JP2980018B2 - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体メモリ素子
や液晶素子の製造に用いられる露光装置を使って試料基
板上にマスクのパターンを転写する露光方法に関し、詳
しくはマスクに形成された微細パターンの規則性を利用
して、該微細パターンで発生する回折光を積極的に活用
することにより、試料基板上に形成される転写パターン
の解像度（レジスト像の微細度）を向上させる技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体メモリや液晶素子の回路パターン
の形成には、一般的に、フォトリソグラフィ技術と呼ば
れる、マスクパターンを試料基板上に転写する方法が採
用される。ここでは、感光レジスト層が形成された試料
基板上に、紫外線等の露光光を、マスクパターンを形成
したマスクを介して照射することにより、試料基板上に
はマスクパターンが写真的に転写される。

【０００３】近年、半導体メモリや液晶素子の回路構成
の微細化に伴って、マスクパターンを縮小して試料基板
上に投影転写できる、ステッパー等の投影型露光装置が
多用され、露光光としても、より短い波長を有する波長
分布幅の狭い特殊な紫外線が使用されるようになった。

【０００４】ここで、波長分布幅を狭くする理由は、投
影型露光装置の投影光学系の色収差による投影像のぼけ
を除くためであり、より短い波長を選択する理由は、投
影像のコントラストを向上させるためである。しかし、
この露光光の短波長化も、要求されるマスクパターンの
一層の微細化に対しては、適当な光源が無く、レンズ材
料やレジスト材料の制約から限界を迎えているのが現状
である。

【０００５】このような微細化されたマスクパターンに
おいては、パターンの解像線幅が露光光の波長に接近す
るため、パターン透過時に発生する回折光の影響が無視
できず、試料基板上のマスクパターン投影像における十
分な明暗の光量差の確保が困難となり、明暗境界のコン
トラストも低下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】即ち、マスクに対して
上方から種々の入射角度で入射する露光光がマスクパタ
ーン上の各点において発生する０次、±１次、±２次、
・・の各回折光は、投影光学系を経て、この各点と共役
な試料基板上のそれぞれの点に再集合して結像する。し
かし、より微細なマスクパターンに対して±１次、±２
次、・・の回折光は、回折角度がさらに大きくなるた
め、試料基板上により浅い角度で入射するようになり、
投影像の焦点深度を著しく低下させて、レジスト層の厚
み全部を露光できなくなるという問題を発生させた。

【０００７】このような観点から、本願出願人は、先
に、特開平２−５０４１７号において、照明光学系と投
影光学系に絞りを設けて、露光光のマスクに対する入射
角度を制約すると共に、マスクパターンに応じて該絞り
の開口量を調整して、試料基板上の投影像の明暗の光量
差を維持しつつ焦点深度を確保する発明を提案した。

【０００８】しかし、この発明においても、ほぼ垂直に
試料基板に達する０次回折光に対して、±１次、±２
次、・・回折光の回折角度が大きいため、レンズからは
み出して試料基板まで達しなくなり、結果的に試料基板
上のマスクパターン投影像は、０次光成分のみが強調さ
れたコントラストの悪い平坦なものとなった。

【０００９】また、レンズに納まって試料基板に達する
部分の±１次回折光は、０次光がほぼ垂直に入射するの
に対して、浅い角度で試料基板に入射することになるた
め、やはり十分な焦点深度が確保できないことが指摘さ
れた。

【００１０】ところで、このような微細なマスクパター
ンの一般的なものは、縦または横に等間隔で配列された
格子パターンと見なすことができる。言い換えれば、マ
スクパターンにおける最もパターンが密集した場所に
は、試料基板上に形成可能な最小の線幅を実現する、等
間隔の透明、不透明ラインを交互に配置した格子パター
ンが採用されるが、その他の場所では比較的にゆるい微
細度のパターンであり、斜めのパターンは例外的であ
る。

【００１１】また、一般的なレジスト層材料の性質は、
非線形の感光特性を有し、あるレベル以上の受光量を与
えると急速に化学変化が進むが、それ以下の受光量で
は、ほとんど化学変化が進行しない。従って、試料基板
上におけるマスクパターンの投影像については、明部と
暗部の光量差が確保されていさえすれば、明部と暗部の
境界のコントラストは多少低くても、マスクパターンど
おりの所要のレジスト像が得られる。

【００１２】本発明は、このように露光光が狭い波長分
布をもち、マスクパターンが実質的に回折格子と見な
せ、レジスト材料が受光量のコンパレータ的性質を有す
ることを積極的に利用して、露光光の波長を維持したま
まで、更に微細なレジスト像を形成可能とするもので、
従来、試料基板上で十分な光量差が得られなかった微細
なマスクパターンでも、十分に露光転写できる露光方法
を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係る露光方法は、マスク上
に照明光を照射するための照明光学系と、前記マスクの
パターンの像を基板上に投影する投影光学系とを有する
露光装置を使って、前記基板上に前記マスクのパターン
を転写する露光方法において、前記照明光を、前記照明
光学系の光軸から偏心し、かつ分離した第１照明光と第
２照明光とに変換し、前記第１照明光と第２照明光が前
記パターン表面とほぼ垂直な方向に関して対称に傾斜さ
れるように、前記第１照明光と第２照明光を前記マスク
に照射し、前記第１照明光の照射によって前記パターン
から発生された０次回折光と、前記第２照明光の照射に
よって前記パターンから発生された１次回折光とを前記
投影光学系の第１光学パスを通って前記基板上に到達さ
せ、前記第２照明光の照射によって前記パターンから発
生された０次回折光と、前記第１照明光の照射によって
前記パターンから発生された１次回折光とを前記投影光
学系の第２光学パスを通って前記基板上に到達させ、前
記第１光学パスと前記第２光学パスは、前記マスクのパ
ターンに対する前記投影光学系のフーリエ変換面もしく
はその近傍において前記投影光学系の光軸からほぼ等距
離だけ各々偏心されていることを特徴とするものであ
る。

【００１４】本願請求項２に記載の露光方法は、請求項
１に記載の露光方法において、前記第１光学パスと第２
光学パスを通った各々の光以外の光は、前記基板に到達
されないことを特徴とするものである。

【００１５】本願請求項３に記載の露光方法は、投影光
学系を使ってマスクのパターンの像を基板上に投影する
露光方法において、前記マスクに少なくとも２つの照明
光を照射し、前記１組の照明光は、前記パターンの表面
に垂直な方向に関して予め定められた角度だけ対称に傾
けられ、前記予め定められた角度は、前記２つの照明光
の各々について前記パターンから発生する０次回折光と
１つの１次回折光が、前記パターンの表面に垂直な方向
に関してほぼ対称となるように規定され、前記０次回折
光と１次回折光は、前記投影光学系を介して前記パター
ンの像を前記基板上に形成することを特徴とするもので
ある。

