CN101128917B - 曝光方法、电子元件制造方法、曝光装置以及照明光学装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种高解析度且廉价的曝光方法，其是在形成构成电子元件的微细图案时所使用的适宜的曝光方法。本发明的曝光方法包括：将两个绕射光栅串联于光路中，且将构成电子元件的晶圆等与两个绕射光栅以特定间隔进行配置，并使绕射光栅所产生的干涉条纹的明暗图案在晶圆等上曝光。根据需要，改变半导体晶圆与该绕射光栅的位置关系并进行上述曝光。

Description

曝光方法、电子元件制造方法、曝光装置以及照明光学装置

技术领域

本发明是关于半导体集成电路、平面显示装置、薄膜磁头、微机械等电子元件制造制程工序中，微细图案形成制程工序中所使用的曝光方法及使用该曝光方法的电子元件制造方法，以及用于该方法的适宜的曝光装置及照明光学装置。 

背景技术

在半导体集成电路等电子元件的制造制程工序中，形成微细图案时，一般使用光微影技术。其是将光阻剂(感光性薄膜)形成于晶圆等被加工基板表面，并借由具有对应于应形成的图案形状的光量分布的曝光用光的曝光制程工序、显影制程工序以及蚀刻制程工序等，在被加工基板上形成期望国家最先进的电子元件制造，在上述曝光制程工序中，主要使用投影曝光方法作为曝光方法。 

其是将可形成的图案放大4倍或5倍后形成于光罩(亦称标线片，reticle)上，并将照明光照射于此，利用缩小投影光学系将其透射光曝光转印于晶圆上。 

投影曝光方法中可形成的图案的微细度，由缩小投影光学系的解析度而决定，其与将曝光波长除以投影光学系统的数值孔径(NA)而得的值大致相等。因此，为形成更微细的电路图案，必须具有更短波长的曝光光源与更高NA的投影光学系统。 

另一方面，如同非专利文献1及非专利文献2中所揭示那样，亦提出有如下方案：将绕射光栅配置于光源与晶圆等被加工基板之间，使照明光照射至该绕射光栅时产生的多个绕射光在被加工基板上产生干涉，利用其干涉条纹的明暗图案在被加工基板上形成微细图案的方法(以下称作“干涉曝光方法”)。 

【非专利文献1】J.M.Carter等：“Interference Lithography”http://snl.mit.edu/project_document/SNL-8.pdf 

【非专利文献2】Mark L.Schattenburg等：“Grating ProductionMethods”http://snl.mit.edu/papers/presentations/2002/MLS-Con-X-2002-07-03.pdf 

上述先前的曝光方法中的投影曝光方法中，为获得更高解析度，必须具有更短波长的光源与更高NA的投影光学系统。 

然而，目前最先进的曝光装置中，将曝光光的波长短波长化为193nm，而今后进一步的短波长化，自可使用的透镜材料的方面考虑，较为困难。 

又，目前最先进的投影光学系统的NA达到0.92左右，而超过此值的高NA化，较为困难，并成为曝光装置的制造成本大幅上涨的原因。 

另一方面，干涉曝光方法中，为提高所形成的干涉条纹的对比度，且在照明光行进方向上在较广范围内获得高对比度的干涉条纹，要求使发生干涉的光线束之间具有较高空间可干涉性。另一方面，为确保在被曝光基板上曝光光照度的均匀性，必须使照射至被曝光基板上的照明光，以某种程度的入射角度范围入射，此与一般而言的上述较高空间可干涉性相反，故而难以同时实现两者。 

发明内容

本发明鉴于上述课题研制而成，第1目的在于提供一种可廉价形成微细图案的曝光方法，该细微图案具体而言是近于或小于光的曝光波长的微细图案。 

更具体而言，本发明的目的在于提供一种良好的干涉曝光方法，其在被加工基板附近在照明光行进方向的较广范围内获得高对比度的干涉条纹，同时在被加工基板面内较广范围部分上实现均匀的照明光照度分布。 

又，本发明的目的在于提供使用有上述曝光方法的电子元件制造方法，并且提供用于上述曝光方法的适宜的曝光装置以及照明光学装置。 

本发明相关的第1曝光方法的发明，其特征在于：是借由来自光源的照明光使图案在感光性基板上曝光的曝光方法，包括如下工序：对第1绕射光栅照射该照明光的工序，该第1绕射光栅在第1方向上具有周期方向，且与第1方向直交的第2方向上具有长度方向；使来自该第1绕射光栅的绕射光照射至第2绕射光栅的工序，该第2绕射光栅配置在与该光源相反侧，离该第1绕射光栅仅1mm以上15mm以下的第1有效距离，并且在该第1方向上具有周期方向；以及使来自该第2绕射光栅的绕射光照射至该感光性基板上的工序，该感光性基板配置在与该第1绕射光栅相反侧，距该第2绕射光栅的距离仅为与该第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离，并且该第1曝光方法中，照射至该第1绕射光栅上特定一点的该照明光，是以多个照明光为主要成分，该多个照明光的行进方向，包括该第2方向且与垂直于该第1绕射光栅的特定平面一致，或自上述特定平面偏移2[mrad]以内。 

继而，照射至该第1绕射光栅的该照明光的主要成分，其行进方向自 该特定平面内方向的偏移，作为一例，亦可设置以小于等于1[mrad]为有效角度。 

本发明相关的第2曝光方法的发明，其特征在于：是借由来自光源的照明光使图案在感光性基板上曝光的曝光方法，包括如下工序：对第1绕射光栅照射该照明光的工序，该第1绕射光栅在第1方向上具有周期方向，且与第1方向直交的第2方向上具有长度方向；使来自该第1绕射光栅的绕射光照射至第2绕射光栅的工序，该第2绕射光栅配置在与该光源相反侧，离第1绕射光栅仅1mm以上15mm以下的第1有效距离，并且在该第1方向上具有周期方向；以及使来自该第2绕射光栅的绕射光照射至该感光性基板上的工序，该感光性基板配置在与该第1绕射光栅相反侧，距该第2绕射光栅的距离仅为与该第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离，并且该第2曝光方法中，照射至该第1绕射光栅上特定一点上的该照明光的有效入射角度，其范围是在该第1方向上小于等于2[mrad]，在该第2方向上大于2[mrad]。 

进而，亦可设置照射至该第1绕射光栅上特定一点的上述照明光，其有效入射角度的范围是在该第1方向上小于等于1[mrad]，在该第2方向上大于5[mrad]。 

根据本发明的第1曝光方法以及第2曝光方法的发明，对于第1绕射光栅与第2绕射光栅的周期方向以及长度方向，为使照明光入射角度的有效范围最优化，可在感光性基板上，以充足宽裕度形成具有高对比度即高解析度的干涉条纹，并将其曝光于感光性基板上。 

本发明相关的第3曝光方法的发明，其特征在于：是借由来自光源的照明光使图案在感光性基板上曝光的曝光方法，包括如下工序：对第1绕射光栅照射该照明光的工序，该第1绕射光栅在第1方向上具有周期方向，而与第1方向直交的第2方向上具有长度方向；使来自该第1绕射光栅的绕射光照射至第2绕射光栅的工序，该第2绕射光栅配置在与该光源相反侧，离第1绕射光栅仅1mm以上15mm以下的第1有效距离，并且在该第1方向上具有周期方向；以及使来自该第2绕射光栅的绕射光照射至该感光性基板上的工序，该感光性基板配置在与该第1绕射光栅相反侧，距该第2绕射光栅的距离仅为与该第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离，并且该第3曝光方法中，在该第1绕射光栅及该基板之间的光路上，设有其绕射光透射率根据其绕射光的行进方向而改变的绕射光选择部件。 

作为一例，可设该绕射光选择部件，在其绕射光中，比起对自该第1绕射光栅或第2绕射光栅所射出的0次的绕射光的，透射率而言，对自第1 绕射光栅或者该第2绕射光栅所射出的1次的绕射光的透射率较高。 

根据本发明的第3曝光方法的发明，可使自第1绕射光栅或第2绕射光栅所产生的绕射光中，具有特定行进方向的绕射光相对其他绕射光而减少，且所期望的绕射光可相对优先地形成干涉条纹于感光性基板上。因此，可形成具有更高对比度且更好的干涉条纹，并可将其曝光于感光性基板上。 

本发明第1曝光方法、第2曝光方法以及第3曝光方法的发明的任何一个中，可设置其第1绕射光栅形成于第1透过性平板的光源侧表面上或者其附近。又，可设置其第2绕射光栅形成于第2透过性平板的第1绕射光栅侧表面上或者其附近。 

本发明第1曝光方法、第2曝光方法以及第3曝光方法的发明的任何一个中，其第1有效距离与其第2有效距离的至少其中之一，或者其第1有效距离与其第2有效距离之差，均可根据照明于其基板上的照明光在第1方向的收敛发散状态或其基板的伸缩而决定。 

或者，亦可设置为，照明于其第1绕射光栅上的其照明光在第1方向的收敛发散状态，根据其第1有效距离及其第2有效距离、其基板的伸缩而决定。 

本发明第1曝光方法、第2曝光方法以及第3曝光方法的发明的任何一个中，亦可设置各工序为，在其第2方向上，相对扫描其第1绕射光栅及其第2绕射光栅与其基板并且进行曝光，是借由扫描曝光而进行。进而，亦可设置其基板上其照明光所照射区域的形状，根据其第1方向位置而变化其第2方向的宽度。 

又，亦可设置其第2绕射光栅与其基板之间的光路，由其曝光波长中折射率大于等于1.2的介电体来充满。或者，亦可设置其第1绕射光栅与其基板之间的光路，由其曝光波长中折射率大于等于1.2的介电体来充满。 

本发明相关的第1电子元件制造方法的发明，其特征为于构成电子元件的电路图案的形成工序中至少一部分，使用任一个上述本发明的曝光方法。 

继而，本发明相关的第2电子元件制造方法的发明，其特征为于构成电子元件的电路图案的形成工序中至少一部分，使用利用投影曝光装置的投影曝光方法与上述任一个本发明的曝光方法的合成曝光。 

本发明相关的第1曝光装置的发明，其特征在于：是用以将来自光源 的照明光与第1绕射光栅及第2绕射光栅所产生的干涉图案，曝光于感光性基板上的曝光装置，包括第1保持机构，其使该第1绕射光栅的周期方向保持与第1方向一致，使该第1绕射光栅的长度方向与直交于该第1方向的第2方向一致，使该第1绕射光栅与第1面一致；第2保持机构，其使该第2绕射光栅的周期方向保持与该第1方向一致，使该第2绕射光栅的长度方向与该第2方向一致，并且使该第2绕射光栅与第2面一致，而该第2面在与该光源相反侧，离该第1面仅1mm以上15mm以下的第1有效距离；基板保持机构，其保持该基板使与第3面一致，该第3面在与该第1面相反侧，距该第2面的距离仅为与该第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离；以及照明光学系统，其是用以将来自该光源的该照明光照射至该第1面，其将照射至该第1面内特定一点上的该照明光的主要成分设为多个照明光，该些照明光的行进方向包括该第2方向且与垂直于该第1面的特定平面一致，或是自上述特定平面偏移2[mrad]以内。 

继而，照射至该第1面的该照明光的主要成分，其行进方向自该特定平面内方向的偏移，作为一例，亦可设置以小于等于1[mrad]为有效角度。 

本发明相关的第2曝光装置的发明，其特征在于：是用以将来自光源的照明光与第1绕射光栅及第2绕射光栅所生成的干涉图案，曝光于感光性基板上的曝光装置，包括：第1保持机构，其使该第1绕射光栅的周期方向保持与第1方向一致，使该第1绕射光栅的长度方向与直交于该第1方向的第2方向一致，使该第1绕射光栅与第1面一致；第2保持机构，其使该第2绕射光栅的周期方向保持与该第1方向一致，使该第2绕射光栅的长度方向与该第2方向一致，并且使该第2绕射光栅与第2面一致，该第2面在与该光源相反侧，离该第1面仅1mm以上15mm以下的第1有效距离；基板保持机构，其保持该基板使与第3面一致，该第3面在与该第1面相反侧，距该第2面的距离仅为与该第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离；以及照明光学系统，其是用以将来自该光源的该照明光照射至该第1面，并将照射至该第1面内特定一点上的该照明光设为具有如下有效入射角度范围的照明光：在该第1方向上小于等于2[mrad]，在该第2方向上大于2[mrad]。 

进而，亦可设置照射至该第1面上特定一点的该照明光，其有效入射 角度的范围是在该第1方向上小于等于1[mrad]，在该第2方向上大于5[mrad]。 

根据本发明第1曝光装置以及第2曝光装置的发明，可使第1绕射光栅与第2绕射光栅的周期方向及长度方向，与照明光入射角度的有效范围的关系最优化，在此状态下，进行对该感光性基板的曝光。因此，在该感光性基板上，可以充足宽裕度来形成高对比度即高解析度的干涉条纹，并将其曝光于感光性基板上。 

