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JP3084760B2 - Exposure method and exposure apparatus - Google Patents

Exposure method and exposure apparatus

Info

Publication number
JP3084760B2
JP3084760B2 JP03034514A JP3451491A JP3084760B2 JP 3084760 B2 JP3084760 B2 JP 3084760B2 JP 03034514 A JP03034514 A JP 03034514A JP 3451491 A JP3451491 A JP 3451491A JP 3084760 B2 JP3084760 B2 JP 3084760B2
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JP
Japan
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pattern
light
illumination
patterns
optical system
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP03034514A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04273245A (en
Inventor
茂 蛭川
直正 白石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP03034514A priority Critical patent/JP3084760B2/en
Publication of JPH04273245A publication Critical patent/JPH04273245A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3084760B2 publication Critical patent/JP3084760B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70466Multiple exposures, e.g. combination of fine and coarse exposures, double patterning or multiple exposures for printing a single feature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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、半導体集積素子等の回
路パターン又は液晶素子のパターンの転写に使用される
露光方法、及び投影型露光装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method used for transferring a circuit pattern of a semiconductor integrated device or the like or a pattern of a liquid crystal device, and a projection type exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体等の回路パターン形成には、一般
にフォトリソグラフ技術と呼ばれる工程が必要である。
この工程には通常、レチクル(マスク)パターンを半導
体ウェハ等の試料基板上に転写する方法が採用される。
試料基板上には感光性のフォトレジストが塗布されてお
り、照射光像、すなわちレチクルパターンの透明部分の
パターン形状に応じて、フォトレジストに回路パターン
が転写される。投影型露光装置では、レチクル上に描画
された転写すべき回路パターンが、投影光学系を介して
試料基板(ウェハ)上に投影、結像される。
2. Description of the Related Art Forming a circuit pattern of a semiconductor or the like requires a step generally called a photolithographic technique.
In this step, a method of transferring a reticle (mask) pattern onto a sample substrate such as a semiconductor wafer is usually adopted.
A photosensitive photoresist is applied on the sample 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 type exposure apparatus, a circuit pattern to be transferred drawn on a reticle is projected and imaged on a sample substrate (wafer) via a projection optical system.

【0003】従来の投影型露光装置では、上述のフライ
アイレンズ等のオプチカルインテグレーター入射面に入
射する照明光束の光量分布を、照明光学系の光軸を中心
とするほぼ円形内(あるいは矩形内)でほぼ一様になる
ようにしていた。図11は、上述の従来の投影光学系を
示し、レチクル7の照明光束L130は、照明光学系中
のフライアイレンズ6,空間フィルター12、及びコン
デンサーレンズ11を介してレチクルパターン13を照
射する。ここで、空間フィルター12はフライアイレン
ズ6のレチクル側焦点面6b、すなわちレチクル7に対
するフーリエ変換面(以後、瞳面と略す)、もしくはそ
の近傍に配置され、投影光学系の光軸AXを中心とした
ほぼ円形領域の開口を有し、瞳面内にできる2次光源
(面光源)像を円形に制限する。こうしてレチクル7の
パターン13を通過した照明光は投影光学系15を介し
てウェハ16のレジスト層に結像される。ここで、光束
を表す実線は1点から出た光の主光線を表している。
In a conventional projection exposure apparatus, the distribution of the amount of illumination light flux incident on an optical integrator incidence surface such as the fly-eye lens described above is substantially circular (or rectangular) around the optical axis of the illumination optical system. Was almost uniform. FIG. 11 shows the above-described conventional projection optical system. The illumination light beam L130 of the reticle 7 irradiates the reticle pattern 13 via the fly-eye lens 6, the spatial filter 12, and the condenser lens 11 in the illumination optical system. Here, the spatial filter 12 is disposed on the reticle-side focal plane 6b of the fly-eye lens 6, that is, a Fourier transform plane (hereinafter abbreviated as a pupil plane) with respect to the reticle 7, or in the vicinity thereof, and is centered on the optical axis AX of the projection optical system. And a secondary light source (surface light source) image formed in the pupil plane is limited to a circular shape. Thus, the illumination light that has passed through the pattern 13 of the reticle 7 forms an image on the resist layer of the wafer 16 via the projection optical system 15. Here, a solid line representing a light beam represents a principal ray of light emitted from one point.

【0004】このとき照明光学系(6,12,11)の
開口数と投影光学系15のレチクル側開口数の比、所謂
σ値は開口絞り(例えば空間フィルター12の開口径)
により決定され、その値は0.3〜0.6程度が一般的
である。照明光L130はレチクル7にパターニングさ
れたパターン13により回折され、パターン13からは
0次回折光D0 、+1次回折光DP 、−1次回折光Dm
が発生する。それぞれの回折光 (D0 ,Dm ,DP
は投影光学系15により集光されウェハ(試料基板)1
6上に干渉縞を発生させる。この干渉縞がパターン13
の像である。このとき0次回折光D0 と±1次回折光D
P ,Dm のなす角θ(レチクル側)はsinθ=λ/P
(λ:露光波長、P:パターンピッチ)により決まる。
パターンピッチが微細化するとsinθが大きくな
り、sinθが投影光学系15のレチクル側開口数(N
R ) より大きくなると±1次回折光DP 、Dm は投影
光学系を透過できなくなる。
At this time, the ratio between the numerical aperture of the illumination optical system (6, 12, 11) and the numerical aperture on the reticle side of the projection optical system 15, a so-called σ value, is an aperture stop (for example, the aperture diameter of the spatial filter 12).
The value is generally about 0.3 to 0.6. Illumination light L130 is diffracted by the pattern 13 which is patterned on the reticle 7, zero-order diffracted light D 0 from the pattern 13, + 1st-order diffracted light D P, -1-order diffracted light D m
Occurs. Each diffracted light (D 0 , D m , D P )
Is condensed by the projection optical system 15 and the wafer (sample substrate) 1
An interference fringe is generated on 6. This interference fringe is a pattern 13
It is an image of. At this time, the 0th-order diffracted light D 0 and the ± 1st-order diffracted light D
P, the angle theta (reticle side) of D m is sinθ = λ / P
(Λ: exposure wavelength, P: pattern pitch).
As the pattern pitch becomes finer, sin θ increases, and sin θ becomes the reticle-side numerical aperture (N
If it exceeds A R ), the ± first-order diffracted lights D P and D m cannot pass through the projection optical system.

【0005】このときウェハ16上には0次回折光D0
のみしか到達せず干渉縞は生じない。つまりsinθ>
NAR となる場合にはパターン17の像は得られず、パ
ターン13をウェハ16上に転写することができなくな
ってしまう。以上のことから、今までの露光装置におい
ては、sinθ=λ/P≒NAR となるピッチPは次式
で与えられていた。 P≒λ/NAR ……(1) 従って、より微細なパターンを転写する為には、より短
い波長の露光光源を使用するか、あるいはより開口数の
大きな投影光学系を使用するかを選択する必要があっ
た。もちろん、波長と開口数の両方を最適化する努力も
考えられる。また、パターンを所定の間隔で間引いて、
パターンの微細度(空間周波数)低くするようにパター
ンを複数に分解して、夫々の分解パターンが形成された
レチクルを使って、複数回重ね合わせ露光を行い、合成
された微細度の高いパターンをウェハ上に形成する手法
も考えられている。また、レチクルの回路パターンの透
過部分のうち、特定の部分からの透過光の位相を、他の
透過部分からの透過光の位相よりπだけずらす、いわゆ
る位相シフトレチクルが特公昭62−50811号公報
等で提案されている。この位相シフトレチクルを使用す
ると、従来よりも微細なパターンの転写が可能となる。
At this time, the zero-order diffracted light D 0 is placed on the wafer 16.
Only the light beam arrives and no interference fringes occur. That is, sin θ>
Not obtained image of the pattern 17 in the case where the NA R, it becomes impossible to transfer the pattern 13 on the wafer 16. From the above, in the conventional exposure apparatus, the pitch P at which sin θ = λ / P ≒ NA R is given by the following equation. P ≒ λ / NA R (1) Therefore, to transfer a finer pattern, select whether to use an exposure light source with a shorter wavelength or a projection optical system with a larger numerical aperture. I needed to. Of course, efforts can be made to optimize both the wavelength and the numerical aperture. Also, thin out the pattern at predetermined intervals,
The pattern is decomposed into multiple parts so as to lower the pattern fineness (spatial frequency), and multiple exposures are performed using a reticle on which each of the separated patterns is formed. A method of forming on a wafer has also been considered. Japanese Patent Publication No. Sho 62-50811 discloses a so-called phase shift reticle that shifts the phase of light transmitted from a specific portion of the circuit portion of the reticle by π from the phase of light transmitted from another portion. And so on. Use of this phase shift reticle enables transfer of a finer pattern than in the past.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の露
光装置においては、照明光源を現在より短波長化(例え
ば200nm以下)することは、透過光学部材として使
用可能な適当な光学材料が存在しない等の理由により現
時点では困難である。また投影光学系の開口数は、現状
でもすでに理論的限界に近く、これ以上の大開口化はほ
ぼ望めない状態である。また、もし現状以上の大開口化
が可能であるとしても±λ/2NA2 で表わされる焦点
深度は開口数の増加に伴なって急激に減少し、実使用に
必要な焦点深度がますます少なくなるという問題が顕著
になってくる。 また、単にパターンを間引いて微細度
を低くするだけでは、かならずしも十分な解像度が得ら
るとは限らない。一方位相シフトレチクルについては、
その製造工程が複雑になる分コストも高く、また検査及
び修正方法も未だ確立されていないなど、多くの問題が
残されている。
However, in the conventional exposure apparatus, shortening the wavelength of the illumination light source (for example, 200 nm or less) is difficult because there is no suitable optical material usable as a transmission optical member. It is difficult at the moment for reasons. At present, the numerical aperture of the projection optical system is already close to the theoretical limit, and it is almost impossible to increase the numerical aperture further. Further, even if the aperture can be made larger than the current state, the depth of focus represented by ± λ / 2NA 2 decreases sharply with an increase in the numerical aperture, and the depth of focus required for actual use is further reduced. The problem of becoming more pronounced. Further, simply reducing the fineness by thinning out the pattern does not always provide a sufficient resolution. On the other hand, for the phase shift reticle,
Many problems remain, such as high costs due to the complexity of the manufacturing process, and inspection and repair methods have not yet been established.

【0007】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、高解像度かつ大焦点深度が得られる露光方法、及び
投影型露光装置の実現を目的とし、特に複数の周期性や
複数の微細度を持つ回路パターンをパターン全体に渡っ
て高解像度かつ大焦点深度で露光する露光方法、及び投
影露光装置の実現を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to realize an exposure method and a projection type exposure apparatus capable of obtaining a high resolution and a large depth of focus. It is an object of the present invention to realize an exposure method and a projection exposure apparatus for exposing a circuit pattern having a high resolution and a large depth of focus over the entire pattern.

【0008】[0008]

【課題を解決する為の手段】かかる問題点を解決するた
め本発明においては、複数方向に高い微細度をもつ形成
すべきパターンの中で微細度に差のある部分、又は周期
方向に差異がある部分を少なくとも2つに分解し、少な
くとも2回に分けて露光を行うこととして、夫々の分解
パターンについて、レチクル(マスク)のフーリエ変換
相当面、もしくはその面近傍位置に、照明光学系、もし
くは投影光学系の光軸から分解パターンの微細度、又は
周期方向に応じた量だけ偏心した位置に規定される領域
を通る照明光を与えて露光を行い、夫々の分解パターン
をウェハ上に重合わせることにより、目的のパターンを
得るようにした。
According to the present invention, in order to solve such a problem, in a pattern to be formed having a high degree of fineness in a plurality of directions, a portion having a difference in fineness or a difference in a periodic direction. By decomposing a part into at least two parts and performing exposure at least twice, an illumination optical system, or a position near the Fourier transform equivalent surface of the reticle (mask), or each surface is provided. Exposure is performed by providing illumination light passing through a region defined at a position decentered by an amount corresponding to the fineness of the decomposition pattern or the periodic direction from the optical axis of the projection optical system, and the respective decomposition patterns are superimposed on the wafer. Thus, a desired pattern is obtained.

【0009】[0009]

【作用】レチクル(マスク)上に描画された回路パター
ン13は、一般に周期的なパターンを多く含んでいる。
従って1つのフライアイレンズ群6Aからの照明光が照
射されたレチクルパターン13からは0次回折光成分D
0 及び±1次回折光成分DP 、Dm 及びより高次の回折
光成分が、パターンの周期性に応じた方向に発生する。
このとき、照明光束(中心線)が、傾いた角度でレチ
クル7に入射するから、発生した各次数の回折光成分
も、垂直に照明された場合に比べ、傾き(角度ずれ)を
もってレチクルパターン13から発生する。図10中の
照明光L120は、光軸に対してψだけ傾いてレチクル
7に入射する。
The circuit pattern 13 drawn on the reticle (mask) generally contains many periodic patterns.
Accordingly, the 0th-order diffracted light component D is obtained from the reticle pattern 13 irradiated with the illumination light from one fly-eye lens group 6A.
The 0th and ± 1st-order diffracted light components D P , D m and higher-order diffracted light components are generated in directions corresponding to the periodicity of the pattern.
At this time, since the illumination light beam (center line) is incident on the reticle 7 at an inclined angle, the generated diffracted light components of each order also have an inclination (angle shift) of the reticle pattern 13 as compared with the case where the illumination is performed vertically. Arising from Illumination light L120 in FIG. 10 is incident on reticle 7 at an angle of ψ with respect to the optical axis.

