JP3084760B2 - 露光方法及び露光装置 - Google Patents
露光方法及び露光装置Info
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- JP3084760B2 JP3084760B2 JP03034514A JP3451491A JP3084760B2 JP 3084760 B2 JP3084760 B2 JP 3084760B2 JP 03034514 A JP03034514 A JP 03034514A JP 3451491 A JP3451491 A JP 3451491A JP 3084760 B2 JP3084760 B2 JP 3084760B2
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- patterns
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- 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
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
- G03F7/70466—Multiple exposures, e.g. combination of fine and coarse exposures, double patterning or multiple exposures for printing a single feature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積素子等の回
路パターン又は液晶素子のパターンの転写に使用される
露光方法、及び投影型露光装置に関するものである。
路パターン又は液晶素子のパターンの転写に使用される
露光方法、及び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。
この工程には通常、レチクル（マスク）パターンを半導
体ウェハ等の試料基板上に転写する方法が採用される。
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、照射光像、すなわちレチクルパターンの透明部分の
パターン形状に応じて、フォトレジストに回路パターン
が転写される。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。
この工程には通常、レチクル（マスク）パターンを半導
体ウェハ等の試料基板上に転写する方法が採用される。
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、照射光像、すなわちレチクルパターンの透明部分の
パターン形状に応じて、フォトレジストに回路パターン
が転写される。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】従来の投影型露光装置では、上述のフライ
アイレンズ等のオプチカルインテグレーター入射面に入
射する照明光束の光量分布を、照明光学系の光軸を中心
とするほぼ円形内（あるいは矩形内）でほぼ一様になる
ようにしていた。図１１は、上述の従来の投影光学系を
示し、レチクル７の照明光束Ｌ１３０は、照明光学系中
のフライアイレンズ６，空間フィルター１２、及びコン
デンサーレンズ１１を介してレチクルパターン１３を照
射する。ここで、空間フィルター１２はフライアイレン
ズ６のレチクル側焦点面６ｂ、すなわちレチクル７に対
するフーリエ変換面（以後、瞳面と略す）、もしくはそ
の近傍に配置され、投影光学系の光軸ＡＸを中心とした
ほぼ円形領域の開口を有し、瞳面内にできる２次光源
（面光源）像を円形に制限する。こうしてレチクル７の
パターン１３を通過した照明光は投影光学系１５を介し
てウェハ１６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。
アイレンズ等のオプチカルインテグレーター入射面に入
射する照明光束の光量分布を、照明光学系の光軸を中心
とするほぼ円形内（あるいは矩形内）でほぼ一様になる
ようにしていた。図１１は、上述の従来の投影光学系を
示し、レチクル７の照明光束Ｌ１３０は、照明光学系中
のフライアイレンズ６，空間フィルター１２、及びコン
デンサーレンズ１１を介してレチクルパターン１３を照
射する。ここで、空間フィルター１２はフライアイレン
ズ６のレチクル側焦点面６ｂ、すなわちレチクル７に対
するフーリエ変換面（以後、瞳面と略す）、もしくはそ
の近傍に配置され、投影光学系の光軸ＡＸを中心とした
ほぼ円形領域の開口を有し、瞳面内にできる２次光源
（面光源）像を円形に制限する。こうしてレチクル７の
パターン１３を通過した照明光は投影光学系１５を介し
てウェハ１６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（６，１２，１１）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（例えば空間フィルター１２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Ｌ１３０はレチクル７にパターニングさ
れたパターン１３により回折され、パターン１３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。それぞれの回折光 （Ｄ0 ，Ｄm ，ＤP ）
は投影光学系１５により集光されウェハ（試料基板）１
６上に干渉縞を発生させる。この干渉縞がパターン１３
の像である。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
光学系を透過できなくなる。
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（例えば空間フィルター１２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Ｌ１３０はレチクル７にパターニングさ
れたパターン１３により回折され、パターン１３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。それぞれの回折光 （Ｄ0 ，Ｄm ，ＤP ）
は投影光学系１５により集光されウェハ（試料基板）１
６上に干渉縞を発生させる。この干渉縞がパターン１３
の像である。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
光学系を透過できなくなる。
【０００５】このときウェハ１６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１７の像は得られず、パ
ターン１３をウェハ１６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） 従って、より微細なパターンを転写する為には、より短
い波長の露光光源を使用するか、あるいはより開口数の
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、パターンを所定の間隔で間引いて、
パターンの微細度（空間周波数）低くするようにパター
ンを複数に分解して、夫々の分解パターンが形成された
レチクルを使って、複数回重ね合わせ露光を行い、合成
された微細度の高いパターンをウェハ上に形成する手法
も考えられている。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、いわゆ
る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、従来よりも微細なパターンの転写が可能となる。
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１７の像は得られず、パ
ターン１３をウェハ１６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） 従って、より微細なパターンを転写する為には、より短
い波長の露光光源を使用するか、あるいはより開口数の
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、パターンを所定の間隔で間引いて、
パターンの微細度（空間周波数）低くするようにパター
ンを複数に分解して、夫々の分解パターンが形成された
レチクルを使って、複数回重ね合わせ露光を行い、合成
された微細度の高いパターンをウェハ上に形成する手法
も考えられている。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、いわゆ
る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、従来よりも微細なパターンの転写が可能となる。
【０００６】
【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（例え
ば２００ｎｍ以下）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現
時点では困難である。また投影光学系の開口数は、現状
でもすで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る。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 で表わされる焦点
深度は開口数の増加に伴なって急激に減少し、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。 また、単にパターンを間引いて微細度
を低くするだけでは、かならずしも十分な解像度が得ら
るとは限らない。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になる分コストも高く、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
残されている。
光装置においては、照明光源を現在より短波長化（例え
ば２００ｎｍ以下）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現
時点では困難である。また投影光学系の開口数は、現状
でもすで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る。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 で表わされる焦点
深度は開口数の増加に伴なって急激に減少し、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。 また、単にパターンを間引いて微細度
を低くするだけでは、かならずしも十分な解像度が得ら
るとは限らない。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になる分コストも高く、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
残されている。
【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、高解像度かつ大焦点深度が得られる露光方法、及び
投影型露光装置の実現を目的とし、特に複数の周期性や
複数の微細度を持つ回路パターンをパターン全体に渡っ
て高解像度かつ大焦点深度で露光する露光方法、及び投
影露光装置の実現を目的としている。
で、高解像度かつ大焦点深度が得られる露光方法、及び
投影型露光装置の実現を目的とし、特に複数の周期性や
複数の微細度を持つ回路パターンをパターン全体に渡っ
て高解像度かつ大焦点深度で露光する露光方法、及び投
影露光装置の実現を目的としている。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】かかる問題点を解決するた
め本発明においては、複数方向に高い微細度をもつ形成
すべきパターンの中で微細度に差のある部分、又は周期
方向に差異がある部分を少なくとも２つに分解し、少な
くとも２回に分けて露光を行うこととして、夫々の分解
パターンについて、レチクル（マスク）のフーリエ変換
相当面、もしくはその面近傍位置に、照明光学系、もし
くは投影光学系の光軸から分解パターンの微細度、又は
周期方向に応じた量だけ偏心した位置に規定される領域
を通る照明光を与えて露光を行い、夫々の分解パターン
をウェハ上に重合わせることにより、目的のパターンを
得るようにした。
め本発明においては、複数方向に高い微細度をもつ形成
すべきパターンの中で微細度に差のある部分、又は周期
方向に差異がある部分を少なくとも２つに分解し、少な
