マスク1を投影光学系2,23により基板4上へ投影露光する際、基板4と投影光学系2,23の間に回折格子Bを設け、これにより回折された光の干渉により基板面近傍でマスクパターンの像が再生されるように、投影光学系2,23とマスク1の間又はマスク1と照明光学系52の間に回折格子C又は結像光学系を設ける。従来露光装置の光学系の基本的な構成を大きく変更することなく、光学系のNAを実質的に最大2倍にした効果が得られる。このため、大きな露光フィールドを持ち大量生産に適した縮小投影光リソグラフィを用いて、寸法0.1μmクラスのLSIの製造が可能となる。【産業上の利用分野】本発明は、各種固体素子の微細パタ−ンを形成するための投影露光方法、及びこれに用いられる投影露光装置に関する。度を向上するため、回路パタ−ンの微細化が進んでいる。特性向上のため、パターンの微細化が望まれている。現在これらのパタ−ン形成には、量産性と解像性能に優れた縮小投影露光法が広く用いられている。化と高NA化により解像限界の向上が行われてきた。これらは、従来光学系の性能を理論的な回折限界(遮断空間周波数=2NA/λ)ぎりぎりまで有効に使用しようというものである。東京)に論じられている。帯域を拡大する方法がいくつか知られている。ついては、例えば、応用物理、第37巻、第9号、第853頁から第859頁(1968年)に論じられている。度内)で互いに共役関係を保ちつつスキャンするもので、物体とその直上の第1格子パターンの重ねあわせによりモアレパターンを形成し、このモアレパターンをレンズ系を通過させ、像側で第2の格子パターンと重ねることにより復調を行なう。モアレパターンは、物体及び第1格子パターンより低い空間周波数を有するため、レンズ系を通過することができる。光法に適用することが出願されている。一般に、ウエハー直上で格子パターンを機械的にスキャンするのは困難なため、ホトクロミック材料をウエハ上に直接設け、これに干渉縞を重ねてスキャンすることにより、格子として機能させている。々な従来技術には次のような課題がある。【0006】まず露光光の短波長化は、光学(レンズ)材料の透過率の問題からArFエキシマレーザ(波長193nm)が限界と考えられる。シフト法ではマスクパターンが制限されるため、より一般的な回路パターンに関して、実際の限界寸法はさらに後退する。LSIの大規模化に伴い露光面積の拡大が要求されているが、投影光学系の露光フィールドの拡大と高NA化の要求を同時に満足することは極めて困難となっている。微小な物体を拡大することを目的とする。このため、光リソグラフィで要求される微小な光学像を形成するのには必ずしも適してはいないという問題点があった。子をマスク及びウエハーの直上で互いに共役関係を保ちつつスキャンするための機構又は光学系が著しく複雑となる。光するのが困難となる等の問題がある。ホトクロミックを使用する場合でも適当な材料がない。従って、LSIの大量生産を考えた場合、必ずしも実用的とはいえないという問題点があった。来の回折限界(遮断空間周波数)を越えて向上する方法を提供することにある。具体的には、投影光学系のNAを変えることなしに、そのNAを実質的に最大2倍にしたのとほぼ同等の効果が得られる新規な投影露光方法と、これを可能とする露光装置を提供することにある。足するLSIの大量生産に適した投影露光方法を提供することにある。子又は結像光学系を設けることにより達成される。この際、基板と第1の回折格子の間に、幅がZ1・NA以下で、空間周期がほぼ2・Z1・NAの第1の遮光パタ−ンを、又、前記マスクの直上又は直下に上記第1の遮光パタ−ンとほぼ共役な領域を遮光する第2の遮光パタ−ンを設けて露光領域を制限することが好ましい。光することが好ましい。【0011】第1の回折格子の回折光によりマスクパターンの像を忠実に再生するためには、上記光学系を前記マスクと前記投影光学系の間に、上記回折格子と平行に空間周期P2(望ましくはP2≦M・P1)である第2の回折格子を設け、かつ、マスク入射角θiがほぼ、sin(θi)=±[λ/(M・P1)+λ/P2]を満たす少なくとも1組の異なる2方向から互いにコヒーレントな光を用いてマスクを照明する。