【0010】照明光L120はレチクルパターン13に
より回折され、光軸AXに対してψだけ傾いた方向に進
む0次回折光D0 、0次回折光に対してθP だけ傾いた
+1次回折光DP 、及び0次回折光D0 に対してθm
け傾いて進む−1次回折光D m を発生する。しかしなが
ら、照明光L120は両側テレセントリックな投影光学
系15の光軸AXに対して角度ψだけ傾いてレチクルパ
ターンに入射するので、0次回折光D0 もまた投影光学
系の光軸AXに対して角度ψだけ傾いた方向に進行す
る。
The illumination light L120 is applied to the reticle pattern 13.
Is further diffracted and proceeds in a direction inclined by ψ with respect to the optical axis AX.
0th order diffracted light D0, Θ for the 0th order diffracted lightPJust leaned
+ 1st order diffracted light DP, And zero-order diffracted light D0For θmIs
-1st order diffracted light D mOccurs. But
The illumination light L120 is projection optics that is telecentric on both sides.
The reticle package is tilted by an angle に 対 し て with respect to the optical axis AX of the system 15.
0th order diffracted light D0Also projection optics
Travels in a direction inclined by an angle に 対 し て with respect to the optical axis AX of the system
You.

【0011】従って、+1次光DP は光軸AXに対して
θP +ψの方向に進行し、−1次回折光Dm は光軸AX
に対してθm −ψの方向に進行する。このとき回折角θ
P 、θm はそれぞれ sin(θP +ψ)− sinψ=λ/P ……(2) sin(θm −ψ)+ sinψ=λ/P ……(3) である。
Accordingly, the + 1st-order light D P travels in the direction of θ P + ψ with respect to the optical axis AX, and the −1st-order diffracted light D m becomes
Proceeds in the direction of θ m −ψ. At this time, the diffraction angle θ
P, theta m respectively sin (θ P + ψ) - sinψ = λ / P ...... (2) is sin (θ m -ψ) + sinψ = λ / P ...... (3).

【0012】ここでは、+1次回折光DP 、−1次回折
光Dm の両方が投影光学系15の瞳Epを透過している
ものとする。レチクルパターン13の微細化に伴って回
折角が増大すると先ず角度θP +ψの方向に進行する+
1次回折光DP が投影光学系15の瞳Epを透過できな
くなる。すなわちsin(θP +ψ)>NAR の関係に
なってくる。しかし照明光L120が光軸AXに対して
傾いて入射している為、このときの回折角でも−1次回
折光Dm は、投影光学系15に入射可能となる。すなわ
ちsin(θm −ψ)<NAR の関係になる。
[0012] Here, + 1-order diffracted light D P, -1 both-order diffracted light D m is assumed to transmit the pupil Ep of the projection optical system 15. When the diffraction angle increases with the miniaturization of the reticle pattern 13, the reticle pattern 13 first advances in the direction of the angle θ P + ψ.
1-order diffracted light D P can not be transmitted through the pupil Ep of the projection optical system 15. That is, the relationship becomes sin (θ P + ψ)> NA R. But since the illumination light L120 is incident inclined with respect to the optical axis AX, -1-order diffracted light D m at a diffraction angle in this case is possible enter the projection optical system 15. That is, the relationship sin (θ m −ψ) <NA R is satisfied.

【0013】従って、ウェハ16上には0次回折光D0
と−1次回折光Dm の2光束による干渉縞が生じる。こ
の干渉縞はレチクルパターン13の像であり、レチクル
パターン13が1:1のラインアンドスペースの時、約
90%のコントラストとなってウェハ16上に塗布され
たレジストに、レチクルパターン13の像をパターニン
グすることが可能となる。
Therefore, the zero-order diffracted light D 0 is placed on the wafer 16.
If -1 interference fringes caused by two light beams of the diffracted light D m occurs. This interference fringe is an image of the reticle pattern 13. When the reticle pattern 13 has a line and space ratio of 1: 1, the image of the reticle pattern 13 is formed on a resist applied on the wafer 16 with a contrast of about 90%. Patterning becomes possible.

【0014】このときの解像限界は、 sin(θm −ψ)=NAR ……(4) となるときであり、従って NAR +sinψ=λ/P P=λ/(NAR +sinψ) ……(5) が転写可能な最小パターンのレチクル側でのピッチであ
る。
The resolution limit at this time is when sin (θ m -ψ) = NA R (4), and therefore, NA R + sinψ = λ / PP = λ / (NA R + sinψ). .. (5) is the pitch of the smallest transferable pattern on the reticle side.

【0015】一例として今sinψを0.5×NAR
度に定めるとすれば、転写可能なレチクル上のパターン
の最小ピッチは P=λ/(NAR +0.5NAR ) =2λ/3NAR ……(6) となる。
As an example, if sinψ is determined to be about 0.5 × NA R , the minimum pitch of the pattern on the reticle that can be transferred is P = λ / (NA R + 0.5NA R ) = 2λ / 3NA R. ... (6)

【0016】ここで、瞳面上での0次回折光成分と−1
次回折光成分のパターン周期方向の間隔はレチクルパタ
ーン13の微細度(空間周波数)に比例する。(4)式
は、最大の解像度を得るためにこの間隔を最大とするこ
とを意味している。一方、図11に示したように、照明
光の瞳Ep上での分布が投影光学系15の光軸AXを中
心とする円形領域内である従来の露光装置の場合、解像
限界は(1)式に示したようにP≒λ/NAR であっ
た。従って、従来の露光装置より高い解像度が実現でき
ることがわかる。
Here, the zero-order diffracted light component on the pupil plane and -1
The interval between the next-order diffracted light components in the pattern period direction is proportional to the fineness (spatial frequency) of the reticle pattern 13. Equation (4) means that this interval is maximized to obtain the maximum resolution. On the other hand, as shown in FIG. 11, in the case of a conventional exposure apparatus in which the distribution of the illumination light on the pupil Ep is within a circular area centered on the optical axis AX of the projection optical system 15, the resolution limit is (1). ) P ≒ λ / NA R as shown in the equation. Therefore, it can be seen that a higher resolution than the conventional exposure apparatus can be realized.

【0017】次に、レチクルパターンに対して特定の入
射方向と入射角で露光光を照射して、0次回折光成分と
1次回折光成分とを用いてウェハ上に結像パターンを形
成する方法によって、焦点深度も大きくなる理由につい
て説明する。図10のようにウェハ16が投影光学系1
5の焦点位置(最良結像面)に一致している場合には、
レチクルパターン13中の1点を出てウェハ16上の一
点に達する各回折光は、投影光学系15のどの部分を通
るものであってもすべて等しい光路長を有する。このた
め従来のように0次回折光成分が投影光学系18の瞳面
Epのほぼ中心(光軸近傍)を貫通する場合でも、0次
回折光成分とその他の回折光成分とで光路長は相等し
く、相互の波面収差も零である。しかし、ウェハ16が
投影光学系15の焦点位置に精密に一致していないデフ
ォーカス状態の場合、斜めに入射する高次の回折光の光
路長は光軸近傍を通る0次回折光に対して焦点前方(投
影光学系15から遠ざかる方)では短く、焦点後方(投
影光学系15に近づく方)では長くなりその差は入射角
の差に応じたものとなる。従って、0次、1次、…の各
回折光は相互に波面収差を形成して焦点位置の前後にお
けるボケを生じることとなる。
Next, a reticle pattern is irradiated with exposure light in a specific incident direction and an incident angle, and an image forming pattern is formed on a wafer using a 0th-order diffracted light component and a 1st-order diffracted light component. The reason why the depth of focus also increases will be described. As shown in FIG.
In the case of coincidence with the focal position of 5 (the best imaging plane),
Each diffracted light that exits one point in the reticle pattern 13 and reaches one point on the wafer 16 has the same optical path length regardless of which part of the projection optical system 15 passes. Therefore, even when the zero-order diffracted light component penetrates substantially the center (near the optical axis) of the pupil plane Ep of the projection optical system 18 as in the related art, the optical path lengths of the zero-order diffracted light component and the other diffracted light components are equal. , The mutual wavefront aberration is also zero. However, when the wafer 16 is in a defocused state in which the focal position of the projection optical system 15 does not precisely coincide with the focal point of the projection optical system 15, the optical path length of the high-order diffracted light obliquely incident is focused on the 0-order diffracted light passing near the optical axis. The distance is short in front (away from the projection optical system 15) and long behind the focal point (approaching to the projection optical system 15), and the difference depends on the difference in the incident angle. Therefore, the 0th-order, 1st-order,... Diffracted lights mutually form wavefront aberrations, causing blur before and after the focal position.

【0018】前述のデフォーカスによる波面収差は、ウ
ェハ16の焦点位置からのずれ量をΔF、各回折光がウ
ェハ16に入射するときの入射角θw の正弦をr(r=
sinθw )とすると、ΔF・r2 /2で与えられる量
である。(このときrは各回折光の、瞳面Epでの光軸
AXからの距離を表わす。従来の図11に示した投影型
露光装置では、0次回折光D0 は光軸AXの近傍を通る
ので、r(0次)=0となり、一方±1次回折光DP
m は、r(1次)=M・λ/Pとなる(Mは投影光学
系の倍率)。従って、0次回折光D0 と±1次回折光D
P 、Dm のデフォーカスによる波面収差はΔF・M2
/P)2/2となる。
The wavefront aberration caused by the aforementioned defocus, the sine of the incident angle theta w when the amount of shift from the focus position of the wafer 16 [Delta] F, each diffracted light incident on the wafer 16 r (r =
If you sinθ w), is the amount given by ΔF · r 2/2. (At this time, r represents the distance of each diffracted light from the optical axis AX at the pupil plane Ep. In the conventional projection type exposure apparatus shown in FIG. 11, the 0th-order diffracted light D 0 passes near the optical axis AX. Therefore, r (0th order) = 0, while ± 1st order diffracted light D P ,
D m is r (first order) = M · λ / P (M is the magnification of the projection optical system). Therefore, the 0th-order diffracted light D 0 and the ± 1st-order diffracted light D
The wavefront aberration due to defocusing of P and D m is ΔF · M 2
/ P) becomes a 2/2.

【0019】一方、本発明における露光方法、及び投影
型露光装置では、図10に示すように0次回折光成分D
0 は光軸AXから角度ψだけ傾いた方向に発生するか
ら、瞳面Epにおける0次回折光成分の光軸AXからの
距離はr(0次)=M・sinψである。一方、−1次
回折光成分Dm の瞳面Epにおける光軸からの距離はr
(−1次)=M・sin(θm −ψ)となる。そしてこ
のとき、sinψ=sin(θm −ψ)となれば、0次
回折光成分D0 と−1次回折光成分Dm のデフォーカス
による相対的な波面収差は零となり、ウェハ16が焦点
位置より光軸方向に若干ずれてもパターン13の像ボケ
は従来程大きく生じないことになる。すなわち、焦点深
度が増大することになる。また、(3)式のように、s
in(θm −ψ)+sinψ=λ/Pであるから、照明
光束L120のレチクル7への入射角ψが、ピッチPの
パターンに対して、 sinψ=λ/2P ……(7) の関係にすれば焦点深度をきわめて増大させることが可
能である。
On the other hand, in the exposure method and the projection type exposure apparatus according to the present invention, as shown in FIG.
Since 0 occurs in a direction inclined from the optical axis AX by the angle ψ, the distance of the 0th-order diffracted light component from the optical axis AX on the pupil plane Ep is r (0th) = M · sinψ. On the other hand, the distance of the -1st-order diffracted light component D m from the optical axis on the pupil plane Ep is r
(−1 order) = M · sin (θ m −ψ). And this time, if the sinψ = sin (θ m -ψ) , 0 relative wavefront aberration becomes zero due to defocusing of the order diffracted light component D 0 and -1-order diffracted light component D m, from the wafer 16 is the focal position Even if the pattern 13 is slightly displaced in the optical axis direction, the image blur of the pattern 13 will not be as large as in the related art. That is, the depth of focus increases. Also, as shown in equation (3), s
Since in (θ m −ψ) + sinψ = λ / P, the incident angle ψ of the illumination light beam L120 to the reticle 7 is related to the pattern of the pitch P by sinψ = λ / 2P (7) If so, it is possible to greatly increase the depth of focus.