くとも２回に分けて露光を行うこととして、夫々の分解
パターンについて、レチクル（マスク）のフーリエ変換
相当面、もしくはその面近傍位置に、照明光学系、もし
くは投影光学系の光軸から分解パターンの微細度、又は
周期方向に応じた量だけ偏心した位置に規定される領域
を通る照明光を与えて露光を行い、夫々の分解パターン
をウェハ上に重合わせることにより、目的のパターンを
得るようにした。
【０００９】
【作用】レチクル（マスク）上に描画された回路パター
ン１３は、一般に周期的なパターンを多く含んでいる。
従って１つのフライアイレンズ群６Ａからの照明光が照
射されたレチクルパターン１３からは０次回折光成分Ｄ
0 及び±１次回折光成分ＤP 、Ｄm 及びより高次の回折
光成分が、パターンの周期性に応じた方向に発生する。
このとき、照明光束（中心線）が、傾いた角度でレチ
クル７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１３から発生する。図１０中の
照明光Ｌ１２０は、光軸に対してψだけ傾いてレチクル
７に入射する。
ン１３は、一般に周期的なパターンを多く含んでいる。
従って１つのフライアイレンズ群６Ａからの照明光が照
射されたレチクルパターン１３からは０次回折光成分Ｄ
0 及び±１次回折光成分ＤP 、Ｄm 及びより高次の回折
光成分が、パターンの周期性に応じた方向に発生する。
このとき、照明光束（中心線）が、傾いた角度でレチ
クル７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１３から発生する。図１０中の
照明光Ｌ１２０は、光軸に対してψだけ傾いてレチクル
７に入射する。
【００１０】照明光Ｌ１２０はレチクルパターン１３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Ｄ0 、０次回折光に対してθP だけ傾いた
＋１次回折光ＤP 、及び０次回折光Ｄ0 に対してθm だ
け傾いて進む−１次回折光Ｄ m を発生する。しかしなが
ら、照明光Ｌ１２０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
ターンに入射するので、０次回折光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。
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Ｄ0 、０次回折光に対してθP だけ傾いた
＋１次回折光ＤP 、及び０次回折光Ｄ0 に対してθm だ
け傾いて進む−１次回折光Ｄ m を発生する。しかしなが
ら、照明光Ｌ１２０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
ターンに入射するので、０次回折光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。
【００１１】従って、＋１次光ＤP は光軸ＡＸに対して
θP ＋ψの方向に進行し、−１次回折光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θ
P 、θm はそれぞれ sin(θP ＋ψ）− sinψ＝λ／Ｐ ……（２） sin(θm −ψ）＋ sinψ＝λ／Ｐ ……（３） である。
θP ＋ψの方向に進行し、−１次回折光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θ
P 、θm はそれぞれ sin(θP ＋ψ）− sinψ＝λ／Ｐ ……（２） sin(θm −ψ）＋ sinψ＝λ／Ｐ ……（３） である。
【００１２】ここでは、＋１次回折光ＤP 、−１次回折
光Ｄm の両方が投影光学系１５の瞳Ｅｐを透過している
ものとする。レチクルパターン１３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ＤP が投影光学系１５の瞳Ｅｐ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Ｌ１２０が光軸ＡＸに対して
傾いて入射している為、このときの回折角でも−１次回
折光Ｄm は、投影光学系１５に入射可能となる。すなわ
ちｓｉｎ（θm −ψ）＜ＮＡR の関係になる。
光Ｄm の両方が投影光学系１５の瞳Ｅｐを透過している
ものとする。レチクルパターン１３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ＤP が投影光学系１５の瞳Ｅｐ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Ｌ１２０が光軸ＡＸに対して
傾いて入射している為、このときの回折角でも−１次回
折光Ｄm は、投影光学系１５に入射可能となる。すなわ
ちｓｉｎ（θm −ψ）＜ＮＡR の関係になる。
【００１３】従って、ウェハ１６上には０次回折光Ｄ0
と−１次回折光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１３の像であり、レチクル
パターン１３が１：１のラインアンドスペースの時、約
９０％のコントラストとなってウェハ１６上に塗布され
たレジストに、レチクルパターン１３の像をパターニン
グすることが可能となる。
と−１次回折光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１３の像であり、レチクル
パターン１３が１：１のラインアンドスペースの時、約
９０％のコントラストとなってウェハ１６上に塗布され
たレジストに、レチクルパターン１３の像をパターニン
グすることが可能となる。
【００１４】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。
【００１５】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パターン
の最小ピッチは Ｐ＝λ／（ＮＡR ＋０．５ＮＡR ） ＝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パターン
の最小ピッチは Ｐ＝λ／（ＮＡR ＋０．５ＮＡR ） ＝２λ／３ＮＡR ……（６） となる。
【００１６】ここで、瞳面上での０次回折光成分と−１
次回折光成分のパターン周期方向の間隔はレチクルパタ
ーン１３の微細度（空間周波数）に比例する。（４）式
は、最大の解像度を得るためにこの間隔を最大とするこ
とを意味している。一方、図１１に示したように、照明
光の瞳Ｅｐ上での分布が投影光学系１５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。
次回折光成分のパターン周期方向の間隔はレチクルパタ
ーン１３の微細度（空間周波数）に比例する。（４）式
は、最大の解像度を得るためにこの間隔を最大とするこ
とを意味している。一方、図１１に示したように、照明
光の瞳Ｅｐ上での分布が投影光学系１５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。
【００１７】次に、レチクルパターンに対して特定の入
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を形
成する方法によって、焦点深度も大きくなる理由につい
て説明する。図１０のようにウェハ１６が投影光学系１
５の焦点位置（最良結像面）に一致している場合には、
レチクルパターン１３中の１点を出てウェハ１６上の一
点に達する各回折光は、投影光学系１５のどの部分を通
るものであってもすべ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１８の瞳面
Ｅｐ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１６が
投影光学系１５の焦点位置に精密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。
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を形
成する方法によって、焦点深度も大きくなる理由につい
て説明する。図１０のようにウェハ１６が投影光学系１
５の焦点位置（最良結像面）に一致している場合には、
レチクルパターン１３中の１点を出てウェハ１６上の一
点に達する各回折光は、投影光学系１５のどの部分を通
るものであってもすべ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１８の瞳面
Ｅｐ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１６が
投影光学系１５の焦点位置に精密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。
【００１８】前述のデフォーカスによる波面収差は、ウ
ェハ１６の焦点位置からのずれ量をΔＦ、各回折光がウ
ェハ１６に入射するときの入射角θw の正弦をｒ（ｒ＝
ｓｉｎθw ）とすると、ΔＦ・ｒ2 ／２で与えられる量
である。（このときｒは各回折光の、瞳面Ｅｐでの光軸
ＡＸからの距離を表わす。従来の図１１に示した投影型
露光装置では、０次回折光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ＤP 、
Ｄm は、ｒ（１次）＝Ｍ・λ／Ｐとなる（Ｍは投影光学
系の倍率）。従って、０次回折光Ｄ0 と±１次回折光Ｄ
P 、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１６の焦点位置からのずれ量をΔＦ、各回折光がウ
ェハ１６に入射するときの入射角θw の正弦をｒ（ｒ＝
ｓｉｎθw ）とすると、ΔＦ・ｒ2 ／２で与えられる量
である。（このときｒは各回折光の、瞳面Ｅｐでの光軸
ＡＸからの距離を表わす。従来の図１１に示した投影型
露光装置では、０次回折光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ＤP 、
Ｄm は、ｒ（１次）＝Ｍ・λ／Ｐとなる（Ｍは投影光学
系の倍率）。従って、０次回折光Ｄ0 と±１次回折光Ｄ
P 、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。
【００１９】一方、本発明における露光方法、及び投影
型露光装置では、図１０に示すように０次回折光成分Ｄ
0 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Ｅｐにおける０次回折光成分の光軸ＡＸからの
距離はｒ（０次）＝Ｍ・ｓｉｎψである。一方、−１次
回折光成分Ｄm の瞳面Ｅｐにおける光軸からの距離はｒ
（−１次）＝Ｍ・ｓｉｎ（θm −ψ）となる。そしてこ
のとき、ｓｉｎψ＝ｓｉｎ（θm −ψ）となれば、０次
回折光成分Ｄ0 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１６が焦点
位置より光軸方向に若干ずれてもパターン１３の像ボケ
は従来程大きく生じないことになる。すなわち、焦点深
度が増大することになる。また、（３）式のように、ｓ
ｉｎ（θm −ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐであるから、照明
光束Ｌ１２０のレチクル７への入射角ψが、ピッチＰの
パターンに対して、 ｓｉｎψ＝λ／２Ｐ ……（７） の関係にすれば焦点深度をきわめて増大させることが可
能である。
型露光装置では、図１０に示すように０次回折光成分Ｄ
0 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Ｅｐにおける０次回折光成分の光軸ＡＸからの
距離はｒ（０次）＝Ｍ・ｓｉｎψである。一方、−１次
回折光成分Ｄm の瞳面Ｅｐにおける光軸からの距離はｒ
（−１次）＝Ｍ・ｓｉｎ（θm −ψ）となる。そしてこ
のとき、ｓｉｎψ＝ｓｉｎ（θm −ψ）となれば、０次
回折光成分Ｄ0 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１６が焦点
位置より光軸方向に若干ずれてもパターン１３の像ボケ
は従来程大きく生じないことになる。すなわち、焦点深
度が増大することになる。また、（３）式のように、ｓ
ｉｎ（θm −ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐであるから、照明
光束Ｌ１２０のレチクル７への入射角ψが、ピッチＰの
パターンに対して、 ｓｉｎψ＝λ／２Ｐ ……（７） の関係にすれば焦点深度をきわめて増大させることが可
能である。
【００２０】さて、パターン１３が図８（Ｂ）に示すよ
