JP3049775B2 - 投影露光装置及び方法、並びに素子製造方法 - Google Patents
投影露光装置及び方法、並びに素子製造方法Info
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- JP3049775B2 JP3049775B2 JP2408094A JP40809490A JP3049775B2 JP 3049775 B2 JP3049775 B2 JP 3049775B2 JP 2408094 A JP2408094 A JP 2408094A JP 40809490 A JP40809490 A JP 40809490A JP 3049775 B2 JP3049775 B2 JP 3049775B2
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70325—Resolution enhancement techniques not otherwise provided for, e.g. darkfield imaging, interfering beams, spatial frequency multiplication, nearfield lenses or solid immersion lenses
- G03F7/70333—Focus drilling, i.e. increase in depth of focus for exposure by modulating focus during exposure [FLEX]
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体等の回路パター
ン又は液晶表示素子のパターン等の転写に使用される投
影型露光装置に関するものである。
ン又は液晶表示素子のパターン等の転写に使用される投
影型露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体等の回路パターン形成には、一般
にフォトリソグラフ技術と呼ばれる工程が必要である。
レチクル（マスク）上のパターンをウェハ等の試料基板
上に転写する方法が採用されている。試料基板上には感
光性のフォトレジストが塗布されており、照射影像、即
ちレチクルパターンの透過部形状に応じて、フォトレジ
ストに回路パターンが転写される。そして、投影型露光
装置では、レチクル上に描画された転写すべき回路パタ
ーンが、投影光学系を介して試料基板（ウェハ）上に投
影、結像される。
にフォトリソグラフ技術と呼ばれる工程が必要である。
レチクル（マスク）上のパターンをウェハ等の試料基板
上に転写する方法が採用されている。試料基板上には感
光性のフォトレジストが塗布されており、照射影像、即
ちレチクルパターンの透過部形状に応じて、フォトレジ
ストに回路パターンが転写される。そして、投影型露光
装置では、レチクル上に描画された転写すべき回路パタ
ーンが、投影光学系を介して試料基板（ウェハ）上に投
影、結像される。
【０００３】図５は、上述の従来の投影光学系を示し、
照明光束Ｌ５０は、レチクルパターン１４のフーリエ変
換相当面もしくはその共役面に設けられたほぼ円形の開
口絞り９ａにより照明光学系もしくは投影光学系１５の
光軸ＡＸを中心とする円形領域内を通る光束Ｌ５１とな
ってコンデンサーレンズ１２を介してレチクルパターン
１４を照射する。こうしてレチクル１３のレチクルパタ
ーン１４を通過した照明光は、投影光学系１５を介して
ウェハ１７のレジスト層に結像される。ここで、光束を
表す実線は１点から出た光の主光線を表している。
照明光束Ｌ５０は、レチクルパターン１４のフーリエ変
換相当面もしくはその共役面に設けられたほぼ円形の開
口絞り９ａにより照明光学系もしくは投影光学系１５の
光軸ＡＸを中心とする円形領域内を通る光束Ｌ５１とな
ってコンデンサーレンズ１２を介してレチクルパターン
１４を照射する。こうしてレチクル１３のレチクルパタ
ーン１４を通過した照明光は、投影光学系１５を介して
ウェハ１７のレジスト層に結像される。ここで、光束を
表す実線は１点から出た光の主光線を表している。
【０００４】このとき照明光学系の開口数と投影光学系
１５のレチクル側開口数の比、所謂σ値は開口絞り（例
えば開口絞り９ａの開口径）により決定され、その値は
０．３〜０．６程度が一般的である。照明光Ｌ５１はレ
チクル１３にパターニングされたレチクルパターン１４
により回折され、レチクルパターン１４からは０次回折
光Ｄ0 ，＋１次回折光ＤP ，−１次回折光Ｄm が発生す
る。夫々の回折光（Ｄ0 ，ＤP ，Ｄm ）は投影光学系１
５により集光されウェハ（試料基板）１７上に干渉縞を
発生させる。この干渉縞がレチクルパターン１４の像で
ある。
１５のレチクル側開口数の比、所謂σ値は開口絞り（例
えば開口絞り９ａの開口径）により決定され、その値は
０．３〜０．６程度が一般的である。照明光Ｌ５１はレ
チクル１３にパターニングされたレチクルパターン１４
により回折され、レチクルパターン１４からは０次回折
光Ｄ0 ，＋１次回折光ＤP ，−１次回折光Ｄm が発生す
る。夫々の回折光（Ｄ0 ，ＤP ，Ｄm ）は投影光学系１
５により集光されウェハ（試料基板）１７上に干渉縞を
発生させる。この干渉縞がレチクルパターン１４の像で
ある。
【０００５】このとき０次回折光Ｄ0 と±１次回折光Ｄ
P ，Ｄm のなす角θ（レチクル側）はｓｉｎθ＝λ／Ｐ
（λ：露光波長、Ｐ：パターンピッチ）により決まる。
パターンピッチが微細化するとｓｉｎθが大きくなり、
ｓｉｎθが投影光学系１５のレチクル側開口数（Ｎ
ＡR ）より大きくなると±１次回折光ＤP ，Ｄm は投影
光学系１５の瞳面１６を透過できなくなる。
P ，Ｄm のなす角θ（レチクル側）はｓｉｎθ＝λ／Ｐ
（λ：露光波長、Ｐ：パターンピッチ）により決まる。
パターンピッチが微細化するとｓｉｎθが大きくなり、
ｓｉｎθが投影光学系１５のレチクル側開口数（Ｎ
ＡR ）より大きくなると±１次回折光ＤP ，Ｄm は投影
光学系１５の瞳面１６を透過できなくなる。
【０００６】このときウェハ１７上には０次回折光Ｄ0
のみしか到達せず干渉縞は生じない。つまりｓｉｎθ＞
ＮＡR となる場合にはパターン１４の像は得られず、パ
ターン１４をウェハ１７上に転写することができなくな
ってしまう。以上のことから、今までの露光装置におい
ては、ｓｉｎθ＝λ／Ｐ≒ＮＡR となるピッチＰは次式
で与えられていた。 Ｐ≒λ／ＮＡR （１） 最小パターンサイズはピッチＰの半分であるから、最小
パターンサイズは、０．５×λ／ＮＡR 程度となるが、
実際のフォトリソグラフィーにおいてはウェハの湾曲、
プロセスによるウェハの段差等の影響、又はフォトレジ
スト自体の厚さのために、ある程度の焦点深度が必要と
なる。このため、実用的な最小解像パターンサイズは、
ｋ×λ／ＮＡとして表される。ここでｋはプロセス定数
と呼ばれ０．６〜０．８程度となる。レチクル側開口数
ＮＡR とウェハ側開口数ＮＡW との比は、投影光学系の
結像倍率と同じであるので、結像倍率を１／５とした時
のレチクル上における最小解像パターンサイズはｋ×λ
／ＮＡR 、ウェハ上における最小解像パターンサイズは
ｋ×λ／ＮＡW ＝ｋ×λ／５ＮＡR となる。
のみしか到達せず干渉縞は生じない。つまりｓｉｎθ＞
ＮＡR となる場合にはパターン１４の像は得られず、パ
ターン１４をウェハ１７上に転写することができなくな
ってしまう。以上のことから、今までの露光装置におい
ては、ｓｉｎθ＝λ／Ｐ≒ＮＡR となるピッチＰは次式
で与えられていた。 Ｐ≒λ／ＮＡR （１） 最小パターンサイズはピッチＰの半分であるから、最小
パターンサイズは、０．５×λ／ＮＡR 程度となるが、
実際のフォトリソグラフィーにおいてはウェハの湾曲、
プロセスによるウェハの段差等の影響、又はフォトレジ
スト自体の厚さのために、ある程度の焦点深度が必要と
なる。このため、実用的な最小解像パターンサイズは、
ｋ×λ／ＮＡとして表される。ここでｋはプロセス定数
と呼ばれ０．６〜０．８程度となる。レチクル側開口数
ＮＡR とウェハ側開口数ＮＡW との比は、投影光学系の
結像倍率と同じであるので、結像倍率を１／５とした時
のレチクル上における最小解像パターンサイズはｋ×λ
／ＮＡR 、ウェハ上における最小解像パターンサイズは
ｋ×λ／ＮＡW ＝ｋ×λ／５ＮＡR となる。
【０００７】従って、より微細なパターンを転写するた
めには、より短い波長の露光光源を使用するか、或いは
より開口数の大きな投影光学系を使用するかを選択する
必要があった。もちろん、波長と開口数の両方を最適化
する努力も考えられる。また、レチクルの回路パターン
の透過部分のうち、特定の部分からの透過光の位相を他
の透過部分からの透過光の位相よりπだけずらす、所謂
位相シフトレチクルが特公昭６２−５０８１１号公報等
で提案されている。この位相シフトレチクルを使用する
と従来よりも、より微細なパターンの転写が可能とな
る。
めには、より短い波長の露光光源を使用するか、或いは
より開口数の大きな投影光学系を使用するかを選択する
必要があった。もちろん、波長と開口数の両方を最適化
する努力も考えられる。また、レチクルの回路パターン
の透過部分のうち、特定の部分からの透過光の位相を他
の透過部分からの透過光の位相よりπだけずらす、所謂
位相シフトレチクルが特公昭６２−５０８１１号公報等
で提案されている。この位相シフトレチクルを使用する
と従来よりも、より微細なパターンの転写が可能とな