【0020】さて、パターン13が図8(B)に示すよ
うに周期方向が一方向の遮光部(Cr)と透光部とから
なるパターン201である場合は、(7)式の関係を満
たして図8(E)に示すように瞳面Epでの0次回折光
成分301Aと1次回折光成分301Bとが光軸AXか
らほぼ等距離に分布するような入射角で照明光L120
を入射させれば、高い解像力と大焦点深度でパターンを
露光することができる。ここで、瞳面Epでの2次光源
径(0次回折光)が0.2NAR であるものとし、この
とき、パターン201に対して最適な2次光源(0次回
折光)の中心位置(最適な入射角と対応関係にある瞳面
Epでの光軸AXを含む周期方向に対して垂直な線分か
らの周期方向での2次光源の中心位置)が0.8NAR
であるものとする。尚、図8で(A)、(B)、(C)
は1次元または2次元のパターンを表すものであり、
(D)、(E)、(F)は投影光学系15の瞳面Epで
の有効な瞳面領域Ep1を表している。また、パターン
の周期方向(X、Y方向)と瞳面Epで仮定したX−Y
軸とは一致しているものとする。
When the pattern 13 is a pattern 201 composed of a light-shielding portion (Cr) and a light-transmitting portion whose periodic direction is one direction as shown in FIG. 8B, the relationship of the expression (7) is satisfied. As shown in FIG. 8E, the illumination light L120 has an incident angle such that the 0th-order diffracted light component 301A and the 1st-order diffracted light component 301B on the pupil plane Ep are distributed substantially equidistant from the optical axis AX.
, The pattern can be exposed with high resolution and a large depth of focus. Here, the secondary light source diameter of the pupil plane Ep (0-order diffracted light) is assumed to be 0.2 NA R, this time, the center position of the optimal secondary light source with respect to the pattern 201 (0-order diffracted light) (optimal (The center position of the secondary light source in the periodic direction from a line segment perpendicular to the periodic direction including the optical axis AX) on the pupil plane Ep corresponding to the various incident angles is 0.8NA R
It is assumed that In FIG. 8, (A), (B), (C)
Represents a one-dimensional or two-dimensional pattern,
(D), (E), and (F) show the effective pupil plane region Ep1 on the pupil plane Ep of the projection optical system 15. Further, XY assumed in the periodic direction (X, Y directions) of the pattern and the pupil plane Ep
It is assumed that the axis coincides with the axis.

【0021】ところで、実際の回路パターンは多くの周
期方向を持ったパターンから構成されている。パターン
13が所定の微細度を持った2次元パターンである場合
を例にとると、回折光の発生方向として2つの周期方向
(X、Y方向)を持つ。このため、2方向について夫々
最適な入射角が存在することとなる。この2つの周期方
向の両方について最適な入射角で照明光L120を入射
させることにより、2次元パターンについても高解像
度、高焦点深度で露光を行うことができる。例えば2次
光源(0次回折光成分)の中心をX、Y両方向について
0.57NAR に配置した場合に(7)式を満たすパタ
ーンP1(不図示)を考えてみる。このパターンP1に
2次光源300Aの中心位置をX、Y両方向について
0.57NA R となるように配置したときの様子を図8
(D)に示す。300B、300Cはこのときの2次元
パターンP1からの1次回折光を示しており、0次回折
光成分と1次回折光成分とが瞳面Epで光軸AXからほ
ぼ等距離に分布している。しかしながら、パターンがよ
り微細化した場合は、2つの周期性の両方について
(7)式の関係を満たすことができなくなる。
By the way, the actual circuit pattern has many peripherals.
It is composed of a pattern with a direction. pattern
13 is a two-dimensional pattern having a predetermined fineness
Is taken as an example, the diffraction light is generated in two periodic directions.
(X, Y directions). Therefore, each of the two directions
There will be an optimum angle of incidence. These two periodic methods
Illumination light L120 is incident at the optimal incident angle in both directions
High resolution for 2D patterns
Exposure can be performed at a high depth of focus. For example, secondary
Center of light source (0th-order diffracted light component) in both X and Y directions
0.57NARPattern that satisfies equation (7) when placed in
Consider P1 (not shown). In this pattern P1
The center position of the secondary light source 300A is set in both X and Y directions.
0.57NA RFig. 8 shows the situation when the components are arranged so that
It is shown in (D). 300B and 300C are the two dimensions at this time
The figure shows the first-order diffracted light from the pattern P1, and shows the 0th-order diffraction.
The light component and the first-order diffracted light component are almost apart from the optical axis AX on the pupil plane Ep.
They are distributed at equal distances. However, the pattern is good
In the case of miniaturization, both of the two periodicities
The relationship of the expression (7) cannot be satisfied.

【0022】例えば、図8(A)のパターン200は図
8(B)に示すパターンと同じピッチで2次元パターン
を構成したものであり、2次元パターンP1よりピッチ
の小さいものであるとする。このパターン200に対し
て、図8(D)に示すように、前述の2次元パターンP
1と同様に0次回折光成分300Aの中心位置がX、Y
両方について0.57NAR となるように照明した場
合、照明光はパターン200により回折し、X方向の周
期性による1次回折光成分の一方は300A10の位置
に発生し、Y方向の周期性による1次回折光成分の一方
は300A01の位置に発生することとなる。従って、
0次回折光成分と1次回折光成分とが瞳面Epで光軸A
Xからほぼ等距離に分布しなくなる。
For example, it is assumed that the pattern 200 in FIG. 8A forms a two-dimensional pattern at the same pitch as the pattern shown in FIG. 8B, and has a smaller pitch than the two-dimensional pattern P1. As shown in FIG. 8D, the two-dimensional pattern P
As in the case of 1, the center position of the 0th-order diffracted light component 300A is X, Y
If both illuminated so that 0.57NA R for illumination light is diffracted by the pattern 200, one of the first-order diffracted light components due to the periodicity of the X-direction is generated in the position of 300A10, 1 by the periodicity in the Y direction One of the next-order diffracted light components will be generated at the position of 300A01. Therefore,
The 0th-order diffracted light component and the 1st-order diffracted light component are separated by the optical axis A at the pupil plane Ep.
It is not distributed at substantially the same distance from X.

【0023】さらに1次回折光成分300A10、30
0A01のどちらも瞳面Ep1内を通過できるのは全体
の1/3程度となり、像のコントラストが低下し、パタ
ーンを解像することができなくなってしまう。そこで、
図8(A)に示すような2次元パターン200を図8
(B)、(C)に示すように周期方向毎の2つのパター
ン群に分解する。そして図8(E)、(F)に示すよう
に、(7)式の関係を満たして、0次回折光成分(30
1A、302A)と1次回折光成分(301B、302
B)とが瞳面Ep内で光軸AXからほぼ等距離に分布す
るように照明光L120を個別に入射させればパターン
毎に限界の解像力、最大の焦点深度を得ることが可能と
なる。この分解パターン毎に順次重合わせ露光を行えば
回路パターン全体に渡って最大の解像力、最大の焦点深
度を得ることが可能となる。
Further, the first-order diffracted light components 300A10, 30
Only about 1/3 of the whole of 0A01 can pass through the pupil plane Ep1, so that the contrast of the image is reduced and the pattern cannot be resolved. Therefore,
A two-dimensional pattern 200 as shown in FIG.
As shown in (B) and (C), the image is decomposed into two pattern groups for each periodic direction. Then, as shown in FIGS. 8E and 8F, the zero-order diffracted light component (30
1A, 302A) and first-order diffracted light components (301B, 302A)
B) can be obtained individually when the illumination light L120 is incident on the pupil plane Ep so as to be distributed at substantially the same distance from the optical axis AX, so that a limit resolution and a maximum depth of focus can be obtained for each pattern. By sequentially performing overlapping exposure for each of the separation patterns, it is possible to obtain the maximum resolution and the maximum depth of focus over the entire circuit pattern.

【0024】また、図9(A)、(B)に示すように微
細度の違うパターン401、402が混在している場合
は、夫々のパターンによって(7)式を満たす条件が異
なる。パターン401は0次回折光成分の中心位置が
0.8NAR にあるときに(7)式を満たすパターンで
あるものとし、パターン402は0次回折光成分の中心
位置が0.57NAR にあるときに(7)式を満たすパ
ターンであるものとする。
When patterns 401 and 402 having different degrees of fineness coexist as shown in FIGS. 9A and 9B, conditions for satisfying the expression (7) differ depending on each pattern. Pattern 401 is zero-order central position of the diffracted light component is assumed to be pattern satisfying the expression (7) when in the 0.8 NA R, patterns 402 when the 0 center position of the diffracted light component is in 0.57NA R It is assumed that the pattern satisfies the expression (7).

【0025】これら2つのパターン401、402が混
在している場合、図9(C)に示すように0次回折光成
分501Aの中心位置を0.8NAR となるように照明
した時、パターン401からの1次回折光成分501B
と0次回折光成分501Aとは瞳面Epで光軸AXから
ほぼ等距離に分布する。一方パターン402からの1次
回折光成分501A1と0次回折光成分501Aとは瞳
面Epで光軸から等距離とならない。このためパターン
402の焦点深度が低下する。
[0025] When these two patterns 401 and 402 may have a mix, obtained by illuminating the zero center position of the diffracted light component 501A as shown in FIG. 9 (C) so as to be 0.8 NA R, from the pattern 401 First-order diffracted light component 501B
And the 0th-order diffracted light component 501A are distributed substantially equidistantly from the optical axis AX on the pupil plane Ep. On the other hand, the first-order diffracted light component 501A1 and the zero-order diffracted light component 501A from the pattern 402 are not equidistant from the optical axis on the pupil plane Ep. Therefore, the depth of focus of the pattern 402 decreases.

【0026】そこで、微細度毎の2つのパターン群に分
解して図9(E)に示すように、これらのパターン群を
例えば同一レチクル上でA、B2つの領域に形成する。
そして夫々のパターンに対し別々に、図9(C)、
(D)に示すように、(7)式の関係を満たして、0次
回折光成分(501A、502A)と1次回折光成分
(501B、502B)とが瞳面Epで光軸AXからほ
ぼ等距離に分布するように照明光L120をレチクルに
傾けて入射させれば、パターン毎に最大の解像力、最大
の焦点深度を得ることが可能となる。
Therefore, the pattern group is divided into two groups for each fineness, and these pattern groups are formed in two regions A and B on the same reticle as shown in FIG.
Then, separately for each pattern, FIG.
As shown in (D), the relationship of Expression (7) is satisfied, and the 0th-order diffracted light components (501A, 502A) and the 1st-order diffracted light components (501B, 502B) are substantially equidistant from the optical axis AX on the pupil plane Ep. When the illumination light L120 is incident on the reticle at an angle so as to be distributed, the maximum resolution and the maximum depth of focus can be obtained for each pattern.

【0027】[0027]

【実 施 例】以下、図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳述する。図1は本発明の実施例に好適な投影型
露光装置(ステッパー)の全体構成を示す斜視図であ
る。水銀ランプ1より発生した照明光束は、楕円鏡2で
反射し、リレー系等のレンズ系3を介して回折格子状パ
ターン4に照射される。回折格子状パターン4から発生
した回折光(例えば±1次光)B1、B2は、リレーレ
ンズ5により2つのフライアイレンズ群6A、6Bの夫
々に集中して入射する。このとき、フライアイレンズ群
6A、6Bの光源側焦点面6aと、回折格子状パターン
4とは、リレーレンズ5を介して、ほぼフーリエ変換の
関係となっている。尚、図1では、回折格子状パターン
4への照明光を平行光束として図示したが、実際は発散
光束となっているため、フライアイレンズ群6A,6B
への入射光束はある大きさ(太さ)を持っている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a projection type exposure apparatus (stepper) suitable for an embodiment of the present invention. The illumination light beam generated from the mercury lamp 1 is reflected by the elliptical mirror 2 and is irradiated on the diffraction grating pattern 4 via a lens system 3 such as a relay system. The diffracted lights (for example, ± first-order lights) B1 and B2 generated from the diffraction grating pattern 4 are intensively incident on the two fly-eye lens groups 6A and 6B by the relay lens 5. At this time, the light source side focal planes 6a of the fly-eye lens groups 6A and 6B and the diffraction grating pattern 4 have a substantially Fourier transform relationship via the relay lens 5. In FIG. 1, the illumination light to the diffraction grating pattern 4 is illustrated as a parallel light beam. However, since it is actually a divergent light beam, the fly-eye lens groups 6A and 6B
The light beam incident on the light source has a certain size (thickness).