うに周期方向が一方向の遮光部（Ｃｒ）と透光部とから
なるパターン２０１である場合は、（７）式の関係を満
たして図８（Ｅ）に示すように瞳面Ｅｐでの０次回折光
成分３０１Ａと１次回折光成分３０１Ｂとが光軸ＡＸか
らほぼ等距離に分布するような入射角で照明光Ｌ１２０
を入射させれば、高い解像力と大焦点深度でパターンを
露光することができる。ここで、瞳面Ｅｐでの２次光源
径（０次回折光）が０．２ＮＡR であるものとし、この
とき、パターン２０１に対して最適な２次光源（０次回
折光）の中心位置（最適な入射角と対応関係にある瞳面
Ｅｐでの光軸ＡＸを含む周期方向に対して垂直な線分か
らの周期方向での２次光源の中心位置）が０．８ＮＡR
であるものとする。尚、図８で（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
は１次元または２次元のパターンを表すものであり、
（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は投影光学系１５の瞳面Ｅｐで
の有効な瞳面領域Ｅｐ１を表している。また、パターン
の周期方向（Ｘ、Ｙ方向）と瞳面Ｅｐで仮定したＸ−Ｙ
軸とは一致しているものとする。
うに周期方向が一方向の遮光部（Ｃｒ）と透光部とから
なるパターン２０１である場合は、（７）式の関係を満
たして図８（Ｅ）に示すように瞳面Ｅｐでの０次回折光
成分３０１Ａと１次回折光成分３０１Ｂとが光軸ＡＸか
らほぼ等距離に分布するような入射角で照明光Ｌ１２０
を入射させれば、高い解像力と大焦点深度でパターンを
露光することができる。ここで、瞳面Ｅｐでの２次光源
径（０次回折光）が０．２ＮＡR であるものとし、この
とき、パターン２０１に対して最適な２次光源（０次回
折光）の中心位置（最適な入射角と対応関係にある瞳面
Ｅｐでの光軸ＡＸを含む周期方向に対して垂直な線分か
らの周期方向での２次光源の中心位置）が０．８ＮＡR
であるものとする。尚、図８で（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
は１次元または２次元のパターンを表すものであり、
（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は投影光学系１５の瞳面Ｅｐで
の有効な瞳面領域Ｅｐ１を表している。また、パターン
の周期方向（Ｘ、Ｙ方向）と瞳面Ｅｐで仮定したＸ−Ｙ
軸とは一致しているものとする。
【００２１】ところで、実際の回路パターンは多くの周
期方向を持ったパターンから構成されている。パターン
１３が所定の微細度を持った２次元パターンである場合
を例にとると、回折光の発生方向として２つの周期方向
（Ｘ、Ｙ方向）を持つ。このため、２方向について夫々
最適な入射角が存在することとなる。この２つの周期方
向の両方について最適な入射角で照明光Ｌ１２０を入射
させることにより、２次元パターンについても高解像
度、高焦点深度で露光を行うことができる。例えば２次
光源（０次回折光成分）の中心をＸ、Ｙ両方向について
０．５７ＮＡR に配置した場合に（７）式を満たすパタ
ーンＰ１（不図示）を考えてみる。このパターンＰ１に
２次光源３００Ａの中心位置をＸ、Ｙ両方向について
０．５７ＮＡ R となるように配置したときの様子を図８
（Ｄ）に示す。３００Ｂ、３００Ｃはこのときの２次元
パターンＰ１からの１次回折光を示しており、０次回折
光成分と１次回折光成分とが瞳面Ｅｐで光軸ＡＸからほ
ぼ等距離に分布している。しかしながら、パターンがよ
り微細化した場合は、２つの周期性の両方について
（７）式の関係を満たすことができなくなる。
期方向を持ったパターンから構成されている。パターン
１３が所定の微細度を持った２次元パターンである場合
を例にとると、回折光の発生方向として２つの周期方向
（Ｘ、Ｙ方向）を持つ。このため、２方向について夫々
最適な入射角が存在することとなる。この２つの周期方
向の両方について最適な入射角で照明光Ｌ１２０を入射
させることにより、２次元パターンについても高解像
度、高焦点深度で露光を行うことができる。例えば２次
光源（０次回折光成分）の中心をＸ、Ｙ両方向について
０．５７ＮＡR に配置した場合に（７）式を満たすパタ
ーンＰ１（不図示）を考えてみる。このパターンＰ１に
２次光源３００Ａの中心位置をＸ、Ｙ両方向について
０．５７ＮＡ R となるように配置したときの様子を図８
（Ｄ）に示す。３００Ｂ、３００Ｃはこのときの２次元
パターンＰ１からの１次回折光を示しており、０次回折
光成分と１次回折光成分とが瞳面Ｅｐで光軸ＡＸからほ
ぼ等距離に分布している。しかしながら、パターンがよ
り微細化した場合は、２つの周期性の両方について
（７）式の関係を満たすことができなくなる。
【００２２】例えば、図８（Ａ）のパターン２００は図
８（Ｂ）に示すパターンと同じピッチで２次元パターン
を構成したものであり、２次元パターンＰ１よりピッチ
の小さいものであるとする。このパターン２００に対し
て、図８（Ｄ）に示すように、前述の２次元パターンＰ
１と同様に０次回折光成分３００Ａの中心位置がＸ、Ｙ
両方について０．５７ＮＡR となるように照明した場
合、照明光はパターン２００により回折し、Ｘ方向の周
期性による１次回折光成分の一方は３００Ａ１０の位置
に発生し、Ｙ方向の周期性による１次回折光成分の一方
は３００Ａ０１の位置に発生することとなる。従って、
０次回折光成分と１次回折光成分とが瞳面Ｅｐで光軸Ａ
Ｘからほぼ等距離に分布しなくなる。
８（Ｂ）に示すパターンと同じピッチで２次元パターン
を構成したものであり、２次元パターンＰ１よりピッチ
の小さいものであるとする。このパターン２００に対し
て、図８（Ｄ）に示すように、前述の２次元パターンＰ
１と同様に０次回折光成分３００Ａの中心位置がＸ、Ｙ
両方について０．５７ＮＡR となるように照明した場
合、照明光はパターン２００により回折し、Ｘ方向の周
期性による１次回折光成分の一方は３００Ａ１０の位置
に発生し、Ｙ方向の周期性による１次回折光成分の一方
は３００Ａ０１の位置に発生することとなる。従って、
０次回折光成分と１次回折光成分とが瞳面Ｅｐで光軸Ａ
Ｘからほぼ等距離に分布しなくなる。
【００２３】さらに１次回折光成分３００Ａ１０、３０
０Ａ０１のどちらも瞳面Ｅｐ１内を通過できるのは全体
の１／３程度となり、像のコントラストが低下し、パタ
ーンを解像することができなくなってしまう。そこで、
図８（Ａ）に示すような２次元パターン２００を図８
（Ｂ）、（Ｃ）に示すように周期方向毎の２つのパター
ン群に分解する。そして図８（Ｅ）、（Ｆ）に示すよう
に、（７）式の関係を満たして、０次回折光成分（３０
１Ａ、３０２Ａ）と１次回折光成分（３０１Ｂ、３０２
Ｂ）とが瞳面Ｅｐ内で光軸ＡＸからほぼ等距離に分布す
るように照明光Ｌ１２０を個別に入射させればパターン
毎に限界の解像力、最大の焦点深度を得ることが可能と
なる。この分解パターン毎に順次重合わせ露光を行えば
回路パターン全体に渡って最大の解像力、最大の焦点深
度を得ることが可能となる。
０Ａ０１のどちらも瞳面Ｅｐ１内を通過できるのは全体
の１／３程度となり、像のコントラストが低下し、パタ
ーンを解像することができなくなってしまう。そこで、
図８（Ａ）に示すような２次元パターン２００を図８
（Ｂ）、（Ｃ）に示すように周期方向毎の２つのパター
ン群に分解する。そして図８（Ｅ）、（Ｆ）に示すよう
に、（７）式の関係を満たして、０次回折光成分（３０
１Ａ、３０２Ａ）と１次回折光成分（３０１Ｂ、３０２
Ｂ）とが瞳面Ｅｐ内で光軸ＡＸからほぼ等距離に分布す
るように照明光Ｌ１２０を個別に入射させればパターン
毎に限界の解像力、最大の焦点深度を得ることが可能と
なる。この分解パターン毎に順次重合わせ露光を行えば
回路パターン全体に渡って最大の解像力、最大の焦点深
度を得ることが可能となる。
【００２４】また、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように微
細度の違うパターン４０１、４０２が混在している場合
は、夫々のパターンによって（７）式を満たす条件が異
なる。パターン４０１は０次回折光成分の中心位置が
０．８ＮＡR にあるときに（７）式を満たすパターンで
あるものとし、パターン４０２は０次回折光成分の中心
位置が０．５７ＮＡR にあるときに（７）式を満たすパ
ターンであるものとする。
細度の違うパターン４０１、４０２が混在している場合
は、夫々のパターンによって（７）式を満たす条件が異
なる。パターン４０１は０次回折光成分の中心位置が
０．８ＮＡR にあるときに（７）式を満たすパターンで
あるものとし、パターン４０２は０次回折光成分の中心
位置が０．５７ＮＡR にあるときに（７）式を満たすパ
ターンであるものとする。
【００２５】これら２つのパターン４０１、４０２が混
在している場合、図９（Ｃ）に示すように０次回折光成
分５０１Ａの中心位置を０．８ＮＡR となるように照明
した時、パターン４０１からの１次回折光成分５０１Ｂ
と０次回折光成分５０１Ａとは瞳面Ｅｐで光軸ＡＸから
ほぼ等距離に分布する。一方パターン４０２からの１次
回折光成分５０１Ａ１と０次回折光成分５０１Ａとは瞳
面Ｅｐで光軸から等距離とならない。このためパターン
４０２の焦点深度が低下する。
在している場合、図９（Ｃ）に示すように０次回折光成
分５０１Ａの中心位置を０．８ＮＡR となるように照明
した時、パターン４０１からの１次回折光成分５０１Ｂ
と０次回折光成分５０１Ａとは瞳面Ｅｐで光軸ＡＸから
ほぼ等距離に分布する。一方パターン４０２からの１次
回折光成分５０１Ａ１と０次回折光成分５０１Ａとは瞳
面Ｅｐで光軸から等距離とならない。このためパターン
４０２の焦点深度が低下する。
【００２６】そこで、微細度毎の２つのパターン群に分
解して図９（Ｅ）に示すように、これらのパターン群を
例えば同一レチクル上でＡ、Ｂ２つの領域に形成する。
そして夫々のパターンに対し別々に、図９（Ｃ）、
（Ｄ）に示すように、（７）式の関係を満たして、０次
回折光成分（５０１Ａ、５０２Ａ）と１次回折光成分
（５０１Ｂ、５０２Ｂ）とが瞳面Ｅｐで光軸ＡＸからほ
ぼ等距離に分布するように照明光Ｌ１２０をレチクルに
傾けて入射させれば、パターン毎に最大の解像力、最大
の焦点深度を得ることが可能となる。
解して図９（Ｅ）に示すように、これらのパターン群を
例えば同一レチクル上でＡ、Ｂ２つの領域に形成する。
そして夫々のパターンに対し別々に、図９（Ｃ）、
（Ｄ）に示すように、（７）式の関係を満たして、０次
回折光成分（５０１Ａ、５０２Ａ）と１次回折光成分
（５０１Ｂ、５０２Ｂ）とが瞳面Ｅｐで光軸ＡＸからほ
ぼ等距離に分布するように照明光Ｌ１２０をレチクルに
傾けて入射させれば、パターン毎に最大の解像力、最大
の焦点深度を得ることが可能となる。
【００２７】
【実 施 例】以下、図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳述する。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）の全体構成を示す斜視図であ
る。水銀ランプ１より発生した照明光束は、楕円鏡２で
反射し、リレー系等のレンズ系３を介して回折格子状パ
ターン４に照射される。回折格子状パターン４から発生
した回折光（例えば±１次光）Ｂ１、Ｂ２は、リレーレ
ンズ５により２つのフライアイレンズ群６Ａ、６Ｂの夫
々に集中して入射する。このとき、フライアイレンズ群
６Ａ、６Ｂの光源側焦点面６ａと、回折格子状パターン
４とは、リレーレンズ５を介して、ほぼフーリエ変換の
関係となっている。尚、図１では、回折格子状パターン
４への照明光を平行光束として図示したが、実際は発散
光束となっているため、フライアイレンズ群６Ａ，６Ｂ
への入射光束はある大きさ（太さ）を持っている。
ついて詳述する。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）の全体構成を示す斜視図であ
る。水銀ランプ１より発生した照明光束は、楕円鏡２で
反射し、リレー系等のレンズ系３を介して回折格子状パ
ターン４に照射される。回折格子状パターン４から発生
した回折光（例えば±１次光）Ｂ１、Ｂ２は、リレーレ
ンズ５により２つのフライアイレンズ群６Ａ、６Ｂの夫
々に集中して入射する。このとき、フライアイレンズ群
６Ａ、６Ｂの光源側焦点面６ａと、回折格子状パターン
４とは、リレーレンズ５を介して、ほぼフーリエ変換の
関係となっている。尚、図１では、回折格子状パターン
４への照明光を平行光束として図示したが、実際は発散
光束となっているため、フライアイレンズ群６Ａ，６Ｂ
への入射光束はある大きさ（太さ）を持っている。
【００２８】一方、フライアイレンズ群６Ａ、６Ｂのレ
チクル側焦点面６ｂは、レチクルパターン１３のフーリ
エ変換面（瞳共役面）とほぼ一致する様に、光軸ＡＸと
垂直な面内方向に配置されている。また、個々のフライ
