JP2003203850A - 露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細な（例えば、０．１５μｍ以下の）線幅
を持ち、各種パターンや、Ｌ＆Ｓパターンから孤立及び
複雑なパターンまでが混在するマスクパターンを、マス
クを交換せずに、解像度良く露光可能な露光方法及び装
置を提供する。 【解決手段】 マスク上のパターンを投影レンズにより
被露光面上に露光する露光方法において、所望のパター
ン領域及び近傍に微細周期パターンを重ねた位相シフト
マスクを用い、当該位相シフトマスクの透過率値は三以
上の多値透過率からなり、小σ照明と大σ照明に相当す
る有効光源により前記マスクを多重的に照明することを
特徴とする。

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、露光に
関し、特に、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パ
ネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣ
Ｄなどの撮像素子といった各種デバイスの製造や、マイ
クロメカニクスで用いる広域なパターンの製造に用いら
れる露光装置及び方法、デバイス製造方法、及び、前記
被処理体から製造されるデバイスに関する。ここで、マ
イクロメカニクスは半導体集積回路製造技術を微細構造
体の製作に応用し、ミクロン単位の高度な機能を持った
機械システムを作る技術をいう。

【０００２】

【従来の技術】フォトリソグラフィ工程は、マスクパタ
ーンをシリコンウェハ、ガラスプレート等（以下、単に
「ウェハ」という。）に塗布した感光性物質（レジス
ト）に露光装置を使用して転写する工程であり、レジス
ト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト除去の工程
を含む。このうち露光では、解像度、重ね合わせ精度、
スループットの３つのパラメータが重要である。解像度
は正確に転写できる最小寸法、重ね合わせ精度はウェハ
にパターンを幾つか重ね合わせる際の精度、スループッ
トは単位時間当たり処理される枚数である。

【０００３】フォトリソグラフィ技術を用いてデバイス
を製造する際に、マスク又はレチクル（本出願ではこれ
らの用語を交換可能に使用する）に描画されたパターン
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。

【０００４】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
露光条件（照明条件や露光量など）を選択する必要があ
る。

【０００５】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。

【０００６】

【数１】

【０００７】ここで、ｋ_１は現像プロセスなどによって
定まる定数であり、通常露光の場合にはｋ_１は約０．５
〜０．７である。

【０００８】近年のデバイスの高集積化に対応して、転
写されるパターンの微細化、即ち、高解像度化が益々要
求されている。高解像力を得るには、上式から開口数Ｎ
Ａを大きくすること、及び、波長λを小さくすることが
有効であるが、これらの改善は現段階では限界に達して
おり、通常露光の場合にウェハに０．１５μｍ以下のパ
ターンを形成することは困難である。そこで、パターン
を経た回折光の中で二光束を干渉及び結像させる位相シ
フトマスク技術が従来から提案されている。位相シフト
マスクは、マスクの隣接する光透過部分の位相を１８０
°反転することによって０次回折光を相殺し、２つの±
１次回折光を干渉させて結像するものである。かかる技
術によれば、上式のｋ_１を実質的に０．２５にするでき
るので、解像度Ｒを改善してウェハに０．１５μｍ以下
のパターンを形成することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、従来の位
相シフトマスク技術は、周期的なＬ＆Ｓパターンのよう
な単純なパターンには効果的であるが、コンタクトホー
ルパターン、孤立パターン、その他任意の複雑なパター
ンを露光性能（即ち、解像度、重ね合わせ精度及びスル
ープット）良く露光することは困難であった。特に、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パターンを混在させる必要が
生じてきている。

【００１０】これに対して、公開特許平成１１年第１４
３０８５号公報にあるように、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）を使用することが考えられるが、従来の二重露
光は、２枚のマスクを必要とするのでコストアップを招
き、２回の露光のためにスループットが低下するなどの
実用上解決すべき問題が多い。

【００１１】そこで、微細な（例えば、０．１５μｍ以
下の）線幅を持ち、多種多様なパターンが混在するマス
クパターンを、マスクを交換せずに、解像度良く露光可
能な露光方法及び装置を提供することを本発明の例示的
目的とする。

【００１２】

【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、所望のパター
ンと、当該パターンに重ねられた周期性のあるダミーの
パターンと、三種類以上の透過率又は三種類以上の反射
率とを有する位相シフトマスクを形成し、瞳面で光軸近
傍に強度分布のピークを有する照明光と瞳面で軸外に強
度分布のピークを有する照明光とを利用して前記位相シ
フトマスクを照明し、前記マスクを経た光を被露光体に
投影光学系を介して投影することによって、前記所望の
パターンで前記被露光体を露光することを特徴とする。
かかる露光方法は、（１）マスクパターンの透過率又は
反射率を三種類以上とし、被露光体上に形成される光強
度分布の強度値の数を増やして所望のパターンをダミー
パターンから区別されやすくし、（２）光軸近傍のピー
クの部分の照明光により前記周期性のあるパターンを露
光し、（３）前記ピークの部分の外側の部分の照明光に
より前記所望のパターンを粗く露光し、（４）被露光面
の（レジストの）閾値を適当に選択することによって所
望のパターンを被露光面に形成することを可能にする。
なお、前記照明ステップは、位相が一種類のバイナリマ
スクの前記所望のパターンを解像する方向から照明する
斜入射照明と前記所望のパターンを解像しない方向から
照明する斜入射照明で前記マスクを照明するステップに
置換されてもよい。この場合、上記（２）及び（３）の
作用は２種類の斜入射照明が行うことになる。

【００１３】本発明の別の側面としての露光方法は、マ
スク上のパターンを投影光学系により被露光体上に露光
する露光方法において、所望のパターン領域に微細周期
パターンを重ねた位相シフトマスクを用い、当該位相シ
フトマスクの透過率値は三以上の多値透過率からなり、
小σ照明と大σ照明で前記マスクを照明することを特徴
とする。かかる露光方法は、（１）マスクパターンの透
過率を三種類以上とし、被露光体上に形成される光強度
分布の強度値の数を増やし、（２）小σ照明と大σ照明
によって周期性パターンと所望のパターンを異なる露光
量で露光し、（３）被露光面の（レジストの）閾値を適
当に選択することによって所望のパターンを被露光面に
形成することを可能にする。

【００１４】本発明の別の側面としての露光方法は、マ
スク上のパターンを投影光学系により被露光体上に露光
する露光方法において、所望のパターン領域に周期パタ
ーンを重ねたバイナリマスクを用い、当該マスクの透過
率値又は反射率値は三種類以上あり、矩形環状照明又は
照明系の有効径以上の部分を遮光することで角のとれた
四辺照明で前記マスクを照明することを特徴とする。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こ
とができる。（１）マスクパターンの透過率又は反射率
を三種類以上とし、被露光体上に形成される光強度分布
の強度値の数を増やし、（２）矩形環状又は四辺照明に
よって周期性パターンと所望のパターンを異なる露光量
で露光し、（３）被露光面の（レジストの）閾値を適当
に選択することによって所望のパターンを被露光面に形
成することを可能にする。

【００１５】本発明の別の側面としての露光方法は、所
望のコンタクトホールのパターンと、当該コンタクトホ
ールの各ホールの透過率よりも小さな透過率を有するコ
ンタクトホールのパターンとが配列されたパターンを位
相シフトマスクに形成し、瞳面で光軸近傍に強度分布の
ピークを有する照明光と該瞳面で軸外に強度分布のピー
クを有する照明光とを利用して前記マスクを照明して、
前記マスクを経た光を被露光体に投影光学系を介して投
影することによって、前記所望のコンタクトホールのパ
ターンで前記被露光体を露光することを特徴とする。ま
た、本発明の別の側面としての露光方法は、マスク上の
パターンを投影光学系により被露光体に露光する露光方
法において、所望の位置のコンタクトホールの透過率又
は反射率を他のコンタクトホールの透過率又は反射率よ
りも大きくしてある複数のコンタクトホールが配列され
たマスクを小σ照明と大σ照明で照明することを特徴と
する。また、本発明の更に別の側面としての露光方法
は、マスク上のパターンを投影光学系により被露光体に
露光する露光方法において、所望の位置のコンタクトホ
ールの透過率又は反射率を他のコンタクトホールの透過
率又は反射率よりも大きくしてある複数のコンタクトホ
ールが配列されたバイナリマスクを矩形環状照明または
照明系の有効径以上の部分を遮光することで角のとれた
四辺照明で照明することを特徴とする。これらの露光方
法は、所望のコンタクトホールの透過率又は反射率を大
きくして露光量を増加し、２種類の照明によって所望の
パターンとそれ以外のパターンとを異なる露光量で露光
し、被露光面の（レジストの）閾値を適当に選択するこ
とによって所望のコンタクトホールパターンを被露光面
に形成することを可能にしている。

【００１６】光軸近傍に強度分布のピークを有する照明
光は、例えば、有効光源形状が円形でσが０．３以下で
あり、０次回折光と±１次回折光の干渉をもたらす。ま
た、軸外に強度分布のピークを有する照明光は、例え
ば、有効光源形状が輪帯又は四重極でσが０．６以上で
あり、０次回折光と＋１次又は−１次回折光からなる二
光束の干渉をもたらす。これらの照明は、照明装置の投
影光学系の瞳面と共役な位置に配置されて前記有効光源
形状を開口として有する絞りにより達成することができ
る。

