確認さ
れた。但し、σ_ｉｎを中抜け半径αより大きくすると、
限界解像力が伸びる代わりに、ｋ_１＝０．８付近でＭＥ
Ｆの悪化があるので、σ_ｉｎをあまり大きくしない注意
が必要である。なお、図示しないがσ_ｉｎを中抜け半径
αと同じにすると、収差の影響も最小になり総合的に安
定した性能が得られた。

【０１０６】

【実施例２】中抜け（半径α）のある投影光学系３００
を有する投影露光装置１０を用いて輪帯照明の外径σを
変化させた実施例２を説明する。露光装置１０は、同様
に光源１１０にＦ_２エキシマレーザー（波長λ＝１５７
ｎｍ）、投影光学系３００のＮＡ＝０．７０を使用し、
線幅を限界解像線幅から大きな線幅まで細かく変化させ
た図２に示すパターン（即ち、５本バーＬ＆Ｓ）を、図
９に示す外径σ、内径σ_ｉｎ＝０．３照明条件で輪帯照
明とした。投影光学系３００の中抜け半径α＝０．３の
とき、照明条件σを０．５、０．６、０．７、０．８、
０．９、１．０と変化させた場合のピークコントラスト
と線幅との関係を図１６及び図１７に示す。ここで、図
１６及び図１７は、照明条件σ_ｉｎ＝０．３において外
径σをパラメータとしたときの線幅に対するコントラス
ト及びＭＥＦの特性を示すグラフである。図中、σ_ｉｎ
をＳ_ｉｎ、σをＳと記した。

【０１０７】図１６及び図１７より、０．５≦ｋ_１≦
１．２で、次のことが確認される。σが小さいほどピー
クコントラストの悪化が少ない。但し、図示しないが焦
点深度は、σ＝０．７乃至０．８が最も大きく、σ＝
１．０が最も少ない。一方、ＭＥＦは、σが大きくなる
ほど低いｋ_１側で悪化し、かつ悪化の度合いが大きい。
σ≦０．８でＭＥＦ＜１．５となる場合がある。ｋ_１＝
０．４付近を境として、σの小さいものと大きいもので
コントラストの高低が逆転する。σ≦０．５で急激にコ
ントラストが低下し、ＭＥＦが悪化する。従って、α＝
０．３では、０．５≦ｋ_１においてコントラストの悪化
の限界とＭＥＦの実用限界からσ≦０．８、ｋ_１≦０．
５でコントラストの悪化の限界とＭＥＦの実用限界から
σ≦０．５が確認される。

【０１０８】このように得られた結果から、中抜け半径
α＝０．３のとき、ｋ_１≧０．５の全ての線幅で８０％
以上のコントラストが得られるσ＝０．７、σ_ｉｎ＝α
＝０．３の輪帯照明をデフォルトの照明条件とすること
が好ましい。また、マスク２００のパターン２１０よ
り、中抜け半径がα＝０．３のときは、σ_ｍａｘ＝０．
８より０．５≦σ≦０．８に変更してもよい。例えば、
マスク２００が、１／２ピッチｋ_１≧０．５のパターン
で構成されていれば、デフォルトの照明条件のままでよ
い。あるいはコンタクトホールパターンのように単純な
パターンで高コントラストを要求するものであれば、σ
＝０．５、σ_ｉｎ＝α＝０．３と設定する。１／２ピッ
チｋ_１≧０．５の微細パターンを含んでいれば、σを大
きくσ＝０．８、σ_ｉｎ＝α＝０．３と設定する。ｋ_１
≦０．５の微細線が多ければ、外径σ_ｍａｘ、内径σ
_ｉｎ＝α＝０．３の間に分布を持つ変形照明を設定して
もいい。

【０１０９】マスク２００のパターン２１０が図２に示
すＸＹ方向のみの縦横パターンであれば、図１３（ｃ）
及び図１３（ｄ）のような４重極照明にしてもいい。ま
た、ＸＹ方向以外の方向があれば、外径σ_ｍａｘ、内径
σ_ｉｎ≧αの輪帯照明に設定してもいい。一方向のみの
パターンであれば、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）のよ
うな輪帯照明（有効光源）を２分割した照明にしてもい
い。本露光装置１０では、方向性が限定されているもの
は、パターン方向と有効光源分布の方向が一致するよう
に自動的に設定するように構成されている。

【０１１０】このように、中抜け半径αが０．３以外で
あってもσの範囲の中でσを小さくすると、線幅が０．
５≦ｋ_１≦１．０の範囲でコントラストの低下とＭＥＦ
の悪化が少ない。即ち、０．５≦ｋ_１の線幅を解像する
ときは、特にｋ_１が０．７乃至０．８のときはσの下限
に近づける。σを大きくすると線幅ｋ_１≦０．５のコン
トラストと焦点深度が大きくなる。０．５≦ｋ_１の線幅
があればσの上限σ_{ｍ ａｘ}に近づけるか、変形照明にな
る。あるいは、通常のパーシャリーコヒーレントの議論
がここでも適用でき、複雑な二次元形状をしているパタ
ーンであれば、σを大きくしたほうが形状再現性をよく
することができるので、パターンが何種類課の線幅を含
み、複雑な形状であれば、σの上限σ_ｍａｘに近づける
とよい。