【0028】一方、フライアイレンズ群6A、6Bのレ
チクル側焦点面6bは、レチクルパターン13のフーリ
エ変換面(瞳共役面)とほぼ一致する様に、光軸AXと
垂直な面内方向に配置されている。また、個々のフライ
アイレンズ群6A、6Bは光軸AXと垂直な面内方向に
それぞれ独立に移動可能となっている。このフライアイ
レンズ群6Aと6Bの移動は可動部材25に保持されて
いるが、その詳細は後述する。尚、フライアイレンズ群
の光源側焦点面6aと、レチクル側焦点面6bとは当然
ながらフーリエ変換の関係である。従って図1の例の場
合、フライアイレンズ群のレチクル側焦点面6b、すな
わちフライアイレンズ群6A,6Bの射出面は、回折格
子状パターン4と、結像関係(共役)になっている。
On the other hand, the reticle-side focal plane 6b of the fly-eye lens groups 6A and 6B is arranged in an in-plane direction perpendicular to the optical axis AX so as to substantially coincide with the Fourier transform plane (pupil conjugate plane) of the reticle pattern 13. Have been. The individual fly-eye lens groups 6A and 6B are independently movable in an in-plane direction perpendicular to the optical axis AX. The movement of the fly-eye lens groups 6A and 6B is held by the movable member 25, the details of which will be described later. The light source-side focal plane 6a and the reticle-side focal plane 6b of the fly-eye lens group naturally have a Fourier transform relationship. Therefore, in the case of the example of FIG. 1, the reticle-side focal plane 6b of the fly-eye lens group, that is, the exit surfaces of the fly-eye lens groups 6A and 6B have an image forming relationship (conjugate) with the diffraction grating pattern 4.

【0029】さて、フライアイレンズ群6A,6Bのレ
チクル側焦点面6bより射出される光束は、コンデンサ
ーレンズ8、10、11、レチクルブラインド14、ミ
ラー9A、9Bを含む光学系107により、レチクルス
テージ17上のレチクル7を均一な照度分布で照明す
る。レチクルブラインド14は2枚のL字型の遮光部で
構成されており、レチクル7とほぼ共役な面内に配置さ
れている。2枚の遮光部はブラインド駆動部23によっ
てレチクル7とほぼ共役な面内で2次元方向に移動可能
となっている。このレチクルブラインド14によりレチ
クル7上の照明領域を規定する。レチクルステージ17
は不図示のモータ等により2次元に微動可能となってい
る。レチクル7と光軸AXとのアライメントはレチクル
アライメント系21で行われ、レチクル7とウェハ16
の直接のアライメントはTTR(スルー・ザ・レンズア
ライメント)アライメント系22で行われる。
The luminous flux emitted from the reticle-side focal plane 6b of the fly-eye lens groups 6A and 6B is transmitted to the reticle stage by the optical system 107 including the condenser lenses 8, 10, and 11, the reticle blind 14, and the mirrors 9A and 9B. The reticle 7 on 17 is illuminated with a uniform illuminance distribution. The reticle blind 14 is composed of two L-shaped light shielding portions, and is arranged in a plane substantially conjugate with the reticle 7. The two light shielding units can be moved in a two-dimensional direction within a plane substantially conjugate with the reticle 7 by the blind driving unit 23. The reticle blind 14 defines an illumination area on the reticle 7. Reticle stage 17
Can be finely moved two-dimensionally by a motor or the like (not shown). The alignment between the reticle 7 and the optical axis AX is performed by a reticle alignment system 21, and the reticle 7 and the wafer 16 are aligned.
Is performed by a TTR (through-the-lens alignment) alignment system 22.

【0030】本実施例では、遮光部材12を配置し、回
折格子状パターン4からの0次回折光等をカットする。
この為レチクルパターン13に照明される照明光は、各
フライアイレンズ群6A、6Bより射出される光束(2
次光源像からの光束)のみとなり、従って、レチクルパ
ターン13への入射角も特定の入射角(複数)を持つ光
束(複数)のみに制限される。また、フライアイレンズ
6のレチクル側焦点面6bには回折格子状パターン4の
像ができており、かつ、レチクルパターン面13と、フ
ライアイレンズ群6A,6Bのレチクル側焦点面11b
とは、フーリエ変換面の関係となっているので、レチク
ル7上での照明強度分布は、回折格子状パターン4の欠
陥や、ゴミ等により不均一化されることがない。また、
回折格子状パターン4そのものがレチクル7に結像して
照度均一性を劣化させることもない。回折格子状パター
ン4は、透過性の基板、例えばガラス基板の表面に、C
r等の遮光膜がパターニングさせたものであっても良い
し、SiO2 等の誘電体膜がパターニングされた、いわ
ゆる位相グレーティングであってよい。位相グレーティ
ングの場合、0次回折光の発生を押さえることができ
る。
In this embodiment, the light-shielding member 12 is arranged, and the 0th-order diffracted light from the diffraction grating pattern 4 is cut off.
For this reason, the illuminating light illuminating the reticle pattern 13 emits light beams (2) emitted from the fly-eye lens groups 6A and 6B.
Only the light beam from the next light source image), and therefore the angle of incidence on the reticle pattern 13 is also limited to only the light beam (plurality) having the specific incident angle (plurality). An image of the diffraction grating pattern 4 is formed on the reticle-side focal plane 6b of the fly-eye lens 6, and the reticle pattern plane 13 and the reticle-side focal plane 11b of the fly-eye lens groups 6A and 6B.
, The illumination intensity distribution on the reticle 7 is not made non-uniform due to defects in the diffraction grating pattern 4 or dust. Also,
The diffraction grating pattern 4 itself does not form an image on the reticle 7 to degrade the illuminance uniformity. The diffraction grating pattern 4 is formed on a surface of a transmissive substrate, for example, a glass substrate.
The light-shielding film such as r may be patterned or a so-called phase grating in which a dielectric film such as SiO 2 is patterned. In the case of a phase grating, the generation of zero-order diffracted light can be suppressed.

【0031】こうして照明されたレチクル7上のレチク
ルパターン13から発生した回折光は、図10で説明し
たのと同様に、テレセントリックな投影光学系15によ
り集光、結像され、ウェハ16上にレチクルパターン1
3の像が転写される。ウェハ16は、X、Y方向に移動
するウェハステージ18上に載置されている。ウェハス
テージ18の駆動はモータ19によって行われ、ウェハ
ステージ18の位置はレーザ干渉計IFによって検出さ
れる。また、投影光学系15の直近には、オフ・アクシ
ス方式のアライメント系20が別設されている。ウェハ
全体のアライメント(ウェハ・グローバル・アライメン
ト)はこのオフ・アクシス方式のアライメント系20に
よって行われる。
The diffracted light generated from the reticle pattern 13 on the reticle 7 thus illuminated is condensed and imaged by the telecentric projection optical system 15 in the same manner as described with reference to FIG. Pattern 1
The three images are transferred. The wafer 16 is mounted on a wafer stage 18 that moves in the X and Y directions. The wafer stage 18 is driven by a motor 19, and the position of the wafer stage 18 is detected by a laser interferometer IF. In addition, an off-axis type alignment system 20 is separately provided in the immediate vicinity of the projection optical system 15. The alignment of the entire wafer (wafer global alignment) is performed by the off-axis type alignment system 20.

【0032】本実施例では、露光すべき全体のパターン
をパターン配列方向やパターンの微細度に応じて分解
し、分解パターンを有する一枚もしくは複数枚のレチク
ルを使って露光を行うものである。回折格子状パターン
4は移動台24上に載置されており夫々の分解パターン
に合わせてレチクルパターン13のフーリエ変換相当
面、もしくはその近傍(瞳面)での集中位置が可変とな
るようにピッチの異なる回折格子状パターン4aに交換
可能であるものとする。また、回折格子状パターン4、
4aは、移動台24に含まれるモータやギア等によって
光軸AXと垂直な面内で任意の方向に、移動、又は回転
可能である。従って、瞳面で任意の光量分布を作成する
ことができる。
In this embodiment, the entire pattern to be exposed is decomposed in accordance with the pattern arrangement direction and the fineness of the pattern, and exposure is performed using one or a plurality of reticles having a decomposed pattern. The diffraction grating pattern 4 is mounted on a moving table 24, and its pitch is adjusted so that the concentration position on the surface corresponding to the Fourier transform of the reticle pattern 13 or its vicinity (pupil surface) can be changed in accordance with each decomposition pattern. Can be exchanged for a different diffraction grating pattern 4a. Also, the diffraction grating pattern 4,
4a can be moved or rotated in an arbitrary direction within a plane perpendicular to the optical axis AX by a motor, a gear, or the like included in the movable base 24. Therefore, an arbitrary light quantity distribution can be created on the pupil plane.

【0033】またリレーレンズ5を複数枚のレンズより
成るズームレンズ系(アフォーカルズームエキスパンダ
等)とし、焦点距離を変えることにより集光位置を変え
ることもできる。ただし、このときは回折格子状パター
ン4と、フライアイレンズ群6A,6Bの光源側焦点面
6aとがほぼフーリエ変換の関係になることをくずさな
いようにする。回折格子状パターン4のピッチや方向性
に合わせて各フライアイレンズ群6A、6Bの位置を調
整する。フライアイレンズ6Aは支持棒70Aを介して
可動部材71Aにより支持される。この支持棒70Aは
可動部材71Aに含まれるモーター及びギア等の駆動素
子により光軸方向に伸縮可能となっている。また、可動
部材71A自体も、固定ガイド72Aに沿って可動であ
り、従ってフライアイレンズ6Aは光軸と垂直な面内方
向に2次元移動可能となっている。フライアイレンズ6
Bについても同様に不図示の支持棒70B、可動部材7
1Bにより支持されており、光軸方向に伸縮可能となっ
ているとともに、固定ガイド72Aに沿って可動であ
り、従って光軸と垂直な面内方向に2次元移動可能とな
っている。従って個々のフライアイレンズ群6A、6B
は光軸と垂直な面内方向に、それぞれ独立に可動となっ
ている。尚、フライアイレンズ群の数は2つに限るもの
ではなく、分解パターンに応じて複数個設けてもよい。
この場合、フライアイレンズ群の一部は有効な瞳領域の
外(瞳外とする)に退避可能となっており、回折格子状
パターン4からの光束に合わせてフライアイレンズ群を
選択し、不要なフライアイレンズ群は瞳外に退避させる
ようにしてもよい。
The relay lens 5 may be a zoom lens system (such as an afocal zoom expander) composed of a plurality of lenses, and the focal position may be changed by changing the focal length. However, at this time, the diffraction grating pattern 4 and the focal plane 6a on the light source side of the fly-eye lens groups 6A and 6B should not be almost Fourier-transformed. The positions of the fly-eye lens groups 6A and 6B are adjusted in accordance with the pitch and directionality of the diffraction grating pattern 4. The fly-eye lens 6A is supported by a movable member 71A via a support rod 70A. The support rod 70A is extendable in the optical axis direction by driving elements such as a motor and a gear included in the movable member 71A. The movable member 71A itself is also movable along the fixed guide 72A, so that the fly-eye lens 6A is two-dimensionally movable in an in-plane direction perpendicular to the optical axis. Fly eye lens 6
Similarly, a support bar 70B and a movable member 7 (not shown)
1B, it is extendable and contractible in the optical axis direction, is movable along the fixed guide 72A, and is therefore two-dimensionally movable in a plane perpendicular to the optical axis. Therefore, the individual fly-eye lens groups 6A, 6B
Are independently movable in an in-plane direction perpendicular to the optical axis. Note that the number of fly-eye lens groups is not limited to two, and a plurality of fly-eye lens groups may be provided according to the decomposition pattern.
In this case, part of the fly-eye lens group can be retracted outside the effective pupil area (outside the pupil), and the fly-eye lens group is selected according to the light beam from the diffraction grating pattern 4. Unwanted fly-eye lens groups may be retracted outside the pupil.

【0034】瞳面上に光量分布を作成する光学部材は、
回折格子状パターン4に限定されるものではない。例え
ば可動平面鏡を回転又は振動させて、瞳面上での光量分
布を時間によって変更させたり、可動型の光ファイバ
ー、ミラー、プリズム等を使って瞳面上の任意の位置に
光量分布を集中させるようにしてもよい。また、空間フ
ィルターを使って分解パターンに合わせて位置されたフ
ライアイレンズ群に合わせて開口部(透過部)を設ける
ようにしてもよい。この空間フィルターはフライアイレ
ンズ群の光源側焦点面6a、レチクル側焦点面6bのど
ちらにあっても構わない。
The optical member for creating the light quantity distribution on the pupil plane includes:
The present invention is not limited to the diffraction grating pattern 4. For example, by rotating or vibrating a movable plane mirror, the light amount distribution on the pupil plane is changed with time, or the light amount distribution is concentrated at an arbitrary position on the pupil plane using a movable optical fiber, a mirror, a prism, or the like. It may be. Further, an opening (transmission part) may be provided in accordance with the fly-eye lens group positioned in accordance with the decomposition pattern using a spatial filter. This spatial filter may be located on either the light source side focal plane 6a or the reticle side focal plane 6b of the fly-eye lens group.