【００１７】本発明の更に別の側面としての露光方法
は、マスク上のパターンを投影光学系により被露光面体
に露光する露光方法において、所望の位置のコンタクト
ホールの透過率又は反射率を他のコンタクトホールの透
過率よりも大きくした複数のコンタクトホールを配列さ
せたバイナリマスクを大σの矩形環状照明で照明するこ
とを特徴とする。また、本発明の更に別の側面としての
露光方法は、所望のコンタクトホールのパターンと、当
該パターンの各ホールよりも透過率又は反射率が小さな
コンタクトホールのパターンとが配列されたパターンを
マスクに形成し、前記所望のコンタクトホールのパター
ンが解像され且つ当該所望のコンタクトホールのパター
ン以外の解像としての偽解像が抑制されるように前記マ
スクを照明して前記マスクを経た光を被露光体に投影光
学系を介して投影することによって、前記所望のコンタ
クトホールのパターンで前記被露光体を露光することを
特徴とする。これらの露光方法も、上述の露光方法と同
様の効果を奏する。

【００１８】本発明の更に別の側面としての露光装置は
上述の露光方法を行う露光モードを有することを特徴と
する。更に、上述のいずれかのマスク及びその製造方法
も本発明の別の側面を構成する。これらの露光装置及び
マスクも上述の作用を奏する。

【００１９】本発明の更に別の側面としてのデバイス製
造方法は、上述の露光装置を用いて前記被処理体を投影
露光するステップと、前記投影露光された前記被処理体
に所定のプロセスを行うステップとを有する。上述の露
光装置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。また、かかるデバイスは、例えば、Ｌ
＆ＳＩやＶＬ＆ＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣ
Ｄ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

【００２０】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。

【００２１】

【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について説明する。ここで、図１
は、本発明の露光装置１の概略ブロック図である。図１
に示すように、露光装置１は、照明装置１００と、マス
ク２００と、投影光学系３００と、ウェハプレート（以
下、単にプレートと言う）４００と、ステージ４５０
と、結像位置調節装置５００とを有する。

【００２２】本実施形態の露光装置１は、ステップアン
ドスキャン方式でマスク２００に形成された回路パター
ンをウェハ（プレート）４００に露光する投影露光装置
であるが、本発明はステップアンドリピート方式その他
の露光方式を適用することができる。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法である。

【００２３】照明装置１００は転写用の回路パターンが
形成されたマスク２００を照明し、光源部１１０と照明
光学系１２０とを有する。

【００２４】光源部１１０は、光源としてのレーザー１
１２と、ビーム整形系１１４とを含む。

【００２５】レーザー１１２は、波長約１９３ｎｍのＡ
ｒＦ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Ｆ_２エキシマレーザ
ーなどのパルスレーザーからの光を使用することができ
る。レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、
例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレー
ザーの個数も限定されない。例えば、独立に動作する２
個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー相互間のコ
ヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックル
はかなり低減する。さらにスペックルを低減するために
光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、
光源部１１０に使用可能な光源はレーザー１１２に限定
されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノ
ンランプなどのランプも使用可能である。

【００２６】ビーム整形系１１４は、例えば、複数のシ
リンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使
用することができ、レーザー１１２からの平行光の断面
形状の寸法の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、
断面形状を長方形から正方形にするなど）ことによりビ
ーム形状を所望のものに成形する。ビーム成形系１１４
は、後述するオプティカルインテグレータ１４０を照明
するのに必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。

【００２７】また、図１には示されていないが、光源部
１１０は、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使用することが
好ましい。インコヒーレント化光学系は、例えば、公開
特許平成３年第２１５９３０号公報の図１に開示されて
いるような、入射光束を光分割面で少なくとも２つの光
束（例えば、ｐ偏光とｓ偏光）に分岐した後で一方の光
束を光学部材を介して他方の光束に対してレーザー光の
コヒーレンス長以上の光路長差を与えてから分割面に再
誘導して他方の光束と重ね合わせて射出されるようにし
た折り返し系を少なくとも一つ備える光学系を用いるこ
とができる。

【００２８】照明光学系１２０は、マスク２００を照明
する光学系であり、本実施形態では、集光光学系１３０
と、オプティカルインテグレータ１４０と、開口絞り１
５０と、コンデンサーレンズ１６０とを含む。照明光学
系１２０は、軸上光、軸外光を問わず使用することがで
きる。なお、本実施形態の照明光学系１２０は、プレー
ト４００上の転写領域の寸法を変更するためのマスキン
グブレードや転写領域以外の領域を遮光するスキャンブ
レードを有してもよい。本実施形態の照明光学系１２０
は、複数のレンズ及び必要なミラーを有し、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。

【００２９】集光光学系１３０は、まず、必要な折り曲
げミラーやレンズ等を含み、それを通過した光束をオプ
ティカルインテグレータ１４０に効率よく導入する。例
えば、集光光学系１３０は、ビーム成形系１１４の出射
面と後述するハエの目レンズとして構成されたオプティ
カルインテグレータ１４０の入射面とが光学的に物体面
と瞳面（又は瞳面と像面）の関係（かかる関係を本出願
ではフーリエ変換の関係と呼ぶ場合がある）になるよう
に配置されたコンデンサーレンズを含み、それを通過し
た光束の主光線をオプティカルインテグレータ１４０の
中心及び周辺のどのレンズ素子１４２に対しても平行に
維持する。

【００３０】集光光学系１３０は、マスク２００への照
明光の露光量分布を照明毎に変更可能な露光量調整部１
３２を更に含む。露光量調整部１３２は、アフォーカル
系の角倍率を変えることにより入射光束のビーム断面形
状を変化させることができる。代替的に、露光量調整部
１３２はズームレンズ等からなり、レンズを光軸方向に
移動させ角倍率を変えられるようにしてもよい。必要が
あれば、露光量調整部１３２は、入射光束をハーフミラ
ーにより分割してセンサにより光量を検出してかかる検
出結果に基づいてレーザー１１２の出力及び／又は光学
系の一部を調整することができる。露光量調整部１３２
は、光学素子（例えば、光量調整（ＮＤ）フィルター）
を入れ替えたり、及び／又は、ズームレンズにより結像
倍率を変えたりすることにより、後述する開口絞り１５
０の中央部と周辺部との光量比を調整することもでき
る。後述するように、露光量調節部１３２は、後述する
ように、前記所望のパターン及び／又は前記ウェハ４０
０において求められるコントラストに基づいて、露光量
を調節することができる。本実施形態の露光量調整部１
３２は、軸外のピーク位置を調節する機能も有する。

【００３１】オプティカルインテグレータ１４０はマス
ク２００に照明される照明光を均一化する。但し、後述
するように、本発明が使用可能なオプティカルインテグ
レータ１４０はハエの目レンズに限定されるものではな
い。

【００３２】ハエの目レンズは互いの焦点位置がそれと
異なるもう一方の面にあるレンズ（レンズ素子）を複数
個並べたものである。また、ハエの目レンズを構成する
各レンズ素子の断面形状は、各レンズ素子のレンズ面が
球面である場合、照明装置の照明領域と略相似である方
が照明光の利用効率が高い。これは、ハエの目レンズの
入射面と照明領域が物体と像の関係（共役関係）である
からである。

【００３３】ハエの目レンズは、本実施形態では正方形
断面のレンズ素子を多数組み合わせて構成されている
が、断面は正方形である必要はなく、また上から見たレ
ンズ素子の形状は円形、正方形、長方形、六角形その他
のものがある。ハエの目レンズの出射面１４０ｂ又はそ
の近傍に形成された複数の点光源（有効光源）からの各
光束をコンデンサーレンズ１６０によりマスク２００に
重畳している。これにより、多数の点光源（有効光源）
によりマスク２００全体が均一に照明される。

【００３４】ハエの目レンズは光学ロッドに置換される
場合もある。光学ロッドは、入射面で不均一であった照
度分布を出射面で均一にし、ロッド軸と垂直な断面形状
が照明領域とほぼ同一な縦横比を有する矩形断面を有す
る。なお、光学ロッドはロッド軸と垂直な断面形状にパ
ワーがあると出射面での照度が均一にならないので、そ
のロッド軸に垂直な断面形状は直線のみで形成される多
角形である。その他、ハエの目レンズ１３０は、拡散作
用をもった回折素子に置換されてもよい。

【００３５】オプティカルインテグレータ１４０の出射
面１４０ｂの直後には、絞り１５０が設けられ２次光源
を形成する。本実施形態の絞り１５０は、瞳面で光軸近
傍に強度分布のピークを有する照明光と瞳面で軸外に強
度分布のピークを有する照明光を利用して（即ち、これ
らを順次投射するか合成した状態で投射することによっ
て）マスク２００を照明するための開口形状を有する。
このように、本発明は、瞳面で光軸近傍に強度分布のピ
ークを有する照明光をもたらす絞りと、瞳面で軸外に強
度分布のピークを有する照明光をもたらす絞りを用意し
て、そのうちの一方を先にマスク２００に投射して、そ
の後、他方をマスク２００に投射する場合も含む。本発
明の特徴の一つはマスク２００の交換に伴う諸問題を解
決することであり、マスク２００が交換されない限り、
絞り１５０の交換は問題ではないからである。絞り１５
０は投影光学系３００の瞳面３２０と共役な位置に設け
られており、絞りの１５０の開口形状は投影光学系３０
０の瞳面３２０における有効光源形状に相当する。