アイレンズ群６Ａ、６Ｂは光軸ＡＸと垂直な面内方向に
それぞれ独立に移動可能となっている。このフライアイ
レンズ群６Ａと６Ｂの移動は可動部材２５に保持されて
いるが、その詳細は後述する。尚、フライアイレンズ群
の光源側焦点面６ａと、レチクル側焦点面６ｂとは当然
ながらフーリエ変換の関係である。従って図１の例の場
合、フライアイレンズ群のレチクル側焦点面６ｂ、すな
わちフライアイレンズ群６Ａ，６Ｂの射出面は、回折格
子状パターン４と、結像関係（共役）になっている。
チクル側焦点面６ｂは、レチクルパターン１３のフーリ
エ変換面（瞳共役面）とほぼ一致する様に、光軸ＡＸと
垂直な面内方向に配置されている。また、個々のフライ
アイレンズ群６Ａ、６Ｂは光軸ＡＸと垂直な面内方向に
それぞれ独立に移動可能となっている。このフライアイ
レンズ群６Ａと６Ｂの移動は可動部材２５に保持されて
いるが、その詳細は後述する。尚、フライアイレンズ群
の光源側焦点面６ａと、レチクル側焦点面６ｂとは当然
ながらフーリエ変換の関係である。従って図１の例の場
合、フライアイレンズ群のレチクル側焦点面６ｂ、すな
わちフライアイレンズ群６Ａ，６Ｂの射出面は、回折格
子状パターン４と、結像関係（共役）になっている。
【００２９】さて、フライアイレンズ群６Ａ，６Ｂのレ
チクル側焦点面６ｂより射出される光束は、コンデンサ
ーレンズ８、１０、１１、レチクルブラインド１４、ミ
ラー９Ａ、９Ｂを含む光学系１０７により、レチクルス
テージ１７上のレチクル７を均一な照度分布で照明す
る。レチクルブラインド１４は２枚のＬ字型の遮光部で
構成されており、レチクル７とほぼ共役な面内に配置さ
れている。２枚の遮光部はブラインド駆動部２３によっ
てレチクル７とほぼ共役な面内で２次元方向に移動可能
となっている。このレチクルブラインド１４によりレチ
クル７上の照明領域を規定する。レチクルステージ１７
は不図示のモータ等により２次元に微動可能となってい
る。レチクル７と光軸ＡＸとのアライメントはレチクル
アライメント系２１で行われ、レチクル７とウェハ１６
の直接のアライメントはＴＴＲ（スルー・ザ・レンズア
ライメント）アライメント系２２で行われる。
チクル側焦点面６ｂより射出される光束は、コンデンサ
ーレンズ８、１０、１１、レチクルブラインド１４、ミ
ラー９Ａ、９Ｂを含む光学系１０７により、レチクルス
テージ１７上のレチクル７を均一な照度分布で照明す
る。レチクルブラインド１４は２枚のＬ字型の遮光部で
構成されており、レチクル７とほぼ共役な面内に配置さ
れている。２枚の遮光部はブラインド駆動部２３によっ
てレチクル７とほぼ共役な面内で２次元方向に移動可能
となっている。このレチクルブラインド１４によりレチ
クル７上の照明領域を規定する。レチクルステージ１７
は不図示のモータ等により２次元に微動可能となってい
る。レチクル７と光軸ＡＸとのアライメントはレチクル
アライメント系２１で行われ、レチクル７とウェハ１６
の直接のアライメントはＴＴＲ（スルー・ザ・レンズア
ライメント）アライメント系２２で行われる。
【００３０】本実施例では、遮光部材１２を配置し、回
折格子状パターン４からの０次回折光等をカットする。
この為レチクルパターン１３に照明される照明光は、各
フライアイレンズ群６Ａ、６Ｂより射出される光束（２
次光源像からの光束）のみとなり、従って、レチクルパ
ターン１３への入射角も特定の入射角（複数）を持つ光
束（複数）のみに制限される。また、フライアイレンズ
６のレチクル側焦点面６ｂには回折格子状パターン４の
像ができており、かつ、レチクルパターン面１３と、フ
ライアイレンズ群６Ａ，６Ｂのレチクル側焦点面１１ｂ
とは、フーリエ変換面の関係となっているので、レチク
ル７上での照明強度分布は、回折格子状パターン４の欠
陥や、ゴミ等により不均一化されることがない。また、
回折格子状パターン４そのものがレチクル７に結像して
照度均一性を劣化させることもない。回折格子状パター
ン４は、透過性の基板、例えばガラス基板の表面に、Ｃ
ｒ等の遮光膜がパターニングさせたものであっても良い
し、ＳｉＯ2 等の誘電体膜がパターニングされた、いわ
ゆる位相グレーティングであってよい。位相グレーティ
ングの場合、０次回折光の発生を押さえることができ
る。
折格子状パターン４からの０次回折光等をカットする。
この為レチクルパターン１３に照明される照明光は、各
フライアイレンズ群６Ａ、６Ｂより射出される光束（２
次光源像からの光束）のみとなり、従って、レチクルパ
ターン１３への入射角も特定の入射角（複数）を持つ光
束（複数）のみに制限される。また、フライアイレンズ
６のレチクル側焦点面６ｂには回折格子状パターン４の
像ができており、かつ、レチクルパターン面１３と、フ
ライアイレンズ群６Ａ，６Ｂのレチクル側焦点面１１ｂ
とは、フーリエ変換面の関係となっているので、レチク
ル７上での照明強度分布は、回折格子状パターン４の欠
陥や、ゴミ等により不均一化されることがない。また、
回折格子状パターン４そのものがレチクル７に結像して
照度均一性を劣化させることもない。回折格子状パター
ン４は、透過性の基板、例えばガラス基板の表面に、Ｃ
ｒ等の遮光膜がパターニングさせたものであっても良い
し、ＳｉＯ2 等の誘電体膜がパターニングされた、いわ
ゆる位相グレーティングであってよい。位相グレーティ
ングの場合、０次回折光の発生を押さえることができ
る。
【００３１】こうして照明されたレチクル７上のレチク
ルパターン１３から発生した回折光は、図１０で説明し
たのと同様に、テレセントリックな投影光学系１５によ
り集光、結像され、ウェハ１６上にレチクルパターン１
３の像が転写される。ウェハ１６は、Ｘ、Ｙ方向に移動
するウェハステージ１８上に載置されている。ウェハス
テージ１８の駆動はモータ１９によって行われ、ウェハ
ステージ１８の位置はレーザ干渉計ＩＦによって検出さ
れる。また、投影光学系１５の直近には、オフ・アクシ
ス方式のアライメント系２０が別設されている。ウェハ
全体のアライメント（ウェハ・グローバル・アライメン
ト）はこのオフ・アクシス方式のアライメント系２０に
よって行われる。
ルパターン１３から発生した回折光は、図１０で説明し
たのと同様に、テレセントリックな投影光学系１５によ
り集光、結像され、ウェハ１６上にレチクルパターン１
３の像が転写される。ウェハ１６は、Ｘ、Ｙ方向に移動
するウェハステージ１８上に載置されている。ウェハス
テージ１８の駆動はモータ１９によって行われ、ウェハ
ステージ１８の位置はレーザ干渉計ＩＦによって検出さ
れる。また、投影光学系１５の直近には、オフ・アクシ
ス方式のアライメント系２０が別設されている。ウェハ
全体のアライメント（ウェハ・グローバル・アライメン
ト）はこのオフ・アクシス方式のアライメント系２０に
よって行われる。
【００３２】本実施例では、露光すべき全体のパターン
をパターン配列方向やパターンの微細度に応じて分解
し、分解パターンを有する一枚もしくは複数枚のレチク
ルを使って露光を行うものである。回折格子状パターン
４は移動台２４上に載置されており夫々の分解パターン
に合わせてレチクルパターン１３のフーリエ変換相当
面、もしくはその近傍（瞳面）での集中位置が可変とな
るようにピッチの異なる回折格子状パターン４ａに交換
可能であるものとする。また、回折格子状パターン４、
４ａは、移動台２４に含まれるモータやギア等によって
光軸ＡＸと垂直な面内で任意の方向に、移動、又は回転
可能である。従って、瞳面で任意の光量分布を作成する
ことができる。
をパターン配列方向やパターンの微細度に応じて分解
し、分解パターンを有する一枚もしくは複数枚のレチク
ルを使って露光を行うものである。回折格子状パターン
４は移動台２４上に載置されており夫々の分解パターン
に合わせてレチクルパターン１３のフーリエ変換相当
面、もしくはその近傍（瞳面）での集中位置が可変とな
るようにピッチの異なる回折格子状パターン４ａに交換
可能であるものとする。また、回折格子状パターン４、
４ａは、移動台２４に含まれるモータやギア等によって
光軸ＡＸと垂直な面内で任意の方向に、移動、又は回転
可能である。従って、瞳面で任意の光量分布を作成する
ことができる。
【００３３】またリレーレンズ５を複数枚のレンズより
成るズームレンズ系（アフォーカルズームエキスパンダ
等）とし、焦点距離を変えることにより集光位置を変え
ることもできる。ただし、このときは回折格子状パター
ン４と、フライアイレンズ群６Ａ，６Ｂの光源側焦点面
６ａとがほぼフーリエ変換の関係になることをくずさな
いようにする。回折格子状パターン４のピッチや方向性
に合わせて各フライアイレンズ群６Ａ、６Ｂの位置を調
整する。フライアイレンズ６Ａは支持棒７０Ａを介して
可動部材７１Ａにより支持される。この支持棒７０Ａは
可動部材７１Ａに含まれるモーター及びギア等の駆動素
子により光軸方向に伸縮可能となっている。また、可動
部材７１Ａ自体も、固定ガイド７２Ａに沿って可動であ
り、従ってフライアイレンズ６Ａは光軸と垂直な面内方
向に２次元移動可能となっている。フライアイレンズ６
Ｂについても同様に不図示の支持棒７０Ｂ、可動部材７
１Ｂにより支持されており、光軸方向に伸縮可能となっ
ているとともに、固定ガイド７２Ａに沿って可動であ
り、従って光軸と垂直な面内方向に２次元移動可能とな
っている。従って個々のフライアイレンズ群６Ａ、６Ｂ
は光軸と垂直な面内方向に、それぞれ独立に可動となっ
ている。尚、フライアイレンズ群の数は２つに限るもの
ではなく、分解パターンに応じて複数個設けてもよい。
この場合、フライアイレンズ群の一部は有効な瞳領域の
外（瞳外とする）に退避可能となっており、回折格子状
パターン４からの光束に合わせてフライアイレンズ群を
選択し、不要なフライアイレンズ群は瞳外に退避させる
ようにしてもよい。
成るズームレンズ系（アフォーカルズームエキスパンダ
等）とし、焦点距離を変えることにより集光位置を変え
ることもできる。ただし、このときは回折格子状パター
ン４と、フライアイレンズ群６Ａ，６Ｂの光源側焦点面
６ａとがほぼフーリエ変換の関係になることをくずさな
いようにする。回折格子状パターン４のピッチや方向性
に合わせて各フライアイレンズ群６Ａ、６Ｂの位置を調
整する。フライアイレンズ６Ａは支持棒７０Ａを介して
可動部材７１Ａにより支持される。この支持棒７０Ａは
可動部材７１Ａに含まれるモーター及びギア等の駆動素
子により光軸方向に伸縮可能となっている。また、可動
部材７１Ａ自体も、固定ガイド７２Ａに沿って可動であ
り、従ってフライアイレンズ６Ａは光軸と垂直な面内方
向に２次元移動可能となっている。フライアイレンズ６
Ｂについても同様に不図示の支持棒７０Ｂ、可動部材７
１Ｂにより支持されており、光軸方向に伸縮可能となっ
ているとともに、固定ガイド７２Ａに沿って可動であ
り、従って光軸と垂直な面内方向に２次元移動可能とな
っている。従って個々のフライアイレンズ群６Ａ、６Ｂ
は光軸と垂直な面内方向に、それぞれ独立に可動となっ
ている。尚、フライアイレンズ群の数は２つに限るもの
ではなく、分解パターンに応じて複数個設けてもよい。
この場合、フライアイレンズ群の一部は有効な瞳領域の
外（瞳外とする）に退避可能となっており、回折格子状
パターン４からの光束に合わせてフライアイレンズ群を
選択し、不要なフライアイレンズ群は瞳外に退避させる
ようにしてもよい。
【００３４】瞳面上に光量分布を作成する光学部材は、
回折格子状パターン４に限定されるものではない。例え
ば可動平面鏡を回転又は振動させて、瞳面上での光量分
布を時間によって変更させたり、可動型の光ファイバ
ー、ミラー、プリズム等を使って瞳面上の任意の位置に
光量分布を集中させるようにしてもよい。また、空間フ
ィルターを使って分解パターンに合わせて位置されたフ
ライアイレンズ群に合わせて開口部（透過部）を設ける
ようにしてもよい。この空間フィルターはフライアイレ
ンズ群の光源側焦点面６ａ、レチクル側焦点面６ｂのど
ちらにあっても構わない。
回折格子状パターン４に限定されるものではない。例え
ば可動平面鏡を回転又は振動させて、瞳面上での光量分
布を時間によって変更させたり、可動型の光ファイバ
ー、ミラー、プリズム等を使って瞳面上の任意の位置に
光量分布を集中させるようにしてもよい。また、空間フ
ィルターを使って分解パターンに合わせて位置されたフ
ライアイレンズ群に合わせて開口部（透過部）を設ける
ようにしてもよい。この空間フィルターはフライアイレ
ンズ群の光源側焦点面６ａ、レチクル側焦点面６ｂのど
ちらにあっても構わない。
【００３５】ところで、図２には図１に示す装置全体を
統括制御する主制御系５０と、レチクル７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１３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、フライアイレンズ群
６Ａ，６Ｂを動かす可動部材の駆動系（モータ，ギャト