想像面間の距離Z1、及びマスク面と第2の回折格子間の距離Z2を、ほぼZ2=M・(P2/P1)・Z1となるように設定することが望ましい。格子を介して、前記マスクをほぼ上方からコヒーレントもしくは部分コヒーレント照明する。これら各回折格子は、位相格子であることが好ましい。光学系の間に、マスクの共役面及びその第1の回折格子とほぼ共役な位置に第4の回折格子を設け、マスクをほぼ上方から照明してもよい。上記パターンの各々を少なくとも異なる2方向から互いにコヒーレントな光で照明するようにしてもよい。方向と垂直な方向の直径を軸として、線対称となるように収差補正することが好ましい。本発明は、マスクとして周期型位相シフトマスクを用いた場合、特に大きな効果を発揮する。限したり、パターン形状を補正することが望ましい。的にNAを増大するのと等価な効果を得ようというものである。単純に従来光学系のレンズ−ウエハ間に回折格子を設けただけでは、本来像面上の1点に集約するはずの回折光は、像面上のばらばらな位置に散らばってしまい、マスクパターンの再生は到底困難である。生されるように、光学系を再構成する必要がある。学系を大きく改造することなく、しかも従来のマスクが使用可能であることが好ましい。本発明は、以下述べるようにこれらの要求を満足するものである。【0015】本発明の作用を説明するために、本発明による結像の原理を従来法と比較して説明する。従来マスク又は位相シフトマスクを、各々垂直に照明した場合と斜めに照明した場合の結像の様子を図2a、b、c、dに示す。いずれの図でも、2:1縮小光学系とコヒーレント照明、1次元パターンを仮定し、近軸結像近似した。ここで、瞳を通過できる最大の回折角を与えるパターン周期を解像限界と定義すると、解像限界は、λ/(2NA)(但しNA=sinθ0)となる。この光学系に周期型位相シフトマスク26を適用すると、図2bに示したように0次回折光が消滅して光軸29(図中1点鎖線)に対して対称に回折光が乗じる。解像限界はλ/(4NA)まで向上する。垂直入射の場合の2倍の回折角を有する回折光が瞳を通過できるため、解像限界はやはりλ/(4NA)となる。回折スペクトルの片側しか用いないため、例えば孤立パターンの解像度は垂直照明の場合と変わらず、又、周期パターンの場合でもコントラストが低下する等の問題がある。過できないため、パターンは解像しない(図2d)。【0018】次に、本発明の一形態に基づく光学系における結像を図1に示す。学系において、マスク1と投影光学系2の間に回折格子Aを、又、投影光学系2とウエハー4の間に回折格子Bを挿入し、かつマスクを異なる方向から斜めに照明したものである。ここでは、回折格子A、Bとも位相格子、2方向からの照明光R、Lは互いにコヒーレントであると仮定する。【0019】斜め方向からマスクに入射した光Rがマスク面で回折され生じた回折光のうち、0次回折光R0と+1次回折光R1を考えよう。0次光R0は、回折格子A上の点A0に達し、そこで+1次方向に回折された光が瞳3の左端を通過し、回折格子B上の点B0に至る。各々像面上の2点Q、Pに達する。回折格子B上の点B1に至る。その後、回折格子Bで+1次、−1次方向に回折され、やはり像面上の点Q、Pに達する。折光の光路は、上述のマスク入射光Rに対する回折光の光路と光軸6(図中一点鎖線)に対して対称となる。マスク通過後の0次回折光L0及び−1次回折光L1の回折格子Aによる−1次光は、各々回折格子B上の点B0、点B1’に至り、さらに、両者共回折格子Bで+1次、−1次方向に回折され、像面上の点P、Q’に達する。+1次、−1次光線の3つの光線が交わる。度で交わるのは明らかである。従って、点Pでは回折像が忠実に再生される。