JP3250563B2 - Photomask, exposure method, circuit pattern element manufacturing method using the exposure method, and exposure apparatus - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や液晶表示
素子製造のリソグラフィ工程で使用されるフォトマス
ク、さらにマスクのパターンを感光基板に転写する露光
方法及び投影露光装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask used in a lithography process for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device, an exposure method for transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate, and a projection exposure apparatus.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体素子等の回路パターンを形成する
ためのリソグラフィ工程においては、通常マスクまたは
レチクル（以下、レチクルと称す）に形成されたパター
ンを基板（半導体ウエハやガラスプレート等）上に転写
する方法が採用される。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。投影露光装置（例え
ばステッパー等）では、レチクルパターンの像が投影光
学系を介してウエハ上に結像投影される。2. Description of the Related Art In a lithography process for forming a circuit pattern of a semiconductor element or the like, a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, referred to as a reticle) is usually transferred onto a substrate (semiconductor wafer, glass plate, etc.). Is adopted. A photosensitive photoresist is applied on the substrate, and a circuit pattern is transferred to the photoresist according to an irradiation light image, that is, a pattern shape of a transparent portion of the reticle pattern. In a projection exposure apparatus (for example, a stepper), an image of a reticle pattern is formed and projected on a wafer via a projection optical system.

【０００３】この種の装置においては、レチクル上のパ
ターンが存在する面のフーリエ変換面となる照明光学系
の面（以後、照明光学系の瞳面と称す）、もしくはその
近傍の面内において、照明光束を照明光学系の光軸を中
心としたほぼ円形（あるいは矩形）に制限してレチクル
を照明する構成を採っていた。このため、照明光束はレ
チクルに対してほぼ垂直に近い角度で入射していた。ま
た、この装置に使用されるレチクル（石英等のガラス基
板）上には、照明光束に対する透過率がほぼ１００％で
ある透過部（レチクル裸面部）と、透過率がほぼ０％で
ある遮光部（クロム等）とで構成された回路パターンが
描かれていた。In this type of apparatus, a plane of an illumination optical system (hereinafter, referred to as a pupil plane of the illumination optical system) which is a Fourier transform plane of a plane on which a pattern on a reticle exists, or a plane in the vicinity thereof, A configuration is adopted in which the reticle is illuminated by restricting the illumination light beam to a substantially circular (or rectangular) shape centered on the optical axis of the illumination optical system. For this reason, the illumination light beam is incident on the reticle at an angle almost perpendicular. Further, on a reticle (a glass substrate made of quartz or the like) used in this apparatus, there are a transmission part (reticle naked surface part) having a transmittance of almost 100% with respect to an illumination light beam and a light shielding part having a transmittance of almost 0%. (Such as chrome) was drawn.

【０００４】さて、上記のようにレチクルに照射された
照明光束はレチクルパターンにより回折され、パターン
からは０次回折光と±１次回折光とが発生する。これら
の回折光は投影光学系により集光され、ウエハ上に干渉
縞、すなわちレチクルパターンの像が形成される。この
とき、０次回折光と±１次回折光とのなす角θ（レチク
ル側）は、露光光の波長をλ（μｍ）、投影光学系のレ
チクル側開口数をＮＡとすると、 sinθ＝λ／Ｐにより
決まる。The illuminating light beam irradiated on the reticle as described above is diffracted by the reticle pattern, and the pattern generates 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light. These diffracted lights are collected by the projection optical system, and interference fringes, that is, an image of a reticle pattern is formed on the wafer. At this time, the angle θ (reticle side) between the 0th-order diffracted light and the ± 1st-order diffracted light is sin θ = λ / P, where λ (μm) is the wavelength of the exposure light and NA is the reticle-side numerical aperture of the projection optical system. Is determined by

【０００５】ところで、パターンピッチが微細化すると
sinθが大きくなり、さらに sinθが投影光学系のレチ
クル側開口数（ＮＡ）よりも大きくなると、±１次回折
光はレチクルパターンのフーリエ変換面となる投影光学
系の面（以後、投影光学系の瞳面と称す）の有効径で制
限され、投影光学系を透過できなくなる。つまり、ウエ
ハ上には０次回折光のみしか到達せず、干渉縞（パター
ンの像）は生じないことになる。従って、上記の如き従
来の露光方法において、前述の透過部と遮光部のみから
なるレチクル（以後、通常レチクルと称す）を使用する
場合、ウエハ上に解像できるレチクルパターンの微細度
（最小パターンピッチ）Ｐは、 sinθ＝ＮＡより、Ｐ≒
λ／ＮＡなる関係式で与えられる。By the way, when the pattern pitch becomes finer,
When sinθ becomes larger and sinθ becomes larger than the reticle-side numerical aperture (NA) of the projection optical system, the ± 1st-order diffracted light becomes a surface of the projection optical system which becomes a Fourier transform surface of the reticle pattern (hereinafter, the pupil of the projection optical system). ), And cannot pass through the projection optical system. That is, only the zero-order diffracted light reaches the wafer, and no interference fringes (pattern images) are generated. Therefore, in the conventional exposure method as described above, when using a reticle consisting only of the above-mentioned transmission part and light-shielding part (hereinafter referred to as a normal reticle), the fineness of the reticle pattern that can be resolved on the wafer (minimum pattern pitch) ) P is P ≒ from sinθ = NA
It is given by a relational expression of λ / NA.

【０００６】これより、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／
ＮＡ程度となるが、実際のフォトリソグラフィ工程では
ウエハの湾曲、プロセスによるウエハの段差等の影響、
また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はプロセス係数と呼ばれ、通常０．６〜０．８程
度である。Accordingly, the minimum pattern size is pitch P
, The minimum pattern size is 0.5 × λ /
Although it is about NA, in the actual photolithography process, the curvature of the wafer, the influence of the step of the wafer due to the process, etc.,
Alternatively, a certain depth of focus is required due to the thickness of the photoresist itself. For this reason, the practical minimum resolution pattern size is expressed as k × λ / NA. Here, k is called a process coefficient, and is usually about 0.6 to 0.8.

【０００７】以上のことから、従来の露光方法において
より微細なパターンを露光転写するためには、より短い
波長の露光用光源（エキシマレーザ光源等）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
必要があった。しかしながら、露光光源を現在より短波
長化することは、エキシマレーザ光源等のランニングコ
ストが上昇すること、短波長領域では光の吸収が大きく
なるのでレジストの開発が困難であること等の理由によ
り現時点では難しい。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
絶望的である。仮に現状以上の大開口化が可能であると
しても、装置が大型化して高価になる上、±λ／ＮＡ²
で定まる焦点深度は開口数の増加に伴って急激に減少す
るため、実使用に必要な焦点深度がより小さくなり、実
用的な露光装置となり得ないといった問題がある。From the above, in order to expose and transfer a finer pattern in the conventional exposure method, an exposure light source having a shorter wavelength (such as an excimer laser light source) or a projection having a larger numerical aperture is used. Optical systems had to be used. However, shortening the wavelength of the exposure light source from the present is not possible because the running cost of excimer laser light sources and the like will increase, and the development of resist will be difficult due to the large light absorption in the short wavelength region. Is difficult. Moreover, the numerical aperture of the projection optical system is already close to the theoretical limit at present, and it is almost hopeless to increase the numerical aperture beyond this. Even if the aperture can be made larger than the current situation, the apparatus becomes large and expensive, and ± λ / NA ²
Is sharply reduced with an increase in the numerical aperture, so that there is a problem that the depth of focus required for actual use becomes smaller and a practical exposure apparatus cannot be obtained.

【０００８】そこで、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
部からの透過光に対してπ(rad) だけずらす、位相シフ
ター（誘電体薄膜等）を備えた位相シフトレチクルを使
用することも提案されている。位相シフトレチクルにつ
いては、例えば特公昭６２−５０８１１号公報に開示さ
れており、この位相シフトレチクルを使用すると、通常
レチクルを使用する場合に比べてより微細なパターンの
転写が可能となる。すなわち、解像力を向上させる効果
がある。In view of the above, a phase shifter (dielectric thin film) that shifts the phase of light transmitted from a specific portion of the reticle circuit pattern by π (rad) with respect to the light transmitted from another transmission portion. It has also been proposed to use a phase-shifting reticle with A phase shift reticle is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. Sho 62-50811. When this phase shift reticle is used, a finer pattern can be transferred than when a normal reticle is used. That is, there is an effect of improving the resolution.

【０００９】また、最近では照明条件の最適化、あるい
は露光方法の工夫等によって微細パターンの転写を可能
とする試みがなされており、例えば特定線幅のパターン
に対して最適な照明光学系の開口数（すなわちコヒーレ
ンスファクターσ）と投影光学系の開口数（N.A.）との
組み合わせをパターン線幅毎に選択することによって、
解像度や焦点深度を向上させる方法が提案されている。
さらに、照明光学系の瞳面、もしくはその近傍面内にお
ける照明光束の光量分布を輪帯状に規定し、レチクルパ
ターンに照明光束を照射する輪帯照明法、あるいはレチ
クルパターンの周期性に対応して特定方向から照明光束
を所定角度だけ傾斜させて照射する傾斜照明法等も提案
されている。Recently, attempts have been made to enable transfer of a fine pattern by optimizing illumination conditions or devising an exposure method. For example, an aperture of an illumination optical system that is optimal for a pattern having a specific line width is used. By selecting a combination of the number (ie, coherence factor σ) and the numerical aperture (NA) of the projection optical system for each pattern line width,
Methods for improving resolution and depth of focus have been proposed.
Further, the light amount distribution of the illumination light beam in the pupil plane of the illumination optical system or in the vicinity thereof is defined in an annular shape, and the reticle pattern is irradiated with the illumination light beam according to the annular illumination method or the periodicity of the reticle pattern. An oblique illumination method of irradiating an illumination light beam at a predetermined angle from a specific direction and irradiating the same has also been proposed.

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の如
き従来の技術において、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。また、輪帯照明法や傾斜照明法では照明
光学系の構成が複雑になってコストが上昇するといった
問題がある。However, in the prior art as described above, the phase shift reticle is expensive due to the complicated manufacturing process, and many inspection and repair methods have not been established yet. The problem remains. Further, the annular illumination method and the oblique illumination method have a problem that the configuration of the illumination optical system is complicated and the cost is increased.

【００１１】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、位相シフトレチクルや照明光学系の改良を必要とせ
ず、高解像度かつ大焦点深度の投影露光を実現すること
を目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to realize high-resolution projection exposure with a large depth of focus without requiring an improvement in a phase shift reticle or an illumination optical system.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】 かかる問題点を解決す
るために請求項１に記載の発明では、所定波長λの照明
光（ＩＬ）に対してほぼ透明な基板（１、Ｒ）に形成さ
れた微細パターン（ＲＰ１〜ＲＰ５、ＰＡ）を、基板
（Ｗ）上へ転写するために使用されるフォトマスクにお
いて、ピッチＰＧで周期的に形成され、且つ該微細パタ
ーンに対して該照明光の入射側に所定間隔Δｔだけ離し
て設けられた回折格子パターン（ＲＧ１〜ＲＧ５、１
４）を有し、該回折格子パターンに垂直に入射する該照
明光を該微細パターンに照明するための照明光学系（１
０〜１３）の開口数をＮＡとすると、該所定間隔Δｔが
「Δｔ≧ＰＧ／２ＮＡ」なる関係を満たすように構成し
た。また請求項１０に記載の発明では、所定波長λの照
明光（ＩＬ）をマスク（１，Ｒ）に照射することによっ
て、該マスクに形成された微細パターン（ＲＰ１〜ＲＰ
５、ＰＡ）を、投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）
上に露光する露光方法において、該微細パターンに対し
て該照明光の入射側に所定間隔Δｔだけ離して配置さ
れ、且つピッチＰＧで周期的に形成された回折格子パタ
ーン（ＲＧ１〜ＲＧ５、１４）を用いて該照明光を偏向
させることにより、該回折格子パターンに垂直に入射す
る該照明光を該マスクに対して傾けて該微細パターンに
照射することとし、該照明光を該微細パターンに照明す
るための照明光学系（１０〜１３）の開口数をＮＡとす
ると、該所定間隔Δｔは、「Δｔ≧ＰＧ／２ＮＡ」なる
関係を満たすこととした。また請求項１５に記載の発明
では、所定波長λの照明光（ＩＬ）をほぼ均一な強度分
布に形成するとともに、該均一な照明光をマスク（１、
２、Ｒ）に照射する開口数ＮＡの照明光学系（１０〜１
３）と、該マスクに形成された微細パターン（ＲＰ１〜
ＲＰ５、ＰＡ）の像を、基板（Ｗ）上に投影する投影光
学系（ＰＬ）と、該微細パターンに対して該照明光の入
射側に所定間隔Δｔだけ離して配置され、且つピッチＰ
Ｇで周期的に形成された回折格子パターン（ＲＧ１〜Ｒ
Ｇ５、１４）を備えた偏向部材（１、ＧＰ１〜ＧＰ３、
２、１４）とを露光装置に構成し、該回折格子パターン
に垂直に入射する前記照明光を、該偏向部材により該マ
スクに対して傾けて該微細パターンに照射することと
し、該所定間隔Δｔが「Δｔ≧ＰＧ／２ＮＡ」なる関係
を満たすよう構成した。また請求項１７に記載の発明で
は、所定波長λの照明光（ＩＬ）をほぼ均一な強度分布
に形成するとともに、該均一な照明光をマスク（Ｒ）に
照射するための照明光学系（１０〜１３）と、該マスク
に形成された微細パターン（ＰＡ）の像を、基板（Ｗ）
上に投影する投影光学系（ＰＬ）と、該照明光を偏向せ
しめて該マスクに照射せしめる偏向部材（１４）と、該
照明光学系と該マスクとの間に該偏向部材を該マスクと
は独立に配置して保持する保持部材（２５）とを、露光
装置に構成した。なお、本発明の構成を説明する際に、
上記では実施例の図（符号）を用いたが、これにより本
発明が実施例に限定されるものでは無い。According to the first aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the substrate is formed on a substrate (1, R) that is substantially transparent to illumination light (IL) having a predetermined wavelength λ. In the photomask used for transferring the fine pattern (RP1 to RP5, PA) onto the substrate (W), the fine pattern (RP1 to RP5, PA) is periodically formed at a pitch PG, and the illumination light is incident on the fine pattern. Diffraction grating patterns (RG1 to RG5, 1
4) and an illumination optical system (1) for illuminating the illumination light perpendicularly incident on the diffraction grating pattern onto the fine pattern.
Assuming that the numerical aperture of 0 to 13) is NA, the predetermined interval Δt is configured to satisfy the relationship of “Δt ≧ PG / 2NA”. According to the tenth aspect of the present invention, the mask (1, R) is irradiated with the illumination light (IL) having the predetermined wavelength λ to thereby form the fine patterns (RP1 to RP) formed on the mask.
5, PA) is transferred to the substrate (W) via the projection optical system (PL).
In an exposure method of exposing upward, a diffraction grating pattern (RG1 to RG5, 14) which is arranged at a predetermined interval Δt on the incident side of the illumination light with respect to the fine pattern and is periodically formed at a pitch PG. by deflecting the illumination light by using, to vertically incident on the diffraction grating pattern
When the illumination light is irradiated on the fine pattern while being inclined with respect to the mask, and the numerical aperture of an illumination optical system (10 to 13) for illuminating the illumination light on the fine pattern is NA, The predetermined interval Δt satisfies the relationship “Δt ≧ PG / 2NA”. According to the fifteenth aspect of the present invention, the illumination light (IL) having the predetermined wavelength λ is formed into a substantially uniform intensity distribution, and the uniform illumination light is masked (1, 2).
2, R) to the illumination optical system (10-1
3) and fine patterns (RP1 to RP1) formed on the mask.
A projection optical system (PL) for projecting the image of RP5, PA) onto the substrate (W), and a pitch P arranged on the incident side of the illumination light with respect to the fine pattern at a predetermined interval Δt.
G diffraction grating patterns (RG1 to R
G5, 14), the deflecting member (1, GP1 to GP3,
2, 14) in an exposure apparatus, and the diffraction grating pattern
The illumination light perpendicularly incident on the fine pattern is irradiated on the fine pattern while being inclined with respect to the mask by the deflecting member , and the predetermined interval Δt satisfies a relationship of “Δt ≧ PG / 2NA”. In the invention according to claim 17, the illumination optical system (10) for forming the illumination light (IL) having the predetermined wavelength λ into a substantially uniform intensity distribution and irradiating the uniform illumination light to the mask (R). 13) and the image of the fine pattern (PA) formed on the mask is transferred to the substrate (W)
A projection optical system (PL) for projecting the illumination light onto the mask, a deflecting member (14) for deflecting the illumination light to irradiate the mask, and disposing the deflecting member between the illumination optical system and the mask; A holding member (25) which is arranged and held independently is configured in the exposure apparatus. In describing the configuration of the present invention,
In the above, the drawings (reference numerals) of the embodiments are used, but the present invention is not limited to the embodiments.