又，亦可设置该照明光学系统，具有照明光均匀化单元，其使该第1面内其照明光强度分布均匀化。 

继而，作为一例，亦可设置该照明光均匀化单元，包括透镜元件沿着该第2方向排列的至少一个复眼透镜。 

本发明相关的第3曝光装置的发明，其特征在于：是用以将来自光源的照明光与第1绕射光栅及第2绕射光栅所生成的干涉图案，曝光于感光性基板上的曝光装置，包括第1保持机构，其使该第1绕射光栅的周期方向保持与第1方向一致，使该第1绕射光栅的长度方向与直交于该第1方向的第2方向一致，使该第1绕射光栅与第1面一致；第2保持机构，其使该第2绕射光栅的周期方向保持与该第1方向一致，使该第2绕射光栅的长度方向与该第2方向一致，并且使该第2绕射光栅与第2面一致，该第2面在与该光源相反侧，离该第1面仅1mm以上15mm以下的第1有效距离；基板保持机构，其保持该基板使与第3面一致，该第3面在与该第1面相反侧，距该第2面的距离仅为与该第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离；照明光学系统，其是用以将来自该光源的该照明光照射至该第1面；以及第3保持机构，其使绕射光选择部件保持与该第1面及该第3面之间的第4面一致，该绕射光选择部件相对于该绕射光的透射率，对应于该绕射光的行进方向而改变。 

本发明相关的第4曝光装置的发明，其特征在于：是用以将来自光源的照明光与第1绕射光栅及第2绕射光栅所生成的干涉图案，曝光于感光性基板上的曝光装置，包括：第1保持机构，其使该第1绕射光栅的周期方向保持与第1方向一致，使该第1绕射光栅的长度方向与直交于该第1方向的第2方向一致，使该第1绕射光栅与第1面一致；第2保持机构，其使该第2绕射光栅的周期方向保持与该第1方向一致，使该第2绕射光 栅的长度方向与该第2方向一致，并且使该第2绕射光栅与第2面一致，该第2面在与该光源相反侧，离该第1面仅1mm以上15mm以下的第1有效距离；基板保持机构，其保持该基板使与第3面一致，该第3面在与该第1面相反侧，距该第2面的距离仅为与该第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离；照明光学系统，其是用以将来自该光源的该照明光照射至该第1面；以及绕射光选择部件，其配置于该第1面与该第3面之间，并且相对于该绕射光的透射率是对应于该绕射光的行进方向而改变。 

根据本发明第3曝光装置以及本发明第4曝光装置的发明，可使由第1绕射光栅或第2绕射光栅产生的绕射光中，具有特定行进方向的绕射光相对其他绕射光而减少，且所期望的绕射光相对优先地形成干涉条纹于感光性基板上。因此，可形成更高对比度且更好的干涉条纹，并将其曝光于感光性基板上。 

再者，在本发明第4曝光装置的发明中，作为一例，可设其绕射光选择部件，比起对射入该绕射光选择部件的0次的绕射光，的透射率而言，对射入该绕射光选择部件的1次的绕射光的透射率较高。 

或者，亦可设置为，其第1有效距离与其第2有效距离的至少一个，或者其第1有效距离与其第2有效距离之差，根据照明于其第1面的其照明光于其第1方向的收敛发散状态或其基板的伸缩而决定。 

又，亦可设置为，照明于该第1面的该照明光在该第1方向的收敛发散状态，根据其第1有效距离及其第2有效距离、其基板的伸缩而决定。 

并且，在本发明第1曝光装置、第2曝光装置、第3曝光装置及第4曝光装置的发明的任何一个中，可设置其第1保持机构及其第2保持机构、或者其基板保持机构的任何一个，均包括扫描机构，该扫描机构使其第1绕射光栅及其第2绕射光栅与其基板的相对位置关系，在其第2方向上相对移动。 

或者，亦可设置为，其第1保持机构及其第2保持机构、或者其基板保持机构的任何一个，均包括移动机构，该移动机构使其第1绕射光栅及其第2绕射光栅与其基板的相对位置关系，在其第1方向上相对移动。 

再者，本发明第1曝光装置、第2曝光装置、第3曝光装置以及第4曝光装置的发明的任何一个中，均可设为包括液体供给机构，该液体供给机构使其第2面与其第3面的至少一部分，充满其曝光波长中折射率大于等于1.2的介电液体。 

附图说明

图1是表示本发明的曝光装置的概略图。 

图2(A)～图2(B)是针对第1绕射光栅G11以及第2绕射光栅G21的一例的说明图。图2(A)表示形成于第1透光性平板P1上的第1绕射光栅G11的图，图2(B)表示形成于第2透光性平板P2上的第2绕射光栅G21的图。 

图3表示第1绕射光栅G11及第2绕射光栅G21与晶圆W的位置关系，以及绕射光LP、LM、LP0、LP1的剖面图。 

图4表示形成于晶圆W上的干涉条纹的强度分布的剖面图。 

图5表示第1有效距离L1以及第2有效距离L2的图。 

图6(A)～图6(D)是照明光的入射角度偏移，对形成于晶圆W上的干涉条纹的强度分布的位置偏移所产生的影响的说明图。图6(A)与图6(B)表示照明光的入射角度无偏移的情形下的图，图6(C)与图6(D)表示照明光的入射角度存在偏移的情形下的图。 

图7(A)～图7(D)表示照明光均匀化单元的一例的图。图7(A)表示输入复眼透镜11的XY面内的形状的图，图7(B)表示复眼透镜13的XY面内的形状的图，图7(C)表示自+X方向观察的侧面图，图7(D)表示自-Y方向观察的侧面图。 

图8(A)～图8(C)表示照明光对第1透光性平板的入射角度范围的图。图8(A)表示自第+X方向观察的侧面图，图8(B)表示自-Y方向观察的侧面图，图8(C)表示孔径光阑28的图。 

图9(A)～图9(B)表示二次光源位置修正单元的一例的图。 

图10(A)～图10(B)表示二次光源位置修正单元的另一例的图。 

图11(A)～图11(B)表示照明光均匀化单元的其他例的图。图11(A)表示自+X方向观察的侧面图，图11(B)表示自-Y方向观察的侧面图。 

图12表示本发明的曝光装置的其他实施例的图。 

图13(A)～图13(B)表示视场光阑22的例的剖面图。 

图14表示本发明的曝光装置的另外其他实施例的图。 

图15(A)～图15(B)是照明光对第1透光性平板的收敛发散状态的说明图。 

图16表示绕射光选择部件的图。 

图17表示绕射光选择部件的透射率与入射角度的关系图。 

图18表示将第1绕射光栅G13与第2绕射光栅G14，分别设置于透光性平板P3的两面的状态图。 

图19表示将第2绕射光栅G16实际设置于第2透光性平板P6的内部的例图。 

图20是表示第1透光性平板P1的保持机构36a、第2透光性平板P2的保持机构37a的图。 

图21(A)～图21(B)是表示第2透光性平板P2的更换机构42等的图。图21(A)是其仰视图，图21(B)是其A-B位置处的剖面图。 

图22(A)～图22(B)是晶圆W与第2透光性平板P2之间等充满液体的机构说明图。图22(A)是仅于晶圆W与第2透光性平板P2之间充满液体的机构说明图，图22(B)是进而于透光性平板P2与透光性平板P1之间亦充满液体的机构说明图。 

1：光源 

2、3、4、6：第1透镜群透镜 

5a、5b、7a、7b、31a、31b、33a、33b：透镜驱动机构 

8a、8b、34a、34b：固定轴 

9：光控制元件 

10：聚光光学系统 

11：输入复眼透镜 

12：聚光透镜 

13：复眼透镜 

14：遮光性部件 

15a、15b、15c、28：聚光点 

17：孔径光阑 

18：狭缝状开口部 

19、20、21：第2透镜群透镜 

22：视场光阑 

23、24：开口 

23a、23b：开口23的Y方向两端的边 

24a、24b：开口24的X方向两端的边 

25、26、27：第3透镜群透镜 

29、30、32、35：第4透镜群透镜 

35a：总括透镜 

36a、36b：第1保持机构 

37a、37b、37c：第2保持机构 

38、38a：晶圆平台 

38b、38c、38d、38e：侧壁

39：移动镜 

39X：X移动镜 

39Y：Y移动镜 

40：激光干涉计 

40X1、40X2：X激光干涉计 

40Y1、40Y2：Y激光干涉计 

40Y3：检测机构激光干涉计 

41：晶圆平台上基准标记 

42、42a：照明区域 

43：晶圆标记检测机构 

44：检测位置 

45：虚线路径 

46：实线路径 

50：晶圆定盘 

51：支持部件 

52：平板承载器 

53a、53b、53c、53d：夹盘部 

54、54a：供水机构 

55、55b：排水机构 

56：液体 

100：棱镜阵列 

161、162、163、168：楔形棱镜 

AX1：第1光轴 

AX2：第2光轴 

BL：第1基准线 

BP：第1基准点 

C1、C2：绕射光选择部件 

CL：虚线 

D1：第1透光性平板P1的厚度 

D2、D6：空气间隔 

D3、D7：空气中换算距离 

D4：距离 

DG：绕射光栅 

F1～F8、F1a～F8a、F1b～F8b、J1～J8、K1K8：透镜元件 

G11、G13、G15：第1绕射光栅 

G21、G14、G16：第2绕射光栅

IL1-IL10、IL5a、IL6a、IL10a-IL10g：照明光 

IF：明暗图案 

IFa0、IFap、IFam、IFbm、IFbp：明暗图案分布 

L1：第1有效距离 

L2：第2有效距离 

LEa、LEb、LEa1、LEb1：外缘 

LPb、LMb、LP1b、LM1b、LM1a、LMa、LP1a、LPa1：+1次绕射光 

LPA、LPG、LP、LM1：+1次绕射光 

LMA、LMG、LP1A、LP1、LM：-1次绕射光 

LP1V：光路 

IP：一点 

IPP：特定平面 

P1：第1透光性平板 

P2：第2透光性平板 

P1E、P2E：周缘部 

PIV、P2V：真空吸附部 

P3、P4、P5、P6、P7：透光性平板 

PR：感光部件 

PE1、PE2：光罩护膜 

T1、T2、T3：周期 

TR1：透射率 

W：基板(晶圆) 

ρ：入射角度 

φe：角度 

θ：倾斜角 

θ′：绕射角 

δp、δm：位移 

具体实施方式

以下，就本发明实施形态加以说明。 

图1是表示本发明曝光装置的第1实施例的整体图。再者，图1中所示的XYZ座标系，与下述各图表示的座标系为同一座标系，各图中特定方向(X方向、Y方向、Z方向)，全部表示同一方向。 

产生ArF(氟化氩)准分子激光、KrF(氟化氪)准分子激光、F2(氟气)激光、或者使用波长转换元件的高频谐波激光等的光源1的照明光IL1,借由构成沿第1光轴AX1所配置的第1透镜群的透镜2、3、4、6，转换为具有 特定光束大小的平行光线束(平行光束)即照明光IL2。 

照明光IL2，由偏振控制元件9设定为特定偏振状态，而成为照明光IL3，并射入至构成照明光均匀化单元的一部分的聚光光学系10。继而，在聚光光学系统10射出的照明光IL5，射入至构成照明光均匀化单元的一部分的复眼透镜13等光学积分器。 

在复眼透镜13的射出侧面，根据需要配置有孔径光阑17。 

再者，有关包含聚光光学系统10、复眼透镜13、孔径光阑17等的照明光均匀化单元，将在下文加以详细说明。 

在复眼透镜13射出的照明光IL7，射入至沿第2光轴AX2所配置的构成第2透镜群的透镜19、20、21，并由此等透镜折射成为照明光IL8而达到视场光阑22。关于视场光阑22将于下文加以说明。 

透过视场光阑22的照明光，进而借由沿第2光轴AX2所配置的构成第3透镜群的透镜25、26、27折射而到达聚光点28。聚光点28，借由第2透镜群19、20、21以及第3透镜群25、26、27，与复眼透镜13的射出侧面，成为共轭关系(成像关系)。 

继而，通过聚光点28的照明光IL9，进而由构成第4透镜群的透镜29、30、32、35折射而成为照明光IL10，并射入至第1透光性平板P1。 

再者，将以上自第1透镜群2、3、4、5至第4透镜群29、30、32、35为止的照明光IL1～IL10的光路上的光学部件，在以下称作“照明光学系统”。该照明光学系统IS亦可视为将配置有第1透光性平板P1的面作为特定照射面的“照明光学装置”。 

在第1透光性平板P1的下方(-Z方向)，设有第2透光性平板P2。 

第2透光性平板P2是对向于应形成图案的加工对象即半导体晶圆等基板W(以下，亦适合称作“晶圆”)而配置。 

在第1透光性平板P1上形成有下文所述的第1绕射光栅，而由照明光IL10照射至该第1绕射光栅所产生的绕射光，照射至第2透光性平板P2。在第2透光性平板P2上形成有下文所述的第2绕射光栅，而上述绕射光照射至该第2绕射光栅。继而，由第2绕射光栅产生的绕射光照射至晶圆W，并在晶圆W上形成由多个绕射光产生的干涉条纹的明暗图案。 