【0020】従来法(図2a)と比べると、同一のNA、倍率を持つ光学系を用いて、2倍の回折角を有する回折光まで瞳を通過させることができることがわかる。実質的にNAを2倍したのと同様の効果が得られる。面で再生できないのに対して、本発明では両側の回折光を像面で再生できる。このため、斜め照明では困難であった孤立パターンの解像度向上が可能で、また周期パターンに対して大きなコントラストを得ることができる。本光学系において周期型位相シフトマスクを用いた場合の結像の様子を図3aに示す。滅して通常の倍の回折角を有する+1次光R1'と−1次光L1'が干渉する結果、最小解像度はλ/(8NA)となる。これは、これまで周期型位相シフトマスクや斜め照明を用いた場合の理論限界であるλ/(4NA)の半分であり、本発明により飛躍的な解像度の向上が可能となる。本光学系において斜め照明を適用した場合の結像の様子を図3bに示す。図1のマスク照明光R、L各々を同一方向に一定角度だけ傾けR"、L"とした。斜め照明により、片側のみに対してだが大きな回折角をもつ回折光R1"まで瞳を通過させることが可能となり、従来光学系に対して斜め照明を適用したのと同様、垂直照明時と比べて解像度を最大2倍まで向上できる。最小解像度はλ/(8NA)となる。マスク入射角の異なる様々な照明光を用いれば、従来光学系におけるのと全く同様に部分コヒーレント照明の効果を得ることができる。【0021】本発明の原理をフーリエ回折理論の立場から説明すると次のようになる(図4)。以下の説明では、光学系の倍率は1、回折格子は1次元位相格子で±1次回折光のみを考えるものとする。像面上の点Pから、回折格子Bを介して瞳3を見ると、回折により瞳は2つに分かれて見える(図4a)。各瞳の中には、各々ある特定の角度で瞳を通過するマスクフーリエ変換像が見える。マスク側について考えると、マスクにより回折された光は回折格子Aで回折されて、瞳上に複数のマスクフーリエ変換像を形成する。定の角度で瞳を通過したものが、上で見えた瞳の中に見えることになる(図4b)。側の瞳の中に見え、図4bの右から2つめと4つめのフーリエ回折像が図4aの右側の瞳の中に見える。このとき、点Pで正しく像が再生されるための条件は次の2点である。【0022】(1)2つの瞳を介してマスク上の同一点のスペクトルが見えること。点で連続して接続すること。【0024】言い替えれば、1つの連続するスペクトルを複数の瞳を介して見ることができるようにする必要がある。【0025】像から見て、回折格子Bを介してf'シフトした複数の瞳が見え、その各瞳の中に回折格子Aを介してやはりf"シフトした複数のフーリエ回折像が見えるとすると、本発明における真の像の振幅分布u(x)は次式で表わされる。弦)、Σは異なるいくつかの照明角と回折次数に対して和をとることを表す。なり、f'=±SBの両方に対して共にf"=0となる項を得ることができる。2つの瞳p(f±SB)を介して1つのスペクトルo(f)を見ることができる。【0027】上の条件を縮小率M:1、像側開口数NAの光学系に適用すると、回折格子A、Bの周期PA、PB、マスク照明角θi、マスク面と回折格子A間の距離ZA、回折格子Bと理想像面間の距離ZBをほぼ次のように設定すればよいことがわかる。図1は、特にPB=PA/M=λ/NAとした場合に相当する。【0029】ZBの値については自由度があるが、後で述べるようにこれにより露光領域の幅が決まる。渉させるためには、2方向からのマスク照明光が互いにコヒーレントである必要がある。このように大きな角度で交わる互いにコヒーレントな2つのビームを生成するには、回折格子を用いるのが便利である。この場合、図5aに示したように、周期PCが、ほぼ1/PC=1/(M・PB)+1/PAである回折格子C(位相格子)をマスク面の上方に設けて上方からコヒーレント照明すればよい。子Cを介してマスク1を照射する。【0030】回折格子A、Cは、位相格子であることが好ましい。光を透過する場合、本方法より解像性に劣る従来光学系や斜入射光学系等の効果が本方法の効果に重なる。