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
露光装置においては、照明光源を現在より短波長化する
ことは、透過光学部材として使用可能な適当な光学材料
が存在しない等の理由により困難であった。短波長の光
の透過率が高い石英をレチクルブランクとして使用した
としても、波長２００ｎｍ以下では、透過率が低下して
くる。
露光装置においては、照明光源を現在より短波長化する
ことは、透過光学部材として使用可能な適当な光学材料
が存在しない等の理由により困難であった。短波長の光
の透過率が高い石英をレチクルブランクとして使用した
としても、波長２００ｎｍ以下では、透過率が低下して
くる。
【０００９】また投影光学系の開口数は、現状でも既に
理論的限界に近く、これ以上の大開口化はほぼ望めない
状態であった。また、もし現状以上の大開口化が可能で
あるとしても、±λ／２ＮＡ2 で表される焦点深度は開
口数の増加に伴って急激に減少し、実使用に必要な焦点
深度がますます少なくなるという問題が顕著になってく
る。
理論的限界に近く、これ以上の大開口化はほぼ望めない
状態であった。また、もし現状以上の大開口化が可能で
あるとしても、±λ／２ＮＡ2 で表される焦点深度は開
口数の増加に伴って急激に減少し、実使用に必要な焦点
深度がますます少なくなるという問題が顕著になってく
る。
【００１０】一方、位相シフトレチクルについては、そ
の製造工程が複雑であり、従ってコストも高く、また検
査及び修正方法も未だ確立されていないなど多くの問題
が残されており、昨今の早急な微細化要求に確実に対応
できるか不安視されている。本発明は上記問題点に鑑み
てなされたもので、通常のレチクルを使用して高解像
度、且つ大焦点深度が得られる投影型露光装置の実現を
目的とする。
の製造工程が複雑であり、従ってコストも高く、また検
査及び修正方法も未だ確立されていないなど多くの問題
が残されており、昨今の早急な微細化要求に確実に対応
できるか不安視されている。本発明は上記問題点に鑑み
てなされたもので、通常のレチクルを使用して高解像
度、且つ大焦点深度が得られる投影型露光装置の実現を
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源（１）か
らの照明光をマスク（１３）に照射する照明光学系と、
照明光を基板（１７）上に投射する投影光学系（１５）
とを備え、照明光の照射によってマスクのパターン（１
４）を基板上に転写する投影露光装置に関するものであ
る。そして、パターンが互いに交差する第１及び第２方
向（Ｘ及びＹ方向）に沿って延びるとき、照明光学系内
のパターンに対するフーリエ変換面（瞳面９）上での照
明光の光量分布を、照明光の照射によってパターンから
発生する０次回折光、０次回折光を中心として第１方向
に分布する高次回折光の１つ、及び０次回折光を中心と
して第２方向に分布する高次回折光の１つが、投影光学
系の瞳面（１６）上でその光軸（ＡＸ）からほぼ等距離
に分布するように、照明光学系の光軸から偏心した所定
領域（例えば中心位置Ｌαのファイバー射出部に相当）
内で高める光学部材（７）を設けることとした。このた
め、高解像度かつ大焦点深度でパターンを基板上に転写
することが可能となっている。ここで、従来の投影露光
装置では、マスク（レチクル）に対する入射光の入射角
及び方向の範囲は、垂直（光軸方向）を中心とする円形
の領域内に限定されていた。これに対して本発明の投影
露光装置では、特に照明光学系内のフーリエ変換面（瞳
面）上での照明光の光量分布を照明光学系の光軸から偏
心した複数の領域内でそれぞれ高める、換言すればフー
リエ変換面上でその光軸外に複数の２次光源を形成する
ものとすると、第４図に示す如く、照明光は光束分割部
材７へ入射部７ｉから入射し、複数の光束に分割され、
射出部７ａ、７ｂより射出される（Ｌ４０ａ，Ｌ４０
ｂ）。このとき、射出部７ａ、７ｂはそれぞれレチクル
パターン１４のフーリエ変換面（瞳面）９近傍に配置さ
れており、フーリエ変換面内において射出部７ａ、７ｂ
の位置を照明光学系もしくは投影光学系の光軸ＡＸと垂
直な方向に移動させることにより、フーリエ変換面内で
の光量分布をほぼ任意に制御可能である。また、フーリ
エ変換面における面内方向での光軸ＡＸを中心とした各
光量分布の夫々の重心位置は、レチクル１３に入射する
光束の入射角度や方向を決定するので、本発明における
投影露光装置においては、レチクル１３に入射する照明
光束の入射角度ψ、入射方向をほぼ任意に制御すること
が可能である。また、本発明による投影露光装置を用い
た素子製造方法では、回路パターン形成のフォトリソグ
ラフィ工程で微細な半導体素子などを製造することがで
きる。さらに、本発明による投影露光方法は、照明光学
系を通して光源（１）からの照明光をマスク（１３）に
照射するとともに、投影光学系（１５）を介して照明光
で基板（１７）を露光するものである。そして、パター
ンが互いに交差する第１及び第２方向（Ｘ及びＹ方向）
に沿って延びるとき、照明光学系内のパターンに対する
フーリエ変換面（瞳面９）上での照明光の光量分布を、
照明光の照射によってパターンから発生する０次回折
光、０次回折光を中心として第１方向に分布する高次回
折光の１つ、及び０次回折光を中心として第２方向に分
布する高次回折光の１つが、投影光学系の瞳面（１６）
上でその光軸（ＡＸ）からほぼ等距離に分布するよう
に、照明光学系の光軸から偏心した所定領域（例えば中
心位置Ｌαのファイバー射出部に相当）内で高めること
とした。このため、高解像度かつ大焦点深度でパターン
を基板上に転写することが可能となっている。
らの照明光をマスク（１３）に照射する照明光学系と、
照明光を基板（１７）上に投射する投影光学系（１５）
とを備え、照明光の照射によってマスクのパターン（１
４）を基板上に転写する投影露光装置に関するものであ
る。そして、パターンが互いに交差する第１及び第２方
向（Ｘ及びＹ方向）に沿って延びるとき、照明光学系内
のパターンに対するフーリエ変換面（瞳面９）上での照
明光の光量分布を、照明光の照射によってパターンから
発生する０次回折光、０次回折光を中心として第１方向
に分布する高次回折光の１つ、及び０次回折光を中心と
して第２方向に分布する高次回折光の１つが、投影光学
系の瞳面（１６）上でその光軸（ＡＸ）からほぼ等距離
に分布するように、照明光学系の光軸から偏心した所定
領域（例えば中心位置Ｌαのファイバー射出部に相当）
内で高める光学部材（７）を設けることとした。このた
め、高解像度かつ大焦点深度でパターンを基板上に転写
することが可能となっている。ここで、従来の投影露光
装置では、マスク（レチクル）に対する入射光の入射角
及び方向の範囲は、垂直（光軸方向）を中心とする円形
の領域内に限定されていた。これに対して本発明の投影
露光装置では、特に照明光学系内のフーリエ変換面（瞳
面）上での照明光の光量分布を照明光学系の光軸から偏
心した複数の領域内でそれぞれ高める、換言すればフー
リエ変換面上でその光軸外に複数の２次光源を形成する
ものとすると、第４図に示す如く、照明光は光束分割部
材７へ入射部７ｉから入射し、複数の光束に分割され、
射出部７ａ、７ｂより射出される（Ｌ４０ａ，Ｌ４０
ｂ）。このとき、射出部７ａ、７ｂはそれぞれレチクル
パターン１４のフーリエ変換面（瞳面）９近傍に配置さ
れており、フーリエ変換面内において射出部７ａ、７ｂ
の位置を照明光学系もしくは投影光学系の光軸ＡＸと垂
直な方向に移動させることにより、フーリエ変換面内で
の光量分布をほぼ任意に制御可能である。また、フーリ
エ変換面における面内方向での光軸ＡＸを中心とした各
光量分布の夫々の重心位置は、レチクル１３に入射する
光束の入射角度や方向を決定するので、本発明における
投影露光装置においては、レチクル１３に入射する照明
光束の入射角度ψ、入射方向をほぼ任意に制御すること
が可能である。また、本発明による投影露光装置を用い
た素子製造方法では、回路パターン形成のフォトリソグ
ラフィ工程で微細な半導体素子などを製造することがで
きる。さらに、本発明による投影露光方法は、照明光学
系を通して光源（１）からの照明光をマスク（１３）に
照射するとともに、投影光学系（１５）を介して照明光
で基板（１７）を露光するものである。そして、パター
ンが互いに交差する第１及び第２方向（Ｘ及びＹ方向）
に沿って延びるとき、照明光学系内のパターンに対する
フーリエ変換面（瞳面９）上での照明光の光量分布を、
照明光の照射によってパターンから発生する０次回折
光、０次回折光を中心として第１方向に分布する高次回
折光の１つ、及び０次回折光を中心として第２方向に分
布する高次回折光の１つが、投影光学系の瞳面（１６）
上でその光軸（ＡＸ）からほぼ等距離に分布するよう
に、照明光学系の光軸から偏心した所定領域（例えば中
心位置Ｌαのファイバー射出部に相当）内で高めること
とした。このため、高解像度かつ大焦点深度でパターン
を基板上に転写することが可能となっている。
【００１２】
【作 用】レチクル（マスク）上に描画された回路パタ
ーン１４は、一般に周期的なパターンを多く含んでい
る。従って、射出部７ａ，７ｂから射出され、コンデン
サーレンズ１２を介した照明光Ｌ４１ａ，Ｌ４１ｂが照
射されたレチクルパターン１４からは、０次回折光成分
Ｄ0 及び±１次回折光成分ＤP ，Ｄm 、及びさらに高次
の回折光成分がパターンの微細度に応じた方向に発生す
る。ここでも、光束を表す実線は１点からでた光の主光