【００１３】[0013]

【作用】 請求項１、請求項１０、請求項１５に記載の
発明によれば、マスクパターンと回折格子パターンとの
間隔Δｔを「Δｔ≧Ｐ２／２ＮＡ」という関係を満たす
ように構成したので、回折格子パターンＲＧが被露光基
板に転写されてしまうことの影響等を除去することがで
きる。また請求項１７に記載の発明によれば、偏向部材
を、マスクと照明光学系との間に、マスクとは独立に配
置して保持する保持部材を構成したので、例えばマスク
パターンに対して最適な偏向特性を持つ偏向部材を任意
に配置せしめることも可能となり、任意のマスクパター
ンに対して常に最適な傾斜照明を行う露光装置を実現す
ることができる。According to the first, second and third aspects of the present invention,
According to the present invention, the interval Δt between the mask pattern and the diffraction grating pattern is configured to satisfy the relationship of “Δt ≧ P2 / 2NA”, so that the diffraction grating pattern RG is transferred to the substrate to be exposed. Can be removed. According to the seventeenth aspect of the present invention, since the holding member for arranging and holding the deflecting member between the mask and the illumination optical system independently of the mask is formed, for example, the deflection member is optimal for the mask pattern. It is also possible to arbitrarily arrange a deflecting member having an appropriate deflecting characteristic, and it is possible to realize an exposure apparatus that always performs optimal tilt illumination on an arbitrary mask pattern.

【００１４】以下、図１０を参照して本発明の原理を説
明する。図１０では、照明光（主光線）ＩＬが光軸ＡＸ
に対してψだけ傾いた角度でレチクルＲに入射する様子
を示している。一般に、レチクルパターンＲＰ₁ は周期
的なパターンを多く含んでいる。従って、照明光ＩＬが
照射されたレチクルパターンＲＰ₁ からは、０次回折光
成分Ｄ₀ 及び±１次回折光成分Ｄ_P 、Ｄ_m 及びより高次
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。このとき、図１０に示すような傾斜照明を行う
と、レチクルパターン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、ある傾き（角度ず
れ）をもって発生することになる。The principle of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 10, the illumination light (principal ray) IL is the optical axis AX.
3 shows a state where light is incident on the reticle R at an angle inclined by ψ. In general, the reticle pattern RP ₁ contains many periodic pattern. Therefore, from the illumination light reticle pattern RP ₁ that IL is irradiated, 0-order diffracted light component D ₀ and ± 1-order diffracted light component D _P, is D _m and more diffracted light components of higher order, depending on the fineness of the pattern Occurs in the direction. At this time, if the oblique illumination as shown in FIG. 10 is performed, the diffracted light components of each order generated from the reticle pattern are also generated with a certain inclination (angle shift) as compared with the case where the illumination is performed vertically.

【００１５】さて、照明光ＩＬはレチクルパターンＲＰ
₁ 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θ_P だけ傾
いて進む＋１次回折光Ｄ_P 、及び０次回折光Ｄ₀ に対し
てθ_m だけ傾いて進む−１次回折光Ｄ_m を発生する。こ
こで、照明光ＩＬは両側テレセントリックな投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いてレチクルパタ
ーンＲＰ₁ 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。従って、＋１次回折光Ｄ_P は光軸ＡＸに対して
（θ_P ＋ψ）の方向に進行し、−１次回折光Ｄ_m は光軸
ＡＸに対して（θ_m −ψ）の方向に進行する。このと
き、レチクルパターンのピッチをＰ_R とすると、回折角
θ_P 、θ_m は次式で表される。尚、ここでは＋１次回折
光Ｄ_P と−１次回折光Ｄ_m の両方が投影光学系ＰＬの瞳
面Ｅｐを通過しているものとする。The illumination light IL has a reticle pattern RP.
Is diffracted by _1, the optical axis 0-order diffracted light D which proceeds only direction inclined ψ relative AX _0, 0 +1 order diffracted light D _P advancing inclined by theta _P relative order diffracted light, and 0 to-order diffracted light D ₀ generating a theta _m inclined by -1st-order diffracted light D _m traveling Te. Here, the illumination light IL is incident on the reticle pattern RP ₁ is inclined by an angle ψ with respect to the optical axis AX of the double telecentric projection optical system PL, 0-order diffracted light D ₀ also the optical axis AX of the projection optical system It proceeds in a direction inclined by an angle ψ. Thus, the + 1st-order diffracted light D _P travels in the direction of the optical axis _{AX (θ P + ψ),} -1 -order diffracted light D _m proceeds in the direction of the optical axis AX (θ _m -ψ). At this time, assuming that the pitch of the reticle pattern is P _R , the diffraction angles θ _P and θ _m are represented by the following equations. Here, it is assumed that +1 both-order diffracted light D _P and -1-order diffracted light D _m is passing through the pupil plane Ep of the projection optical system PL.

【００１６】[0016]

【数１】 (Equation 1)

【００１７】ところで、レチクルパターンＲＰ₁ の微細
化に伴って回折角が増大すると、まず角度（θ_P ＋ψ）
の方向に進行する＋１次回折光Ｄ_P が投影光学系ＰＬの
瞳面Ｅｐを透過できなくなる。すなわち、投影光学系Ｐ
Ｌのレチクル側開口数をＮＡ _R とすると、sin(θ_P ＋
ψ）＞ＮＡ_R の関係になってくる。しかし、照明光ＩＬ
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Ｄ_m は、投影光学系ＰＬに入
射可能となる。すなわち、sin(θ_m −ψ）＜ＮＡ _R の関
係になる。By the way, the reticle pattern RP₁Fine
When the diffraction angle increases with the progress of_P+ Ψ)
+ 1st order diffracted light D traveling in the direction of_PIs the projection optical system PL
The light cannot pass through the pupil plane Ep. That is, the projection optical system P
NA on the reticle side of L _RThen sin (θ_P+
ψ)> NA_RIt comes to the relationship. However, the illumination light IL
At an angle with respect to the optical axis AX,
-1st order diffracted light D_mEnters the projection optical system PL.
Will be fireable. That is, sin (θ_m−ψ) <NA _RNoseki
Be in charge.

【００１８】従って、ウエハＷ上には０次回折光Ｄ₀ と
−１次回折光Ｄ_m との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ＲＰ₁ の像であり、レチク
ルパターンＲＰ₁ 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エハＷ上に塗布
されたレジスト層に、レチクルパターンＲＰ₁ の像をパ
ターニングすることが可能となる。[0018] Therefore, on the wafer W 0 interference fringes caused by two light beams of the diffracted light D ₀ and -1-order diffracted light D _m occurs. This interference pattern is an image of the reticle pattern RP _1, the reticle pattern RP ₁ is 1: When 1 line and space, the resist layer coated on the wafer W is about 90% of the contrast, the reticle pattern RP It becomes possible to pattern _one image.

【００１９】このときの解像限界は、sin(θ_m −ψ）＝
ＮＡ_R となるときであり、従って、転写可能な最小パタ
ーンのレチクル側でのピッチは次式で表される。At this time, the resolution limit is sin (θ _m −ψ) =
This is the time when _{N R} is reached, and therefore, the pitch on the reticle side of the minimum transferable pattern is represented by the following equation.

【００２０】[0020]

【数２】 (Equation 2)

【００２１】一例として、 sinψを０．５×ＮＡ_R 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
最小ピッチは次式で表される。As an example, if sinψ is determined to be about 0.5 × NA _R , the minimum pitch of a pattern on a reticle that can be transferred is expressed by the following equation.

【００２２】[0022]

【数３】 (Equation 3)

【００２３】一方、上述した如く照明光の瞳面Ｅｐ上で
の光量分布が光軸ＡＸを中心とする円形領域内である従
来の垂直照明の場合、解像限界はＰ_R ≒λ／ＮＡ_R であ
った。従って、傾斜照明法では従来の垂直照明より高い
解像度が実現できることがわかる。以上のことから本発
明では、レチクルパターンに対して照明光の入射側（光
源側）に所定間隔だけ離して偏向部材を設ける。例えば
偏向部材として回折格子パターンを用いることとし、当
該パターンの周期（ピッチ）方向とレチクルパターンの
ピッチ方向とがほぼ一致するように、回折格子パターン
をレチクルのガラス面に形成することとした（図１参
照）。このとき、照明光ＩＬが光軸ＡＸに対して角度ψ
（上記数式２から明らかなようにレチクルパターンのピ
ッチＰ_R から一義的に定められる角度）だけ傾いてレチ
クルパターンＲＰ₁ に入射するように、回折格子パター
ンＲＧ₁ は照明光ＩＬを角度ψだけ偏向（回折）させる
必要があるため、そのピッチＰ_G をＰ_G ＝２×Ｐ_R なる
関係に定めておく。On the other hand, as described above, in the case of the conventional vertical illumination in which the light quantity distribution of the illumination light on the pupil plane Ep is within a circular area centered on the optical axis AX, the resolution limit is P _R ≒ λ / NA _R Met. Therefore, it can be seen that the tilt illumination method can realize a higher resolution than the conventional vertical illumination. As described above, in the present invention, the deflecting member is provided at a predetermined interval on the incident side (light source side) of the illumination light with respect to the reticle pattern. For example, a diffraction grating pattern is used as the deflecting member, and the diffraction grating pattern is formed on the glass surface of the reticle so that the period (pitch) direction of the pattern substantially matches the pitch direction of the reticle pattern (FIG. 1). At this time, the illumination light IL has an angle ψ with respect to the optical axis AX.
To be incident on the reticle pattern RP ₁ inclined by an (angle subtended uniquely from the pitch P _R of the reticle pattern As apparent from the above equation 2), a diffraction grating pattern RG ₁ is deflected illumination light IL by the angle ψ since it is necessary to (diffraction), previously set the pitch P _G to P _G = 2 × P _R becomes relevant.

【００２４】この結果、従来通りの垂直照明を採用して
も、回折格子パターンＲＧ₁ からは回折角ψ(sinψ＝λ
／Ｐ_G ＝λ／２Ｐ_R ）で±１次回折光Ｌ₁ 、Ｌ₂ が発生
し、これらの回折光Ｌ₁ 、Ｌ₂ は角度ψだけ傾いてレチ
クルパターンＲＰ₁ に照射されることになる。これによ
り、レチクルパターンＲＰ₁ から発生する０次回折光Ｄ
₀ と１次回折光Ｄ_m とが角度ψ₀ (sinψ₀ ＝λ／Ｐ_R ＝
２ sinψ）をもって投影光学系ＰＬの瞳面Ｅｐに入射す
る、換言すれば０次回折光Ｄ₀ と１次回折光Ｄ _m とはそ
の光軸ＡＸに対する角度（射出角）がともにψとなって
発生することになり、高解像度のパターン転写が可能と
なる。尚、回折格子パターンＲＧ₁ からの±１次回折光
Ｌ₁ 、Ｌ₂ は光軸ＡＸに対して対称的に傾いてレチクル
パターンＲＰ₁ に照射されるので、例えばレチクルパタ
ーンＲＰ₁ が１次元のラインアンドスペースパターンの
場合、投影光学系ＰＬの瞳面Ｅｐにおける照度分布、す
わなちレチクルパターンＲＰ₁ からの回折光が通過する
２つの部分領域の各照度をほぼ等しくすることができ
る。特に回折格子パターンＲＧ₁ を位相型回折格子と
し、露光波長λ、ピッチＰ_G のもとで最適化されている
とき、回折格子パターンＲＧ₁ からの０次光の発生を防
止して±１次回折光Ｌ₁ 、Ｌ₂ のみを発生させることが
可能となり、原理的には傾斜照明法と全く等しくなる。
一方、０次光の発生を残した場合には、０次光を含めた
全回折光がレチクルパターンを照明することになり、見
掛け上照明光学系のコヒーレンスファクター（σ値）を
増大させる効果が得られる。As a result, the conventional vertical illumination is adopted.
Also the diffraction grating pattern RG₁From the diffraction angle ψ (sinψ = λ
/ P_G= Λ / 2P_R± 1st order diffracted light L₁, L_TwoOccurs
And these diffracted light L₁, L_TwoIs tilted by angle ψ
Circle pattern RP₁Will be irradiated. This
Reticle pattern RP₁0th order diffracted light D generated from
₀And first-order diffracted light D_mAnd the angle ψ₀(sinψ₀= Λ / P_R=
2 sinψ) and enters the pupil plane Ep of the projection optical system PL.
In other words, the 0th-order diffracted light D₀And first-order diffracted light D _mWhat is
Are both 射出 with respect to the optical axis AX (exit angle).
And high-resolution pattern transfer is possible.
Become. Incidentally, the diffraction grating pattern RG₁± 1st order diffracted light from
L₁, L_TwoIs a reticle inclined symmetrically with respect to the optical axis AX.
Pattern RP₁Reticle pattern
RP₁Is a one-dimensional line and space pattern
In this case, the illuminance distribution on the pupil plane Ep of the projection optical system PL,
Snatch reticle pattern RP₁Diffracted light from
The illuminance of each of the two partial areas can be made almost equal
You. Especially the diffraction grating pattern RG₁And the phase type diffraction grating
Exposure wavelength λ, pitch P_GOptimized under
When the diffraction grating pattern RG₁Generation of zero-order light from
Stop and ± 1st order diffracted light L₁, L_TwoCan only cause
It is possible, and in principle, it is completely equivalent to the oblique illumination method.
On the other hand, when the generation of the zero-order light was left, the zero-order light was included.
All the diffracted light will illuminate the reticle pattern,
The coherence factor (σ value) of the overhead illumination optical system
The effect of increasing is obtained.

【００２５】ところで、次にレチクルパターンに対して
特定の入射角で照明光を照射することで、０次回折光成
分と１次回折光成分とを用いてウエ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
ついて簡単に説明する。図１０に示したように、ウエハ
Ｗが投影光学系ＰＬ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ＲＰ₁ 中の１点を出
てウエハＷ上の一点に達する各回折光成分は、投影光学
系ＰＬ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ＰＬの瞳面Ｅｐのほぼ中心（光軸近傍）を通
過する場合でも、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。Next, by irradiating the reticle pattern with illumination light at a specific incident angle, an image forming pattern is formed on the wafer using the 0th-order diffracted light component and the 1st-order diffracted light component. The reason why the depth of focus is increased will be briefly described. As shown in FIG. 10, when the wafer W coincides with the focal position of the projection optical system PL (the best focus plane) is at one point on the wafer W out of the one point in the reticle pattern RP ₁ Reached diffracted light components have the same optical path length regardless of which part of the projection optical system PL passes. For this reason, even when the 0th-order diffracted light component passes through substantially the center (near the optical axis) of the pupil plane Ep of the projection optical system PL, the optical path length of the 0th-order diffracted light component and the other diffracted light components are different. Equal, mutual wavefront aberration is also zero.

【００２６】しかし、ウエハＷが投影光学系ＰＬ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成分の光路長は光軸近傍を通る０
次回折光成分に対して焦点前方（投影光学系ＰＬから遠
ざかる方）では短く、焦点後方（投影光学系ＰＬ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、・・・・の各回折光成分は
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。However, when the wafer W is in a defocus state where the focal position of the projection optical system PL is not coincident, the optical path length of the obliquely incident high-order diffracted light component passes through the vicinity of the optical axis.
With respect to the next-order diffracted light component, it is short before the focal point (away from the projection optical system PL), and long behind the focal point (approaching the projection optical system PL), and the difference depends on the difference in the incident angle. Therefore, the diffracted light components of the 0th order, ± 1st order,... Mutually form wavefront aberrations, causing blur before and after the focal position.