在晶圆W的表面，形成有用以感光且记录上述明暗图案的光阻剂等感光部件PR。亦即，晶圆W可视为“感光性基板”。 

晶圆W，被保持于晶圆定盘50上可于XY方向移动的基板保持机构即晶圆平台38上，借此可在XY方向移动。又，晶圆W的X方向的位置，经由设置于晶圆平台38上移动镜39的位置，由激光干涉计40进行量测，Y方向的位置，亦经由设置于晶圆平台38上未图示的移动镜位置，由未图示的激光干涉计进行量测。

晶圆标记检测机构43包括光学显微镜，是用以检测形成于晶圆W上的现有电路图案或者对位标记的位置，根据需要在曝光前将保持于晶圆平台38上的晶圆W，移动至晶圆平台38上方晶圆标记检测机构43的正下方，以检测晶圆W上的图案或者标记的位置。 

第2透光性平板P2，与晶圆W以后文所述的特定间隔对向配置，且由第2保持机构37a、37b保持。又，第1透光性平板P1，与第2透光性平板P2以下文所述的特定间隔对向配置，且由第1保持机构36a、36b保持。 

晶圆W的直径以300mm作为一例，而第2透光性平板P2的直径以覆盖晶圆W整个表面的直径作为一例。同样地，第1透光性平板P1的直径亦以覆盖第2透光性平板P2整个表面的直径作为一例。其中，如后文所述，较为理想的是，第2透光性平板P2的直径较晶圆W的直径大，其程度近于或大于30mm。 

其次，针对根据本发明在晶圆W上所形成的干涉条纹的明暗图案，利用图2(A)～图2(B)、图3以及图4加以说明。 

在第1透光性平板P1的+Z侧即光源1侧的表面，形成有在X方向上具有周期性的一维相位调变式绕射光栅G11。此处，X方向可视作“第1方向”。继而，在第2透光性平板P2的+Z侧即第1透光性平板P1侧的表面，亦形成有在X方向上具有周期性的一维相位调变式绕射光栅G21。 

首先，就此等绕射光栅G11、G21，利用图2(A)～图2(B)加以说明。 

图2(A)是自+Z侧观察第1透光性平板P1的图，在其表面形成有，Y方向上具有长度方向且与其直交的X方向上具有一维周期T1的相位调变式第1绕射光栅G11。此处，Y方向可视作“第2方向”。 

第1绕射光栅G11，如所谓无铬相位移光罩那样，包括第1透光性平板P1的表面部分，及借由蚀刻等刻蚀该平板表面后的刻蚀部分(图2(A)中斜线部)。刻蚀部分的深度设定为，使透过其表面部的照明光与透过刻蚀部的照明光之间形成有大致180度的相位差。两照明光中形成180度相位差时，相对于光的曝光波长λ、第1透光性平板P1的折射率n、及任意自然数m，其刻蚀深度设为 

(式1) 

(2m-1)λ/(2(n-1)) 

即可。 

又，表面部分与刻蚀部分的宽度比率(占空比(duty ratio))，较好的是大致为1∶1。 

其中，上述相位差及占空比的任一个，亦可采用与上述180度及1∶1不同的值。

图2(B)是从+Z侧观察第2透光性平板P2的图，在其表面(第1透光性平板P1侧的面)，形成有Y方向上具有长度方向、X方向上具有一维周期T2的第2绕射光栅G21。第2绕射光栅G21的构造亦与上述第1绕射光栅G11相同。 

第1透光性平板P1、第2透光性平板P2，由合成石英等材料形成，此种材料对紫外线的透射性高，且热膨胀系数(线膨胀系数)小，因此伴随曝光时对光的吸收其热变形较小。较好的是为防止产生自重变形等变形，将其厚度设为例如大于等于5mm。其中，为进一步防止自重变形等，亦可设为大于等于10mm的厚度。又，尤其使用F2激光作为光源1时，较好的是使用添加有氟的合成石英。 

再者，图2(A)、(B)中，为便于说明，将周期T1表示为第1透光性平板P1直径(以大于等于300mm作为一例)的1成左右，但实际上周期T1为例如240nm左右，周期T2为例如120nm左右，相对第1透光性平板P1的直径而言极小。该情形在图2(A)、(B)以外的各图中亦相同。 

以下，利用图3，针对借由照明光IL10对第1绕射光栅G11以及第2绕射光栅G21照射而在晶圆W上形成干涉条纹的明暗图案的原理加以说明。 

图3是表示相互对向配置的第1透光性平板P1、第2透光性平板P2以及晶圆W的剖面图。 

当照射照明光IL10时，自第1绕射光栅G11产生对应于其周期T1的绕射光。若第1绕射光栅G11为占空比1∶1、相位差180度的相位调变式光栅，则所产生的绕射光主要是+1次绕射光LP与-1次绕射光LM。但是，亦可能产生除此以外的次数的绕射光。 

±1次绕射光LP、LM的绕射角θ是相对于光的曝光波长λ，借由 

(式2) 

sinθ＝λ/T1 

所表示的角。 

其中，此绕射角θ为±1次绕射光LP、LM透过第1透光性平板P1并射出至空气(亦包括「氮及稀有气体」。以下亦同样。)中之后的绕射角。亦即，±1次绕射光LP、LM在第1透光性平板P1中的绕射角θ′，是使用第1透光性平板P1的折射率n，借由 

(式3) 

sinθ′＝λ/(n×T1) 

所表示的角。 

继而，±1次绕射光LP、LM射入至第2透光性平板P2上的第2绕射光栅G21。此处，如上所述第2绕射光栅G21亦是相位调变式绕射光栅，故 自第2绕射光栅G21亦主要产生±1次绕射光。 

本例中，第2绕射光栅G21的周期T2是第1绕射光栅G11的周期T1的一半，即，满足T1＝2×T2的条件。在此情形下，由+1次绕射光LP对第2绕射光栅G21照射所产生的-1次绕射光LP1，相对Z方向具有倾斜角θ而向-X方向倾斜。又，由-1次绕射光LM对第2绕射光栅G21照射所产生的+1次绕射光LM1，相对Z方向具有倾斜角θ而向+X方向倾斜。再者，以使用由第2绕射光栅G21所产生的二次绕射光为前提，亦可使用T2＝T1的第2绕射光栅。 

如图4所示，上述2束绕射光，相对晶圆W的铅直方向(法线方向)ZW保持上述倾斜角θ而照射至晶圆W上，并于晶圆W上形成作为干涉条纹的明暗图案IF。此时，晶圆W上所形成的干涉条纹的明暗图案IF的周期(强度分布周期)T3为 

(式4) 

T3＝λ/(2×sinθ)。 

其为第1绕射光栅G11的周期T1的一半，且与第2绕射光栅G21的周期T2相等。 

该明暗图案IF，对应于其明暗使晶圆W表面上所形成的光阻剂等感光部件PR感光，则明暗图案IF曝光转印于晶圆W上。 

因此，在晶圆W其整个面上形成有X方向具有周期T3且平行于Y方向的明暗图案。继而，在晶圆W上所形成的光阻剂PR上，该明暗图案受到照射曝光。 

而第2绕射光栅G21的周期T2大于特定值时，由+1次绕射光LP对第2绕射光栅G21照射而产生未图示的+1次绕射光，由-1次绕射光LM对第2绕射光栅G21照射而产生未图示的-1次绕射光。并且，如此的绕射光作为无用绕射光，使明暗图案IF的对比度下降。 

然而，周期T1以及周期T2为照明光波长λ左右或者小于其的情形时，+1次绕射光LP的+1次绕射光以及-1次绕射光LP的-1次绕射光自第2绕射光栅G21的射出角的正弦(sin)，根据式2，形式上超过1，即不产生此种绕射光。 

如此周期T2的上限值为 

(式5) 

T2＝3λ/2。 

又，根据T1＝2×T2，周期T1的上限值为3λ。 

因此，当第1绕射光栅G11的周期小于等于3λ时，可防止上述无用的绕射光照射至晶圆W。 

但是，其自第1绕射光栅G11直至晶圆W为止的光路空间的至少一部 分全面充满空气情形时的条件，而如后文所述，所有上述光路空间由实际上具有大于1的折射率的介电体等媒质覆盖时，该条件亦变得不相同。其原因是如式3，媒质折射率增大会使绕射角减小。 

在此情形时，将存在于自第1绕射光栅G11至晶圆W的照明光路上的媒质中，具有最低折射率ne的媒质中的照明光波长作为有效波长λe(＝λ/ne)，则周期T2上限值为3λe/2，周期T1上限值为3λe。 

另一方面，为产生±1次绕射光LP、LM，第1绕射光栅G11的周期T1必须大于等于λe。若不满足此条件，则具有上述最低折射率ne的媒质中的±1次绕射光LP、LM的绕射角的正弦超过1，其原因是±1次绕射光LP、LM无法到达晶圆W。又，根据T1＝2×T2，第2绕射光栅G21的周期T2亦必须大于λe/2。 

继之，针对本发明的第1绕射光栅G11与第2绕射光栅G21的有效距离L1、以及第2绕射光栅G21与晶圆W的有效距离L2，利用图5加以说明。 

如上所述，±1次绕射光LP、LM的行进方向即绕射角，因±1次绕射光LP、LM透射的媒质的折射率而变化。继而，第1绕射光栅G11与第2绕射光栅G21的光学有效距离，及第2绕射光栅G21与晶圆W的光学有效距离，亦因此等之间的媒质的折射率而变化。 

因此，由于以实际物理距离定义此等距离显得含糊，故在本发明中，采用以下“有效距离”来表示，第1绕射光栅G11与第2绕射光栅G21的间隔、以及第2绕射光栅G21与晶圆W的间隔，不因媒质的折射率而变化。 

以下，利用图5，就有效距离加以说明。 

图5是表示形成有第1绕射光栅G11的第1透光性平板P1、与形成有第2绕射光栅G21的第2透光性平板P2的剖面图。再者，图5中亦表示有与上述±1次绕射光LP、LM等价的+1次绕射光LPA、LPG以及-1次绕射光LMA、LMG。 

此处，第1透光性平板P1的厚度为D1，第1透光性平板P1与第2透光性平板P2的间隔为D2，故而第1绕射光栅G11与第2绕射光栅G21的物理距离为D1+D2。 

然而，第1绕射光栅G11与第2绕射光栅G21的第1“有效距离”L1，是作为D3与D1的和而进行定义，D3是第1透光性平板P1的厚度D1的空气中换算距离，D2则是充满空气的第1透光性平板P1与第2透光性平板P2的间隔。 

首先，所谓空气中换算距离是指下述距离。 

由第1绕射光栅G11上特定的任意点即第1基准点BP所产生的+1次绕射光LPG，在折射率为n的第1透光性平板P1中，相对于通过第1基准点BP的第1绕射光栅G11的法线即第1基准线BL，仅以式3所求出的绕射角θ′倾斜行进。然而，自第1绕射光栅G11射出，且射出至折射率为1的空气中的+1次绕射光LPA，相对于第1基准线BL，仅以式2所求出的绕 射角θ倾斜行进。 

此处，若假设透光性平板P1的折射率为1，反向沿+1次绕射光LPA的光路返回时的假想光路为LPV，则假想光路LPV在距透光性平板P1的下面仅为距离D3的上方，与第1基准线BL相交。 

因此，可等价考虑为，厚度为D1、折射率为n的透光性平板P1，对于空气中在绕射角为θ方向上行进的绕射光，具有在空气中换算为D3的厚度(距离)。因此，将D3定义为透光性平板P1的空气中换算距离。 

此处考察D1与D3的关系，将+1次绕射光LPG在透光性平板P1射出的点与第1基准线BL的距离设为D4，则 

(式6) 

D4＝D1×tanθ′ 

(式7) 

D4＝D3×tanθ 

成立。 

借此，获得 

(式8) 

D3＝D1×tanθ′/tanθ 

，考虑式2、式3后获得 

(式9) 

[0248] D3＝D1×cosθ/(n×cosθ′)。 

[0249] 再者，充满空气(n＝1)的空间即第1透光性平板P1与第2透光性平板P2的间隔D2的空气中换算距离仅可能为D1。 

因此，第1绕射光栅G11与第2绕射光栅G21的第1有效距离L1，为上述D3与D1的和。 

又，关于第2绕射光栅G21与晶圆W的第2有效距离L2，亦可以与上述同样方法，求出有效距离L2。 

在此情形下，在将第1基准点BP处射出的第1绕射光栅G11的+1次绕射光LPA在第2绕射光栅G21的射入点作为第2基准点PP，并将相对于通过第2基准点PP的第2绕射光栅G21的法线作为第2基准线PL时，第2透光性基板P2的空气中换算距离D7，是假定第2绕射光栅G21的折射率为1而反向沿空气中的-1次绕射光LP1A返回时的光路LP1V，与上述第2基准线PL的相交，其相交点与第2透光性基板P2的下面的距离。 

继而，将第2透光性平板P2与晶圆W(准确而言为光阻剂PR)之间的空间充满空气(n＝1)，其空气中换算距离为D6。 

因此，第2绕射光栅G21与晶圆W的第2有效距离L2，作为上述D7与D6的和而被求出。 

以上，虽就1枚透光性平板P1、P2与空气间隔D2、D6的情形时的有效距离的计算方法加以说明，亦可同样求出具有多个折射率大于1的媒质时的有效距离。亦即，对于各媒质，分别求出上述空气中换算距离，再求出其的和即可。 