このため解像性が劣化する恐れがある。回折格子Bは位相変調格子であっても振幅強度変調格子であっても構わない。比はほぼ1程度となる。この場合、パターン断面での光の散乱効果に注意する必要がある。遮光パターンからなる回折格子の場合、遮光膜の厚さはかなり薄くできるため散乱の影響は低減できる。位相変調格子を用いる方が露光領域を広くすることができる。【0031】回折格子Bの基板側を屈折率nが1より大きい液体151等で満たすと、この領域の波長と回折角のsinが1/nとなる。そこで、さらに回折格子Bの周期を細かくし、回折角を液体を満たさない場合と等しくすると、波長だけが1/nとなるため解像度も1/nに向上する(図15a)。折光は瞳を通過できなくなる。そこで、瞳の径をこれに応じて増大することが望ましい。このことは次のように言い替えることもできる。率が1の場合、本発明で用いる投影光学系のNAを0.5以上にしても何ら解像度向上は得られない。sinθ>0.5の角度θで周期λ/NAの回折格子Bに入射する光線に対する回折角は90度以上となり、エバネッセント波として回折格子表面に局在化してウエハーには伝わらないためである。なり、θ'<90度であるための条件は、NA<n/2となる。本発明を最大NA=n/2の光学系まで有効に適用できる(図15b)。用した場合には何ら特別のレンズを必要としない。的にNAを1.2としたのと等価な効果が得られる。この場合、位相シフトマスクを用いれば、水銀ランプのi線の波長(365nm)でも、0.1μm以下の解像度が得られることになる。傍で干渉する光の入射角は極めて大きいため、結像性能は光の偏光状態に強く依存する。一般に、電場ベクトルが光の入射面に垂直な偏光状態を有する光の方が、高いコントラストの像を形成する上で望ましい。折格子の基板の屈折率の効果や、回折格子により生じる収差の影響を厳密に考慮する必要がある。回折格子の設置位置等は若干変更する場合がある。複数の回折格子のパターンの周期方向は十分な精度で一致させることが好ましいことはいうまでもない。【0033】次に、本発明において注意すべき点について4点述べる。【0034】第1に、本光学系では従来露光法と比べて、一般に露光領域が制限される。図1より分かるように、像面上の点Q、Q’においても2光線が交わり互いに干渉して像が形成される。この像は、本来形成されるべきでない位置に生じる偽の像であり、一般に好ましくない。光マスク62を設けてこれらの偽の像を遮断することが望ましい。回折格子Bと遮光マスク62は、図に示したように同一の石英基板63の両面に形成することができる。(別々の基板上に形成しても構わない。)又、これと同時に同様にして、マスクの直上又は直下に上記遮光マスクとほぼ共役な領域を遮光するマスキングブレードを設けるか、もしくはマスク照明領域を上記共役な領域に制限することが好ましい。光領域は、真の像(P点)と偽の像(Q点)の間の距離(ほぼ2・NA・ZB)に相当する領域で、上記距離の2倍を周期として繰返し現れる。従って、露光可能領域が露光したい面積より狭い場合には、図6bに示した様に、露光領域をウエハー上でスキャンすることが望ましい。この際、光学系の縮小率がM:1であったならば、マスクスキャン速度とウェハースキャン速度の比も厳密にM:1とすることが望ましいことはいうまでもない。露光したい面積より大きい場合、即ち、真の像と偽の像の間の距離が例えば1個のチップをカバーする場合には、スキャンせずに露光可能である。露光領域の大きさは回折格子Bの設置位置によって決まり、回折格子Bを像面から離すほど、1つの露光領域の幅は増大する。者の割合はほぼ1:1のまま変わらない。偽の像の影響を排除するために、ウエハー上露光領域の幅Wは、W≦NA・ZBとすることが望ましい。強度変調格子を用いた場合には、格子の0次回折光が真の像と偽の像の中間点にもう一つの偽の像を形成するため、露光領域は位相格子の場合のほぼ半分となる。