【００１６】本願請求項４に記載の露光方法は、投影光
学系を介してマスクのパターンを基板上に露光する露光
方法において、少なくとも第１照明光と第２照明光とで
前記パターンを照明すること、前記第２照明光の照射に
よって前記パターンから発生された０次回折光以外の回
折光と同じ前記投影光学系の光学パスを通って、前記第
１照明光の照射によって前記パターンから発生された０
次回折光を前記基板に到達させることを特徴とするもの
である。

【００１７】本願請求項５に記載の露光方法は、請求項
４に記載の露光方法において、前記露光方法を利用して
半導体素子を製造することを特徴とするものである。

【００１８】本願請求項６に記載の露光方法は、少なく
とも予め定められた方向に延びた直線部分を有するパタ
ーンで基板を露光する露光方法において、前記予め定め
られた方向を含む入射面に関して傾いた一対の光路に沿
った光で前記パターンを照明し、前記パターンの像を前
記基板に投影することを特徴とするものである。

【００１９】本願請求項７に記載の露光方法は、請求項
６に記載の露光方法において、前記露光方法を利用して
半導体素子を製造することを特徴とするものである。

【作用】

【００２０】従来の投影型露光装置では、マスクに対し
て上方から種々の入射角で入射する露光光が無差別に用
いられ、マスクパターンで発生した０次、±１次、±２
次、・・の各回折光がほぼ無制限に投影光学系を透過し
て試料基板上に結像していた。

【００２１】これに対して、本発明の露光方法では、マ
スクパターンに対して特定の方向と角度で斜めに入射す
る露光光が選択的に用いられており、この選択された露
光光がマスクパターンで発生する０次回折光と１次回折
光とを試料基板に優先的に到達させ、干渉させ、結像さ
せる。

【００２２】即ち、マスクパターンの微細度に応じた遮
光板を用いて、最適な０次回折光と１次回折光とを選択
することにより、従来よりも明暗の光量差および焦点深
度が大きい結像パターンを得ることができる。

【００２３】ここで、マスクに入射する露光光を選択す
るには、照明光学系の瞳面およびその近傍、またはその
共役面に、「マスクパターンに対して特定の方向と角度
で入射する露光光は透過するが、他の不要な露光光は遮
断するように透光部を配置した遮光板」を設ければ良
い。

【００２４】しかし、投影光学系の瞳面およびその近傍
に、「この特定の方向と角度の露光光がマスクパターン
で発生する０次回折光と１次回折光とは無事透過する
が、他の不要な露光光による回折光は遮断されるように
透光部を配置した遮光板」を設けても、試料基板上に達
して結像に関与する回折光はほぼ等しいものとなり、同
様な効果を期待できる。

【００２５】また、投影光学系の瞳面およびその近傍に
設けた遮光板は、照明光学系の瞳面およびその近傍、ま
たはその共役面に配置された遮光板により選択された露
光光がマスクパターンで発生する０次回折光と１次回折
光以外の回折光を取り除く作用も兼ね備える。

【００２６】照明光学系の瞳面およびその近傍、または
その共役面に遮光板を配置した場合、所定の波長を有す
る露光光が、特定の入射方向と入射角で回折格子状のマ
スクパターンに入射し、投影光学系の瞳面にはフーリエ
展開された０次、１次、２次、３次、・の各回折光によ
るスポット列が形成される。ただし、通常、２次、３次
・・の高次回折光のスポットは投影光学系の外側にはみ
だす（ケラレる）。

【００２７】照明光学系の瞳面およびその近傍、または
その共役面に配置した遮光板は、またマスクに対してほ
ぼ垂直に入射する露光光を遮断し、特定の入射方向と入
射角の露光光だけをマスクに選択入射させる。ここで、
高次の回折光が邪魔な場合には、更に、投影光学系の瞳
面およびその近傍に遮光板を設けてこれを遮断する。こ
れにより、試料基板上には好ましい入射角の露光光がマ
スクパターンで発生する０次回折光と１次回折光とを重
点的に用いた投影パターン像が形成される。

【００２８】ここで、マスクパターンにおける高解像度
を必要とする部分、即ち等間隔の透明、不透明ラインを
交互に配置した格子パターンは、デューティ０．５の矩
形波状のものとみなせ、照明光学系の瞳面およびその近
傍、またはその共役面に遮光板を設けた場合、この格子
パターンで発生する回折光は、投影光学系の瞳面におい
て、格子を横断する方向に分布する０次、±１次、±２
次、・・の各次数の回折光のスポットを形成する。

【００２９】このとき、矩形波のフーリエ展開として知
られるように、０次回折光は試料基板上の投影像におけ
るバイアス成分、±１次回折光は格子と同周期の正弦波
成分であり、この２つの成分の干渉によって、試料基板
上には、レジスト層の感光に必要な十分な明暗の光量差
をもった結像パターンが得られる。

【００３０】また、一般的なマスクパターンは、マスク
上に配置された縦方向または横方向の格子を複数個組み
合わせたものとみなせるから、各格子に対して最適な入
射方向と入射角の露光光がそれぞれ確保されるようにす
れば、投影光学系の瞳面に形成されるフーリエパターン
は、各格子の方向に応じた角度方向に並んだ、露光光の
波長と格子のピッチとに応じた相互間隔のスポット群を
形成し、各スポットの強度は、格子のピッチ数と回折光
の次数に依存している。

【００３１】従って、必要なスポット位置に透光部を設
けた遮光板を投影光学系に設けて同様な回折光の選択を
行ってもよい。投影光学系の瞳面に遮光板を設けた場合
には、有用な回折光のスポット位置に透光部を設けた遮
光板が採用されて、有用な回折光を選択的に透過させ、
邪魔になる回折光を遮断する。

【００３２】このように、遮光板上の透光部の個数と配
置はマスクパターンに応じたそれぞれ異なる固有なもの
であるから、遮光板は、当然、マスクと一緒に交換さ
れ、かつマスクに対して厳密に位置調整されるべきもの
である。

【００３３】次に、マスクパターンに対して特定の入射
方向と入射角の露光光を入射して、０次回折光と１次回
折光とを用いて試料基板上に結像パターンを形成するこ
とにより、焦点深度が大きくなる理由を説明する。

【００３４】試料基板が投影光学系の焦点位置に一致し
ている場合には、マスク上の１点を出て、試料基板上の
１点に達する各回折光は、投影光学系のどの部分を通る
ものであっても全て等しい光路長を有する。よって、従
来のように０次回折光が投影光学系瞳面のほぼ中心を貫
通する場合でも、０次回折光とそのほかの回折光とで光
路長は相等しく、相互の波面収差も０である。

【００３５】しかし、試料基板が投影光学系の焦点位置
に一致していない場合、斜めに入射する高次の回折光の
光路長は、最短距離を通る０次回折光に対して、焦点前
方では短く、焦点後方では長くなり、その差は入射角の
差に応じたものとなる。従って、０次、１次、・・の各
回折光は相互に波面収差を形成して、焦点位置の前後に
おける結像パターンのぼけを発生する。この波面収差△
Ｗは次の式（１）で表される。