【００３６】複数種類の絞り１５０の中から所望の開口
絞り１５０を選択するためには、開口絞り１５０Ａ乃至
１５０Ｊを、例えば、図示しない円盤状ターレットに配
置して切り替えの際にターレットを回転させればよい。
これにより、照明装置１２０は、まず、光軸にピークを
有する照明光及び軸外に強度分布のピークを有する照明
光のうちの一方によりマスク２００を照明し、その後、
他方によりマスク２００を照明することができる。ま
た、光軸にピークを有する照明光と軸外に強度分布のピ
ークを有する照明光とが合成された照明光において、上
述の露光量調整部１３２は、それぞれの露光量比を変化
させることができる。

【００３７】光軸近傍に強度分布のピークを有する照明
光はσが０．３以下であり、０次回折光と±１次回折光
の干渉をもたらす。また、軸外に強度分布のピークを有
する照明光はσが０．６以上であり、０次回折光と＋１
次又は−１次回折光からなる二光束の干渉をもたらす。
ここで、σは投影光学系３００のマスク２００側の開口
数（ＮＡ）に対する照明光学系１２０のマスク２００側
のＮＡの比である。光軸近傍に強度分布のピークを有す
る照明は、小σ照明などと呼ばれる場合もある。軸外に
強度分布のピークを有する照明は、斜入射照明、変形照
明などと呼ばれる場合もある。

【００３８】図２乃至図４を参照して、絞り１５０に適
用可能な例示的な形状（即ち有効光源形状）を説明す
る。ここで、図２乃至図４は、絞り１５０の開口の例示
的形状の概略平面図である。図２（Ａ）は、瞳面で光軸
近傍に強度分布のピークを有する照明光をもたらすため
の、比較的半径の小さな円形開口１５１を有する絞り１
５０Ａの概略平面図である。絞り１５０Ａは、円１５１
から構成される透過率１の光透過部と遮光部１５２Ａと
を有する。

【００３９】図２（Ｂ）は、瞳面で軸外に強度分布のピ
ークを有する照明光をもたらすための、四重極の円１５
３からなる透過率１の光透過部と遮光部１５２Ｂとを有
する絞り１５０Ｂの概略平面図である。円形開口１５３
は、中心位置のσが１以下の照明光をもたらし、それぞ
れ、±４５度と±１３５度に配置されている。好ましく
は、各円１５３がもたらす照明光のσは等しい。

【００４０】図２（Ｃ）は、瞳面で軸外に強度分布のピ
ークを有する照明光をもたらすための、輪帯開口１５４
からなる透過率１の光透過部と遮光部１５２Ｃとを有す
る絞り１５０Ｃの概略平面図である。

【００４１】図２（Ｄ）は、図２（Ａ）に示す円形開口
１５１と図２（Ｂ）に示す円形開口１５３とを有する５
重極照明用絞りとして構成された絞り１５０Ｄの概略平
面図である。絞り１５０Ｄは、従って、瞳面で光軸近傍
に強度分布のピークを有する照明光と瞳面で軸外に強度
分布のピークを有する照明光とが合成された照明光をも
たらす。絞り１５０Ｄの円１５３は同一の大きさを有す
る。円１５１と円１５３は必ずしも同一の大きさでなく
てもよい。絞り１５０Ｄは、円１５１及び１５３からな
る透過率１の光透過部と、透過率０の遮光部１５２Ｄと
を有する。

【００４２】図２（Ｅ）は、図２（Ａ）に示す円形開口
１５１と図２（Ｃ）に示す輪帯開口１５３とを有する絞
り１５０Ｅの概略平面図である。従って、絞り１５０Ｅ
も、瞳面で光軸近傍に強度分布のピークを有する照明光
と瞳面で軸外に強度分布のピークを有する照明光とが合
成された照明光をもたらす。絞り１５０Ｅは、円１５１
及び１５４からなる透過率１の光透過部と、透過率０の
遮光部１５２Ｄとを有する。

【００４３】図２（Ｆ）は、矩形環状の一対の開口１５
５Ａ及び１５５Ｂを有する絞り１５０Ｆを開示してい
る。開口１５５Ａは矩形環状の縦辺に、開口１５５Ｂは
横辺に相当する。本発明者による公開特許２０００年第
３１０８４３号に開示されているように、矩形環状照明
は、最小ピッチがｋ_１＝０．２５×２、線幅と間隔が等
しければ最小線幅がｋ_１＝０．２５の縦横に周期的なパ
ターン（例えば、コンタクトホール列）を解像すること
ができる。矩形環状照明は、斜入射照明光を利用して微
細パターンを解像する方法に適用可能であり、微細パタ
ーンを解像する照明（マスク２００に垂直入射する小σ
照明に相当）と大きなパターンを解像する照明（マスク
２００に斜めに入射する大σ照明に相当）が同時になさ
れることになる。絞り１５０Ｆは、微細パターンを解像
するための図１７に示すような照明（有効光源形状）
と、大パターンを解像する照明するための図１８に示す
ような照明による多重的な照明を行うことができる。な
お、開口１５５Ａ及び１５５Ｂは部分的にσが１を超え
ているが、１以下であってもよい。または、照明光学系
のＮＡによってきまる最大σに含まれる部分だけでもよ
い。（即ち、最大σをこえる照明光の分布は消失しても
よい。）また、開口１５１及び１５３の形状は、四角形
その他の多角形、扇形の一部など種々の変更が可能であ
る。また、上述したようにσが１を超えてもよい。かか
る変形例を図３及び図４を参照して説明する。ここで、
図３（Ａ）及び（Ｂ）は図２（Ｄ）に示す絞り１５０Ｄ
の変形例である絞り１５０Ｇ及び１５０Ｈの概略平面図
である。図３（Ｃ）は図２（Ｆ）に示す絞り１５０Ｆの
変形例である絞り１５０Ｉの概略平面図である。

【００４４】絞り１５０Ｇは、円形開口１５１Ａとσが
１を部分的に超えた矩形開口１５３Ａからなる透過率１
の光透過部と、透過率０の遮光部１５２Ｇとを有する。
本発明者はσが１を部分的に超えた照明光を利用すると
ウェハ４００に形成されるパターン像が明確になること
を発見した。絞り１５０Ｈは、σが１以下の円形開口１
５１と扇形開口１５３Ｂからなる透過率１の光透過部
と、透過率０の遮光部１５２Ｈとを有する。扇形開口１
５３Ｂの寸法は任意に調節することができる。開口絞り
１５０Ｉは、円形開口１５１とσ＝１を部分的に超えた
矩形環状開口１５５Ａ及びＢからなる透過率１の光透過
部と、透過率０の遮光部１５２Ｉとを有する。開口絞り
１５０Ｇ乃至Ｈの機能は上述の絞り１５０Ｄ等と同一で
あるので、ここでは詳しい説明は省略する。また、絞り
１５０Ｉの中の１５５Ａ及びＢは絞り１５０Ｆの１５５
Ａ及びＢと同じ機能をもち、形状の詳細な説明は省略す
る。

【００４５】図４に、絞り１５０に適用可能な別の変形
例としての九重極照明用絞りとして構成された絞り１５
０Ｊの概略平面図を示す。絞り１５０Ｊは、円形開口１
５１Ｂと、開口の位置のσが１以下の円形開口１５３Ｃ
と、σが１を部分的に超えて円形開口１５１Ｂと同一の
大きさを有する円形開口１５３Ｄからなる透過率１の光
透過部と、透過率０の遮光部１５２Ｊとを有する。円形
開口１５１Ｂはバイナリマスクの場合にはなくてもよ
い。円形開口１５３Ｃは、０度、９０度、１８０度及び
２７０度の位置に、円形開口１５３Ｄは、±４５度及び
±１３５度の位置に設けられている。絞り１５０Ｊの機
能も上述の絞り１５０Ｄ等と同一であるので、ここでは
詳しい説明は省略する。

【００４６】以上の開口絞り１５０Ｄ、１５０Ｅ（１５
０Ｇ、Ｈ）、１５０Ｉ、１５０Ｊは本発明の位相シフト
マスクに最適なものであり、開口絞り１５０Ｆは、本発
明のバイナリマスクに最適なものである。また開口絞り
１５０Ｊにおいて、Ф１５の分布１５１Ｂのないものは
本発明のバイナリマスクに最適なものである。

【００４７】以上の開口絞りは有効光源の形状の例示的
なものであって、図１の照明光学系１００の露光量分布
を調節する露光量調節部１３２で、有効光源の分布を変
更することによってこのような形状と実現させてもよ
い。

【００４８】コンデンサーレンズ１６０はオプティカル
インテグレータ１４０から出た光をできるだけ多く集め
て主光線が平行、すなわちテレセントリックになるよう
にマスク２００をケーラー照明する。マスク２００とオ
プティカルインテグレータ１４０の出射面１４０ｂとは
フーリエ変換の関係に配置されている。

【００４９】露光装置１は、必要があれば、照度ムラ制
御用の幅可変スリットや走査中の露光領域制限用のマス
キングブレード（絞り又はスリット）等を有する。マス
キングブレードが設けられる場合には、マスキングブレ
ードとオプティカルインテグレータ１４０の出射面１４
０ｂとはフーリエ変換の関係に配置され、マスク２００
面と光学的に略共役な位置に設けられる。マスキングブ
レードの開口部を透過した光束をマスク２００の照明光
として使用する。マスキングブレードは開口幅を自動可
変できる絞りであり、後述するプレート４００の（開口
スリットの）転写領域を縦方向で変更可能にする。ま
た、露光装置は、プレート４００の（１ショットのスキ
ャン露光領域としての）転写領域の横方向を変更可能に
する、上述のマスキングブレードと類似した構造のスキ
ャンブレードを更に有してもよい。スキャンブレードも
開口幅が自動可変できる絞りであり、マスク２００面と
光学的にほぼ共役な位置に設けられる。これにより露光
装置１は、これら二つの可変ブレードを用いることによ
って露光を行うショットの寸法に合わせて転写領域の寸
法を設定することができる。