【0035】第2に、本方法では一般に露光強度が低下する。本方法でウェハー上で結像する光線は、光学系中に挿入された回折格子により回折された光線のうち特定の回折次数の光だけを用いている。従って、回折格子を通過する度に露光に寄与する光強度は低下することになる。光領域を制限していることも、スループット低下の原因となる。料を用いる等の対策を行うことが望ましい。【0036】第3に、前の説明で示したように、瞳上には、f"=0の望ましい回折像に加えて、f"=±2(SA+SB)だけシフトしたフーリエ変換像が生じる。中の2つ)に重なってしまう。これは、例えば図1において、回折角θがθi<θ<2θiの範囲にある回折光は、θ<θiの回折光と光軸に対して対称な方向からθi−θの角度で像面に入射することに相当する。空間周波数f=2NA/λで折り返されて、0<f<2NA/λの範囲のスペクトルに重なり、高次スペクトルが実質的に低い空間周波数に移動する。一般に高次スペクトル成分の強度は小さいのでその影響も小さいものの、ウエハー面上に大きな空間周期で光強度の振動が生じる等の恐れがある。この効果は、2つのマスク照明光の照明角度分布にある程度の広がりを与えることにより緩和される。動の周期が平均化されるからである。体を部分コヒーレント光とすればよい。影露光装置で用いられているのと同様に、マスクのフーリエ面たる2次光源面において2次光源を空間的に広がりを有するインコヒーレント点光源の集合とすればよい。この場合には0次光を中心として正負どちらか片方の回折光のみが結像に寄与する。光同志の干渉を用いる必要がある場合には、互いにコヒーレントでなければならない。【0038】第4に、本発明の光学系では、投影光学系に回折格子を導入するのに伴い収差が発生する恐れがある。回折格子により発生する収差について、図7を用いて説明する。長の差が0でなければならない。これらの間に光路長差があるとこれが収差となる。OZ1+Z2Iの差を考えればよい。瞳上を通過する光線の収差は瞳の中心を通る光線OY1Y2Iを中心として(X1Z1Z2X2面内で)対称となる。従って、投影光学系の設計段階において、この収差を補正することができる。上収差は一般に非対称となる。学系では少なくとも異なる2方向からマスクを照明する必要があるから、この2方向からの照明光に対する収差を同時に投影光学系で補正することは困難となってしまう。この場合の収差は、マスクと投影光学系の間、もしくは投影光学系とウエハーの間いずれかで補正することが望ましい。適当な厚さと屈折率を持つ透明平行平板を挿入する等の方法により、これらを補正することが可能である。このように、一方向からの照明に対して収差を瞳上で照明方向と垂直な方向を対称軸として線対称にすることにより、向かいあう一組の照明角に対して同時に収差補正することができる。【0039】以上、簡単のためマスクパターンとして1次元のパターンを想定したが、実際には2次元パターンを考える必要がある。折格子を2次元回折格子とすればよい。この場合、照明と見かけ上の瞳の形は4回対称となる。互いに垂直な2組の照明に対して瞳上で同時に収差補正することは、上で述べた事情によりやや困難である。このため、マスク上ですべての方向に対して同等に本発明の効果を得ることはやや難しく、実用的には図9のような回折格子と瞳を用いることが考えられる。図9a、b、cは3つの代表的な回折格子と見かけ上の瞳形状である。図9aの場合、x方向のパターンに対して実質的なNAは2倍近く増大するが、y方向のパターンに対しては減少する。図9bの場合、x方向のパターンに対して実質的なNAは√2倍となり、y方向のパターンに対しては1/√2となる。性能は著しくパターン方向に依存すると考えられる。何れの場合にも、マスク上でパターンのレイアウトルール等に方向による制限を課すことが望ましい。転させて多重露光を行ってもよい。