【００３６】 △Ｗ＝（１／２）×（ＮＡ）² ×△ｆ ・・（１） △ｆ：デフォーカス量 ＮＡ：瞳面上の中心からの距離を開口数で表した値

【００３７】従って、瞳面のほぼ中心を通過する０次回
折光（△Ｗ＝０）に対して、瞳面の周囲、半径ｒ₁ を通
る１次回折光では、次の式（２）で表される波面収差を
もつことになり、焦点位置の前後での解像度、即ち焦点
深度を低くしている。

【００３８】 △Ｗ＝（１／２）×（ｒ₁ ）² ×△ｆ ・・（２）

【００３９】一方、照明光学系の瞳面もしくはその近
傍、またはその共役面に遮光板を設けて、マスクパター
ンからの０次回折光と１次回折光とが瞳面上でほぼ中心
対称な位置（共に半径ｒ₂ とする）を通るようにした本
発明の露光方法の場合、焦点の前後における０次回折光
と１次回折光の波面収差は等しく、次式（３）となり、
デフォーカスに伴う波面収差によるボケがない。即ち、
この分だけ焦点深度が大きくなっている。

【００４０】 △Ｗ＝（１／２）×（ｒ₂ ）² ×△ｆ ・・（３）

【００４１】また、遮光板の透光部を通った一対の露光
光はマスクパターンの格子に対して、斜めかつ対称に入
射する平行光となるが、±１次回折光のどちらか一方は
投影光学系の光軸について０次光と対称な経路を通り、
試料基板に０次光と同程度の深い角度で入射する。これ
により、結像に関与する投影光学系の実質的な開口数が
小さくなり、より深い焦点深度が得られる。

【００４２】また、本発明の露光方法においては、照明
光学系に配置した遮光板を用いてマスクパターンの格子
に対して２方向から対称な入射角の露光光を入射させ
る。ここで、入射角は、遮光板の透光部の相互間隔によ
り調整され、マスク透過後、一方の露光光の０次光は他
方の露光光の１次光とほぼ同一の方向に進み投影光学系
の瞳面では、ほぼ同一位置にスポットを形成するように
している。

【００４３】このような回折光の選択は、マスクに対し
て上方から種々の入射角で入射する露光光を用い、上記
スポット位置に透光部を形成した遮光板を投影光学系の
瞳面に配置して、上記一対の入射角以外の露光光による
回折光を遮断した場合にも同様に実行される。

【００４４】また、格子を複数組み合わせた一般的なマ
スクパターンに対しては、それぞれの格子に対して定め
た角度位置と相互間隔とをもたせた一対づつの透光部が
遮光板に配置される。

【００４５】照明光学系に備えられる遮光板における一
対の透光部は、一方の透光部からの露光光が１つの格子
で発生する一次回折光と、他方の透光部からの露光光が
同じ格子で発生する０次回折光とが投影光学系の瞳面の
ほぼ同一位置を透過するように相互間隔を定めたもので
ある。

【００４６】投影光学系に備えられる遮光板における一
対の透光部は、１つの格子に対して上述の入射角を有す
る一対の露光光が発生する０次回折光と１次回折光とを
透過させるように相互間隔を定めたものである。

【００４７】更に、本発明の露光方法においては、調整
機構を用いて、遮光板を回転または平行移動させれば、
格子に対する遮光板の位置ずれを補正できる。また、透
光部の相互間隔を適正に調整して、格子のピッチにより
良く適合させることができる。

【００４８】更にまた、本発明の露光方法においては、
液晶素子等の電気光学素子を組み込んだ遮光板が採用さ
れ、電気信号により透光部の位置調整を行うことができ
る。

【００４９】

【発明の実施の形態】本発明の一つの実施の形態を図面
を参照して以下に説明する。図１には、本実施の形態の
露光方法を実現するために用いられる投影型露光装置の
斜視図が示されている。図１において、マスク１１に
は、代表的な微細パターンの一例として、デューティ比
０．５の１次元の格子状パターン１２が形成されてい
る。このマスク１１を照明する照明光学系は、水銀ラン
プ１、楕円面鏡２、コールドミラー３、集光光学素子
４、光学的インテグレータ素子５、リレーレンズ８（瞳
リレー系）、ミラー９、コンデンサーレンズ１０からな
る。

【００５０】照明光学系のフーリエ変換面、即ち、ここ
では水銀ランプ１の２次光源像が形成されるインテグレ
ータ素子５の射出端面の近傍（換言すれば、照明光学系
の瞳面またはその共役面、およびそれらの近傍の位置）
には、遮光板（空間フィルタ）６が配置されている。こ
の遮光板６には、マスクパターン１２の２次元フーリエ
変換に基づいて位置と大きさが定められる一対の透光部
６ａ、６ｂが設けられている。

【００５１】また、パターン１２の像をウエハ１７上に
投影する投影光学系１３の瞳面１４にも、同様に透光部
１５ａ、１５ｂを備えた遮光板（空間フィルタ）１５が
配置されている。

【００５２】ここで、本実施の形態では、マスクパター
ン１２として、１次元の回折格子パターンを用いている
ので、遮光板６および１５には、共に一対の透光部６
ａ、６ｂまたは１５ａ、１５ｂとが形成されており、そ
れぞれ瞳面内で一対の透光部が光学系の光軸を挟んでほ
ぼ対称位置に、かつその配列方向が格子パターン１２の
ピッチ方向とほぼ一致するように配置されている。

【００５３】また、遮光板６および１５には、それぞれ
モータやカム等で構成される駆動機構７または１６が設
けられており、マスクパターンに応じて遮光板６および
１５が別のものと交換可能で、かつ瞳面内での透光部６
ａ、６ｂまたは１５ａ、１５ｂの位置の微調整が可能と
なっている。なお、遮光板６および１５の透光部６ａ、
６ｂおよび１５ａ、１５ｂの開口形状は任意でよく、図
１では共に円形開口の場合として図示されている。

【００５４】このように構成された露光装置において、
楕円面鏡２の第１焦点に配置された水銀ランプ１から発
生された露光光は、楕円面鏡２とコールドミラー３で反
射されて、楕円面鏡２の第２焦点に集光された後に、コ
リメータレンズや光束分布補正用のコーン状プリズムな
どからなる集光光学素子４を通過して、フライアイレン
ズ群からなるインテグレータ素子５により、遮光板６の
配置面上に実質的な面光源を形成する。