【0035】ところで、図2には図1に示す装置全体を
統括制御する主制御系50と、レチクル7が投影光学系
15の直上に搬送される途中でレチクルパターン13の
脇に形成された名称を表すバーコードBCを読み取るバ
ーコードリーダ52と、オペレータからのコマンドやデ
ータを入力するキーボード54と、フライアイレンズ群
6A,6Bを動かす可動部材の駆動系(モータ,ギャト
レン等)56が設けられている。主制御系50内には、
このステッパーで扱うべき複数枚のレチクルの名称と、
各名称に対応したステッパーの動作パラメータ(分解パ
ターンに関する動作パラメータ等)とが予め登録されて
いる。そして、本実施例では主制御系50はバーコード
リーダ52がレチクルバーコードBCを読み取ると、そ
の名称に対応した動作パラメータの1つとして、予め登
録されている分解パターンの夫々に応じた回折格子状パ
ターン4のピッチや回折格子状パターン4の移動、回転
位置、及びフライアイレンズ群6A,6Bの移動位置
(瞳共役面内の位置)、レチクルブラインド14の位置
等の情報を、移動台24、レチクルブラインド駆動系2
3、及び駆動系56に出力する。これによって分解パタ
ーンに応じて、2次光源(フライアイレンズ群6A、6
B)の位置、照明領域が調整される。以上の動作はキー
ボード54からオペレータがコマンドとデータを主制御
系50へ直接入力することによっても実行できる。ま
た、主制御系50にはアライメント系(20、21、2
2)、ステージ駆動系19、及び干渉計IFが接続され
ており、装置全体を統括的に制御する。
FIG. 2 shows a main control system 50 for controlling the entire apparatus shown in FIG. 1 and a name formed beside the reticle pattern 13 while the reticle 7 is being conveyed immediately above the projection optical system 15. , A keyboard 54 for inputting commands and data from an operator, and a drive system (motor, Gatoren, etc.) 56 for a movable member for moving the fly-eye lens groups 6A, 6B. ing. In the main control system 50,
Names of multiple reticles to be handled by this stepper,
Operation parameters of the stepper corresponding to each name (operation parameters relating to the decomposition pattern and the like) are registered in advance. In the present embodiment, when the bar code reader 52 reads the reticle bar code BC, the main control system 50 sets a diffraction grating corresponding to each of the pre-registered decomposition patterns as one of the operation parameters corresponding to the name. Information such as the pitch of the pattern 4, the movement and rotation position of the diffraction grating pattern 4, the movement position (position in the pupil conjugate plane) of the fly-eye lens groups 6 A and 6 B, the position of the reticle blind 14, etc. , Reticle blind drive system 2
3 and output to the drive system 56. Thereby, according to the decomposition pattern, the secondary light sources (the fly-eye lens groups 6A and 6A)
The position B and the illumination area are adjusted. The above operation can also be executed by the operator directly inputting commands and data from the keyboard 54 to the main control system 50. The main control system 50 includes an alignment system (20, 21, 2).
2), the stage drive system 19 and the interferometer IF are connected, and the entire apparatus is controlled overall.

【0036】ところで、フライアイレンズ群の夫々の射
出端面積は、射出する照明光束のレチクル7に対する開
口数と投影光学系15のレチクル側開口数との比、いわ
ゆるσ値が0.1〜0.3程度になるように設定するこ
とが望ましい。σ値が0.1より小さいと、転写像のパ
ターン忠実度が劣化し、0.3より大きいと、解像度向
上や、焦点深度増大の効果が弱くなってしまう。
By the way, each exit end area of the fly-eye lens group has a ratio of a numerical aperture of the emitted illumination light beam to the reticle 7 and a numerical aperture on the reticle side of the projection optical system 15, that is, a so-called σ value of 0.1 to 0. It is desirable to set the value to about 3. If the σ value is smaller than 0.1, the pattern fidelity of the transferred image is degraded, and if it is larger than 0.3, the effect of improving the resolution and increasing the depth of focus is weakened.

【0037】また、フライアイレンズ群の1つによって
決まるσ値の条件(0.1σ0.3程度)を満たす
為に、個々のフライアイレンズ群6A、6Bの射出端面
積の大きさ、(光軸と垂直な面内方向の大きさ)を、照
明光束(射出光束)にあわせて決定しても良い。また、
各フライアイレンズ群6A、6Bのレチクル側焦点面6
b近傍にそれぞれ可変開口絞りを設けて、各フライアイ
レンズ群からの光束の開口数を可変としてもよい。それ
と合わせて投影光学系15の瞳(入射瞳、もしくは射出
瞳)近傍に可変絞り(N.A.制限絞り)を設けて、投
影系としてのN.A.も可変としてσ値をより最適化す
ることもできる。
In order to satisfy the condition of the σ value (about 0.1 < σ < 0.3) determined by one of the fly-eye lens groups, the size of the exit end area of each of the fly-eye lens groups 6A and 6B must be large. By the way, (the size in the in-plane direction perpendicular to the optical axis) may be determined according to the illumination light flux (emission light flux). Also,
Reticle-side focal plane 6 of each fly-eye lens group 6A, 6B
Variable aperture stops may be provided in the vicinity of b, and the numerical aperture of the light beam from each fly-eye lens group may be variable. At the same time, a variable stop (NA limiting stop) is provided in the vicinity of the pupil (entrance pupil or exit pupil) of the projection optical system 15, and the N.A. A. Can also be varied to further optimize the σ value.

【0038】前述の如く瞳面上での光量分布の位置(フ
ライアイレンズ群6A、6Bの光軸と垂直な面内での各
位置)は、転写すべき分解パターンに応じて決定(変
更)するのが良い。この場合の位置決定方法は作用の項
で述べたとおり、各フライアイレンズ群からの照明光束
が転写すべき夫々の分解パターンのピッチ方向やパター
ンの微細度に対して最適な解像度、及び焦点深度の向上
効果を得られるようにレチクルパターンに入射する位置
(入射角ψ)とすればよい。
As described above, the position of the light amount distribution on the pupil plane (each position in a plane perpendicular to the optical axis of the fly-eye lens groups 6A and 6B) is determined (changed) according to the decomposition pattern to be transferred. Good to do. In this case, the position determination method is, as described in the section of operation, the optimum resolution and the depth of focus with respect to the pitch direction and fineness of each decomposition pattern to which the illumination light beam from each fly-eye lens group is to be transferred. The position (incident angle) at which light is incident on the reticle pattern may be set so as to obtain the effect of improving the above.

【0039】次に各フライアイレンズ群の位置決定の具
体例を、図3、図4(A)、(B)を用いて説明する。
図3はフライアイレンズ群6A、6Bからレチクルパタ
ーン13までの部分を模式的に表わす図であり、フライ
アイレンズ群6のレチクル側焦点面6bが、レチクルパ
ターン13のフーリエ変換面12cと一致している。ま
たこのとき両者をフーリエ変換の関係とならしめるレン
ズ、またはレンズ群を、一枚のレンズ26として表わし
てある。さらに、レンズ26のフライアイレンズ側主点
からフライアイレンズ群6のレチクル側焦点面6bまで
の距離と、レンズ26のレチクル側主点からレチクルパ
ターン13までの距離は共にfであるとする。
Next, a specific example of determining the position of each fly-eye lens group will be described with reference to FIGS. 3, 4A and 4B.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a portion from the fly-eye lens groups 6A and 6B to the reticle pattern 13. The reticle-side focal plane 6b of the fly-eye lens group 6 matches the Fourier transform plane 12c of the reticle pattern 13. ing. At this time, a lens or a lens group that makes them have a Fourier transform relationship is represented as one lens 26. Further, it is assumed that the distance from the fly-eye lens-side principal point of the lens 26 to the reticle-side focal plane 6b of the fly-eye lens group 6 and the distance from the reticle-side principal point of the lens 26 to the reticle pattern 13 are both f.

【0040】図4(A)はレチクルパターン13中に形
成される一部分のパターンの例を表わす図であり、図4
(B)は図4(A)のレチクルパターンの場合に最適な
フライアイレンズ群の中心のフーリエ変換面(又は投影
光学系の瞳面)での位置を表す図である。図4(A)
は、いわゆる1次元ラインアンドスペースパターンであ
って、透過部と遮光部が等しい幅でY方向に帯状に並
び、それらがX方向にピッチPで規則的に並んでいる。
このとき、個々のフライアイレンズ群の最適位置は図4
(B)に示すようにフーリエ変換面内に仮定したY方向
の線分Lα上、及び線分Lβ上の任意の位置となる。図
4(B)はレチクルパターン13に対するフーリエ変換
面12c(6b)を光軸AX方向から見た図であり、か
つ、面12c内の座標系X,Yは、同一方向からレチク
ルパターン13を見た図11(A)と同一にしてある。
さて、図4(B)において光軸AXが通る中心Cから、
各線分Lα、Lβまでの距離α、βはα=βであり、λ
を露光波長としたとき、α=β=f・(1/2)・(λ
/P)に等しい。この距離α,βをf・sinψと表わ
せれば、sinψ=λ/2Pであり、これは作用の項で
述べた数値と一致している。従って各フライアイレンズ
群の各中心(各フライアイレンズ群の夫々によって作ら
れる2次光源像の光量分布の各重心)位置が線分Lα、
Lβ上にあれば図4(A)に示す如きラインアンドスペ
ースパターンに対して、各フライアイレンズからの照明
光により発生する0次回折光と±1次回折光のうちのど
ちらか一方との2つの回折光は、投影光学系瞳面Epに
おいて光軸AXからほぼ等距離となる位置を通る。従っ
て前述の如く、ラインアンドスペースパターン(図4
(A))に対する解像度、焦点深度を最大とすることが
できる。Y方向に周期性を持つパターンに対しても同様
にしてX方向の線分Lγ、Lεを仮定して、フライアイ
レンズ群の各位置(2次光源像の光量分布の各重心位
置)が線分Lγ、Lε上にあるようにすればよい。
FIG. 4A is a diagram showing an example of a partial pattern formed in the reticle pattern 13.
FIG. 5B is a diagram showing an optimum position of the center of the fly-eye lens group on the Fourier transform plane (or the pupil plane of the projection optical system) in the case of the reticle pattern of FIG. FIG. 4 (A)
Is a so-called one-dimensional line-and-space pattern in which transmissive portions and light-shielding portions are arranged in a band shape in the Y direction with the same width, and they are regularly arranged in the X direction at a pitch P.
At this time, the optimum position of each fly-eye lens group is shown in FIG.
As shown in (B), the position is an arbitrary position on the line segment Lα and the line segment Lβ in the Y direction assumed in the Fourier transform plane. FIG. 4B is a diagram of the Fourier transform surface 12c (6b) with respect to the reticle pattern 13 viewed from the optical axis AX direction, and the coordinate systems X and Y in the surface 12c are obtained by viewing the reticle pattern 13 from the same direction. 11 (A).
Now, from the center C through which the optical axis AX passes in FIG.
The distances α and β to the line segments Lα and Lβ are α = β, and λ
Is the exposure wavelength, α = β = f ・ (1 /) ・ (λ
/ P). If these distances α and β can be expressed as f · sinψ, then sinψ = λ / 2P, which coincides with the numerical value described in the section of the operation. Accordingly, the center of each fly-eye lens group (the center of gravity of the light amount distribution of the secondary light source image formed by each fly-eye lens group) is located at the line segment Lα,
If it is on Lβ, two lines of 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light generated by the illumination light from each fly-eye lens with respect to the line and space pattern as shown in FIG. The diffracted light passes through a position that is approximately equidistant from the optical axis AX on the pupil plane Ep of the projection optical system. Therefore, as described above, the line and space pattern (FIG. 4)
The resolution and depth of focus for (A)) can be maximized. Similarly, for a pattern having periodicity in the Y direction, assuming line segments Lγ and Lε in the X direction, each position of the fly-eye lens group (each center of gravity of the light intensity distribution of the secondary light source image) is a line. It suffices that the distances are on the minutes Lγ and Lε.

【0041】また、ここで、瞳面上での0次光と1次光
との間隔はパターンの微細度(ピッチ)に比例するので
この間隔が小さくなることは微細なパターンを解像でき
ないことを意味する。以上のような条件で決まるフライ
アイレンズレンズ群の位置に対応する入射角、入射方向
で、照明光を夫々の分解パターンに入射させることによ
り、最大の解像度、最大の焦点深度で露光を行うことが
できる。
Here, since the interval between the 0th-order light and the 1st-order light on the pupil plane is proportional to the fineness (pitch) of the pattern, a decrease in this interval means that a fine pattern cannot be resolved. Means Exposure with maximum resolution and maximum depth of focus by making illumination light incident on each decomposition pattern at the incident angle and incident direction corresponding to the position of the fly-eye lens group determined by the above conditions Can be.