線を表している。まず照明光束Ｌ４１ｂによる回折光に
ついて説明する。
ーン１４は、一般に周期的なパターンを多く含んでい
る。従って、射出部７ａ，７ｂから射出され、コンデン
サーレンズ１２を介した照明光Ｌ４１ａ，Ｌ４１ｂが照
射されたレチクルパターン１４からは、０次回折光成分
Ｄ0 及び±１次回折光成分ＤP ，Ｄm 、及びさらに高次
の回折光成分がパターンの微細度に応じた方向に発生す
る。ここでも、光束を表す実線は１点からでた光の主光
線を表している。まず照明光束Ｌ４１ｂによる回折光に
ついて説明する。
【００１３】図４のごとく照明光束Ｌ４１ｂ（主光線）
が光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いた角度でレチクルに
入射するから、発生した各次数の回折光成分も垂直に照
明された場合に比べ、傾き（角度ずれ）をもってレチク
ルパターン１４より発生する。照明光Ｌ４１ｂはレチク
ルパターン１４により回折され光軸ＡＸに対してψだけ
傾いた方向に進む０次回折光成分Ｄ0 , ０次回折光成分
Ｄ0 に対してθP だけ傾いた方向に進む＋１次回折光成
分ＤP ，及び０次回折光成分Ｄ0 に対してθm だけ傾い
て進む−１次回折光成分Ｄm を発生する。ここで、照明
光Ｌ４１ｂは両側テレセントリックな投影光学系１５の
光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いてレチクルパターン１
４に入射するので、０次回折光成分Ｄ0 もまた投影光学
系の光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いた方向に進行す
る。
が光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いた角度でレチクルに
入射するから、発生した各次数の回折光成分も垂直に照
明された場合に比べ、傾き（角度ずれ）をもってレチク
ルパターン１４より発生する。照明光Ｌ４１ｂはレチク
ルパターン１４により回折され光軸ＡＸに対してψだけ
傾いた方向に進む０次回折光成分Ｄ0 , ０次回折光成分
Ｄ0 に対してθP だけ傾いた方向に進む＋１次回折光成
分ＤP ，及び０次回折光成分Ｄ0 に対してθm だけ傾い
て進む−１次回折光成分Ｄm を発生する。ここで、照明
光Ｌ４１ｂは両側テレセントリックな投影光学系１５の
光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いてレチクルパターン１
４に入射するので、０次回折光成分Ｄ0 もまた投影光学
系の光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いた方向に進行す
る。
【００１４】従って、＋１次光回折光成分ＤP は光軸Ａ
Ｘに対してθP ＋ψの方向に進行し、−１次回折光成分
Ｄm は光軸ＡＸに対してθm −ψの方向に進行する。こ
のとき回折角θP ，θm は夫々、 ｓｉｎ（θP ＋ψ）−ｓｉｎψ＝λ／Ｐ （２） ｓｉｎ（θm −ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐ （３） である。
Ｘに対してθP ＋ψの方向に進行し、−１次回折光成分
Ｄm は光軸ＡＸに対してθm −ψの方向に進行する。こ
のとき回折角θP ，θm は夫々、 ｓｉｎ（θP ＋ψ）−ｓｉｎψ＝λ／Ｐ （２） ｓｉｎ（θm −ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐ （３） である。
【００１５】ここでは、＋１次回折光成分ＤP ，−１次
回折光成分Ｄm の両方が投影光学系１５の瞳面１６を通
過しているものとする。レチクルパターン１４の微細化
に伴って回折角が増大すると先ず、角度θP ＋ψの方向
に進行する＋１次回折光成分ＤP が投影光学系１５の瞳
面１６を透過できなくなる。すなわちｓｉｎ（θP ＋
ψ）＞ＮＡR の関係になってくる。しかし照明光Ｌ４１
ｂが光軸ＡＸに対して傾いて入射しているため、このと
きの回折角でも−１次回折光Ｄm は、投影光学系１５を
通過可能となる。すなわちｓｉｎ（θm −ψ）＜ＮＡR
の関係になる。
回折光成分Ｄm の両方が投影光学系１５の瞳面１６を通
過しているものとする。レチクルパターン１４の微細化
に伴って回折角が増大すると先ず、角度θP ＋ψの方向
に進行する＋１次回折光成分ＤP が投影光学系１５の瞳
面１６を透過できなくなる。すなわちｓｉｎ（θP ＋
ψ）＞ＮＡR の関係になってくる。しかし照明光Ｌ４１
ｂが光軸ＡＸに対して傾いて入射しているため、このと
きの回折角でも−１次回折光Ｄm は、投影光学系１５を
通過可能となる。すなわちｓｉｎ（θm −ψ）＜ＮＡR
の関係になる。
【００１６】従って、ウェハ１７上には０次回折光成分
Ｄ0 と−１次回折光成分Ｄm の２光束による干渉縞が生
じる。この干渉縞はレチクルパターン１７の像であり、
レチクルパターン１４が１：１のラインアンドスペース
のとき、約９０％のコントラストとなって、ウェハ１７
上に塗布されたレジストにレチクルパターン１４の像を
パターニングすることが可能となる。
Ｄ0 と−１次回折光成分Ｄm の２光束による干渉縞が生
じる。この干渉縞はレチクルパターン１７の像であり、
レチクルパターン１４が１：１のラインアンドスペース
のとき、約９０％のコントラストとなって、ウェハ１７
上に塗布されたレジストにレチクルパターン１４の像を
パターニングすることが可能となる。
【００１７】このときの解像限界は、 ｓｉｎ（θm −ψ）＝ＮＡR （４） となるときであり、従って、ＮＡR ＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐ Ｐ＝λ／（ＮＡR ＋ｓｉｎψ） （５） が転写可能な最小パターンのレチクル側でのピッチであ
る。
る。
【００１８】一例として今ｓｉｎψを０．５×ＮＡR 程
度に定めるとすれば、転写可能なレチクル上の最小ピッ
チは、 Ｐ＝λ／（ＮＡR ＋０．５×ＮＡR ） ＝２λ／３ＮＡR （６） となる。
度に定めるとすれば、転写可能なレチクル上の最小ピッ
チは、 Ｐ＝λ／（ＮＡR ＋０．５×ＮＡR ） ＝２λ／３ＮＡR （６） となる。
【００１９】一方、図５に示す照明光の瞳面１６上での
光量分布が投影光学系１６の光軸ＡＸを中心とする円形
領域内である従来の露光装置の場合、解像限界は（１）
式に示したようにＰ≒λ／ＮＡR であった。従って、従
来の露光装置より高い解像度が実現できることがわか
る。次に、レチクルパターン１４に対して特定の入射方
向と入射角で露光光を照射して、０次回折光成分と１次
回折光成分とを用いてウェハ上に結像パターン形成方法
によって、焦点深度も大きくなる理由について説明す
る。
光量分布が投影光学系１６の光軸ＡＸを中心とする円形
領域内である従来の露光装置の場合、解像限界は（１）
式に示したようにＰ≒λ／ＮＡR であった。従って、従
来の露光装置より高い解像度が実現できることがわか
る。次に、レチクルパターン１４に対して特定の入射方
向と入射角で露光光を照射して、０次回折光成分と１次
回折光成分とを用いてウェハ上に結像パターン形成方法
によって、焦点深度も大きくなる理由について説明す
る。
【００２０】図４のようにウェハ１７が投影光学系１５
の焦点位置に一致している場合には、レチクルパターン
１４中の１点を出てウェハ上の１点に達する各回折光
は、投影光学系１５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。このため従来のように０次回
折光成分が投影光学系１５の瞳面１６のほぼ中心（光軸
近傍）を貫通する場合でも、０次回折光成分とその他の
回折光成分とで光路長は相等しく、相互の波面収差も零
である。しかし、ウェハ１７が投影光学系１５の焦点位
置に一致していないデフォーカス状態の場合、斜めに入
射する高次の回折光の光路長は光軸近傍を通る０次回折
光に対して焦点前方（投影光学系１５から遠ざかる方）
では短く、焦点後方（投影光学系１５に近づく方）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ボケを生じることとな
る。
の焦点位置に一致している場合には、レチクルパターン
１４中の１点を出てウェハ上の１点に達する各回折光
は、投影光学系１５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。このため従来のように０次回
折光成分が投影光学系１５の瞳面１６のほぼ中心（光軸
近傍）を貫通する場合でも、０次回折光成分とその他の
回折光成分とで光路長は相等しく、相互の波面収差も零
である。しかし、ウェハ１７が投影光学系１５の焦点位
置に一致していないデフォーカス状態の場合、斜めに入
射する高次の回折光の光路長は光軸近傍を通る０次回折
光に対して焦点前方（投影光学系１５から遠ざかる方）
では短く、焦点後方（投影光学系１５に近づく方）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ボケを生じることとな
る。
【００２１】前述のデフォーカスによる波面収差は、ウ
ェハ１７の焦点位置からのずれ量をΔＦ、各回折光がウ
ェハ１７に入射するときの入射角θw の正弦をｒ（ｒ＝
ｓｉｎθw ）とすると、ΔＦｒ2 ／２で与えられる量で
ある（このときｒは各回折光の瞳面１６での光軸ＡＸか
らの距離を表す。）。従来の図５に示した投影型露光装
置では、０次回折光成分Ｄ0 は光軸ＡＸの近傍を通るの