【００５０】マスク２００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２００から発せられた回折光は投影光学系３００
を通りプレート４００上に投影される。プレート４００
は、被処理体でありレジストが塗布されている。マスク
２００とプレート４００とは光学的に共役の関係に配置
される。本実施形態の露光装置１はステップアンドスキ
ャン方式の露光装置（即ち、スキャナー）であるため、
マスク２００とプレート４００を走査することによりマ
スク２００のパターンをプレート４００上に転写する。
なお、ステップアンドリピート方式の露光装置（即ち、
「ステッパー」）であれば、マスク２００とプレート４
００とを静止させた状態で露光を行う。

【００５１】マスクステージは、マスク２００を支持し
て図示しない移動機構に接続されている。マスクステー
ジ及び投影光学系３００は、例えば、床等に載置された
ベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ
鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージは、当業界周
知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構
はリニアモータなどで構成され、ＸＹ方向にマスクステ
ージを駆動することでマスク２００を移動することがで
きる。露光装置１は、マスク２００とプレート４００を
図示しない制御機構によって同期した状態で走査する。

【００５２】本発明の一側面としてのマスク２００は、
所望のパターンと、当該パターンに重ねられた周期性の
あるダミーのパターンが形成されて三種類以上の透過率
を有するマスクとして形成されている。当該マスクは、
位相シフトマスク或いは非位相シフトマスクであり、例
えば、所望のパターンを形成し、当該パターンに周期性
のあるダミーのパターンを重ね合わせ、所望のパターン
とダミーのパターンの透過率又は反射率を三種類以上に
設定することによって製造される。透過率又は反射率を
三種類以上にするのは所望のパターンとダミーのパター
ンとの露光量に差を設けるためである。なお、三種のう
ちの一つの値はゼロでよく、また、反射率が三種は、例
えばＥＵＶ光で露光を行うときの反射型マスクを対象と
している。

【００５３】本発明のマスク２００のパターン構成を説
明するために、まず、所望のパターンの一例を説明す
る。ここで、所望のパターンを、例えば、図５に示すよ
うなゲートパターン２０とする。ここで、図５は、所望
のパターン２０の概略平面図である。

【００５４】ゲートパターン２０は、溝２６を介して平
行に整列している一対のパターン部２１ａ及び２１ｂ
（特に断らない限り、参照番号２１は両者を総括す
る。）から構成され、各パターン部２１は、Ｂ断面を通
る微細なゲート部２２と、Ａ断面を通る２つのコンタク
ト部（コンタクトホールの穴に供給された多層との電気
的接合部分）２４とから構成される。ゲートパターン２
０は、例えば、クロムなどによって構成される。

【００５５】図５に示すように、両ゲート部２２は、そ
れぞれ微細な線幅Ｌを有する長方形であり、微細な間隔
Ｌで平行に整列している。換言すれば、ゲート部２２は
Ｌ＆Ｓパターンを部分的に構成している。本実施形態で
はＬプレート４００面上換算で０．１２μｍである。

【００５６】コンタクト部２４は、それぞれ例示的に線
幅３Ｌを有する長方形であり、二対のコンタクト部２４
は微細な間隔Ｌを介して平行に整列している。また、各
パターン部２１には２つのコンタクト部２４がゲート部
２２の両端に設けられている。本発明は、このように微
細な線幅と間隔がＬに等しいゲート部２２と微細な間隔
Ｌを隔てて（ゲート部２２の）最小線幅Ｌに比べて大き
い線幅（即ち、３Ｌ）が並んだコンタクト部２４を同時
に解像することを目的としている。

【００５７】まず２つのゲート部２２を解像するため
に、ゲート部２２と同一ピッチ２Ｌを有する微細線と微
細間隔の周期的なダミーのパターンを２つのゲート部２
２の両側に複数形成して周期的な構造を有するパターン
を形成する。ダミーのパターンを付加して周期的な構造
を形成することによって、解像性能の向上と線幅の精度
良い制御が可能になる。この周期的なパターンは位相シ
フトマスクによって極限の解像力を得る。この場合、
（図２（Ａ）に示す絞り１５０Ａ（有効光源）がもたら
す照明光のように）照明光として瞳面で光軸近傍に強度
分布のピークを有する照明光を使用し、或いは、位相が
全て同じのバイナリマスクでも良く、Ｓの場合照明条件
を図２（Ｆ）に示す有効光源とすれば同様の効果が得ら
れる。ダミーパターンの透過率を変化させるなどすれ
ば、ゲート部２２をダミーパターンから区別するように
レジストの閾値を選択することが可能である。

【００５８】かかる露光方法はダミーパターンをコンタ
クト部２４の両側に延長することを必要とし、プレート
４００に線幅Ｌの微細パターンを転写する。従って、か
かる露光方法はゲート部２２を解像できるものの、ゲー
ト部及びコンタクト部の両側には重ねられたダミーパタ
ーンが転写時に残ってしまう。この結果、コンタクト部
２４は線幅３Ｌのパターンとしてプレート４００に転写
されずに線幅Ｌの周期パターンとしてプレート４００に
転写されてしまう。

【００５９】そこで、本実施形態は、マスクの透過率又
は反射率を三種類以上に設定することによって所望のパ
ターン２０とダミーパターンとの露光量に差をつけて、
所望のパターン２０がプレート４００に解像されるよう
にした。このときの位相シフトマスクが本発明の一側面
としてのマスク２００である。この照明条件では、ゲー
ト部とダミーパターンの周期構造には解像性が良く，高
コントラストな像を得ることがきるが、近接効果が強く
出るので、コンタクト部周辺の形状が複雑で周期構造が
なくなっている部分では、像質が変化する。そのため、
第２の露光を例えば図２（Ｂ）又は（Ｃ）の絞り（有効
光源）を使う軸外照明（斜入射照明）に基いて行なう。
この軸外照明は細かなパターンは解像性が悪く、コンタ
クト部周辺の大きなパターンの形状の再現性がよい。こ
れらを合わせて重ね露光すると、微細なゲート部とそれ
より大きいコンタクト部が同時に形状再現性良く解像で
きる。このときの重ね露光の有効光源は例えば図２
（Ｄ）又は図２（Ｅ）である。

【００６０】以下、図６を参照して、本発明の一実施形
態である位相シフトマスク２００を説明する。ここで、
図６（Ａ）は、位相シフトマスク２００Ａの透過率分布
を表す概略平面図である。図６（Ｂ）は位相シフトマス
ク２００Ａの位相分布を表す概略平面図である。特徴的
に、本発明の位相シフトマスク２００は、図６（Ａ）に
示すように、三種類以上の透過率（本実施形態では透過
率０％、５０％及び１００％）を有する。図６に示すよ
うに、位相シフトマスク２００は、所望のパターン２１
０と、ダミーパターン２４０とから構成されるマスクパ
ターン２６０を有する。

【００６１】所望のパターン２１０はゲートパターン２
０に対応し、図６（Ａ）に示すように、透過率が１００
％に設定されている。所望のパターン２１０は、溝（光
透過部）２１４を介して平行に整列された一対のパター
ン部２１２ａ及び２１２ｂ（特に断らない限り、参照番
号２１２は両者を総括する。）から構成され、各パター
ン部２１２は、Ｂ断面を通る微細なゲート部２２０と、
Ａ断面を通る２つのコンタクト部２３０とから構成され
る。光透過部２１４は位相０度、透過率０％に設定され
ている。図６（Ｂ）に示すように、パターン２１２ａは
位相０に設定され、パターン２１２ｂは位相π（又は１
８０度）に設定されている。

【００６２】両ゲート部２２０は、それぞれ微細な線幅
Ｌを有する長方形であり、微細な間隔Ｌで平行に整列し
ている。本実施形態ではＬは０．１２μｍである。一
方、コンタクト部２３０は、それぞれ例示的に線幅３Ｌ
を有する長方形であり、二対のコンタクト部が微細な間
隔Ｌを介して平行に整列している。各パターン部２１２
には２つのコンタクト部２３０がゲート部２２０の両端
に設けられている。本発明は、微細な線幅と間隔がＬに
等しいゲート部２２０と微細な間隔Ｌを隔てて（ゲート
部２２０の）最小線幅Ｌに比べて大きい線幅（即ち、３
Ｌ）が並んだコンタクト部２３０とを同時に解像するこ
とを目的とする。

【００６３】ダミーパターン２４０は、２つのゲート部
２２０を解像するために、２つのゲート部２２０の両側
に複数形成され、同一ピッチ２Ｌを有する微細線幅Ｌと
微細間隔Ｌの周期的な構造を有する。ダミーパターン２
４０を所望のパターン２１０に付加して周期的な構造を
形成することによって、解像性能の向上と線幅の精度良
い制御が可能になる。この周期的なパターンは位相シフ
トマスクによって極限の解像力を得る。

【００６４】ダミーパターン２４０は、縁（遮光部）２
４１と、互いに平行な光透過部２４２と遮光部２４４と
を有する。遮光部２４１は、位相０、透過率０％に設定
されている。光透過部２４２及び遮光部２４４のそれぞ
れのＹ方向の幅はＬ（本実施形態では０．１２μｍ）に
等しい。光透過部２４２と遮光部２４４はＹ方向に交互
に整列し、それぞれの透過率は５０％と０％である。透
過率５０％の光透過部２４２は、例えば、ＭｏＳｉ系の
半透明な薄膜から構成される。