【０１１１】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種
々の変形及び変更が可能である。

【０１１２】

【発明の効果】本発明の露光方法及び装置は、ＭＥＦの
悪化を防止するとともに高いコントラストを被処理体上
に確保することができるので被処理体を高品位に露光す
ることができる。また、本発明のデバイス製造方法は、
高品位な半導体ウェハ、ＬＣＤ、薄膜磁気ヘッドなどの
デバイスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一側面としての露光装置の概略構成
図である。

【図２】 図２（ａ）はマスクの概略平面図で、図２
（ｂ）は図２（ａ）に示すマスクパターンに入射した光
の強度分布を示すグラフである。

【図３】 コヒーレンス度σにおける投影光学系の瞳面
上の光透過部分を示す平面図である。

【図４】 照明条件σ＝０．８において中抜け半径αを
パラメータとしたときの線幅、規格化された線幅及びコ
ントラストの関係を示すグラフである。

【図５】 照明条件σ＝０．８において中抜け半径αを
パラメータとしたときの線幅、規格化された線幅及びＭ
ＥＦの関係を示すグラフである。

【図６】 図１に示す照明光学系からの光がマスクにあ
る傾きで入射する様子を示す模式図である。

【図７】 図７（ａ）乃至図７（ｆ）は、図１に示す投
影光学系の瞳面上に異なる照明条件で入射した回折光の
位置を各々示した図である。

【図８】 図７（ａ）乃至図７（ｆ）に示す照明を行っ
たときの図１に示すウェハ上に形成される光強度分布を
示したグラフである。

【図９】 本発明による輪帯照明における投影光学系の
瞳面上における光透過部分を示した図である。

【図１０】 図１０（ａ）は１／２ピッチｋ_１＝０．５
における瞳面上の回折光分布、図１０（ｂ）は１／２ピ
ッチｋ１＝０．６における瞳面上の回折光分布、図１０
（ｃ）は１／２ピッチｋ１＝０．７における瞳面上の回
折光分布、図１０（ｄ）は１／２ピッチｋ１＝１．０に
おける瞳面上の回折光分布を模式的に示す図である。

【図１１】 図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）は、投影光
学系の瞳面における有効光源分布を示す、それぞれ図１
０（ａ）乃至図１０（ｄ）に対応する図である。

【図１２】 図１２（ａ）乃至図１２（ｄ）は、αを大
きくした場合の投影光学系の瞳面における有効光源分布
を示す、それぞれ図１０（ａ）乃至図１０（ｄ）に対応
する図である。

【図１３】 図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）は、図１に
示す開口絞りの例示的形状を示す概略平面図である。

【図１４】 照明条件σ＝０．３において中抜け半径α
をパラメータとしたときの線幅に対するコントラストを
示すグラフである。

【図１５】 照明条件σ＝０．３において中抜け半径α
をパラメータとしたときの線幅に対するＭＥＦを示すグ
ラフである。

【図１６】 照明条件σ_ｉｎ＝０．３において外側半径
σをパラメータとしたときの線幅に対するコントラスト
を示したグラフである。

【図１７】 照明条件σ_ｉｎ＝０．３において外側半径
σをパラメータとしたときの線幅に対するＭＥＦを示し
たグラフである。

【図１８】 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１９】 図１８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２０】 シュバルツシルド型投影光学系の概略断面
図である。

【図２１】 投影光学系の瞳面を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 投影光学系 １０ 露光装置 １００ 照明装置 １１５ 照明光学系 １２０ 光学系 １４０ 開口絞り １４０ａ 開口制御装置 ２００ マスク ３００ 投影光学系 ４００ 制御装置