【００２７】前述のデフォーカスによる波面収差は、ウ
エハＷの焦点位置からのずれ量をΔＦ、各回折光成分が
−（負）側に入射するときの入射角θ_w の正弦をｒ（＝
sinθ_w ) とすると、ΔＦｒ² ／２で与えられる量であ
る。このとき、ｒは各回折光成分の瞳面Ｅｐでの光軸Ａ
Ｘからの距離を表わす。従来の投影型露光装置（ステッ
パー）では、０次回折光Ｄ₀ は光軸ＡＸの近傍を通るの
でｒ（０次）＝０となる。一方、±１次回折光Ｄ_P 、Ｄ
_m は、ｒ（１次）＝Ｍ・λ／Ｐ_R となる（Ｍは投影光学
系の結像倍率）。従って、０次回折光Ｄ₀ と±１次回折
光Ｄ_P 、Ｄ_m とのデフォーカスによる波面収差は、ΔＦ
・Ｍ²(λ／Ｐ_R )²／２となる。The wavefront aberration due to defocusing of the foregoing, the amount of shift from the focus position of the wafer W [Delta] F, the diffracted light component - the sine of the incident angle theta _w when entering the (negative) side r (=
When sin [theta _w), is an amount given by ΔFr ^2/2. At this time, r is the optical axis A of each diffracted light component on the pupil plane Ep.
Represents the distance from X. In the conventional projection exposure apparatus (stepper), 0-order diffracted light D ₀ becomes r (0-order) = 0 because passing near the optical axis AX. On the other hand, ± first-order diffracted lights D _P and D
_m is, r (1-order) = the M · λ / P _R (M is the magnification of the projection optical system). Therefore, zero-order diffracted light D ₀ and ± 1-order diffracted light D _P, the wavefront aberration due to defocusing of the D _m is, [Delta] F
_{^{· M 2 (λ / P R}} ) becomes a ^2/2.

【００２８】一方、本発明における投影型露光装置で
は、図１２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。さらに、−１次回折光成分Ｄ
_m の瞳面における光軸からの距離はｒ（−１次）＝Ｍ・
sin(θ_m −ψ）となる。そしてこのとき、 sinψ＝sin
(θ_m −ψ）となれば、０次回折光成分Ｄ₀ と−１次回
折光成分Ｄ_m のデフォーカスによる相対的な波面収差は
零となり、ウエハＷが焦点位置より光軸方向に若干ずれ
てもパターンＲＰ₁ 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、上記数式２のようにsin(θ_m −ψ）＋ sinψ＝λ
／Ｐ_R であることから、照明光束ＩＬのレチクルＲへの
入射角ψを、ピッチＰ_R のパターンに対して sinψ＝λ
／２Ｐ_R （＝λ／Ｐ_G ）なる関係に定めれば、焦点深度
を極めて増大させることが可能である。本発明では、上
記の如く偏向部材によって sinψ＝λ／２Ｐ_R なる関係
が達成されているので、大焦点深度も得られることにな
る。On the other hand, in the projection type exposure apparatus in the present invention, 0-order diffracted light component D ₀ as shown in FIG. 12 the optical axis AX
From the optical axis AX of the 0th-order diffracted light component on the pupil plane Ep is r (0
Next) = M · sinψ. Further, the -1st-order diffracted light component D
The distance of the _m from the optical axis on the pupil plane is r (−1 order) = M ·
sin (θ _m −ψ). And at this time, sinψ = sin
if a (θ _m -ψ), 0 relative wavefront aberration due to defocusing of the order diffracted light component D ₀ and -1-order diffracted light component D _m becomes zero, the wafer W is slightly deviated in the optical axis direction from the focal position also image blur pattern RP ₁ would not occur large as conventional. That is, the depth of focus increases.
Further, as in the above equation 2, sin (θ _m −ψ) + sinψ = λ
/ P because it is _R, the incident angle ψ to the reticle R of the illumination light beam IL, sinψ = λ with respect to the pattern of pitch P _R
By defining the relationship of / 2P _R (= λ / P _G ), it is possible to greatly increase the depth of focus. In the present invention, since sinψ = λ / 2P _R the relationship by the deflection member as described above has been achieved, so that a large depth of focus can be obtained.

【００２９】[0029]

【実施例】図１は本発明の第１の実施例によるフォトマ
スク（レチクル）の構成を示す模式図である。本実施例
では、このレチクルを投影露光装置を適用するのを前提
として説明する。図１において、レチクルＲは互いにほ
ぼ平行な２つの面を有する透明基板（露光波長λに対し
てほぼ透明な基板であって、例えば石英等のガラス基
板）の一方の面に、遮光材（クロム等）で１次元のライ
ンアンドスペースパターンＲＰ₁ が形成されるととも
に、他方の面（ガラス面）には偏向部材としての１次元
の回折格子パターン（ここでは位相型回折格子とする）
ＲＧ₁(デューティ比は１：１）が形成されている。従っ
て、レチクルパターンＲＰ₁ と回折格子パターンＲＧ₁
とは、互いにほぼ平行に対向して配置される。回折格子
パターンＲＧ₁ は、その周期（ピッチ）方向がレチクル
パターンＲＰ₁ のピッチ方向（図ではＸ方向）とほぼ一
致するように形成されるとともに、そのピッチＰ_G がＰ
_G ＝２Ｐ_R なる関係に定められている。また、本実施例
では位相型回折格子を用いることとしたので、レチクル
１の屈折率をｎとしたとき、回折格子の溝の深さｄは次
式のように定められる。FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a photomask (reticle) according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, description will be made on the assumption that the reticle is applied to a projection exposure apparatus. In FIG. 1, a reticle R is provided on one surface of a transparent substrate (substrate substantially transparent to the exposure wavelength λ, for example, a glass substrate such as quartz) having two surfaces substantially parallel to each other, with a light shielding material (chrome with one-dimensional line-and-space pattern RP ₁ is formed at equal), the other surface (glass surface) and a phase type diffraction grating is one-dimensional diffraction grating pattern as the deflecting member (here)
RG ₁ (duty ratio is 1: 1) is formed. Therefore, the reticle pattern RP ₁ and the diffraction grating pattern RG ₁
Are disposed substantially parallel to each other and opposed to each other. Diffraction grating pattern RG _1, together with the period (pitch) direction is formed so as to substantially coincide with the (X direction in the drawing) the pitch direction of the reticle pattern RP _1, the pitch P _G is P
It is defined in _G = 2P _R the relationship. Further, in this embodiment, since the phase type diffraction grating is used, when the refractive index of the reticle 1 is n, the depth d of the groove of the diffraction grating is determined as follows.

【００３０】[0030]

【数４】 (Equation 4)

【００３１】これにより、露光光（ｉ線、ＫｒＦエキシ
マレーザ等）ＩＬがほぼ垂直に回折格子パターンＲＧ₁
に照射されると、パターンＲＧ₁ からは±１次回折光Ｌ
₁ 、Ｌ₂ のみが発生し、±１次回折光Ｌ₁ 、Ｌ₂ はレチ
クル１と垂直な方向（投影光学系の光軸方向）に対して
互いに角度ψ(sinψ＝λ／Ｐ_G ）だけ傾いて対称的にレ
チクルパターンＲＰ₁ に入射することになる。この結
果、レチクルパターンＲＰ₁ から発生する±１次回折光
のいずれか一方と０次回折光とが、投影光学系中のレチ
クルパターンに対するフーリエ変換面（以下、投影光学
系の瞳面と称す）Ｅｐ、もしくはその近傍の面内で、投
影光学系の光軸ＡＸからほぼ等距離だけ離れた２つの部
分領域ＳＰ₁ 、ＳＰ₂ を通過し（図３参照）、高解像度
と大焦点深度とが得られることになる。As a result, the exposure light (i-line, KrF excimer laser, etc.) IL is made almost perpendicular to the diffraction grating pattern RG _1.
When irradiated to, ± from pattern RG ₁ 1-order diffracted light L
_1, L ₂ only occurs, inclined by ± 1-order diffracted light L _1, L ₂ are angles relative to the reticle 1 and the vertical direction (optical axis direction of the projection optical system) ψ (sinψ = λ / P G) symmetrically to be incident on the reticle pattern RP ₁ Te. As a result, either the ± 1-order diffracted light generated from the reticle pattern RP ₁ and 0-order diffracted light is a Fourier transform plane with respect to the reticle pattern in the projection optical system (hereinafter, referred to as a pupil plane of the projection optical system) Ep, Alternatively, the light passes through _two partial areas SP ₁ and SP ₂ that are almost equidistant from the optical axis AX of the projection optical system in a plane near the same (see FIG. 3), and a high resolution and a large depth of focus can be obtained. Will be.

【００３２】このとき、図１においてレチクルパターン
ＲＰ₁ の一点に着目すると、パターンＲＰ₁ からは回折
光Ｌ₁ による０次回折光Ｌ₁(0)と回折光Ｌ₂ による−１
次回折光Ｌ₂(-1) とが同一方向に発生するとともに、回
折光Ｌ₁ による＋１次回折光Ｌ₁(+1) と回折光Ｌ₂ によ
る０次回折光Ｌ₂(0)とが同一方向に発生することにな
る。これは、レチクルパターンＲＰ₁ に対して±１次回
折光Ｌ₁ 、Ｌ₂ の各々が対称的に傾斜して照射されるた
めである。従って、投影光学系の瞳面Ｅｐでの照度分
布、すなわち回折光Ｌ₁(0)とＬ₂(-1) とが通過する部分
領域（例えばＳＰ₁)と、回折光Ｌ₁(+1) とＬ₂(0)とが通
過する部分領域（例えばＳＰ₂)との各照度がほぼ等しく
なり、これによってレジスト像にだれ等が生じることが
なくなる。[0032] At this time, when attention is paid to one point of the reticle pattern RP ₁ 1, by the diffraction optical L ₂ and 0-order diffracted light L ₁ by the diffracted light L ₁ (0) from the pattern RP ₁ -1
With order and diffracted light L ₂ (-1) is generated in the same direction, the zero-order diffracted light L ₂ (0) by the diffracted light L ₂ and +1 order diffracted light L ₁ (+1) by the diffracted light L ₁ and is in the same direction Will happen. This is because each of the ± 1st-order diffracted lights L ₁ and L ₂ is irradiated on the reticle pattern RP _{1 in} a symmetrically inclined manner. Therefore, the illuminance distribution on the pupil plane Ep of the projection optical system, that is, the partial area (for example, SP ₁ ) through which the diffracted lights L ₁ (0) and L ₂ (-1) pass, and the diffracted light L ₁ (+1) and L ₂ (0) and substantially equal each illumination with partial regions (e.g., SP ₂₎ to pass, this by eliminating the sag or the like occurs in the resist image.

【００３３】ここで、回折格子パターンＲＧ₁ のデュー
ティ比は任意で構わないが、高次回折光の発生を防止す
る上で１：１に定めておくことが望ましい。また、回折
格子パターンＲＧ₁ を２次元の周期パターンとしても良
く、この場合にはいずれか一方の方向に関するピッチ及
びその方向が上記条件を満足するように形成すれば良
い。さらに回折格子パターンＲＧ₁ は、上記の如くレチ
クルパターンＲＰ₁ に対してそのピッチＰ_G 及びピッチ
方向のみを正確に設定しておくだけで良く、回折格子パ
ターンＲＧ₁ がレチクルパターンＲＰ₁ に対してＸＹ平
面内で相対的にシフト（位置ずれ）していても構わな
い。但し、互いのピッチ方向を一致させるため、当然な
がら相対回転誤差はほぼ零にしておく必要がある。この
ことは、レチクル製造時に回折格子パターンＲＧ₁ を厳
密な位置合わせを行うことなく形成でき、上記構成のレ
チクルの製造が容易であることを意味している。Here, the duty ratio of the diffraction grating pattern RG ₁ may be arbitrarily set, but is preferably set to 1: 1 in order to prevent generation of higher-order diffracted light. Further, the diffraction grating pattern RG ₁ may be a two-dimensional periodic patterns, the pitch and direction relating to one direction or in this case may be formed so as to satisfy the above conditions. Further the diffraction grating pattern RG ₁ may just setting the only that pitch P _G and the pitch direction accurately relative to the reticle pattern RP ₁ as described above, the diffraction grating pattern RG ₁ is relative to the reticle pattern RP ₁ It may be relatively shifted (position shift) in the XY plane. However, in order to make the pitch directions coincide with each other, it is naturally necessary to make the relative rotation error almost zero. This means that the reticle grating pattern RG ₁ can be formed without performing exact alignment at the time of manufacture, it is easy to manufacture the reticle having the above structure.

【００３４】一例として、ピッチＰ_R ＝３．５μｍのレ
チクルパターンＲＰ₁ に対して、上記数式４を満足する
ピッチＰ_G ＝７μｍの回折格子パターンＲＧ₁ を形成し
たレチクルを、ｉ線ステッパー（投影光学系の開口数Ｎ
Ａ＝０．５、照明光学系のコヒーレンスファクターσ＝
０．３、投影光学系の投影倍率Ｍ＝１／５）を使用し
て、１．２μｍ厚のポジレジストを塗布したシリコン基
板へ露光を行い、０．７μｍピッチのラインアンドスペ
ースパターン（最小線幅０．３５μｍ）を形成したとこ
ろ、約２．５μｍの焦点深度を得ることができた。これ
に対して、回折格子パターンＲＧ₁ のないレチクルを同
様の条件で露光したときには、約１．０μｍの焦点深度
しか得られなかった。As an example, for a reticle pattern RP ₁ having a pitch P _R = 3.5 μm, a reticle having a diffraction grating pattern RG ₁ having a pitch P _G = 7 μm that satisfies the above equation 4 is placed on an i-line stepper (projection). Numerical aperture N of optical system
A = 0.5, coherence factor of the illumination optical system σ =
Exposure was performed on a silicon substrate coated with a 1.2 μm thick positive resist using a 0.3, projection magnification of the projection optical system M = 1/5) and a 0.7 μm pitch line and space pattern (minimum line) When a width of 0.35 μm was formed, a depth of focus of about 2.5 μm could be obtained. In contrast, when exposed under the same conditions reticle no diffraction grating pattern RG ₁ was not obtained only focal depth of approximately 1.0 .mu.m.

【００３５】次に、図２を参照して本実施例によるレチ
クルの形成条件について説明する。図２は図１に示した
レチクルを側面及び上面から見た全体構成を示す図であ
り、パターン面には一定幅ΔＳの遮光帯（クロム等）Ｌ
ＳＢが形成され、この遮光帯ＬＳＢに囲まれたパターン
領域ＰＡ内にレチクルパターンＲＰ₁ （不図示）が形成
されている。Next, the conditions for forming the reticle according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the reticle shown in FIG. 1 as viewed from the side and top, and a light-shielding band (chrome or the like) L having a constant width ΔS is provided on the pattern surface.
SB is formed, and a reticle pattern RP ₁ (not shown) is formed in a pattern area PA surrounded by the light-shielding band LSB.

【００３６】さて、上述した如く本実施例ではレチクル
１のガラス面に回折格子パターンＲＧ₁ （図２ではその
形成領域ＧＡを図示）を形成しているが、レチクル１と
垂直な方向（投影光学系の光軸方向）に関するレチクル
パターンＲＰ₁ と回折格子パターンＲＧ₁ との間隔（本
実施例ではレチクル１の厚さに相当）Δｔは狭い方が良
い。これはパターンＲＧ₁ の半影ぼけの影響等を除去す
るためである。そこで、レチクルパターンに対する傾斜
照明を実現するための間隔Δｔ（最小値）について説明
する。As described above, in this embodiment, the diffraction grating pattern RG ₁ (the formation area GA is shown in FIG. 2) is formed on the glass surface of the reticle 1, but in a direction perpendicular to the reticle 1 (projection optics). The smaller the distance Δt (corresponding to the thickness of the reticle 1 in this embodiment) between the reticle pattern RP ₁ and the diffraction grating pattern RG _{1 in the} direction of the optical axis of the system, the better. This is to remove the influence of penumbral blur pattern RG _1. Therefore, an interval Δt (minimum value) for implementing oblique illumination with respect to the reticle pattern will be described.