【００６５】光透過部２４２と遮光部２４４は、図６
（Ｂ）に示す位相に設定されている。より具体的には、
光透過部２４２ａ、２４２ｃ、２４２ｅが位相０に設定
され、光透過部２４２ｂ、２４２ｄ、２４２ｆが位相π
に設定されている。位相の設定は、例えば、ＭｏＳｉ系
半透膜の厚さと濃度を設定したり、ガラス等のマスクを
構成する基板の厚さを変化させたりすることにより行わ
れる。位相差は一周期分変化しても同じであるので、本
実施形態の位相は、整数ｎ×３６０度がプラスされたも
のであってもよい。

【００６６】次に、（例えば、図２（Ａ）に示す開口絞
り１５０Ａがもたらす照明光のような）光軸近傍に強度
分布のピークを有する照明光（又は小σ照明）と、（例
えば、図２（Ｂ）に示す開口絞り１５０Ｂがもたらす照
明光のような）軸外に強度分布のピークを有する照明光
（又は大σ照明）との和として生じる多重照明光（例え
ば、図２（Ｄ）に示す開口絞り１５０Ｄがもたらす照明
光）を利用して位相シフトマスク２００を露光した。こ
のとき、後述するプレート４００上に生じる光強度分布
の結果を図７に示す。プレート４００上の強度分布はプ
レート４００のレジストの露光量分布と解釈できる。

【００６７】図７（Ａ）の上図は光軸近傍に強度分布の
ピークを有する照明光（又は略垂直に入射する小σ照
明）でマスク２００を照明した場合のプレート４００上
に形成される、Ａ断面に関する光強度分布である。Ａ断
面においては、遮光部２１４の微細な間隔Ｌを隔ててゲ
ート部２２０の最小線幅Ｌに比べて大きい線幅３Ｌのコ
ンタクト部２３０が並んでいる。

【００６８】コンタクト部２３０は部分Ｐ_１に対応し、
光軸近傍に強度分布のピークを有する照明光によって最
小線幅Ｌよりも大きな線幅３Ｌと間隔Ｌのパターンが形
成される。部分Ｐ_１の強度はＩ３で、部分Ｐ_１に挟まれ
た部分Ｐ_４は遮光部２１４に対応して周辺強度に近い強
度Ｉ１を有する。この照明条件では、周期構造には解像
性が良く高コントラストな像を得やすいが、近接効果が
強いためにコンタクと部の複雑な形状なものには、形状
再現性が悪くなる。従って、Ｐ１は正確に線幅３Ｌで再
現されない。また、図６のＡ断面を切る位置を上下でず
らして強度分布をみると、Ｐ１の線幅が変化して、形状
再現性が悪い。ダミーパターン２４０は、コンタクト部
２３０の両側に中間強度Ｉ２と周辺強度に近い強度Ｉ１
を有するピッチ２Ｌの周期的な分布となる。部分Ｐ_２に
対応する光透過部２４２は透過率５０％を有するので部
分Ｐ_２において中間強度Ｉ２を有し、部分Ｐ_３に対応す
る遮光部２４４は透過率０％を有するので部分Ｐ_３にお
いて周辺強度に近いＩ１を有する。

【００６９】図７（Ａ）の中図は、軸外に強度分布のピ
ークを有する照明光（又は斜入射する大σ照明）でマス
ク２００を照明した場合のプレート４００上に形成され
る、Ａ断面に関する光強度分布である。軸外に強度分布
のピークを有する照明光でマスク２００を照明すると微
細なパターンは解像せず（即ち、図６に示すパターン２
４４は解像せずに）、ダミーパターン２４０に相当する
部分Ｐ_２及びＰ_３は強度Ｉ２’として結像し、２つのコ
ンタクト部２３０は互いに長さ３Ｌで間隔Ｌだけ離間し
ているのでピッチが４Ｌとなり、強度ピーク値（強度Ｉ
３’）と中間強度（強度Ｉ２’）して解像する。この照
明条件では微細なパターンは解像しないが形状再現性が
よく、コンタクト部の線幅は３Ｌとして再現性よく解像
する。Ａ断面近傍で断面位置をずらしても線幅変化は少
ない。

【００７０】図７（Ａ）の下図は、光軸近傍に強度分布
のピークを有する照明光と軸外に強度分布のピークを有
する照明光とが足し合わされた多重照明光によってマス
ク２００を照明した場合にプレート４００上に形成され
る、Ａ断面に関する光強度分布である。即ち、図７
（Ａ）の下図は同図の上図と中図の足し合わせである。
このように、２種類の照明光によりマスク２００を照明
するとプレート４００上には３値の光強度分布がコンタ
クト部２３０が強調された状態で形成される。コンタク
ト部２３０を解像するためには、強度Ｔ２＝Ｉ３’から
強度Ｔ１＝Ｉ３’＋Ｉ３の間の強度値をレジストの閾値
に設定すればよいことが理解される。

【００７１】図７（Ｂ）の上図は光軸近傍に強度分布の
ピークを有する照明光でマスク２００を照明した場合の
プレート４００上に形成される、Ｂ断面に関する光強度
分布である。光透過部２４２は透過率１００％を有する
から光強度Ｉ３を有する。光透過部２４２は透過率５０
％を有して光強度Ｉ２を有する。ダミーパターン２４０
は、中間強度Ｉ２と周辺強度Ｉ１でゲート部２２０と同
一のピッチ２Ｌで繰り返す周期パターンとなる。

【００７２】図７（Ｂ）の中図は、軸外に強度分布のピ
ークを有する照明光でマスク２００を照明した場合のプ
レート４００上に形成される、Ｂ断面の光強度分布であ
る。軸外に強度分布のピークを有する照明光でマスク２
００を照明すると微細なパターンは解像せず（即ち、図
６に示すパターン２４４は解像せずに）、ダミーパター
ン２４０は強度Ｉ２’として結像し、２つのゲート部２
２０は強度ピーク値（強度Ｉ３’）として解像する。

【００７３】図７（Ｂ）の下図は、光軸近傍に強度分布
のピークを有する照明光と軸外に強度分布のピークを有
する照明光とが足し合わされた照明光によってマスク２
００を照明した場合にプレート４００上に形成される光
強度分布である。即ち、図７（Ｂ）の下図は同図の上図
と中図の足し合わせである。このように、２種類の照明
光によりマスク２００を照明するとプレート４００上に
は５値の光強度分布が、ゲート部２２０が強調された状
態で形成される。ゲート部２２０を解像するためには、
強度Ｔ２＝Ｉ３’から強度Ｔ１＝Ｉ３’＋Ｉ３の間の強
度値をレジストの閾値に設定すればよいことが理解され
る。

【００７４】この結果、所望のパターン２１０をプレー
ト４００にマスク２００を交換せずに解像するために
は、プレート４００のレジストの閾値をＴ２とＴ１の間
に設定すればよい。そうすることによって、微細なパタ
ーンを解像すると同時にコンタクト部の大きなパターン
も線幅３Ｌとして形状再現性良く解像する。

【００７５】マスク２００は３つの透過率値が２つの位
相値からなるピッチ２Ｌの周期構造を有するため、光軸
近傍に強度分布のピークを有する照明光によってプレー
ト４００上の光強度分布は３値の周期構造になる。即
ち、光強度は、位相差がπの境界では強度がゼロとな
り、透過率が５０％の境界では中間強度Ｉ２とゼロの周
期的分布 となり、透過率が１００％の領域では最大値
である強度Ｉ３とゼロの周期的分布となり、全体的には
強度３値をもつピッチ２Ｌの周期的な分布となる。

【００７６】微細な部分を解像しないで擬似的な周期構
造を持たないようにするために、本実施形態はマスク２
００を軸外に強度分布のピークを有する照明光で照明す
る。軸外に強度分布のピークを有する照明光は、限界解
像以下のピッチ２Ｌの周期的位相シフトパターンは解像
せずに平坦な光強度分布を形成するが、透過率分布によ
って３値の光強度分布をプレート４００上に形成する。
透過率分布はピッチ２Ｌの限界解像以下の周期的分布を
形成することによって、軸外に強度分布のピークを有す
る照明光に対しては周期パターンが解像されないように
し、光軸近傍に強度分布のピークを有する照明光に対し
ては周期パターンが解像されるようにする。即ち、透過
率１００％のクロム膜等に覆われない部分は強度ピーク
値Ｉ３’となるが、線幅Ｌは解像しないのでぼけて間隔
Ｌを隔てた隣の線とは分離せず、図７（Ａ）及び（Ｂ）
の中図に示すように、線幅３Ｌの線となる。

【００７７】透過率５０％の半透膜に覆われた部分は中
間強度値Ｉ２’ となるが、線幅Ｌは解像しないのでぼ
けて間隔Ｌを隔てた隣の線とは分離せず平坦な強度分
布、ごく緩やかな周期的分布となる。

【００７８】以上より、周期構造をもつ強度３値の強度
分布と、大きな部分のみを解像する強度分布の足し合わ
せは、図６のような透過率分布と位相分布を持つマスク
２００を、光軸近傍に強度分布のピークを有する照明光
と軸外に強度分布のピークを有する照明光を（順次又は
同時に）両方含む多重照明によって実現される。

【００７９】投影光学系３００は、マスク２００に形成
されたマスクパターン２６０を経た回折光をプレート４
００上に結像するための開口絞り３２０を有する。投影
光学系３００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。色収差の補正が必要な場合には、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。上述し
たように、投影光学系３００の瞳面３２０に形成される
有効光源の形状は図２乃至図４に示す形状と同様であ
る。

