CN101566803A - 曝光方法、电子元件制造方法、曝光装置及照明光学装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种适合在构成电子元件的微细图案的形成中所使用的曝光方法，并为高解析度且廉价的曝光方法。该曝光方法包括：配置邻接于构成电子元件的晶圆等的绕射光栅，并对该绕射光栅照射具有设定的入射角度特性的照明光而进行对晶圆的曝光。依据需要，变更半导体晶圆和该绕射光栅的位置关系，以进行上述曝光。

Description

曝光方法、电子元件制造方法、曝光装置及照明光学装置

本申请是申请号为200680002249.X(国际申请号：PCT/JP2006/300404)，国际申请日为2006年1月13日，名称为“曝光方法、电子元件制造方法、曝光装置及照明光学装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是关于一种半导体集成电路、平板显示装置、薄膜磁头、微型机等电子元件制造工程中的，微细图案的形成工程中所使用的曝光方法及利用该曝光方法的电子元件制造方法，以及在该方法中所利用的较佳的曝光装置，还有适合在上述曝光装置中使用的照明光学装置。

背景技术

在半导体集成电路等的电子元件的制造工程中的微细图案的形成时，一般使用光刻蚀技术。其利用在晶圆等的被加工基板的表面上形成光阻剂(感光性薄膜)，并具有与应形成的图案的形状对应的光量分布的曝光光的曝光工程、显像工程及蚀刻工程等，而在被加工基板上形成所需的图案。

在目前最尖端的电子元件的制造的上述曝光工程中，作为曝光方法，主要使用投影曝光方法。

其在光罩(也称作光栅)上，预先将应形成的图案扩大4倍或5倍而形成，并对其照射照明光，且将其透过光利用缩小投影光学系统在晶圆上进行曝光转印。

可利用投影曝光方法所形成的图案的微细度由缩小投影光学系统的解析度决定，其大致等于曝光波长除以投影光学系统的数值孔径(NA)的值。因此，为了形成更加微细的电路图案，需要更短波长的曝光光源和更高NA的投影光学系统。

另一方面，还有一种将在光罩上所形成的图案，不通过投影光学系统而在晶圆上进行曝光的曝光方法(以下称作[近接式曝光方法])。近接式(Proximity)曝光方法藉由将使应转印图案等倍形成的光罩，与晶圆邻接对向配置，并对光罩照射照明光，而将光罩的明暗图案保持原有的形状在晶圆上进行转印。

而且，还有一种在使等倍的光罩和晶圆紧密附着的状态下对光罩照射照明光，并将光罩的明暗图案如实地在晶圆上进行转印的[接触曝光方法]。

在上述习知的曝光方法中的投影曝光方法中，为了得到更高解析度，需要更短波长的光源和更高NA的投影光学系统。

但是，在现在最尖端的曝光装置中，曝光光的波长已被缩短为193nm，从可使用的透镜材料的观点来看，今后难以进一步的短波长化。

而且，目前最尖端的投影光学系统的NA已达到0.92左右，在此之上的高NA化困难，且形成使曝光装置的制造成本大幅上升的原因。

另一方面，接触式曝光方法是使光罩和基板接触且进行曝光，所以难以避免伴随曝光的光罩的损伤和污染。因此，伴随光罩的消耗的运转费用高额化，所以难以应用于量化生产。

在近接式曝光方法中，是使晶圆和光罩以10至20μm以上的间隔对向邻接配置，所以在防止光罩损伤方面是有效的。但是，因上述间隔会在转印图案上产生模糊，所以难以应用于曝光光的波长左右或其以下的微细图案的转印。

发明内容

本发明的第1目的是提供一种鉴于该课题而形成的，能够廉价地形成微细的图案，具体地说为曝光光的波长左右以下的微细图案，的曝光方法。

而且，本发明的目的是还提供一种利用上述曝光方法的电子元件的制造方法，且提供一种适于在上述曝光方法中使用的曝光装置，或适于在上述曝光装置中使用的照明光学装置。

关于本发明的第1曝光方法的发明，为一种利用来自光源的照明光，在感光性的基板上将图案进行曝光的曝光方法，其特征在于：包括将来自该光源的该照明光向第1绕射光栅进行照射的工程、将由该第1绕射光栅所生成的绕射光，向与该第1绕射光栅对向配置的第2绕射光栅进行照射的工程、将由该第2绕射光栅所生成的绕射光，向与该第2绕射光栅对向邻接配置的该感光性的基板上进行照射的工程；在该第1绕射光栅的任意一点上所照射的该照明光的主成分，为含有与该第2绕射光栅的周期方向直交的长边方向且在含有上述一点的至少1个特定平面内具有行进方向，而且是该行进方向彼此不平行的多个照明光。

在该第1曝光方法的发明中，也可使对该第1绕射光栅进行照射的该照明光的强度分布，在含有该第1绕射光栅的中心部的设定的区域中大致均匀。

而且，在该第1曝光方法的发明中，也可在该第1绕射光栅或该第2绕射光栅的至少一个中，利用具有该照明光的实效波长的3倍以下的周期的绕射光栅。

而且，也可在该第1绕射光栅或该第2绕射光栅的至少一个中，利用对透过光的相位进行调制的相位调制型的绕射光栅。

或者，进而也可在该第1绕射光栅或该第2绕射光栅的至少一个中，利用对透过光的强度进行调制的强度调制型的绕射光栅。

在这些该第1曝光方法的发明中，也可使该第1绕射光栅的第1设定方向的周期，为该第2绕射光栅的该第1设定方向的周期的大致2倍。

而且，在该第1曝光方法的发明中，也可使该特定平面为对该基板大致直交的1个面。

或者，也可使该特定平面为对该基板的法线方向倾斜成设定角度的1个平面。

或者，也可使该特定平面为对该基板的法线方向大致对称地倾斜成设定角度的2个平面。

继而，在该第1曝光方法的发明中，也可使该第2绕射光栅和该基板的在该基板的面内方向的相对位置关系，沿与该第2绕射光栅的该周期的方向直交的方向偏离，或者，沿该周期方向只偏离该第2绕射光栅的该周期的整数倍的长度，且使该各工程反复进行多次。

而且，在该第1曝光方法的发明中，也可使该第2绕射光栅和该基板之间，充满该曝光波长的折射率为1.2以上的介电质。

另外，在该第1曝光方法的发明中，也可使该第1绕射光栅和该第2绕射光栅之间，充满该曝光波长的折射率为1.2以上的介电质。

关于本发明的第2曝光方法的发明，为一种利用来自光源的照明光，在感光性的基板上将图案进行曝光的曝光方法，其特征在于：包括将来自该光源的该照明光在绕射光栅上进行照射的工程、将由该绕射光栅所生成的绕射光，在与该绕射光栅对向邻接配置的该感光性的基板上进行照射的工程；在该绕射光栅的任意一点上所照射的该照明光的主成分为：含有与该绕射光栅的周期方向直交的长边方向且在含有上述一点的至少1个特定平面内具有行进方向，而且是行进方向彼此不平行的多个照明光。

在该第2曝光方法的发明中，也可使对该绕射光栅进行照射的该照明光的强度分布，在含有该绕射光栅的中心部的设定的区域中大致均匀。

而且，在该第2曝光方法的发明中，作为该绕射光栅，也可利用具有该照明光的实效波长的3倍以下的周期的绕射光栅。

而且，作为该绕射光栅，也可利用对透过光的相位进行调制的相位调制型的绕射光栅。

或者，继而作为该绕射光栅，也可利用对透过光的强度进行调制的强度调制型的绕射光栅。

而且，在该第2曝光方法的发明中，也可使该特定平面为对该基板大致直交的1个面。

或者，也可使该特定平面为对该基板的法线方向倾斜成设定角度的1个平面。

或者，也可使该特定平面为对该基板的法线方向大致对称地倾斜成设定角度的2个平面。

继而，在该第2曝光方法的发明中，也可使该绕射光栅和该基板的在该基板的面内方向的相对位置关系，设成沿与该绕射光栅的该周期的方向直交的方向偏离，或者，沿该周期方向只偏离该绕射光栅的该周期的整数倍的长度，且使该各工程反复进行多次。

而且，在该第2曝光方法的发明中，也可使该绕射光栅和该基板之间，充满该曝光波长的折射率为1.2以上的介电质。

关于本发明的第1电子元件制造方法的发明，在构成电子元件的电路图案的形成工程的至少一部分中，利用本发明的曝光方法。

而且，关于本发明的第2电子元件制造方法的发明，是在构成电子元件的电路图案的形成工程的至少一部分中，应用利用了投影曝光装置的投影曝光方法和本发明的曝光方法的合成曝光。

关于本发明的第1曝光装置的发明，为一种用于使来自光源的照明光、在第1透光性平板上所形成的第1绕射光栅、在第2透光性平板上所形成的第2绕射光栅所生成的干涉图案，在感光性的基板上进行曝光的曝光装置，其特征在于，包括：第1保持机构，将该第1透光性平板上所形成的该第1绕射光栅，保持在设定的位置上；第2保持机构，将该第2透光性平板上所形成的该第2绕射光栅，在与该第1绕射光栅对向的位置上进行整合且保持着；基板保持机构，将该基板在与该第2绕射光栅邻接且对向的位置上，进行整合且保持着；照明光学系统，是使来自该光源的该照明光对该第1绕射光栅进行照射的照明光学系统，该照明光学系统在该第1绕射光栅的任意一点上所照射的该照明光的主成分形成为：含有配置着该基板的面内的特定一方向，即Y方向，且在含有上述一点的至少1个特定平面内具有行进方向，且成为该行进方向彼此不平行的多个照明光。

在该第1曝光装置的发明中，也可使该照明光学系统具有将配置有该第1绕射光栅的面内的该照明光的强度分布，大致均匀化的照明光均匀化装置。另外，该照明光均匀化装置可包括沿Y方向排列着透镜元件的至少1个复眼透镜。

另外，在该第1曝光装置的发明中，该照明光均匀化装置可具有聚光光学系统，其将入射到至少一个复眼透镜中的任意1个透镜元件的照明光，在该照明光均匀化装置中的比该复眼透镜更内侧处该光源侧的设定的面内进行分布的照明光中，实质上限制成在与Y方向直交的X方向的设定范围内进行分布的照明光。

而且，在该第1曝光装置的发明中，其特定平面也可为对配置有该基板的面大致直交的1个面。

或者，也可使该特定平面为对配置有该基板的面的法线方向，倾斜成设定角度的1个平面。

或者，也可使该特定平面为对配置有该基板的面的法线方向，大致对称地倾斜成设定角度的2个平面。

而且，在该第1曝光装置的发明中，也可具有使该第2绕射光栅和该基板之间的至少一部分，充满该曝光波长的折射率为1.2以上的介电质液体的液体供给机构。

另外，也可具有使该第1绕射光栅和该第2绕射光栅之间的至少一部分，充满该曝光波长的折射率为1.2以上的介电质液体的液体供给机构。

关于本发明的第2曝光装置的发明，为一种用于使来自光源的照明光、在透光性平板上形成的绕射光栅所生成的干涉图案，在感光性的基板上进行曝光的曝光装置，其特征在于，包括：保持机构，将该透光性平板上所形成的该绕射光栅，保持在设定的位置上；基板保持机构，将该基板在对该绕射光栅邻接且对向的位置上，进行整合且保持着；照明光学系统，是使来自该光源的该照明光对该绕射光栅进行照射的照明光学系统，该照明光学系统将在该绕射光栅的任意一点上所照射的该照明光的主成分形成为：含有配置有该基板的面内的特定一方向，即Y方向，且在含有上述一点的至少1个特定平面内具有行进方向，且成为该行进方向彼此不平行的多个照明光。