【００３７】レチクルパターンＲＰ₁ に対する照明光
（±１次回折光）の入射角ＮＡ₀(＝ sinψ）、照明光学
系の開口数ＮＡ_ILのもとで、パターンＲＰ₁ への照明光
の最大、最小入射角（正弦）ＮＡ₁ 、ＮＡ₂ は次式で表
される。Under the incident angle NA ₀ (= sinψ) of the illumination light (± first-order diffracted light) with respect to the reticle pattern RP _{1 and} the numerical aperture NA _IL of the illumination optical system, the maximum and minimum of the illumination light to the pattern RP ₁ The incident angles (sine) NA ₁ and NA ₂ are represented by the following equations.

【００３８】[0038]

【数５】 (Equation 5)

【００３９】ところで、間隔（デフォーカス量に相当）
Δｔのもとでの光軸近傍を通る光に対する入射角Ｎ
Ａ₁ 、ＮＡ₂ の光の各光路差ｋ₁ 、ｋ₂ は次式で表され
る。By the way, the interval (corresponding to the defocus amount)
Incident angle N for light passing near the optical axis under Δt
The optical path differences k ₁ and k ₂ of the light beams A ₁ and NA ₂ are represented by the following equations.

【００４０】[0040]

【数６】 (Equation 6)

【００４１】従って、光路差ｋ₁ とｋ₂ との差が露光波
長λ程度より長ければ、回折格子パターンＲＧ₁ の像コ
ントラストはほぼ零となる。すなわち、次式を満足すれ
ば良い。Therefore, if the difference between the optical path differences k ₁ and k ₂ is longer than the exposure wavelength λ, the image contrast of the diffraction grating pattern RG ₁ becomes almost zero. That is, it is only necessary to satisfy the following expression.

【００４２】[0042]

【数７】 (Equation 7)

【００４３】ここで、上記数式５から次式が得られる。Here, the following equation is obtained from Equation (5).

【００４４】[0044]

【数８】 (Equation 8)

【００４５】また、Ｐ_G ・ＮＡ₀ ＝λが成り立つことか
ら、上記数式７は次式のように表される。Since P _G · NA ₀ = λ holds, the above equation (7) is represented by the following equation.

【００４６】[0046]

【数９】 (Equation 9)

【００４７】従って、レチクル１のパターン面と回折格
子パターンＲＧ₁ の形成面（ここではガラス面）との間
隔Δｔは、次式を満足すれば良いことなる。Accordingly, the distance Δt between the pattern surface of the reticle 1 and the surface on which the diffraction grating pattern RG ₁ is formed (here, the glass surface) should satisfy the following expression.

【００４８】[0048]

【数１０】 (Equation 10)

【００４９】尚、間隔（レチクル厚）Δｔを決定する際
には、上記数式１０とともにレチクルの自重による撓み
までも考慮すると良い。これはレチクルが撓むと、レチ
クルパターンの投影像に特にディストーションが生じる
ためである。また、図２では回折格子パターンＲＧ₁ の
形成領域ＧＡを、Ｘ、Ｙ方向の各々でパターン領域ＰＡ
（但し、領域ＰＡの全面にレチクルパターンＲＰ₁ が形
成されているものとする）よりΔＷだけ大きくなるよう
に定めている。これは図１から明らかなように、レチク
ルパターンＲＰ₁ の形成領域全てにわたって±１次回折
光Ｌ₁ 、Ｌ₂ が対称的に照射されるようにするためであ
る。従って、上記ΔＷがΔＷ＞Δｔ× tanψなる関係式
を満足するように、回折格子パターンＲＧ₁ の大きさ
（形成領域ＧＡ）を定めておくことが望ましい。さらに
遮光帯ＬＳＢを、その幅ΔＳがΔＳ≧２×ΔＷなる関係
式を満足するように形成しておくことが望ましい。これ
は、回折格子パターンＲＧ₁ で回折された光が遮光帯Ｌ
ＳＢの外側を通過するのを防止するためである。When determining the interval (reticle thickness) Δt, it is good to consider the deflection of the reticle due to its own weight together with the above equation (10). This is because, when the reticle is bent, distortion is particularly generated in the projected image of the reticle pattern. Furthermore, the formation region GA in FIG 2 diffraction grating pattern RG _1, X, pattern area PA in each Y-direction
(However, the entire surface is assumed to be formed reticle pattern RP ₁ is a region PA) are determined so as only greater than [Delta] W. This is because, as is clear from FIG. 1, the ± first-order diffracted lights L ₁ and L ₂ are symmetrically irradiated over the entire area where the reticle pattern RP ₁ is formed. Therefore, so as to satisfy the above [Delta] W is ΔW> Δt × tanψ relational expression, it is desirable to set the size of the diffraction grating pattern RG ₁ a (formation region GA). Further, it is desirable to form the light-shielding band LSB such that the width ΔS satisfies the relational expression of ΔS ≧ 2 × ΔW. This is because the light diffracted by the diffraction grating pattern RG ₁ is
This is to prevent passage outside the SB.

【００５０】次に、図４を参照して本実施例の変形例に
ついて簡単に説明する。図４（Ａ）は、図１に示したレ
チクル１のガラス面（回折格子パターンＲＧ₁)側に、別
の透明基板（石英等のガラス基板）ＧＰ₁ を一体に固定
したもので、回折格子パターンＲＧ₁ の形成面（レチク
ル１のガラス面）に異物等が直接付着するのを防止でき
るといった効果が得られる。また、例えばレチクル１と
透明基板ＧＰ₁ とが全体で撓まない程度に透明基板ＧＰ
₁ を厚くしておけば、レチクル１の厚さ、すなわち間隔
ΔｔをΔｔ＝Ｐ_PG／２ＮＡ_ILなる値（最小値）に定める
ことができるといった利点もある。Next, a modification of this embodiment will be briefly described with reference to FIG. FIG. 4 (A), the glass surface (diffraction grating pattern RG ₁₎ side of the reticle 1 shown in FIG. 1, in which is fixed integrally to GP ₁ (glass substrates such as quartz) another transparent substrate, a diffraction grating effect is obtained such foreign matter can be prevented from adhering directly to the forming surface of the pattern RG ₁ (glass surface of the reticle 1). Further, a transparent substrate GP to the extent that the reticle 1 and the transparent substrate GP ₁ is not deflected across the
_{If 1} is made thicker, there is also an advantage that the thickness of the reticle 1, that is, the interval Δt can be set to a value (minimum value) Δt = P _PG / 2NA _IL .

【００５１】図４（Ｂ）、（Ｃ）は、レチクル１とは別
の透明基板ＧＰ₂ 、ＧＰ₃ に回折格子パターンＲＧ₁ を
形成し、レチクル１と透明基板ＧＰ₂ 、ＧＰ₃ の各々と
を所定間隔あけて一体に固定したものである。尚、いず
れにおいても間隔Δｔは上記数式１０を満足するように
定めておけば良い。また、ここではレチクル１と透明基
板ＧＰ₂ 、ＧＰ₃ とを所定量だけ離しているが、両者を
密着させて固定しても構わない。図４（Ｂ）では、さら
に図４（Ａ）と同様の異物付着防止用の透明基板ＧＰ
₁(点線）を設けるようにしても良い。図４（Ｃ）では、
回折格子パターンＲＧ₁ が透明基板ＧＰ₃ の下面（レチ
クル１側の面）に形成されているので、透明基板ＧＰ₃
自体が異物の付着を防止することになる。[0051] FIG. 4 (B), (C) is a diffraction grating pattern RG ₁ is formed on another transparent substrate GP _2, GP ₃ The reticle 1, and each of the reticle 1 and the transparent substrate GP _2, GP ₃ Are integrally fixed at predetermined intervals. In any case, the interval Δt may be determined so as to satisfy Expression 10. Further, here, the reticle 1 and the transparent substrates GP ₂ and GP ₃ are separated by a predetermined amount, but they may be fixed in close contact with each other. In FIG. 4 (B), a transparent substrate GP for preventing adhesion of foreign matters similar to that of FIG.
₁ (dotted line) may be provided. In FIG. 4C,
Since the diffraction grating pattern RG ₁ is formed on the lower surface of the transparent substrate GP ₃ (the surface of the reticle 1 side), a transparent substrate GP ₃
The substance itself prevents adhesion of foreign matter.

【００５２】次に、図５を参照して本発明の第２の実施
例について説明する。本実施例では、レチクルパターン
として２次元の周期性パターンを用いる場合について述
べる。図５（Ａ）においてレチクルパターンＲＰ₂ は、
レチクル（透明基板）の一方の面に、遮光材（クロム
等）で形成された矩形パターン（格子要素）ＤＰが、
Ｘ、Ｙ方向にピッチＰ_RX、Ｐ_RYで繰り返し配列されたも
のである。また、レチクルのガラス面には偏向部材とし
ての２次元の回折格子パターンＲＧ₂(デューティ比は
１：１）が形成されている。回折格子パターンＲＧ
₂ は、透過光の位相をその膜厚に応じて所定量だけずら
す位相シフト材（例えばＳＯＧ等）で形成された矩形パ
ターンＰＳが、Ｘ、Ｙ方向にピッチＰ_GX、Ｐ_GYで繰り返
し配列されたもの、換言すれば矩形パターン（位相シフ
ト部）ＰＳと光透過部（ガラス裸面部）とが市松格子状
に配列されたものである。さらに回折格子パターンＲＧ
₂ は、その周期方向がレチクルパターンＲＰ₂ の周期方
向（図ではＸ、Ｙ方向）とほぼ一致するように形成され
るとともに、矩形パターンＰＳのＸ、Ｙ方向の各辺の長
さがＰ _RX、Ｐ_RYとなる、ここでは特にピッチＰ_GX、Ｐ_GY
がＰ_GX＝２Ｐ_Rx、Ｐ_GY＝２Ｐ_RYなる関係に定められてい
る。また、本実施例では位相シフト材を用いているの
で、矩形パターンＰＳの膜厚（第１の実施例での溝の深
さｄに相当）は上記数式４を満足するように定めておく
ことが望ましい。上記数式４を満足すれば、位相シフト
部を透過する光の位相が光透過部を通過する光の位相に
対してπだけシフトし、回折格子パターンＲＧ₂ からは
±１次回折光のみが発生することになる。Next, referring to FIG. 5, a second embodiment of the present invention will be described.
An example will be described. In this embodiment, the reticle pattern
When using a two-dimensional periodic pattern
Bell. In FIG. 5A, reticle pattern RP_TwoIs
On one side of the reticle (transparent substrate),
), The rectangular pattern (lattice element) DP
Pitch P in X and Y directions_RX, P_RYIs also repeatedly arranged in
It is. A deflecting member is provided on the glass surface of the reticle.
Two-dimensional diffraction grating pattern RG_Two(The duty ratio is
1: 1) is formed. Diffraction grating pattern RG
_TwoShifts the phase of transmitted light by a predetermined amount according to its film thickness.
Rectangular pad made of a phase shift material (eg, SOG)
Turn PS has pitch P in X and Y directions_GX, P_GYRepeat with
In other words, a rectangular pattern (phase shift)
G) The PS and the light transmitting part (bare glass part) are checkered
Are arranged. Further, the diffraction grating pattern RG
_TwoIs the reticle pattern RP_TwoPeriod of
Direction (the X and Y directions in the figure).
And the length of each side of the rectangular pattern PS in the X and Y directions.
Saga P _RX, P_RYHere, in particular, the pitch P_GX, P_GY
Is P_GX= 2P_Rx, P_GY= 2P_RYStipulated in the relationship
You. In this embodiment, the phase shift material is used.
The thickness of the rectangular pattern PS (depth of the groove in the first embodiment)
(Corresponding to d) is set so as to satisfy the above equation (4).
It is desirable. If Equation 4 is satisfied, the phase shift
Phase of the light passing through the light transmitting part
The diffraction grating pattern RG_TwoFrom
Only the ± first-order diffracted light is generated.

【００５３】これにより、露光光ＩＬがほぼ垂直に回折
格子パターンＲＧ₂ に照射されると、パターンＲＧ₂ か
らはＸ、Ｙ方向の各々に関して２組の±１次回折光
Ｌ₃ 、Ｌ ₃'、Ｌ₄ 、Ｌ₄'のみが発生し、２組の±１次回
折光の各々はレチクル１と垂直な方向（投影光学系の光
軸方向）に対して互いに角度ψ(sinψ＝λ／Ｐ_G ）だけ
傾いて対称的にレチクルパターンＲＰ₂ に入射すること
になる。ここで、露光波長λは本来、透明基板の屈折率
ｎによりλ’＝λ／ｎとなるが、ここでは空気中換算で
示した。この結果、レチクルパターンＲＰ₂ から発生す
る±１次回折光のいずれか一方と０次回折光とは、投影
光学系の瞳面Ｅｐ内で、投影光学系の光軸ＡＸからほぼ
等距離だけ離れた４つの部分領域ＳＰ₃ 〜ＳＰ₆ を通過
し（図５（Ｃ）参照）、高解像度と大焦点深度とが得ら
れることになる。このとき、４つの部分領域ＳＰ₃ 〜Ｓ
Ｐ₆ の各照度はほぼ等しくなっている。Thus, the exposure light IL is diffracted almost vertically.
Grid pattern RG_TwoIrradiates the pattern RG_TwoOr
Are two sets of ± 1st order diffracted light in each of the X and Y directions.
L_Three, L _Three', L_Four, L_Four'Only occurs, two sets of ± 1 next time
Each of the folded lights is directed in a direction perpendicular to the reticle 1 (light of the projection optical system).
(Sin = λ / P)_GOnly)
Reticle pattern RP inclined and symmetric_TwoIncident on
become. Here, the exposure wavelength λ is originally the refractive index of the transparent substrate.
n becomes λ ′ = λ / n, but here, in air conversion
Indicated. As a result, the reticle pattern RP_TwoArising from
One of the ± 1st order diffracted light and the 0th order diffracted light are projected
Within the pupil plane Ep of the optical system, almost from the optical axis AX of the projection optical system
Four partial areas SP separated by the same distance_Three~ SP₆Go through
(See FIG. 5C), high resolution and large depth of focus are obtained.
Will be. At this time, the four partial areas SP_Three~ S
P₆Are almost equal.

【００５４】ここで、回折格子パターンＲＧ₂ のデュー
ティ比は任意で構わないが、高次回折光の発生を防止す
る上で１：１に定めておくことが望ましい。また、回折
格子パターンＲＧ₂ の他の形成条件、例えばレチクルパ
ターンＲＰ₂ との間隔、その形成領域の大きさ、及びパ
ターン面に設けられる遮光帯の幅等の条件については、
上記第１の実施例と全く同様であるため、ここでは説明
を省略する。Here, the duty ratio of the diffraction grating pattern RG ₂ may be arbitrarily set, but is preferably set to 1: 1 in order to prevent generation of higher-order diffracted light. Another formation conditions of the diffraction grating pattern RG _2, for example, the interval between the reticle pattern RP _2, the conditions of the width of the light-shielding band provided in size, and the pattern surface of the forming region,
Since it is completely the same as the first embodiment, the description is omitted here.

【００５５】一例として、ピッチＰ_RX＝３μｍ、Ｐ_RY＝
４μｍのレチクルパターンＲＰ₂ に対して、上記数式４
を満足するピッチＰ_GX＝６μｍ、Ｐ_GY＝８μｍの回折格
子パターンＲＧ₂ を形成したレチクルを、第１の実施例
と全く同様のｉ線ステッパーを使用して、１．２μｍ厚
のポジレジストを塗布したシリコン基板へ露光を行い、
０．６μｍ×０．８μｍピッチの繰り返しパターン（最
小線幅０．３μｍ×０．４μｍ）を形成したところ、約
１．５μｍの焦点深度を得ることができた。これに対し
て、回折格子パターンＲＧ₂ のないレチクルを同様の条
件で露光したときには、約０．６μｍの焦点深度しか得
られなかった。As an example, the pitch P _RX = 3 μm, P _RY =
For a 4 μm reticle pattern RP ₂ ,
Pitch P _GX = 6 [mu] m which satisfies, forms a reticle having a diffraction grating pattern RG ₂ of P _GY = 8 [mu] m, using a first exactly the same i-line stepper and an embodiment of a 1.2μm thickness of the positive resist Exposure to the coated silicon substrate,
When a repetitive pattern (minimum line width: 0.3 μm × 0.4 μm) having a pitch of 0.6 μm × 0.8 μm was formed, a depth of focus of about 1.5 μm could be obtained. On the other hand, when a reticle without the diffraction grating pattern RG ₂ was exposed under the same conditions, only a depth of focus of about 0.6 μm was obtained.