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央が遮光（反射又は吸収等による）さ
   れる瞳を有する投影光学系を介して、被処理体に転写さ
   れる所望のパターンが形成されたマスクを経た光束を前
   記被処理体に投影する時に、 前記パターンの限界解像よりも大きい全ての線幅に対し
   て前記マスクを経た０次回折光の６割以上が±１次回折
   光の一方と干渉するように、前記マスクを変形照明する
   露光方法。
2. 【請求項２】 被処理体に転写される所望のパターンが
   形成されたマスクを、照明光学系を介して変形照明し、 中央が遮光（反射又は吸収等による）される瞳を有する
   投影光学系を介して前記マスクを経た光束を前記被処理
   体に投影する前に、 前記パターンの限界解像よりも大きい全ての線幅に対し
   て前記マスクを照明した０次回折光の６割以上が±１次
   回折光の一方と干渉するように、前記照明光学系及び／
   又は前記投影光学系を調節するステップを有する露光方
   法。
3. 【請求項３】 前記線幅は、前記マスクを照明する照明
   光の波長λ、前記投影光学系の開口数ＮＡ、前記パター
   ンの線幅Ｒによって以下のように定まる前記線幅に相当
   するｋ_１が０．３５以上である請求項１及び２記載の露
   光方法 ｋ_１＝Ｒ／（λ／ＮＡ）。
4. 【請求項４】 前記調節ステップは、前記パターンの最
   小線幅が０．７≦ｋ _１≦０．９である場合、前記マスク
   からの３次回折光が前記０次回折光及び１次回折光と干
   渉しないように前記瞳の半径に対する前記マスクへの照
   明の有効光源の外径の割合σを調節する請求項３記載の
   方法。
5. 【請求項５】 前記調節ステップは、前記パターンを構
   成する主要な線幅に応じて前記瞳の半径に対する前記マ
   スクに対する照明の有効光源の外径の割合σを調節する
   ステップを含む請求項２記載の方法。
6. 【請求項６】 前記調節ステップは、前記瞳の半径に対
   する前記瞳の遮光領域の半径の割合αに応じて前記瞳の
   半径に対する前記マスクへの照明の有効光源の内径の割
   合σ_ｉｎを調節するステップを含む請求項２記載の方
   法。
7. 【請求項７】 前記調節ステップは、前記マスクが以下
   の式を満たすように輪帯照明されるように調節する請求
   項２記載の方法 α≦σ_ｉｎ、 ０．５≦σ≦０．９、 ここで、αは前記瞳の半径に対する前記瞳の遮光又は吸
   収される領域の半径の割合、σは前記瞳の半径に対する
   前記輪帯照明の有効光源の外径の割合、σ_ｉｎは前記瞳
   の半径に対する前記輪帯照明の有効光源の内径の割合で
   ある。
8. 【請求項８】 前記調節ステップは、前記マスクが以下
   の式を満たすように輪帯照明されるように調節する請求
   項２記載の方法 α≦σ_ｉｎ、 ０．５≦σ≦σ_ＭＡＸ、 σ_ＭＡＸ＝１．４−２α（０．５≦σ_ＭＡＸ≦０．９、
   α＜０．５）、 ここで、αは前記瞳の半径に対する前記瞳の遮光される
   領域の半径の割合、σは前記瞳の半径に対する前記輪帯
   照明の有効光源の外径の割合、σ_ｉｎは前記瞳の半径に
   対する前記輪帯照明の有効光源の内径の割合である。
9. 【請求項９】 前記調節ステップは、前記マスクを照明
   するアフォーカル光学系の角倍率を変更する請求項２乃
   至８のうちいずれか一項記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記調節ステップは、前記マスクを照
    明する開口絞りの開口形状を変更する請求項１乃至８の
    うちいずれか一項記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記調節ステップは、前記マスクを照
    明する照明光の波長λ、前記投影光学系の開口数ＮＡ、
    前記パターンの前記被処理体上に投影された主たるパタ
    ーンピッチＰによって以下のように定まる前記線幅に相
    当するｋ_１が０．５以下のときσ＝σ_ＭＡＸとなるよう
    に調節する請求項８記載の方法 ｋ_１＝（Ｐ／２）／（λ／ＮＡ）。
12. 【請求項１２】 前記調節ステップは、前記ｋ_１が、前
    記パターンの最小線幅が０．７≦ｋ_１≦０．９である場
    合、σ＝０．５となるように調節する請求項１１記載の
    方法。
13. 【請求項１３】 前記照明ステップは、前記瞳の半径に
    対する前記マスクへの照明の有効光源の外径の割合を
    σ、前記瞳の半径に対する前記マスクへの照明の有効光
    源の内径の割合σ_ｉｎとした場合にσ_ｉｎとσとの間に
    前記有効光源（の主要部）を有する請求項２記載の方
    法。
14. 【請求項１４】 中央が遮光（反射又は吸収等のよる）
    される瞳であって当該瞳の径に対する前記瞳の遮光領域
    の径の割合αを０．４以上に設定した投影光学系を介し
    て、被処理体に転写される所望のパターンが一方向に限