在本发明中，将第1绕射光栅G11及第2绕射光栅G21之间的第1有效距离L1，与第2绕射光栅G21及晶圆W之间的第2有效距离L2，设定为大致相等。 

借此，如图5所示，可使第1绕射光栅G11上任意一点BP上发出的土1次绕射光LP(LPG)、LM(LMG)，照射至晶圆W上第1基准线BL上的点即BW。亦即，照射至晶圆W上的一点(例如BW)的绕射光，是自第1绕射光栅G11上同一点(例如BP)发出的±1次绕射光LP、LM，故而该些绕射光必定产生干涉，而可形成具有良好对比度的干涉条纹。 

其中，第1有效距离L1与第2有效距离L2无需精确一致，在某程度范围内一致即可。 

该第1有效距离L1与第2有效距离L2所要求的一致程度，是由与照射至第1透光性平板P1的照明光IL10的入射角度范围的关系而决定。 

以下，利用图6(A)～图6(D)就此加以说明。 

图6(A)与图3以及图5相同，是表示第1透光性平板P1、第2透光性平板P2以及晶圆W的剖面图。又，图6(B)与图4相同，是表示形成于晶圆W上的干涉条纹的明暗图案分布图，其表示如下3个明暗图案分布，即，晶圆W的Z位置，以使第2有效距离L2与第1有效距离L1相等的方式而设置时(Z＝Z0)的明暗图案分布IFa0、以笫2有效距离L2较第1有效距离L1仅短ΔZ的方式而设置时(Z＝ZP)的明暗图案分布IFap、以及以第2有效距离L2较第1有效距离L1仅长ΔZ的方式而设置时(Z＝ZM)的明暗图案分布IFam。 

照射至第1透光性平板P1上的第1绕射光栅G11的照明光IL10a是完全平行的照明光，其入射角为0时，即垂直入射时，形成于晶圆W上的明暗图案分布IFap、IFa0、IFam在图中X方向的位置，无论晶圆W的Z方向，即无论第1有效距离L1与第2有效距离L2的差如何，均无变化。因此，明暗图案分布IFap、IFa0、IFam的强度分布的峰值位置，在X＝X0处固定。 

另一方面，图6(C)是表示照射至第1透光性平板P1上的第1绕射光栅G11的完全平行的照明光IL10b，自绕射光栅G11的法线方向朝X方向仅倾斜

角度而射入时的图。

在此情形时，各1次绕射光LPb、LMb、LP1b、LM1b亦对应于照明光IL10b的倾斜，行进于分别相对图6(A)中所对应的各1次绕射光LPa、LMa、LP1a、LM1a而倾斜的方向上。 

继而，如图6(D)所示，形成于晶圆W上的干涉条纹的明暗图案分布于X方向的位置，亦对应于所照射的1次绕射光LP1b、LM1b的上述倾斜，且对应于晶圆W的Z位置而变化。 

此时，将晶圆W的Z位置以使第2有效距离L2与第1有效距离L1相等的方式而设定时(Z＝Z0)，明暗图案分布IFb0的强度分布的峰值位置，与照明光IL10垂直射入第1绕射光栅G11时相同，为X=X0。 

然而，以使第2有效距离L2较第1有效距离L1仅短ΔZ的方式而设定时(Z＝ZP)，明暗图案分布IFbp的强度分布的峰值位置，成为自X＝X0朝-X方向仅位移δp的位置。 

又，以使第2有效距离L2较第1有效距离L1仅长ΔZ的方式而设定时(Z＝ZM)，明暗图案分布IFbm的强度分布的峰值位置，成为自X＝X0朝+X方向仅位移δm的位置。 

再者，此时， 

(式10) 

的关系成立。 

在此，射入至第1绕射光栅G11的照明光仅是朝上述X方向倾斜的IL10b，故而形成于晶圆W上的干涉条纹，其位置朝X方向偏移，而其对比度却并未下降。 

然而，当射入至第1绕射光栅G11、G12的照明光，是具有各自向X方向的倾斜角(入射角)不同的多个行进方向的照明光时，该些照明光所形成的干涉条纹的位置亦根据式9而各自不同，因其强度重合而导致最终形成的干涉条纹的对比度下降。因此，在如此条件下，有时难以在Z方向具有充足宽裕度而将良好图案曝光于晶圆W上。 

因此，将第1有效距离L1与第2有效距离的差(以下称作“Z位置差”)设为小于等于特定值，即，将晶圆W设定于Z方向的特定范围内，并且将照射至第1绕射光栅G11的照明光IL10在X方向的入射角度范围设为小于等于特定值，借此可将良好图案曝光在设定于特定Z方向的范围内的晶圆陌止。 

作为一例，设置上述Z位置差小于等于30[μm]。继而，作为一例，设置上述X方向的入射角度范围小于等于2[mrad]。 

此时，借由照明光IL10中+X方向上最大，即倾斜+1[mrad]而射入至第1绕射光栅G11的照明光，使设定于离Z＝Z0+30[μm]处的晶圆 W上产生干涉条纹，其明暗图案IFbp的强度分布的峰值位置δp，依据式9变为30[nm]。 

另一方面，借由照明光IL10中-X方向上最大，即倾斜-1[mrad]而射入至第1绕射光栅G11的照明光，使设定于上述Z位置的晶圆W上产生干涉条纹，其明暗图案IFbp的强度分布的峰值位置δp，依据式9变为-30[nm]。 

照明光IL10中，亦包括大致垂直于X方向射入至第1绕射光栅G11的照明光，故而在满足上述入射角度范围以及Z位置差的条件时，由上述照明光所形成的干涉条纹的明暗图案IF的总和(强度相加)，针对其周期T3近于或大于150[nm]的明暗图案，可保持良好对比度而在晶圆W上的光阻剂PR上曝光。 

再者，当必须使周期为T3的更微细的明暗图案IF曝光时，必须严格没定上述入射角度范围以及Z位置差的条件。又，所形成的明暗图案IF的对比度的下降，是根据式10，由入射角度范围以及Z位置差的乘积所决定，故而较好的是将该乘积设定为小于等于特定值。 

该乘积在上述条件下，为2[mrad]×30[μm]＝60[mrad·μm]，若例如设定为其一半左右，则针对其周期T3近於或大於75[nm]的明暗图案，可保持良好对比度而在晶圆W上的光阻剂PR上进行曝光。 

作为一例，该情形可借由将上述X方向的入射角度范围设为小于等于1[mrad]，并将Z位置差设为小于等于30[μm]而得以实现。 

或者，将上述X方向的入射角度范围设为更小的值，亦可使Z位置差缓和至100[μm]左右。 

在此，照明光IL10的入射角向Y方向的倾斜，使晶圆W上干涉条纹IF在Y方向位置产生变化，但对应于第1绕射光栅G11以及第2绕射光栅G21在XY面内的形状，干涉条纹的明暗图案IF是在Y方向大致一样的干涉条纹，故而其Y方向的位置变化完全不成为问题。 

亦即，并未因照明光IL10的入射角向Y方向倾斜，而不会产生干涉条纹IF的实际位置偏移，即使照明光IL10具有各自向Y方向的倾斜角不同的多个行进方向的照明光时，亦不会产生干涉条纹IF的对比度下降。 

因此，关于照射至第1绕射光栅G11上任意一点的照明光IL10在X方向的入射角度，必须在如上所述的特定范围内，而关于Y方向，则可具有较广入射角度范围。 

换言之，照射至第1绕射光栅G11任意一点上的照明光IL10，亦可为在包括Y方向且包括该一点的平面(以下称作“特定平面”)内各自具有不同行进方向的多个照明光。 

又，X方向的入射角度范围即行进方向的角度范围，当其如上所述为±1 [mrad]以内时，即，作为角度范围，为2[mrad]以内时，亦可自上述特定平面偏移。 

关于照明光IL10在Y方向的入射角度范围的上限，并无特别限制，但为提高第1绕射光栅G11的照明光IL10的照度均匀性，较好的是较广设定Y方向的入射角度范围。 

因此，作为一例，较好的是照明光IL10在Y方向的入射角度范围大于2[mrad]。又，将如上所述的照明光IL10在X方向的入射角度范围限制为近于或小于1[mrad]时，为确保第1绕射光栅G11的照明光IL10的照度均匀性，较好的是将Y方向的入射角度范围设定为大于5[mrad]。 

以下，利用图7(A)～图7(D)以及图8(A)～图8(C)，说明实现满足如此条件的照明光IL10的照明光均匀化单元的实施例。 

图7(C)表示自+X方向观察该照明光均匀化单元的侧面图，图7(D)表示自-Y方向观察该照明光均匀化单元的侧面图。 

本例的照明光均匀化单元包括：聚光光学系统10与复眼透镜13，该聚光光学系统10包括输入复眼透镜11与聚光透镜12，该复眼透镜13是透镜元件F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8在遮光性部件14上沿Y方向排成一行。 

图7(A)是自+Z方向观察输入复眼透镜11的图，图7(B)是自+Z方向观察复眼透镜13的图。 

作为一例，输入复眼透镜11包括64个透镜元件，其等是在X方向包括8行透镜元件J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8(自J4至J7省略符号图示)，且在Y方向亦包括8行透镜元件K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8(自K5至K7省略符号图示)。 

图8(A)是自+X方向观察复眼透镜13、照明系统后的群透镜35a、第1透光性平板P1、第2透光性平板P2的图，图8(B)是自-Y方向观察其的图。再者，为了简略化，将照明系统中各透镜以1块总括透镜35a表示，其实态是总括表示图1中照明光学系统的第2透镜群19、20、21，第3透镜群25、26、27，以及第4透镜群29、30、32、35。 

当照明光IL2照射至输入复眼透镜11时，该照明光被照射至如后文所述的复眼透镜13上的各透镜阵列。继而，在复眼透镜13射出的照明光IL7如图8(A)以及图8(B)所示，射入至透镜35a。继而，经总括透镜35a折射成为照明光IL10，并射入至第1透光性平板P1。 

其中，复眼透镜13包括沿Y方向配置成一行的多个透镜元件F1～F8，故而照明光IL10对第1透光性平板P1的入射角度特性，在X方向及Y方向上不同。 

总括透镜35a配置为使其入射侧焦点面与复眼透镜13的射出面一致，并使 其射出侧焦点面与第1透光性平板P1的上面(+Z)一致。因此，总括透镜35a构成所谓傅里叶变换透镜。 

在复眼透镜13的各透镜元件射出的照明光IL7，经总括透镜35a折射而成为照明光IL10，并重叠照射至第l透光性平板P1上。因此，第1透光性平板P1上照明光的强度分布，因该重叠的平均化效果而均匀化。 

照射至第1透光性平板P1上任意一点IP的照明光IL10，其Y方向的入射角度范围对应于复眼透镜13在Y方向的排列，成为如图7(A)所示的特定值。 

另一方面，复眼透镜13在X方向仅为1行，故可将X方向的入射角度范围设定为小于等于特定值。 

因此，可将照射至一点IP的照明光IL10设为多个照明光，该些多个照明光在包括Y方向、且包括一点IP的平面(即上述特定平面)IPP的面内具有行进方向，且上述行进方向相互不平行。 

又，根据需要，在复眼透镜13的射出面上设置孔径光阑17，该孔径光阑17如图8(C)所示，具有在Y方向较长且在X方向较窄的狭缝状开口部18，并且亦可将照明光IL10在X方向的行进方向，进一步限定在与特定平面IPP平行的面内。又，该孔径光阑17，亦可设在与复眼透镜13的射出面共轭的图1中聚光点28的位置处。 

此处，针对输入复眼透镜11的构成加以详细说明。 

射入至构成输入复眼透镜11的各透镜元件的照明光IL3，因各透镜元件的透镜作用而聚光。又，在各透镜元件的射出面，形成有使照明光偏向Y方向且较好的是炫耀式(blazed)或多段式的绕射光栅DG。此处，输入复眼透镜11中排列于同一X方向排列位置且形成于透镜元件上的绕射光栅DG，全部具有相同的绕射角度特性。 

因此，在Y方向排列位置K1～K8的各透镜元件射出的照明光，受到各透镜元件的聚光作用以及绕射光栅DG的朝Y方向的绕射(偏向)作用。 

作为一例，图7(C)以及图7(D)中表示有在X方向的排列位置J3、Y方向的排列位置K3及K4射出的照明光IL4a、IL4b(将该些综合为IL4c)。如图所示，照明光IL4a、IL4b、IL4c在透镜元件射出后，暂且聚光于聚光点15a、15b、15c。继而，射入至聚光透镜12，该聚光透镜12配置为使其入射侧焦点面与该聚光点15a、15b、15c一致，且其射出侧焦点面与复眼透镜13的入射面一致。亦即，聚光透镜12构成所谓傅里叶变换透镜。继而，输入复眼透镜11的各透镜元件的入射面，与对应于其的复眼透镜13的各透镜元件的入射面，成为共轭关系(成像关系)。 