【００５５】なお、本実施の形態では、インテグレータ
素子５の２次光源像が投影光学系１３の瞳面１４に形成
される、いわゆるケーラー照明となっている。この面光
源自体は、従来同様に、マスクに上方から種々の入射角
で入射する露光光を与えるはずのものである。しかしな
がら、ここではコンデンサ−レンズ１０の手前に遮光板
６が設けられているため、遮光板６の２つの透光部６
ａ、６ｂを通過する平行光束だけがリレーレンズ８、ミ
ラー９、コンデンサレンズ１０を介して、格子パターン
１２のラインをほぼ垂直に横切る面内で光軸対称に斜め
の所定入射角でマスク１１に入射する。

【００５６】前記平行光束がマスク１１のパターン１２
に入射すると、パターン１２からは０次、±１次、±２
次、・・の各回折光が生じる。ここで、前記平行光束
は、照明光学系のフーリエ変換面に配置された遮光板６
の透光部６ａ、６ｂにより光軸からの距離と光軸まわり
の位置とが定められ、またコンデンサーレンズ１０によ
りマスク１１のパターン１２への入射角が定められてい
るので、投影光学系１３に入射するのは前記各次数の回
折光のうちの±１次回折光のいずれか一方と０次回折光
とがそのほとんどとなり、そのほかの回折光は極く僅か
となる。

【００５７】その結果、投影光学系１３の瞳面１４に
は、±１次回折光のいずれか一方と０次回折光との主要
な回折光スポットと、その他の不要な次数の回折光スポ
ットとが、フーリエ展開パターンにしたがって次数別に
形成される。投影光学系１３の瞳面１４に配置された別
の遮光板１５は、前記主要な回折光だけを選択的にウエ
ハ１７側に通過させ、そのほかの次数の不要な回折光を
遮断する。

【００５８】この場合、前記±１次回折光のいずれか一
方０次回折光との主要な回折光が最大強度で通過できる
ように、また、前記の不要な回折光が完全に遮断される
ように、駆動機構７、１６を用いて、マスク１１のパタ
ーン１２に対する遮光板６および１５の位置調整が行わ
れる。

【００５９】図２は、本実施の形態の露光方法に用いら
れる投影型露光装置における露光光の基本的な光路構成
を模式的に示す図である。ここでは、図示の都合上、遮
光板６がコンデンサレンズ１０の直上に配置されている
が、この位置はリレーレンズ８に対して図１の遮光板６
と共役な面であり、機能と効果に関して、図１の場合と
実質的に同じである。

【００６０】図２において、投影光学系１３の開口数を
ＮＡ、露光光の波長をλとし、パターン１２のピッチを
λ／ＮＡの０．７５倍、パターン１２のライン・アンド
・スペースの比を１：１（格子のデューティ比を０．
５）とする。このとき、パターン１２の波長λを考慮し
たフーリエ変換ｑ(u、v) は、パターン１２をｐ(x、y) と
すると、次式（４）で表される。

【００６１】 ｑ(u、v) ＝ [ ｐ(x、y) ・ exp {-2πi(ux+vy)／λ} ] dxdy ・・（４）

【００６２】ここで、パターン１２が、図４に示される
ように、上下方向すなわちｙ方向には一様で、ｘ方向に
は規則的な変化をもつ場合には、ｘ方向のライン・アン
ド・スペースの比が１：１、ピッチが０．７５λ／ＮＡ
であるとすると、フーリエ変換ｑ(u、v) は次式（５）の
ように表すことができる。

【００６３】 ｑ(u、v) ＝ｑ₁(u)×ｑ₂(v) ・・（５）

【００６４】従って、ｑ₁(u)およびｑ₂(v)のそれぞれ
は、次のように表すことができる。 ｑ₁(u)＝ 1、 ｕ＝ 0 ｑ₁(u)＝ 0.637、 ｕ＝±ＮＡ／0.75 ｑ₁(u)＝-0.212、 ｕ＝±３ＮＡ／0.75 ： ｑ₁(u)＝ 0.637／(2n-1)・(-1)⁽ⁿ⁺¹⁾、 ｕ＝±(2n-1)・ ＮＡ／0.75 ｑ₁(u)＝ 0、 ｕは上記以外 および、 ｑ₂(v)＝ 1、 ｖ＝0 ｑ₂(v)＝ 0、 ｖ≠0

【００６５】図３と図５は、それぞれ本実施の形態に供
される照明光学系用の遮光板６と、投影光学系用の遮光
板１５の平面図である。ここで、上記フーリエ変換のエ
ネルギー分布、即ち｜ｑ(u、v) ｜² のピーク値を与える
位置は、 (u、v) ＝(0、0) 、( ±ＮＡ／0.75、0)、( ±３ＮＡ／0.75、0)・・・ である。

【００６６】従って、遮光板６および１５は、上記ピー
ク位置の１／２であるところの (u、v) ＝(0、0) 、( ±ＮＡ／1.5 、0)、( ±２ＮＡ、0)・・・ のうち、投影光学系１３の開口数以内に入る位置(u、v)
＝( ±ＮＡ／1.5 、0)およびその近傍位置を透光部６
ａ、６ｂと１５ａ、１５ｂとし、 (u、v) ＝(0、0) の位置を遮光部としたものである。

【００６７】なお、遮光板６および１５は、その位置 (u、v) ＝(0、0) がそれぞれ照明光学系（１〜１０）および投影光学系１
３の光軸と一致するように、図１の駆動機構７または１
６により位置調整される。

【００６８】ここで、遮光板６および１５は、金属板の
一部を取り去って透過部を形成したものでも、またガラ
ス等の透明保持体上に、金属薄膜などをパターンニング
して透過部を形成したものでもよい。また、図１に示し
た例では、照明光源として水銀ランプ１を想定したが、
これはレーザ光源等の別の光源であってもよい。更に、
この例では、マスク１１のパターン１２としてｘ方向の
みにデューティ１：１で変化するライン・アンド・スペ
ース・パターンを示したが、任意のパターンについて本
発明は適用可能である。

【００６９】図２において、ピッチ０．７５λ／ＮＡで
あるパターン１２に対して、照明光学系中のパターン１
２のフーリエ変換面に、図示のような遮光板６を設ける
ことにより、パターン１２を照明する照明光Ｌｉは、平
行光束Ｌｉｌ、Ｌｉｒのごとく制限される。この照明光
Ｌｉｌ、Ｌｉｒがパターン１２に照射されると、パター
ン１２からその回折光が発生する。

【００７０】照明光Ｌｉｌの０次回折光をＬｌ０、＋１
次回折光をＬｌ１とし、照明光Ｌｉｒの０次回折光をＬ
ｒ０、−１次回折光をＬｒ１とする。このとき、回折光
Ｌｌ０と回折光Ｌｌ１、回折光Ｌｒ０と回折光Ｌｒ１の
離角は共に、次式（６）で表せる。