【００８０】プレート４００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を広く含む。プレ
ート４００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−ｄｉｓ
ｉｌａｚａｎｅ）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。

【００８１】プレート４００はウェハステージ４５０に
支持される。ステージ４５０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、ステージ４５
０はリニアモータを利用してＸＹ方向にプレート４００
を移動する。マスク２００とプレート４００は、例え
ば、同期して走査され、図示しないマスクステージとウ
ェハステージ４５０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。ステージ４５０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３００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。

【００８２】結像位置調節装置５００は、ステージ４５
０に接続されてステージ４５０と共にプレート４００を
焦点深度の範囲内で図１に示すＺ方向に移動させ、プレ
ート４００の結像位置を調節する。露光装置１は、必要
があれば、Ｚ方向において異なる位置に配置されたプレ
ート４００に対して露光を複数回行うことにより、焦点
深度内における結像性能のばらつきをなくすこともでき
る。結像位置調節装置５００は、Ｚ方向に伸びる図示し
ないラックと、ステージ４５０に接続されてラック上を
移動可能な図示しないピニオンと、ピニオンを回転させ
る手段など、当業界で周知のいかなる技術をも適用する
ことができるので、ここでは詳しい説明は省略する。

【００８３】露光において、レーザー１１２から発せら
れた光束は、ビーム成形系１１４によりそのビーム形状
が所望のものに成形された後で、照明光学系１２０に入
射する。集光光学系１３０は、それを通過した光束をオ
プティカルインテグレータ１４０に効率よく導入する。
その際、露光量調節部１３２が照明光の露光量分布を調
節する。オプティカルインテグレータ１４０は照明光を
均一化し、開口絞り１５０は、光軸近傍に強度分布のピ
ークを有する照明光と軸外に強度分布のピークを有する
照明光とが合成された照明光を形成する。かかる照明光
はコンデンサーレンズ１６０を介して位相シフトマスク
２００を最適な照明条件で照明する。

【００８４】マスク２００には、所望のパターン２１０
と、パターン２１０に重ねられたダミーパターン２４０
とから構成されて、三種類以上の透過率を有するマスク
パターン２６０が形成されている。ゲート部２２０は、
ダミーパターン２４０に重ねられてＬ＆Ｓパターンをダ
ミーパターン２４０と共に形成し、位相シフトマスクに
より解像性能が高められている。

【００８５】マスク２００を通過した光束は投影光学系
３００の結像作用によって、プレート４００上に所定倍
率で縮小投影される。ステップアンドスキャン方式の露
光装置１であれば、光源部１１０と投影光学系３００は
固定して、マスク２００とプレート４００の同期走査し
てショット全体を露光する。更に、プレート４００のス
テージ４５０をステップして、次のショットに移り、プ
レート４００上に多数のショットを露光転写する。な
お、露光装置１がステップアンドリピート方式であれ
ば、マスク２００とプレート４００を静止させた状態で
露光を行う。

【００８６】光軸近傍に強度分布のピークを有する照明
光は位相シフトマスク２００を照明して微細な周期パタ
ーンの強度分布をプレート４００上に形成する。軸外に
強度分布のピークを有する照明光はマスク２００を照明
して粗く露光する。位相シフトマスクに割り当てられた
三種類以上の透過率はプレート４００上に、光軸近傍に
強度分布のピークを有する照明光と軸外に強度分布のピ
ークを有する照明光のそれぞれが３値の光強度分布を形
成することを可能にし、それらの足し合わせの照明光は
所望のパターン２１０が強調された光強度分布を形成す
ることを可能にする。この結果、プレート４００のレジ
ストの閾値を適当に選択することによって所望のパター
ン２１０をプレート４００上に形成することができる。
これにより、露光装置１は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。

【００８７】次に、図１２及び図１３を参照して、上述
の露光装置１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Ｌ＆ＳＩ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本発明
の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。

【００８８】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。

【００８９】

【実施例１】実施例１では図６に示す位相シフトマスク
２００と、レーザー１１２にＫｒＦエキシマレーザー
（波長２４８ｎｍ）と、図３（Ｅ）に示す絞り１５０Ｅ
（有効光源）と、ＮＡ０．６０の投影光学系３００とを
露光装置１に使用した。光軸近傍に強度分布のピークを
有する照明光のσを０．２に、輪帯照明光の外側σ_１を
０．８、内側σ_０を０．６とする。また、露光量調整部
１３２によって光軸近傍に強度分布のピークを有する照
明光と軸外に強度分布のピークを有する照明光との強度
比は１対１に設定した（照明条件１）。

【００９０】照明条件１における露光結果を図８に示
す。図８（Ａ）を参照するに、光軸近傍に強度分布のピ
ークを有する照明光を使用した場合には微小周期構造が
解像しているが、大きなパターン部分周辺は形状が歪ん
でいる。特にゲート部とコンタクト部の接している部分
は線がくびれており、断線の原因となるため好ましくな
い。図８（Ｂ）を参照するに、軸外（例えば、四重極）
照明光を使用した場合には、大きなパターン部のみが露
光されて微細周期パターンは解像されていない。図８
（Ｃ）を参照するに、これらを重ねた照明光を使用した
場合には所望のゲートパターン２１０全体が解像されて
いることが理解される。

【００９１】また、プレート４００上の光強度分布をＡ
断面に関して図９に、Ｂ断面に関して図１０に示す。限
界解像では近接効果が強いために図７に示す光強度分布
とは多少異なるものの、ほぼ同様の特徴を有することが
理解される。多重照明の結果、図８（Ｃ）に示すように
微細なパターンの解像性が非常によく、歪の無い０．１
２μｍのパターンが形成された。数式１における線幅Ｒ
を（λ／ＮＡ）で割ってｋ_１で規格化すると、ｋ_１＝
０．２９のパターンが解像されたことになる。また、軸
上の照明光の半径（σ）を大きくすると共に軸外の照明
光の内側半径（σ _０）を小さくしていくと、強度分布が
連続した有効光源による大σ照明となるが、この場合も
同様に解像性能が良く、多重照明の効果が得られる。

【００９２】

【実施例２】次に、照明条件を変更して同様の実験を行
った。ここでは、図６に示す位相シフトマスク２００
と、レーザー１１２にＫｒＦエキシマレーザーと、ＮＡ
０．６０の投影光学系３００とを露光装置１に使用し
た。

【００９３】かかる露光装置１を、（図３（Ａ）に示す
絞り１５０Ａ（有効光源）が与える照明光のような）瞳
面で光軸近傍に強度分布のピークを有する照明光、（図
３（Ｂ）に示す絞り１５０Ｂが与える照明光のような）
瞳面で軸外にピークを有する四重極照明光（図３（Ｄ）
において各円形開口の中心位置のσ_０を０．５、各辺の
大きさのσ_１を０．３とする。）、及び、瞳面で光軸近
傍に強度分布のピークを有する照明光と瞳面で軸外に強
度分布のピークを有する照明光が合成された、（図３
（Ｄ）に示す絞り１５０Ｄが与える照明光のような）五
重極照明光（中心部のσは０．３、他は四重極照明光と
同じ）でそれぞれ露光した。また、露光量調整部１３２
によって五重極照明光の光軸近傍に強度分布のピークを
有する照明光と軸外に強度分布のピークを有する照明光
との強度比は１対１に設定した（照明条件２）。かかる
照明条件２でも、図１１（Ａ）に示すように良好な結果
が得られた。

【００９４】また、マスクとして図６（Ａ）に示す透過
率分布を有し且つ位相シフトをさせないバイナリマスク
を、図２（Ｆ）に示すような絞り１５０Ｆ（有効光源）
により得た照明光で照明してＮＡ０．６０の投影光学系
３００により投影露光を行ったところ、図１１（Ｂ）に
示すような良好な結果が得られた。

【００９５】

【実施例３】次に、マスクパターンを変更して同様の実
験を行った場合について説明する。図１４に示すような
線幅と間隔が等しく５個並んだコンタクトホールパター
ンを所望のパターン２１０Ａに選択した。ホール径と間
隔は共に０．１５μｍ（ｋ_１＝０．３６３）とした。こ
こで、図１４は所望のパターンの概略平面図である。

【００９６】また、本実施例で使用したマスク２００Ａ
を図１５に示す。図１５（Ａ）は、マスク２００Ａの透
過率分布を表す概略平面図である。図１５（Ｂ）は、マ
スク２００Ａの位相分布を表す概略平面図である。図１
５（Ｂ）に示すように、マスク２００Ａにおいては、コ
ンタクトホールパターンが市松状に位相が０度と１８０
度に設定されている。

【００９７】マスク２００Ａは、図１５（Ａ）に示すよ
うに、透過率１００％に設定された所望のコンタクトホ
ールパターン２１０Ａと、透過率５０％に設定されたダ
ミーコンタクトホールパターン２２０Ａとが２次元的に
配列されたコンタクトホールパターン２３０Ａが形成さ
れており、透過率０％の遮光部２４０Ａを有する。この
ように、本実施例では、所望の位置のコンタクトホール
の透過率をダミーコンタクトホールのそれよりも大きく
して、露光量に差を設けている。図１９のマスクを用い
ても本実施例とほぼ同じ結果が得られるが、図１９のマ
スクの本実施例との違いは１９（Ｂ）に示す位相分布に
対しマスク２００の位相分布が同じ位相からなる点であ
る。