レン等）５６が設けられている。主制御系５０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（分解パ
ターンに関する動作パラメータ等）とが予め登録されて
いる。そして、本実施例では主制御系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
録されている分解パターンの夫々に応じた回折格子状パ
ターン４のピッチや回折格子状パターン４の移動、回転
位置、及びフライアイレンズ群６Ａ，６Ｂの移動位置
（瞳共役面内の位置）、レチクルブラインド１４の位置
等の情報を、移動台２４、レチクルブラインド駆動系２
３、及び駆動系５６に出力する。これによって分解パタ
ーンに応じて、２次光源（フライアイレンズ群６Ａ、６
Ｂ）の位置、照明領域が調整される。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。ま
た、主制御系５０にはアライメント系（２０、２１、２
２）、ステージ駆動系１９、及び干渉計ＩＦが接続され
ており、装置全体を統括的に制御する。
統括制御する主制御系５０と、レチクル７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１３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、フライアイレンズ群
６Ａ，６Ｂを動かす可動部材の駆動系（モータ，ギャト
レン等）５６が設けられている。主制御系５０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（分解パ
ターンに関する動作パラメータ等）とが予め登録されて
いる。そして、本実施例では主制御系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
録されている分解パターンの夫々に応じた回折格子状パ
ターン４のピッチや回折格子状パターン４の移動、回転
位置、及びフライアイレンズ群６Ａ，６Ｂの移動位置
（瞳共役面内の位置）、レチクルブラインド１４の位置
等の情報を、移動台２４、レチクルブラインド駆動系２
３、及び駆動系５６に出力する。これによって分解パタ
ーンに応じて、２次光源（フライアイレンズ群６Ａ、６
Ｂ）の位置、照明領域が調整される。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。ま
た、主制御系５０にはアライメント系（２０、２１、２
２）、ステージ駆動系１９、及び干渉計ＩＦが接続され
ており、装置全体を統括的に制御する。
【００３６】ところで、フライアイレンズ群の夫々の射
出端面積は、射出する照明光束のレチクル７に対する開
口数と投影光学系１５のレチクル側開口数との比、いわ
ゆるσ値が０．１〜０．３程度になるように設定するこ
とが望ましい。σ値が０．１より小さいと、転写像のパ
ターン忠実度が劣化し、０．３より大きいと、解像度向
上や、焦点深度増大の効果が弱くなってしまう。
出端面積は、射出する照明光束のレチクル７に対する開
口数と投影光学系１５のレチクル側開口数との比、いわ
ゆるσ値が０．１〜０．３程度になるように設定するこ
とが望ましい。σ値が０．１より小さいと、転写像のパ
ターン忠実度が劣化し、０．３より大きいと、解像度向
上や、焦点深度増大の効果が弱くなってしまう。
【００３７】また、フライアイレンズ群の１つによって
決まるσ値の条件（０．１＜σ＜０．３程度）を満たす
為に、個々のフライアイレンズ群６Ａ、６Ｂの射出端面
積の大きさ、（光軸と垂直な面内方向の大きさ）を、照
明光束（射出光束）にあわせて決定しても良い。また、
各フライアイレンズ群６Ａ、６Ｂのレチクル側焦点面６
ｂ近傍にそれぞれ可変開口絞りを設けて、各フライアイ
レンズ群からの光束の開口数を可変としてもよい。それ
と合わせて投影光学系１５の瞳（入射瞳、もしくは射出
瞳）近傍に可変絞り（Ｎ．Ａ．制限絞り）を設けて、投
影系としてのＮ．Ａ．も可変としてσ値をより最適化す
ることもできる。
決まるσ値の条件（０．１＜σ＜０．３程度）を満たす
為に、個々のフライアイレンズ群６Ａ、６Ｂの射出端面
積の大きさ、（光軸と垂直な面内方向の大きさ）を、照
明光束（射出光束）にあわせて決定しても良い。また、
各フライアイレンズ群６Ａ、６Ｂのレチクル側焦点面６
ｂ近傍にそれぞれ可変開口絞りを設けて、各フライアイ
レンズ群からの光束の開口数を可変としてもよい。それ
と合わせて投影光学系１５の瞳（入射瞳、もしくは射出
瞳）近傍に可変絞り（Ｎ．Ａ．制限絞り）を設けて、投
影系としてのＮ．Ａ．も可変としてσ値をより最適化す
ることもできる。
【００３８】前述の如く瞳面上での光量分布の位置（フ
ライアイレンズ群６Ａ、６Ｂの光軸と垂直な面内での各
位置）は、転写すべき分解パターンに応じて決定（変
更）するのが良い。この場合の位置決定方法は作用の項
で述べたとおり、各フライアイレンズ群からの照明光束
が転写すべき夫々の分解パターンのピッチ方向やパター
ンの微細度に対して最適な解像度、及び焦点深度の向上
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。
ライアイレンズ群６Ａ、６Ｂの光軸と垂直な面内での各
位置）は、転写すべき分解パターンに応じて決定（変
更）するのが良い。この場合の位置決定方法は作用の項
で述べたとおり、各フライアイレンズ群からの照明光束
が転写すべき夫々の分解パターンのピッチ方向やパター
ンの微細度に対して最適な解像度、及び焦点深度の向上
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。
【００３９】次に各フライアイレンズ群の位置決定の具
体例を、図３、図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
図３はフライアイレンズ群６Ａ、６Ｂからレチクルパタ
ーン１３までの部分を模式的に表わす図であり、フライ
アイレンズ群６のレチクル側焦点面６ｂが、レチクルパ
ターン１３のフーリエ変換面１２ｃ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２６として表わし
てある。さらに、レンズ２６のフライアイレンズ側主点
からフライアイレンズ群６のレチクル側焦点面６ｂまで
の距離と、レンズ２６のレチクル側主点からレチクルパ
ターン１３までの距離は共にｆであるとする。
体例を、図３、図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
図３はフライアイレンズ群６Ａ、６Ｂからレチクルパタ
ーン１３までの部分を模式的に表わす図であり、フライ
アイレンズ群６のレチクル側焦点面６ｂが、レチクルパ
ターン１３のフーリエ変換面１２ｃ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２６として表わし
てある。さらに、レンズ２６のフライアイレンズ側主点
からフライアイレンズ群６のレチクル側焦点面６ｂまで
の距離と、レンズ２６のレチクル側主点からレチクルパ
ターン１３までの距離は共にｆであるとする。
【００４０】図４（Ａ）はレチクルパターン１３中に形
成される一部分のパターンの例を表わす図であり、図４
（Ｂ）は図４（Ａ）のレチクルパターンの場合に最適な
フライアイレンズ群の中心のフーリエ変換面（又は投影
光学系の瞳面）での位置を表す図である。図４（Ａ）
は、いわゆる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方向に帯状に並
び、それらがＸ方向にピッチＰで規則的に並んでいる。
このとき、個々のフライアイレンズ群の最適位置は図４
（Ｂ）に示すようにフーリエ変換面内に仮定したＹ方向
の線分Ｌα上、及び線分Ｌβ上の任意の位置となる。図
４（Ｂ）はレチクルパターン１３に対するフーリエ変換
面１２ｃ（６ｂ）を光軸ＡＸ方向から見た図であり、か
つ、面１２ｃ内の座標系Ｘ，Ｙは、同一方向からレチク
ルパターン１３を見た図１１（Ａ）と同一にしてある。
さて、図４（Ｂ）において光軸ＡＸが通る中心Ｃから、
各線分Ｌα、Ｌβまでの距離α、βはα＝βであり、λ
を露光波長としたとき、α＝β＝ｆ・（１／２）・（λ
／Ｐ）に等しい。この距離α，βをｆ・ｓｉｎψ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。従って各フライアイレンズ
群の各中心（各フライアイレンズ群の夫々によって作ら
れる２次光源像の光量分布の各重心）位置が線分Ｌα、
Ｌβ上にあれば図４（Ａ）に示す如きラインアンドスペ
ースパターンに対して、各フライアイレンズからの照明
光により発生する０次回折光と±１次回折光のうちのど
ちらか一方との２つの回折光は、投影光学系瞳面Ｅｐに
おいて光軸ＡＸからほぼ等距離となる位置を通る。従っ
て前述の如く、ラインアンドスペースパターン（図４
（Ａ））に対する解像度、焦点深度を最大とすることが
できる。Ｙ方向に周期性を持つパターンに対しても同様
にしてＸ方向の線分Ｌγ、Ｌεを仮定して、フライアイ
レンズ群の各位置（２次光源像の光量分布の各重心位
置）が線分Ｌγ、Ｌε上にあるようにすればよい。
成される一部分のパターンの例を表わす図であり、図４
（Ｂ）は図４（Ａ）のレチクルパターンの場合に最適な
フライアイレンズ群の中心のフーリエ変換面（又は投影
光学系の瞳面）での位置を表す図である。図４（Ａ）
は、いわゆる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方向に帯状に並
び、それらがＸ方向にピッチＰで規則的に並んでいる。
このとき、個々のフライアイレンズ群の最適位置は図４
（Ｂ）に示すようにフーリエ変換面内に仮定したＹ方向
の線分Ｌα上、及び線分Ｌβ上の任意の位置となる。図
４（Ｂ）はレチクルパターン１３に対するフーリエ変換
面１２ｃ（６ｂ）を光軸ＡＸ方向から見た図であり、か
つ、面１２ｃ内の座標系Ｘ，Ｙは、同一方向からレチク
ルパターン１３を見た図１１（Ａ）と同一にしてある。
さて、図４（Ｂ）において光軸ＡＸが通る中心Ｃから、
各線分Ｌα、Ｌβまでの距離α、βはα＝βであり、λ
を露光波長としたとき、α＝β＝ｆ・（１／２）・（λ
／Ｐ）に等しい。この距離α，βをｆ・ｓｉｎψ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。従って各フライアイレンズ
群の各中心（各フライアイレンズ群の夫々によって作ら
れる２次光源像の光量分布の各重心）位置が線分Ｌα、
Ｌβ上にあれば図４（Ａ）に示す如きラインアンドスペ
ースパターンに対して、各フライアイレンズからの照明
光により発生する０次回折光と±１次回折光のうちのど
ちらか一方との２つの回折光は、投影光学系瞳面Ｅｐに
おいて光軸ＡＸからほぼ等距離となる位置を通る。従っ
て前述の如く、ラインアンドスペースパターン（図４
（Ａ））に対する解像度、焦点深度を最大とすることが
できる。Ｙ方向に周期性を持つパターンに対しても同様
にしてＸ方向の線分Ｌγ、Ｌεを仮定して、フライアイ
レンズ群の各位置（２次光源像の光量分布の各重心位
置）が線分Ｌγ、Ｌε上にあるようにすればよい。
【００４１】また、ここで、瞳面上での０次光と１次光
との間隔はパターンの微細度（ピッチ）に比例するので
この間隔が小さくなることは微細なパターンを解像でき
ないことを意味する。以上のような条件で決まるフライ
アイレンズレンズ群の位置に対応する入射角、入射方向
で、照明光を夫々の分解パターンに入射させることによ
り、最大の解像度、最大の焦点深度で露光を行うことが
できる。
との間隔はパターンの微細度（ピッチ）に比例するので
この間隔が小さくなることは微細なパターンを解像でき
ないことを意味する。以上のような条件で決まるフライ
アイレンズレンズ群の位置に対応する入射角、入射方向
で、照明光を夫々の分解パターンに入射させることによ
り、最大の解像度、最大の焦点深度で露光を行うことが
できる。
【００４２】また、レチクルパターン１３として図４
（Ａ）に示したような一方向に周期性を持つパターンの
みを考えたが、他のパターンであってもその周期性（又
は微細度）、周期方向に着目し、各フライアイレンズ群
の中心を配置すればよい。ここで、レチクルパターン１
３が２次元の周期性パターンを含む場合、１次回折光成
分は２方向に発生する。そこで、前述の線分Ｌα、Ｌβ
と線分ＬγとＬεとの交点が存在するようなパターンで
は、この交点上に各フライアイレンズ群の中心を配置す
ること、つまりパターンからの＋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Ｅｐ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各フライアイレン