【００７１】 sinθ＝λ／（パターン１２のピッチ） ＝λ／（０．７５λ／ＮＡ） ＝ＮＡ／０．７５ ・・（６）

【００７２】もともと、入射光Ｌｉｌと入射光Ｌｉｒ
は、２ＮＡ／１．５だけ離れているので、回折光Ｌｌ０
と回折光Ｌｒ１が共に同じ第１の光路を通り、また、回
折光Ｌｒ０と回折光Ｌｌ１が共に同じ第２の光路を通る
ことになる。ここで、第１の光路と第２の光路とは、投
影光学系１３の光軸から対称的に等距離だけ離れてい
る。

【００７３】図６には、投影光学系１３の瞳面１４での
回折光の強度分布が模式的に示されている。図６におい
て、瞳面１４に形成されたスポット２２ｌは回折光Ｌｒ
０と回折光Ｌｌ１が集光したものであり、また、スポッ
ト２２ｒは回折光Ｌｌ０と回折光Ｌｒ１が集光したもの
である。

【００７４】図６より明らかなように、本実施の形態の
露光方法においては、ピッチがλ／ＮＡより微細な０．
７５λ／ＮＡのパターン１２からの０次回折光と＋１次
また−１次回折光を、投影光学系１３を介して、ほぼ１
００％ウエハ１７上へ集光させることができる。従っ
て、従来の露光方法における解像度の限界であったピッ
チ（λ／ＮＡ）よりも更に細かいパターンの場合も、マ
スクパターンのピッチに応じた透過部を有する遮光板を
用いて露光転写が可能である。

【００７５】次に、本実施の形態の露光方法における試
料基板１７上のパターン解像度を、種々の参考例の投影
型露光装置を使用した露光方法におけるそれとの比較に
おいて以下に説明する。

【００７６】＝参考例の場合＝ 図７と図８は、参考例としてあげる特開平２−５０４１
７号に示された投影型露光装置における露光光の光路構
成（図７）と、投影光学系の瞳面における光量分布（図
８）とをそれぞれ模式的に示した図である。なお、これ
らの図においては、本発明の前記実施の形態による装置
と同じ作用、機能の部材に、図２中の符号と同一の符号
を付してある。

【００７７】図７において、照明光学系の瞳面には開口
絞り（円形の透光部を光軸と同心に備えた遮光板、いわ
ゆる空間フィルタ）６Ａが設けられ、マスク１１に対す
る露光光の入射角を制限している。マスク１１のパター
ン１２から発生した０次回折光（実線）と±１次回折光
（破線）とは、共に投影光学系１３に入射して別々の光
路を進み、ここでは図８に示すごとく瞳面１４において
＋１次回折光のスポット２０ｌと、０次回折光のスポッ
ト２０ｃと、−１次回折光のスポット２２ｒとが別々の
位置に形成される。

【００７８】また、図９と図１０は、別の参考例として
あげる投影型露光装置における露光光の光路構成（図
９）と、投影光学系の瞳面における光量分布（図１０）
とをそれぞれ模式的に示した図である。この別の参考例
では、図７の開口絞り６Ａの代わりに、光軸と同心の円
環状の透光部を設けた遮光板６Ｂが採用されている。

【００７９】図９において、照明光学系の瞳面には、円
環状の透光部を光軸と同心に形成した遮光板６Ｂが設け
られ、マスク１１に対して露光光が斜めに、すなわち逆
円錐状に入射されている。これにより、少なくともパタ
ーン１２の格子をほぼ垂直に横切る面内では、図２に示
した本実施の形態の場合と同様に、０次回折光（実線）
は、１次回折光（破線）並みに斜めに投影光学系に入射
され、反対側からきた別の１次回折光と一部重なって投
影光学系を通過し、ウエハ１７にまで達して投影像を形
成する。

【００８０】このとき、投影光学系１３の瞳面１４に
は、図１０に示されるように、光軸と同心のドーナツ状
の０次回折光のスポット２１ｃと、それに隣接して一部
重なる＋１次回折光のスポット２１ｌおよび−１次回折
光のスポット２１ｒとが形成される。ここで、スポット
２１ｌと２１ｒとの大部分は、投影光学系１３の外側に
はみ出し、これらはみ出した部分の光は投影光学系の鏡
筒によってケラレてしまう。

【００８１】＝本発明の実施の形態の場合＝ 図１１〜図１４は、図２に示した本実施の形態における
ウエハ１７上の投影像の格子パターンの強度分布を、図
７と図９の場合と比較した線図である。この強度分布
は、投影光学系のＮＡを０．５、露光光の波長λを０．
３６５μｍ、パターンのピッチをウエハ１７上での換算
で０．５μｍ（ほぼ０．６８５λ／ＮＡ）として、基板
上でパターン１２のピッチ方向に光軸を横切る面内につ
いて計算により求めた結果である。

【００８２】図１１は、本実施の形態（図２）にしたが
った投影型露光装置によって基板上に形成された投影像
の格子パターンの強度分布の線図である。これは、パタ
ーンのエッジの明部と暗部の光量差を十分に確保した分
布となっている。

【００８３】図１２は、図７の参考例において、開口絞
り６Ａの径を比較的小さく、照明光学系の開口数と投影
光学系の開口数との比、いわゆるσ値を０．５とした場
合の、基板上の投影像の格子パターンの強度分布の線図
である。ここでは、照明光学系の開口数と投影光学系の
開口数との比（σ値）を０．５としているので、投影像
のパターンの明部と暗部の光量差がほとんど無い平坦な
分布である。

【００８４】図１３は、図７の参考例において、開口絞
り６Ａの孔は比較的大きく、照明光学系の開口数と投影
光学系の開口数との比、いわゆるσ値を０．９とした場
合の、基板上の投影像の格子パターンの強度分布の線図
である。ここでは、照明光学系の開口数と投影光学系の
開口数との比（σ値）を０．９としているので、図１２
の場合よりも投影像のパターンの明部と暗部の光量差が
あるが、やはり０次回折光成分が比較的多いいぜんとし
て平坦な分布であり、レジストの感光特性から見て不十
分であることがわかる。

【００８５】図１４は、図９の別の参考例の場合におい
て、基板上の投影像の格子パターンの強度分布の線図で
ある。ここで、遮光板６Ｂの円環状の透光部の内縁はσ
値で０．７、外縁はσ値で０．９に相当している。この
投影像は、図１２の場合よりもパターンの明部と暗部の
光量差があるが、やはり０次回折光成分が比較的多いい
ぜんとして平坦な分布であり、レジストの感光特性から
見て不十分であることがわかる。

【００８６】図１１〜図１４から明らかなように、図７
や図９の参考例の場合と比較して、図２に示した本実施
の形態では、基板上の投影像の実質的な解像度が大幅に
向上している。

【００８７】ところで、図９の場合において、投影光学
系１３の瞳面１４に、前述の図２の本実施の形態におい
て使用した遮光板と同様な遮光板を配置すれば、図１０
でクロスハッチで示される部分の０次および±１次の回
折光を選択的に透過させて、ウエハ１７上における投影
像の解像度を図１４の場合よりも少しだけ向上させるこ
とも可能である。