在该第2曝光装置的发明中，也可使该照明光学系统具有将配置有该绕射光栅的面内的该照明光的强度分布，大致均匀化的照明光均匀化装置。

另外，该照明光均匀化装置可包括沿其Y方向排列着透镜元件的至少1个复眼透镜。

继而，在该第2曝光装置的发明中，该照明光均匀化装置可具有聚光光学系统，其将入射至其至少一个复眼透镜中的任意1个透镜元件的照明光，在该照明光均匀化装置中的比该复眼透镜更内侧处前述光源侧的设定的面内进行分布的照明光中，实质上限制成在与Y方向直交的X方向的设定范围内进行分布的照明光。

而且，在该第2曝光装置的发明中，其特定平面也可为对配置有该基板的面大致直交的1个面。

或者，也可使该特定平面为对配置有该基板的面的法线方向，倾斜成设定角度的1个平面。

或者，也可使该特定平面为对配置有该基板的面的法线方向，大致对称地倾斜成设定角度的2个平面。

而且，在该第2曝光装置的发明中，也可具有使该绕射光栅和该基板之间的至少一部分，充满该曝光波长的折射率为1.2以上的介电质液体的液体供给机构。

附图说明

图1所示为本发明的曝光装置的概略图。

图2(A)～图2(B)是对第1绕射光栅及第2绕射光栅G21的一个例子进行说明。图2(A)所示为在第1透光性平板P1上所形成的第1绕射光栅G11、G12，图2(B)所示为在第2透光性平板P2上所形成的第2绕射光栅G21。

图3所示为第1绕射光栅G11、G12和第2绕射光栅G21与晶圆W的位置关系，及绕射光LP、LM、LP0、LP1的断面图。

图4所示为在晶圆W上所形成的干涉条纹的强度分布的断面图。

图5用于说明照明光的入射角度偏离，对晶圆W上所形成的干涉条纹的强度分布的位置偏离带来的影响。

图6(A)～图6(D)所示为照明光均匀化装置的一个例子。图6(A)所示为输入复眼透镜12的XY面内的形状，图6(B)所示为复眼透镜20的XY面内的形状，图6(C)所示为从+X方向观察的侧面图，图6(D)所示为从-Y方向观察的侧面图。

图7(A)～图7(C)所示为向第1透光性平板的照明光的入射角度范围。图7(A)所示为从+X方向观察的侧面图，图7(B)所示为从-Y方向观察的侧面图，图7(C)所示为孔径光阑28。

图8(A)～图8(B)所示为2次光源位置修正装置的一个例子。

图9(A)～图9(B)所示为2次光源位置修正装置的另一个例子。

图10(A)～图10(B)所示为照明光均匀化装置的另一个例子。图10(A)所示为从+X方向观察的侧面图，图10(B)所示为从-Y方向观察的侧面图。

图11(A)～图11(B)所示为向第1透光性平板的照明光的入射角度的面内变化的说明图。

图12所示为第1绕射光栅G11，G12、第2绕射光栅G21、晶圆W与薄膜PE1、PE2的位置关系的断面图。

图13所示为在第2绕射光栅G21的附近设置保护层PE3的状态。

图14所示为将第1绕射光栅G15、G16和第2绕射光栅G23，在第1透光性平板P3的两面上分别进行设置的状态。

图15所示为将绕射光栅G17、G18，在透光性平板P4的晶圆W侧进行设置的状态。

图16(A)～图16(B)，与图17(A)～图17(B)一起表示照明光均匀化装置的另一个例子的一部分。图16(A)所示为输入复眼透镜12a的XY面内的形状，图16(B)所示为复眼透镜23L、23R的XY面内的形状。

图17(A)～图17(B)，与图16(A)～图16(B)一起表示照明光均匀化装置的另一个例子。图17(A)所示为从+X方向观察的侧面图，图17(B)所示为从-Y方向观察的侧面图。

图18所示为第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。

图19(A)～图19(B)所示为第2透光性平板P2的替换机构42等。图19(A)为其下面图，图19(B)为其A-B位置的断面图。

图20(A)～图20(B)为在晶圆W和第2透光性平板P2间等充满液体的机构的说明图。图20(A)为只在晶圆W和第2透光性平板P2间充满液体的机构的说明图，图20(B)为另外在透光性平板P2和透光性平板P1间充满液体的机构的说明图。

图21为在透光性平板P2和透光性平板P1间充满液体的机构的说明图。

1：光源                           2、3：准直仪透镜

4：聚光点                         5：准直仪透镜(负透镜)

6、8：透镜驱动机构                7：准直仪透镜(正透镜)

9：固定轴                         10：偏光控制元件

11：聚光光学系统                  12、12a：输入复眼透镜

13：聚光镜                        14a、14b、14c：聚光点

14：棱镜阵列                      20：复眼透镜

21：遮光性的构件                  23L、23R：复眼透镜

27：孔径光阑                      28：孔径部

29、30、32、35：照明系统后透镜    31a、31b：透镜驱动机构

33a、33b：透镜驱动机构            34a、34b：固定轴

35a：照明系统后群透镜             36a、36b：第1保持机构

37a、37b、37c：第2保持机构        38、38a：晶圆载台

38b、38c、38d、38e：侧壁          39：移动镜

40：雷射干涉仪                    42：平板载入机

43a、43b、43c、43d：夹盘部        44、44a、44c：供水机构

45、45b、45c：排水机构            46：液体

47：侧壁                          50：晶圆定盘

221、222、223、228：楔形棱镜      AX1：光轴

AX2：第1光轴                      D1：间隔

D2：第2绕射光栅G21和晶圆W的表面的间隔

D3：间隔                        D5：间隔

DG：绕射光栅

F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8：透镜元件

F1a～F8a：透镜元件              F1b～F8b：透镜元件

G11：第1绕射光栅的蚀入部分

G12：第1绕射光栅的表面部分

G15、G16：第1绕射光栅           G17、G18：绕射光栅

G21、G23：第2绕射光栅

J1、J2、J3、J8、K1、K2、K3、K4：透镜元件

IF、IFa、IFb：干涉条纹

IL1、IL2、IL3、IL4、IL4a、IL4b、IL4c、IL5、IL5a、IL6、IL7、IL8、IL8a、IL8b、IL8c、IL8d、IL8e、IL8f：照明光

IP：一点

IPP：特定平面(含有一点IP的平面) IS：照明光学系统

L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8：透镜元件

LEa、LEb：光路的外缘

LP0、LPa0、LPb0：0次绕射光

LP、LPa、LPb：+1次绕射光

LM、LMa、LMb、LPa1、LPb1、LP1：-1次绕射光

P1：第1透光性平板               P2：第2透光性平板

P3、P4：透光性平板

P1E：第1透光性平行板            P1的周边部

P2E：第2透光性平行板            P2的周边部

P1V、P2V：真空吸附部            PE1、PE2：薄膜

PE3：保护层                     PR：光阻剂

W：晶圆

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8：透镜元件

具体实施方式

下面对本发明的实施形态进行说明。

图1为用于表示本发明的曝光装置的第1实施例的全体图。另外，图1中所示的XYZ座标系统和以后的各图中所示的座标系统是相同的，各图中的设定方向(X方向、Y方向、Z方向)都表示相同的方向。

发出ArF(氩·氟)准分子雷射、KrF(氪·氟)准分子雷射、F2(氟二聚物)雷射或使用波长转换元件的谐波雷射(harmonic laser)等光源1的照明光IL1，利用沿第1光轴AX1配置的准直仪透镜群2、3、5、7，转换为具有设定的光束尺寸的平行光线束(平行光束)，即照明光IL2。

照明光IL2利用偏光控制元件10形成设定为所定偏光状态的照明光IL3，并入射至构成照明光均匀化装置的一部分的聚光光学系统11。然后，从聚光光学系统11射出的照明光IL5，入射至构成照明光均匀化装置的一部分的复眼透镜20等的光学积分仪。

在复眼透镜20的射出侧面上，依据需要配置有孔径光阑27。

另外，对由聚光光学系统11、复眼透镜20、孔径光阑27等所构成的照明光均匀化装置的详细内容，将在后面进行说明。

从复眼透镜20射出的照明光IL7，入射至沿第1光轴AX2配置的照明系统后透镜群29、30、32、35，并由这些透镜被折射而形成照明光IL8后，而入射至第1透光性平板P1。

另外，以上的从准直仪透镜群2、3、5、7到照明系统后群透镜29、30、32、35的照明光IL1～IL8的光路上的光学构件，以下称作照明光学系统IS。该照明光学系统IS也可看作：以配置有第1透光性平板P1的面作为设定的照射平面的照明光学装置。

在第1透光性平板P1的下方(-Z方向)，设置有第2透光性平板P2。

第2透光性平板P2与应形成图案的加工物件，即半导体晶圆等，的基板W(以后酌情也称作晶圆)邻接且对向配置着。

在第1透光性平板P1上形成后述的第1绕射光栅，藉由使照明光IL8照射该第1绕射光栅所产生的绕射光，照射第2透光性平板P2。在第2透光性平板P2上形成后述的第2绕射光栅，且上述绕射光可照射该第2绕射光栅。而且，由第2绕射光栅所产生的绕射光照射晶圆W，且在晶圆W上形成由多个绕射光所形成的干涉条纹构成的明暗图案。

在晶圆W的表面上，预先形成用于将上述明暗图案进行感光并记录的光阻剂。即，晶圆W可看作感光性的基板。

晶圆W被保持在于晶圆定盘50上可沿XY方向动作的基板保持机构即晶圆载台38上，且可藉此沿XY方向进行动作。而且，晶圆W的X方向的位置藉由在晶圆载台38上所设置的移动镜39的位置而由雷射干涉仪40进行计测，Y方向的位置也藉由在晶圆载台38上所设置的未图示的移动镜位置而由未图示的雷射干涉仪进行计测。

第2透光性平板P2，由第2保持机构37a、37b予以保持着，使其与晶圆W以后述的设定间隔邻接且对向配置。而且，第1透光性平板P1，由第1保持机构36a、36b保持着，使其与第2透光性平板P2以后述的设定间隔对向配置着。

晶圆W的直径作为一个例子为300mm，第2透光板P2作为一个例子是具有覆盖晶圆W的表面的全面的直径。同样，第1透光性平板P1作为一个例子，也具有覆盖第2透光性平板P2的表面的全面的直径。但是，如后面所说明的，第1透光性平板P1的直径，最好较晶圆W的直径大30mm以上。

下面，对利用本发明在晶圆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、图4及图5进行说明。

在第1透光性平板P1的+Z侧，即光源侧，的表面上，形成沿X方向具有周期性的1维的相位调制型的绕射光栅G11、G12。另一方面，在第2透光性平板P2的-Z侧，即晶圆W侧，的表面上，形成沿X方向具有周期性的1维的强度调制型的绕射光栅G21。

首先，对这些绕射光栅G11、G12、G21，利用图2(A)～图2(B)进行说明。

图2(A)为从+Z侧观察第1透光性平板P1的图示，在其表面上形成沿Y方向具有长边方向，沿与其直交的X方向具有1维的周期T1的相位调制型的第1绕射光栅G11、G12。第1绕射光栅G11、G12如所谓的无铬相位位移光栅那样，由第1透光性平板P1的表面部分G12、将该平板表面利用腐蚀等蚀入的蚀入部分G11构成。蚀入部分G11的深度，以在透过其表面部G12的照明光和透过蚀入部G12的照明光之间形成180度的相位差的形态而进行设定。其蚀入深度，对于当曝光光的波长为λ0、第1透光性平板P1的折射率为n、任意的自然数为m时，为(2m-1)λ0/(2(n-1))。

而且，表面部分G12和蚀入部分G11的宽度的比率(占空系数(dutyratio))为1∶1较佳。

图2(B)为从+Z侧观察第2透光性平板P2的图示，在其背面(晶圆W侧的面)上形成沿Y方向具有长边方向，沿X方向具有1维周期T2的第2绕射光栅G21。第2绕射光栅G21由铬、钼、钨、钽等金属或它们的氧化物、氟化物或硅化物和其他的遮光性·减光性的材料的膜所构成。