【００５６】次に、図６を参照して本発明の第３の実施
例について説明する。本実施例では、互いにピッチの異
なる複数個（図６では２個）の１次元のラインアンドス
ペースパターン群から成るレチクルパターンＲＰ₃ を用
いる場合について述べる。図６に示すようにレチクルパ
ターンＲＰ₃ として、レチクル（透明基板）２の一方の
面に遮光材（クロム等）によって、Ｘ方向のピッチがＰ
_R2、Ｐ_R3で配列された２組の１次元のラインアンドスペ
ースパターン群ＲＰ_3a、ＲＰ_3bが形成されている。ま
た、レチクル２のガラス面には偏向部材としての１次元
の回折格子パターンＲＧ₃(デューティ比は１：１）がＸ
方向にピッチＰ_G3で形成されている。回折格子パターン
ＲＧ₃ は、その周期方向がレチクルパターンＲＰ₃ の周
期方向（図ではＸ方向）とほぼ一致するように形成され
るとともに、そのピッチＰ_G3がＰ_G3＝２Ｐ_R3なる関係に
定められている。尚、回折格子パターンＲＧ₃ は位相型
回折格子であっても、位相シフト材で形成しても良く、
ここでは位相型回折格子とし、上記数式４を満足してい
るものとする。これより、回折格子パターンＲＧ₃ から
は±１次回折光のみが発生することになる。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment will describe the case of using the reticle pattern RP ₃ consisting of one-dimensional line and space pattern group pitch different plurality from one another (two in FIG. 6). As reticle pattern RP ₃ as shown in FIG. 6, the reticle shielding material on one surface of (transparent substrate) 2 (chromium), the pitch in the X direction is P
_R2, P _R3 2 sets of one-dimensional line and space pattern group RP _3a arranged in, RP _3b are formed. On the glass surface of the reticle 2, a one-dimensional diffraction grating pattern RG ₃ (duty ratio: 1: 1) as a deflecting member is applied.
It is formed at a pitch _PG3 in the direction. The diffraction grating pattern RG ₃ is formed such that its periodic direction substantially matches the periodic direction (X direction in the figure) of the reticle pattern RP ₃ , and its pitch _{PG 3} is determined such that P _G3 = 2P _R3. ing. Incidentally, the diffraction grating pattern RG ₃ even phase type diffraction grating may be formed by phase shift material,
Here, it is assumed that a phase-type diffraction grating satisfies Expression 4 above. Than this, only ± 1-order diffracted light is generated from the diffraction grating pattern RG _3.

【００５７】この結果、第１の実施例と同様に回折格子
パターンＲＧ₃ から発生する±１次回折光が、レチクル
２と垂直な方向（投影光学系の光軸方向）に対して互い
に角度ψ(sinψ＝λ／Ｐ_G3）だけ傾いて対称的にレチク
ルパターンＲＰ₃ に入射することになり、高解像度と大
焦点深度とが得られることになる。本実施例ではピッチ
Ｐ_G3をＰ_G3＝２Ｐ_R3なる関係に定めているため、ライン
アンドスペースパターン群ＲＰ_3bに対しては照明光の傾
斜照明条件（入射角ψ）の最適化が行われないが、パタ
ーン群ＲＰ_3bにおいても十分な高解像度と大焦点深度と
が得られる。As a result, as in the first embodiment, the ± first-order diffracted lights generated from the diffraction grating pattern RG ₃ have an angle ψ () with respect to the direction perpendicular to the reticle 2 (the optical axis direction of the projection optical system). (Sin 傾 = λ / P _G3 ) and symmetrically incident on the reticle pattern RP ₃ , thereby obtaining a high resolution and a large depth of focus. In the present embodiment, since the pitch P _G3 is defined as P _G3 = 2P _R3 , optimization of the inclined illumination condition (incident angle ψ) of the illumination light is not performed on the line and space pattern group RP _3b . but sufficiently high resolution and a large depth of focus can be obtained even in the pattern group RP _3b.

【００５８】例えばレチクル上で２．５μｍから５μｍ
までの互いにピッチが異なる複数個の１次元のラインア
ンドスペースパターン群を、回折格子パターンＲＧ₃ を
３μｍピッチのラインアンドスペースパターン群に対し
て最適化する、すわなちそのピッチＰ_G3を６μｍに定
め、第１の実施例と全く同様のｉ線ステッパーで露光を
行ったところ、ウエハ上で０．５６μｍピッチのライン
アンドスペースパターン群まで形成することができた。
すなわち限界解像が０．２８μｍ（線幅）にまで向上し
たことになる。これに対して、回折格子パターンＲＧ₃
のないレチクルを同様の条件で露光したときの限界解像
は０．３５μｍでしかなかった。For example, 2.5 μm to 5 μm on a reticle
A plurality of one-dimensional line and space pattern group pitches are different from each other until, optimizing a diffraction grating pattern RG ₃ for the line and space pattern group of 3μm pitch, Nachi Suwa the pitch P _G3 to 6μm When exposure was performed using an i-line stepper exactly the same as in the first embodiment, a line-and-space pattern group having a pitch of 0.56 μm could be formed on the wafer.
That is, the limit resolution has been improved to 0.28 μm (line width). On the other hand, the diffraction grating pattern RG ₃
When a reticle having no defect was exposed under the same conditions, the limit resolution was only 0.35 μm.

【００５９】ここで、本実施例では複数個のラインアン
ドスペースパターン群に対して、回折格子パターンＲＧ
₃ のピッチＰ_G3を特定のパターン群についてのみ最適化
する、すなわちピッチＰ_G3をただ１つの値に定めること
としたが、複数個のラインアンドスペースパターン群の
各々に対応して、ピッチ（及びピッチ方向）が最適化さ
れた複数の回折格子パターン（偏向部材）を、例えばレ
チクルのガラス面に形成するようにしても良い。また、
上記実施例では１次元のラインアンドスペースパターン
について述べたが、２次元の周期性パターンに対しても
全く同様に適用できる。In this embodiment, the diffraction grating pattern RG is used for a plurality of line-and-space pattern groups.
_Although the pitch _PG3 of ₃ is optimized only for a specific pattern group, that is, the pitch _PG3 is determined to be a single value, the pitch (and the pitch (and A plurality of diffraction grating patterns (deflection members) of which the pitch direction is optimized may be formed, for example, on the glass surface of the reticle. Also,
In the above embodiment, a one-dimensional line-and-space pattern has been described. However, the present invention can be applied to a two-dimensional periodic pattern.

【００６０】次に、図７を参照して本発明の第４の実施
例について説明する。本実施例では、互いに周期性の異
なる複数個（図６では３個）の周期パターンから成るレ
チクルパターンＲＰ₄ を用いる場合について述べる。図
７（Ａ）に示すようにレチクルパターンＲＰ₄ として、
レチクル（透明基板）の一方の面に遮光材（クロム等）
によって、Ｘ、Ｙ方向の各々に所定のピッチで配列され
た２組の１次元のラインアンドスペースパターン群ＲＰ
_4a、ＲＰ_4bと、２次元の周期性パターン群ＲＰ _4cとが形
成されている。また、図７（Ｂ）に示すようにレチクル
のガラス面には、３組の周期性パターン群ＲＰ_4a、ＲＰ
_4b、ＲＰ_4cの各々に対応して、偏向部材としての２組の
１次元の回折格子パターンＲＧ_4a、ＲＧ_4bと、２次元の
回折格子パターン（市松格子状）ＲＧ_4cとから成る回折
格子パターンＲＧ₄(デューティ比はいずれも１：１）が
形成されている。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
An example will be described. In this embodiment, the periodicity is different from each other.
Consisting of a plurality (three in FIG. 6) of periodic patterns
Chickle pattern RP_FourThe case of using is described. Figure
Reticle pattern RP as shown in FIG._FourAs
Light shielding material (chrome, etc.) on one side of the reticle (transparent substrate)
Are arranged at a predetermined pitch in each of the X and Y directions.
Two sets of one-dimensional line and space patterns RP
_4a, RP_4bAnd two-dimensional periodic pattern group RP _4cAnd shape
Has been established. Also, as shown in FIG.
3 sets of periodic pattern groups RP_4a, RP
_4b, RP_4cCorresponding to each of the two sets of deflecting members
One-dimensional diffraction grating pattern RG_4a, RG_4bAnd two-dimensional
Diffraction grating pattern (checkered lattice) RG_4cDiffraction consisting of
Grid pattern RG_Four(Each duty ratio is 1: 1)
Is formed.

【００６１】また、周期性パターン群ＲＰ_4a、ＲＰ_4b、
ＲＰ_4cの各々と回折格子パターンＲＧ_4a、ＲＧ_4b、ＲＧ
_4cの各々とはほぼ平行に、かつレチクル（透明基板）を
挟んで対向して設けられている。さらに回折格子パター
ンＲＧ_4a、ＲＧ_4b、ＲＧ_4cの各々は、その周期方向が周
期性パターンＲＰ_4a、ＲＰ_4b、ＲＰ_4cの各周期方向とほ
ぼ一致するように形成されるとともに、そのピッチがい
ずれも周期性パターンの各ピッチの２倍に定められてい
る。尚、回折格子パターンＲＧ_4a、ＲＧ_4b、ＲＧ_4cは位
相型回折格子であっても、位相シフト材で形成しても良
く、ここでは位相型回折格子とし、上記数式４を満足し
ているものとする。本実施例においても、以上の各実施
例と全く同様に、周期性パターンＲＰ_4a、ＲＰ_4b、ＲＰ
_4cの各々に対して最適化された傾斜照明を行うことがで
き、高解像度と大焦点深度とが得られることになる。Further, the periodic pattern groups RP _4a , RP _4b ,
Each of RP _4c and diffraction grating patterns RG _4a , RG _4b , RG
_4c are provided substantially parallel to each other and opposite to each other with a reticle (transparent substrate) interposed therebetween. Further, each of the diffraction grating patterns RG _4a , RG _4b , and RG _4c is formed such that its periodic direction substantially coincides with each periodic direction of the periodic patterns RP _4a , RP _4b , and RP _4c , and the pitch thereof is any one. Is also set to twice the pitch of each periodic pattern. Note that the diffraction grating patterns RG _4a , RG _4b , and RG _4c may be phase type diffraction gratings or may be formed of a phase shift material. And In this embodiment, the periodic patterns RP _4a , RP _4b , RP
_The tilted illumination optimized for each of _4c can be performed, and a high resolution and a large depth of focus can be obtained.

【００６２】次に、図８を参照して本発明の第５の実施
例について説明する。本実施例では、図８（Ａ）に示す
ようにレチクルパターンＲＰ₅ として、Ｘ方向に微細な
ピッチ（例えば３μｍ程度）で配列された１次元のライ
ンアンドスペースパターン群ＲＰ_5aと、比較的粗い２次
元のパターンＲＰ_5bとが形成されている。一方、図８
（Ｂ）に示すようにレチクルのガラス面には、周期性パ
ターン群ＲＰ_5aに対して最適化された１次元の位相型回
折格子パターンＲＧ_5a（デューティ比は１：１）と、傾
斜照明による効果が小さい２次元パターンＲＰ_5bに対応
して２次元の位相型回折格子パターンＲＧ_5b（デューテ
ィ比は例えば１：３）とが、回折格子パターン（偏向部
材）ＲＧ₅ として形成されている。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, as the reticle pattern RP ₅ as shown in FIG. 8 (A), 1-dimensional and line and space pattern group RP _5a arranged in the X direction in a fine pitch (e.g., about 3 [mu] m), a relatively coarse and 2-dimensional pattern RP _5b are formed. On the other hand, FIG.
As shown in (B), a one-dimensional phase-type diffraction grating pattern RG _5a (duty ratio is 1: 1) optimized for the periodic pattern group RP _5a and the oblique illumination are provided on the glass surface of the reticle. A two-dimensional phase type diffraction grating pattern RG _5b (duty ratio is, for example, 1: 3) corresponding to the two-dimensional pattern RP _5b having a small effect is formed as a diffraction grating pattern (deflection member) RG ₅ .

【００６３】また、パターンＲＰ_5a、ＲＰ_5bの各々と回
折格子パターンＲＧ_5a、ＲＧ_5bの各々とはほぼ平行に、
かつレチクル（透明基板）を挟んで対向して設けられて
いる。さらに回折格子パターンＲＧ_5aは、その周期方向
が周期性パターンＲＰ_5aの周期方向とほぼ一致するよう
に形成されるとともに、そのピッチが周期性パターンＲ
Ｇ_5aのピッチの２倍に定められ、かつ上記数式４を満足
しているものとする。また、２次元パターンＲＰ_5bは傾
斜照明による効果が小さいので、特に回折格子パターン
ＲＧ_5bを設けなくとも良いが、ここでは見掛け上２次元
パターンＲＰ_5bに対する照明光学系のσ値を大きくする
といった効果を得るため、回折格子パターンＲＧ_5bから
０次回折光も発生するように、回折格子パターンＲＧ_5b
のデューティ比を１：３程度に定めておく。従って、回
折格子パターンＲＧ_5bに対して照明光がほぼ垂直に照射
されると、当該パターンＲＧ_5bからは±１次回折光とと
もに０次回折光も発生し、これらの回折光は２次元パタ
ーンＲＰ_5bを照射する。このときの投影光学系の瞳面Ｅ
ｐでの照度分布を図９に示す。図９に示すように、２次
元パターンＲＰ_5bからは種々の次数の回折光が発生して
おり、これによって照明光学系中に空間フィルターを配
置してその開口径を変化させることを行うことなく、２
次元パターンＲＰ_5bに対して照明光学系のσ値を増大さ
せる効果が得られる。Further, each of the patterns RP _5a and RP _5b is substantially parallel to each of the diffraction grating patterns RG _5a and RG _5b .
Further, they are provided to face each other with a reticle (transparent substrate) interposed therebetween. Further, the diffraction grating pattern RG _5a is formed such that its periodic direction substantially matches the periodic direction of the periodic pattern RP _5a , and its pitch is the periodic pattern R
It is assumed that the pitch is set to twice the pitch of _G5a and the above-mentioned formula 4 is satisfied. Also, since the effect of the two-dimensional pattern RP _{5b due} to the oblique illumination is small, it is not particularly necessary to provide the diffraction grating pattern RG _5b , but here, the apparent effect of increasing the σ value of the illumination optical system with respect to the two-dimensional pattern RP _{5b is} provided. to obtain a, as is occurring 0-order diffracted light from the diffraction grating pattern RG _5b, the diffraction grating pattern RG _5b
Is set to about 1: 3. Therefore, when the illumination light is applied to the diffraction grating pattern RG _5b almost perpendicularly, the pattern RG _5b also generates the ± 1st-order diffraction light and the 0th-order diffraction light, and these diffraction lights form the two-dimensional pattern _RP5b . Irradiate. The pupil plane E of the projection optical system at this time
FIG. 9 shows the illuminance distribution at p. As shown in FIG. 9, is a two-dimensional pattern RP _5b have different orders of diffracted light is generated, without altering its opening diameter thereby place the spatial filter in the illumination optical system , 2
Effect of increasing the σ value of the illuminating optical system is obtained for the dimension pattern RP _5b.

【００６４】ここで、回折格子パターンＲＧ_5bの溝の深
さは、回折格子パターンＲＧ_5aの溝の深さとほぼ等しく
設定しても良く、このように溝の深さを設定することに
より回折格子パターンＲＧ_5aとＲＧ_5bとを同時（同一工
程）で加工することができる。また、上述した如くデュ
ーティ比を面積比にして１：３程度に設定しておけば、
±１次回折光のいずれか一方と０次回折光との強度比を
ほぼ１：１にすることが可能である。さらに、実際の照
明光学系の開口数ＮＡ_IL（σ値で表すと、σ≦０．５程
度）に対して、粗いレチクルパターンＲＰ_5bの露光に際
して必要とされる照明光学系の開口数をＮＡ_RPとし、回
折格子パターンＲＧ_5bのＸ、Ｙ方向の各ピッチが等しい
ものとしてそのピッチをＰ_R5とすると、回折格子パター
ンＲＧ_5bから発生する１次回折光の回折角ψ₅ は、次式
を満足する。Here, the depth of the groove of the diffraction grating pattern RG _5b may be set substantially equal to the depth of the groove of the diffraction grating pattern RG _5a. The patterns RG _5a and RG _5b can be processed simultaneously (in the same process). Also, if the duty ratio is set to about 1: 3 as the area ratio as described above,
It is possible to make the intensity ratio between any one of the ± first-order diffracted lights and the zero-order diffracted light approximately 1: 1. Furthermore, (expressed in sigma values, sigma about ≦ 0.5) the actual numerical aperture NA _IL of the illumination optical system relative to the numerical aperture of the illumination optical system that is required during exposure of coarse reticle pattern RP _5b NA and _RP, X diffraction grating pattern RG _5b, when the pitch P _R5 as each pitch in the Y direction are equal, the diffraction angles [psi ₅ of first-order diffracted light generated from the diffraction grating pattern RG _5b, satisfy the following equation I do.