図9cにこれを適用した場合には、x,y方向以外に対するパターン方向依存性を抑制し、かつ像コントラストを犠牲とせずにx,y両方向ともNAを√2倍したのと同等な像を得ることができる。合、収差特性も90度回転する。そこで、収差補正を瞳フィルターを用いて行い、回折格子とともにこれを90度回転させる等の対策を施すことが望ましい。差抑制が困難な場合には、必要に応じて瞳にスリットフィルターを設ける等してもよい。【0041】図3に示したように周期型位相シフトマスクを左右対称な角度から完全コヒーレント照明した場合(図5aの照明系を用いた場合)には、ウエハー近傍で干渉する±1次光の光路は光軸に対して常に対称であり、各々の光路長は等しい。従って、光学系が収差補正されていなくても微細パターン形成可能である。用可能で、位相シフトマスクの効果をパターン方向に依らず最大限に発揮することができる。様々なパターンの混在するマスクパターンを転写する場合には、微細周期パターンのみを上記方法で露光し、その後その他の部分を従来露光法で露光すればよい。【0042】また、上記収差は一般にNAの値とともに急激に増大する。学系では比較的問題とならない。【0043】本発明は又、0次回折光線を中心としたフーリエ回折像の左右片側を各々別々に瞳を通過させ、これを像側で合成するものであるといえる。体は、前述の文献に論じられている様に既に光学顕微鏡に応用されているものであるが、これを縮小投影光学系の上で実現可能な光学系の構成はこれまで考案されていなかった。本発明は、これを縮小投影露光系においてたくみに実現したものに他ならない。生されるように、光学系を構成したものである。【0044】この効果を実現するための光学系は図1に限らず、他にもいくつかの形態が考えられる。本発明の別の形態を図10及び図11に示す。【0045】図10は、図1のマスクと投影光学系の間の回折格子Aを外し、代わりにマスクと投影光学系の間に第2結像光学系101と回折格子Dを設けたものである。折格子Bとほぼ共役な位置に置かれる。マスクをほぼ垂直方向からコヒーレント照明するようにした。図8に示したような2次元的な瞳配置も実現できる。光学系が複雑になるという欠点がある。々図中に示した方向から互いにコヒーレントな光で照明したものである。異なる2点を異なる方向からコヒーレント照明するためにプリズム(図示せず)等を用いることができる。この光学系では、1つのパターンを露光するためにマスク上に2つのパターンが必要であり、従って1つのデバイスパターンを露光するために2枚のマスクを重ね露光する必要があるという欠点がある。この方法では収差の補正がかなり困難である点も問題となる。果が得られることは、像側における回折光線の様子が図1のそれと全く同等であることから明らかである。学系の間に設けるだけでこれら他の形態の欠点の多くを解決できるため、実用面でより好ましいといえる。影光学系に適用できる。これらの光学系を用いてマスクパターンをウェハー上へ露光する場合の露光方法としても、一括転写、スキャン方式、ステップアンドリピート、ステップアンドスキャン等のいずれにも適用可能である。粋に幾何光学的な効果に基づいている。用に起因する問題点は生じない。回折格子はウエハーより離して設置可能で、しかも同期スキャン等の必要もないため、はるかに容易に実現可能である。影露光装置を、図12に示すように改造した。マスク121は投影光学系122を介して試料台134上のウエハー123上に投影される。投影光学系122のマスク121と対面する面及びウエハー123と対面する面上には各々位相格子パターン124、125を設けた。遮光パターンにより露光領域を制限するマスク板126を設けた。格子パターンを有する透明石英板128を、周期的遮光パターンの側がマスクに対面するように挿入した。格子パターン124、125は各々周期λ/NAのSi酸化膜パターン、透明石英板128上の位相格子パターンは周期λ/(2NA)のSi酸化膜パターンである。過した光の位相が180度ずれるように設定した。