第1透光性平板P1、第2透光性平板P2由合成石英等对紫外线的透过性高，热膨胀系数(线膨胀系数)小，因此伴随曝光光的吸收的热变形小的材料来形成。特别是在使用F2雷射作为光源1的情况下，使用添加了氟的合成石英为佳。

另外，在图2(A)与图2(B)中，为了说明的方便，而将周期T1表示为第1透光性平板P1的直径(作为一个例子为300mm以上)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，与第1透光性平板P1的直径相比绝对地小。这在除了图2(A)与图2(B)以外的各图中也是同样地。

下面，利用图3，对藉由照明光IL8向第1绕射光栅G11、G12及第2绕射光栅G21的照射，而在晶圆W上形成干涉条纹的明暗图案的原理进行说明。

图3所示为相互对向配置的第1透光性平板P1、第2透光性平板P2及晶圆W的断面。

如照射照明光IL8，则从第1绕射光栅G11、G12产生与其周期T1对应的绕射光。第1绕射光栅G11、G12如为占空(duty)比1∶1且相位差180度的相位调制型光栅，则0次绕射光消失而不会产生。在这种情况下，主要产生±1次光的2条绕射光，但也可能还产生±2次光等的高次绕射光。

但是，在周期T1较照明光的实效波长λ的3倍短的情况下，无法产生3次以上的高次绕射光。而且，如上所述，如为占空比1∶1且相位差180度的相位调制型光栅，则2次绕射光也无法得到。因此，在这种情况下，从第1绕射光栅G11、G12只产生+1次绕射光LP和-1次绕射光LM这2条，并透过第1透光性平板P1而入射至第2透光性平板P2。

在此，所说的照明光的实效波长λ，是指在从第1绕射光栅G11、G12到晶圆W的照明光路上所存在的透光性媒质中，具有最低折射率的媒质中的照明光的波长。在本例中，因为在透光性平板P1、透光性平板P2、晶圆W的各个之间存在空气(或者也可为氮·稀有气体)，所以实效波长λ0为照明光的波长λ0除以空气的折射率(＝1)的值。

接着，+1次绕射光LP和-1次绕射光LM，被照射在第2透光性平板P2的晶圆W侧的表面上所设置的第2绕射光栅G21上。因为两绕射光为对称，所以下面只对+1次绕射光LP进行说明。

+1次绕射光LP由第1绕射光栅G11、G12的周期T1，对第2绕射光栅G21从垂直的方向(法线方向)只倾斜成设定的角度而向第2绕射光栅G21入射。

该倾斜角θ0在假定第2绕射光栅G21配置在空气中时，为由

(式1)

sinθ0＝λ/T1

所表示的角。

当+1次绕射光LP照射第2绕射光栅G21时，从第2绕射光栅G21也产生绕射光。因为第2绕射光栅G21为强度调制型的绕射光栅，所以该绕射光形成含有0次光的绕射光。

在此，产生该各绕射光的角度方向依据所照射的照明光(+1次绕射光LP)的入射角的倾斜而倾斜。即，从第2绕射光栅G21，产生沿与所照射的+1次绕射光LP平行的方向行进的0次绕射光LP0、依据第2绕射光栅G21的X方向的周期T2而进行绕射的-1次绕射光LP1。

另外，如第2绕射光栅G21的周期T2较与上述周期T1及实效波长的关系所决定的值大，则还具有也产生未图示的+1次绕射光的可能性。但是，藉由使周期T2在照明光的实效波长以下，实质上可防止未图示的+1次绕射光的产生。在此，所说的照明光的实效波长λ与上述相同。

结果，在晶圆W上，可照射0次绕射光LP0和-1次绕射光LP1这2条绕射光，并利用这些绕射光的干涉而形成干涉条纹的明暗图案。

下面，利用图4，对该干涉条纹的明暗图案进行说明。

图4所示为0次绕射光LP0和-1次绕射光LP1这2条绕射光在晶圆W上所形成的干涉条纹的明暗分布的断面图。

如上所述，0次绕射光LP0在与向第2绕射光栅G21所照射的+1次绕射光LP平行的方向上产生，所以0次绕射光LP0以对晶圆W的垂直方向(法线方向)ZW只倾斜上述θ0的入射角而照射。

另一方面，-1次绕射光LP1由X方向的周期T2沿X方向进行绕射，并以入射角θ1照射晶圆W。此时，在晶圆W上所形成的干涉条纹IF的明暗图案的周期(强度分布的周期)T3，可以(式2)表示：

(式2)

T3＝λ/(sinθ0+sinθ1)

。其与干涉条纹IF的振幅分布的周期的一半对应。

因此，在晶圆W上，于其全面形成沿X方向具有周期T3的与Y方向平行的明暗图案。而且，在晶圆W上所形成的光阻剂PR上，使该明暗图案受到照射并曝光。

通常，如干涉条纹IF那样由2条光线束所形成的干涉条纹，即使晶圆W沿Z方向进行位置变动，其对比度的下降也极少，即形成所谓的聚焦深度大的明暗图案。

但是，在0次绕射光LP0的入射角θ0和-1次绕射光LP1的入射角θ1不相等的情况下(对法线方向VW不对称的情况下)，对应于晶圆W的Z方向位置偏离，干涉条纹IF的X方向位置会变动。

因此，如要正确地控制干涉条纹IF的X方向位置，则使照射晶圆W的0次绕射光LP0的入射角θ0和-1次绕射光LP1的入射角θ1相等即可。这种条件以照明光IL8对第1绕射光栅G11、G12垂直入射为前提，在第1绕射光栅G11、G12的周期T1为第2绕射光栅G21的周期T2的大致2倍时可实现。而且，此时满足

(式3)

T2＝T3

的关系。

另外，因为在第1绕射光栅G11、G12及第2绕射光栅G21这两者中含有制造误差等，所以实际上不能期待两光栅的周期严密地为2倍。因此，所说的大致2倍，例如是满足

(式4)

T2×2×0.999≤T1≤T2×2×1.001

的条件就基本上可以的意思。藉由满足上述条件，即使在晶圆W产生Z方向的位置偏离的情况下，也可在晶圆W的设定位置上，照射该干涉条纹IF的明暗图案。

在此，如果可将晶圆W的Z方向位置在设定的位置上严格地进行控制，则未必一定要满足上述式4所示的条件。

另外，如上所述，照明光IL8对第1绕射光栅G11、G12，需要例如垂直地进行入射。下面，利用图5对其理由及有关入射角度的更加正确的条件进行说明。

图5与图3及图4同样地，用于表示第1透光性平板P1、第2透光性平板P2及晶圆W和在晶圆W上所形成的干涉条纹IFa、IFb的断面。在此，使第1绕射光栅G11、G12的周期T1为第2绕射光栅G21的周期T2的2倍。

图5中的左侧所示的干涉条纹IFa，表示因对第1绕射光栅G11、G12垂直入射的照明光IL8a所形成的干涉条纹。此时，与图3及图4所示的情况同样地，从第1绕射光栅G11、G12对称地产生+1次绕射光LPa及-1次绕射光LMa，且它们入射至第2绕射光栅G21。其中如着眼于+1次绕射光LPa，则由第2绕射光栅G21所产生的0次绕射光LPa0和-1次绕射光LPa1以相等的入射角(对称地进行倾斜)入射至晶圆W。

因此，在晶圆W上，沿X方向具有明暗的(强度的)周期T2的干涉条纹IFa形成于设定的位置上。而且，其明部的峰值的X方向位置，与第2绕射光栅G21的透过部的位置正确地对应。

另一方面，图5中的右侧所示的干涉条纹IFb，表示因对第1绕射光栅G11、G12只沿X方向倾斜角度ψ而入射的照明光IL8b所形成的干涉条纹。此时，也从第1绕射光栅G11、G12产生+1次绕射光LPb及-1次绕射光LMb，但其角度的对称性对应于照明光IL8b的入射角的倾斜而崩溃。

结果，其中因+1次绕射光LPb的照射，从第2绕射光栅G21所产生的0次绕射光LPb0和-1次绕射光LPb1向晶圆W的入射角度的对称性也崩溃。

即使在这种情况下，在晶圆W上也形成沿X方向具有明暗的(强度的)周期T2的干涉条纹IFb，但其明部的峰值的X方向位置与第2绕射光栅G21的透过部的位置形成偏离。

如设其偏离量为δ，则形成

(式5)

δ＝D2×tanψ

的关系。在此，D2为第2绕射光栅G21和晶圆W的表面的间隔。

如果入射至第1绕射光栅G11、G12的照明光，只为上述的沿X方向倾斜的IL8b，则在晶圆W上所形成的干涉条纹虽然其位置沿X方向偏离，但其对比度不会降低。

但是，在入射至第1绕射光栅G11、G12的照明光，为分别具有向X方向的倾斜角(入射角)不同的多个行进方向的照明光的情况下，由它们的照明光所形成的干涉条纹的位置，根据式5也分别不同，且因它们的强度的重合而使最终所形成的干涉条纹的对比度也下降。

因此，为了避免上述对比度的下降，需要使入射至第1绕射光栅G11、G12上的至少一点的照明光IL8，其X方向的入射角为设定的一定值。

例如，在晶圆W上进行曝光的干涉条纹图案的周期T3(＝T2)为120nm的情况下，即为一般被称作60nm布线间距(line and space)的图案的情况下，如因照明光IL8的X方向的倾斜角的差异所产生的X方向位置的差异在±15nm左右以内，则能够充分地抑制作为干涉条纹图案整体的对比度下降的影响。

因此，使第2绕射光栅G21和晶圆W的表面的间隔D2为50[μm]，根据式5，照明光IL8的X方向的倾斜角的差异的角度范围ψ0，作为一个例子，可在

(式6)

ψ0＝arctan(15/50000)＝0.3[mrad]

以内。

不过，该条件当然是根据应曝光的图案的周期T3及上述间隔D2而变动。

另一方面，因照射光IL8的入射角向Y方向的倾斜，使晶圆W上的干涉条纹IF的Y方向位置发生变化，但对应于第1绕射光栅G11、G12及第2绕射光栅G21的XY面内的形状，干涉条纹IF为沿Y方向大致相同的干涉条纹，所以其Y方向位置变化完全不会造成问题。

即，不会因照明光IL8的入射角向Y方向的倾斜，而使干涉条纹IF产生实质上的位置偏离，即使在照明光IL8为分别具有向Y方向的倾斜角不同的多个行进方向的照明光的情况下，也不会产生干涉条纹IF的对比度的下降。

因此，照射在第1绕射光栅G11、G12的任意一点上的照明光IL8，需要为一种在Y方向上可具有多个入射角，但在X方向上具有设定的唯一的入射角的照明光。

换言之，其可以说是照射在第1绕射光栅的任意一点上的照明光IL8，需要为一种含有Y方向且在含有上述一点的平面(以后称作特定平面)内具有行进方向的照明光。

另外，照明光IL8如其行进方向在特定平面内，则可为由具有彼此不平行的不同的行进方向的多个照明光所构成的照明光。

而且，如X方向的入射角度范围，即行进方向的角度范围，也如上述那样在±0.3[mrad]左右以内，则可从上述特定平面偏离。

下面，利用图6(A)～图6(D)及图7(A)～图7(C)，对用于实现满足上述条件的照明光IL8的照明光均匀化装置的实施例进行说明。

图6(C)所示为从+X方向观察该照明光均匀化装置的侧面图，图6(D)所示为从-Y方向观察该照明光均匀化装置的侧面图。

本例的照明光均匀化装置包括：由输入复眼透镜12和聚光镜13构成的聚光光学系统11；在遮光性的构件21上使透镜元件F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8沿Y方向呈一列配置的复眼透镜20。