ズ群の中心を配置することにより、２次元のパターンの
結像を良好に行うことが可能となる。ただし、フライア
イレンズ中心位置を交点位置のいずれかと一致させる方
法は、瞳面上での０次、１次回折光の間隔が投影レンズ
の瞳面の円の直径に対して０．７倍程度に制限されてし
まうため、装置の持つ最大の解像度とすることはできな
い。そこで、最大の解像度を得るためにはパターン方向
が複数あるような多次元のパターンを夫々のパターン方
向毎に分解して、投影レンズの瞳の直径を最大まで利用
する限界の解像力で順次重ね合わせを行うのが望まし
い。この分割は複数方向に高い空間周波数成分（微細
度）を持つパターンを、所定の値以上の空間周波数成分
をもつパターンの周期性が１枚のレチクル上で１方向に
なるようにパターンを分解する。以上のような条件によ
り、高解像度、高焦点深度で露光を行うことができる。
（Ａ）に示したような一方向に周期性を持つパターンの
みを考えたが、他のパターンであってもその周期性（又
は微細度）、周期方向に着目し、各フライアイレンズ群
の中心を配置すればよい。ここで、レチクルパターン１
３が２次元の周期性パターンを含む場合、１次回折光成
分は２方向に発生する。そこで、前述の線分Ｌα、Ｌβ
と線分ＬγとＬεとの交点が存在するようなパターンで
は、この交点上に各フライアイレンズ群の中心を配置す
ること、つまりパターンからの＋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Ｅｐ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各フライアイレン
ズ群の中心を配置することにより、２次元のパターンの
結像を良好に行うことが可能となる。ただし、フライア
イレンズ中心位置を交点位置のいずれかと一致させる方
法は、瞳面上での０次、１次回折光の間隔が投影レンズ
の瞳面の円の直径に対して０．７倍程度に制限されてし
まうため、装置の持つ最大の解像度とすることはできな
い。そこで、最大の解像度を得るためにはパターン方向
が複数あるような多次元のパターンを夫々のパターン方
向毎に分解して、投影レンズの瞳の直径を最大まで利用
する限界の解像力で順次重ね合わせを行うのが望まし
い。この分割は複数方向に高い空間周波数成分（微細
度）を持つパターンを、所定の値以上の空間周波数成分
をもつパターンの周期性が１枚のレチクル上で１方向に
なるようにパターンを分解する。以上のような条件によ
り、高解像度、高焦点深度で露光を行うことができる。
【００４３】また図４（Ａ）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
回折光の強度を大きくなるので、±２次回折光うちの一
方と０次回折光との位置関係が、投影光学系の瞳面Ｅｐ
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。 また、各フライアイレンズ群を射出した光束は、
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１６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、各フライ
アイレンズ群からの照明光束（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。
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
回折光の強度を大きくなるので、±２次回折光うちの一
方と０次回折光との位置関係が、投影光学系の瞳面Ｅｐ
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。 また、各フライアイレンズ群を射出した光束は、
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１６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、各フライ
アイレンズ群からの照明光束（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。
【００４４】つまり、各フライアイレンズ群に光軸（中
心線）を仮定したとき投影光学系１５の光軸ＡＸを基準
としたその光軸（中心線）のフーリエ変換面内での位置
ベクトルと、各フライアイレンズ群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、フライアイレンズ群を２ｍ個
（ｍは自然数）とし、そのうちのｍ個の位置を前述の最
適化方法（図１０）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。
心線）を仮定したとき投影光学系１５の光軸ＡＸを基準
としたその光軸（中心線）のフーリエ変換面内での位置
ベクトルと、各フライアイレンズ群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、フライアイレンズ群を２ｍ個
（ｍは自然数）とし、そのうちのｍ個の位置を前述の最
適化方法（図１０）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。
【００４５】さらに装置が、例えばｎ個（ｎは自然数）
のフライアイレンズ群を有している場合に、必要なフラ
イアイレンズ群の数がｎ個より少ないｍ個である場合、
残る（ｎ−ｍ）個のフライアイレンズ群は使用しなくて
良い。（ｎ−ｍ）個のフライアイレンズ群を使用しなく
する為には、（ｎ−ｍ）個のフライアイレンズ群の位置
に遮光部材１２を設けておけばよい。またこのとき各フ
ライアイレンズ群の位置に照明光を集中する光学部材
は、この（ｎ−ｍ）個のフライアイレンズへは集中を行
なわない様にしておくとよい。
のフライアイレンズ群を有している場合に、必要なフラ
イアイレンズ群の数がｎ個より少ないｍ個である場合、
残る（ｎ−ｍ）個のフライアイレンズ群は使用しなくて
良い。（ｎ−ｍ）個のフライアイレンズ群を使用しなく
する為には、（ｎ−ｍ）個のフライアイレンズ群の位置
に遮光部材１２を設けておけばよい。またこのとき各フ
ライアイレンズ群の位置に照明光を集中する光学部材
は、この（ｎ−ｍ）個のフライアイレンズへは集中を行
なわない様にしておくとよい。
【００４６】次に、全体パターンを分解パターンへ分割
する一例を説明する通常露光すべき全体パターンは幾つ
かの周期性や微細度を持ったライン・アンド・スペース
（Ｌ／Ｓ）パターンからなる。図８に示すような２次元
パターンをその周期方向毎に２つに分解したり、図９に
示すように周期方向は同じでも一方向での空間周波数成
分（微細度）の違うパターンを一定以上の空間周波数毎
に２つに分解したりする方法が考えられる。また、分解
する数は２つに限るものではなく、パターンが３方向以
上に一定以上の空間周波数成分をもつ場合は、パターン
の分割数は３となる。さらに、図５はＸ、Ｙ２方向に周
期性を有し、Ｘ方向の周期性パターンに関して２つの微
細度を持った全体パターンを分割する一例を示してい
る。これら周期方向や微細度の異なるパターンを３種類
に分解して夫々レチクル上に形成した様子を示してい
る。ここでは、Ｘ方向の比較的広いＬ／Ｓのパターン
ＰＡ１が形成されたレチクル７Ａ、Ｘ方向の比較的狭
いＬ／ＳのパターンＰＡ２が形成されたレチクル７Ｂ、
Ｙ方向のＬ／ＳのパターンＰＡ３が形成されたレチク
ル７Ｃの３つのレチクル上に夫々パターンを分解してい
る。パターンＰＡＧはこれら３つのレチクルを使って順
次重ね合わせ露光（多重露光）を行うことによって得ら
れた合成された全体パターンである。
する一例を説明する通常露光すべき全体パターンは幾つ
かの周期性や微細度を持ったライン・アンド・スペース
（Ｌ／Ｓ）パターンからなる。図８に示すような２次元
パターンをその周期方向毎に２つに分解したり、図９に
示すように周期方向は同じでも一方向での空間周波数成
分（微細度）の違うパターンを一定以上の空間周波数毎
に２つに分解したりする方法が考えられる。また、分解
する数は２つに限るものではなく、パターンが３方向以
上に一定以上の空間周波数成分をもつ場合は、パターン
の分割数は３となる。さらに、図５はＸ、Ｙ２方向に周
期性を有し、Ｘ方向の周期性パターンに関して２つの微
細度を持った全体パターンを分割する一例を示してい
る。これら周期方向や微細度の異なるパターンを３種類
に分解して夫々レチクル上に形成した様子を示してい
る。ここでは、Ｘ方向の比較的広いＬ／Ｓのパターン
ＰＡ１が形成されたレチクル７Ａ、Ｘ方向の比較的狭
いＬ／ＳのパターンＰＡ２が形成されたレチクル７Ｂ、
Ｙ方向のＬ／ＳのパターンＰＡ３が形成されたレチク
ル７Ｃの３つのレチクル上に夫々パターンを分解してい
る。パターンＰＡＧはこれら３つのレチクルを使って順
次重ね合わせ露光（多重露光）を行うことによって得ら
れた合成された全体パターンである。
【００４７】さて、分解したパターン（レチクル）の数
が多いと、重合わせ露光時の誤差がそれだけ累積される
ことになり、スループットの点でも不利である。そこ
で、図６に示すように２次元パターンでも作用の項で述
べたように微細度があまり高くなく、両方向について
（７）式を満たすパターンＰＡ４と一方向に微細度の高
いパターンＰＡ５が混在している場合には、パターンＰ
Ａ４を周期方向ごとに分割することなく、パターンＰＡ
４とパターンＰＡ５との２つの部分に分割するようにし
てもよい。
が多いと、重合わせ露光時の誤差がそれだけ累積される
ことになり、スループットの点でも不利である。そこ
で、図６に示すように２次元パターンでも作用の項で述
べたように微細度があまり高くなく、両方向について
（７）式を満たすパターンＰＡ４と一方向に微細度の高
いパターンＰＡ５が混在している場合には、パターンＰ
Ａ４を周期方向ごとに分割することなく、パターンＰＡ
４とパターンＰＡ５との２つの部分に分割するようにし
てもよい。
【００４８】図１のパターン１３を有するレチクル７は
分解された複数の分解パターンのうちの１枚を示したも
のであり、パターン１３とは別の配列方向や微細度であ
るパターン１３ａ、１３ｂを有するレチクル７ａと交換
可能となっている。この交換は手動でおこなわれてもよ
いし、自動搬送系で行われてもよい。この交換毎に夫々
のレチクルについて位置決めされる。また、レチクルス
テージ１７に干渉計を設けて、レチクル交換時には干渉
計によりレチクル位置、及びレチクルの回転量を計測し
てレチクルの位置合わせを行ってもよい。この場合、最
初の１枚で位置合わせされた干渉計の値を記憶しておけ
ば、２枚目以降のレチクルを位置合わせする場合に干渉
計の値が記憶値となるように位置合わせすることができ
る。
分解された複数の分解パターンのうちの１枚を示したも
のであり、パターン１３とは別の配列方向や微細度であ
るパターン１３ａ、１３ｂを有するレチクル７ａと交換
可能となっている。この交換は手動でおこなわれてもよ
いし、自動搬送系で行われてもよい。この交換毎に夫々
のレチクルについて位置決めされる。また、レチクルス
テージ１７に干渉計を設けて、レチクル交換時には干渉
計によりレチクル位置、及びレチクルの回転量を計測し
てレチクルの位置合わせを行ってもよい。この場合、最
初の１枚で位置合わせされた干渉計の値を記憶しておけ
ば、２枚目以降のレチクルを位置合わせする場合に干渉
計の値が記憶値となるように位置合わせすることができ
る。
【００４９】さらに、分解した各パターンは、それぞれ
別のレチクルに形成するようにしたが、特開昭６２−１
４５７３０号公報に開示されているように、一枚の大型
ガラス基板上に分解した各パターンを設けるようにし、
レチクルブラインド１４で分解パターンごとに照明領域
を調整して露光することも可能である。次に、本発明に
よる露光方法の一例を説明する。ここでは、図１に示す
ように方向の異なるパターンをパターン１３、１３ａに
分割し、２枚のレチクル７、７ａに設けることとする。
使用するレチクルの枚数（ｎ＝２）を初期値としてセッ
トする。 〔ステップ１００〕ｎの初期値を０とする。 〔ステップ１０１〕分解パターンのピッチ、周期方向、
分解パターンの数等に関する情報をレチクル毎に設けら
れたバーコードから読み取る。 〔ステップ１０２〕分解パターンを有するレチクルをレ
チクルステージ１７上に載置し、レチクルをレチクルス
テージ上でレチクルアライメント系２１を用いてアライ
メントする。 〔ステップ１０３〕次にレチクルブラインド１４の開口
形状や寸法を分解パターンに合わせる。 〔ステップ１０４〕続いて、ウェハ１６の全体のアライ
メントをアライメント系２０によって行う。尚、ウェハ
１６への露光がファーストプリントの場合は、ステップ
１０４は省略される。 〔ステップ１０５〕ＴＴＲアライメント系２２によりレ
チクル７とウェハ１６とのアライメントを行う。 〔ステップ１０６〕回折格子状パターン４やフライアイ