因此，在各透镜元件K1～K8射出的各照明光IL4a、IL4b(将该些总称作IL4c)对复眼透镜13的射入位置，如下所述。

其X方向位置，由于透镜元件K1～K8射出时各照明光IL4c并无在X方向的偏向角，故而照射至如图7(D)所示的光轴AX1附近。 

另一方面，其Y方向位置，由于当各照明光IL4a、IL4b在透镜元件K1～K8射出时，因绕射光栅DG而在Y方向上产生特定偏向角，故而如图7(C)所示，自光轴AX1朝Y方向仅偏离与该偏向角成比例的量，由此，照射至透镜元件F3上。 

如上所述，在X方向排列位置J3上所排列的各透镜元件K1～K8射出的各照明光在Y方向的偏向角相同，故而在各透镜元件K1～K8射出的照明光，全部重叠照射至透镜元件F3上。 

继而，透镜元件F3的入射面的照明光量分布，因上述重叠效果而平均化并大致均匀化。 

再者，形成于输入复眼透镜11的各透镜元件射出面的绕射光栅DG，当X方向的排列位置一致时，其偏向特性相同，当X方向的排列位置不一致时，其偏向特性不同。因此，自输入复眼透镜11上X方向的排列位置相同的透镜元件所射出的照明光，全部重叠射入至复眼透镜13上同一透镜元件，其入射面上的照明光量分布，因上述重叠效果而平均化并大致均匀化。 

再者，输入复眼透镜11以及聚光透镜12，亦可视为具有如下限制功能的光学系统，其将射入至复眼透镜13上一个透镜元件的照明光，限制为配置有输入复眼透镜11的特定面内所分布的照明光中，分布于X方向特定范围的照明光。 

此处，分布于输入复眼透镜11上X方向的特定范围的照明光，在X方向倾斜特定角度，而射入至复眼透镜13上的特定透镜元件(例如F3)。此处，透镜元件F3亦为傅里叶变换透镜，故而形成于复眼透镜13射出面的此等照明光的聚光点(二次光源)，对应于X方向的特定入射角而在X方向位移。 

又，射入至各透镜元件F1～F8的照明光在X方向的入射角，如上所述各自不同，故而形成于复眼透镜13的射出面的二次光源的位置，以各透镜元件F1～F8为单位，各自在X方向微小量移位，因此并未形成于同一X座标上。 

如此各二次光源位置在X方向的不均一，使构成照明光IL10的各照明光在X方向的行进方向产生不均，当此值超出例如上述容许值(以2[mrad]为一例)时，亦成为使形成于晶圆W上的干涉条纹的对比度下降的主要因素。 

因此，为消除此微小位移，如图9(A)以及图9(B)所示，亦可在各透镜元件F1～F8的入射面附近，设置楔形棱镜161、162、163、168，该些楔形棱镜用以使照明光IL5a在X方向偏向，而使其行进方向在YZ面内一 致。当然，楔形棱镜的楔角为各自不同的角度。 

借此，照明光IL6a对各透镜元件F1～F8，在X方向是垂直入射，则可使形成于各透镜元件F1～F8的射出部的二次光源群排列于同一X座标上。 

或者，如图10(A)所示，亦可将构成复眼透镜13的各透镜元件F1a～F8a自身的排列，各自在X方向进行微小位移，借此使形成其射出面的二次光源群形成于同一X座标上，即形成于图中虚线CL上。 

又，如图10(B)所示，亦可使构成复眼透镜13的各透镜元件F1b～F8b，由使透镜中心(图中所示圆的中心)相对于其外形而偏心的透镜而构成，借此，将形成其射出面的二次光源群形成于同一X座标上，即形成于图中虚线CL上。 

借由上述方法，可减少各二次光源位置在X方向的不均一，并可使构成照明光IL10的各照明光在X方向的行进方向的不均降低至特定容许值或其以下。 

再者，上述的二次光源群在X方向的位置修正是可容易进行，以将射入至构成复眼透镜13的各透镜元件F1～F8中的一个的照明光，限制为分布于配置有输入复眼透镜11的特定面内的照明光中，分布于X方向特定范围的照明光，即限制为在X方向具有固定入射角度的照明光。 

但是，上述限制未必完全必须。换言之，其原因在于，射入至各透镜元件F1～F8中的一个的照明光中的大部分照明光(例如光量为90％以上的照明光)，若为分布于配置有输入复眼透镜11的特定面内的照明光中，分布于X方向特定范围的照明光时，实际上可获得同样效果。 

又，自配置于输入复眼透镜11的射出面的绕射光栅DG，亦会产生并非所期望的绕射光等某种程度的杂散光，故而有时难以完全防止此等杂散光射入至透镜元件F1～F8中所期望的一个以外的透镜元件。然而，与上述同样地，若该杂散光的光量相对于整个照明光的光量近于或小于10％时，当然实际上可获得同样效果。 

再者，聚光光学系统10的实施例并非限于此，亦可例如图11(A)～图11(B)所揭示那样，在XY面内特定区域，采用其楔形角度不同的棱镜阵列100。 

棱镜阵列100在XY面内的构造，例如正方形棱镜，是与图7(A)所示的输入复眼透镜11同样地二维排列于XY方向，其截面如图11(A)及图11(B)所示，各棱镜的楔形角度对应X方向的排列位置J1～J8以及Y方向的排列位置K1～K8而变化。 

射入至棱镜阵列100的照明光IL3，受到对应于该楔形角度的折射作用，即偏向作用，而照射至复眼透镜13上的特定透镜元件F1～F8上。

再者，毫无疑问地，在本例中，亦较好的是将射入至透镜元件F1～F8中一个上的照明光，限定为来自棱镜阵列100上排列于同一X方向排列位置的棱镜群的照明光。借此，可易于采用图9(A)～图9(B)及图10(A)～图10(B)所示的方法，该方法是用以将复眼透镜13射出面的二次光源群形成于同一X座标上。 

继而，关于第1绕射光栅G11的第1有效距离L1、以及第2绕射光栅G21与晶圆W的第2有效距离L2的自身长度，原理上并无制约，但该些有效距离L1、L2较长时，借由伴随光路中空气流动，及媒质的热变化而产生折射率变化的影响，可能导致形成于晶圆W上的干涉条纹的位置稳定性或者对比度下降。 

另一方面，若使形成第1绕射光栅G11的第1透光性基板P1、以及形成第2绕射光栅G21的第2透光性基板P1过薄，则会产生弯曲等而无法获得良好的干涉条纹。 

因此，本发明中，作为一例，设置第1有效距离L1以及第2有效距离L2，均大于等于1mm且小于等于15mm。 

但是，为更高精度地形成干涉条纹的明暗图案IF，亦可将第1有效距离L1以及第2有效距离L2均设为大于等于2mm且小于等于10mm。 

其次，为进一步高精度地形成干涉条纹的明暗图案IF，亦可将第1有效距离L1以及第2有效距离L2均设为大于等于3mm且小于等于7mm。 

第1有效距离L1以及第2有效距离L2的长度，可由上述稳定性与干涉条纹的明暗图案IF所要求的稳定性而决定。 

在此，形成具有一维周期的干涉条纹的明暗图案IF时，其形成时所使用的照明光IL10较好的是为直线偏振光，其偏振方向(电场方向)平行于明暗图案IF的长度方向，即平行于第1绕射光栅G11以及第2绕射光栅G21的长度方向。在此情形下，可将干涉条纹IF的对比度设为最高。 

但是，照明光IL10并非是完全的直线偏振光，若其为第1绕射光栅G11长度方向(Y方向)的电场成分大于周期方向(X方向)的电场成分的照明光，则可获得上述对比度提高的效果。 

照明光IL10的上述偏振特性，由设置于照明光学系统中的光控制元件9而实现。光控制元件9是例如设为以光轴AX1为旋转轴方向而可旋转的偏光镜(偏光板)或偏振分光镜，由其旋转而可使照明光IL3的偏振方向为特定的直线偏振。 

当光源1是放射大致偏振为直线偏振的激光等照明光IL1的光源时，亦可使用同样设为可旋转的1/2波长板，作为光控制元件9。又，亦可采用各自可独自旋转且串联设置的2块1/4波长板。在此情形下，并非仅将照明光IL3～IL10的偏振状态设为大致直线偏振光，亦可设作圆偏振以及椭圆偏振 的偏振光。 

再者，上述任一照明光学系统中，照明光IL10所照射的范围，当然亦可不包括第1透光性平板P1的整个面。亦即，可在包含形成于第1透光性平板P1上的第1绕射光栅G11的中心部，并且透过其的照明光到达晶圆W的特定区域，以照明光IL10的强度分布均匀的方式进行照明。 

又，照明光IL10所照射的范围，亦可并非是包含晶圆W上整个面。 

以下，利用图12、图13(A)～图13(B)，就本发明其他实施形态加以说明。 

图12是表示本发明其他实施形态的曝光装置概要图。其中，光源1、照明光学系统IS以及第1透光性平板P1、第2透光性平板P2，与图1所示的曝光装置相同，故而省略图示，仅聚光透镜35以虚线表示。 

本例中，照射至第1透光性平板P1的照明光IL10的区域，限制为小于晶圆W的照明区域42。但是，照明区域42的X方向的宽度大于晶圆W的直径。 

其次，相对于光源1、照明光学系统IS以及第1透光性平板P1、第2透光性平板P2，借由晶圆平台35在Y方向扫描晶圆W，而进行对晶圆W的曝光。如上所述，借由照明光IL10、第1透光性平板P1上第1绕射光栅G11以及第2透光性平板P2上第2绕射光栅G21，而在晶圆W上，形成有X方向上具有周期，且Y方向上具有长度方向的干涉条纹的明暗图案IF，故而在该Y方向的扫描是沿干涉条纹的明暗图案IF的长度方向而进行。 

在上述扫描曝光时，晶圆W在X方向以及Y方向的位置或旋转，经由设置于晶圆平台38的X移动镜39X及Y移动镜39Y，利用X激光干涉计40X1及40X2、Y激光干涉计40Y1及40Y2进行量测，并由未图示的平台控制机构所控制。 

借由上述的扫描曝光，使晶圆W上因第1绕射光栅G11及第2绕射光栅G21而形成的明暗图案IF在Y方向累积并曝光，故而可缓和此等绕射光栅的缺陷或异物的影响，则无缺陷的良好图案曝光于晶圆W上。 

又，针对照明区域42内可能残存的照度不均匀性，其误差在Y方向累积并平均化，故而实际上可实现更高均匀性。 

进而，可将照明区域42的形状，设为Y方向的宽度根据X方向的位置而变化。借此，可使照明区域42形状自身变化，以使照明区域42内照明光照度分布的Y方向累积值更加均匀化。 

上述照明区域42的形状，可由设置于照明光学系统IS中视场光阑22的开口23的形状而决定。再者，视场光阑22亦可配置于第1透光性基板P1的光源侧附近。 

图13(A)中表示视场光阑22以及开口23的形状的一例。

规定开口23的Y方向两端的边23a、23b为曲线，其间隔(Y方向的宽度)根据X方向的位置而变化。 

又，照明区域42亦可为其X方向的长度小于晶圆W的直径。在此情形下，亦可使晶圆W在X方向步进移动并反复在上述Y方向扫描曝光，以使对晶圆W的整个面的干涉条纹的明暗图案IF进行曝光。 

以下，就如此曝光方法，利用图14加以说明。 

图14是表示本发明的进而其他实施形态的曝光装置的概要图。其中，光源1、照明光学系统IS以及第1透光性平板P1、第2透光性平板P2，与图1所示的曝光装置相同，故而省略图示，仅聚光透镜35以虚线表示。又，X激光干涉计40X1、40X2，Y激光干涉计40Y1、40Y2等与图12所示的曝光装置相同，故而亦省略图示。 

本例的曝光装置中，照明区域42a在其X方向的长度小于晶圆W的直径。因此，可进行与上述同样的借由晶圆平台38在晶圆W的Y方向扫描，并且使晶圆W在X方向步进移动，而进行对晶圆W的曝光。 

具体而言，是使照明区域42a与晶圆W的相对位置关系，如虚线路径45及实线路径46那样移动，并组合于Y方向的扫描曝光及该扫描曝光的各间隙内在X方向的步进移动，而进行对晶圆W的曝光。 

上述Y方向的扫描曝光执行次数可为2次或2次以上的任意次，照明区域42a在X方向的长度，可设为大于将晶圆W的直径除以扫描曝光次数所得的长度。 

再者，为使晶圆W上位于照明区域42a的X方向边界的部分上，相邻接的上述Y方向的扫描曝光所形成的图案并无位置偏移而连续，又，为降低照明区域42a的边界处半影不清晰(shadowy blur)的影响，较好的是两扫描曝光的照明区域42a以某种程度重叠而曝光。 

因此，亦可将照明区域42a的形状，设为X方向的宽度根据Y方向的位置而变化。上述照明区域42a可形成为，使设置于照明光学系统IS中视场光阑22的开口24的形状如图13(B)所示那样。 