图6(A)为从+Z方向观察该输入复眼透镜12的图示，图6(B)为从+Z方向观察该复眼透镜20的图示。

作为一个例子，输入复眼透镜12由64个透镜元件构成，为沿X方向具有8列透镜元件J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8(从J4到J7省略符号的图示)，以及沿Y方向也具有8列的透镜元件K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8(从K5到K7省略符号的图示)。

当照明光IL2照射该输入复眼透镜12时，该照明光如后面所说明的那样，照射在复眼透镜20上的各透镜阵列上。而且，从复眼透镜20射出的照明光IL7，如图7(A)及图7(B)所示，入射至照明系统后群透镜35a，并由这些透镜被折射而形成照明光IL8，并入射至第1透光性平板P1。

但是，因为复眼透镜20由沿Y方向呈一列配置的多个透镜元件F1～F8构成，所以照明光IL8向第1透光性平板P1的入射角度特性，在X方向和Y方向并不相同。

图7(A)为从+X方向观察复眼透镜20、照明系统后群透镜35a、第1透光性平板P1、第2透光性平板P2的图示，图7(B)为从-Y方向对其进行观察的图示。另外，为了简略化，将照明系统后群透镜由1片透镜35a来表示，但其实际情况当然与图1中的照明系统后群透镜29、30、32、35是等价的。

照明系统后群透镜35a以其入射侧焦点面与复眼透镜20的射出面一致，且其射出侧焦点面与第1透光性平板P1的上面(+Z)一致的形态而配置着。因此，照明系统后群透镜35a也构成所谓的傅立叶转换透镜。

从复眼透镜20的各透镜元件射出的照明光IL7，由照明系统后群透镜35a折射，形成照明光IL8，并在第1透光性平板P1上进行重迭照射。因此，第1透光性平板P1上的照明光的强度分布，利用该重迭所形成的平均化效果而进一步被均匀化。

在第1透光性平板P1上向任意的一点IP的照明光IL8的关于Y方向的入射角度范围ψ，依据复眼透镜20的沿Y方向的排列而形成如图7(A)所示的值。

另一方面，复眼透镜20关于X方向只有1列，所以可使关于X方向的入射角度范围大致为0。

即，可使向一点IP的照明光IL8，形成为含有Y方向且在含有一点IP的平面(即，上述的特定平面)IPP的面内具有行进方向，且行进方向彼此不平行的多个照明光。

其中，藉由将照明光IL8的行进方向限制在特定平面IPP的面内，可如上述那样，防止晶圆W上的干涉条纹的对比度下降，得到更高对比度的干涉条纹图案。

而且，藉由使照明光IL8形成彼此不平行的多个照明光，可利用上述的平均化效果，谋求第1透光性平板P1上的照明光的强度分布的均匀化。

另外，照明光IL8所照射的范围，当然也可不包含第1透光性平板P1的全面。即，含有在第1透光性平板P1上所形成的第1绕射光栅G11、G12的中心部，且在透过此中心部的照明光到达晶圆W的设定的区域上，以照明光IL8的强度分布变得均匀的形态进行照明即可。

而且，也可依据需要，在复眼透镜20的射出面上，如图7(C)所示，设置具有Y方向长且X方向窄的狭缝状的开口部28的孔径光阑27，将照明光IL8向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。

在此，对该输入复眼透镜12的构成详细地进行说明。

入射至构成该输入复眼透镜12的各透镜元件的照明光IL3，利用各透镜元件的透镜作用而被聚光。而且，在各透镜元件的射出面上，形成使照明光沿Y方向偏转，较佳为焊接型(brazed)或多层型的绕射光栅DG。在此，在该输入复眼透境12中于相同的X方向排列位置上进行并排的透镜单元上所形成的绕射光栅DG，都具有相同的绕射角度特性。

因此，从Y方向的排列位置K1～K8的各透镜元件射出的照明光，受到各透镜元件的集光作用及绕射光栅DG所造成的向Y方向的绕射(偏转)作用。

图6(C)及图6(D)所示为作为一个例子，在X方向的排列位置J3上，从Y方向的排列位置K3及K4射出的照明光IL4a、IL4b(将它们集合而为IL4c)。如图示那样，照明光IL4a、IL4b、IL4c在从透镜元件射出后，暂时在聚光点14a、14b、14c聚光。而且，入射至以使该入射侧焦点面与该聚光点14a、14b、14c一致的形态，且该射出侧焦点面与复眼透镜20的入射面一致的形态而配置的聚光镜13。即，聚光镜13构成所谓的傅立叶转换透镜。而且，该输入复眼透镜12的各透镜元件的入射面和与其对应的复眼透镜20的各透镜元件的入射面，形成共轭关系(成像关系)。

因此，从各透镜单元K1～K8射出的各照明光IL4a、IL4b(将它们统称为IL4c)的向复眼透镜20的入射位置，如以下所示。

其X方向位置因为各照明光IL4c在从透镜元件K1～K8射出时不具有X方向的偏角，所以如图6(D)所示那样照射在光轴AX1的附近。

另一方面，其Y方向位置因为各照明光IL4a、IL4b在从透镜元件K1～K8射出时因绕射光栅DG而沿Y方向产生设定的偏转角，所以如图6(C)所示那样，从光轴AX1沿Y方向只偏心与其偏转角成比例的量，因此照射在透镜元件F3上。

如上所述，从X方向的排列位置J3上所排列的各透镜元件K1～K8射出的各照明光的向Y方向的偏转角为相同，所以从各透镜元件K1～K8射出的照明光，都重迭地照射在透镜元件F3上。

而且，透镜元件F3的入射面的照明光量分布，因上述重迭效果而被平均化，形成大致均匀化的照明光量分布。

另外，在该输入复眼透镜12的各透镜元件的射出面上所形成的绕射光栅DG的偏转特性，如X方向的排列位置相同则相同，如X方向的排列位置不同则不同。因此，从该输入复眼透镜12上的X方向的排列位置相同的透镜元件所射出的照明光，全都重迭地入射至复眼透镜20上的相同的透镜元件，使该入射面上的照明光量分布因上述重迭效果而被平均化，形成大致均匀化的照明光量分布。

另外，该输入复眼透镜12及聚光镜13也可看作是一种将入射至复眼透镜20上的一个透镜元件的照明光，在配置有该输入复眼透镜12的设定的面内所分布的照明光中，限制为分布在X方向的设定范围内的照明光的光学系统。

在此，在输入复眼透镜12上，分布在X方向的设定范围内的照明光，沿X方向倾斜成设定的角度，并入射至复眼透镜20上的设定的透镜单元(例如F3)。在此，透镜单元F3也是傅立叶转换透镜，所以在复眼透镜20的射出面上所形成的这些照明光的聚光点(2次光源)，依据向X方向的设定的入射角而沿X方向进行位移。

而且，入射至各透镜元件F1～F8的照明光的向X方向的入射角，如上所述分别不相同，所以在复眼透镜20的射出面上所形成的2次光源的位置，在各透镜元件F1～F8上分别沿X方向形成微小量的位移，而不会形成在相同的X座标上。

该各个2次光源位置在X方向上的差异，使构成照明光IL8的各照明光向X方向的行进方向产生差异，但当该差异值超过例如上述容许值(作为一个例子为±0.3[mrad])时，也会形成使晶圆上所形成的干涉条纹的对比度下降的要因。

因此，为了消除该微小位移，也可如图8(A)及图8(B)所示，在各透镜元件F1～F8的入射面附近，设置用于使照明光IL5a沿X方向偏转，并使其行进方向在YZ面内一致的楔形棱镜221、222、223、228。当然，楔形棱镜的楔形角分别形成不同的角度。

藉此，照明光IL6a对各透镜元件F1～F8，关于X方向而言形成垂直入射，可使在各透镜元件F1～F8的射出部上所形成的2次光源群排列在同一X座标上。

或者，也可如图9(A)所示，藉由使构成复眼透镜20的各透镜元件F1a～F8a自身的排列，分别沿X方向进行微少量的位移，而使该形成射出面的2次光源群形成在同一X座标上，即，形成在图中的虚线CL上。

而且，如图9(B)所示，将构成复眼透镜20的各透镜元件F1b～F8b，由对其外形使透镜中心(在图中所示的圆的中心)偏心的透镜所构成，藉此也可将该形成射出面的2次光源群形成在相同的X座标上，即：形成在图中的虚线CL上。

利用以上的方法，可降低各2次光源位置在向X方向上的差异，并将构成照明光IL8的各照明光在向X方向上的行进方向的差异，降低到设定的容许值以下。

另外，这种2次光源群的X方向位置的修正能够容易地进行，因为入射至构成复眼透镜20的各透镜元件F1～F8的一个的照明光，被限制为在配置有该输入复眼透镜12的设定的面内所分布的照明光中，在X方向的设定的范围中所分布的照明光，即被限制为具有一定的X方向的入射角度的照明光。

但是，上述的限制也未必一定要完全限制。这是因为，如入射至各透镜元件F1～F8的一个的照明光中的大部分的照明光，为在配置有该输入复眼透镜12的设定的面内所分布的照明光中，于X方向的设定的范围所分布的照明光，则实质上可得到同样的效果。

而且，从在该输入复眼透镜12的射出面上所配置的绕射光栅DG，也产生某种程度的不需要的绕射光等散射光，所以难以完全防止这些散射光入射至透镜元件F1～F8中的除了所需要的一个以外的透镜元件。

另外，聚光光学系统11的实施例并不限定于此，也可采用例如图10(A)～图10(B)所揭示的那样，在XY面内的设定区域中其锥形角度不同的棱镜阵列14。

棱镜阵列14的XY面内的构造是使例如正方形的棱镜，与图6(A)所示的输入复眼透镜12同样地沿XY方向呈2维排列，但其断面如图10(A)及图10(B)所示那样，各棱镜的锥形角度依据X方向的排列的位置J1～J8及Y方向的排列的位置K1～K8而变化。

入射至棱镜阵列14的照明光IL3受到对应其锥形角度的折射作用即偏转作用，被照射在复眼透镜20上的设定的透镜元件F1～F8上。

另外，在本例中，入射至透镜元件F1～F8中的一个的照明光，当然也限定为在棱镜阵列14上于同一X方向排列位置上排列的棱镜群所发出的照明光较佳。这是因为，藉此可容易地采用一种用于将复眼透镜20射出面的2次光源群形成在同一X座标上的、图8(A)～图8(B)及图9(A)～图9(B)所示的方法。

下面，对上述特定平面和配置有第1绕射光栅G11、G12的面的法线方向的角度关系进行考察。

在上述角度关系根据第1绕射光栅G11、G12的面内的各点的位置进行变化的情况下，即，照明光IL8的沿X方向的倾斜角依据上述各点的位置而变化的情况下，在晶圆W上所形成的干涉条纹的沿X方向的位置偏离，也根据上述各点的位置，即晶圆W上的各点位置而变化。

这是与投影曝光装置的失真相同的问题，成为与晶圆W上的已有图案的位置调整偏离的原因。

因此，在第1绕射光栅G11、G12上，即，第1透光性平板P1上，进行照射的IL8，最好不依据第1透光性平板P1内的位置，而使沿X方向的入射角度保持一定的值来进行入射，即使上述特定平面对配置有第1绕射光栅G11、G12的面的法线方向的沿X方向的倾斜角，不依据第1绕射光栅G11、G12的面内的各点位置进行变化而为一定值。

但是，在实际的曝光装置中，难以使上述倾斜角不依据上述各点的位置进行变化而完全保持一定的值。因此，实际上如上述倾斜角在上述各点的位置都限制在以下的容许值以内，则在实用上可得到足够的位置一致性。