【００６５】[0065]

【数１１】 [Equation 11]

【００６６】このとき、 sinψ₅ とＮＡ_IL、ＮＡ_RPとの
間には、次式が成り立っている。[0066] At this time, Sinpusai ₅ and NA _IL, between the NA _RP is made up the following equation.

【００６７】[0067]

【数１２】 (Equation 12)

【００６８】従って、回折格子パターンＲＧ_5bのピッチ
Ｐ_R5は、次式を満足するように定めれば良い。Therefore, the pitch P _R5 of the diffraction grating pattern RG _5b may be determined so as to satisfy the following equation.

【００６９】[0069]

【数１３】 (Equation 13)

【００７０】以上の構成により本実施例では、以上の各
実施例と全く同様に周期性パターンＲＰ_5aに対して最適
化された傾斜照明を行うことができ、高解像度と大焦点
深度とが得られるとともに、２次元パターンＲＰ_5bに対
しては大きなσ値で照明することができ、大焦点深度が
得られることになる。本実施例では、比較的粗いパター
ンＲＰ_5bに対しても回折格子パターンＲＧ_5bを設けるこ
ととしたが、例えば微細な周期性パターンＲＰ_5aに対し
てのみ回折格子パターンＲＧ_5aを設けて傾斜照明を行
い、パターンＲＰ_5bに対しては従来通りの垂直照明を行
うだけでも良い。この場合には、ウエハ上でのパターン
ＲＰ_5a、ＲＰ_5bの各像の照度が大きく異なり得るため、
減光フィルターを用いてパターンＲＰ_5bに照射される照
明光の照度を予め低く設定する、あるいは薄膜の蒸着に
よりパターンＲＰ_5bの形成領域の光透過率を低くしてお
くことが望ましく、これによってパターンＲＰ_5a、ＲＰ
_5bのいずれに対しても最適露光量で露光することが可能
となる。また、パターンＲＰ_5bに対してはオーバー露光
となることから、予めパターンＲＰ_5bの線幅を、パター
ンＲＰ_5aに対する最適露光量に対応して設計値より太く
形成しておくだけでも良い。[0070] In the above embodiment by arrangement, above each embodiment and can perform optimized oblique illumination with respect to exactly the same periodic pattern RP _5a, obtained with a high resolution and large depth of focus together we are, for the two-dimensional pattern RP _5b can be illuminated with large σ value, so that a large depth of focus is obtained. In the present embodiment, the diffraction grating pattern RG _5b is provided even for the relatively coarse pattern RP _5b . However, for example, the diffraction grating pattern RG _5a is provided only for the fine periodic pattern RP _5a to perform oblique illumination. performed, it may be performed only in the vertical illumination of conventional for pattern RP _5b. In this case, since the illuminance of each image of the patterns RP _5a and RP _5b on the wafer may greatly differ,
It is desirable to previously set the illuminance of the illumination light applied to the pattern RP _5b to be low by using a neutral density filter, or to reduce the light transmittance of the formation region of the pattern RP _5b by vapor deposition of a thin film. RP _5a , RP
Exposure can be performed with an optimum exposure amount for any of _5b . Since the pattern RP _5b is _overexposed , the line width of the pattern RP _5b may be formed in advance to be larger than the design value corresponding to the optimum exposure amount for the pattern RP _5a .

【００７１】尚、以上の第３〜第５の実施例では偏向部
材としての回折格子パターンのピッチ以外の他の形成条
件、例えばレチクルパターンとの間隔（Δｔ）、その形
成領域の大きさ、及びパターン面に設けられる遮光帯の
幅等の条件について特に述べていなかったが、いずれの
条件も第１の実施例と全く同様に定めれば良い。以上の
通り第１〜第５の実施例では、レチクルのガラス面に回
折格子を設けることで、レチクルパターンに対する傾斜
照明を実現するため、照明光学系の改良を行うことな
く、しかも従来のレチクルをそのまま利用して高解像
度、大焦点深度を達成することが可能となる。また、回
折格子パターン（偏向部材）に微小な欠陥（傷等）があ
ったとしても、レチクルの厚さ、すなわち間隔Δｔ分だ
けの進むうちにその影響が緩和されていき、レチクルの
パターン面では回折格子の欠陥による影響は極めて小さ
くなるため、位相シフトレチクルのようにシフター欠陥
の影響は問題とならず、さらに位相シフトレチクルでは
遮光パターンとシフターパターンとを高精度に重ね合わ
せて形成する必要があるが、本発明によるフォトマスク
ではレチクルパターンと回折格子パターン（偏向部材）
との位置合わせに高い精度が要求されず、レチクル製造
が容易であるといった利点がある。In the third to fifth embodiments described above, other forming conditions than the pitch of the diffraction grating pattern as the deflecting member, for example, the distance (Δt) from the reticle pattern, the size of the forming area, and Although the conditions such as the width of the light-shielding band provided on the pattern surface are not particularly described, any conditions may be determined exactly as in the first embodiment. As described above, in the first to fifth embodiments, the diffraction grating is provided on the glass surface of the reticle to realize oblique illumination with respect to the reticle pattern. Therefore, the conventional reticle can be used without improving the illumination optical system. It is possible to achieve a high resolution and a large depth of focus by using it as it is. Also, even if there is a minute defect (scratch or the like) in the diffraction grating pattern (deflection member), the effect is mitigated as the reticle thickness, that is, the distance Δt, progresses, and the reticle pattern surface Since the effect of the diffraction grating defect is extremely small, the effect of the shifter defect does not matter as in the case of the phase shift reticle.In addition, in the case of the phase shift reticle, it is necessary to form the light-shielding pattern and the shifter pattern with high accuracy. However, in the photomask according to the present invention, the reticle pattern and the diffraction grating pattern (deflection member)
There is an advantage that high precision is not required for the alignment with the reticle, and the reticle is easily manufactured.

【００７２】また、特に第５の実施例のように回折格子
パターン（偏向部材）から０次回折光を発生させる場合
には、０次回折光を含めた全ての回折光がレチクルパタ
ーンを照明することになり（図９）、照明光学系のσ値
を増大させる効果が得られる。このとき、第５の実施例
のようにレチクルパターンのうち、比較的粗いパターン
に対してのみσ値を増大させるように回折格子パターン
を形成し、照明視野内で部分的にσ値を変化させるよう
にしても良い。また、特に微細なパターン転写を行う必
要のないレチクルにおいては、そのレチクルパターンの
全面にわたってσ値を増大させるための回折格子パター
ンを形成しておくようにしても良い。このように回折格
子パターンによってσ値を設定するようにしておけば、
予め照明光学系のσ値を、本発明のフォトマスク、すな
わち傾斜照明において最適な値（０．５以下程度）に設
定しておけば、露光装置において照明光学系のσ値を可
変とする機構が不要となる。さらに孤立パターン、例え
ば１本のラインパターンまたはスペースパターン等に対
しては、回折格子パターン（偏向部材）から０次回折光
を発生させることが有効である。また、回折格子パター
ン（偏向部材）から０次回折光を発生させることは、例
えば５本のラインアンドスペースパターンを露光すると
き、その両端のレジスト像で生じる膜べりを低減できる
といった効果も得られる。In particular, when the 0th-order diffracted light is generated from the diffraction grating pattern (deflecting member) as in the fifth embodiment, all the diffracted lights including the 0th-order diffracted light illuminate the reticle pattern. That is, the effect of increasing the σ value of the illumination optical system is obtained (FIG. 9). At this time, as in the fifth embodiment, a diffraction grating pattern is formed so as to increase the σ value only for a relatively coarse pattern among the reticle patterns, and the σ value is partially changed in the illumination visual field. You may do it. Further, in a reticle that does not particularly need to perform fine pattern transfer, a diffraction grating pattern for increasing the σ value may be formed over the entire surface of the reticle pattern. By setting the σ value according to the diffraction grating pattern in this way,
If the σ value of the illumination optical system is set in advance to an optimal value (about 0.5 or less) in the photomask of the present invention, that is, the oblique illumination, a mechanism that makes the σ value of the illumination optical system variable in the exposure apparatus. Becomes unnecessary. Further, for an isolated pattern, for example, a single line pattern or a space pattern, it is effective to generate zero-order diffracted light from a diffraction grating pattern (deflection member). Generating the zero-order diffracted light from the diffraction grating pattern (deflection member) also has the effect of reducing film loss caused by resist images at both ends when exposing five line and space patterns, for example.

【００７３】ところで、以上の各実施例では偏向部材と
して位相型回折格子（ガラス基板にエッチングにより凹
凸にて形成したもの、または位相シフト材にて形成した
もの等）を用いていたが、例えば振幅型回折格子を設け
ても良く、この場合にも±１次回折光が発生するので、
解像力・焦点深度の向上が見込める。また、偏向部材と
して断面形状が正弦波状の凹凸を、その１周期をレチク
ルパターンのピッチの約２倍に定めてガラス基板に形成
するようにしても構わない。レチクルパターンが２次元
パターンのときは、上記正弦波状の凹凸を有する２組の
格子板を、互いに正弦波の進行方向が２次元パターンの
周期性に応じて交差するように重ねて配置すれば良い。
または、１枚のガラス基板の表面と裏面とに２組の正弦
波状の回折格子を形成するようにしても構わない。さら
に偏向部材として、断面形状が三角波状の凹凸を、上記
と同様にガラス基板に形成しても良い。また、偏向部材
として微細なフレネルゾーンプレートを多数敷き詰めた
ものを用いても構わない。By the way, in each of the above embodiments, a phase type diffraction grating (a glass substrate formed with irregularities by etching or a phase shift material) is used as a deflecting member. Type diffraction grating may be provided. In this case also, ± 1st-order diffracted light is generated.
Improvements in resolution and depth of focus can be expected. Alternatively, the deflecting member may be formed on the glass substrate with irregularities having a sinusoidal cross-sectional shape, with one period thereof being set to approximately twice the pitch of the reticle pattern. When the reticle pattern is a two-dimensional pattern, the two sets of lattice plates having the sinusoidal irregularities may be arranged so that the traveling directions of the sinusoidal waves intersect each other in accordance with the periodicity of the two-dimensional pattern. .
Alternatively, two sets of sinusoidal diffraction gratings may be formed on the front and back surfaces of one glass substrate. Further, as the deflecting member, irregularities having a triangular wave cross section may be formed on the glass substrate in the same manner as described above. Further, a deflecting member having a large number of fine Fresnel zone plates spread thereon may be used.

【００７４】尚、各実施例のレチクルに対しては従来通
りの照明光学系を用いて、レチクルパターンに対して垂
直照明を行えば良いが、照明光学系のσ値は０．５以下
に定めておくことが望ましい。また、各実施例のレチク
ルの露光に際して使用するレジストはポジ型であって
も、ネガ型であっても良い。さらに上述したいずれの実
施例においても、回折格子パターン（偏向部材）をレチ
クルのガラス面に設けておく必要はなく、図４（Ｂ）、
（Ｃ）に示したように別の透明基板に形成しておいても
構わない。このとき、例えばペリクル枠等を利用して、
回折格子パターンが形成された基板をレチクルに近接し
て載置（固定）するようにしても良い。あるいは上記基
板をレチクルに固定せず、照明光学系の内部に固定して
も構わない。このとき、照明光学系にリレーレンズ系を
配置し、このリレーレンズ系によって、例えばレチクル
のガラス面とほぼ共役な面内に回折格子パターン（偏向
部材）を設けるようにしても良い。また、図４（Ａ）に
示したように異物付着防止用の透明基板を回折格子パタ
ーンに密着して固定するようにしても良い。The reticle of each embodiment can be vertically illuminated on the reticle pattern by using a conventional illumination optical system, but the σ value of the illumination optical system is set to 0.5 or less. It is desirable to keep. Further, the resist used when exposing the reticle of each embodiment may be a positive type or a negative type. Further, in any of the above-described embodiments, it is not necessary to provide a diffraction grating pattern (deflection member) on the glass surface of the reticle.
It may be formed on another transparent substrate as shown in FIG. At this time, for example, using a pellicle frame or the like,
The substrate on which the diffraction grating pattern is formed may be mounted (fixed) in proximity to the reticle. Alternatively, the substrate may not be fixed to the reticle, but may be fixed inside the illumination optical system. At this time, a relay lens system may be provided in the illumination optical system, and the diffraction lens pattern (deflection member) may be provided in a plane substantially conjugate with the glass surface of the reticle, for example. Further, as shown in FIG. 4A, a transparent substrate for preventing foreign matter from adhering may be fixed in close contact with the diffraction grating pattern.

【００７５】また、いずれの実施例においても、回折格
子パターン（偏向部材）によって照明光束を傾斜させて
レチクルパターンに照射する傾斜照明法について述べて
いたが、例えば回折格子パターンを複数の方向に配列す
ることによって、レチクルパターンに対して輪帯照明を
行うことも可能である。尚、本発明によるフォトマスク
を適用可能な露光装置は、投影光学系を有するものであ
れば良く、さらに投影光学系は屈折型、反射型、あるい
はこれらを組み合わせた型のいすれであっても良い。ま
た、投影光学系の開口数を変化させる、特に小さくする
ときは、レチクルパターンからの回折光がその瞳面を通
過できなくなり得る。そこで、投影光学系の開口数の変
化に応じて回折格子パターン（偏向部材）を交換可能に
構成し、ピッチが異なる回折格子パターンを用いること
でレチクルパターンへの照明光の入射角を変化させるこ
とが望ましい。Further, in each of the embodiments, the inclined illumination method in which the illumination light beam is inclined by the diffraction grating pattern (deflecting member) to irradiate the reticle pattern is described. For example, the diffraction grating patterns are arranged in a plurality of directions. By doing so, it is also possible to perform annular illumination on the reticle pattern. The exposure apparatus to which the photomask according to the present invention can be applied is only required to have a projection optical system, and the projection optical system may be any of a refraction type, a reflection type, or a combination of these types. good. Further, when the numerical aperture of the projection optical system is changed, particularly when the numerical aperture is reduced, diffracted light from the reticle pattern may not be able to pass through the pupil plane. Therefore, the diffraction grating pattern (deflection member) is configured to be exchangeable according to a change in the numerical aperture of the projection optical system, and the incident angle of the illumination light to the reticle pattern is changed by using a diffraction grating pattern having a different pitch. Is desirable.

【００７６】次に、図１１を参照して本発明の第６の実
施例について説明する。本実施例では、第１〜第５の実
施例のレチクルが適用可能な投影露光装置について述べ
る。図１１において、照明光学系（フライアイレンズ１
０のみ図示）からの照明光ＩＬは、コンデンサーレンズ
１２を通過してミラー１３でほぼ垂直に下方に反射され
た後、裏面（レチクル側の面）に１次元の位相型回折格
子パターン（本発明の偏向部材）ＲＧが形成されたガラ
ス基板１４を介して、レチクルステージ１５に載置され
たレチクルＲに照射される。フライアイレンズ１０の射
出面（レチクル側焦点面）近傍には、照明光学系の開口
数ＮＡ_IL、すなわちσ値を規定するための開口絞り（空
間フィルター）１１が配置されており、本実施例ではσ
値が０．３となるようにその開口径が定められている。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a projection exposure apparatus to which the reticles of the first to fifth embodiments can be applied will be described. In FIG. 11, the illumination optical system (fly-eye lens 1)
Illumination light IL from only 0 is passed through the condenser lens 12 and is reflected almost vertically downward by the mirror 13, and then a one-dimensional phase type diffraction grating pattern (the present invention) is formed on the back surface (the surface on the reticle side). The reticle R mounted on the reticle stage 15 is irradiated via the glass substrate 14 on which the RG is formed. In the vicinity of the exit surface (reticle-side focal plane) of the fly-eye lens 10, an aperture stop (spatial filter) 11 for defining the numerical aperture NA _IL of the illumination optical system, that is, the σ value, is arranged. Then σ
The opening diameter is determined so that the value becomes 0.3.