【0042】また、レチクルパターン13として図4
(A)に示したような一方向に周期性を持つパターンの
みを考えたが、他のパターンであってもその周期性(又
は微細度)、周期方向に着目し、各フライアイレンズ群
の中心を配置すればよい。ここで、レチクルパターン1
3が2次元の周期性パターンを含む場合、1次回折光成
分は2方向に発生する。そこで、前述の線分Lα、Lβ
と線分LγとLεとの交点が存在するようなパターンで
は、この交点上に各フライアイレンズ群の中心を配置す
ること、つまりパターンからの+1次回折光成分または
−1次回折光成分のいずれか一方と0次回折光成分との
2光束が、投影光学系内の瞳面Epでは光軸AXからほ
ぼ等距離になる光路を通る様な位置に各フライアイレン
ズ群の中心を配置することにより、2次元のパターンの
結像を良好に行うことが可能となる。ただし、フライア
イレンズ中心位置を交点位置のいずれかと一致させる方
法は、瞳面上での0次、1次回折光の間隔が投影レンズ
の瞳面の円の直径に対して0.7倍程度に制限されてし
まうため、装置の持つ最大の解像度とすることはできな
い。そこで、最大の解像度を得るためにはパターン方向
が複数あるような多次元のパターンを夫々のパターン方
向毎に分解して、投影レンズの瞳の直径を最大まで利用
する限界の解像力で順次重ね合わせを行うのが望まし
い。この分割は複数方向に高い空間周波数成分(微細
度)を持つパターンを、所定の値以上の空間周波数成分
をもつパターンの周期性が1枚のレチクル上で1方向に
なるようにパターンを分解する。以上のような条件によ
り、高解像度、高焦点深度で露光を行うことができる。
FIG. 4 shows a reticle pattern 13.
Although only a pattern having periodicity in one direction as shown in (A) has been considered, other patterns may be focused on the periodicity (or fineness) and the periodic direction, and each of the fly-eye lens groups may be focused on. The center may be arranged. Here, reticle pattern 1
When 3 includes a two-dimensional periodic pattern, the first-order diffracted light component is generated in two directions. Then, the aforementioned line segments Lα, Lβ
In a pattern in which there is an intersection of the line segments Lγ and Lε, the center of each fly-eye lens group is arranged on this intersection, that is, either the + 1st-order diffracted light component or the −1st-order diffracted light component from the pattern By arranging the center of each fly-eye lens group at a position where two light beams, one and the zero-order diffracted light component, pass through an optical path that is almost equidistant from the optical axis AX on the pupil plane Ep in the projection optical system. An image of a two-dimensional pattern can be favorably formed. However, the method of matching the center position of the fly-eye lens with any one of the intersection points is such that the interval between the 0th-order and 1st-order diffracted light on the pupil plane is about 0.7 times the diameter of the circle of the pupil plane of the projection lens. Because of the limitation, the maximum resolution of the device cannot be set. Therefore, in order to obtain the maximum resolution, a multidimensional pattern having a plurality of pattern directions is decomposed for each pattern direction, and they are successively superimposed at the limit resolution that allows the maximum use of the diameter of the pupil of the projection lens. It is desirable to carry out. This division decomposes a pattern having a high spatial frequency component (fineness) in a plurality of directions so that the periodicity of the pattern having a spatial frequency component equal to or higher than a predetermined value is one direction on one reticle. . Under the above conditions, exposure can be performed with high resolution and high depth of focus.

【0043】また図4(A)のパターン例は、ライン部
とスペース部の比(デューティ比)が1:1のパターン
であった為、発生する回折光中では±1次回折光が強く
なる。このため、±1次回折光のうちの一方と0次回折
光との位置関係に着目したが、パターンがデューティ比
1:1から異なる場合等では他の回折光、例えば±2次
回折光の強度を大きくなるので、±2次回折光うちの一
方と0次回折光との位置関係が、投影光学系の瞳面Ep
において光軸AXからほぼ等距離となるようにしてもよ
い。 また、各フライアイレンズ群を射出した光束は、
それぞれレチクルに対して傾いて入射する。このときこ
れらの傾いた入射光束(複数)の光量重心の方向がレチ
クルに対して垂直でないと、ウェハ16の微小デフォー
カス時に、転写像の位置がウェハ面内方向にシフトする
という問題が発生する。これを防止する為に、各フライ
アイレンズ群からの照明光束(複数)の光量重心の方向
は、レチクルパターンと垂直、すなわち光軸AXと平行
である様にする。
In the example of the pattern shown in FIG. 4A, since the ratio (duty ratio) between the line portion and the space portion is 1: 1, ± 1st-order diffracted light is strong in the generated diffracted light. For this reason, attention has been paid to the positional relationship between one of the ± 1st-order diffracted lights and the 0th-order diffracted light. However, when the pattern is different from the duty ratio of 1: 1 or the like, the intensity of another diffracted light, for example, the ± 2nd-order diffracted light is increased. Therefore, the positional relationship between one of the ± 2nd-order diffracted lights and the 0th-order diffracted light is determined by the pupil plane Ep of the projection optical system.
May be substantially equidistant from the optical axis AX. The luminous flux emitted from each fly-eye lens group is
Each of them enters the reticle at an angle. At this time, if the direction of the center of gravity of the amount of light of these inclined incident light beams (plurality) is not perpendicular to the reticle, there is a problem that the position of the transferred image shifts in the in-plane direction of the wafer when the wafer 16 is slightly defocused. . To prevent this, the direction of the center of gravity of the light quantity of the illuminating light flux (plural) from each fly-eye lens group is set to be perpendicular to the reticle pattern, that is, parallel to the optical axis AX.

【0044】つまり、各フライアイレンズ群に光軸(中
心線)を仮定したとき投影光学系15の光軸AXを基準
としたその光軸(中心線)のフーリエ変換面内での位置
ベクトルと、各フライアイレンズ群から射出される光量
との積のベクトル和が零になる様にすればよい。また、
より簡単な方法としては、フライアイレンズ群を2m個
(mは自然数)とし、そのうちのm個の位置を前述の最
適化方法(図10)により決定し、残るm個は前記m個
と光軸AXについて対称となる位置に配置すればよい。
That is, when an optical axis (center line) is assumed for each fly-eye lens group, the position vector of the optical axis (center line) in the Fourier transform plane with respect to the optical axis AX of the projection optical system 15 is In this case, the vector sum of the product of the fly-eye lens group and the amount of light emitted from each fly-eye lens group may be set to zero. Also,
As a simpler method, the number of fly-eye lens groups is 2m (m is a natural number), and the positions of the m lenses are determined by the above-described optimization method (FIG. 10). What is necessary is just to arrange | position in the position symmetrical about the axis AX.

【0045】さらに装置が、例えばn個(nは自然数)
のフライアイレンズ群を有している場合に、必要なフラ
イアイレンズ群の数がn個より少ないm個である場合、
残る(n−m)個のフライアイレンズ群は使用しなくて
良い。(n−m)個のフライアイレンズ群を使用しなく
する為には、(n−m)個のフライアイレンズ群の位置
に遮光部材12を設けておけばよい。またこのとき各フ
ライアイレンズ群の位置に照明光を集中する光学部材
は、この(n−m)個のフライアイレンズへは集中を行
なわない様にしておくとよい。
Further, for example, n devices (n is a natural number)
When the number of required fly-eye lens groups is m less than n,
The remaining (nm) fly-eye lens groups need not be used. In order to eliminate the use of the (nm) fly-eye lens groups, the light shielding member 12 may be provided at the positions of the (nm) fly-eye lens groups. At this time, it is preferable that the optical member that concentrates the illumination light at the position of each fly-eye lens group does not concentrate on the (nm) fly-eye lenses.

【0046】次に、全体パターンを分解パターンへ分割
する一例を説明する通常露光すべき全体パターンは幾つ
かの周期性や微細度を持ったライン・アンド・スペース
(L/S)パターンからなる。図8に示すような2次元
パターンをその周期方向毎に2つに分解したり、図9に
示すように周期方向は同じでも一方向での空間周波数成
分(微細度)の違うパターンを一定以上の空間周波数毎
に2つに分解したりする方法が考えられる。また、分解
する数は2つに限るものではなく、パターンが3方向以
上に一定以上の空間周波数成分をもつ場合は、パターン
の分割数は3となる。さらに、図5はX、Y2方向に周
期性を有し、X方向の周期性パターンに関して2つの微
細度を持った全体パターンを分割する一例を示してい
る。これら周期方向や微細度の異なるパターンを3種類
に分解して夫々レチクル上に形成した様子を示してい
る。ここでは、X方向の比較的広いL/Sのパターン
PA1が形成されたレチクル7A、X方向の比較的狭
いL/SのパターンPA2が形成されたレチクル7B、
Y方向のL/SのパターンPA3が形成されたレチク
ル7Cの3つのレチクル上に夫々パターンを分解してい
る。パターンPAGはこれら3つのレチクルを使って順
次重ね合わせ露光(多重露光)を行うことによって得ら
れた合成された全体パターンである。
Next, an example of dividing the whole pattern into the decomposition patterns will be described. The whole pattern to be normally exposed is a line and space (L / S) pattern having some periodicity and fineness. A two-dimensional pattern as shown in FIG. 8 is decomposed into two parts for each periodic direction, or a pattern having the same periodic direction but different spatial frequency components (fineness) in one direction is used as shown in FIG. For example, a method of decomposing into two for each of the spatial frequencies can be considered. Also, the number of decompositions is not limited to two, and if the pattern has a certain or higher spatial frequency component in three or more directions, the number of pattern divisions is three. Further, FIG. 5 shows an example in which a whole pattern having periodicity in the X and Y2 directions and having two degrees of fineness with respect to the periodic pattern in the X direction is divided. It is shown that patterns having different periodic directions and fineness are decomposed into three types and formed on a reticle, respectively. Here, a reticle 7A on which a relatively wide L / S pattern PA1 in the X direction is formed, a reticle 7B on which a relatively narrow L / S pattern PA2 in the X direction is formed,
The patterns are respectively decomposed on the three reticles of the reticle 7C on which the L / S pattern PA3 in the Y direction is formed. The pattern PAG is a combined overall pattern obtained by sequentially performing overlay exposure (multiple exposure) using these three reticles.

【0047】さて、分解したパターン(レチクル)の数
が多いと、重合わせ露光時の誤差がそれだけ累積される
ことになり、スループットの点でも不利である。そこ
で、図6に示すように2次元パターンでも作用の項で述
べたように微細度があまり高くなく、両方向について
(7)式を満たすパターンPA4と一方向に微細度の高
いパターンPA5が混在している場合には、パターンP
A4を周期方向ごとに分割することなく、パターンPA
4とパターンPA5との2つの部分に分割するようにし
てもよい。
If the number of decomposed patterns (reticles) is large, errors during overlapping exposure accumulate accordingly, which is disadvantageous in terms of throughput. Accordingly, as shown in FIG. 6, even in a two-dimensional pattern, as described in the operation section, the fineness is not so high, and a pattern PA4 satisfying the expression (7) in both directions and a pattern PA5 having a high fineness in one direction are mixed. If the pattern P
A4 is not divided for each period, and the pattern PA
4 and a pattern PA5.

【0048】図1のパターン13を有するレチクル7は
分解された複数の分解パターンのうちの1枚を示したも
のであり、パターン13とは別の配列方向や微細度であ
るパターン13a、13bを有するレチクル7aと交換
可能となっている。この交換は手動でおこなわれてもよ
いし、自動搬送系で行われてもよい。この交換毎に夫々
のレチクルについて位置決めされる。また、レチクルス
テージ17に干渉計を設けて、レチクル交換時には干渉
計によりレチクル位置、及びレチクルの回転量を計測し
てレチクルの位置合わせを行ってもよい。この場合、最
初の1枚で位置合わせされた干渉計の値を記憶しておけ
ば、2枚目以降のレチクルを位置合わせする場合に干渉
計の値が記憶値となるように位置合わせすることができ
る。
The reticle 7 having the pattern 13 shown in FIG. 1 shows one of a plurality of decomposed patterns, and patterns 13a and 13b having a different arrangement direction and fineness from the pattern 13 are used. Reticle 7a. This exchange may be performed manually or may be performed by an automatic transport system. Each time the replacement is performed, the positioning is performed for each reticle. In addition, an interferometer may be provided on the reticle stage 17, and when the reticle is replaced, the reticle position may be adjusted by measuring the reticle position and the reticle rotation amount by the interferometer. In this case, if the value of the interferometer that has been aligned with the first one is stored, it is possible to perform alignment so that the value of the interferometer becomes the stored value when aligning the second and subsequent reticles. Can be.