レンズ群６Ａ、６Ｂを分解パターンに合わせて最適に設
定し、照明光の入射角を決定する。 〔ステップ１０７〕露光を行う。 〔ステップ１０８〕ｎ＝ｎ＋１としｎをインクリメント
する。 〔ステップ１０９〕レチクルが指定枚数（２枚）に達し
たかどうか判断し、Ｙｅｓなら露光を終了し、Ｎｏなら
レチクルを交換しステップ１０１を実行する。
別のレチクルに形成するようにしたが、特開昭６２−１
４５７３０号公報に開示されているように、一枚の大型
ガラス基板上に分解した各パターンを設けるようにし、
レチクルブラインド１４で分解パターンごとに照明領域
を調整して露光することも可能である。次に、本発明に
よる露光方法の一例を説明する。ここでは、図１に示す
ように方向の異なるパターンをパターン１３、１３ａに
分割し、２枚のレチクル７、７ａに設けることとする。
使用するレチクルの枚数（ｎ＝２）を初期値としてセッ
トする。 〔ステップ１００〕ｎの初期値を０とする。 〔ステップ１０１〕分解パターンのピッチ、周期方向、
分解パターンの数等に関する情報をレチクル毎に設けら
れたバーコードから読み取る。 〔ステップ１０２〕分解パターンを有するレチクルをレ
チクルステージ１７上に載置し、レチクルをレチクルス
テージ上でレチクルアライメント系２１を用いてアライ
メントする。 〔ステップ１０３〕次にレチクルブラインド１４の開口
形状や寸法を分解パターンに合わせる。 〔ステップ１０４〕続いて、ウェハ１６の全体のアライ
メントをアライメント系２０によって行う。尚、ウェハ
１６への露光がファーストプリントの場合は、ステップ
１０４は省略される。 〔ステップ１０５〕ＴＴＲアライメント系２２によりレ
チクル７とウェハ１６とのアライメントを行う。 〔ステップ１０６〕回折格子状パターン４やフライアイ
レンズ群６Ａ、６Ｂを分解パターンに合わせて最適に設
定し、照明光の入射角を決定する。 〔ステップ１０７〕露光を行う。 〔ステップ１０８〕ｎ＝ｎ＋１としｎをインクリメント
する。 〔ステップ１０９〕レチクルが指定枚数（２枚）に達し
たかどうか判断し、Ｙｅｓなら露光を終了し、Ｎｏなら
レチクルを交換しステップ１０１を実行する。
【００５０】以上のステップにより分解パターンの夫々
に対して最適な露光を行うことができ、分解パターンの
夫々を使って多重露光することによって得られた合成パ
ターンは最適な露光条件で露光されたパターンとなる。
ここで、以上のステップにおいて、レチクル７からレチ
クル７ａに交換されたとき、つまり、２回目のステップ
１０６では回折格子状パターン４が矢印方向に９０度回
転して、回折光Ｂ１、Ｂ２の発生する方向を９０度回転
させ、それに応じてフライアイレンズ群６Ａ、６Ｂも光
軸ＡＸを中心として９０度回転させることにより、照明
光束を最適化することができる。このとき前述の如くフ
ライアイレンズ群を４個設けておけば、回折格子状パタ
ーン４の回転にともなってフライアイレンズ群を光軸Ａ
Ｘを中心として回転させる必要がない。 また、パター
ン１３ａが図９（Ｂ）に示すようなパターン１３と微細
度の異なるパターンである場合は、夫々の分解パターン
１３、１３ａを同一レチクル上で２つ図９（Ｅ）に示す
ようにＡ、Ｂ２つの領域に分割し、レチクルブラインド
１４で領域Ａ、Ｂの照明領域を規定すればよい。この場
合前述のステップ１００、１０８、１０９でのｎ及び数
字の判断は分割数となる。このとき２回目のステップ１
０６では回折格子状パターン４は回転するのではなく、
回折格子状パターンそのものをピッチの異なるものと交
換可能であるようにする。
に対して最適な露光を行うことができ、分解パターンの
夫々を使って多重露光することによって得られた合成パ
ターンは最適な露光条件で露光されたパターンとなる。
ここで、以上のステップにおいて、レチクル７からレチ
クル７ａに交換されたとき、つまり、２回目のステップ
１０６では回折格子状パターン４が矢印方向に９０度回
転して、回折光Ｂ１、Ｂ２の発生する方向を９０度回転
させ、それに応じてフライアイレンズ群６Ａ、６Ｂも光
軸ＡＸを中心として９０度回転させることにより、照明
光束を最適化することができる。このとき前述の如くフ
ライアイレンズ群を４個設けておけば、回折格子状パタ
ーン４の回転にともなってフライアイレンズ群を光軸Ａ
Ｘを中心として回転させる必要がない。 また、パター
ン１３ａが図９（Ｂ）に示すようなパターン１３と微細
度の異なるパターンである場合は、夫々の分解パターン
１３、１３ａを同一レチクル上で２つ図９（Ｅ）に示す
ようにＡ、Ｂ２つの領域に分割し、レチクルブラインド
１４で領域Ａ、Ｂの照明領域を規定すればよい。この場
合前述のステップ１００、１０８、１０９でのｎ及び数
字の判断は分割数となる。このとき２回目のステップ１
０６では回折格子状パターン４は回転するのではなく、
回折格子状パターンそのものをピッチの異なるものと交
換可能であるようにする。
【００５１】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、以上の実施
例においては両側テレセントリックな投影光学系を使用
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。さらに、光源から発生する照明光のう
ち、特定の波長の光のみを利用する為に、照明光学系中
に干渉フィルター等の単色化手段を設けてもよい。
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、以上の実施
例においては両側テレセントリックな投影光学系を使用
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。さらに、光源から発生する照明光のう
ち、特定の波長の光のみを利用する為に、照明光学系中
に干渉フィルター等の単色化手段を設けてもよい。
【００５２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の方
法、及び装置では解像出来なかった複数方向に周期性を
持つ微細なパターンや複数の空間周波数成分を持つ微細
なパターンを解像することができる。また、焦点深度も
各分解パターンに対して増大させることができる。
法、及び装置では解像出来なかった複数方向に周期性を
持つ微細なパターンや複数の空間周波数成分を持つ微細
なパターンを解像することができる。また、焦点深度も
各分解パターンに対して増大させることができる。
【図１】本発明の一実施例による投影型露光装置の全体
構成を示す斜視図、
構成を示す斜視図、
【図２】図１の装置における制御系を表す図、
【図３】射出部から投影光学系までの光路を模式的に表
した図、
した図、
【図４】（Ａ）一次元のレチクルパターンを表す図、
（Ｂ）（Ａ）のパターンに対応した瞳共役面におけるフ
ライアイレンズ射出部の配置を説明する図、
（Ｂ）（Ａ）のパターンに対応した瞳共役面におけるフ
ライアイレンズ射出部の配置を説明する図、
【図５】、全体パターンを分割する一例を説明する図、
【図６】全体パターンを分割する別の例を説明する図、
【図７】本発明の一実施例による露光方法を説明する
図、
図、
【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）レチクルパターンを表
す図、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）レチクルパターンに対応
した瞳共役面における０次回折光成分、１次回折光成分
の分布を説明する図、
す図、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）レチクルパターンに対応
した瞳共役面における０次回折光成分、１次回折光成分
の分布を説明する図、
【図９】（Ａ）、（Ｂ）レチクルパターンを表す図、
（Ｃ）、（Ｄ）レチクルパターンに対応した瞳共役面に
おける０次回折光成分、１次回折光成分の分布を説明す
る図、（Ｅ）（Ａ）、（Ｂ）に示すパターンを２つの領
域に分けて形成した図、
（Ｃ）、（Ｄ）レチクルパターンに対応した瞳共役面に
おける０次回折光成分、１次回折光成分の分布を説明す
る図、（Ｅ）（Ａ）、（Ｂ）に示すパターンを２つの領
域に分けて形成した図、
【図１０】本発明により高解像度と高焦点深度が得られ
る原理を説明する図、
る原理を説明する図、
【図１１】従来の技術を説明する図である。
４…回折格子状パターン 、 ６…フライアイレンズ ７…レチクル 、１３、１３ａ、１３ｂ…レ
チクルパターン １４…レチクルブラインド 、１５…投影レンズ １６…ウェハ 、１７…レチクルステージ ２４…移動台 、２５…可動部材 ＡＸ…光軸、Ｅｐ…瞳面
チクルパターン １４…レチクルブラインド 、１５…投影レンズ １６…ウェハ 、１７…レチクルステージ ２４…移動台 、２５…可動部材 ＡＸ…光軸、Ｅｐ…瞳面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20
Claims (22)
- 【請求項１】感光基板に形成すべき全体パターンを複数
の分解されたパターンに分け、照明光学系を介して前記
複数の分解パターンの夫々に照明光を照射し、前記複数
の分解パターンを前記感光基板上の所定領域内に順次転
写する露光方法であって、 前記全体パターンの中で、微細度、又は周期方向に差異
がある部分を少なくとも第１の分解パターンと第２の分
解パターンとに分解し、前記第１の分解パターンのフー
リエ変換相当面を通る前記照明光を、前記第１の分解パ
ターンの微細度、又は周期方向に応じて前記照明光学系
の光軸から偏心した位置に中心を有する領域に集中させ
ることによって、前記照明光を前記光軸に対して傾けて
前記第１の分解パターンに照射する第１露光工程と、 前記第２の分解パターンのフーリエ変換相当面を通る前
記照明光を、前記第２の分解パターンの微細度、又は周
期方向に応じて前記光軸から偏心した位置に中心を有す
る領域に集中させることによって、前記照明光を前記光
軸に対して傾けて前記第２パターンに照射する第２露光
工程とを有し、 前記第１及び第２の分解パターンを前記所定領域内で重
ね合わせることを特徴とする露光方法。 - 【請求項２】前記第１及び第２の分解パターンの夫々
は、前記照明光の照射によって前記分解パターンから発
生する０次回折光と±ｎ次回折光の一方とが前記光軸か
らほぼ等距離に分布するように分解されることを特徴と
する請求項１に記載の露光方法。 - 【請求項３】前記分解パターンの周期方向に関する前記
照明光の入射角は、前記±ｎ次回折光の回折角のほぼ半
分であることを特徴とする請求項２に記載の露光方法。 - 【請求項４】感光基板に形成すべき全体パターンを複数
の分解されたパターンに分け、該分解パターンに照明光
を照射する照明光学系と、前記分解パターンの像を前記
感光基板上に投影する投影光学系とを備え、前記複数の
分解パターンの像を前記感光基板上の所定領域内に順次
転写する露光装置において、 前記全体パターンの中で、微細度、又は周期方向に差異
がある部分を少なくとも２つのパターンに分解し、該分
解パターンを個別に有する第１マスクと第２マスクとを
交換可能なマスク交換手段と、 前記照明光学系内で前記第１マスク、又は第２マスクと
ほぼフーリエ変換の関係になる面を通る前記照明光を、
互いに分離した少なくとも２つの位置で極大値を有する
光量分布に成形する光束分布成形手段と、 前記少なくとも２つの極大値を、前記分解パターンの微
細度、又は周期方向に応じて決まる量だけ、前記照明光
学系の光軸から偏心した離散的な位置に設定するように
前記光束分布成形手段を調整する調整手段とを備え、 前記調整手段によって前記第１マスクと前記第２マスク
とで前記光量分布を異ならせることを特徴とする露光装
置。 - 【請求項５】前記第１及び第２マスクの分解パターンを
前記所定領域内で重ね合わせるために、前記第１及び第
２マスクの各々と前記感光基板との相対位置関係を調整
する位置調整手段を更に備えることを特徴とする請求項
４に記載の露光装置。 - 【請求項６】感光基板に形成すべき全体パターンを複数
の分解されたパターンに分け、該分解パターンに照明光
を照射する照明光学系と、前記分解パターンの像を前記
感光基板上に投影する投影光学系とを備え、前記複数の
分解パターンの像を前記感光基板上の所定領域内に順次
転写する露光装置において、 前記全体パターンの中で、微細度、又は周期方向に差異
がある部分を複数のパターンに分解し、該複数の分解パ
ターンの少なくとも２つが個別に形成される同一マスク
上の互いに異なる領域に前記照明光が順次照射されるよ
うに、前記マスクと前記照明光の照射領域との関係を変
更する変更手段と、 前記照明光学系内で前記マスクとほぼフーリエ変換の関
係になる面を通る前記照明光を、互いに分離した少なく
とも２つの位置で極大値を有する光量分布に成形する光
束分布成形手段と、 前記少なくとも２つの極大値を、前記分解パターンの微