で、ｒ（０次）＝０となり、一方、±１次回折光成分Ｄ
P ，Ｄm は、ｒ（１次）＝Ｍλ／Ｐとなる（Ｍは投影光
学系の倍率）。従って、０次回折光成分Ｄ0 と±１次回
折光成分ＤP ，Ｄm のデフォーカスによる波面収差は、
ΔＦ・Ｍ2 （λ／Ｐ）2 ／２となる。
ェハ１７の焦点位置からのずれ量をΔＦ、各回折光がウ
ェハ１７に入射するときの入射角θw の正弦をｒ（ｒ＝
ｓｉｎθw ）とすると、ΔＦｒ2 ／２で与えられる量で
ある（このときｒは各回折光の瞳面１６での光軸ＡＸか
らの距離を表す。）。従来の図５に示した投影型露光装
置では、０次回折光成分Ｄ0 は光軸ＡＸの近傍を通るの
で、ｒ（０次）＝０となり、一方、±１次回折光成分Ｄ
P ，Ｄm は、ｒ（１次）＝Ｍλ／Ｐとなる（Ｍは投影光
学系の倍率）。従って、０次回折光成分Ｄ0 と±１次回
折光成分ＤP ，Ｄm のデフォーカスによる波面収差は、
ΔＦ・Ｍ2 （λ／Ｐ）2 ／２となる。
【００２２】一方、本発明における投影型露光装置で
は、図４に示すように０次回折光成分Ｄ0 は、光軸ＡＸ
から角度ψだけ傾いた方向に発生するから、瞳面１９に
おける０次回折光成分Ｄ0 の光軸ＡＸからの距離は、ｒ
（０次）＝Ｍｓｉｎψである。一方、−１次回折光成分
Ｄm の瞳面１６における光軸ＡＸからの距離は、ｒ（−
１次）＝Ｍｓｉｎ（θm −ψ）となる。このとき、ｓｉ
ｎψ＝ｓｉｎ（θm −ψ）となれば、０次回折光成分Ｄ
0 と−１次回折光成分Ｄm のデフォーカスによる相対的
な波面収差は零となり、ウェハ１７が焦点位置より光軸
方向に若干ずれてもパターン１４の像ボケは従来程大き
く生じないことになる。即ち、焦点深度が増大すること
になる。
は、図４に示すように０次回折光成分Ｄ0 は、光軸ＡＸ
から角度ψだけ傾いた方向に発生するから、瞳面１９に
おける０次回折光成分Ｄ0 の光軸ＡＸからの距離は、ｒ
（０次）＝Ｍｓｉｎψである。一方、−１次回折光成分
Ｄm の瞳面１６における光軸ＡＸからの距離は、ｒ（−
１次）＝Ｍｓｉｎ（θm −ψ）となる。このとき、ｓｉ
ｎψ＝ｓｉｎ（θm −ψ）となれば、０次回折光成分Ｄ
0 と−１次回折光成分Ｄm のデフォーカスによる相対的
な波面収差は零となり、ウェハ１７が焦点位置より光軸
方向に若干ずれてもパターン１４の像ボケは従来程大き
く生じないことになる。即ち、焦点深度が増大すること
になる。
【００２３】また、（３）式のようにｓｉｎ（θm −
ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐであるから、照明光束Ｌ４１ｂ
のレチクル１３への入射角ψをピッチＰのパターンに対
して、ｓｉｎψ＝λ／２Ｐの関係にすれば、焦点深度を
極めて増大させることが可能である。照明光Ｌ４１ａに
ついても同様に考えて、＋１次光ＤP1は光軸ＡＸに対し
てθ P1−ψの方向に進行し、−１次回折光Ｄｍ1 は光軸
ＡＸに対してθm1＋ψの方向に進行する。Ｄ01は０次回
折光を表している。
ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐであるから、照明光束Ｌ４１ｂ
のレチクル１３への入射角ψをピッチＰのパターンに対
して、ｓｉｎψ＝λ／２Ｐの関係にすれば、焦点深度を
極めて増大させることが可能である。照明光Ｌ４１ａに
ついても同様に考えて、＋１次光ＤP1は光軸ＡＸに対し
てθ P1−ψの方向に進行し、−１次回折光Ｄｍ1 は光軸
ＡＸに対してθm1＋ψの方向に進行する。Ｄ01は０次回
折光を表している。
【００２４】このときθP1, θm1はそれぞれ sin（θm1＋ψ）−sin ψ＝λ／Ｐ （７） sin（θP1−ψ）＋sin ψ＝λ／Ｐ （８） であり、解像限界はｓｉｎ（θP1−ψ）＝ＮＡR のとき
である。従って、照明光Ｌ４１ｂの場合と同様に（５）
式に示すパターンピッチが転写可能なパターンの最小ピ
ッチとなる。照明光Ｌ４１ａとＬ４１ｂとを同じ入射角
で光軸に対して対称にレチクル１３に入射させることに
より投影光学系の光軸に対して光量重心が偏らないよう
にすることが可能である。このため、ウェハー１７のデ
フォーカスに伴う位置ずれ（いわゆるテレセンずれ）を
防止することができる。
である。従って、照明光Ｌ４１ｂの場合と同様に（５）
式に示すパターンピッチが転写可能なパターンの最小ピ
ッチとなる。照明光Ｌ４１ａとＬ４１ｂとを同じ入射角
で光軸に対して対称にレチクル１３に入射させることに
より投影光学系の光軸に対して光量重心が偏らないよう
にすることが可能である。このため、ウェハー１７のデ
フォーカスに伴う位置ずれ（いわゆるテレセンずれ）を
防止することができる。
【００２５】以上本発明によれば、解像度向上の効果は
位相シフトレチクルに匹敵するものがありながら、従来
のレチクルがそのまま使用でき、従来のレチクル検査技
術もそのまま踏襲することができる。更に位相シフトレ
チクルを使用すると、焦点深度が増大する効果が得られ
るが、本発明においても、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。
位相シフトレチクルに匹敵するものがありながら、従来
のレチクルがそのまま使用でき、従来のレチクル検査技
術もそのまま踏襲することができる。更に位相シフトレ
チクルを使用すると、焦点深度が増大する効果が得られ
るが、本発明においても、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。
【００２６】
【実施例】本発明の第１の実施例について図面を参照に
して説明する。図１は本発明の実施例に好適な投影型露
光装置（ステッパー）の全体構成の概略を示す平面図で
ある。水銀ランプ等の輝線ランプよりなる光源１より射
出された照明光は、楕円鏡２の第２焦点ｆ0 に集光した
後、ミラー３により反射され、リレーレンズ系４を透過
して、フライアイレンズ５に入射する。
して説明する。図１は本発明の実施例に好適な投影型露
光装置（ステッパー）の全体構成の概略を示す平面図で
ある。水銀ランプ等の輝線ランプよりなる光源１より射
出された照明光は、楕円鏡２の第２焦点ｆ0 に集光した
後、ミラー３により反射され、リレーレンズ系４を透過
して、フライアイレンズ５に入射する。
【００２７】フライアイレンズ５を射出した照明光は、
リレーレンズ６により光束分割部材７の入射部７ｉに所
定の開口数（ＮＡ）に調整されて入射する。入射部７ｉ
より光分割部材７に入射した照明光束は複数の光束に分
割され、レチクルパターン１４のフーリエ変換相当面
（照明光学系の瞳面）９近傍に光軸ＡＸから偏心した位
置に配置された複数の射出部７ａ、７ｂより射出され
る。射出部７ａ、７ｂより射出された照明光Ｌ４１ｃ、
Ｌ４１ｄは、コンデンサーレンズ１０、１２、ミラー１
１を介してレチクル１３を照明する。ここで、フーリエ
変換相当面９近傍には、射出部７ａ，７ｂから射出され
る光束（２次光源像からの光束）のみが形成され、レチ
クルパターン１４を照明する照明光は特定の入射角（複
数）を持つものに制限される。また、光束分割部材７と
しては、光ファイバー束等の光導波部材等を使用するも
のとする。また、射出部７ａ、７ｂの射出面に、拡散板
等の光散乱部材や、開口を制限する開口絞りを設けても
良い。
リレーレンズ６により光束分割部材７の入射部７ｉに所
定の開口数（ＮＡ）に調整されて入射する。入射部７ｉ
より光分割部材７に入射した照明光束は複数の光束に分
割され、レチクルパターン１４のフーリエ変換相当面
（照明光学系の瞳面）９近傍に光軸ＡＸから偏心した位
置に配置された複数の射出部７ａ、７ｂより射出され
る。射出部７ａ、７ｂより射出された照明光Ｌ４１ｃ、
Ｌ４１ｄは、コンデンサーレンズ１０、１２、ミラー１
１を介してレチクル１３を照明する。ここで、フーリエ
変換相当面９近傍には、射出部７ａ，７ｂから射出され
る光束（２次光源像からの光束）のみが形成され、レチ
クルパターン１４を照明する照明光は特定の入射角（複
数）を持つものに制限される。また、光束分割部材７と
しては、光ファイバー束等の光導波部材等を使用するも
のとする。また、射出部７ａ、７ｂの射出面に、拡散板
等の光散乱部材や、開口を制限する開口絞りを設けても
良い。
【００２８】こうして照明されたレチクル１３上のレチ
クルパターン１４を透過回折した回折光は、投影光学系
１５により集光結像され、ウェハー１７上に、レチクル
パターン１４の像を形成する。レチクル１３、及びレチ
クルパターン１４に入射する照明光Ｌ４１ｃ，Ｌ４１ｄ
の入射角は、光軸に垂直な面内での射出部７ａ、７ｂの
光軸ＡＸからの位置により決定される。このため、上記
面内での射出部７ａ，７ｂの位置を調整するための可動
部材８ａ、８ｂにより、射出部７ａ、７ｂはそれぞれ独
立に移動可能である。ところで、図１には装置を統括制
御する主制御系５０と、レチクル１３が投影光学系１５
の直上に搬送される途中でレチクルパターン１４の脇に
形成された名称を表すバーコードＢＣを読み取るバーコ
ードリーダ５２と、オペレータからのコマンドやデータ
を入力するキーボード５４と、ファイバーの射出端７
ａ，７ｂを動かす可動部材８ａ，８ｂの駆動系（モー
タ，ギャトレン等）５６が設けられている。主制御系５
０内には、このステッパーで扱うべき複数枚のレチクル
の名称と、各名称に対応したステッパーの動作パラメー
タとが予め登録されている。そして、主制御系５０はバ
ーコードリーダ５２がレチクルバーコードＢＣを読み取
ると、その名称に対応した動作パラメータの１つとし