【0049】さらに、分解した各パターンは、それぞれ
別のレチクルに形成するようにしたが、特開昭62−1
45730号公報に開示されているように、一枚の大型
ガラス基板上に分解した各パターンを設けるようにし、
レチクルブラインド14で分解パターンごとに照明領域
を調整して露光することも可能である。次に、本発明に
よる露光方法の一例を説明する。ここでは、図1に示す
ように方向の異なるパターンをパターン13、13aに
分割し、2枚のレチクル7、7aに設けることとする。
使用するレチクルの枚数(n=2)を初期値としてセッ
トする。 〔ステップ100〕nの初期値を0とする。 〔ステップ101〕分解パターンのピッチ、周期方向、
分解パターンの数等に関する情報をレチクル毎に設けら
れたバーコードから読み取る。 〔ステップ102〕分解パターンを有するレチクルをレ
チクルステージ17上に載置し、レチクルをレチクルス
テージ上でレチクルアライメント系21を用いてアライ
メントする。 〔ステップ103〕次にレチクルブラインド14の開口
形状や寸法を分解パターンに合わせる。 〔ステップ104〕続いて、ウェハ16の全体のアライ
メントをアライメント系20によって行う。尚、ウェハ
16への露光がファーストプリントの場合は、ステップ
104は省略される。 〔ステップ105〕TTRアライメント系22によりレ
チクル7とウェハ16とのアライメントを行う。 〔ステップ106〕回折格子状パターン4やフライアイ
レンズ群6A、6Bを分解パターンに合わせて最適に設
定し、照明光の入射角を決定する。 〔ステップ107〕露光を行う。 〔ステップ108〕n=n+1としnをインクリメント
する。 〔ステップ109〕レチクルが指定枚数(2枚)に達し
たかどうか判断し、Yesなら露光を終了し、Noなら
レチクルを交換しステップ101を実行する。
Further, each of the decomposed patterns is formed on a separate reticle.
As disclosed in Japanese Patent No. 45730, each disassembled pattern is provided on one large glass substrate,
The reticle blind 14 can also adjust the illumination area for each decomposition pattern and perform exposure. Next, an example of the exposure method according to the present invention will be described. Here, as shown in FIG. 1, a pattern having a different direction is divided into patterns 13 and 13a and provided on two reticles 7 and 7a.
The number of reticles to be used (n = 2) is set as an initial value. [Step 100] The initial value of n is set to 0. [Step 101] Decomposition pattern pitch, periodic direction,
Information on the number of decomposition patterns and the like is read from a bar code provided for each reticle. [Step 102] A reticle having a decomposition pattern is placed on the reticle stage 17, and the reticle is aligned on the reticle stage using the reticle alignment system 21. [Step 103] Next, the opening shape and dimensions of the reticle blind 14 are adjusted to the decomposition pattern. [Step 104] Subsequently, the entire alignment of the wafer 16 is performed by the alignment system 20. If the exposure on the wafer 16 is the first print, step 104 is omitted. [Step 105] The TTR alignment system 22 performs alignment between the reticle 7 and the wafer 16. [Step 106] The diffraction grating pattern 4 and the fly-eye lens groups 6A and 6B are optimally set in accordance with the decomposition pattern, and the incident angle of the illumination light is determined. [Step 107] Exposure is performed. [Step 108] Set n = n + 1 and increment n. [Step 109] It is determined whether or not the number of reticles has reached the specified number (two). If Yes, the exposure is terminated. If No, the reticle is replaced and Step 101 is executed.

【0050】以上のステップにより分解パターンの夫々
に対して最適な露光を行うことができ、分解パターンの
夫々を使って多重露光することによって得られた合成パ
ターンは最適な露光条件で露光されたパターンとなる。
ここで、以上のステップにおいて、レチクル7からレチ
クル7aに交換されたとき、つまり、2回目のステップ
106では回折格子状パターン4が矢印方向に90度回
転して、回折光B1、B2の発生する方向を90度回転
させ、それに応じてフライアイレンズ群6A、6Bも光
軸AXを中心として90度回転させることにより、照明
光束を最適化することができる。このとき前述の如くフ
ライアイレンズ群を4個設けておけば、回折格子状パタ
ーン4の回転にともなってフライアイレンズ群を光軸A
Xを中心として回転させる必要がない。 また、パター
ン13aが図9(B)に示すようなパターン13と微細
度の異なるパターンである場合は、夫々の分解パターン
13、13aを同一レチクル上で2つ図9(E)に示す
ようにA、B2つの領域に分割し、レチクルブラインド
14で領域A、Bの照明領域を規定すればよい。この場
合前述のステップ100、108、109でのn及び数
字の判断は分割数となる。このとき2回目のステップ1
06では回折格子状パターン4は回転するのではなく、
回折格子状パターンそのものをピッチの異なるものと交
換可能であるようにする。
By the above steps, the optimum exposure can be performed for each of the decomposition patterns, and the composite pattern obtained by performing multiple exposure using each of the decomposition patterns is a pattern exposed under the optimum exposure condition. Becomes
Here, in the above steps, when the reticle 7 is replaced with the reticle 7a, that is, in the second step 106, the diffraction grating pattern 4 is rotated by 90 degrees in the direction of the arrow to generate the diffracted lights B1 and B2. By rotating the directions by 90 degrees, and by rotating the fly-eye lens groups 6A and 6B by 90 degrees around the optical axis AX, the illumination light beam can be optimized. At this time, if four fly-eye lens groups are provided as described above, the fly-eye lens group is moved along the optical axis A with the rotation of the diffraction grating pattern 4.
There is no need to rotate about X. Further, when the pattern 13a is a pattern having a different degree of fineness from the pattern 13 as shown in FIG. 9B, two of each of the decomposition patterns 13 and 13a are formed on the same reticle as shown in FIG. 9E. The reticle blind 14 may be used to divide the area into two areas A and B, and define the illumination areas of the areas A and B. In this case, the determination of n and the number in steps 100, 108, and 109 described above is the number of divisions. At this time, the second step 1
At 06, the diffraction grating pattern 4 does not rotate,
The diffraction grating pattern itself can be exchanged for one having a different pitch.

【0051】以上の実施例に於て、光源は水銀ランプ1
を用いて説明したが、他の輝線ランプやレーザー(エキ
シマ等)、あるいは連続スペクトルの光源であっても良
い。また照明光学系中の光学部材の大部分をレンズとし
たが、ミラー(凹面鏡、凸面鏡)であっても良い。投影
光学系としては屈折系であっても、反射系であっても、
あるいは反射屈折系であってもよい。また、以上の実施
例においては両側テレセントリックな投影光学系を使用
したが片側テレセントリック系でも、非テレセントリッ
ク系でもよい。さらに、光源から発生する照明光のう
ち、特定の波長の光のみを利用する為に、照明光学系中
に干渉フィルター等の単色化手段を設けてもよい。
In the above embodiment, the light source is the mercury lamp 1
However, other bright line lamps, lasers (excimer, etc.), or light sources having a continuous spectrum may be used. Although most of the optical members in the illumination optical system are lenses, mirrors (concave mirrors, convex mirrors) may be used. Whether the projection optical system is a refraction system or a reflection system,
Alternatively, a catadioptric system may be used. In the above embodiment, a double-sided telecentric projection optical system is used, but a one-sided telecentric system or a non-telecentric system may be used. Furthermore, in order to use only light of a specific wavelength among the illumination light generated from the light source, a monochromatic unit such as an interference filter may be provided in the illumination optical system.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の方
法、及び装置では解像出来なかった複数方向に周期性を
持つ微細なパターンや複数の空間周波数成分を持つ微細
なパターンを解像することができる。また、焦点深度も
各分解パターンに対して増大させることができる。
As described above, according to the present invention, a fine pattern having periodicity in a plurality of directions and a fine pattern having a plurality of spatial frequency components, which cannot be resolved by the conventional method and apparatus, are resolved. Can be imaged. Also, the depth of focus can be increased for each decomposition pattern.

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

【図1】本発明の一実施例による投影型露光装置の全体
構成を示す斜視図、
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a projection exposure apparatus according to one embodiment of the present invention;

【図2】図1の装置における制御系を表す図、FIG. 2 is a diagram showing a control system in the apparatus of FIG. 1;

【図3】射出部から投影光学系までの光路を模式的に表
した図、
FIG. 3 is a diagram schematically showing an optical path from an emission unit to a projection optical system;

【図4】(A)一次元のレチクルパターンを表す図、
(B)(A)のパターンに対応した瞳共役面におけるフ
ライアイレンズ射出部の配置を説明する図、
FIG. 4A illustrates a one-dimensional reticle pattern.
(B) is a diagram for explaining the arrangement of the fly-eye lens exit portion on the pupil conjugate plane corresponding to the pattern of (A),

【図5】、全体パターンを分割する一例を説明する図、FIG. 5 is a view for explaining an example of dividing an entire pattern.

【図6】全体パターンを分割する別の例を説明する図、FIG. 6 is a view for explaining another example of dividing the entire pattern.

【図7】本発明の一実施例による露光方法を説明する
図、
FIG. 7 is a view for explaining an exposure method according to one embodiment of the present invention;

【図8】(A)、(B)、(C)レチクルパターンを表
す図、(D)、(E)、(F)レチクルパターンに対応
した瞳共役面における0次回折光成分、1次回折光成分
の分布を説明する図、
FIGS. 8A, 8B, and 8C are diagrams showing a reticle pattern, and FIGS. 8D, 8E, and 8F show a zero-order diffracted light component and a first-order diffracted light component on a pupil conjugate plane corresponding to the reticle pattern. Diagram illustrating the distribution of

【図9】(A)、(B)レチクルパターンを表す図、
(C)、(D)レチクルパターンに対応した瞳共役面に
おける0次回折光成分、1次回折光成分の分布を説明す
る図、(E)(A)、(B)に示すパターンを2つの領
域に分けて形成した図、
9A and 9B are diagrams showing a reticle pattern,
(C), (D) are diagrams illustrating the distribution of the 0th-order diffracted light component and the 1st-order diffracted light component on the pupil conjugate plane corresponding to the reticle pattern, and the patterns shown in (E), (A), and (B) are divided into two regions. Figure formed separately,

【図10】本発明により高解像度と高焦点深度が得られ
る原理を説明する図、
FIG. 10 is a view for explaining the principle of obtaining a high resolution and a high depth of focus according to the present invention;

【図11】従来の技術を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4…回折格子状パターン 、 6…フライアイレンズ 7…レチクル 、13、13a、13b…レ
チクルパターン 14…レチクルブラインド 、15…投影レンズ 16…ウェハ 、17…レチクルステージ 24…移動台 、25…可動部材 AX…光軸、Ep…瞳面
Reference Signs List 4 diffraction grating pattern 6 fly-eye lens 7 reticle 13, 13a, 13b reticle pattern 14 reticle blind 15 projection lens 16 wafer 17 reticle stage 24 moving table 25 moving member AX: optical axis, Ep: pupil plane