々周期50μmのCrパターンで、両者は遮光部が互いに共役となるように設定されている。これらのパターンはEBリソグラフィを用いて形成した。マスク板126の挿入に伴う収差補正のためダイソン光学系のミラーとレンズの位置を微調整した。露光は、マスク及びウエハーを同一方向へ等速度でスキャンしながら行なう。スキャン及び露光は露光制御系120からの信号によって制御される。高解像度ポジ型レジスト上へ転写した。発明を用いることによって、始めて実現可能となったものである。上記パターンは、改造前の露光装置の露光可能領域の全面で解像されていることを確認した。【0050】(実施例2)本発明に基づき、開口数=0.6、光源波長λ=248nm、縮小率4:1のスキャン型KrFエキシマレーザ投影露光装置を、図13に模式的に示すように改造した。マスクステージ130上に設置したマスク131と投影光学系132の間に、位相格子パターンを有する透明石英板133を挿入した。ウエハーステージ134上に設置したウエハー135と投影光学系132の間に、片面に遮光パターン、もう片面に位相格子パターンを有する透明石英板136を、遮光パターンの側がウエハーに対面するように挿入した。期は、ウエハー側の4倍である。Si酸化膜厚は、膜の存在部と存在しない部分を透過した光の位相が180度ずれるように設定した。マスクの照明光学系137側に、周期=λ/(√2・NA)の位相格子パターンと遮光パターンを同一表面上に有する透明石英板138を設けた。(透明石英板138上のパターン平面図を図13中に示す。斜線部分が遮光部、点々部が位相シフト部を各々示す。)透明石英板138の設置位置と遮光パターンの周期と幅は、マスク上の照明領域が、透明石英板136上遮光パターンの透過領域と共役となるように定めた。通常のマスク又はいわゆるクロムレス位相シフトマスクの作製プロセスと同様にして形成した。差を補正するものである。合には収差補正フィルターは必要ない。これらの回折格子等を有する透明石英板と収差補正フィルターは、いずれも交換可能で、所定の位置にすみやかに設定できるようにした。機構(図示せず)を有し、各石英基板の位置を計測してこれを所望の位置に設定することができる。果をフィードバックして各石英基板の位置を調整することも可能とした。【0051】露光は、マスク及びウエハーを同期スキャンしながら行なう。ステージ制御系129は、マスクステージ130とウエハーステージ134を、各々4:1の速度比で同期走査して行なった。【0052】上記露光装置を用いて、周期型位相シフトパターンを含む様々な寸法のパターンを有するマスクを、化学増幅系ポジ型レジスト上へ転写した。位相シフトマスクにより寸法90nm(周期180nm)のレジストパターンが形成できた。上記方向と垂直な方向(y方向)の解像度は、位相シフトマスクを用いて寸法140nm(周期280nm)程度であった。そこで、次に、上記3枚の位相格子及び収差補正フィルターを90度回転して同じマスクを露光してレジストパターンを形成したところ、x方向とy方向に対する解像度は逆転した。学系を及びマスクの組み合わせ構造を搭載した。同時に、マスク直上直下の位相回折格子と遮光パターンを有する透明石英板133、138を取り除いた。図14において、マイクロレンズアレイ141はマスク142の像を位相回折格子143を介して遮光パターン144を有する面上に形成する。位相回折格子143、遮光パターン144は一体化され、遮光パターン面をマスクステージ130上に設置する。従って、位相回折格子143を介したマスク142の像が縮小投影露光装置のマスク面上(マスクステージ130の上面とほぼ一致する)に生じる。1個のマイクロレンズがマスク上の1露光領域をカバーするように、マイクロレンズアレイの周期と遮光パターン露光領域の周期は等しく設定した。マスクパターンはアレイの周期でサブフィールドに分割し、サブフィールド毎に所望のパターンを反転させ、これをアレイの周期毎に並べたものを用いる。