て、予め登録されているファイバーの射出端７ａ，７ｂ
の移動位置（瞳共役面内の位置）の情報を、駆動系５６
に出力する。これによって各ファイバーの射出端７ａ，
７ｂは図４で説明したように位置調整される。以上の動
作は、キーボード５４からオペレータがコマンドとデー
タを主制御系５０へ直接入力することによっても実行で
きる。
クルパターン１４を透過回折した回折光は、投影光学系
１５により集光結像され、ウェハー１７上に、レチクル
パターン１４の像を形成する。レチクル１３、及びレチ
クルパターン１４に入射する照明光Ｌ４１ｃ，Ｌ４１ｄ
の入射角は、光軸に垂直な面内での射出部７ａ、７ｂの
光軸ＡＸからの位置により決定される。このため、上記
面内での射出部７ａ，７ｂの位置を調整するための可動
部材８ａ、８ｂにより、射出部７ａ、７ｂはそれぞれ独
立に移動可能である。ところで、図１には装置を統括制
御する主制御系５０と、レチクル１３が投影光学系１５
の直上に搬送される途中でレチクルパターン１４の脇に
形成された名称を表すバーコードＢＣを読み取るバーコ
ードリーダ５２と、オペレータからのコマンドやデータ
を入力するキーボード５４と、ファイバーの射出端７
ａ，７ｂを動かす可動部材８ａ，８ｂの駆動系（モー
タ，ギャトレン等）５６が設けられている。主制御系５
０内には、このステッパーで扱うべき複数枚のレチクル
の名称と、各名称に対応したステッパーの動作パラメー
タとが予め登録されている。そして、主制御系５０はバ
ーコードリーダ５２がレチクルバーコードＢＣを読み取
ると、その名称に対応した動作パラメータの１つとし
て、予め登録されているファイバーの射出端７ａ，７ｂ
の移動位置（瞳共役面内の位置）の情報を、駆動系５６
に出力する。これによって各ファイバーの射出端７ａ，
７ｂは図４で説明したように位置調整される。以上の動
作は、キーボード５４からオペレータがコマンドとデー
タを主制御系５０へ直接入力することによっても実行で
きる。
【００２９】次にファイバー射出端を可動する可動部の
実施例を図２及び図３を用いて説明する。図２は図１同
様光軸に垂直な方向から見た断面図であり、図３は光軸
方向から見た平面図を表わす。ここでは、瞳面上に任意
の光量分布を作成する手段として４個のファイバー射出
端７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを使用するものとし、夫々の
ファイバー射出端を光軸ＡＸから偏心した離散的な位置
であり、かつ、光軸ＡＸからほぼ等距離に配置する。さ
て、図２、図３において、ファイバー射出端７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄは支持棒８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１
ｄを介して可動部材８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに含まれる
モータ及びギア等の駆動素子により光軸に垂直な方向に
伸縮可能となっている。また、可動部材８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄ自体も固定ガイド８ｅに沿って光軸を中心とし
た円周方向に可動であり、従って個々のファイバー射出
端７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは光軸ＡＸと垂直な面内方向
に、それぞれ独立に可動となっている。
実施例を図２及び図３を用いて説明する。図２は図１同
様光軸に垂直な方向から見た断面図であり、図３は光軸
方向から見た平面図を表わす。ここでは、瞳面上に任意
の光量分布を作成する手段として４個のファイバー射出
端７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを使用するものとし、夫々の
ファイバー射出端を光軸ＡＸから偏心した離散的な位置
であり、かつ、光軸ＡＸからほぼ等距離に配置する。さ
て、図２、図３において、ファイバー射出端７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄは支持棒８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１
ｄを介して可動部材８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに含まれる
モータ及びギア等の駆動素子により光軸に垂直な方向に
伸縮可能となっている。また、可動部材８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄ自体も固定ガイド８ｅに沿って光軸を中心とし
た円周方向に可動であり、従って個々のファイバー射出
端７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは光軸ＡＸと垂直な面内方向
に、それぞれ独立に可動となっている。
【００３０】つまり、任意の位置（ただし互いに重なら
ない位置）に、独立に移動することが可能である。図
２、及び図３に示したファイバー射出端７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄの各位置（光軸ＡＸと垂直な面内での位置）
は、転写すべきレチクルパターンに応じて決定（変更）
されるのが良い。この場合の位置決定方法は作用の項で
述べたとおり、各ファイバー射出端７ａ，７ｂ，７ｃ，
７ｄからの照明光束が転写すべきパターンの微細度（ピ
ッチ）に対して最適な解像度、及び焦点深度の向上の効
果を得られるようにレチクルパターンに入射する位置
（入射角ψ）とすればよい。
ない位置）に、独立に移動することが可能である。図
２、及び図３に示したファイバー射出端７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄの各位置（光軸ＡＸと垂直な面内での位置）
は、転写すべきレチクルパターンに応じて決定（変更）
されるのが良い。この場合の位置決定方法は作用の項で
述べたとおり、各ファイバー射出端７ａ，７ｂ，７ｃ，
７ｄからの照明光束が転写すべきパターンの微細度（ピ
ッチ）に対して最適な解像度、及び焦点深度の向上の効
果を得られるようにレチクルパターンに入射する位置
（入射角ψ）とすればよい。
【００３１】次に射出部の位置決定の具体例を、図６、
図７、図８（Ａ）、（Ｂ）、図９、図１０（Ａ）、
（Ｂ）を用いて説明する。図６は射出部７ａ、７ｂの射
出面からレチクルパターン１４までの部分を模式的に表
わす図であり、射出面がレチクルパターン１４のフーリ
エ変換面９と一致している。またこのとき両者をフーリ
エ変換の関係とならしめるレンズ、またはレンズ群を、
一枚のレンズ１２として表わしてある。さらに、レンズ
１２の射出面側主点から射出面までの距離と、レンズ１
２のレチクル側主点からレチクルパターン１４までの距
離は共にｆであるとする。図７、図９はともに、レチク
ルパターン１４中に形成される一部分のパターンの例を
示す図であり、図８（Ａ）、（Ｂ）、図１０（Ａ）、
（Ｂ）は、レチクルパターン１４に対するフーリエ変換
面９を光軸ＡＸ方向から見た図であり、破線円９ａは前
述と同様に、投影光学系１５の瞳１６の大きさに相当す
る。
図７、図８（Ａ）、（Ｂ）、図９、図１０（Ａ）、
（Ｂ）を用いて説明する。図６は射出部７ａ、７ｂの射
出面からレチクルパターン１４までの部分を模式的に表
わす図であり、射出面がレチクルパターン１４のフーリ
エ変換面９と一致している。またこのとき両者をフーリ
エ変換の関係とならしめるレンズ、またはレンズ群を、
一枚のレンズ１２として表わしてある。さらに、レンズ
１２の射出面側主点から射出面までの距離と、レンズ１
２のレチクル側主点からレチクルパターン１４までの距
離は共にｆであるとする。図７、図９はともに、レチク
ルパターン１４中に形成される一部分のパターンの例を
示す図であり、図８（Ａ）、（Ｂ）、図１０（Ａ）、
（Ｂ）は、レチクルパターン１４に対するフーリエ変換
面９を光軸ＡＸ方向から見た図であり、破線円９ａは前
述と同様に、投影光学系１５の瞳１６の大きさに相当す
る。
【００３２】次にレチクルパターン１４に対する射出部
の配置（射出面近傍に形成される２次光源像の中心の配
置）について説明する。図７は、所謂１次元ラインアン
ドスペースパターンであって、透過部と遮光部が等しい
幅でＹ方向に並び、それらがＸ方向にピッチＰで規則的
に並んでいるパターン１４ａを示している。図８
（Ａ）、（Ｂ）の面９ａ内の座標系Ｘ，Ｙは図７と同一
にしてある。このときのレチクルパターン１４ａに対す
る射出部７ａの中心位置（射出部７ａ近傍に形成される
２次光源像の作る光量分布の重心位置）は、図８（Ａ）
に示したフーリエ変換面９ａ内に仮定したＹ方向の線分
Ｌａ上又は線分Ｌｂ上の任意の位置に設定される。線分
Ｌａ、Ｌｂと光軸ＡＸからのＸ方向（ピッチ方向）の距
離αは、レチクルパターン１４ａのピッチＰ等により決
定され、ピッチや線幅が細かれば、距離αを大きくと
り、ピッチや線幅が大きければ、間隔αは小さくすると
良い。距離αは、λを露光波長としたとき、α＝ｆ・
（１／２）・（λ／Ｐ）に等しい。この距離αをｆ・ｓ
ｉｎψと表わせれば、ｓｉｎψ＝λ／２Ｐであり、これ
は作用の項で述べた数値と一致している。
の配置（射出面近傍に形成される２次光源像の中心の配
置）について説明する。図７は、所謂１次元ラインアン
ドスペースパターンであって、透過部と遮光部が等しい