【００８８】従来においても、マスクパターンにおける
回折光を積極的に利用して投影光学系の解像度を向上す
る技術として、パターンの透過部の一つおきに露光光の
位相を反転させる誘電体、いわゆる位相シフターを設け
る技術が報告されている。しかしながら、複雑な半導体
回路パターン上に位相シフターを設けることは現実的に
難しく、位相シフター付きフォトマスクの検査方法もい
まだに確立されていない。

【００８９】本発明に従った前記図２の本実施の形態に
おける、投影像の解像度向上の効果は、位相シフターに
匹敵するものでありながら、位相シフターをもたない従
来のフォトマスクがそのまま使用でき、従来のフォトマ
スク検査技術もそのまま踏襲することができる。

【００９０】また、位相シフターを採用すると、焦点深
度が増大する効果も得られるが、図２の本実施の形態に
おいても、図６に示されるとおり、瞳面１４でのスポッ
ト２２ｌ、２２ｒは、瞳の中心より等距離の位置にあ
り、従って、先に述べたようにデフォーカスによる波面
収差の影響を受けにくく、従って、深い焦点深度が得ら
れるものである。

【００９１】なお、本実施の形態では、回路パターンと
してｘ方向に規則的に変化を示すライン・アンド・スペ
ースを取りあげたが、以上の効果はライン・アンド・ス
ペース以外の一般的なパターンについても、それぞれに
適正な遮光板を組み合わせることにより、十分に達成さ
れる。ここで、回路パターンが１次元のライン・アンド
・スペースのときには、遮光板上の透光部は２個である
が、他の任意のパターンの場合は、パターンの空間周波
数に応じて２ｎ個の透光部をもつことになる。例えば、
２次元の回折光子パターンでは十字に配置した２個づつ
計４個の透光部を遮光板に形成すればよい。

【００９２】また、本実施の形態では、説明を簡略化す
るため、遮光板の遮光部は露光光を全く透過させないも
のとして扱ってきたが、これを半透過性とする等して、
従来同様の露光を行いながら、特定の微細パターンにつ
いてのみ、その投影像のコントラストを上昇させるよう
にしてもよい。

【００９３】更に、本実施の形態では、特に照明光学系
中の遮光板を中心に説明を行ったが、投影光学系中の遮
光板についても作用および効果は基本的に同様なものと
考えることができる。つまり、照明光学系のほぼ瞳面も
しくはその共役面と、投影光学系のほぼ瞳面との少なく
とも一方に上記条件を満足する空間フィルタを配置すれ
ば、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００９４】また、例えば、照明光学系の瞳面に図３に
示したような空間フィルタを設けると共に、投影光学系
の瞳面に円環状の透光部を備えた空間フィルタを配置し
ても構わない。なお、この場合、後者の円環状の透過部
を備えた空間フィルタにおいては、マスクパターンから
の０次回折光と＋１次（または−１次）回折光とが共に
透過するように、円環状の透光部を配置することが必要
であることは言うまでもない。また、両方の空間フィル
タを併用することにより、投影光学系またはウエハによ
る乱反射光をカットし、迷光を防止する効果もある。

【００９５】更にまた、本実施の形態では、空間フィル
タ（遮光板６および１５）をマスクパターンに応じて機
械的に交換する場合を主に説明したが、例えば液晶表示
素子やＥＣ（エレクトロクロミック）素子などを用いた
フィルタを採用してもよく、この場合には、フィルタ交
換機構がコンパクトになると共に、透光部の大きさ、形
状、位置の調整が簡単に、しかも高速に行うことが可能
になるといった利点がある。

【００９６】

【発明の効果】本発明の露光方法においては、遮光板に
より、好ましい入射角の露光光がマスクの微細パターン
で発生する回折光のうちの好ましい次数のものを選択的
に試料基板に到達させて結像させるから、従来解像不能
とされた微細なパターンでも、露光光や投影光学系の変
更なしに、試料基板状の結像パターンにおけるレジスト
層の感光に十分な明暗の光量差と十分に深い焦点深度と
を確保できる。

【００９７】また、本発明の露光方法においては、マス
クの微細パターンに応じた遮光板を選択して、その角度
と中心位置とを適正に調整することにより、試料基板上
の結像パターンにおけるより大きな明暗の光量差と、よ
り深い焦点深度とが達成される。

【００９８】更に、本発明の露光方法においては、調整
機構により、遮光板の透光部の位置または間隔を変化さ
せて、マスクと遮光板の最適な位置関係を得ることが可
能で、また、別のパターンを有するマスクに対しても同
一の遮光板を併用できる。

【００９９】更にまた、本発明の露光方法においては、
電気光学素子により、遮光板の任意の位置を透明、不透
明に自由に調整できるから、マスクと遮光板の最適な位
置関係を得ることが可能であり、別のパターンを有する
マスクに対しても同一の遮光板を併用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の構成を示す斜視図
である。

【図２】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の光路を示す模式図
である。

【図３】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の照明光学系に配置
される遮光板の平面図である。

【図４】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置のマスクのパターン
平面図である。

【図５】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の投影光学系に配置
される遮光板の平面図である。

【図６】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の投影光学系の瞳面
における回折光の強度分布を示す線図である。

【図７】本発明の参考例による投影型露光装置の光路を
示す模式図である。

【図８】本発明の参考例による投影型露光装置の投影光
学系の瞳面における回折光の強度分布を示す線図であ
る。

【図９】本発明の別の参考例による投影型露光装置の光
路を示す模式図である。

【図１０】本発明の別の参考例による投影型露光装置の
投影光学系の瞳面における回折光の強度分布を示す線図
である。

【図１１】本発明の一実施の形態における投影像の格子
パターンの光量分布を示す線図である。

【図１２】本発明の参考例（σ＝０．５とした）におけ
る投影像の格子パターンの光量分布を示す線図である。

【図１３】本発明の参考例（σ＝０．９とした）におけ
る投影像の格子パターンの光量分布を示す線図である。

【図１４】本発明の別の参考例における投影像の格子パ
ターンの光量分布を示す線図である。

【符号の説明】

１：水銀ランプ、２：楕円面鏡、３：コールドミラー、
４：集光光学素子 ５：インテグレータ素子、６：遮光板、７：駆動機構、
８：リレーレンズ ９：ミラー、１０：コンデンサーレンズ、１１：マス
ク、１２：パターン １３：投影光学系、１４：瞳面、１５：遮光板、１６：
駆動機構、１７：ウエハ