亦即，规定开口24的X方向两端的边24a、24b是不平行于Y方向的直线或曲线，其间隔(X方向的宽度)对应于Y方向的位置而变化。 

使用由如此开口24所规定的照明区域42a，可使晶圆W上在Y方向扫描曝光的连续所形成的图案区域内，图案位置无偏移，且可进行降低半影不清晰的影响后的曝光。 

再者，上述在Y方向的扫描以及在X方向的步进移动，均借由晶圆平台38而使晶圆W移动，反之，亦可构成为将照明光学系统IS、第1透光性基板P1以及第2透光性基板P2作为整体而保持着，并使之移动。又，亦可构成为将晶圆W与第1透光性基板P1以及第2透光性基板P2作为整体 而保持着，并相对于此，对照明光学系统IS进行相对扫描。 

又，亦可并非进行如上所述的扫描曝光，而是不断进行于Y方向以及X方向的步进移动，而进行多次多重曝光。在此情形时，各曝光之间在Y方向的相对移动可为任意长度，但在X方向的相对移动，限定于晶圆W上所形成的干涉条纹的明暗图案的周期T3的整数倍。 

再者，一般而言，在曝光装置中可曝光的晶圆W上，在先前的曝光工序(光微影工序)中既已形成图案，故而在新的曝光工序中，必须保持该图案的特定位置关系而形成图案。 

其次，晶圆W上的现有图案，时常借由伴随对晶圆W的成膜工序、蚀刻工序的热变形或应力变形，而相比于设计本身产生某种程度的伸缩。 

因此，谋求于曝光装置中，适用于上述晶圆W的伸缩，并进行某种程度伸缩修正而使新图案形成于晶圆W上。 

本发明的曝光装置，借由改变设定晶圆W的Z位置或者照明光IL10的收敛发散状态的任意一方或者两者，而可进行形成于晶圆W上的明暗图案的伸缩修正。 

首先，就照明光IL10的收敛发散状态，利用图15(A)～图15(B)加以说明。 

图15(A)是表示照明光IL10为平行光线束时，即既未收敛亦未发散的状态图。此时，照明光IL10的照明区域42等的X方向的外缘LEa、Leb，垂直于第1透光性平板P1，照明光IL10c、照明光IL10d、照明光IL10e，与第1透光性平板P1内的位置无关，垂直射入至第1透光性平板P1。 

另一方面，图15(B)表示照明光IL10为发散的光线束时的图，由外缘LEa1、LEb1规定的照明光IL10，整体成为发散光路。此时，外缘LEa1、LEb1分别自铅直方向LEa、LEb倾斜(发散)Ψe角度。因此，照明光IL10在第1透光性平板P1的入射角根据其位置而变化。 

亦即，通过外缘LEa1附近的光路部分所照射的照明光IL10f，稍向外倾斜射入至第1透光性平板P1。继而，若将倾斜角设为Ψf，则借由照明光IL10f而形成于晶圆W上的干涉条纹的明暗图案的位置，形成于根据式10在-X方向仅偏移ΔZ×tanΨf的位置。 

此处，所谓ΔZ与上述同样地，是第1绕射光栅G11与第2绕射光栅G21的第1有效距离L1，减去晶圆W与第2绕射光栅G21的第2有效距离L2的差。又，上述X方向的基准位置，是Ψf＝0时形成上述干涉条纹的明暗图案的位置。 

另一方面，通过外缘LEb1附近的光路部分所照射的照明光IL10h，其形成于晶圆W上的干涉条纹的明暗图案的位置，借由照明光IL10h向外的倾斜角Ψh，根据式10而形成于+X方向上仅偏移ΔZ×tanΨh的位置。 

又，通过中心附近的光路部分所照射的照明光IL10g，其形成于晶圆W上的干涉条纹的明暗图案的位置，由于照明光IL10g几乎垂直入射，故而未产生位置偏移。 

 因此，曝光于晶圆W的干涉条纹图案IF相对第1绕射光栅G11的大小关系，当ΔZ为正时，照明光IL10作为发散光束而可扩大，作为收敛光束而可缩小，因此可对曝光于晶圆W的干涉条纹图案IF进行伸缩修正。 

其次，本发明的曝光装置中，如图1所示，构成照明光学系统中第4透镜群的透镜29、30、32、35中，在负透镜30上安装有透镜驱动机构31a、31b，在正透镜32上安装有透镜驱动机构33a、33b。继而，该些透镜驱动机构31a、31b、33a、33b，可在固定轴34a、34b上在Z方向移动，借此使透镜30以及透镜32亦可各自独立在Z方向移动。 

亦即，第4透镜群29、30、32、35，其全体构成所谓内对焦透镜，其焦点距离或者焦点位置可变。 

借此，可使照明光IL10的收敛发散状态可变。 

再者，亦可与此对应，针对照明光学系统IS的第1透镜群2、3、4、6，设置Z位置调制机构，并配合上述第4透镜群29、30、32、35，使照明光IL10的收敛发散状态可变。 

此情形如图1所示，在第1透镜群2、3、4、6中的负透镜4上，安装有透镜驱动机构5a、5b，在正透镜6上安装有透镜驱动机构7a、7b。继而，该些透镜驱动机构5a、5b、7a、7b，可在固定轴8a、8b上在Z方向移动，借此使透镜4以及透镜6亦可各自独立地在Z方向移动。 

又，根据式10，照明光IL10的收敛发散状态并未设为如上述般可变，而是固定于特定收敛状态或者发散状态，亦可借由改变配置该晶圆W的Z位置，即相对于第1有效距离L1改变第2有效距离L2，而进行上述伸缩修正。 

较为理想的是，在晶圆W曝光之前，利用晶圆标记检测机构43检测出在晶圆W上多处所形成的现有电路图案或者对位标记的位置，借此根据预先所量测的晶圆W的伸缩量而进行此等伸缩修正。 

再者，较为理想的是，在量测晶圆W的伸缩量等以前，使用晶圆平台上基准标记41等，检测晶圆标记检测机构43的检测位置44的基准位置。又，在曝光装置中，为提高晶圆标记检测机构43的上述位置量测精度，较为理想的是在晶圆标记检测机构43的位置，设置可量测晶圆平台38的位置的检测机构激光干涉计40Y3等。 

再者，较好的是，在晶圆标记检测机构43中，亦具备可对包括晶圆W表面的凹凸形状的Z位置进行量测的Z位置感测器。借此，可量测晶圆W表面的Z位置，并根据其值在Z方向驱动晶圆平台38，或者进而进行晶圆平台38的倾斜控制，以此设定上述第2有效距离。

当然，上述Z位置感测器与晶圆标记检测机构43不同，例如亦可设置于第2保持机构37a、37b等处。 

而自第1绕射光栅G11并非仅产生上述所期望的绕射光即±1次绕射光LM、LP，亦会产生少量0次绕射光(直进光)。而且，该0次绕射光可能亦进而透过第2绕射光栅G21而到达晶圆W。其次，如此0次绕射光作为杂散光，会使所期望的形成于晶圆W上的干涉条纹的明暗图案IF的对比度下降。 

因此在本发明中，为遮蔽(吸收或者反射)该0次绕射光，亦可在第1绕射光栅G11与第2绕射光栅G21之间，设置包括多层膜干涉滤波器等的绕射光选择部件。 

图16为一例图，其表示在第1透光性平板P1的与第1绕射光栅G11的相反面上，设有绕射光选择部件C1，且在第2透光性平板P2的与第2绕射光栅G21的相反面上，设有绕射光选择部件C2。 

此处，相对于射入至绕射光选择部件C1、C2的入射角度的透射率特性，如图17所示。亦即，相对于以较小入射角度ρ射入至绕射光选择部件C1、C2的光线，透射率TR1设定成较低，而相对于以较大入射角度ρ射入的光线，则透射率TR1设定成较高。 

借此，绕射光选择部件C1、C2，可使射入至其中的绕射光透射率，对应于其行进方向而变化。具体而言，可使以较小射出角在第1绕射光栅G11射出的0次绕射光的透射率，相对低于以较大射出角自第1绕射光栅G11射出的1次绕射光的透射率。因此，可降低到达晶圆W的0次绕射光的光量，而可防止形成于晶圆W上的所期望的干涉条纹的明暗图案IF的对比度下降。 

如此绕射光选择部件C1、C2，例如可借由将由高折射率氧化物所构成的膜与由低折射率氧化物所构成的膜经多层交互所形成的薄膜而实现。又，亦可借由将由高折射率氟化物所构成的膜与由低折射率氟化物所构成的膜经多层交互所形成的薄膜而实现。 

而为减少附着于第1绕射光栅G11以及第2绕射光栅G21上的异物等产生的不良影响，如图16所示，亦可在第1透光性平板P1的光源侧附近，或者第2透光性平板P2与晶圆W之间，设置对第1绕射光栅G11以及第2绕射光栅G21的异物附着防止用薄膜(pellicle，光罩护膜)PE1、PE2。继而，亦可例如按特定枚数对数枚的晶圆W进行曝光后更换光罩护膜PE1、PE2，借此除去异物。 

作为光罩护膜PE1、PE2，例如可使用有机树脂制光罩护膜，该有机树脂制光罩护膜用于对投影曝光装置中所使用的光罩的异物付着的防止。 

或者，亦可使用含有合成石英等无机材料的透光性平板作为光罩护膜 PE1、PE2。 

再者，在上述例中，设置第1绕射光栅G11、G12为相位调变式绕射光栅，第2绕射光栅G21为强度调变式绕射光栅，而两绕射光栅的构成并非限于此。例如，任一绕射光栅，亦可如半色调相位移光罩(Attenuated PhaseShift Mask，衰减式相位移光罩)，使用将透射光的相位及强度两者进行调变的绕射光栅。 

再者，在上述例中，第1绕射光栅G11、G12与第2绕射光栅G21分别形成于不同的透光性平板上，但亦可在同一透光性平板上形成两绕射光栅。 

图18是表示将第1绕射光栅G13与第2绕射光栅G14，分别形成于一个透光性平板P3的光源侧及晶圆W侧的例图。再者，本例中，各绕射光栅的构造及制法亦与上述例相同。又，透镜35及其上游的照明光学系统亦与上述例相同。 

再者，图18中透光性平板P4，是为防止第2绕射光栅G14的污染，以及使第1有效距离L1与第2有效距离L2相等而设计的。 

又，第1绕射光栅以及第2绕射光栅任一个，均并非限于仅设置于透光性平板的表面。 

例如，如图19所示，第2绕射光栅G16形成于第2透光性平板P6的表面，但亦可在其上贴合较薄的第3透光性平板P7，而使第2绕射光栅G16实际形成于透光性平板的内部。再者，图19中第2透光性平板P5以及第1绕射光栅G15，与图3所示相同。 

再者，在使用该些透光性平板P7等时，第1有效距离L1以及第2有效距离L2借由上述方法而定义、求取的方式不变。 

再者，在上述任一例中，第1绕射光栅G11以及第2绕射光栅G21，亦必须对应于晶圆W上可曝光的干涉条纹的明暗图案的周期T3而进行更换。图21(A)～图21(B)表示该更换机构的一例的图，图21(A)表示自-Z方向观察其的图，图21(B)表示图21(A)中A-B部分附近的剖面图。 

夹盘部53a、53b、53c、53d，借由真空吸附等方式，保持住设有第2绕射光栅的第2透光性平行板P2的周缘部P2E，而设有上述夹盘部的平板承载器52，可在X方向滑动，并且可在Z方向上下移动。 

在更换前，第2透光性平行板P2借由第2保持机构37a、37b，37c而保持着。对于此状态，平板承载器52自X方向进入第2透光性平行板P2的下部，并上升至上方。继而，夹盘部53a、53b、53c、53d吸附第2透光性平行板P2的周缘部P2E。 

其后，第2保持机构37a、37b、37c向如图中空心箭头所示的放射方向退出，并于此状态下，平板承载器42向+X方向退出，而取走第2透光性 平行板P2。继而，应重新装填的另外的第2透光性平行板，经与上述相反的动作而设置于第2保持机构37a、37b，37c上，由此第2透光性平行板的更换结束。 

第1透光性平行板P1的更换机构亦设为上述相同结构。 

再者，由于第1透光性平行板P1与第2透光性平行板P2的间隔较短，故难以在其间隔内插入上述平板承载器。 

因此，较好的是，如图20所示，将第1保持机构36a等以及第2保持机构37a等，设为借由支持部件51而可在XY面内方向的上述放射方向以及Z方向移动。借此，可确保上述平板承载器的装填间隙。 

再者，第1保持机构36a等以及第2保持机构37a等的上述Z驱动机构，亦可在将第2绕射光栅G21与晶圆W的第2有效距离L2、以及第1绕射光栅G11与第2绕射光栅G21的第1有效距离L1设定为特定值时使用。 

再者，如图20所示，第1透光性平行板P1的周缘部P1E以及第2透光性平行板P2的周缘部P2E，受到摇动加工而相对其等中心部变薄。继而，设于第1保持机构36a等的真空吸附部P1V以及设于第2保持机构37a等的真空吸附部P2V，借由此等经摇动加工的周缘部P1E以及PE2而保持住第1透光性平行板P1及第2透光性平行板P2。 