【００７７】さて、ガラス基板１４にほぼ垂直に入射し
た照明光は回折格子パターンＲＧを照射し、このパター
ンＲＧからは±１次回折光のみが発生することになる。
ここで回折された±１次回折光は、投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸに対して所定角度だけ傾いて、遮光帯ＬＳＢで囲
まれたパターン領域ＰＡ内に形成されたレチクルパター
ン（１次元のラインアンドスペースパターン）に入射す
る。尚、回折格子パターンＲＧの構成や傾斜照明等につ
いては先に述べているので、ここでは説明を省略する。
また、本実施例では駆動系２１によって、ガラス基板１
４がレチクルＲに対して相対回転可能に構成されてお
り、レチクルパターンの周期性に応じて基板１４を相対
回転させることで、レチクルパターンと回折格子パター
ンの周期方向をほぼ一致させることが可能となってい
る。さらに、ガラス基板１４を含み、互いにピッチが異
なる１次元または２次元の位相型回折格子パターンを有
する複数のガラス基板が保持部材（例えば回転ターレッ
ト板、スライダー等）２５に設けられており、不図示の
駆動系によって任意のガラス基板が交換可能に照明光路
中に配置されるように構成されている。従って、レチク
ルパターンのピッチに応じてガラス基板を交換すること
により、レチクルパターンに対して最適、すなわちレチ
クルパターンのピッチの２倍のピッチを有する回折格子
パターンを照明光路中に配置することが可能となってい
る。The illumination light which has entered the glass substrate 14 almost perpendicularly irradiates the diffraction grating pattern RG, and only ± 1st-order diffracted light is generated from the pattern RG.
The ± 1st-order diffracted light diffracted here is inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis AX of the projection optical system PL to form a reticle pattern (one-dimensional line) formed in a pattern area PA surrounded by a light-shielding band LSB. And space pattern). Since the configuration of the diffraction grating pattern RG and the inclined illumination have been described above, the description is omitted here.
Further, in the present embodiment, the glass substrate 1 is driven by the drive system 21.
4 is configured to be relatively rotatable with respect to the reticle R, and by rotating the substrate 14 in accordance with the periodicity of the reticle pattern, it is possible to make the periodic directions of the reticle pattern and the diffraction grating pattern substantially coincide with each other. Has become. Further, a plurality of glass substrates including a glass substrate 14 and having a one-dimensional or two-dimensional phase type diffraction grating pattern having a different pitch from each other are provided on a holding member (for example, a rotating turret plate, a slider, or the like) 25, and are not shown. Is configured such that an arbitrary glass substrate can be exchangeably arranged in the illumination optical path by the drive system. Therefore, by replacing the glass substrate in accordance with the pitch of the reticle pattern, it is possible to arrange a diffraction grating pattern having a pitch that is optimal for the reticle pattern, that is, a pitch twice the pitch of the reticle pattern, in the illumination optical path. Has become.

【００７８】さらにパターン領域ＰＡを通過した照明光
ＩＬは、両側テレセントリックな投影光学系ＰＬに入射
し、投影光学系ＰＬはレチクルＲの回路パターンの投影
像を、表面にレジスト層が形成され、その表面が最良結
像面とほぼ一致するように保持されたウエハＷ上に投影
（結像）する。尚、本実施例では投影光学系ＰＬの瞳面
Ｅｐ、もしくはその近傍面内には可変開口絞り２４が設
けられており、これによって投影光学系ＰＬの開口数Ｎ
Ａを変更できるように構成されている。ウエハＷはウエ
ハステージ１６上に保持され、ウエハステージ１６はモ
ータ１７により光軸方向（Ｚ方向）に微動可能であると
ともに、ステップ・アンド・リピート方式で２次元移動
可能に構成されており、ウエハＷ上の１つのショット領
域に対するレチクルＲの転写露光が終了すると、次のシ
ョット位置までステッピングされる。尚、ウエハステー
ジＷＳの２次元的な位置は不図示の干渉計によって、例
えば０．０１μｍ程度の分解能で常時検出される。Further, the illumination light IL that has passed through the pattern area PA is incident on a projection optical system PL that is telecentric on both sides, and the projection optical system PL forms a projected image of the circuit pattern of the reticle R on a surface of which a resist layer is formed. The image is projected (imaged) on the wafer W held so that the surface substantially coincides with the best image forming plane. In the present embodiment, a variable aperture stop 24 is provided in the pupil plane Ep of the projection optical system PL or in the vicinity thereof, whereby the numerical aperture N of the projection optical system PL is set.
A can be changed. The wafer W is held on a wafer stage 16. The wafer stage 16 is configured to be finely movable in the optical axis direction (Z direction) by a motor 17 and to be two-dimensionally movable by a step-and-repeat method. When the transfer exposure of the reticle R to one shot area on W is completed, stepping is performed to the next shot position. The two-dimensional position of the wafer stage WS is always detected by an interferometer (not shown) with a resolution of, for example, about 0.01 μm.

【００７９】ところで、図１１には装置全体を統括制御
する主制御装置２０と、レチクルＲが投影光学系ＰＬの
直上に搬送される途中でレチクルパターンの脇に形成さ
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１８と、複数枚のガラス基板が固定された保持部材
（回転ターレット板）２５を駆動するとともに、各ガラ
ス基板を回転するための駆動系（モータ、ギャトレン
等）２１とが設けられている。主制御装置２０内には、
この投影露光装置（例えばステッパー）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
御装置２０はバーコードリーダ１８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パターン情報（パ
ターンピッチやピッチ方向等）に最も見合ったガラス基
板を保持部材２５の中から１つ選択する。コントローラ
１９は、主制御装置２０で選択されたガラス基板がレチ
クルＲ上に設定されるように、所定の駆動指令を駆動系
２１に出力して保持部材２５を駆動するとともに、レチ
クルパターンと回折格子パターンの周期方向がほぼ一致
するようにガラス基板を回転させる。尚、ガラス基板を
回転させる際、コントローラ１９は駆動系２１に設けら
れたロータリーエンコーダ（不図示）の出力情報、ある
いはガラス基板とレチクルの各々に設けられたパターン
を観察するためのパターン検出系２２の出力情報に基づ
いて駆動系２１の駆動を制御する。さらに、上記名称に
対応した動作パラメータとして、先に選択されたガラス
基板（すなわちレチクルパターン）のもとでの可変開口
絞り２４の最適な設定条件等も登録されており、この条
件設定もガラス基板の設定と同時に行われる。これによ
って、レチクルステージＲＳ上に載置されたレチクルＲ
に対して最適なガラス基板（回折格子パターン）が正確
に設定されることになる。FIG. 11 shows a main controller 20 for controlling the entire apparatus, and a bar code BC representing the name formed beside the reticle pattern while the reticle R is being conveyed directly above the projection optical system PL. And a drive system (motor, Gattlen, etc.) 21 for driving a holding member (rotating turret plate) 25 to which a plurality of glass substrates are fixed and rotating each glass substrate. Have been. In the main controller 20,
The names of a plurality of reticles to be handled by this projection exposure apparatus (for example, a stepper) and the operation parameters of the stepper corresponding to each name are registered in advance. When the barcode reader 18 reads the reticle barcode BC, the main controller 20 most closely matches the pattern information (pattern pitch, pitch direction, etc.) registered in advance as one of the operation parameters corresponding to the name. The selected glass substrate is selected from the holding members 25. The controller 19 outputs a predetermined drive command to the drive system 21 to drive the holding member 25 so that the glass substrate selected by the main controller 20 is set on the reticle R, and also drives the reticle pattern and the diffraction grating. The glass substrate is rotated so that the periodic directions of the patterns substantially match. When rotating the glass substrate, the controller 19 controls the output information of a rotary encoder (not shown) provided in the drive system 21 or the pattern detection system 22 for observing the patterns provided on each of the glass substrate and the reticle. Of the drive system 21 is controlled based on the output information. Further, as operating parameters corresponding to the above-mentioned names, optimal setting conditions of the variable aperture stop 24 under the glass substrate (that is, the reticle pattern) previously selected are also registered. Is performed at the same time as the setting of. Thereby, reticle R placed on reticle stage RS
, An optimal glass substrate (diffraction grating pattern) is accurately set.

【００８０】以上述べたように、レチクルＲと回折格子
パターンＲＧを有するガラス基板１４とを独立して配置
するととにも、複数枚のガラス基板を交換可能に構成す
ることによって、常に転写すべきレチクルパターンに対
して最適な回折格子パターンを設定して傾斜照明（輪帯
照明でも良い）を行うことができ、高解像度及び大焦点
深度のパターン転写が可能となる。尚、予め保持部材２
５に載置された複数枚のガラス基板の各々において回折
格子パターンを十分広い面積で形成するとともに、ガラ
ス基板１４（表面、裏面のいずれでも良い）に極近接し
て可変絞りを配置しておき、転写すべきレチクルパター
ンの大きさ（面積）に応じて可変絞りを駆動することに
より、先に述べたΔＷの条件（ΔＷ＞Δｔ× tanψなる
関係式）を満足するように、回折格子パターンの大きさ
（照明光の透過領域）を設定することが望ましい。これ
によって、レチクル毎にそのパターンの大きさに応じて
回折格子パターンの大きさも最適化することができ、し
かも仮に遮光帯ＬＳＢの幅ΔＳがΔＳ≧２×ΔＷなる関
係式を満足していなくても、回折格子パターンで回折さ
れた光が遮光帯ＬＳＢの外側を通過して投影光学系ＰＬ
に入射するのを防止できるといった利点がある。また、
本実施例では投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを変化させる
場合には、その開口数ＮＡのもとでのレチクルパターン
に対する最適な照明条件（レチクルへの照明光の入射
角）、すなわち最適なガラス基板を再度選択し、必要が
あれば交換を行うようにすることが望ましい。As described above, the reticle R and the glass substrate 14 having the diffraction grating pattern RG are independently disposed, and the plurality of glass substrates are exchangeable so that the transfer is always performed. By setting an optimal diffraction grating pattern for the reticle pattern, oblique illumination (or annular illumination) can be performed, and pattern transfer with high resolution and a large depth of focus can be performed. The holding member 2
A diffraction grating pattern is formed on each of the plurality of glass substrates mounted on the substrate 5 with a sufficiently large area, and a variable stop is arranged in close proximity to the glass substrate 14 (either the front surface or the back surface). By driving the variable aperture according to the size (area) of the reticle pattern to be transferred, the diffraction grating pattern is adjusted so as to satisfy the above-mentioned condition of ΔW (the relational expression of ΔW> Δt × tanψ). It is desirable to set the size (transmission area of the illumination light). Thus, the size of the diffraction grating pattern can be optimized for each reticle in accordance with the size of the pattern, and the width ΔS of the light-shielding band LSB does not satisfy the relational expression of ΔS ≧ 2 × ΔW. Also, the light diffracted by the diffraction grating pattern passes outside the light-shielding band LSB and passes through the projection optical system PL.
There is an advantage that it can be prevented from being incident on Also,
In the present embodiment, when the numerical aperture NA of the projection optical system PL is changed, the optimal illumination condition for the reticle pattern (the incident angle of the illumination light on the reticle) under the numerical aperture NA, that is, the optimal glass It is desirable to select the substrate again and replace it if necessary.

【００８１】[0081]

【発明の効果】 請求項１、請求項１０、請求項１５に
記載の発明によれば、マスクパターンと回折格子パター
ンとの間隔Δｔを「Δｔ≧Ｐ２／２ＮＡ」という関係を
満たすように構成したので、回折格子パターンＲＧが被
露光基板に転写されてしまうことの影響等を除去するこ
とができる。また請求項１７に記載の発明によれば、偏
向部材を、マスクと照明光学系との間に、マスクとは独
立に配置して保持する保持部材を構成したので、例えば
マスクパターンに対して最適な偏向特性を持つ偏向部材
を任意に配置せしめることも可能となり、任意のマスク
パターンに対して常に最適な傾斜照明を行う露光装置を
実現することができる。According to the first, tenth and fifteenth aspects of the present invention, the interval [Delta] t between the mask pattern and the diffraction grating pattern satisfies the relationship "[Delta] t≥P2 / 2NA". With such a configuration, it is possible to eliminate the influence of the diffraction grating pattern RG being transferred to the substrate to be exposed. According to the seventeenth aspect of the present invention, since the holding member for arranging and holding the deflecting member between the mask and the illumination optical system independently of the mask is formed, for example, the deflection member is optimal for the mask pattern. it becomes possible to allowed to arbitrarily arrange the deflection member having a Do deflection characteristics can be realized eXPOSURE aPPARATUS always performed optimal oblique illumination for any mask pattern.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施例によるフォトマスクの構
成を概略的に説明する図。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a photomask according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明によるフォトマスクの形成条件の説明に
供する図。FIG. 2 is a diagram for explaining the conditions for forming a photomask according to the present invention.

【図３】図１に示したフォトマスクの露光時の投影光学
系の瞳面での照度分布を表す図。FIG. 3 is a diagram illustrating an illuminance distribution on a pupil plane of a projection optical system when exposing the photomask illustrated in FIG. 1;

【図４】第１の実施例によるフォトマスクの変形例を説
明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a modification of the photomask according to the first embodiment.

【図５】本発明の第２の実施例によるフォトマスクの構
成を概略的に説明する図。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration of a photomask according to a second embodiment of the present invention.

【図６】本発明の第３の実施例によるフォトマスクの構
成を概略的に説明する図。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a configuration of a photomask according to a third embodiment of the present invention.

【図７】本発明の第４の実施例によるフォトマスクの構
成を概略的に説明する図。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration of a photomask according to a fourth embodiment of the present invention.

【図８】本発明の第５の実施例によるフォトマスクの構
成を概略的に説明する図。FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a configuration of a photomask according to a fifth embodiment of the present invention.