Claims (48)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定方向に延びる直線部分を有するマスク
   のパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する露
   光方法において、 前記マスクのパターン面と交差する照明光学系の光軸と
   前記所定方向とを含む入射面に関してほぼ対称に傾いた
   一対の光路に沿って照明光を前記マスクに照射し、前記
   投影光学系によって前記照明光を前記基板上に投射する
   ことを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】前記一対の光路は、前記照明光学系内の前
   記マスクのパターン面に対するフーリエ変換面上でその
   光軸から偏心していることを特徴とする請求項１に記載
   の露光方法。
3. 【請求項３】前記一対の光路は、前記フーリエ変換面上
   で前記照明光学系の光軸からの距離が前記パターンの微
   細度に応じて定められ、かつ互いにほぼ等しいことを特
   徴とする請求項２に記載の露光方法。
4. 【請求項４】前記一対の光路は、前記フーリエ変換面上
   で前記照明光学系の光軸に関してほぼ対称に配置される
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の露光方法。
5. 【請求項５】前記フーリエ変換面上で前記一対の光路に
   挟まれる領域での前記照明光の強度がほぼ零であること
   を特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の露光
   方法。
6. 【請求項６】前記照明光は、前記一対の光路、及びこれ
   と異なる前記照明光学系の光軸に関してほぼ対称な一対
   の別光路にそれぞれ沿って前記マスクに照射されること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光
   方法。
7. 【請求項７】所定方向に延びる直線部分を有するマスク
   のパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する露
   光方法において、 前記マスクのパターン面と交差する光軸を有する照明光
   学系によって前記マスクに照射される照明光のうち、前
   記光軸と前記所定方向とを含む入射面内の光路に沿って
   前記マスクに入射する光を減光又は遮光し、前記投影光
   学系によって前記照明光を前記基板上に投射することを
   特徴とする露光方法。
8. 【請求項８】前記照明光学系内の前記マスクのパターン
   面に対するフーリエ変換面もしくはその近傍に減光板又
   は遮光板を配置して、前記光路に沿った光を減光又は遮
   光することを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
9. 【請求項９】前記照明光は、前記照明光学系の光軸に関
   して前記パターンの微細度に応じた角度だけ傾いて前記
   マスクに照射されることを特徴とする請求項７又は８に
   記載の露光方法。
10. 【請求項１０】所定方向に延びる直線部分を有するマス
    クのパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する
    露光方法において、 前記所定方向と直交する方向に沿って複数の光透過部の
    ２つが並ぶように、前記マスクと光源との間に前記複数
    の光透過部を有する絞りを配置し、前記光源から射出し
    て前記絞りを通る照明光を前記マスクに照射することを
    特徴とする露光方法。
11. 【請求項１１】前記絞りは、前記照明光を前記マスクに
    照射する照明光学系内の前記マスクのパターン面に対す
    るフーリエ変換面もしくはその近傍に配置されることを
    特徴とする請求項１０に記載の露光方法。
12. 【請求項１２】前記２つの光透過部は、前記マスクのパ
    ターン面と交差する照明光学系の光軸からの距離が前記
    パターンの微細度に応じて定められ、かつ互いにほぼ等
    しいことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の露光
    方法。
13. 【請求項１３】所定方向に延びる直線部分を有するマス
    クのパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する
    露光方法において、 前記マスクに照明光を照射する照明光学系内の前記マス
    クのパターン面に対するフーリエ変換面上で、前記照明
    光学系の光軸を含む前記所定方向に沿った特定領域内の
    前記照明光を減光又は遮光し、前記投影光学系によって
    前記照明光を前記基板上に投射することを特徴とする露
    光方法。
14. 【請求項１４】前記特定領域をカバーする減光板、又は
    遮光板が前記フーリエ変換面、又はその近傍に配置され
    ることを特徴する請求項１３に記載の露光方法。
15. 【請求項１５】所定方向に延びる直線部分を有するマス
    クのパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する
    露光方法において、 前記マスクのパターン面と交差する光軸を有する照明光
    学系内の前記パターン面に対するフーリエ変換面上での
    光強度分布が、前記光軸を含んで前記所定方向に沿った
    特定領域内で弱められた照明光を前記マスクに照射し、
    前記投影光学系によって前記照明光を前記基板上に投射
    することを特徴とする露光方法。
16. 【請求項１６】前記特定領域内での前記照明光の強度は
    ほぼ零であることを特徴とする請求項１５に記載の露光
    方法。
17. 【請求項１７】所定方向に延びる直線部分を有するマス
    クのパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する
    露光方法において、 前記マスクのパターン面と交差する光軸を有する照明光
    学系内の前記パターン面に対するフーリエ変換面上での
    光強度分布が、前記光軸を含んで前記所定方向に沿った
    特定領域よりも、前記所定方向と交差する方向に前記光
    軸から偏心した部分領域で強められた照明光を前記マス
    クに照射し、前記投影光学系によって前記照明光を前記
    基板上に投射することを特徴とする露光方法。
18. 【請求項１８】前記部分領域は、前記パターンの微細度
    に応じた距離だけ前記照明光学系の光軸から偏心してい
    ることを特徴とする請求項１７に記載の露光方法。
19. 【請求項１９】前記照明光はその光強度分布が前記特定
    領域を挟んで配置される一対の部分領域でそれぞれ強め
    られることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の露
    光方法。
20. 【請求項２０】前記照明光は、前記フーリエ変換面上に
    形成される２次光源から射出されることを特徴とする請
    求項１３〜１９のいずれか一項に記載の露光方法。
21. 【請求項２１】前記２次光源は、前記照明光を射出する
    光源の像であることを特徴とする請求項２０に記載の露
    光方法。
22. 【請求項２２】前記照明光の照射によって前記パターン
    から発生する互いに次数が異なる２つの回折光が、前記
    投影光学系内の前記マスクのパターン面に対するフーリ
    エ変換面上でその光軸から偏心した同一の局所領域を通
    るように、前記照明光の少なくとも一部は前記照明光学
    系の光軸に関してほぼ対称的に傾いて前記マスクに入射
    することを特徴とする請求項１〜１６、１９のいずれか
    一項に記載の露光方法。
23. 【請求項２３】前記２つの回折光は０次回折光と１次回
    折光とであることを特徴とする請求項２２に記載の露光
    方法。
24. 【請求項２４】前記投影光学系内の前記マスクのパター
    ン面に対するフーリエ変換面上でその光軸を含む中心領
    域を通る光が前記基板上に到達するのを阻止することを
    特徴とする請求項１〜２３のいずれか一項に記載の露光