幅でＹ方向に並び、それらがＸ方向にピッチＰで規則的
に並んでいるパターン１４ａを示している。図８
（Ａ）、（Ｂ）の面９ａ内の座標系Ｘ，Ｙは図７と同一
にしてある。このときのレチクルパターン１４ａに対す
る射出部７ａの中心位置（射出部７ａ近傍に形成される
２次光源像の作る光量分布の重心位置）は、図８（Ａ）
に示したフーリエ変換面９ａ内に仮定したＹ方向の線分
Ｌａ上又は線分Ｌｂ上の任意の位置に設定される。線分
Ｌａ、Ｌｂと光軸ＡＸからのＸ方向（ピッチ方向）の距
離αは、レチクルパターン１４ａのピッチＰ等により決
定され、ピッチや線幅が細かれば、距離αを大きくと
り、ピッチや線幅が大きければ、間隔αは小さくすると
良い。距離αは、λを露光波長としたとき、α＝ｆ・
（１／２）・（λ／Ｐ）に等しい。この距離αをｆ・ｓ
ｉｎψと表わせれば、ｓｉｎψ＝λ／２Ｐであり、これ
は作用の項で述べた数値と一致している。
【００３３】射出部７ｂについても同様であり、Ｘ方向
の線分Ｌａ上、又は線分Ｌｂ上の任意の位置に設定され
る。また、照明光量の重心を光軸と一致させる為、射出
部７ａ、７ｂを光軸ＡＸを挟んで対称に配置するのが望
ましい。図８（Ａ）は、光軸ＡＸを含むＸ方向の線分Ｌ
ｃと線分Ｌａ、Ｌｂとの交点上に射出部７ａ、７ｂを配
置した例を示している。 図８（Ｂ）は、線分Ｌａ、Ｌ
ｂ上に配置される射出部（７ａ、７ｃ）、（７ｂ、７
ｄ）の夫々の中心（射出面近傍に形成される夫々の２次
光源像の作る光量分布の夫々の重心）を光軸ＡＸを含む
Ｘ方向の線分Ｌｃとの交点上以外に設けた例を示してい
る。射出部（７ａと７ｃ）、射出部（７ｂと７ｄ）の中
心と光軸ＡＸからのピッチ方向の距離αは前述と同様の
条件で定められる。この場合も、照明光量の重心を光軸
と一致させる為、射出部（７ａ、７ｃ）、（７ｂ、７
ｄ）の夫々の中心を光軸ＡＸを挟んで対称に配置するの
が望ましい。
の線分Ｌａ上、又は線分Ｌｂ上の任意の位置に設定され
る。また、照明光量の重心を光軸と一致させる為、射出
部７ａ、７ｂを光軸ＡＸを挟んで対称に配置するのが望
ましい。図８（Ａ）は、光軸ＡＸを含むＸ方向の線分Ｌ
ｃと線分Ｌａ、Ｌｂとの交点上に射出部７ａ、７ｂを配
置した例を示している。 図８（Ｂ）は、線分Ｌａ、Ｌ
ｂ上に配置される射出部（７ａ、７ｃ）、（７ｂ、７
ｄ）の夫々の中心（射出面近傍に形成される夫々の２次
光源像の作る光量分布の夫々の重心）を光軸ＡＸを含む
Ｘ方向の線分Ｌｃとの交点上以外に設けた例を示してい
る。射出部（７ａと７ｃ）、射出部（７ｂと７ｄ）の中
心と光軸ＡＸからのピッチ方向の距離αは前述と同様の
条件で定められる。この場合も、照明光量の重心を光軸
と一致させる為、射出部（７ａ、７ｃ）、（７ｂ、７
ｄ）の夫々の中心を光軸ＡＸを挟んで対称に配置するの
が望ましい。
【００３４】Ｙ軸方向にピッチ方向を持つパターン１４
についても同様にして、射出部７ａ、７ｂの配置は図８
（Ａ）、（Ｂ）の関係を９０°回転した位置関係で定め
られる。次に図９は、レチクルパターン１４がいわゆる
孤立スペースパターン１４ｂである場合であり、かつ、
パターンのＸ方向（横方向）ピッチがＰｘ、Ｙ方向（縦
方向）ピッチがＰｙとなっている。図１０（Ａ）、
（Ｂ）は射出部の位置関係を表す図であり、図９との位
置、回転関係は図８（Ａ）、（Ｂ）の関係と同じであ
る。また線分Ｌｄ、ＬｅとのＹ方向の距離をβとしてい
る。図１０（Ａ）は、光軸ＡＸを含むＸ方向の線分Ｌｃ
と線分Ｌａ、Ｌｂとの交点上に射出部７ｂ、７ｄの夫々
の中心を配置し、光軸ＡＸを含むＹ方向の線分Ｌｄと線
分Ｌｅ、Ｌｆとの交点上に射出部７ａ、７ｃの夫々の中
心を配置した例を示している。Ｘ方向の線分（Ｌａ、Ｌ
ｂ）上、Ｙ方向の線分（Ｌｅ、Ｌｆ）上での射出部の配
置は図８（Ａ）の場合と同様に定めら、距離αはＸ方向
のピッチＰｘにより定まり、距離βはＹ方向のピッチＰ
ｙにより定まる。尚、各射出部は線分Ｌｃ、Ｌｄ上に配
置されなくともよい。また距離αと距離βは必ずしも一
致する必要はない。ただしこのとき、同図中に示した距
離α，βはα＝ｆ・λ／２Ｐｘ，β＝ｆ・λ／２Ｐｙの
関係を満たしている。
についても同様にして、射出部７ａ、７ｂの配置は図８
（Ａ）、（Ｂ）の関係を９０°回転した位置関係で定め
られる。次に図９は、レチクルパターン１４がいわゆる
孤立スペースパターン１４ｂである場合であり、かつ、
パターンのＸ方向（横方向）ピッチがＰｘ、Ｙ方向（縦
方向）ピッチがＰｙとなっている。図１０（Ａ）、
（Ｂ）は射出部の位置関係を表す図であり、図９との位
置、回転関係は図８（Ａ）、（Ｂ）の関係と同じであ
る。また線分Ｌｄ、ＬｅとのＹ方向の距離をβとしてい
る。図１０（Ａ）は、光軸ＡＸを含むＸ方向の線分Ｌｃ
と線分Ｌａ、Ｌｂとの交点上に射出部７ｂ、７ｄの夫々
の中心を配置し、光軸ＡＸを含むＹ方向の線分Ｌｄと線
分Ｌｅ、Ｌｆとの交点上に射出部７ａ、７ｃの夫々の中
心を配置した例を示している。Ｘ方向の線分（Ｌａ、Ｌ
ｂ）上、Ｙ方向の線分（Ｌｅ、Ｌｆ）上での射出部の配
置は図８（Ａ）の場合と同様に定めら、距離αはＸ方向
のピッチＰｘにより定まり、距離βはＹ方向のピッチＰ
ｙにより定まる。尚、各射出部は線分Ｌｃ、Ｌｄ上に配
置されなくともよい。また距離αと距離βは必ずしも一
致する必要はない。ただしこのとき、同図中に示した距
離α，βはα＝ｆ・λ／２Ｐｘ，β＝ｆ・λ／２Ｐｙの
関係を満たしている。
【００３５】ここで、図９に示すようなパターンに対す
る複数の射出部の中心の最適位置は、図１０（Ｂ）に示
すようにフーリエ変換面９ａ中の点Ｌα、Ｌβ、Ｌγ、
Ｌεの４点である。また、２次元に方向性を持つパター
ンは、図９に示したパターン１４ｂのみでなく、１方向
のラインアンドスペースと、それに交差する方向のライ
ンアンドスペースを別々に含むレチクルパターンであっ
てもよい。
る複数の射出部の中心の最適位置は、図１０（Ｂ）に示
すようにフーリエ変換面９ａ中の点Ｌα、Ｌβ、Ｌγ、
Ｌεの４点である。また、２次元に方向性を持つパター
ンは、図９に示したパターン１４ｂのみでなく、１方向
のラインアンドスペースと、それに交差する方向のライ
ンアンドスペースを別々に含むレチクルパターンであっ
てもよい。
【００３６】また、図１０（Ｂ）に示された射出部７
ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの配置は、図６に示す様な１次元
の方向性を持つパターンに対して行なわれてもよい。以
上、図８、図１０に示した各位置に配置した射出部に対
応する照明光束がレチクルパターン１４に入射すると、
０次光回折光成分Ｄ0 と、＋１次回折光成分ＤP または
−１次回折光成分Ｄm のいずれか一方とが、投影光学系
１５内の瞳面１６では光軸ＡＸから等距離となる光路を
通る。従って作用の項で述べたとおり、高解像及び大焦
点深度の投影型露光装置が実現できる。以上、レチクル
パターン１４として図７、図９に示した２例のみを考え
たが、他のパターンであってもその周期性（微細度）に
着目し、そのパターンからの＋１次回折光成分または−
１次回折光成分のいずれか一方と０次回折光成分との２
光束が、投影光学系内の瞳面１６では光軸ＡＸからほぼ
等距離になる光路を通る様な位置に射出部を設定すれば
よい。また図７、図９のパターン例は、ライン部とスペ
ース部の比（デューティ比）が１：１のパターンであっ
た為、発生する回折光中では±１次回折光が強くなる。
このため、±１次回折光のうちの一方と０次回折光との
位置関係に着目したが、パターンがデューティ比１：１
から異なる場合等では他の回折光、例えば±２次回折光
のうちの一方と０次回折光との位置関係が、投影光学系
瞳面１６において光軸ＡＸからほぼ等距離となるように
してもよい。
ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの配置は、図６に示す様な１次元
の方向性を持つパターンに対して行なわれてもよい。以
上、図８、図１０に示した各位置に配置した射出部に対
応する照明光束がレチクルパターン１４に入射すると、
０次光回折光成分Ｄ0 と、＋１次回折光成分ＤP または
−１次回折光成分Ｄm のいずれか一方とが、投影光学系
１５内の瞳面１６では光軸ＡＸから等距離となる光路を
通る。従って作用の項で述べたとおり、高解像及び大焦
点深度の投影型露光装置が実現できる。以上、レチクル
パターン１４として図７、図９に示した２例のみを考え
たが、他のパターンであってもその周期性（微細度）に
着目し、そのパターンからの＋１次回折光成分または−
１次回折光成分のいずれか一方と０次回折光成分との２
光束が、投影光学系内の瞳面１６では光軸ＡＸからほぼ
等距離になる光路を通る様な位置に射出部を設定すれば
よい。また図７、図９のパターン例は、ライン部とスペ
ース部の比（デューティ比）が１：１のパターンであっ
た為、発生する回折光中では±１次回折光が強くなる。
このため、±１次回折光のうちの一方と０次回折光との
位置関係に着目したが、パターンがデューティ比１：１
から異なる場合等では他の回折光、例えば±２次回折光
のうちの一方と０次回折光との位置関係が、投影光学系
瞳面１６において光軸ＡＸからほぼ等距離となるように
してもよい。
【００３７】また、レチクルパターン１４が２次元の周
期性パターンを含む場合、図１０（Ｂ）に示すように、
特定の１つの０次回折光成分に着目したとき、投影光学
系の瞳面１６上ではその１つの０次回折光成分を中心と
してＸ方向（第１方向）に分布する１次以上の高次回折
光成分と、Ｙ方向（第２方向）に分布する１次以上の高