在此，当在晶圆W上进行曝光的干涉条纹图案为60nm布线间距的图案时，其位置偏离容许值一般是线宽的1/4即15nm左右。因此，使第2绕射光栅G21和晶圆W的表面的间隔D2为50[μm]，依据各点的位置而进行变化的上述特定平面的上述倾斜角的差异的容许值ψ1，作为一个例子，可为

(式7)

ψ1＝arctan(15/50000)＝0.3[mrad]

不过，该条件当然是依据应曝光的图案的周期T3及第2绕射光栅G21和晶圆W的表面D2而变动。

而且，上述的X方向当然也应该依据与上述的第1绕射光栅G11、G12及第2绕射光栅G21的周期的方向的关系而被决定。

另外，在以上的说明中，以第1透光性平板P1和晶圆W平行配置作为前提，使上述特定平面对第1透光性平板P1的法线方向的沿X方向的倾斜角，即照明光IL8向第1透光性平板P1的沿X方向的入射角度，不依据第1透光性平板P1内的位置进行变化而为一定值较佳，但实际上，上述特定平面的向X方向的倾斜角等，对晶圆W的法线方向保持一定即平行较佳。

而且，为了在晶圆W的设定位置沿Z方向进行稍许变动的情况下，也不使晶圆W上所形成的干涉条纹图案的位置发生变动，最好使上述特定平面对晶圆W的法线方向平行，即使上述特定平面对晶圆W垂直。

然而，为了使照明光IL8如上所述地达成严格的平行度，需要一种使其平行度可调整的平行度微调整机构。因此，在本发明的曝光装置中，使准直仪透镜2、3、5、7及照明系统后群透镜29、30、32、35中的部分透镜，沿照明光IL1、IL2、IL7、IL8的行进方向成为可动，而进行上述微调整。

下面，对在图1中的照明系后群透镜29、30、32、35中所设置的平行度微调整机构进行说明。在照明系统后群透镜中，于负透镜30上安装有透镜驱动机构31a、31b，于正透镜32上安装有透镜驱动机构33a、33b。而且，这些透镜驱动机构31a、31b、33a、33b在固定轴34a、34b上可沿Z方向动作，藉此使透镜30及透镜32也可分别独立地沿Z方向动作。

藉此，照明系统后群透镜29、30、32、35整体上构成所谓内聚焦透镜，且其焦点距离或焦点位置可变。因此，在由于制造误差等而使复眼透镜20射出面上所形成的2次光源不在设定的设计位置上的情况下，也可使来自复眼透镜20的照明光IL7，正确地转换为平行的照明光IL8。

图11(A)～图11(B)所示为由于透镜30及透镜32的驱动所造成的照明系统后群透镜29、30、32、35的整体的焦点距离的变动，而使照明光IL8平行度变动，且照明光IL8向第1透光性平板P1的入射角依据第1透光性平板P1内位置而变化的情况。

图11(A)表示透镜30及透镜32被设定在适当的Z方向位置上的情况，照明光IL8的X方向的外缘LEa、LEb对第1透光性平板P1垂直，且照明光IL8c、照明光IL8d、照明光IL8e不依据第1透光性平板P1内的位置而变化，而垂直地入射至第1透光性平板P1。

另一方面，图11(B)所示为将透镜30及透镜32从适当的Z方向位置偏离地配置的情况，由外缘LEa1、LEb1所规定的照明光IL8整体上成为发散光路。此时，外缘LEa1、LEb1从垂直方向LEa、LEb分别倾斜ψe(进行发散)。因此，照明光IL8向第1透光性平板P1的入射角，依据该位置而变化。

即，通过接近外缘LEa1的光路部分进行照射的照明光IL8f，稍稍向外倾斜而入射至第1透光性平板P1。而且，如使倾斜角为ψm，则由照明光IL8f在晶圆W上所形成的干涉条纹的明暗图案的位置，形成于从第2透光性平板P2上的第2绕射光栅G21的明暗位置，向左只偏离大致与ψm成比例的量的位置上而产生位置误差。其原理与图5所示的相同。

另一方面，通过接近于外缘LEb1的光路部分而照射的照明光IL8h在晶圆W上所形成的干涉条纹的明暗图案的位置，与照明光IL8h的向外倾斜的倾斜角ψm大致成比例，形成于向右偏离的位置上。而且，通过接近于中心的光路部分而照射的照明光IL8g在晶圆W上所形成的干涉条纹的明暗图案的位置，因为照明光IL8h大致垂直地入射，所以不产生位置偏离。

因此，在晶圆W上曝光的干涉条纹图案的、对第2绕射光栅G21的明暗图案的大小的关系，在由外缘LEa1、LEb1所规定的光路成为发散光路的情况下被扩大，在成为收敛光路的情况下被缩小，且在任一种情况下都会产生倍率误差。

在本发明的曝光装置中，藉由将透镜30及透镜32设定在适当的Z方向位置上，可使外缘LEa、LEb所规定的照明光IL8总是成为平行光路，所以能够防止上述倍率误差的产生。

另外，在本发明的曝光装置中，如因以前的制造工程的热变形等而在应进行曝光的晶圆W上产生意外的伸缩，则藉由调整透镜30及透镜32的位置，并使上述外缘LEa1、LEb1所规定的照明光路，成为发散光路或收敛光路，也可将晶圆W上所形成的干涉条纹的周期T3予以扩大或收敛，而对上述晶圆W的伸缩进行修正并曝光。

下面，对图1中的准直仪透镜2、3、5、7上所设置的平行度微调整机构进行说明。在准直仪透镜中的负透镜5上安装有透镜驱动机构6a、6b，在正透镜7上安装有透镜驱动机构8a、8b。而且，这些透镜驱动机构6a、6b、8a、8b可在固定轴9a、9b上沿Z方向而动作，藉此使透镜5及透镜7也可分别独立地沿Z方向而动作。

因此，也可藉此对在第1透光性平板P1上所照射的照明光IL8的平行度、收敛度、发散度进行调整。

在此，对本发明中的上述的第2绕射光栅G21和晶圆W的表面的间隔D2的最佳值进行说明。如上所述，在照明光IL8的倾斜时于晶圆W上的干涉条纹图案的位置偏离是与间隔D2成比例地产生，所以如果单纯地进行研讨，则间隔D2越短越佳。这是因为，藉此可缓和关于照明光的倾斜的规格。

但是，如果使间隔D2过短，则产生第2绕射光栅G21和晶圆W的接触，会造成它们的损伤。因此，为了回避接触，间隔D2的数值考虑到晶圆W的平面度和形成第2绕射光栅G21的第2透光性平板P2的平面度，应确保最低限在1μm以上。

而且，为了确实地防止上述接触，间隔D2最好在5μm以上。

另一方面，如果使间隔D2过于长距离化，则关于照明光的倾斜等的规格当然也变得严格，但在晶圆W1上的1点进行聚光的多个绕射光从第2绕射光栅G21出发的位置的间隔也增大，且还会产生因这些多个绕射光间的空间的相干所引起的可干涉性下降的问题，所以间隔D2最好设定在500μm以下。

而且，如间隔D2短，则可缓和关于照明光的倾斜等的规格，并可廉价地提供只是该间隔D2的制造装置，所以间隔D2最好设定在100μm以下。

另外，在本发明中，将第2绕射光栅G21和晶圆W邻接且对向配置着，所以在两构成构件的表面间可产生照明光的多重干涉。而且，此多重干涉会对在晶圆W上所形成的干涉条纹的明暗分布产生不良影响。

因此，在本发明中，作为来自光源1的照明光IL1～IL8，使用其时间上的可干涉距离(关于光的行进方向的可干涉距离)为间隔D2的2倍左右以上的光较佳。光的时间上的可干涉距离，在使该光的波长为λ，该光的波长分布的波长半值宽度为Δλ时，大致为以λ²/Δλ所表示的距离。因此，在曝光波长λ为来自ArF雷射的193nm的情况下，最好使用其波长半值宽度Δλ为370pm以上左右的照明光IL1～IL8。

另外，在如上述那样形成具有1维周期的干涉条纹IF的情况下，在其形成中所利用的照明光IL8，其偏光方向(电场方向)与干涉条纹IF的长边方向(与周期方向直交的方向)平行，即，在与周期方向直交的方向上为直线偏光光束较佳。这是因为，在这种情况下，可使干涉条纹IF的对比度最高。

另外，照明光IL8即使不像上述那样为完全的直线偏光光束，如为干涉条纹IF的长边方向(Y方向)的电场成分，较周期方向(X方向)的电场成分大的照明光，也可得到上述的对比度提高的效果。

而且，干涉条纹IF的周期方向，即为与第2绕射光栅G21的周期T2的方向一致的方向，所以所说的照明光IL8的较佳的偏光状态，总之只要为与第2绕射光栅G21的周期T2的方向直交的方向(Y方向)的电场成分，较周期T2的方向(X方向)的电场成分大的照明光即可。

照明光IL8的上述偏光特性，利用照明光学系统中所设置的光控制元件10而实现。光控制元件10为例如以光轴AX1为旋转轴而可旋转地设置的偏振滤光镜(偏振板)或偏光分光器，可利用其旋转而使照明光IL3的偏光方向形成设定的直线偏光。

在光源1为放射雷射等大致为直线偏光的照明光IL1的光源的情况下，作为光控制元件10，也可利用同样可旋转地进行设置的1/2波长板。而且，也可采用能够分别独立地进行旋转的串联设置的2片1/4波长板。在这种情况下，不只是使照明光IL2～8的偏光状态大致形成直线偏光光束，也可形成圆偏光及椭圆偏光的偏光光束。

然而，第1绕射光栅G11、G12和第2绕射光栅G21的间隔D1，不会对晶圆W上所形成的干涉条纹IF的位置偏离等施加影响，所以没有必要像上述间隔D2那样邻接地配置着。

但是，如间隔D1过长，则为了使从第1绕射光栅G11、G12所产生的±1次绕射光LP、LM，照射至第2绕射光栅G21上的必要的全部位置，需要更大的第1绕射光栅G11、G12。因此，间隔D1设定在例如100mm左右以下，在使第1绕射光栅G11、G12所必需的尺寸可缩小方面较佳。

另一方面，如间隔D1过窄，则从第1绕射光栅G11、G12所产生的±1次绕射光LP、LM，在第2绕射光栅G21上相互进行干涉而形成不需要的干涉条纹，最终在晶圆W上也有可能形成不需要的干涉条纹(明暗斑纹)。

这种不需要的明暗斑纹的产生的防止，可藉由使从第1绕射光栅G11、G12的任意一点所产生的±1次绕射光LP、LM，在第2绕射光栅G21上，对由照明光IL8的空间可干涉距离充分离开的位置进行照射，作为一个例子，例如为离开上述可干涉距离的4倍左右的位置。

在此，照明光IL8的空间可干涉距离，为由照明光IL8的数值孔径NA和波长λ，一般以λ/NA来表示的距离。如使照明光IL8的波长为193nm，作为数值孔径NA时采用该照明光IL8对特定平面的角度差异的容许值即上述的0.3[mrad](＝0.0003)，则可干涉距离为643μm，其4倍为2536μm。因此，在这种情况下，藉由使上述±1次绕射光LP、LM向第2绕射光栅G21的照射位置，离开2536μm左右以上，则能够防止上述不需要的明暗斑纹的产生。

在此，如使第1绕射光栅G11、G12的周期T1为240nm，则±1次绕射光LP、LM的绕射角θ0可由式1求得为53度。为了使由该绕射角对称时产生的2条光线束，在第2绕射光栅G21上对相距2536μm以上的位置进行照射，需要使间隔D1在948μm以上。

因此，间隔D1在1mm左右以上较佳。

另外，第1绕射光栅G11、G12是用于使±1次绕射光LP、LM沿设定的方向产生，并将其照射在第2绕射光栅G21上，而不是以在第2绕射光栅G21的设定位置上，形成由±1次绕射光LP、LM所产生的干涉条纹为目的。