    方法。
25. 【請求項２５】前記投影光学系内の前記マスクのパター
    ン面に対するフーリエ変換面もしくはその近傍に、円環
    状の光透過部を有する空間フィルタを配置することを特
    徴とする請求項１〜２３のいずれか一項に記載の露光方
    法。
26. 【請求項２６】マスクに照明光を照射するとともに、投
    影光学系を介して前記照明光で基板上の感光層を露光す
    る工程を経て、前記基板上に半導体デバイスを形成する
    デバイス製造方法において、 請求項１〜２５のいずれか一項に記載された露光方法を
    用いて、前記所定方向に延びる直線部分を有するデバイ
    スパターンを前記基板上に転写することを特徴とするデ
    バイス製造方法。
27. 【請求項２７】所定方向に延びる直線部分を有するマス
    クのパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する
    露光装置において、 前記マスクに照明光を照射する照明光学系と、 前記照明光学系の光軸と前記所定方向とを含む入射面に
    関してほぼ対称に傾いた一対の光路に沿って前記照明光
    が前記マスクに照射されるように、前記照明光学系内の
    前記マスクのパターン面に対するフーリエ変換面上での
    前記照明光の強度分布を調整する光学部材とを備えたこ
    とを特徴とする露光装置。
28. 【請求項２８】前記光学部材は、前記フーリエ変換面上
    で前記一対の光路が前記パターンの微細度に応じた距離
    だけ前記照明光学系の光軸から偏心するように、前記フ
    ーリエ変換面もしくはその近傍に配置され、前記一対の
    光路を規定する減光板又は遮光板を有することを特徴と
    する請求項２７に記載の露光装置。
29. 【請求項２９】前記減光板又は遮光板は、前記一対の光
    路を規定する光透過部が減光部又は遮光部内に形成され
    る開口絞りであることを特徴とする請求項２８に記載の
    露光装置。
30. 【請求項３０】所定方向に延びる直線部分を有するマス
    クのパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する
    露光装置において、 前記マスクに照明光を照射する照明光学系と、 前記照明光のうち、前記照明光学系の光軸と前記所定方
    向とを含む入射面内の光路に沿って前記マスクに入射す
    る光を減光又は遮光する光学部材とを備えたことを特徴
    とする露光装置。
31. 【請求項３１】前記光学部材は、前記照明光学系内の前
    記マスクのパターン面に対するフーリエ変換面もしくは
    その近傍に配置される減光板又は遮光板を有することを
    特徴とする請求項３０に記載の露光装置。
32. 【請求項３２】所定方向に延びる直線部分を有するマス
    クのパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する
    露光装置において、 前記マスクに照明光を照射する照明光学系と、 前記照明光学系内の前記マスクのパターン面に対するフ
    ーリエ変換面もしくはその近傍に配置され、前記照明光
    学系の光軸を含んで前記所定方向に沿った特定領域内の
    前記照明光を減光又は遮光する光学部材とを備えたこと
    を特徴とする露光装置。
33. 【請求項３３】所定方向に延びる直線部分を有するマス
    クのパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する
    露光装置において、 前記マスクに照明光を照射する照明光学系と、 前記照明光学系内の前記マスクのパターン面に対するフ
    ーリエ変換面上での前記照明光の強度分布を、前記光軸
    を含んで前記所定方向に沿った特定領域内で弱める光学
    部材とを備えたことを特徴とする露光装置。
34. 【請求項３４】前記光学部材は、前記特定領域内での前
    記照明光の強度をほぼ零にすることを特徴とする請求項
    ３３に記載の露光装置。
35. 【請求項３５】前記光学部材は、前記パターンの微細度
    に応じた角度だけ前記照明光を前記入射面に対して傾け
    ることを特徴とする請求項３０〜３４のいずれか一項に
    記載の露光装置。
36. 【請求項３６】所定方向に延びる直線部分を有するマス
    クのパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する
    露光装置において、 前記マスクに照明光を照射する照明光学系と、 前記照明光学系内の前記マスクのパターン面に対するフ
    ーリエ変換面上での前記照明光の強度分布を、前記光軸
    を含んで前記所定方向に沿った特定領域よりも、前記所
    定方向と交差する方向に前記光軸から偏心した部分領域
    で強める光学部材とを備えたことを特徴とする露光装
    置。
37. 【請求項３７】前記光学部材は、前記パターンの微細度
    に応じた距離だけ前記照明光学系の光軸から偏心した位
    置に光透過部が配置される開口絞りを有することを特徴
    とする請求項３６に記載の露光装置。
38. 【請求項３８】前記光学部材は、前記特定領域を挟んで
    配置される一対の部分領域でそれぞれ前記照明光の強度
    分布を強めることを特徴とする請求項３６又は３７に記
    載の露光装置。
39. 【請求項３９】前記照明光学系は、前記フーリエ変換面
    もしくはその近傍に２次光源を形成する光学系を有し、
    前記照明光は前記２次光源から射出されることを特徴と
    する請求項２７〜２９、３１〜３８のいずれか一項に記
    載の露光装置。
40. 【請求項４０】前記光学系は、前記照明光を射出する光
    源と前記２次光源との間に配置されるオプチカルインテ
    グレータを有することを特徴とする請求項３９に記載の
    露光装置。
41. 【請求項４１】所定方向に延びる直線部分を有するマス
    クのパターンを、投影光学系を介して基板上に転写する
    露光装置において、 前記所定方向と直交する方向に沿って複数の光透過部の
    ２つが並ぶように、前記マスクと光源との間に配置され
    る絞りと、 前記光源から射出して前記絞りを通る照明光を前記マス
    クに照射する照明光学系とを備えたことを特徴とする露
    光装置。
42. 【請求項４２】前記絞りは、前記２つの光透過部がそれ
    ぞれ前記パターンの微細度に応じた距離だけ前記照明光
    学系の光軸から偏心するように、前記照明光学系内の前
    記マスクのパターン面に対するフーリエ変換面もしくは
    その近傍に配置されることを特徴とする請求項４１に記
    載の露光装置。
43. 【請求項４３】前記照明光学系は、前記照明光の照射に
    よって前記パターンから発生する互いに次数が異なる２
    つの回折光が、前記投影光学系内の前記マスクのパター
    ン面に対するフーリエ変換面上でその光軸から偏心した
    同一の局所領域を通るように、前記照明光の少なくとも
    一部を前記照明光学系の光軸に関してほぼ対称的に傾い
    て前記マスクに照射することを特徴とする請求項２７〜
    ３５、３８、４１、４２のいずれか一項に記載の露光装
    置。
44. 【請求項４４】前記２つの回折光は０次回折光と１次回
    折光とであることを特徴とする請求項４３に記載の露光
    装置。
45. 【請求項４５】前記投影光学系内の前記マスクのパター
    ン面に対するフーリエ変換面上でその光軸を含む中心領
    域を通る光が前記基板上に到達するのを阻止する制限部
    材を更に備えることを特徴とする請求項２７〜４４のい
    ずれか一項に記載の露光装置。
46. 【請求項４６】前記制限部材は、前記投影光学系内のフ
    ーリエ変換面もしくはその近傍に設けられることを特徴
    とする請求項４５に記載の露光装置。
47. 【請求項４７】前記投影光学系内の前記マスクのパター
    ン面に対するフーリエ変換面もしくはその近傍に配置さ
    れる空間フィルタを更に備えることを特徴とする請求項
    ２７〜４４のいずれか一項に記載の露光装置。
48. 【請求項４８】前記空間フィルタは円環状の光透過部を
    有することを特徴とする請求項４７に記載の露光装置。