【００９８】位相分布２００Ａのマスクは位相シフトマ
スクであり、位相分布２００Ｂのマスクはバイナリマス
クである。図１５（Ｂ）に示すように、隣接するコンタ
クトホール２５０Ａ及び２６０Ａが市松状に位相が０度
とπ（１８０度）に設定されている。位相シフトマスク
に照明光を垂直に入射させると、隣接する光透過部を通
過する０次回折光が打ち消されるので、±１次回折光が
結像に使用される。±１次回折光は光強度が等しいの
で、０次回折光と＋１次又は−１次回折光を使用する場
合に比べて、干渉縞として得られるパターンのコントラ
ストは大きくなり、プレート４００上に良好なパターン
が得られることになる。

【００９９】実施例２の照明条件２に対する露光結果を
図１６に示す。同図に示すように、ホールの中央と両端
の大きさが均一で形状のひずみがなく、所望のコンタク
トホールパターンが良好にプレート４００に解像されて
いるのが理解される。

【０１００】位相シフトマスク２００Ａを垂直照明によ
って得られる解像度は最小ピッチがｋ_１＝（０．２５×
√２）×２、線幅と間隔が等しければ最小線幅がｋ_１＝
０．２５×√２＝０．３５３５５までとなる。従って、
０．１５μｍ（ｋ_１＝０．３６３）より微細な０．１４
μｍ以下のコンタクトホールは解像されないことにな
る。０．１４μｍ以下のコンタクトホールを解像するた
めには、例えば、公開特許２０００年第４０６５６号公
報の方法を用いて解像すればよい。同公報は二光束干渉
の重ね合わせによって二次元格子を作成する方法を提案
しており、縦横に周期的なコンタクトホール列の解像が
可能である。

【０１０１】

【実施例４】レーザー１１２にＫｒＦエキシマレーザー
と、図２（Ｆ）に示す絞り１５０Ｆ（有効光源）と、Ｎ
Ａ０．６０の投影光学系３００とを露光装置１を使用し
てホール径と間隔が０．１２μｍ（ｋ_１＝０．３６３）
に設定されたパターンを解像する。そのために図１９に
示す位相シフト分布２００Ｂのバイナリマスクで露光し
た。マスク２００Ｂは、図１４に示す所望のコンタクト
ホールパターンと類似するがために使用されるマスクで
ある。ここで、図１９（Ａ）は、マスク２００Ｂの透過
率分布を表す概略平面図である。図１９（Ｂ）は、マス
ク２００Ｂの位相分布を表す概略平面図である。マスク
２００Ｂは、２００Ａと同様に、透過率１００％で所望
のパターン２１０Ａに相当する所望のパターン２１０Ｂ
と、透過率５０％のダミーのパターン２２０Ｂとからな
るコンタクトホールパターン２３０Ｂと、透過率０％の
遮光部２４０Ｂとを有する。従って、本実施例でも、所
望の位置のコンタクトホールの透過率をダミーコンタク
トホールのそれよりも大きくして、露光量に差を設けて
いる。但し、マスク２００Ｂは、図１９（Ｂ）に示すよ
うに、各ホール２５０Ｂの位相は０に設定されているバ
イナリマスクである。

【０１０２】本実施例の露光結果を図２０に示す。同図
に示すように、ホールの中央と両端の大きさが均一で形
状のひずみがなく、所望のコンタクトホールパターンが
良好にプレート４００に解像されているのが理解され
る。

【０１０３】より詳しいプレート４００に転写される像
を図２１及び図２２に示す。図２１（Ａ）は、図１７に
示す照明によってマスク２００Ｂが照明された場合にプ
レート４００に転写される像を示し、図２２（Ａ）はそ
の場合のプレート４００上の光強度分布を示す。図２１
（Ｂ）は図１８に示す照明によってマスク２００Ｂが照
明された場合にプレート４００に転写される像を示し、
図２２（Ｂ）はその場合のプレート４００上の光強度分
布を示す。図２１（Ｃ）は、図１７に示す照明と図１８
に示す照明が多重された場合に（即ち、絞り１５０Ｆ
（有効光源）を使用した場合に）プレート４００に転写
される像を示し、図２２（Ｃ）はその場合のプレート４
００上の光強度分布を示す。これらは図７（Ｂ）の下図
に示す合成された結果に相当することが理解される。

【０１０４】もちろん、位相分布２００Ｂの代わりに位
相分布２００Ａを使用しても図２０に示すのと同様に良
好な解像を得ることができる。また、前述したように位
相分布図２００Ｂを斜入射照明して得られる像は位相分
布図２００Ｂを垂直照明して得られる像よりも若干性能
は劣るが、それでも非常に良く解像される。必要があれ
ば、露光量調整部１３２を介して図１７に示す照明光と
図１８に示す照明光の露光量の比を制御することもでき
る。

【０１０５】

【実施例５】４光束干渉と２光束干渉の重ね合わせによ
って形状が非常によく再現されている実施例を説明す
る。４光束干渉を用いると解像度Ｒは最小ピッチがｋ_１
＝（０．２５×√２）×２、線幅と間隔が等しければ最
小線幅がｋ_１＝０．２５×√２＝０．３５３５５までし
か得られない。従って、０．１５μｍ（ｋ_１＝０．３６
３）のパターンを解像した結果である。

【０１０６】本実施例では、レーザー１１２にＫｒＦエ
キシマレーザーと、図３（Ｃ）に示す絞り１５０Ｉと、
ＮＡ０．６０の投影光学系３００とを露光装置１に使用
して図１５に示す位相シフトマスクを露光した。この位
相シフトマスクと軸上の照明光によって４光束干渉し、
軸外の照明光で２光束干渉が得られる。

【０１０７】本実施例の露光結果を図２３に示す。同図
に示すように、孤立のパターンと密集したパターンの大
きさが均一で、非常に形状再現性よく解像されているこ
とが理解される。

【０１０８】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にその趣旨の範囲内で
様々な変形や変更が可能である。例えば、本実施例で
は、図７のようなパターンの最小ピッチの強度３値から
なる周期的強度分布と、大きな線幅で分布する強度多値
の強度分布を、位相分布２値、透過率分布３値のマスク
を垂直入射（または斜入射の微細パターンを解像する方
向）と斜入射（または斜入射の微細パターンを解像しな
い方向）の多重照明の露光方法によって実現しているも
のであるが、これに限定するものでなく、図７のような
強度分布の重ねあわせを実現するものであればどのよう
な露光方法であってもよい。

【０１０９】

【発明の効果】本発明のマスク、露光方法及び装置によ
れば、微細な（例えば、０．１５μｍ以下の）線幅を持
ち、マスクを交換せずに、解像度良く露光可能な露光す
ることができる。また、かかる露光方法及び装置を使用
したデバイス製造方法は高品位なデバイスを製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の露光装置の概略ブロック図である。

【図２】 図１に示す露光装置の開口絞りの例示的形状
の概略平面図である。

【図３】 図１に示す開口絞りの別の例示的形状の概略
平面図である。

【図４】 図１に示す開口絞りの更に別の例示的形状の
概略平面図である。

【図５】 所望のパターンの概略平面図である。

【図６】 本発明の位相シフトマスクの一例の概略平面
図である。

【図７】 光軸近傍に強度分布のピークを有する照明光
及び／又は軸外に強度分布のピークを有する照明光を利
用して図６に示す位相シフトマスクを照明した場合に図
１に示す露光装置のプレートに現れる光強度分布であ
る。

【図８】 光軸近傍に強度分布のピークを有する照明光
及び／又は軸外に強度分布のピークを有する照明光を利
用して図６に示すマスクを照明した場合にプレートに転
写されるパターンを示す平面図である。

【図９】 光軸近傍に強度分布のピークを有する照明光
及び／又は軸外に強度分布のピークを有する照明光を利
用して図６に示すマスクを照明した場合にプレートに現
れる、Ａ断面に関する光強度分布である。

【図１０】 光軸近傍に強度分布のピークを有する照明
光及び／又は軸外に強度分布のピークを有する照明光を
利用して図６に示すマスクを照明した場合にプレートに
現れる、Ｂ断面に関する光強度分布である。

【図１１】 図６に示す位相シフトマスクを絞り１５０
Ｄの有効光源の照明条件で照明した場合と、バイナリマ
スクを１５０Ｆの有効光源の照明条件で照明した場合の
プレートに転写されたパターンを示す平面図である。

【図１２】 本発明の露光装置を有するデバイス製造方
法を説明するためのフローチャートである。

【図１３】 図１２に示すステップ４の詳細なフローチ
ャートである。

【図１４】 別の所望のパターンの概略平面図である。

【図１５】 図１４に示す所望のパターンにダミーのパ
ターンを重ねることによって形成された位相シフトマス
クの一例の概略平面図である。

【図１６】 図１５に示す位相シフトマスクを照明した
場合にプレートに転写される露光パターンの結果であ
る。

【図１７】 図２（Ｆ）に示す開口絞りのある一部の開
口がもたらす照明光の有効光源形状を示す平面図であ
る。

【図１８】 図２（Ｆ）に示す開口絞りの残りの開口が
もたらす照明光の有効光源形状を示す平面図である。

【図１９】 図１４に示す所望のパターンであって、よ
りホール径及び間隔が小さいものを露光するために私用
される位相シフトマスクの概略平面図である。

【図２０】 図１９に示す位相シフトマスクを照明した
場合にプレートに転写された露光パターンの結果であ
る。

【図２１】 図１７に示す照明光及び／又は図１８に示
す照明光により図１９に示すマスクを照明した場合にプ
レートに転写されるパターンの結果である。

【図２２】 図１７に示す照明光及び／又は図１８に示
す照明光により図１９に示すマスクを照明した場合にプ
レート上に現れる光強度分布である。

【図２３】 本発明の実施例の露光結果である。

【符号の説明】

１ 露光装置 １００ 照明装置 １２０ 照明光学系 １３２ 露光量調整部 １５０ 開口絞り ２００ マスク ２１０ 所望のパターン ２４０ ダミーのパターン ２６０ マスクパターン ３００ 投影光学系 ３２０ 瞳 ４００ プレート