次回折光成分とが存在し得る。そこで、特定の１つの０
次回折光成分に対して２次元のパターンの結像を良好に
行うものとすると、第１方向に分布する高次回折光成分
の１つと、第２方向に分布する高次回折光成分の１つ
と、特定の０次回折光成分との３つが、瞳面１６上で光
軸ＡＸからほぼ等距離に分布するように、特定の０次回
折光成分の位置を調節すればよい。図１０（Ｂ）に示す
ような４つの射出部は各々この関係を満たしており、ま
た４つの光束による照明光がレチクルパターン１４に入
射することにより発生する＋１次または−１次のどちら
か一方の１次回折光と０次回折光の組み合わせは全てウ
ェハ１７に達するのでコントラストがほぼ９０％の像が
形成される。
期性パターンを含む場合、図１０（Ｂ）に示すように、
特定の１つの０次回折光成分に着目したとき、投影光学
系の瞳面１６上ではその１つの０次回折光成分を中心と
してＸ方向（第１方向）に分布する１次以上の高次回折
光成分と、Ｙ方向（第２方向）に分布する１次以上の高
次回折光成分とが存在し得る。そこで、特定の１つの０
次回折光成分に対して２次元のパターンの結像を良好に
行うものとすると、第１方向に分布する高次回折光成分
の１つと、第２方向に分布する高次回折光成分の１つ
と、特定の０次回折光成分との３つが、瞳面１６上で光
軸ＡＸからほぼ等距離に分布するように、特定の０次回
折光成分の位置を調節すればよい。図１０（Ｂ）に示す
ような４つの射出部は各々この関係を満たしており、ま
た４つの光束による照明光がレチクルパターン１４に入
射することにより発生する＋１次または−１次のどちら
か一方の１次回折光と０次回折光の組み合わせは全てウ
ェハ１７に達するのでコントラストがほぼ９０％の像が
形成される。
【００３８】レチクル上のパターンが複数の方向性又は
微細度を有している場合、射出部（２次光源像）の最適
位置は、上述の様にパターンの各方向性及び微細度に対
応したものとなるが、或いは各最適位置の平均位置に射
出部を配置してもよい。また、この平均位置は、パター
ンの微細度や重要度に応じた重みを加味した荷重平均と
してもよい。
微細度を有している場合、射出部（２次光源像）の最適
位置は、上述の様にパターンの各方向性及び微細度に対
応したものとなるが、或いは各最適位置の平均位置に射
出部を配置してもよい。また、この平均位置は、パター
ンの微細度や重要度に応じた重みを加味した荷重平均と
してもよい。
【００３９】複数の射出部は、４個に限るものではな
く、レチクルパターン１４に応じて任意に定められ、た
とえば３個でも構わない。また、１つの射出部により形
成される１つの２次光源像の中心を光軸ＡＸからレチク
ルパターン１４に応じた量だけ偏心した位置に設け、２
次光源像を時間によって変更するようにしてもよい。ま
た、各射出部を射出した光束は、それぞれレチクルに対
して傾いて入射する。このときこれらの傾いた入射光束
（複数）の光量重心の方向がレチクルに対して垂直でな
いと、ウェハ１７の微小デフォーカス時に、転写像の位
置がウェハ面内方向にシフトするという問題が発生す
る。これを防止する為に、各射出部からの照明光束（複
数）の光量重心の方向は、レチクルパターンと垂直、す
なわち光軸ＡＸと平行である様にする。
く、レチクルパターン１４に応じて任意に定められ、た
とえば３個でも構わない。また、１つの射出部により形
成される１つの２次光源像の中心を光軸ＡＸからレチク
ルパターン１４に応じた量だけ偏心した位置に設け、２
次光源像を時間によって変更するようにしてもよい。ま
た、各射出部を射出した光束は、それぞれレチクルに対
して傾いて入射する。このときこれらの傾いた入射光束
（複数）の光量重心の方向がレチクルに対して垂直でな
いと、ウェハ１７の微小デフォーカス時に、転写像の位
置がウェハ面内方向にシフトするという問題が発生す
る。これを防止する為に、各射出部からの照明光束（複
数）の光量重心の方向は、レチクルパターンと垂直、す
なわち光軸ＡＸと平行である様にする。
【００４０】つまり、各射出部の射出面近傍に形成され
る２次光源像の作る光量分布の各重心の投影光学系１５
の光軸ＡＸからフーリエ変換面内での位置ベクトルと、
各射出部から射出される光量との積のベクトル和が零に
なる様にすればよい。また、より簡単な方法としては、
射出部を２ｍ個（ｍは自然数）とし、そのうちのｍ個の
位置を前述の条件（図４）により決定し、残るｍ個は前
記ｍ個と光軸ＡＸについて対称となる位置に配置すれば
よい。
る２次光源像の作る光量分布の各重心の投影光学系１５
の光軸ＡＸからフーリエ変換面内での位置ベクトルと、
各射出部から射出される光量との積のベクトル和が零に
なる様にすればよい。また、より簡単な方法としては、
射出部を２ｍ個（ｍは自然数）とし、そのうちのｍ個の
位置を前述の条件（図４）により決定し、残るｍ個は前
記ｍ個と光軸ＡＸについて対称となる位置に配置すれば
よい。
【００４１】また必要によっては射出部のうち、特定の
ものからの照明光がレチクル１３に照射されないように
しても良い。例えば図３中の破線円９ａを投影光学系１
５の瞳１６の大きさに相当する円とすると、この破線円
９ａの外側となる部分に、照明系の瞳面９（図１）で遮
光部材を設け、不必要な射出部を、この遮光部へ（図３
の破線円９ａの外側へ）退避させるようにすれば、所望
の個数の射出部を得ることが可能となる。
ものからの照明光がレチクル１３に照射されないように
しても良い。例えば図３中の破線円９ａを投影光学系１
５の瞳１６の大きさに相当する円とすると、この破線円
９ａの外側となる部分に、照明系の瞳面９（図１）で遮
光部材を設け、不必要な射出部を、この遮光部へ（図３
の破線円９ａの外側へ）退避させるようにすれば、所望
の個数の射出部を得ることが可能となる。
【００４２】また、各射出部の開口部の径は、いわゆる
σ値（照明光学系の開口数と投影光学系の開口数の比）
が、１光束あたり０．１〜０．３程度となるようにする
と良い。 σ値が０．１以下であると像の忠実度が低下
し、０．３以上であると焦点深度の増大効果が少なくな
る。次に本発明の第２の実施例について図１２を参照に
して説明する。図１２は光束分割手段としてビームスプ
リッターを用いた例を示すものである。第１図のフライ
アイレンズ５より光源側及びフーリエ変換面９よりウェ
ハ側は本実施例においても同様であるものとする。図１
２に示すようにリレーレンズ系６ａで平行光束となった
照明光は、照明光学系中に設けられたビームスプリッタ
２０１でＬＡ１，ＬＡ２の２光束に分割される。光束Ｌ
Ａ１，ＬＡ２はレンズ系２０２，２０３とプレーンパラ
レル２０４，２０５を介してレチクルパターン１４のフ
ーリエ変換面９上にある大きさ（太さ）を持ったスポッ
ト光として分布する。レンズ系２０２，２０３適切に選
択してやることによりフーリエ変換面９上の照明光量分
布の大きさを任意に設定することが可能となる。又、プ
レーンパラレル２０４，２０５は駆動系２０６，２０７
により微動（傾き）可能となっており、フーリエ変換面
９上に分布するスポット光の分布位置を微調整可能とす
ることが可能となる。これは、レチクルパターンに入射
する光束の角度をこのレチクルパターンに合わせて微調
整可能であることを意味する。駆動系２０６，２０７は
モータ及びギア等、又はピエゾ素子等により構成される
ものとする。本実施例では光束分割の数は２つとしたが
これに限るものではなく、レチクルパターンに合わせて
設ければ良い。又この駆動系２０６，２０７の制御は主
制御系５０により行われるものとする。
σ値（照明光学系の開口数と投影光学系の開口数の比）
が、１光束あたり０．１〜０．３程度となるようにする
と良い。 σ値が０．１以下であると像の忠実度が低下
し、０．３以上であると焦点深度の増大効果が少なくな
る。次に本発明の第２の実施例について図１２を参照に
して説明する。図１２は光束分割手段としてビームスプ
リッターを用いた例を示すものである。第１図のフライ
アイレンズ５より光源側及びフーリエ変換面９よりウェ
ハ側は本実施例においても同様であるものとする。図１
２に示すようにリレーレンズ系６ａで平行光束となった
照明光は、照明光学系中に設けられたビームスプリッタ
２０１でＬＡ１，ＬＡ２の２光束に分割される。光束Ｌ
Ａ１，ＬＡ２はレンズ系２０２，２０３とプレーンパラ
レル２０４，２０５を介してレチクルパターン１４のフ
ーリエ変換面９上にある大きさ（太さ）を持ったスポッ
ト光として分布する。レンズ系２０２，２０３適切に選
択してやることによりフーリエ変換面９上の照明光量分
布の大きさを任意に設定することが可能となる。又、プ
レーンパラレル２０４，２０５は駆動系２０６，２０７
により微動（傾き）可能となっており、フーリエ変換面
９上に分布するスポット光の分布位置を微調整可能とす
ることが可能となる。これは、レチクルパターンに入射
する光束の角度をこのレチクルパターンに合わせて微調
整可能であることを意味する。駆動系２０６，２０７は
モータ及びギア等、又はピエゾ素子等により構成される
ものとする。本実施例では光束分割の数は２つとしたが
これに限るものではなく、レチクルパターンに合わせて
設ければ良い。又この駆動系２０６，２０７の制御は主
制御系５０により行われるものとする。
【００４３】以上いずれの実施例においてもレチクルの
パターンのフーリエ変換面近傍に光量分布を作成するも
のであり、光束分割手段（光ファイバー、ビームスプリ
ッタ）の入射部側の配置位置（共役関係）は任意の位置
でかまわない。以上の実施例に於て、光源は水銀ランプ
１を用いて説明したが、他の輝線ランプやレーザー（エ