細度、又は周期方向に応じて決まる量だけ、前記照明光
学系の光軸に対して偏心した離散的な位置に設定するよ
うに前記光束分布成形手段を調整する調整手段とを備
え、 前記調整手段によって前記少なくとも２つの分解パター
ンで前記光量分布を異ならせることを特徴とする露光装
置。 - 【請求項７】前記調整手段は、前記照明光の照射によっ
て前記分解パターンから発生する０次回折光と±ｎ次回
折光の一方とが前記光軸からほぼ等距離に分布するよう
に前記光量分布を調整することを特徴とする請求項４又
は６記載の露光装置。 - 【請求項８】照明光学系を介してマスクに照射される照
明光で感光基板を露光する方法において、前記感光基板上で複数のパターンを合成して１つのパタ
ーンを形成するために、前記複数のパターンは互いに微
細度又は周期方向が異なる少なくとも第１及び第２パタ
ーンを含み、 前記照明光を前記第１パターンに照射して
前記感光基板を露光し、前記第２パターンに応じて前記
前記照明光学系内で前記マスクのパターン面とほぼフー
リエ変換の関係となる所定面上での前記照明光の光量分
布を変更するとともに、前記光量分布が変更された照明
光を前記第２パターンに照射して前記感光基板を露光す
ることを特徴とする露光方法。 - 【請求項９】前記照明光は、前記所定面上での光量分布
が前記照明光学系の光軸外で高められることを特徴とす
る請求項８に記載の露光方法。 - 【請求項１０】照明光学系を介してマスクに照射される
照明光で感光基板を露光する方法において、前記感光基板上に形成すべきパターンを、微細度、又は
周期方向が異なる複数のパターンに分けるとともに、 前
記照明光を前記複数のパターンにそれぞれ照射して前記
感光基板を多重露光するとき、前記複数のパターンにそ
れぞれ対応して前記照明光学系内で前記マスクのパター
ン面とほぼフーリエ変換の関係となる所定面上での前記
照明光の光量分布を変更することを特徴とする露光方
法。 - 【請求項１１】前記光量分布を変更するために、前記照
明光学系内の光学部材を交換することを特徴とする請求
項８〜１０のいずれか一項に記載の露光方法。 - 【請求項１２】前記光学部材は、前記照明光を入射して
回折光を発生する回折光学素子を含むことを特徴とする
請求項１１に記載の露光方法。 - 【請求項１３】前記回折光学素子は０次回折光の発生が
抑えられる位相型であることを特徴とする請求項１２に
記載の露光方法。 - 【請求項１４】前記光学部材は、前記照明光学系内でオ
プティカルインテグレータに対してその入射側に配置さ
れることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項
に記載の露光方法。 - 【請求項１５】照明光学系を介して光源からの照明光を
マスクに照射し、前記マスクを介して前記照明光で感光
基板を露光する方法において、 前記感光基板上で照明条件が異なる第１及び第２パター
ンを含む複数のパターンを合成して１つのパターンを形
成するために、前記複数のパターンにそれぞれ前記照明
光を照射して前記感光基板を多重露光するとき、前記照
明光学系内で前記マスクのパターン面とほぼフーリエ変
換の関係となる所定面上での前記照明光の光量分布を、
前記第１パターンと前記第２パターンとで異ならせるた
めに、前記照明光学系内で前記照明光を入射して回折光
を発生する回折光学素子を交換し、前記第１パターンで
は前記所定面上での光量分布を光軸外で高めるために用
いられる回折光学素子を前記照明光学系内に配置する こ
とを特徴とする露光方法。 - 【請求項１６】前記回折光学素子は前記光源と前記照明
光学系内のオプティカルインテグレータとの間に配置さ
れることを特徴とする請求項１５に記載の露光方法。 - 【請求項１７】前記所定面上での光量分布を変更すると
き、前記照明光学系内のズームレンズ 系を用いることを
特徴とする請求項１５又は１６に記載の露光方法。 - 【請求項１８】光源からの照明光をマスクに照射する照
明光学系を有し、前記マスクを介して前記照明光で感光
基板を露光する装置において、前記照明光学系内で前記マスクのパターン面とほぼフー
リエ変換の関係となる所定面上での前記照明光の光量分
布を変更するために、前記照明光学系内で前記照明光を
入射して回折光を発生する回折光学素子を交換する手段
を備え、 前記感光基板上で照明条件が異なる第１及び第２パター
ンを含む複数のパターンを合成して１つのパターンを形
成するために、 前記複数のパターンにそれぞれ前記照明
光を照射して前記感光基板を多重露光するとき、前記交
換手段によって前記第１パターンでは前記光量分布を光
軸外で高めるために用いられる第１回折光学素子が前記
照明光学系内に配置され、かつ前記第２パターンでは前
記第１回折光学素子と異なる第２回折光学素子が前記照
明光学系内に配置されることを特徴とする露光装置。 - 【請求項１９】前記第１及び第２回折光学素子はそれぞ
れ０次回折光の発生が抑えられる位相型であることを特
徴とする請求項１８に記載の露光装置。 - 【請求項２０】前記第１及び第２回折光学素子はそれぞ
れ前記光源と前記照明光学系内のオプティカルインテグ
レータとの間に配置されることを特徴とする請求項１８
又は１９に記載の露光装置。 - 【請求項２１】前記光量分布の変更に用いられ、前記照
明光学系内に配置されるズームレンズ系を更に備えるこ
とを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか一項に記載
の露光装置。 - 【請求項２２】前記ズームレンズ系は、前記照明光学系
内で前記回折光学素子とオプティカルインテグレータと
の間に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の
露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03034514A JP3084760B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 露光方法及び露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03034514A JP3084760B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 露光方法及び露光装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000100910A Division JP3255168B2 (ja) | 1991-02-28 | 2000-04-03 | 露光方法及びその露光方法を用いたデバイス製造方法、及び露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04273245A JPH04273245A (ja) | 1992-09-29 |
| JP3084760B2 true JP3084760B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=12416377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03034514A Expired - Lifetime JP3084760B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 露光方法及び露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084760B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9164389B2 (en) | 2013-08-29 | 2015-10-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Patterning method using electron beam and exposure system configured to perform the same |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH10284377A (ja) | 1997-04-07 | 1998-10-23 | Nikon Corp | 露光方法及び該方法を用いたデバイスの製造方法 |
| JP3385325B2 (ja) | 1998-11-09 | 2003-03-10 | 日本電気株式会社 | 格子パターンの露光方法および露光装置 |
| JP2000147743A (ja) | 1998-11-13 | 2000-05-26 | Nec Corp | 半導体製造用のレチクルとこれを用いた半導体装置の製造方法 |
| KR101124179B1 (ko) | 2003-04-09 | 2012-03-27 | 가부시키가이샤 니콘 | 노광 방법 및 장치, 그리고 디바이스 제조 방법 |
| TWI457712B (zh) | 2003-10-28 | 2014-10-21 | 尼康股份有限公司 | 照明光學裝置、投影曝光裝置、曝光方法以及元件製造方法 |
| TWI512335B (zh) | 2003-11-20 | 2015-12-11 | 尼康股份有限公司 | 光束變換元件、光學照明裝置、曝光裝置、以及曝光方法 |
| TWI360837B (en) | 2004-02-06 | 2012-03-21 | Nikon Corp | Polarization changing device, optical illumination |
| JP5106747B2 (ja) * | 2004-10-27 | 2012-12-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | パターン形成方法、半導体装置の製造方法及び露光用マスクセット |
| US7324185B2 (en) | 2005-03-04 | 2008-01-29 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US8248577B2 (en) | 2005-05-03 | 2012-08-21 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| EP1881521B1 (en) | 2005-05-12 | 2014-07-23 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus and exposure method |
| JP2008041710A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Fujitsu Ltd | 照明光学装置、露光方法及び設計方法 |
| JP5267029B2 (ja) | 2007-10-12 | 2013-08-21 | 株式会社ニコン | 照明光学装置、露光装置及びデバイスの製造方法 |
| US8379187B2 (en) | 2007-10-24 | 2013-02-19 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9116346B2 (en) | 2007-11-06 | 2015-08-25 | Nikon Corporation | Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP03034514A patent/JP3084760B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9164389B2 (en) | 2013-08-29 | 2015-10-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Patterning method using electron beam and exposure system configured to perform the same |
| US9411236B2 (en) | 2013-08-29 | 2016-08-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Patterning method using electron beam and exposure system configured to perform the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04273245A (ja) | 1992-09-29 |
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