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所望のパターンと、当該パターンに重ね
   られた周期性のあるダミーのパターンと、三種類以上の
   透過率又は三種類以上の反射率とを有する位相シフトマ
   スクを形成し、 瞳面で光軸近傍に強度分布のピークを有する照明光と瞳
   面で軸外に強度分布のピークを有する照明光とを利用し
   て前記位相シフトマスクを照明し、 前記マスクを経た光を被露光体に投影光学系を介して投
   影することによって、前記所望のパターンで前記被露光
   体を露光することを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 所望のパターンと、当該パターンに重ね
   られた周期性のあるダミーのパターンと、三種類以上の
   透過率又は三種類以上の反射率とを有するバイナリマス
   クを形成し、 前記所望のパターンを解像する方向から照明する斜入射
   照明と前記所望のパターンを解像しない方向から照明す
   る斜入射照明で前記マスクを照明し、 前記マスクを経た光を被露光体に投影光学系を介して投
   影することによって、前記所望のパターンで前記被露光
   体を露光することを特徴とする露光方法。
3. 【請求項３】 マスク上のパターンを投影光学系により
   被露光体上に露光する露光方法において、 所望のパターン領域に微細周期パターンを重ねた位相シ
   フトマスクを用い、当該位相シフトマスクの透過率値は
   三以上の多値透過率からなり、小σ照明と大σ照明で前
   記マスクを照明することを特徴とする露光方法。
4. 【請求項４】 マスク上のパターンを投影光学系により
   被露光体上に露光する露光方法において、 所望のパターン領域に周期パターンを重ねたバイナリマ
   スクを用い、当該マスクの透過率値又は反射率値は三種
   類以上あり、矩形環状照明又は照明系の有効径以上の部
   分を遮光することで角のとれた四辺照明で前記マスクを
   照明することを特徴とする露光方法。
5. 【請求項５】 所望のコンタクトホールのパターンと、
   当該コンタクトホールの各ホールの透過率よりも小さな
   透過率を有するコンタクトホールのパターンとが配列さ
   れたパターンを位相シフトマスクに形成し、 瞳面で光軸近傍に強度分布のピークを有する照明光と該
   瞳面で軸外に強度分布のピークを有する照明光とを利用
   して前記マスクを照明して、 前記マスクを経た光を被露光体に投影光学系を介して投
   影することによって、前記所望のコンタクトホールのパ
   ターンで前記被露光体を露光することを特徴とする露光
   方法。
6. 【請求項６】 マスク上のパターンを投影光学系により
   被露光体に露光する露光方法において、 所望の位置のコンタクトホールの透過率又は反射率を他
   のコンタクトホールの透過率又は反射率よりも大きくし
   てある複数のコンタクトホールが配列された位相シフト
   マスクを小σ照明と大σ照明で照明することを特徴とす
   る露光方法。
7. 【請求項７】 マスク上のパターンを投影光学系により
   被露光体に露光する露光方法において、 所望の位置のコンタクトホールの透過率又は反射率を他
   のコンタクトホールの透過率又は反射率よりも大きくし
   てある複数のコンタクトホールが配列されたバイナリマ
   スクを矩形環状照明または照明系の有効径以上の部分を
   遮光することで角のとれた四辺照明で照明することを特
   徴とする露光方法。
8. 【請求項８】 前記小σ照明は、円形の有効光源形状を
   有することを特徴とする請求項３又は６記載の露光方
   法。
9. 【請求項９】 前記小σ照明は、σが０．３以下である
   ことを特徴とする請求項３又は６記載の露光方法。
10. 【請求項１０】 前記大σ照明は、四重極の有効光源形
    状を有することを特徴とする請求項３又は６記載の露光
    方法。
11. 【請求項１１】 前記大σ照明は、σが０．６以上であ
    ることを特徴とする請求項３又は６記載の露光方法。
12. 【請求項１２】 前記四重極の各照明光は等しいσを有
    することを特徴とする請求項７記載の露光方法。
13. 【請求項１３】 前記大σ照明は、輪帯の有効光源形状
    を有することを特徴とする請求項３又は６記載の露光方
    法。
14. 【請求項１４】 前記マスクの位相値数を２以上とする
    ことを特徴とする請求項１、３、５、６のうちいずれか
    一項記載の露光方法。
15. 【請求項１５】 マスク上のパターンを投影光学系によ
    り被露光面体に露光する露光方法において、 所望の位置のコンタクトホールの透過率又は反射率を他
    のコンタクトホールの透過率よりも大きくした複数のコ
    ンタクトホールを配列させたマスクを大σの矩形環状照
    明で照明することを特徴とする露光方法。
16. 【請求項１６】所望のコンタクトホールのパターンと、
    当該パターンの各ホールよりも透過率又は反射率が小さ
    なコンタクトホールのパターンとが配列されたパターン
    をマスクに形成し、 前記所望のコンタクトホールのパターンが解像され且つ
    当該所望のコンタクトホールのパターン以外の解像とし
    ての偽解像が抑制されるように前記マスクを照明して前
    記マスクを経た光を被露光体に投影光学系を介して投影
    することによって、前記所望のコンタクトホールのパタ
    ーンで前記被露光体を露光することを特徴とする露光方
    法。
17. 【請求項１７】前記複数のコンタクトホールは行と列を
    成すように２次元的に配列してあることを特徴とする請
    求項１乃至１６のうちいずれか一項記載の露光方法。
18. 【請求項１８】 請求項１乃至１７のうちいずれか一項
    記載の露光方法を行うことができる露光モードを有する
    ことを特徴とする露光装置。
19. 【請求項１９】 マスクのパターンを照明する照明系、
    及び前記マスクのパターンを被露光体上に投影する投影
    光学系を有する露光装置において、 前記マスクが所望のパターン領域に微細周期パターンを
    重ねた透過率値の数が３以上の多値透過率又は３以上の
    多値反射率の位相シフトマスクからなる場合、前記照明
    系は、小σ照明と大σ照明の照明を行うことを特徴とす
    る露光装置。
20. 【請求項２０】 マスクのパターンを照明する照明系、
    及び前記マスクのパターンを被露光体上に投影する投影
    光学系を有する露光装置において、 前記マスクがコンタクトホールを配列したパターンを有
    し、且つ、所望の位置のコンタクトホールの透過率又は
    反射率は他のダミーコンタクトホールの透過率又は反射
    率よりも大きいマスクである場合、前記照明系は小σ照
    明と大σ照明で前記マスクを照明することを特徴とする
    露光装置。
21. 【請求項２１】 前記２次元配列コンタクトホールパタ
    ーンは市松状に位相が０度と１８０度に設定された位相
    シフトマスクからなることを特徴とする請求項２０記載
    の露光装置。
22. 【請求項２２】 前記大σ照明は輪帯の有効光源形状を
    形成し、前記小σ照明は前記輪帯の内側に設けられた円
    形の有効光源形状を形成することを特徴とする請求項１
    ９又は２０記載の露光装置。
23. 【請求項２３】 前記多重有効光源形状が五重極になる
    ように五重極の開口を有する絞りを含むことを特徴とす
    る請求項１９又は２０記載の露光装置。
24. 【請求項２４】 前記大σ照明は四重極の有効光源形状
    を有し、前記四重極の各照明光のσは等しいことを特徴
    とする請求項１９又は２０記載の露光装置。
25. 【請求項２５】 前記光軸近傍に強度分布のピークを有
    する照明光と前記軸外に強度分布のピークを有する照明
    光のそれぞれの露光量を調整する装置を有することを特
    徴とする請求項１９又は２０記載の露光装置。
26. 【請求項２６】 請求項１７乃至２５記載のうちいずれ
    か一項記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光する
    ステップと、 前記投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行
    うステップとを有するデバイス製造方法。
27. 【請求項２７】 請求項１７乃至２５記載のうちいずれ
    か一項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。
28. 【請求項２８】 所望のパターンと当該パターンに重ね
    られた周期性のあるダミーのパターンとが形成され、三
    種類以上の透過率とを有することを特徴とするマスク。
29. 【請求項２９】 ２次元に配列された複数のコンタクト
    ホールのパターンが形成され、所望の位置のコンタクト
    ホールの透過率又は反射率は他のダミーコンタクトホー
    ルの透過率又は反射率よりも大きくされたマスク。
30. 【請求項３０】 マスクに所望のパターンを形成し、 当該パターンに周期性のあるダミーのパターンを重ね合
    わせ、 前記所望のパターン及び前記ダミーのパターンの透過率
    又は反射率を三種類以上に設定することを特徴とする前
    記マスクの製造方法。
31. 【請求項３１】 マスクに２次元に配列された複数のコ
    ンタクトホールのパターンを形成し、 所望の位置のコンタクトホールを他の位置のコンタクト
    ホールの透過率又は反射率よりも大きく設定することを
    特徴とする前記マスクの製造方法。
32. 【請求項３２】前記マスクは、ＥＵＶ光を反射する反射
    型マスクであることを特徴とする請求項２９乃至３１の
    いずれか一項記載のマスクの製造方法。