因此，第1绕射光栅G11、G12和第2绕射光栅G21的XY方向的位置关系，没有必要以周期T1及T2的级(order)(数10nm的级)严密地进行位置调整。但是，由于需要在第2绕射光栅G21中的与晶圆W对向的设定区域上，照射从第1绕射光栅G11、G12所产生的±1次绕射光LP、LM，所以需要使第1绕射光栅G11、G12和第2绕射光栅G21沿XY方向以例如数mm左右的位置关系而进行整合和配置。

而且，第1绕射光栅G11、G12的周期T1的方向，也可与第2绕射光栅G21的周期T2的方向(X方向)不一致。但是，在这种情况下，为了防止伴随着晶圆W的Z方向位置的变动所引起的干涉条纹IF的明暗图案的移动等，最好取代该周期T1，而使第1绕射光栅G11、G12的周期T1在ZX面内进行投影的长度满足式4的条件。

然而，本发明的曝光装置如上所述，是在X方向上使用极小照明NA的照明光，但因为到达晶圆W上的1点的照明光(绕射光)为多个，所以可从第2绕射光栅G21及第1绕射光栅G11、G12上的多个区域来照射。而且，在晶圆W上形成干涉条纹的光线束，彻底为来自第2绕射光栅等的绕射光，所以即使在第2绕射光栅G21等的上面存在异物等的情况下，该异物也不会保持原有的形状而不会在晶圆W上被曝光转印。

在此，为了进一步降低第2绕射光栅G21、G22上的异物及缺陷对晶圆W上所形成的干涉条纹所带来的不良影响，最好将与第2绕射光栅G21、G22的间隔D2设定在设定的值以上。这是因为，藉此可将照射在晶圆W上的1点的光，形成从第2绕射光栅G21、G22上的更多处位置被绕射的光，能够缓和上述异物及缺陷的不良影响。

在此，从第2绕射光栅G21照射晶圆W的绕射光，如上述那样只倾斜角度θ0及θ1地对晶圆W进行照射。更佳的条件为θ0＝θ1。此时，根据式2及式3，设照明光的实效波长为λ，第2绕射光栅G21的周期为T2，则可得到

式(8)

Sinθ0＝λ/(2×T2)

，所以如以

的近似在某种程度上成立作为前提，则在晶圆W的1点上进行照明的绕射光，是在第2绕射光栅G21上，从将只离开

式(9)

D5＝2×D2×λ/(2×T2)

所表示的相互间隔D5的2点作为中心的部分进行照射。

为了缓和上述异物及缺陷的不良影响，使在晶圆W上的1点进行聚光的光，由例如来自扩展到第2绕射光栅G21的周期T2的30倍左右以上的部分的光构成，以使该不良影响被平滑化时为佳。将其由公式表示如

(式10)

D5≥30×T2。

根据上述式9及式10，间隔D2满足

(式11)

D2≥30×T²2/λ

为佳。

而且，为了更加缓和上述不良影响，使在晶圆W上的1点进行聚光的光，由例如来自扩展到第2绕射光栅G21的周期T2的100倍左右以上的部分的光构成，而使该不良影响被平滑化时为佳。此时，间隔D2应满足的条件，根据同样的考察，为

(式12)

D2≥100×T2²/λ。

而且，为了更加降低第2绕射光栅G21上的异物·缺陷对在晶圆W上被曝光的图案的不良影响，在本发明中，也可使向晶圆W的曝光为利用以下所示的多次曝光的多重曝光。

即，也可在使第2绕射光栅G21和晶圆W的XY方向的位置关系形成设定的关系而进行最初的曝光后，使其相对关系只移动第2绕射光栅G21的周期的整数倍，或沿与第2绕射光栅的周期方向直交的方向只移动任意的距离而进行第2次的曝光，然后进行同样的移动且进行多次的多重曝光。

藉此，在晶圆W上的一点上，使从第2绕射光栅G21上的更多的部分所产生的绕射光形成的干涉条纹的明暗图案重迭并被曝光，而使第2绕射光栅G21上所存在的异物和缺陷的不良影响，因平均化效果而进一步降低。

然而，为了进一步降低在第2绕射光栅G21上所附着的异物等的不良影响，也可如图12所示，在第2绕射光栅G21和晶圆W之间，设置防止异物在第2绕射光栅G21上进行附着用的薄膜(pellicle)PE2。而且，也可藉由将薄膜PE2在例如每次对设定枚数的晶圆W进行曝光时加以更换，而进行异物的去除。

作为薄膜PE2，可使用例如为了防止异物在投影曝光装置中所使用的光栅上进行附着而使用的有机树脂制的薄膜。

或者，也可使用由合成石英等无机材料构成的透光性的平板作为薄膜PE2。

另外，也可在第1绕射光栅G11、G12的光源侧设置薄膜PE1，而防止异物在第1绕射光栅G11、G12上的附着。

或者，为了防止异物在第2绕射光栅21上的附着，可如图13所示，在第2透光性基板P2上的第2绕射光栅G21上，设置保护层PE3。该保护层PE3由例如CVD(Chemical Vapor Deposition化学汽相沈积)法所形成的二氧化硅等的透光性的膜构成，且依据需要，对其表面利用CMP(化学机械研磨Chemical Mechanical Polishing)进行平坦化。异物保护层PE3的厚度为例如1μm左右。

另外，在保护层PE3上所附着的异物也好，在不设置保护膜PE3而在第2绕射光栅G21上所附着的异物也好，在异物对晶圆上应形成的干涉条纹带来的不良影响方面是相同的。但是，藉由设置保护层PE3，可将第2绕射光栅G21的表面实质上进行平坦化，因此在其表面上所附着的异物、污染等的洗净及检查变得极其容易这一点上，保护层PE3的设置是有效的。

另外，在以上的例子中，第1绕射光栅G11、G12为相位调制型绕射光栅，第2绕射光栅G21为强度调制型绕射光栅，但两绕射光栅的构成并不限定于此。

例如，也可使任一个的绕射光栅利用如半色调相位移位光栅(AttenuatedPhase Shift Mask)那样，将透过光的相位及强度两者进行调制的绕射光栅。而且，当在晶圆W上所形成的干涉条纹不要求那么高的对比性时，也容许从第1绕射光栅产生不需要的绕射光，所以也可使用强度调制型的绕射光栅作为第1绕射光栅。

另外，在以上的例子中，第1绕射光栅G11、G12和第2绕射光栅G21分别形成在不同的透光性平板上，但也可将两绕射光栅形成在同一透光性平板上。

图14所示为将第1绕射光栅G15、G16和第2绕射光栅G23，分别形成在一个透光性平板P3的光源侧及晶圆W侧的例子。另外，在本例中，各绕射光栅的构造和制作方法与上述例子相同。而且，透镜35及其上流的照明光学系统也与上述例子相同。

而且，在本发明的一个形态中，也可藉由只将单一的绕射光栅与晶圆W邻接且对向配置着，而在晶圆W上将干涉条纹的明暗图案进行曝光。

图15为在晶圆W侧的附近，将在透光性平板P4的晶圆W侧所形成的绕射光栅G17、G18，以间隔D3相邻接且对向配置的例子。在本例中，绕射光栅G17、G18的构造和制作方法与上述例子相同。而且，透镜35及其上流的照明光学系统也与上述例子相同。继而，关于间隔D3的值，与上述例子中的间隔D2满足同样的条件为佳。

另外，在本例中，实效波长λ是指从绕射光栅G17、G18到晶圆W的照明光路上所存在的透光性媒质中，具有最低折射率的媒质中的照明光的波长。

在本例中，藉由使绕射光栅G17、G18所产生的绕射光(1次绕射光)，照射在晶圆W上并在晶圆W上进行干涉，则可在晶圆W上形成干涉条纹的明暗图案。

然而，在图3所示的构成中的第1绕射光栅G11、G12及图14所示的构成中的第1绕射光栅G15、G16，或图15所示的构成中的绕射光栅G17、G18，由强度调制型的绕射光栅或半色调型的绕射光栅形成的情况下，从这些绕射光栅也产生0次光(直线传播光)。而且，该0次光基本为不需要的照明光，通过第2绕射光栅G21、G23，或直接照射在晶圆W上，使所需的本来的干涉条纹的对比度下降。

但是，即使对这些强度调制型或半色调型的绕射光栅，当使照明光IL8倾斜成设定角度入射时，可将从那里所产生的绕射光的角度分布，与对上述周期T1的相位调制型绕射光栅垂直入射的情况下的绕射光的角度分布，实质上形成等价。

即，当使用X方向的周期T5为

(式13)

T5＝T1/2

的强度调制型或半色调型的绕射光栅，并将照明光IL8对X方向只倾斜由式1所求取的θ0时，该0次光与入射角对应地沿X方向只倾斜θ0而产生，且一个1次光沿X方向的相反侧只倾斜θ0而产生。这些0次光和1次光在X方向的绕射角度，与对图3所示的相位调制型绕射光栅G11、G12垂直入射的情况下的±1次光绕射光LP、LM的绕射角度分布，实质上是等价的。

这种照明光可藉由将图7(B)所示的复眼透镜20沿X方向偏移设定量的位移并进行配置而实现。另外，在这种情况下，当然最好将复眼透镜20上流侧的光学系统的全部都沿X方向只位移相同的设定量。

而且，也可使用如图16(B)所示，对光轴AX1在X方向上沿-方向或+方向偏移而配置的2个复眼透镜23L、23R。在这种情况下，各复眼透镜23L、23R与图7(D)所示的复眼透镜同样地，在遮光构件24上使透镜元件L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8及R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8沿Y方向而排列。

而且，为了在这些复眼透镜23L、23R上使照明光进行聚光，如图16(A)所示，使用一种输入复眼透镜12a即可，其与图7(A)所示的复眼透镜12为大致相同的构成，但在各元件的射出面上所形成的绕射光栅DG2的特征在于：其周期在X方向上具有一定的值，在Y方向上依据X方向的排列位置J1～J8而变化。

即，由其X方向及Y方向的周期的合成所确定的周期的方向，根据X方向的排列位置J1～J8而变化。

而且，从绕射光栅DG2所产生的绕射光的特征在于：为一种由±1次绕射光所构成的实质上的2条绕射光。另外，其当然可由简单构造的相位侧绕射光栅来实现。

而且，例如从X方向的排列位置J2上所配置的各透镜元件发出的绕射光，其+1次绕射光在复眼透镜23L的透镜元件L3上重迭照射，其-1次绕射光在透镜元件L3和对光轴AX1对称的位置上所配置的复眼透镜23R的透镜元件R6上重迭照射。

而且，在X方向的其他排列位置上所配置的各透镜元件发出的绕射光，也是其±1次绕射光，在对光轴AX1对称配置的透镜元件上，分别重迭地进行照射。

这种从复眼透镜23L及23R所射出的照明光IL7L、IL7R，如图17(A)及图17(B)所示，照射在第1透光性平行板P1上。

即，在第1透光性平行板P1上的任意一点IP2上所照射的照明光IL8，在其Y方向的入射角度范围方面与图7(A)所示的角度范围ψ是相同的，但其X方向的入射角度成为在第1特定平面IPL的面内具有行进方向的照明光和IL8L、在第2特定平面IPR的面内具有行进方向的照明光和IL8R，并入射至第1透光性平行板P1。

另外，在上述的任一个例子中，第1绕射光栅G11、G12及第2绕射光栅G21，需要依据在晶圆W上应进行曝光的干涉条纹的明暗图案的周期T3来进行替换。图19(A)～图19(B)所示为该替换机构的一个例子，图19(A)所示为从-Z方向对其进行观察的图，图19(B)所示为图19(A)中的A-B部分附近的断面图。