キシマ等）、あるいは連続スペクトルの光源であっても
良い。また照明光学系中の光学部材の大部分をレンズと
したが、ミラー（凹面鏡、凸面鏡）であっても良い。投
影光学系としては屈折系であっても、反射系であって
も、あるいは反射屈折系であってもよい。また実施例と
して両側テレセントリック系を使用したが片側テレセン
トリック系でも、非テレセントリック系でもよいまた各
光学系の色収差補正が十分でないときは、照明系光路中
にバンドパスフィルターやダイクロイックミラー等を入
れて、単色光のみを利用するようにすれば良い。
パターンのフーリエ変換面近傍に光量分布を作成するも
のであり、光束分割手段（光ファイバー、ビームスプリ
ッタ）の入射部側の配置位置（共役関係）は任意の位置
でかまわない。以上の実施例に於て、光源は水銀ランプ
１を用いて説明したが、他の輝線ランプやレーザー（エ
キシマ等）、あるいは連続スペクトルの光源であっても
良い。また照明光学系中の光学部材の大部分をレンズと
したが、ミラー（凹面鏡、凸面鏡）であっても良い。投
影光学系としては屈折系であっても、反射系であって
も、あるいは反射屈折系であってもよい。また実施例と
して両側テレセントリック系を使用したが片側テレセン
トリック系でも、非テレセントリック系でもよいまた各
光学系の色収差補正が十分でないときは、照明系光路中
にバンドパスフィルターやダイクロイックミラー等を入
れて、単色光のみを利用するようにすれば良い。
【００４４】
【発明の効果】以上、本発明によれば、通常のレチクル
を使用しながら、従来よりも高解像度、大焦点深度の投
影型露光装置を実現することが可能となる。しかも本発
明によれば、別のパターンが形成されているレチクルに
交換された場合でも、駆動系を有しているためレチクル
パターンのフーリエ変換面での光量分布をレチクルのパ
ターンの微細度に応じた任意の位置に配置することが可
能となり、スループットを低下させることがない。
を使用しながら、従来よりも高解像度、大焦点深度の投
影型露光装置を実現することが可能となる。しかも本発
明によれば、別のパターンが形成されているレチクルに
交換された場合でも、駆動系を有しているためレチクル
パターンのフーリエ変換面での光量分布をレチクルのパ
ターンの微細度に応じた任意の位置に配置することが可
能となり、スループットを低下させることがない。
【００４５】また、従来のレチクル検査技術を、そのま
ま踏襲することができる。
ま踏襲することができる。
【図１】本発明の第１の実施例による投影型露光装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例による光束分割部材と可
動部を光軸方向から見た図である。
動部を光軸方向から見た図である。
【図３】本発明の第１の実施例による光束分割部材と可
動部を光軸方向と垂直な方向から見た図である。
動部を光軸方向と垂直な方向から見た図である。
【図４】本発明の原理を説明する図である。
【図５】従来の投影型露光装置の構成を示す図である。
【図６】射出部から投影光学系までの光路模式的に表し
た図である。
た図である。
【図７】一次元のレチクルパターンを示す図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は図６のパターンに対応した瞳
共役面におけるファイバー射出部の配置を説明する図で
ある。
共役面におけるファイバー射出部の配置を説明する図で
ある。
【図９】二次元のレチクルパターンを示す図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は図９のパターンに対応した
瞳共役面におけるファイバー射出部の配置を説明する図
である。
瞳共役面におけるファイバー射出部の配置を説明する図
である。
【図１１】本発明の第２の実施例による光束分割部材と
駆動部系を光軸方向から見た図である。
駆動部系を光軸方向から見た図である。
６ レンズ系 ７ 光ファイバー（光束分割部材） ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 光ファイバー射出部 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ 可動部材 ９ レチクルパターンのフーリエ変換相当面 １２ レチクル １３ レチクルパターン １５ 投影光学系 １６ 瞳 １７ ウェハ ２０１ ビームスプッター ２０４，２０５ プレーンパラレル ２０６，２０７ 駆動系
Claims (14)
- 【請求項１】光源からの照明光をマスクに照射する照明
光学系と、前記照明光を基板上に投射する投影光学系と
を備え、前記照明光の照射によって前記マスクのパター
ンを前記基板上に転写する投影露光装置において、 前記パターンが互いに交差する第１及び第２方向に沿っ
て延びるとき、前記照明光学系内の前記パターンに対す
るフーリエ変換面上での前記照明光の光量分布を、前記
照明光の照射によって前記パターンから発生する０次回
折光、前記０次回折光を中心として前記第１方向に分布
する高次回折光の１つ、及び前記０次回折光を中心とし
て前記第２方向に分布する高次回折光の１つが、前記投
影光学系の瞳面上でその光軸からほぼ等距離に分布する
ように、前記照明光学系の光軸から偏心した所定領域内
で高める光学部材を備えたことを特徴とする投影露光装
置。 - 【請求項２】前記所定領域は、前記フーリエ変換面上で
前記照明光学系の光軸と交差し、かつ前記第１方向に沿
って規定される第１軸と、前記光軸で前記第１軸と交差
し、かつ前記第２方向に沿って規定される第２軸とによ
って区画される領域内に設定されることを特徴とする請
求項２に記載の投影露光装置。 - 【請求項３】前記所定領域は、前記照明光学系の光軸と
の距離がほぼ等しく、かつ前記第１及び第２軸によって
区画される４つの領域内にそれぞれ設定されることを特
徴とする請求項２に記載の投影露光装置。 - 【請求項４】前記所定領域は、前記フーリエ変換面上で
前記照明光の光量重心が前記照明光学系の光軸と一致す
るように、前記照明光学系の光軸との距離がほぼ等しい
複数の領域内にそれぞれ設定されることを特徴とする請
求項１に記載の投影露光装置。 - 【請求項５】前記複数の領域は、前記０次回折光と前記
高次回折光の１つとが前記投影光学系の瞳面上でその光
軸からほぼ等距離に分布するように配置されるｍ個の第
１領域と、前記照明光学系の光軸に関して前記ｍ個の第
１領域とほぼ対称に配置されるｍ個の第２領域とを含む
ことを特徴とする請求項４に記載の投影露光装置。 - 【請求項６】前記第１及び第２方向にそれぞれ分布する
高次回折光の１つは共に±ｎ次回折光の一方であり、前
記所定領域から射出される光の前記マスクへの入射角を
ψ、前記±ｎ次回折光の回折角をθ、前記投影光学系の
マスク側開口数をＮＡＲとすると、前記±ｎ次回折光の
一方でｓｉｎ(θ−ψ)＝ＮＡＲなる関係が満たされるよ
うに、前記所定領域の位置を決定することを特徴とする
請求項１〜５のいずれか一項に記載の投影露光装置。 - 【請求項７】前記一方の回折光は、前記投影光学系の光
軸に関して前記０次回折光とほぼ対称になることを特徴
とする請求項６に記載の投影露光装置。 - 【請求項８】前記所定領域は、前記照明光学系の光軸と
の距離が前記パターンの微細度に応じて決定されること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の投影
露光装置。 - 【請求項９】前記所定領域は、前記フーリエ変換面上で
の位置が前記基板上に転写すべきパターンの周期性に応
じて変更されることを特徴とする請求項１〜８のいずれ
か一項に記載の投影露光装置。 - 【請求項１０】前記照明光の波長をλ、前記パターンの
ピッチをＰとし、前記所定領域から射出される光の前記
マスクへの入射角ψがｓｉｎψ＝λ／２Ｐなる関係を満
たすように、前記所定領域の位置を決定することを特徴
とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の投影露光装
置。 - 【請求項１１】前記所定領域から射出される光の開口数
と前記投影光学系のマスク側開口数との比を０．１〜
０．３程度に設定することを特徴とする請求項１〜１０
のいずれか一項に記載の投影露光装置。 - 【請求項１２】前記光学部材は、前記所定領域以外で照
明光量がほぼ零となるように前記フーリエ変換面上で前
記所定領域内に２次光源を形成することを特徴とする請
求項１〜１１のいずれか一項に記載の投影露光装置。 - 【請求項１３】請求項１〜１２のいずれか一項に記載の
投影露光装置を用いた素子製造方法。 - 【請求項１４】照明光学系を通して光源からの照明光を
マスクに照射するとともに、投影光学系を介して前記照
明光で基板を露光する投影露光方法において、 前記パターンが互いに交差する第１及び第２方向に沿っ
て延びるとき、前記照明光学系内の前記パターンに対す
るフーリエ変換面上での前記照明光の光量分布を、前記
照明光の照射によって前記パターンから発生する０次回
折光、前記０次回折光を中心として前記第１方向に分布
する高次回折光の１つ、及び前記０次回折光を中心とし
て前記第２方向に分布する高次回折光の１つが、前記投
影光学系の瞳面上でその光軸からほぼ等距離に分布する
ように、前記照明光学系の光軸から偏心した所定領域内
で高めることを特徴とする投影露光方法。
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