各マイクロレンズは、その収差が十分に小さいとみなせるよう、作動距離と露光領域を十分に小さく設定した。実施例により、実施例2同様の解像度向上効果を得ることができた。件は本発明の主旨に反しない範囲内で様々に変更可能である。装置を用いて、0.1μm設計ルールのDRAMを作成した例について述べる。工程を露光プロセスを中心に示したものである。【0056】まず、ウエル等(図示せず)を形成したSi基板201上にアイソレーション202及びゲート203を形成した(図16a)。アイソレーション及びゲートパターンは周期型位相シフトマスクを用い、実施例3に示した露光装置により露光した。要部分を除去するためのマスクを用意した。好ましくない部分を除去した。去せずに、回路的に無視することによって対処してもよい。【0057】次に、キャパシター204及びコンタクトホール205を形成した(図16b)。次に、第1層配線206、スルーホール(図示せず)、第2層配線207を形成した(図16c)。例2に示した露光装置を用いて露光した。ここで各回折格子の方向と寸法を、図9cに示したものに変更し、さらにこれを90度回転させて多重露光を行った。このとき、同時に収差補正フィルター139も回折格子とともに90度回転させた。これにより、縦横の両方向に延びる配線に対して方向依存性なしに0.1μmL/Sを形成できた。以降の多層配線パターン及びファイナルパッシベーションパターンは0.2μmルールで設計されており、本発明を用いない通常のKrFエキシマレーザ投影露光法により形成した。実施例で用いたものにとらわれず変更可能である。【0058】(実施例5)次に、本発明の別の実施例として、本発明を分布帰還型(DFB)レーザーの製作に適用した例について述べる。様にして改造したものを用いた。期型位相シフトマスクと上記露光装置を用いて形成した。間で製作することが可能となった。具体的には、投影光学系のNAを変えることなしに、そのNAを実質的に最大2倍にしたのとほぼ同等の効果が得られる。これにより、従来露光装置の光学系の基本的な構成を大きく変更することなく、大きな露光フィールドと高い解像力が得られ、大量生産に適した縮小投影光リソグラフィを用いて、寸法0.1μmクラスのLSIの製造が可能となる。【図1】本発明による一光学系の結像の原理を幾何学的に示す模式図である。【図2】各種従来露光法による結像の原理を示す模式図である。【図3】本発明による一光学系に位相シフトマスク又は斜め照明法を適用した場合の結像の原理を示す模式図である。的に示す模式図である。【図5】本発明による一光学系のマスク照明方法の一例を示す模式図である。【図6】本発明による一光学系の一部と露光方法の一例を示す模式図である。【図7】本発明による一光学系の特性を示す模式図である。【図8】本発明で用いる光学部品とそれにより得られる効果を示す模式図である。【図9】本発明で用いる光学部品とそれにより得られる効果を示す模式図である。【図10】本発明による別の光学系における結像の原理を示す模式図である。【図11】本発明による別の光学系における結像の原理を示す模式図である。【図12】本発明の一実施例による露光装置の構成を示す模式図である。【図13】本発明の別の実施例による露光装置の構成を示す模式図である。【図14】本発明の別の実施例による露光装置の構成を示す模式図である。【図15】本発明による光学系の一部と結像の原理を示す模式図である。板、134...ウエハーステージ(試料台)、135...ウエハー、136...透明石英板、137...照明光学系、138...透明石英板、139...収差補正フィルター、141...マイクロレンズアレイ、142...マスク、143...位相回折格子、144...遮光パターン、151...液体、201...Si基板、202...アイソレーション、203...ゲート、204...キャパシター、205...コンタクトホール、206...第1層配線、207...第2層配線。求項24記載の投影露光装置。