设置有将设置了第2绕射光栅的第2透光性平行板P2的周边部P2E，利用真空吸附等方法予以保持的夹盘部43a、43b、43c、43d的平板载入机42，可沿X方向滑动，且可沿Z方向上下动作。

在替换前，第2透光性平行板P2由第2保持机构37a、37b、37c保持着。对该状态，平板载入机42从X方向侵入第2透光性平行板P2的下部，并向上方上升。而且，夹盘部43a、43b、43c、43d吸附第2透光性平行板P2的周边部P2E。

然后，第2保持机构37a、37b、37c如图中白色抽出箭形符号所示那样沿放射方向退开，并在该状态下使平板载入机42沿+X方向退开而带走第2透光性平行板P2。然后，新的应装填的另外的第2透光性平行板经过与上述相反的动作，被设置在第2保持机构37a、37b、37c上，完成第2透光性平行板的替换。

第1透光性平行板P1的替换机构也采用与上述同样的构成。

另外，因为第1透光性平行板P1和第2透光性平行板P2的间隔短，所以难以将上述平板载入机插入到其间隔内。

因此，如图18所示，使第1保持机构36a等及第2保持机构37a等，也可预先利用支持构件41在处于XY面内方向上的上述放射方向及Z方向上进行动作为佳。藉此，可确保上述平板载入机的用于装填的间隙。

另外，第1保持机构36a等及第2保持机构37a等上述Z驱动机构，也可在将第2绕射光栅G21和晶圆W的间隔D2，及第1绕射光栅G11、G12和第2绕射光栅G21的间隔D1设定为设定值时使用。

另外，如图18所示，对第1透光性平行板P1的周边部P1E及第2透光性平行板P2的周边部P2E进行阶梯加工，以使它们与中心部相比变薄。而且，在第1保持机构36a等上所设置的真空吸附部P1V及在第2保持机构37a等上所设置的真空吸附部P2V，藉由这些进行了阶梯加工的周边部P1E及P2E，将第1透光性平行板P1及第2透光性平行板P2予以保持着。

然而，在以上的例子中，在第2绕射光栅G21和晶圆W之间存在空气(也可为氮或稀有气体)，但也可取代它而填充着设定的介电质。藉此，可将在晶圆W上所照射的照明光(绕射光)的实质波长，只缩小上述介电质的折射率的量，能够使晶圆W上所形成的干涉条纹的明暗图案的周期T3进一步缩小。因此，第2绕射光栅G21的周期T2及第1绕射光栅G11、G12的周期T1，当然也需要与其成比例地缩小。

图20(A)所示为相适应的晶圆载台38a等的例子。在晶圆载台38a的周围设置有连续的侧壁38b、38c，在侧壁38b、38c所包围的部分中可保持水等液体46。藉此，使晶圆W和第2透光性平板P2间充满水，即使晶圆W和第2绕射光栅G21间的空间充满作为介电质的水，而使照明光的波长只缩小水的折射率(对波长193nm的光为1.46)。

另外，还并列设置有供水机构44及排水机构45，藉此对由侧壁38b、38c所包围的部分供给无污染的新鲜的水且将水排出。

而且，也可如图20(B)所示，使晶圆载台38a的侧壁38d、38e的最上面较第1透光性平板P1的下面高，并在第1透光性平板P1和第2透光性平板P2间的空间中也充满水。供水机构44a及排水机构45b的机能与上述相同。

藉此，可将从第1绕射光栅G11、G12到晶圆W的全光路，由除了空气(或者为氮或稀有气体)以外的介电质(水)进行覆盖，能够使上述的照明光的实效波长λ，只缩小水的折射部分。而且，藉此使具有更微细的周期的图案的曝光成为可能。

另外，如只在第1透光性平板P1和第2透光性平板P2间充满水等介电质时具有效果，则也可采用图21所示的构成。

其是在第1透光性平板P1的周围设置连续的侧壁47，并藉此在第1透光性平板P1和第2透光性平板P2之间贮存水份。供水机构44c及排水机构45c的机能与上述相同。

另外，从第1绕射光栅G11、G12到晶圆W的光路，或在第1透光性平板P1和第2透光性平板P2之间应充满的介电质的折射率，最好在1.2以上。这是因为，如该折射率在1.2以下，则不能充分地实现可曝光的图案的微细度的提高。

如上述那样使干涉条纹所形成的明暗图案被曝光的晶圆W，利用未图示的晶圆载入机而被运送到曝光装置外，并运送到显像装置。藉由显像，而在晶圆W上的光阻剂上，形成与被曝光的明暗图案相对应的光阻剂图案。而且，在蚀刻装置中，藉由将该光阻剂图案作为蚀刻光罩，对晶圆W或在晶圆W上所形成的设定的膜进行蚀刻，而在晶圆W上形成设定的图案。

半导体集成电路、平板显示器、薄膜磁头、微型机等电子元件的制造工程，包含如上述那样将微细图案经多个层而形成的工程。可将利用本发明的曝光装置的上述曝光方法，在这种多次的图案形成工程中的至少1个工程中使用，以制造电子元件。

而且，在上述至少1个工程中，也可对利用基于本发明的曝光装置的上述曝光方法，将干涉条纹所形成的明暗图案进行曝光的晶圆W上的光阻剂PR，由一般的投影曝光装置将设定形状的图案进行合成曝光，并将已合成曝光的光阻剂PR进行显像，而进行上述图案形成。

或者相反地，对利用一般的投影曝光装置将设定形状的图案进行曝光的晶圆W上的光阻剂PR，利用基于本发明的曝光装置的上述曝光方法，将干涉条纹所形成的明暗图案进行合成曝光，并将所合成曝光的光阻剂PR进行显像，而进行上述图案形成。

本发明的曝光方法可在半导体集成电路、平板显示器、薄膜磁头、微型机等电子元件的制造中实施，能够在产业上予以利用。

本发明的曝光装置可在半导体集成电路、平板显示器、薄膜磁头、微型机等电子元件的制造中实施，能够在产业上进行利用。

而且，本发明的电子元件的制造方法及电子元件，在其制造过程中的产业，即，生产半导体的产业中可予以利用，且作为其成果物的电子元件，可在各种电子机器产业中予以利用。

Claims (91)

1、一种曝光方法，为一种利用来自光源的照明光，在感光性的基板上将图案进行曝光的曝光方法，其特征在于，包括：

将来自前述光源的前述照明光向第1绕射光栅进行照射的工程；

将由前述第1绕射光栅所生成的绕射光，向与前述第1绕射光栅对向配置的第2绕射光栅进行照射的工程；以及

将由前述第2绕射光栅所生成的绕射光，向与前述第2绕射光栅对向邻接配置的前述感光性的基板上进行照射的工程；其中在前述第1绕射光栅的任意一点上所照射的前述照明光的主成分，为含有与前述第2绕射光栅的周期方向直交的长边方向且在含有前述一点的至少1个特定平面内具有行进方向，而且是前述行进方向彼此不平行的多个照明光。

2、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，其中对前述第1绕射光栅进行照射的前述照明光的强度分布，在含有前述第1绕射光栅的中心部的设定的区域中，大致均匀。

3、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，在前述第1绕射光栅或前述第2绕射光栅的至少一个中，利用具有前述照明光的实效波长的3倍以下的周期的绕射光栅。

4、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，在前述第1绕射光栅或前述第2绕射光栅的至少一个中，利用对透过光的相位进行调制的相位调制型的绕射光栅。

5、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，在前述第1绕射光栅或前述第2绕射光栅的至少一个中，利用对透过光的强度进行调制的强度调制型的绕射光栅。

6、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述第1绕射光栅的第1设定方向的周期，为前述第2绕射光栅的前述第1设定方向的周期的大致2倍。

7、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述第1绕射光栅的第1设定方向的周期，与前述第2绕射光栅的前述第1设定方向的周期大致相等。

8、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述特定平面为对前述基板大致直交的1个面。

9、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述特定平面对前述基板的角度关系，依据前述一点的、前述第2绕射光栅的周期方向的位置而变化。

10、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述特定平面为对前述基板的法线方向倾斜成设定角度的1个平面。

11、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述特定平面为对前述基板的法线方向大致对称地倾斜成设定角度的2个平面。

12、根据权利要求11所述的曝光方法，其特征在于，关于前述特定平面的前述倾斜的前述设定角度θ，对前述照明光的波长λ、前述第1绕射光栅的前述光源侧的媒质对前述照明光的折射率n、及前述第1绕射光栅的周期T，实质上满足n×sinθ＝λ/(2×T)的关系。

13、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，作为对前述第1绕射光栅进行照射的前述照明光，利用与前述第2绕射光栅的前述周期方向直交的方向的电场成分，较前述第2绕射光栅的前述周期方向的电场成分大的照明光。

14、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，将前述第2绕射光栅和前述基板的在前述基板的面内方向的相对位置关系，设成沿与前述第2绕射光栅的前述周期的方向直交的方向偏离，或者，沿前述周期的方向只偏离前述第2绕射光栅的前述周期的整数倍的长度，且使前述各工程反复进行多次。

15、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述第2绕射光栅和前述基板的间隔大于1μm，小于500μm。

16、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述第2绕射光栅和前述基板的间隔大于5μm，小于100μm。

17、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，设前述照明光的实效波长为λ，前述第2绕射光栅具有的最小周期为T，则前述第2绕射光栅和前述基板的间隔D满足

30×T²/λ≤D

的关系。

18、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，设前述照明光的实效波长为λ，前述第2绕射光栅具有的最小周期为T，则前述第2绕射光栅和前述基板的间隔D满足

100×T²/λ≤D

的关系。

19、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，使前述第2绕射光栅和前述基板之间及前述第1绕射光栅和前述第2绕射光栅之间的至少一方，充满前述曝光波长的折射率为1.2以上的介电质。

20、根据权利要求19所述的曝光方法，其特征在于，前述介电质中的一部分为水。

21、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述第1绕射光栅形成于第1透光性平板的前述光源侧的表面，或第1透光性平板内的前述光源侧的表面附近。

22、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述第2绕射光栅形成于第2透光性平板的前述基板侧的表面，或第2透光性平板内的前述基板侧的表面附近。

23、根据权利要求21所述的曝光方法，其特征在于，前述第2绕射光栅形成于前述第1透光性平板的前述基板侧的表面，或第1透光性平板内的前述光源侧的表面附近。

24、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，在前述第1绕射光栅的前述光源侧或前述第2绕射光栅的前述基板侧的至少一个上，设置透光性的平板或薄膜。

25、根据权利要求1所述的曝光方法，其特征在于，前述照明光的时间可干涉距离在100μm以下。

26、一种曝光方法，为一种利用来自光源的照明光，在感光性的基板上将图案进行曝光的曝光方法，其特征在于，包括：

将来自前述光源的前述照明光向绕射光栅进行照射的工程；以及

将由前述绕射光栅所生成的绕射光，向与前述绕射光栅对向邻接配置的前述感光性的基板上进行照射的工程；而且

在前述绕射光栅的任意一点上所照射的前述照明光的主成分，为含有与前述绕射光栅的周期方向直交的长边方向且在含有前述一点的至少1个特定平面内具有行进方向，而且是前述行进方向彼此不平行的多个照明光。

27、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，对前述绕射光栅进行照射的前述照明光的强度分布，在含有前述绕射光栅的中心部的设定的区域中大致均匀。

28、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，作为前述绕射光栅，利用具有前述照明光的实效波长的3倍以下的周期的绕射光栅。

29、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，作为前述绕射光栅，利用对透过光的相位进行调制的相位调制型的绕射光栅。

30、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，作为前述绕射光栅，利用对透过光的强度进行调制的强度调制型的绕射光栅。

31、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，前述特定平面为对前述基板大致直交的1个面。

32、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，前述特定平面对前述基板的角度关系，依据前述一点的、前述绕射光栅的周期方向的位置而变化。

33、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，前述特定平面为对前述基板的法线方向倾斜成设定角度的1个平面。