【図９】図８に示したフォトマスクの露光時の投影光学
系の瞳面での照度分布を表す図。FIG. 9 is a diagram illustrating an illuminance distribution on a pupil plane of a projection optical system during exposure of the photomask illustrated in FIG. 8;

【図１０】本発明の原理説明に供する図。FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

【図１１】本発明によるフォトマスクを適用可能な投影
露光装置の概略的な構成を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus to which a photomask according to the present invention can be applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、２ レチクル（透明基板） ＲＰ₁ 〜ＲＰ₅ レチクルパターン ＲＧ₁ 〜ＲＧ₅ 回折格子パターン（偏向部材） ＰＡ パターン領域 ＬＳＢ 遮光帯 ＰＬ 投影光学系 ＡＸ 投影光学系の光軸 Ｅｐ 投影光学系の瞳面 Ｒ レチクル Ｗ ウエハ １０ フライアイレンズ １１ 開口絞り（空間フィルター） １４ ガラス基板 １８ バーコードリーダ １９ コントローラ ２０ 主制御装置 ２１ 駆動系 ２４ 可変開口絞り ２５ 保持部材1,2 reticle (transparent substrate) RP ₁ ~RP ₅ reticle pattern RG ₁ ~RG ₅ diffraction grating pattern pupil of the optical axis Ep projection optical system (deflecting member) PA pattern area LSB shielding band PL projection optical system AX projection optical system Surface R Reticle W Wafer 10 Fly-eye lens 11 Aperture stop (spatial filter) 14 Glass substrate 18 Barcode reader 19 Controller 20 Main controller 21 Drive system 24 Variable aperture stop 25 Holding member

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−19447（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/08 G03F 7/20 H01L 21/027 Continuation of the front page (56) References JP-A-5-19447 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) G03F 1/08 G03F 7/20 H01L 21/027

Claims (25)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 所定波長の照明光に対してほぼ透明な基
板に形成された微細パターンを、基板上へ転写するため
に使用されるフォトマスクにおいて、 ピッチＰＧで周期的に形成され、且つ該微細パターンに
対して前記照明光の入射側に所定間隔Δｔだけ離して設
けられた回折格子パターンを有し、前記回折格子パターンに垂直に入射する 前記照明光を前
記微細パターンに照明するための照明光学系の開口数を
ＮＡとすると、前記所定間隔Δｔは、 Δｔ≧ＰＧ／２ＮＡ なる関係を満たすことを特徴とするフォトマスク。1. A photomask used for transferring a fine pattern formed on a substrate substantially transparent to illumination light of a predetermined wavelength onto a substrate, wherein the photomask is formed periodically at a pitch PG. has a diffraction grating pattern provided apart by a predetermined distance Δt on the incident side of the illumination light with respect to the fine pattern, illumination for illuminating the illumination light incident normal to the diffraction grating pattern to the fine pattern Assuming that the numerical aperture of the optical system is NA, the predetermined interval Δt satisfies the relationship of Δt ≧ PG / 2NA. 【請求項２】 前記回折格子パターンの形成領域の各辺
は、前記微細パターンの形成領域の各辺よりも少なくと
もΔＷだけ大きく、前記回折格子パターンによる前記照
明光の回折角を角度ψとすると、 ΔＷ＞Δｔ×ｔａｎψ なる関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のフ
ォトマスク。2. Each side of the formation region of the diffraction grating pattern is larger than each side of the formation region of the fine pattern by at least ΔW, and a diffraction angle of the illumination light by the diffraction grating pattern is an angle ψ . the photomask according to claim 1, characterized in that meet ΔW> Δt × tan ψ the relationship. 【請求項３】 前記回折格子パターンは、前記基板の前
記微細パターンが形成された面とは異なる面上に形成さ
れていることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載のフォトマスク。3. The photomask according to claim 1, wherein the diffraction grating pattern is formed on a surface of the substrate different from a surface on which the fine pattern is formed. 【請求項４】 前記回折格子パターンは、前記基板とは
別基板上に形成されていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載のフォトマスク。4. The photomask according to claim 1, wherein the diffraction grating pattern is formed on a substrate different from the substrate. 【請求項５】 前記微細パターンはピッチＰＲで周期的
に形成されており、 前記回折格子パターンは、前記微細パターンのピッチ方
向と一致する方向に周期的に形成されており、 前記回折格子パターンの前記ピッチＰＧは、前記微細パ
ターンの前記ピッチＰＲのほぼ２倍の長さを持つことを
特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載
のフォトマスク。5. The fine pattern is periodically formed at a pitch PR, and the diffraction grating pattern is periodically formed in a direction coinciding with a pitch direction of the fine pattern. 5. The photomask according to claim 1, wherein the pitch PG has a length approximately twice as long as the pitch PR of the fine pattern. 6. 【請求項６】 前記微細パターンは二次元の周期性パタ
ーンを含み、 前記回折格子パターンは、二次元の回折格子パターンを
含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか
１項に記載のフォトマスク。6. The method according to claim 1, wherein the fine pattern includes a two-dimensional periodic pattern, and the diffraction grating pattern includes a two-dimensional diffraction grating pattern. The photomask as described. 【請求項７】 前記微細パターンは、互いにピッチの異
なる複数個の周期性パターンを含み、 前記回折格子パターンは、前記複数個の周期性パターン
のうちの１つの周期性パターンのピッチ方向とほぼ一致
する方向に、該１つの周期性パターンの持つピッチのほ
ぼ２倍の長さを持つピッチで周期的に形成されているこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に
記載のフォトマスク。7. The fine pattern includes a plurality of periodic patterns having different pitches, and the diffraction grating pattern substantially matches a pitch direction of one of the plurality of periodic patterns. 7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the pitch is formed at a pitch substantially twice as long as the pitch of the one periodic pattern. Photomask. 【請求項８】 前記微細パターンは、互いにピッチの異
なる複数個の周期性パターンを含み、 前記回折格子パターンは、前記複数個の周期性パターン
に対応する複数個の回折格子パターンを含み、 前記複数の回折格子パターンはそれぞれ、対応する周期
性パターンの周期方向とほぼ一致する方向に形成され、
且つ該対応する周期性パターンのピッチのほぼ２倍の長
さを持つピッチで形成されていることを特徴とする請求
項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のフォトマス
ク。8. The fine pattern includes a plurality of periodic patterns having different pitches from each other; the diffraction grating pattern includes a plurality of diffraction grating patterns corresponding to the plurality of periodic patterns; Are each formed in a direction substantially coincident with the periodic direction of the corresponding periodic pattern,
The photomask according to any one of claims 1 to 6, wherein the photomask is formed at a pitch having a length substantially twice as long as the pitch of the corresponding periodic pattern. 【請求項９】 前記回折格子パターンは、位相型回折格
子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいず
れか１項に記載のフォトマスク。9. The photomask according to claim 1, wherein the diffraction grating pattern includes a phase type diffraction grating. 【請求項１０】 所定波長の照明光をマスクに照射する
ことによって、該マスクに形成された微細パターンを、
投影光学系を介して基板上に露光する露光方法におい
て、 前記微細パターンに対して前記照明光の入射側に所定間
隔Δｔだけ離して配置され、且つピッチＰＧで周期的に
形成された回折格子パターンを用いて前記照明光を偏向
させることにより、該回折格子パターンに垂直に入射す
る該照明光を前記マスクに対して傾けて該微細パターン
に照射し、 前記照明光を前記微細パターンに照明するための照明光
学系の開口数をＮＡとすると、前記所定間隔Δｔは、 Δｔ≧ＰＧ／２ＮＡ なる関係を満たすことを特徴とする露光方法。10. A fine pattern formed on a mask is irradiated by irradiating illumination light of a predetermined wavelength onto the mask.
An exposure method for exposing a substrate via a projection optical system, comprising: a diffraction grating pattern arranged at a predetermined interval Δt on the incident side of the illumination light with respect to the fine pattern, and formed periodically at a pitch PG. Is used to deflect the illumination light so that it is perpendicularly incident on the diffraction grating pattern.
That the illumination light is irradiated to the fine pattern is inclined with respect to the mask, the numerical aperture of the illumination optical system for illuminating the illumination light on the fine pattern When NA, the predetermined interval Delta] t is, Delta] t ≧ An exposure method characterized by satisfying the following relationship: PG / 2NA. 【請求項１１】 前記照明光が照射されることにより、
前記微細パターンから発生する回折光のうち±１次回折
光のいずれか一方と０次回折光とが、前記投影光学系中
の該微細パターンに対するフーリエ変換面、もしくはそ
の近傍の面内で、該投影光学系の光軸からほぼ等距離だ
け離れて通過するように該照明光を偏向させることを特
徴とする請求項１０に記載の露光方法。11. When the illumination light is emitted,
Any one of the ± 1st-order diffracted light and the 0th-order diffracted light among the diffracted light generated from the fine pattern is projected onto the projection optical system within the Fourier transform plane for the fine pattern in the projection optical system or in the vicinity thereof. 11. The exposure method according to claim 10, wherein the illumination light is deflected so that the illumination light passes through the optical system at substantially the same distance from the optical axis. 【請求項１２】 前記回折格子パターンの形成領域の各
辺は、前記微細パターンの形成領域の各辺よりも少なく
ともΔＷだけ大きく、前記回折格子パターンによる前記
照明光の回折角を角度ψとすると、 ΔＷ＞Δｔ×ｔａｎψ なる関係を満たすことを特徴とする請求項１０または請
求項１１に記載の露光方法。12. Each side of the formation region of the diffraction grating pattern is larger than each side of the formation region of the fine pattern by at least ΔW, and a diffraction angle of the illumination light by the diffraction grating pattern is an angle ψ . the exposure method according to claim 10 or claim 11, characterized in that meet ΔW> Δt × tan ψ the relationship. 【請求項１３】 前記微細パターンはピッチＰＲで周期
的に形成されており、 前記回折格子パターンは、前記微細パターンのピッチ方
向と一致する方向に周期的に形成されており、 前記回折格子パターンの前記ピッチＰＧは、前記微細パ
ターンの前記ピッチＰＲのほぼ２倍の長さを持つことを
特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に
記載の露光方法。13. The fine pattern is periodically formed at a pitch PR, and the diffraction grating pattern is periodically formed in a direction coinciding with a pitch direction of the fine pattern. 13. The exposure method according to claim 10, wherein the pitch PG has a length approximately twice as long as the pitch PR of the fine pattern. 【請求項１４】 所定の回路パターンを、請求項１０乃
至請求項１３に記載の露光方法を用いて、前記基板上に
露光する工程を含むことを特徴とする回路パターン素子
製造方法。14. A method for manufacturing a circuit pattern element, comprising a step of exposing a predetermined circuit pattern on the substrate by using the exposure method according to claim 10. 【請求項１５】 所定波長の照明光をほぼ均一な強度分
布に形成するとともに、該均一な照明光をマスクに照射
する開口数ＮＡの照明光学系と、 前記マスクに形成された微細パターンの像を、基板上に
投影する投影光学系と、 前記微細パターンに対して前記照明光の入射側に所定間
隔Δｔだけ離して配置され、且つピッチＰＧで周期的に
形成された回折格子パターンを備えた偏向部材とを有
し、該回折格子パターンに垂直に入射する前記照明光
を、該偏向部材により前記マスクに対して傾けて前記微
細パターンに照射し、 前記所定間隔Δｔは、 Δｔ≧ＰＧ／２ＮＡ なる関係を満たすことを特徴とする露光装置。15. An illumination optical system having a numerical aperture NA for forming illumination light having a predetermined wavelength into a substantially uniform intensity distribution and irradiating the mask with the uniform illumination light, and an image of a fine pattern formed on the mask. A projection optical system for projecting the light beam onto a substrate, and a diffraction grating pattern arranged at a predetermined interval Δt on the incident side of the illumination light with respect to the fine pattern, and formed periodically at a pitch PG. A deflecting member, and the illumination light vertically incident on the diffraction grating pattern.
And irradiating the fine pattern while tilting the mask with the deflecting member , wherein the predetermined interval Δt satisfies a relationship of Δt ≧ PG / 2NA. 【請求項１６】 前記微細パターンはピッチＰＲで周期
的に形成されており、 前記回折格子パターンは、前記微細パターンのピッチ方
向と一致する方向に周期的に形成されており、 前記回折格子パターンの前記ピッチＰＧは、前記微細パ
ターンの前記ピッチＰＲのほぼ２倍の長さを持つことを
特徴とする請求項１５に記載の露光装置。16. The fine pattern is periodically formed at a pitch PR, and the diffraction grating pattern is periodically formed in a direction coinciding with a pitch direction of the fine pattern. The exposure apparatus according to claim 15, wherein the pitch PG has a length approximately twice as long as the pitch PR of the fine pattern. 【請求項１７】 所定波長の照明光をほぼ均一な強度分
布に形成するとともに、該均一な照明光をマスクに照射
するための照明光学系と、 前記マスクに形成された微細パターンの像を、基板上に
投影する投影光学系と、 前記照明光を偏向せしめて前記マスクに照射せしめる偏
向部材と、 前記照明光学系と前記マスクとの間に、前記偏向部材
を、前記マスクとは独立に配置して保持する保持部材
と、を有することを特徴とする露光装置。17. An illumination optical system for forming illumination light of a predetermined wavelength into a substantially uniform intensity distribution and irradiating the mask with the uniform illumination light, and an image of a fine pattern formed on the mask. A projection optical system for projecting onto the substrate, a deflection member for deflecting the illumination light to irradiate the mask, and the deflection member is arranged between the illumination optical system and the mask independently of the mask. An exposure apparatus, comprising: 【請求項１８】 前記偏向部材は、前記照明光に対して
ほぼ透明であり、且つ回折格子パターンが形成された基
板を含むことを特徴とする請求項１７に記載の露光装
置。18. The exposure apparatus according to claim 17, wherein the deflection member includes a substrate that is substantially transparent to the illumination light and has a diffraction grating pattern formed thereon. 【請求項１９】 前記微細パターンは、第１ピッチＰＲ
の周期的パターンを含み、 前記回折格子パターンは、前記周期的パターンのピッチ
方向とほぼ一致する方向に、前記第１ピッチＰＲのほぼ
２倍の長さを持つ第２ピッチＰＧで周期的に形成されて
いることを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。19. The fine pattern has a first pitch PR.
The diffraction grating pattern is periodically formed at a second pitch PG having a length approximately twice as long as the first pitch PR in a direction substantially coincident with the pitch direction of the periodic pattern. 19. The exposure apparatus according to claim 18, wherein the exposure is performed. 【請求項２０】 前記保持部材は、前記微細パターンに
対して前記照明光の入射側に所定間隔Δｔだけ離して前
記偏向部材を保持し、 該所定間隔Δｔは前記照明光学系の開口数をＮＡとする
と、 Δｔ≧ＰＧ／２ＮＡ なる関係を満たすことを特徴とする請求項１９に記載の
露光装置。20. The holding member holds the deflecting member at a predetermined interval Δt on the incident side of the illumination light with respect to the fine pattern, and the predetermined interval Δt sets a numerical aperture of the illumination optical system to NA. 20. The exposure apparatus according to claim 19, wherein the following relationship is satisfied:? T? PG / 2NA. 【請求項２１】 前記微細パターンに含まれる周期パタ
ーンの周期性に基づいて、前記偏向部材と前記マスクと
を相対的に回転させる駆動部を更に有し、該駆動部によ
り該周期パターンと前記回折格子パターンとの周期方向
をほぼ一致させることを特徴とする請求項１５または請
求項１６、または請求項１８乃至請求項２０のいずれか
１項に記載の露光装置。21. A driving unit for relatively rotating the deflecting member and the mask based on the periodicity of a periodic pattern included in the fine pattern, and the driving unit causes the periodic pattern and the diffraction to be rotated. 21. The exposure apparatus according to claim 15, wherein a period direction of the exposure pattern substantially coincides with a lattice pattern. 【請求項２２】 前記偏向部材は、互いにピッチが異な
る回折格子パターンを有する複数の偏向基板を含み、 前記複数の偏向基板のうちの任意の偏向基板を、前記照
明光の光路中に交換配置せしめる交換手段を更に有する
ことを特徴とする請求項１５乃至請求項２１のいずれか
１項に記載の露光装置。22. The deflecting member includes a plurality of deflecting substrates having diffraction grating patterns having different pitches from each other, and replaces any deflecting substrate among the plurality of deflecting substrates in an optical path of the illumination light. 22. The exposure apparatus according to claim 15, further comprising an exchange unit. 【請求項２３】 前記切換手段は、前記マスク上に形成
された微細パターン、または前記投影光学系の開口数に
応じて、前記偏向基板の交換を行うことを特徴とする請
求項２２に記載の露光装置。23. The apparatus according to claim 22, wherein the switching unit exchanges the deflection substrate according to a fine pattern formed on the mask or a numerical aperture of the projection optical system. Exposure equipment. 【請求項２４】 前記偏向部材は、前記照明光が照射に
より前記微細パターンから発生する回折光のうち、±１
次回折光のいずれか一方と０次回折光とが、前記投影光
学系中の該微細パターンに対するフーリエ変換面、もし
くはその近傍の面内で、該投影光学系の光軸からほぼ等
距離だけ離れて通過するように、該照明光を偏向させる
ことを特徴とする請求項１５乃至請求項２３のいずれか
１項に記載の露光装置。24. The deflecting member according to claim 1, wherein the illuminating light includes ± 1 of the diffracted light generated from the fine pattern by irradiation.
Either the zero-order diffracted light and the zero-order diffracted light pass through the Fourier transform plane with respect to the fine pattern in the projection optical system or a plane in the vicinity thereof, at a distance substantially equal to the optical axis of the projection optical system. The exposure apparatus according to any one of claims 15 to 23, wherein the illumination light is deflected so as to perform the illumination. 【請求項２５】 前記回折格子パターンの形成領域の各
辺は、前記微細パターンの形成領域の各辺よりも少なく
ともΔＷだけ大きく、前記回折格子パターンによる前記
照明光の回折角を角度ψとすると、 ΔＷ＞Δｔ×ｔａｎψ なる関係を満たすことを特徴とする請求項１５または請
求項１９に記載の露光装置。25. Each side of the formation region of the diffraction grating pattern is at least ΔW larger than each side of the formation region of the fine pattern, and a diffraction angle of the illumination light by the diffraction grating pattern is an angle ψ . an apparatus according to claim 15 or claim 19, characterized in that meet ΔW> Δt × tan ψ the relationship.