而上述例中，第2透光性平板P2与晶圆W之间，存在空气，然而亦可替代此而充满特定的介电体。借此，可使照射至晶圆W的照明光(绕射光)的实际波长，仅缩小上述介电体的折射率大小，则可进一步缩小形成于晶圆W上的干涉条纹的明暗图案的周期T3。再者，当然，为此第2绕射光栅G21的周期T2以及第1绕射光栅G11的周期T1，亦必须与此成比例而缩小。 

图22(A)表示符合此情形的晶圆平台38a等的例图。在晶圆平台38a的周围设有连续的侧壁38b、38c，并在侧壁38b、38c所围绕的部分，可保持水等液体56。借此，晶圆W与第2透光性平板P2之间充满水，则照明光的波长，仅缩小水的折射率(对于波长193nm的光为1.46)。 

再者，亦并列设置有供水机构54以及排水机构55，借此，在由侧壁38b、38c所围绕的部分，无污染且新鲜的水被供给且排出。 

又，如图22(B)所示，亦可使晶圆平台38a的侧壁38d、38e的最上面高于第1透光性平板P1的下面，并且使第1透光性平板P1与第2透光性平板P2之间的空间充满水。供水机构54a以及排水机构55b的功能与上述相同。 

借此，可将自第1绕射光栅G11至晶圆W的整个光路，以除空气以外的介电体覆盖，并可使上述照明光的有效波长λ仅缩小水的折射率大小。继而，借此可进行具有更加微细的周期的图案曝光。

再者，图22(B)所示的曝光装置中，当使用如图3所示的光栅作为第2透光性平板P2以及第2绕射光栅G21时，水进入第2绕射光栅G21的刻蚀部而无法获得所期望的相位差，故可能无法作为相位光栅而发挥功能。因此，对于如此曝光装置，较为理想的是，使用如图19所示的第2透光性平板P6、第2绕射光栅G16以及透光性平板P7。其原因在于，事实上，使用形成于透光性平板内部的第2绕射光栅G16，可防止水浸入，则可确保作为相位光栅的功能。 

或者，作为相位光栅，亦可使用高折射率部件与低折射部件在第1方向上交互周期性排列的相位光栅。其可借由对绕射光栅的刻蚀部，埋入与下述透光性平板的材质的折射率不同的材质而形成，该绕射光栅是在例如图3所示的如第2绕射光栅G21的石英玻璃等透光性平板上，周期性形成刻蚀部而形成。当使用包含石英玻璃等折射率小于等于1.7的材质的透光性平板时，使用折射率大于等于1.8的材质，作为可埋入的材料，其在可形成适当的相位差方面有较佳的效果。又，对于蓝宝石(sapphire)等高折射率基板，亦可埋入低折射率材料而形成相位光栅。 

再者，毫无疑问地，第2透光性平板P2与晶圆W之间充满的介电体不限于水，亦可为其他介电液体。在此情形时，自缩小干涉条纹的明暗图案周期的角度而言，较好的是，该介电液体的折射率大于等于1.2。 

再者，本发明的曝光装置中，沿着光路以近接方式配置各种透光性平板，故而可能产生因伴随其各表面的表面反射的多重干涉所引起的不良影响。 

因此，本发明中较好的是，使用其时间性可干涉距离(光行进方向的可干涉距离)小于等于100[μm]的光，作为来自光源1的照明光IL1～IL10。借此，可避免伴随多重干涉而产生无用的干涉条纹。 

光的时间性可干涉距离是，当将该光的波长设为λ，该光的波长分布中波长半宽值设为Δλ时，大致为由λ²/Δλ所表示的距离。因此，较为理想的是，当曝光波长λ为来自ArF激光的193nm时，使用该波长半频宽Δλ为近于或大于370pm的照明光IL1～IL10。 

又，较为理想的是，作为照明光IL1～IL10的波长，为获得更微细的干涉条纹图案IF，亦使用小于等于200[nm]的照明光。 

如上所述，干涉条纹的明暗图案被曝光的晶圆W，由未图示的晶圆承载器搬送至曝光装置以外，并搬送至显影装置。借由显影，在晶圆W上的光阻剂上，形成对应于所曝光的明暗图案的光阻图案。继而，在蚀刻装置中，将该光阻图案作为蚀刻光罩，借由对晶圆W或者形成于晶圆W上的特定膜进行蚀刻，而在晶圆W上形成特定图案。 

半导体集成电路、平面显示器、薄膜磁头、微机械等电子元件的制造工序，包括如上所述的经多数层形成微细图案的工序。本发明的曝光装置的上述曝光方法，可使用于如此多数次图案形成工序中的至少1次工序，以制造电子元件。 

又，亦可在上述至少1个工序中，对于使用本发明的曝光装置的上述曝光方法，而使干涉条纹的明暗图案曝光的晶圆W上的光阻剂PR，借由一般性投影曝光装置，将特定形状的图案合成曝光，并将经合成曝光的光阻剂PR显影，由此形成上述图案。 

本发明的曝光方法，可实施于半导体集成电路、平面显示器、薄膜磁头、微机械等电子元件的制造中，并可利用于产业上。 

本发明的曝光装置，可实施于半导体集成电路、平面显示器、薄膜磁头、微机械等电子元件的制造中，并可利用于产业上。 

又，本发明的电子元件制造方法以及电子元件，可利用于其制造过程的产业，即，生产半导体的产业中，而作为其成果的电子元件，可利用于各种电子机器产业中。

Claims (78)

1.一种曝光方法，借由来自光源的照明光使图案在感光性基板上曝光，其特征在于该曝光方法包括：

对第1绕射光栅照射上述照明光的工序，上述第1绕射光栅在第1方向上具有周期方向，且在与第1方向直交的第2方向上具有长度方向；

使来自上述第1绕射光栅的绕射光照射至第2绕射光栅的工序，上述第2绕射光栅配置在与上述光源相反侧，离第1绕射光栅仅1mm以上15mm以下的第1有效距离，且在上述第1方向上具有周期方向；以及

使来自上述第2绕射光栅的绕射光照射至上述感光性基板上的工序，上述感光性基板配置在与上述第1绕射光栅相反侧，距上述第2绕射光栅的距离仅为与上述第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离，并且

照射至上述第1绕射光栅上特定一点的上述照明光，是以多个照明光为主要成分，上述多个照明光的行进方向，包括上述第2方向且与垂直于上述第1绕射光栅的特定平面一致，或自上述特定平面偏移2mrad以内。

2.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于照射至上述第1绕射光栅的上述照明光的主要成分，其上述行进方向自上述特定平面内方向的偏移，作为有效角度小于等于1mrad。

3.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板，在上述基板面内方向的相对位置关系，向上述第2方向偏移，或者，在上述第1方向仅偏移上述第2绕射光栅的上述周期的整数倍或半整数倍的长度，并且多次重复执行上述各工序。

4.根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于上述各工序是借由扫描曝光而进行，上述扫描曝光是在上述第2方向上对上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板进行相对扫描并曝光。

5.根据权利要求4所述的曝光方法，其特征在于上述照明光在上述基板上所照射的区域的形状，是上述第2方向的宽度根据上述第1方向的位置而产生变化。

6.根据权利要求4所述的曝光方法，其特征在于多次执行上述扫描曝光，并且在上述多次的上述扫描曝光的各间歇，使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板向上述第1方向相对移动。

7.根据权利要求6所述的曝光方法，其特征在于上述照明光在上述基板上所照射的区域的形状，是上述第1方向的宽度根据上述第2方向的位置而产生变化时的形状。

8.一种曝光方法，借由来自光源的照明光使图案在感光性基板上曝光，其特征在于该曝光方法包括：

对第1绕射光栅照射上述照明光的工序，上述第1绕射光栅在第1方向上具有周期方向，且在与第1方向直交的第2方向上具有长度方向；

使来自上述第1绕射光栅的绕射光照射至第2绕射光栅的工序，该第2绕射光栅配置在与上述光源相反侧，离第1绕射光栅仅1mm以上15mm以下的第1有效距离，且在上述第1方向上具有周期方向；以及

使来自上述第2绕射光栅的绕射光照射至上述感光性基板上的工序，上述感光性基板配置在与上述第1绕射光栅相反侧，距上述第2绕射光栅的距离仅为与上述第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离，并且

照射至上述第1绕射光栅上特定一点的上述照明光的有效入射角度的范围，在上述第1方向小于等于2mrad，在上述第2方向大于2mrad。

9.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于照射至上述第1绕射光栅上特定一点的上述照明光的有效入射角度的范围，在上述第1方向小于等于1mrad，在上述第2方向大于5mrad。

10.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板，在上述基板面内方向的相对位置关系，向上述第2方向偏移，或者，在上述第1方向仅偏移上述第2绕射光栅的上述周期的整数倍或者半整数倍的长度，并且多次重复执行上述各工序。

11.根据权利要求8所述的曝光方法，其特征在于上述各工序是借由扫描曝光而进行，上述扫描曝光是在上述第2方向上对上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板进行相对扫描并曝光。

12.根据权利要求11所述的曝光方法，其特征在于上述照明光在上述基板上所照射的区域的形状，是上述第2方向的宽度根据上述第1方向的位置而产生变化时的形状。

13.根据权利要求11所述的曝光方法，其特征在于多次执行上述扫描曝光，并且在上述多次的上述扫描曝光的各间歇，使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板向上述第1方向相对移动。

14.根据权利要求13所述的曝光方法，其特征在于上述照明光在上述基板上所照射的区域的形状，是上述第1方向的宽度根据上述第2方向的位置而产生变化时的形状。

15.一种曝光方法，借由来自光源的照明光使图案在感光性基板上曝光，其特征在于该曝光方法包括：

对第1绕射光栅照射上述照明光的工序，上述第1绕射光栅在第1方向上具有周期方向，且在与第1方向直交的第2方向上具有长度方向；

使来自上述第1绕射光栅的绕射光照射至第2绕射光栅的工序，上述第2绕射光栅配置在与上述光源相反侧，离第1绕射光栅仅1mm以上15mm以下的第1有效距离，且在上述第1方向上具有周期方向；以及

使来自上述第2绕射光栅的绕射光照射至上述感光性基板上的工序，上述感光性基板配置在与上述第1绕射光栅相反侧，距上述第2绕射光栅的距离仅为与上述第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离，并且

设置有绕射光选择部件，其是在上述第1绕射光栅与上述基板之间的光路上，使上述绕射光的透射率对应于上述绕射光的行进方向而改变。

16.根据权利要求15所述的曝光方法，其特征在于上述绕射光选择部件设置于上述第1绕射光栅与上述第2绕射光栅之间。

17.根据权利要求16所述的曝光方法，其特征在于上述第1绕射光栅产生射出角度不同的多个绕射光，且上述绕射光选择部件的上述透射率，比起对上述多个绕射光中自上述第1绕射光栅所射出的0次的绕射光的透射率而言，对自上述第1绕射光栅所射出的1次的绕射光的透射率较高。

18.根据权利要求15所述的曝光方法，其特征在于上述绕射光选择部件设置于上述第2绕射光栅与上述基板之间。

19.根据权利要求18所述的曝光方法，其特征在于上述第2绕射光栅产生射出角度不同的多个绕射光，且上述绕射光选择部件的上述透射率，比起对于上述多个绕射光中自上述第2绕射光栅所射出的0次的绕射光的透射率而言，对于自上述第2绕射光栅所射出的1次的绕射光的透射率较高。

20.根据权利要求15所述的曝光方法，其特征在于使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板，在上述基板面内方向的相对位置关系，向上述第2方向偏移，或者，在上述第1方向仅偏移上述第2绕射光栅的上述周期的整数倍或者半整数倍的长度，并且多次重复执行上述各工序。

21.根据权利要求15所述的曝光方法，其特征在于上述各工序是借由扫描曝光而进行，上述扫描曝光是使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板在上述第2方向上进行相对扫描并曝光。

22.根据权利要求21所述的曝光方法，其特征在于上述照明光在上述基板上所照射的区域的形状，是上述第2方向的宽度根据上述第1方向的位置而产生变化时的形状。

23.根据权利要求21所述的曝光方法，其特征在于多次进行上述扫描曝光，并且在上述多次的上述扫描曝光的各间歇，使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板向上述第1方向相对移动。

24.根据权利要求23所述的曝光方法，其特征在于上述照明光在上述基板上所照射的区域的形状，是上述第1方向的宽度根据上述第2方向的位置而产生变化时的形状。

25.根据权利要求1项至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于上述第1有效距离以及上述第2有效距离均大于等于2mm且小于等于10mm。

26.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于上述第1有效距离以及上述第2有效距离均大于等于3mm且小于等于7mm。

27.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于上述第1有效距离与上述第2有效距离的差小于等于30μm。

28.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于上述第1有效距离与上述第2有效距离的至少一个，或者上述第1有效距离与上述第2有效距离的差，均根据照明在上述基板上的上述照明光在上述第1方向的收敛发散状态、或上述基板的伸缩而决定。

29.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于照明在上述第1绕射光栅上的上述照明光在上述第1方向的收敛发散状态，根据上述第1有效距离以及上述第2有效距离、上述基板的伸缩而决定。