    定されたマスクを経た光束を前記被処理体に投影する時
    に、 前記パターンの限界解像よりも大きい全ての線幅に対し
    て、前記一方向に直交する方向の瞳軸上から前記割合α
    以内の領域の有効光源を遮光した分布を形成するように
    前記マスクを照明をするステップとを有する露光方法。
15. 【請求項１５】 被処理体に転写される所望のパターン
    が形成されたマスクを輪帯照明できる照明光学系と、 中央が遮光（反射又は吸収等による）される瞳を設定で
    き、前記マスクを経た光束を前記被処理体に投影できる
    投影光学系とを有し、 前記パターンの限界解像よりも大きい全ての線幅に対し
    て前記マスクを照明した０次回折光の６割以上が１次回
    折光と干渉するように、前記照明光学系及び/又は前記
    投影光学系は調節できる露光装置。
16. 【請求項１６】 前記マスクに形成された前記パターン
    に基づいて、前記照明光学系の照明条件を切り替える制
    御部を更に有する請求項１５記載の露光装置。
17. 【請求項１７】 前記瞳の半径に対する前記マスクへの
    照明の有効光源の外径の割合σ、前記瞳の半径に対する
    前記マスクへの照明の有効光源の内径の割合σ_ｉｎを変
    更するために、前記照明光学系を調節する制御部を更に
    有する請求項１５記載の露光装置。
18. 【請求項１８】 前記制御部は、前記照明光学系に含ま
    れる、前記マスクを照明するアフォーカル光学系の角倍
    率を変更する請求項１６又は１７記載の露光装置。
19. 【請求項１９】 前記制御部は、前記照明光学系に含ま
    れる、前記マスクを照明する開口絞りの開口形状を変更
    する請求項１６又は１７記載の露光装置。
20. 【請求項２０】 前記制御部は以下の式を満たすように
    前記照明光学系及び／又は前記投影光学系を調節する請
    求項１６又は１７記載の露光装置 α≦σ_ｉｎ、 ０．５＜σ＜０．９。
21. 【請求項２１】 前記制御部は、前記パターンと前記照
    明条件とを比較して前記パターンの解像可能性を判断
    し、解像不能と判定した場合には露光を中止することを
    特徴とする請求項１６又は１７に記載の露光装置。
22. 【請求項２２】 前記制御部は、前記パターンと前記照
    明条件とを比較して前記パターンの解像可能性を判断
    し、解像不能と判定した場合には適切な照明条件に切り
    替えすることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の
    露光装置。
23. 【請求項２３】 前記制御部は、前記パターンと前記照
    明条件とを比較して前記パターンの解像可能性を判断
    し、解像不能と判定した場合には警告を発することを特
    徴とする請求項１６又は１７に記載の露光装置。
24. 【請求項２４】 瞳の中央が遮光できる、レチクルのパ
    ターンをウェハ上に投影する投影光学系と、前記レチク
    ルへの照明条件を設定する手段とを有し、 前記設定手段で設定した照明条件が前記投影光学系の瞳
    上での有効光源の遮光部分が前記瞳の前記遮光した部分
    より小さいかどうか判別し、小さい場合には設定照明条
    件での露光を禁止する投影露光装置。
25. 【請求項２５】 前記小さい場合には警告することを特
    徴とする請求項２４記載の投影露光装置。
26. 【請求項２６】 前記小さい場合には、前記照明条件を
    前記マスクが以下の式を満たす形で輪帯照明されるよう
    にする請求項２４記載の投影露光装置。 α≦σ_ｉｎ、 ０．５≦σ≦σ_ＭＡＸ、 σ_ＭＡＸ＝１．４−２α（０．５≦σ_ＭＡＸ≦０．９、
    α＜０．５）、 ここで、αは前記瞳の半径に対する前記瞳の遮光される
    領域の半径の割合、σは前記瞳の半径に対する前記輪帯
    照明の有効光源の外径の割合、σ_ｉｎは前記瞳の半径に
    対する前記輪帯照明の有効光源の内径の割合である。
27. 【請求項２７】 瞳の中央が遮光できる、レチクルのパ
    ターンをウェハ上に投影する投影光学系と、前記レチク
    ルへの照明条件を設定する手段とを有し、前記設定手段
    で設定した輪帯照明では、σ＞σ_ＭＡＸとなる場合には
    警告をだす投影露光装置 ここで、α≦σ_ｉｎ、 ０．５≦σ≦σ_ＭＡＸ、 σ_ＭＡＸ＝１．４−２α（０．５≦σ_ＭＡＸ≦０．９、
    α＜０．５）、 ここで、αは前記瞳の半径に対する前記瞳の遮光される
    領域の半径の割合、σは前記瞳の半径に対する前記輪帯
    照明の有効光源の外径の割合、σ_ｉｎは前記瞳の半径に
    対する前記輪帯照明の有効光源の内径の割合である。
28. 【請求項２８】 請求項１５乃至２７記載の露光装置を
    用いて前記被処理体を投影露光する工程と、 前記投影露光された被処理体に所定のプロセスを行う工
    程とを有するデバイス製造方法。
29. 【請求項２９】 請求項１５乃至２７記載の露光装置を
    用いて投影露光された前記被処理体より製造されるデバ
    イス。