34、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，前述特定平面为对前述基板的法线方向大致对称地倾斜成设定角度的2个平面。

35、根据权利要求34所述的曝光方法，其特征在于，对于前述照明光的波长λ、前述第1绕射光栅的前述光源侧的媒质对前述照明光的折射率n、及前述第1绕射光栅的周期T而言，关于前述特定平面的前述倾斜的前述设定角度θ实质上满足n×sinθ＝λ/(2×T)的关系。

36、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，作为对前述绕射光栅进行照射的前述照明光，利用与前述绕射光栅的前述周期方向直交的方向的电场成分，较前述绕射光栅的前述周期方向的电场成分大的照明光。

37、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，将前述绕射光栅和前述基板的在前述基板的面内方向的相对位置关系，设成沿与前述绕射光栅的前述周期的方向直交的方向偏离，或者，沿前述周期的方向只偏离前述绕射光栅的前述周期的整数倍的长度，且使前述各工程反复进行多次。

38、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，前述绕射光栅和前述基板的间隔大于1μm，小于500μm。

39、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，前述绕射光栅和前述基板的间隔大于5μm，小于100μm。

40、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，设前述照明光的实效波长为λ，前述第2绕射光栅具有的最小周期为T，则前述绕射光栅和前述基板的间隔D满足

30×T²/λ≤D

的关系。

41、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，设前述照明光的实效波长为λ，前述第2绕射光栅具有的最小周期为T，则前述绕射光栅和前述基板的间隔D满足

100×T²/λ≤D

的关系。

42、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，前述绕射光栅和前述基板之间，充满前述曝光波长的折射率为1.2以上的介电质。

43、根据权利要求42所述的曝光方法，其特征在于，前述介电质中的一部分为水。

44、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，前述绕射光栅形成于透光性平板的前述基板侧的表面，或透光性平板内的前述基板侧的表面附近。

45、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，在前述绕射光栅的前述基板侧，设置透光性的平板或薄膜。

46、根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于，前述照明光的时间可干涉距离在100μm以下。

47、一种电子元件的制造方法，其特征在于：

在构成电子元件的电路图案的形成工程的至少一部分中，利用权利要求1至46中任一项所述的曝光方法。

48、一种电子元件的制造方法，其特征在于：

在构成电子元件的电路图案的形成工程的至少一部分中，采用利用了投影曝光装置的投影曝光方法与权利要求1至46中任一项所述的曝光方法的合成曝光。

49、一种曝光装置，为一种用于使来自光源的照明光、在第1透光性平板上所形成的第1绕射光栅、在第2透光性平板上所形成的第2绕射光栅所生成的干涉图案，在感光性的基板上进行曝光的曝光装置，其特征在于，包括：

第1保持机构，将在前述第1透光性平板上所形成的前述第1绕射光栅，保持在设定的位置上；

第2保持机构，将在前述第2透光性平板上所形成的前述第2绕射光栅，在对前述第1绕射光栅对向的位置上进行整合且保持着；

基板保持机构，将前述基板在对前述第2绕射光栅邻接且对向的位置上，进行整合且保持着；以及

作为多个照明光的照明光学系统，为用于将来自前述光源的前述照明光对前述第1绕射光栅进行照射的照明光学系统，该照明光学系统将在前述第1绕射光栅的任意一点上所照射的前述照明光的主成分，设定成含有配置着前述基板的面内的特定一方向，即Y方向，且在含有前述一点的至少1个特定平面内具有行进方向，且成为前述行进方向彼此不平行的多个照明光。

50、根据权利要求49所述的曝光装置，使前述第2绕射光栅的周期的方向与前述Y方向大致直交以此方式保持着前述第2透光性平板。

51、根据权利要求49所述的曝光装置，使前述第1绕射光栅的周期的方向与前述Y方向大致直交，以此方式保持着前述第1透光性平板。

52、根据权利要求49所述的曝光装置，具有将前述第1透光性平板进行替换的第1替换机构，或将前述第2透光性平板进行替换的第2替换机构中的至少一个。

53、根据权利要求49所述的曝光装置，前述照明光学系统具有将配置有前述第1绕射光栅的面内的前述照明光的强度分布，大致均匀化的照明光均匀化装置。

54、根据权利要求53所述的曝光装置，前述照明光均匀化装置包括沿前述Y方向排列着透镜元件的至少1个复眼透镜。

55、根据权利要求54项所述的曝光装置，前述照明光均匀化装置具有聚光光学系统，其将入射至前述至少一个复眼透镜中的任意1个透镜元件的照明光，在前述照明光均匀化装置中的比前述复眼透镜更内侧处前述光源侧的设定的面内进行分布的照明光中，实质上限制成在与前述Y方向直交的X方向的设定范围内进行分布的照明光。

56、根据权利要求54所述的曝光装置，前述照明光均匀化装置具有2次光源位置修正装置，其使在前述至少一个复眼透镜的射出侧面上所形成的多个2次光源，实质上在与前述Y方向平行的线上进行排列。

57、根据权利要求49所述的曝光装置，前述特定平面为对配置有前述基板的面大致直交的1个面。

58、根据权利要求57所述的曝光装置，使前述特定平面的对配置有前述基板的面的角度关系，依据关于前述一点的、与前述Y方向直交的X方向的位置而变化。

59、根据权利要求49所述的曝光装置，前述特定平面为对配置有前述基板的面的法线方向，倾斜成设定角度的1个平面。

60、根据权利要求49所述的曝光装置，前述特定平面为对配置有前述基板的面的法线方向，大致对称地倾斜成设定角度的2个平面。

61、根据权利要求60所述的曝光装置，对于前述照明光的波长λ、前述第1绕射光栅的前述光源侧的媒质对前述照明光的折射率n、及前述第1绕射光栅的周期T而言，关于前述特定平面的前述倾斜的前述设定角度θ实质上满足n×sinθ＝λ/(2×T)的关系。

62、根据权利要求49所述的曝光装置，在前述照明光学系统中，具有偏光控制构件，其用于对前述第1绕射光栅进行照射的前述照明光的、前述Y方向的电场成分和与前述Y方向直交的X方向的电场成分的大小关系进行规定。

63、根据权利要求49所述的曝光装置，前述第2保持机构或前述基板保持机构，具有使前述第2绕射光栅和前述基板的、在前述基板的面内方向上的相对位置关系，沿设定的方向只偏离设定量的位置位移机能。

64、根据权利要求49所述的曝光装置，将前述第2绕射光栅和前述基板的间隔，设定为大于1μm、小于500μm。

65、根据权利要求49所述的曝光装置，将前述第2绕射光栅和前述基板的间隔，设定为大于5μm、小于100μm。

66、根据权利要求49所述的曝光装置，其特征在于：设前述照明光的实效波长为λ，前述第2绕射光栅具有的最小周期为T，使前述第2绕射光栅和前述基板的间隔D设定成满足

30×T²/λ≤D

的关系。

67、根据权利要求49项所述的曝光装置，其特征在于：设前述照明光的实效波长为λ，前述第2绕射光栅具有的最小周期为T，使前述第2绕射光栅和前述基板的间隔D设定成满足

100×T²/λ≤D

的关系。

68、根据权利要求49至67中任一项所述的曝光装置，其特征在于：具有液体供给机构，该液体供给机构使前述第2绕射光栅和前述基板之间的至少一部分，或前述第1绕射光栅和前述第2绕射光栅之间的至少一部分，充满前述曝光波长的折射率为1.2以上的介电性液体。

69、根据权利要求68项所述的曝光装置，其特征在于：前述介电性液体为水。

70、根据权利要求49项所述的曝光装置，其特征在于：前述照明光的时间可干涉距离在100μm以下。

71、一种曝光装置，为一种将藉由光源的照明光以及在透光性平板上所形成的绕射光栅所生成的干涉图案，在感光性的基板上进行曝光的曝光装置，其特征在于，包括：

保持机构，将在前述透光性平板上所形成的前述绕射光栅，保持在设定的位置上；

基板保持机构，将前述基板在对前述绕射光栅邻接且对向的位置上，进行整合且保持着；以及

作为多个照明光的照明光学系统，为用于将来自前述光源的前述照明光对前述绕射光栅进行照射的照明光学系统，该照明光学系统将在前述绕射光栅的任意一点上所照射的前述照明光的主成分形成为：含有配置有前述基板的面内的特定一方向，即Y方向，且在含有前述一点的至少1个特定平面内具有行进方向，且成为前述行进方向彼此不平行的多个照明光。

72、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：将前述透光性平板，以使前述绕射光栅的周期的方向与前述Y方向大致直交地保持着。

73、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：具有将前述透光性平板进行替换的替换机构。

74、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：前述照明光学系统具有将配置有前述绕射光栅之面内的前述照明光的强度分布，大致均匀化的照明光均匀化装置。

75、根据权利要求74项所述的曝光装置，其特征在于：前述照明光均匀化装置包括沿前述Y方向排列着透镜元件的至少1个复眼透镜。

76、根据权利要求75项所述的曝光装置，其特征在于：前述照明光均匀化装置具有聚光光学系统，该聚光光学系统将入射至前述至少一个复眼透镜中的任意1个透镜元件的照明光，在前述照明光均匀化装置中的比前述复眼透镜更内侧处前述光源侧的设定的面内进行分布的照明光中，实质上限制成在与前述Y方向直交的X方向的设定范围内进行分布的照明光。

77、根据权利要求75项所述的曝光装置，其特征在于：前述照明光均匀化装置具有2次光源位置修正装置，其使在前述至少一个复眼透镜的射出侧面上所形成的多个2次光源，实质上在与前述Y方向平行的线上排列着。

78、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：前述特定平面为对配置有前述基板的面大致直交的1个面。

79、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：前述特定平面为对配置有前述基板的面的法线方向，倾斜成设定角度的1个平面。

80、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：前述特定平面为对配置有前述基板的面的法线方向，大致对称地倾斜成设定角度的2个平面。

81、根据权利要求80项所述的曝光装置，其特征在于：对于前述照明光的波长λ、前述绕射光栅的前述光源侧的媒质对前述照明光的折射率n、及前述第1绕射光栅的周期T而言，关于前述特定平面的前述倾斜的前述设定角度θ实质上满足n×sinθ＝λ/(2×T)的关系。

82、根据权利要求78项所述的曝光装置，其特征在于：使前述特定平面的对配置有前述基板的面的角度关系，依据关于前述一点的与前述Y方向直交的X方向的位置而变化。

83、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：在前述照明光学系统中，具有偏光控制构件，其用于对前述绕射光栅进行照射的前述照明光的、前述Y方向的电场成分和与前述Y方向直交的X方向的电场成分的大小关系进行规定。

84、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：前述第2保持机构或前述基板保持机构，具有使前述第2绕射光栅和前述基板的、在前述基板的面内方向上的相对位置关系，沿设定的方向只偏离设定量的位置位移机能。

85、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：将前述绕射光栅和前述基板的间隔，设定为大于1μm、小于500μm。

86、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：将前述绕射光栅和前述基板的间隔，设定为大于5μm、小于100μm。

87、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：设前述照明光的实效波长为λ，前述绕射光栅具有的最小周期为T，使前述绕射光栅和前述基板的间隔D设定成满足

30×T²/λ≤D

的关系。

88、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：设前述照明光的实效波长为λ，前述绕射光栅具有的最小周期为T，使前述绕射光栅和前述基板的间隔D设定成满足

100×T²/λ≤D

的关系。

89、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：具有液体供给机构，该液体供给机构使前述绕射光栅和前述基板之间的至少一部分，充满前述曝光波长的折射率为1.2以上的介电性液体。

90、根据权利要求89所述的曝光装置，其特征在于：前述介电性液体为水。

91、根据权利要求71项所述的曝光装置，其特征在于：前述照明光的时间可干涉距离在100μm以下。

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