30.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于上述第1绕射光栅的周期为上述第2绕射光栅的周期的2倍。

31.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于上述第1绕射光栅的周期与上述第2绕射光栅的周期相等。

32.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅的周期，任何一个均为上述照明光的有效波长的一半或一半以上，且小于等于3倍。

33.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于上述第1绕射光栅或者上述第2绕射光栅的至少一个，使用调变透射光的相位的相位调变式绕射光栅。

34.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于使用上述第2方向的电场成分大于上述第1方向电场成分的照明光，作为照射至上述第1绕射光栅的上述照明光。

35.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于在上述第1绕射光栅的光源侧附近，或者在上述第2绕射光栅的上述第1绕射光栅侧附近的至少其中之一，设有透光性平板或者薄膜。

36.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于上述第2绕射光栅与上述基板之间的光路，或者上述第1绕射光栅与上述基板之间的光路的至少其中之一，充满上述曝光波长下折射率大于等于1.2的介电体。

37.根据权利要求36所述的曝光方法，其特征在于上述介电体中一部分是液体。

38.根据权利要求37所述的曝光方法，其特征在于上述液体为水。

39.根据权利要求36所述的曝光方法，其特征在于上述第2绕射光栅包括设置于折射率大于等于1.3的介电体内部中且折射率小于等于1.1的空隙。

40.根据权利要求36所述的曝光方法，其特征在于上述第1绕射光栅或者上述第2绕射光栅的至少其中之一，包括折射率小于等于1.7的介电体与折射率大于等于1.8的介电体在上述第1方向上周期性排列的光栅部分。

41.根据权利要求1至24中任一项所述的曝光方法，其特征在于上述照明光的时间性可干涉距离小于等于100μm。

42.一种电子元件制造方法，其特征在于构成电子元件的电路图案的形成工序中至少一部分，使用权利要求1至24中任一项所述的曝光方法。

43.一种电子元件制造方法，其特征在于构成电子元件的电路图案的形成工序中至少一部分，使用权利要求36所述的曝光方法。

44.一种电子元件制造方法，其特征在于构成电子元件的电路图案的形成工序中至少一部分，使用权利要求40所述的曝光方法。

45.一种电子元件制造方法，其特征在于构成电子元件的电路图案的形成工序中至少一部分，使用利用有投影曝光装置的投影曝光方法与权利要求1至24中任一项所述的曝光方法的合成曝光。

46.一种电子元件制造方法，其特征在于构成电子元件的电路图案的形成工序中至少一部分，使用利用有投影曝光装置的投影曝光方法与权利要求36所述的曝光方法的合成曝光。

47.一种电子元件制造方法，其特征在于构成电子元件的电路图案的形成工序中至少一部分，使用利用有投影曝光装置的投影曝光方法与权利要求40所述的曝光方法的合成曝光。

48.一种曝光装置，将来自光源的照明光与第1绕射光栅及第2绕射光栅所生成的干涉图案，曝光于感光性基板上，其特征在于该曝光装置包括：

第1保持机构，保持使上述第1绕射光栅的周期方向与第1方向一致，使上述第1绕射光栅的长度方向与直交于上述第1方向的第2方向一致，使上述第1绕射光栅与第1面一致；

第2保持机构，保持使上述第2绕射光栅的周期方向与上述第1方向一致，使上述第2绕射光栅的长度方向与上述第2方向一致，并且使上述第2绕射光栅与第2面一致，上述第2面在与上述光源相反侧，离上述第1面仅1mm以上15mm以下的第1有效距离；

基板保持机构，保持上述基板使与第3面一致，上述第3面在与上述第1面相反侧，距上述第2面的距离仅为与上述第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离；以及

照明光学系统，其是用以将来自上述光源的上述照明光照射至上述第1面的照明光学系统，其将照射至上述第1面内特定一点上的上述照明光的主要成分设为多个照明光，上述多个照明光的行进方向与包括上述第2方向且垂直于上述第1面的特定平面一致，或是自上述特定平面偏移2mrad以内。

49.根据权利要求48所述的曝光装置，其特征在于照射至上述第1面的上述照明光的主要成分，其上述行进方向自上述特定平面内方向的偏移，作为有效角度小于等于1mrad。

50.根据权利要求48所述的曝光装置，其特征在于上述第1保持机构以及上述第2保持机构、或者上述基板保持机构的任一个，包括移动机构或者扫描机构的至少其中之一，上述移动机构使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板的相对位置关系在上述第1方向上相对移动，上述扫描机构使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板的相对位置关系在上述第2方向上相对移动。

51.根据权利要求50所述的曝光装置，其特征在于上述第1面上的上述照明光的照射区域的形状至少为以下其中之一：上述第2方向的宽度根据上述第1方向的位置而产生变化时的形状，或者上述第1方向的宽度根据上述第2方向的位置而产生变化时的形状。

52.根据权利要求51所述的曝光装置，其特征在于上述照射区域的形状，根据设置于上述第1面、或者上述第1面的共轭面的视场光阑的形状而决定。

53.一种曝光装置，将来自光源的照明光与第1绕射光栅及第2绕射光栅所生成的干涉图案，曝光于感光性基板上，其特征在于该曝光装置包括：

第1保持机构，使上述第1绕射光栅的周期方向保持与第1方向一致，使上述第1绕射光栅的长度方向与直交于上述第1方向的第2方向一致，使上述第1绕射光栅与第1面一致；

第2保持机构，使上述第2绕射光栅的周期方向保持与上述第1方向一致，使上述第2绕射光栅的长度方向与上述第2方向一致，并且使上述第2绕射光栅与第2面一致，上述第2面在与上述光源相反侧，离上述第1面仅1mm以上15mm以下的第1有效距离；

基板保持机构，保持上述基板使与第3面一致，上述第3面在与上述第1面相反侧，距上述第2面的距离仅为与上述第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离；以及

照明光学系统，其是用以将来自上述光源的上述照明光照射至上述第1面的照明光学系统，其将照射至上述第1面内特定一点上的上述照明光，设为具有如下有效入射角度范围的照明光：

于上述第1方向小于等于2mrad，

于上述第2方向大于2mrad。

54.根据权利要求53所述的曝光装置，其特征在于照射至上述第1面上特定一点的上述照明光的有效入射角度的范围，

于上述第1方向小于等于1mrad，

于上述第2方向大于5mrad。

55.根据权利要求53所述的曝光装置，其特征在于上述第1保持机构以及上述第2保持机构、或者上述基板保持机构的任一个，包括移动机构或者扫描机构的至少其中之一，上述移动机构使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板的相对位置关系在上述第1方向上相对移动，上述扫描机构使上述第1绕射光栅以及上述第2绕射光栅与上述基板的相对位置关系在上述第2方向上相对移动。

56.根据权利要求55所述的曝光装置，其特征在于上述第1面上的上述照明光的照射区域的形状至少为以下其中之一：上述第2方向的宽度根据上述第1方向的位置而产生变化时的形状，或者上述第1方向的宽度根据上述第2方向的位置而产生变化时的形状。

57.根据权利要求56所述的曝光装置，其特征在于上述照射区域的形状，根据设置于上述第1面、或者上述第1面的共轭面的视场光阑的形状而决定。

58.一种曝光装置，将来自光源的照明光与第1绕射光栅及第2绕射光栅所生成的干涉图案，曝光于感光性基板上，其特征在于该曝光装置包括：

第1保持机构，使上述第1绕射光栅的周期方向保持与第1方向一致，使上述第1绕射光栅的长度方向与直交于上述第1方向的第2方向一致，使上述第1绕射光栅与第1面一致；

第2保持机构，使上述第2绕射光栅的周期方向保持与上述第1方向一致，使上述第2绕射光栅的长度方向与上述第2方向一致，并且使上述第2绕射光栅与第2面一致，上述第2面在与上述光源相反侧，离上述第1面仅1mm以上15mm以下的第1有效距离；

基板保持机构，保持上述基板使与第3面一致，上述第3面在与上述第1面相反侧，距上述第2面的距离仅为与上述第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离；

照明光学系统，用以将来自上述光源的上述照明光照射至上述第1面；以及

第3保持机构，使绕射光选择部件保持与上述第1面与上述第3面之间的第4面一致，上述绕射光选择部件对上述绕射光的透射率对应于上述绕射光的行进方向而改变。

59.一种曝光装置，将来自光源的照明光与第1绕射光栅及第2绕射光栅所生成的干涉图案，曝光于感光性基板上，其特征在于该曝光装置包括：

第1保持机构，使上述第1绕射光栅的周期方向保持与第1方向一致，使上述第1绕射光栅的长度方向与直交于上述第1方向的第2方向一致，使上述第1绕射光栅与第1面一致；

第2保持机构，使上述第2绕射光栅的周期方向保持与上述第1方向一致，使上述第2绕射光栅的长度方向与上述第2方向一致，并且使上述第2绕射光栅与第2面一致，上述第2面在与上述光源相反侧，离上述第1面仅1mm以上15mm以下的第1有效距离；

基板保持机构，保持上述基板使与第3面一致，上述第3面在与上述第1面相反侧，距上述第2面的距离仅为与上述第1有效距离相等或与上述第1有效距离的差在100μm以下，且为1mm以上15mm以下的第2有效距离；

照明光学系统，用以将来自上述光源的上述照明光照射至上述第1面；以及

绕射光选择部件，配置于上述第1面与上述第3面之间，并且对上述绕射光的透射率对应于上述绕射光的行进方向而改变。

60.根据权利要求59所述的曝光装置，其特征在于上述绕射光选择部件设置于上述第1面与上述第2面之间、或者上述第2面与上述第3面之间的至少其中之一。

61.根据权利要求59所述的曝光装置，其特征在于，上述第1绕射光栅或第2绕射光栅产生多个不同角度的绕射光，且上述绕射光选择部件的上述透射率，比起对于射入上述绕射光选择部件中的0次的绕射光的透射率而言，对于射入上述绕射光选择部件中的1次的绕射光的透射率较高。

62.根据权利要求48至61中任一项所述的曝光装置，其特征在于上述照明光学系统包括照明光均匀化单元，其使上述第1面内上述照明光的强度分布均匀化。

63.根据权利要求62所述的曝光装置，其特征在于上述照明光均匀化单元包括透镜元件沿着上述第2方向所排列的至少一个复眼透镜。

64.根据权利要求63所述的曝光装置，其特征在于上述照明光均匀化单元包括聚光光学系统，其将入射至上述至少一个复眼透镜中任意一个透镜元件的照明光，实际上限制为分布于上述照明光均匀化单元中较上述复眼透镜靠上述光源侧的特定面内的照明光中，分布于上述第1方向的照明光。

65.根据权利要求63所述的曝光装置，其特征在于上述照明光均匀化单元包括二次光源位置修正单元，其使形成于上述至少一个复眼透镜的射出侧面的多个二次光源实际上排列于平行于上述第2方向的线上。

66.根据权利要求48至61中任一项所述的曝光装置，其特征在于上述第1有效距离以及上述第2有效距离均大于等于2mm且小于等于10mm。

67.根据权利要求48至61中任一项所述的曝光装置，其特征在于上述第1有效距离以及上述第2有效距离均大于等于3mm且小于等于7mm。

68.根据权利要求48至61中任一项所述的曝光装置，其特征在于上述第1有效距离与上述第2有效距离之差小于等于30μm。

69.根据权利要求48至61中任一项所述的曝光装置，其特征在于上述第1有效距离与上述第2有效距离的至少其中之一，或者上述第1有效距离与上述第2有效距离之差，根据照明于上述第1面的上述照明光在上述第1方向的收敛发散状态、或上述基板的伸缩而决定。

70.根据权利要求69所述的曝光装置，其特征在于包括量测上述基板的伸缩的伸缩量测机构。

71.根据权利要求69所述的曝光装置，其特征在于上述第2有效距离，可借由上述基板保持机构调节保持上述基板的上述第3面的位置而改变。

72.根据权利要求48至61中任一项所述的曝光装置，其特征在于照明在上述第1面的上述照明光在上述第1方向的收敛发散状态，是根据上述第1有效距离以及上述第2有效距离、上述基板的伸缩而决定。

73.根据权利要求72所述的曝光装置，其特征在于包括量测上述基板的伸缩的伸缩量测机构。

74.根据权利要求48至61中任一项所述的曝光装置，其特征在于上述照明光学系统中包括偏振控制部件，其规定照射至上述第1面的上述照明光在上述第1方向的电场成分与在上述第2方向的电场成分的大小关系。

75.根据权利要求48至61中任一项所述的曝光装置，其特征在于包括液体供给机构，其使上述第1面与上述第3面之间的至少一部分，或者上述第2面与上述第3面的至少一部分的至少其中之一，充满上述曝光波长下折射率大于等于1.2的介电液体。

76.根据权利要求75所述的曝光装置，其特征在于上述介电液体为水。

77.根据权利要求48至61中任一项所述的曝光装置，其特征在于上述照明光的时间性可干涉距离小于等于100μm。

78.根据权利要求48至57中任一项所述的曝光装置，其特征在于在上述第1面与上述第3面之间包括绕射光选择部件，其对应于上述绕射光的行进方向而改变对于上述绕射光的透射率。

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