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】感光基板に形成すべき全体パターンを複数
の分解されたパターンに分け、照明光学系を介して前記
複数の分解パターンの夫々に照明光を照射し、前記複数
の分解パターンを前記感光基板上の所定領域内に順次転
写する露光方法であって、 前記全体パターンの中で、微細度、又は周期方向に差異
がある部分を少なくとも第1の分解パターンと第2の分
解パターンとに分解し、前記第1の分解パターンのフー
リエ変換相当面を通る前記照明光を、前記第1の分解パ
ターンの微細度、又は周期方向に応じて前記照明光学系
の光軸から偏心した位置に中心を有する領域に集中させ
ることによって、前記照明光を前記光軸に対して傾けて
前記第1の分解パターンに照射する第1露光工程と、 前記第2の分解パターンのフーリエ変換相当面を通る前
記照明光を、前記第2の分解パターンの微細度、又は周
期方向に応じて前記光軸から偏心した位置に中心を有す
る領域に集中させることによって、前記照明光を前記光
軸に対して傾けて前記第2パターンに照射する第2露光
工程とを有し、 前記第1及び第2の分解パターンを前記所定領域内で重
ね合わせることを特徴とする露光方法。
1. An entire pattern to be formed on a photosensitive substrate is divided into a plurality of decomposed patterns, illumination light is applied to each of the plurality of decomposed patterns via an illumination optical system, and the plurality of decomposed patterns are converted into the plurality of decomposed patterns. An exposure method for sequentially transferring a predetermined area on a photosensitive substrate, wherein a portion having a difference in fineness or a periodic direction in the entire pattern is converted into at least a first decomposition pattern and a second decomposition pattern. Decompose the illumination light passing through the surface equivalent to the Fourier transform of the first decomposition pattern to a position decentered from the optical axis of the illumination optical system according to the fineness of the first decomposition pattern or the periodic direction. A first exposure step of irradiating the first decomposition pattern with the illumination light being inclined with respect to the optical axis by concentrating the light on an area having: a surface corresponding to a Fourier transform of the second decomposition pattern By concentrating the passing illumination light in a region having a center at a position decentered from the optical axis according to the fineness of the second decomposition pattern or the periodic direction, the illumination light with respect to the optical axis A second exposure step of irradiating the second pattern in an inclined manner, wherein the first and second decomposition patterns are overlapped in the predetermined area.
【請求項2】前記第1及び第2の分解パターンの夫々
は、前記照明光の照射によって前記分解パターンから発
生する0次回折光と±n次回折光の一方とが前記光軸か
らほぼ等距離に分布するように分解されることを特徴と
する請求項1に記載の露光方法。
2. The apparatus according to claim 1, wherein each of the first and second decomposition patterns is such that one of the zero-order diffraction light and ± n-order diffraction light generated from the decomposition pattern by the irradiation of the illumination light is substantially equidistant from the optical axis. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure is performed so as to be distributed.
【請求項3】前記分解パターンの周期方向に関する前記
照明光の入射角は、前記±n次回折光の回折角のほぼ半
分であることを特徴とする請求項に記載の露光方法。
3. The exposure method according to claim 2 , wherein an incident angle of the illumination light with respect to a periodic direction of the decomposition pattern is substantially a half of a diffraction angle of the ± n order diffracted light .
【請求項4】感光基板に形成すべき全体パターンを複数
の分解されたパターンに分け、該分解パターンに照明光
を照射する照明光学系と、前記分解パターンの像を前記
感光基板上に投影する投影光学系とを備え、前記複数の
分解パターンの像を前記感光基板上の所定領域内に順次
転写する露光装置において、 前記全体パターンの中で、微細度、又は周期方向に差異
がある部分を少なくとも2つのパターンに分解し、該分
解パターンを個別に有する第1マスクと第2マスクとを
交換可能なマスク交換手段と、 前記照明光学系内で前記第1マスク、又は第2マスクと
ほぼフーリエ変換の関係になる面を通る前記照明光を、
互いに分離した少なくとも2つの位置で極大値を有する
光量分布に成形する光束分布成形手段と、 前記少なくとも2つの極大値を、前記分解パターンの微
細度、又は周期方向に応じて決まる量だけ、前記照明光
学系の光軸から偏心した離散的な位置に設定するように
前記光束分布成形手段を調整する調整手段とを備え、 前記調整手段によって前記第1マスクと前記第2マスク
とで前記光量分布を異ならせることを特徴とする露光装
置。
4. An illumination optical system that divides an entire pattern to be formed on a photosensitive substrate into a plurality of decomposed patterns and irradiates illumination light to the decomposed patterns, and projects an image of the decomposed patterns onto the photosensitive substrate. An exposure apparatus comprising a projection optical system and sequentially transferring images of the plurality of separation patterns to a predetermined region on the photosensitive substrate, wherein, in the entire pattern, a portion having a difference in fineness or a periodic direction is used. Mask exchanging means for decomposing into at least two patterns and exchanging a first mask and a second mask each having the decomposed pattern individually; and in the illumination optical system, the first mask or the second mask is substantially Fourier-converted. The illumination light passing through a surface that is in a conversion relationship,
A light flux distribution shaping means for shaping a light quantity distribution having a local maximum value in at least two positions separated from each other; and the illumination by an amount determined by the fineness of the decomposition pattern or the periodic direction of the at least two local maximum values. Adjusting means for adjusting the light flux distribution shaping means so as to be set at discrete positions eccentric from the optical axis of the optical system, wherein the adjusting means controls the light amount distribution between the first mask and the second mask. An exposure apparatus characterized by differentiating.
【請求項5】前記第1及び第2マスクの分解パターンを
前記所定領域内で重ね合わせるために、前記第1及び第
2マスクの各々と前記感光基板との相対位置関係を調整
する位置調整手段を更に備えることを特徴とする請求項
に記載の露光装置。
5. A position adjusting means for adjusting a relative positional relationship between each of the first and second masks and the photosensitive substrate so that the decomposition patterns of the first and second masks overlap in the predetermined area. Claims further comprising:
5. The exposure apparatus according to 4 .
【請求項6】感光基板に形成すべき全体パターンを複数
の分解されたパターンに分け、該分解パターンに照明光
を照射する照明光学系と、前記分解パターンの像を前記
感光基板上に投影する投影光学系とを備え、前記複数の
分解パターンの像を前記感光基板上の所定領域内に順次
転写する露光装置において、 前記全体パターンの中で、微細度、又は周期方向に差異
がある部分を複数のパターンに分解し、該複数の分解パ
ターンの少なくとも2つが個別に形成される同一マスク
上の互いに異なる領域に前記照明光が順次照射されるよ
うに、前記マスクと前記照明光の照射領域との関係を変
更する変更手段と、 前記照明光学系内で前記マスクとほぼフーリエ変換の関
係になる面を通る前記照明光を、互いに分離した少なく
とも2つの位置で極大値を有する光量分布に成形する光
束分布成形手段と、 前記少なくとも2つの極大値を、前記分解パターンの微
細度、又は周期方向に応じて決まる量だけ、前記照明光
学系の光軸に対して偏心した離散的な位置に設定するよ
うに前記光束分布成形手段を調整する調整手段とを備
え、 前記調整手段によって前記少なくとも2つの分解パター
ンで前記光量分布を異ならせることを特徴とする露光装
置。
6. An illumination optical system that divides an entire pattern to be formed on a photosensitive substrate into a plurality of decomposed patterns and irradiates the decomposition pattern with illumination light, and projects an image of the decomposition pattern onto the photosensitive substrate. An exposure apparatus comprising a projection optical system and sequentially transferring images of the plurality of separation patterns to a predetermined region on the photosensitive substrate, wherein, in the entire pattern, a portion having a difference in fineness or a periodic direction is used. The mask and the irradiation area of the illumination light are separated into a plurality of patterns so that the different areas on the same mask on which at least two of the plurality of decomposition patterns are individually formed are sequentially irradiated with the illumination light. Changing means for changing the relationship between: the illumination light passing through a surface of the illumination optical system that is substantially in a Fourier transform relationship with the mask, at a maximum at at least two positions separated from each other; A light flux distribution shaping means for shaping into a light quantity distribution having, the at least two local maxima being decentered with respect to the optical axis of the illumination optical system by an amount determined according to the fineness of the decomposition pattern, or the periodic direction. Adjusting means for adjusting the light flux distribution shaping means so as to set the light flux distribution shaping means at discrete positions, wherein the adjusting means makes the light amount distribution different between the at least two decomposition patterns.
【請求項7】前記調整手段は、前記照明光の照射によっ
て前記分解パターンから発生する0次回折光と±n次回
折光の一方とが前記光軸からほぼ等距離に分布するよう
に前記光量分布を調整することを特徴とする請求項
記載の露光装置。
7. The apparatus according to claim 1, wherein the adjusting unit is configured to generate a zero-order diffracted light generated from the decomposition pattern by irradiation of the illumination light and a ± n-order diffracted light.
The exposure apparatus according to claim 4 or 6 , wherein the light amount distribution is adjusted so that one of the folded lights is distributed substantially equidistant from the optical axis.
【請求項8】照明光学系を介してマスクに照射される照
明光で感光基板を露光する方法において、前記感光基板上で複数のパターンを合成して1つのパタ
ーンを形成するために、前記複数のパターンは互いに微
細度又は周期方向が異なる少なくとも第1及び第2パタ
ーンを含み、 前記照明光を前記第1パターンに照射して
前記感光基板を露光し、前記第2パターンに応じて前記
前記照明光学系内で前記マスクのパターン面とほぼフー
リエ変換の関係となる所定面上での前記照明光の光量
布を変更するとともに、前記光量分布が変更された照明
光を前記第2パターンに照射して前記感光基板を露光す
ることを特徴とする露光方法。
8. A method of exposing a photosensitive substrate with illumination light applied to a mask via an illumination optical system, wherein a plurality of patterns are synthesized on the photosensitive substrate to form one pattern.
The plurality of patterns are finely aligned with each other to form a pattern.
At least first and second patterns having different fineness or periodic direction
Comprises over emissions, by irradiating the illumination light to the first pattern exposing the photosensitive substrate, substantially Fu and the pattern surface of said mask in said illumination optical system according to the second pattern
With changing the amount of light fraction <br/> distribution of the illumination light on the predetermined plane which is a relation of Fourier transform, exposing the photosensitive substrate by irradiating the illumination light in which the light amount distribution is changed to the second pattern An exposure method, comprising:
【請求項9】前記照明光は、前記所定面上での光量分布
が前記照明光学系の光軸外で高められることを特徴とす
る請求項に記載の露光方法。
9. The exposure method according to claim 8 , wherein the illumination light has a light amount distribution on the predetermined surface which is enhanced outside the optical axis of the illumination optical system.
【請求項10】照明光学系を介してマスクに照射される
照明光で感光基板を露光する方法において、前記感光基板上に形成すべきパターンを、微細度、又は
周期方向が異なる複数のパターンに分けるとともに、
記照明光を前記複数のパターンにそれぞれ照射して前記
感光基板を多重露光するとき前記複数のパターンにそ
れぞれ対応して前記照明光学系内で前記マスクのパター
ン面とほぼフーリエ変換の関係となる所定面上での前記
照明光の光量分布を変更することを特徴とする露光方
法。
10. A method of exposing a photosensitive substrate with illumination light applied to a mask via an illumination optical system, wherein a pattern to be formed on the photosensitive substrate has a fineness or
Together into a plurality of patterns periodic direction is different, when the multiple exposure the photosensitive substrate by irradiating each said illumination light to said plurality of patterns, its said plurality of patterns
Each of the mask patterns in the illumination optical system corresponds to the
An exposure method characterized by changing a light amount distribution of the illumination light on a predetermined surface which has a relationship of a Fourier transform with the illumination surface.
【請求項11】前記光量分布を変更するために、前記照
明光学系内の光学部材を交換することを特徴とする請求
項8〜10のいずれか一項に記載の露光方法。
11. The light source for changing the light amount distribution.
Claims characterized by exchanging an optical member in a bright optical system.
Item 10. The exposure method according to any one of Items 8 to 10 .
【請求項12】前記光学部材は、前記照明光を入射して
回折光を発生する回折光学素子を含むことを特徴とする
請求項11に記載の露光方法。
12. The optical member receives the illumination light and
Including a diffractive optical element that generates diffracted light
The exposure method according to claim 11 .
【請求項13】前記回折光学素子は0次回折光の発生が
抑えられる位相型であることを特徴とする請求項12
記載の露光方法。
13. The diffractive optical element generates zero-order diffracted light.
13. The exposure method according to claim 12 , wherein the exposure method is a phase type that can be suppressed .
【請求項14】前記光学部材は、前記照明光学系内でオ
プティカルインテグレータに対してその入射側に配置さ
れることを特徴とする請求項11〜13のいずれか一項
に記載の露光方法。
14. An illumination optical system comprising:
Placed on the entrance side of the optical integrator
The exposure method according to any one of claims 11 to 13, wherein the exposure method is performed.
【請求項15】照明光学系を介して光源からの照明光を
マスクに照射し、前記マスクを介して前記照明光で感光
基板を露光する方法において、 前記感光基板上で照明条件が異なる第1及び第2パター
ンを含む複数のパターンを合成して1つのパターンを形
成するために、前記複数のパターンにそれぞれ前記照明
光を照射して前記感光基板を多重露光するとき、前記照
明光学系内で前記マスクのパターン面とほぼフーリエ変
換の関係となる所定面上での前記照明光の光量分布を、
前記第1パターンと前記第2パターンとで異ならせるた
めに、前記照明光学系内で前記照明光を入射して回折光
を発生する回折光学素子を交換し、前記第1パターンで
は前記所定面上での光量分布を光軸外で高めるために用
いられる回折光学素子を前記照明光学系内に配置する
とを特徴とする露光方法。
15. An illumination light from a light source through an illumination optical system.
Irradiates the mask and is exposed to the illumination light through the mask
In a method of exposing a substrate, first and second patterns having different illumination conditions on the photosensitive substrate.
Form a single pattern by combining multiple patterns including
Illuminating each of the plurality of patterns to achieve
When irradiating light to perform multiple exposure on the photosensitive substrate,
In the bright optical system, the pattern surface of the mask is almost Fourier transformed.
The light amount distribution of the illumination light on a predetermined surface that is a replacement relationship,
The first pattern and the second pattern are different.
In order to make the illumination light incident on the illumination optical system and diffracted light
Replace the diffractive optical element that generates
Is used to enhance the light amount distribution on the predetermined surface outside the optical axis.
An exposure method , wherein a diffractive optical element is disposed in the illumination optical system .
【請求項16】前記回折光学素子は前記光源と前記照明
光学系内のオプティカルインテグレータとの間に配置さ
れることを特徴とする請求項15に記載の露光方法。
16. The diffractive optical element includes the light source and the illumination.
Between the optical integrator in the optical system
The exposure method according to claim 15 , wherein the exposure is performed.
【請求項17】前記所定面上での光量分布を変更すると
き、前記照明光学系内のズームレンズ 系を用いることを
特徴とする請求項15又は16に記載の露光方法。
17. When the light amount distribution on the predetermined surface is changed,
Using a zoom lens system in the illumination optical system.
17. The exposure method according to claim 15, wherein the exposure method comprises:
【請求項18】光源からの照明光をマスクに照射する照
明光学系を有し、前記マスクを介して前記照明光で感光
基板を露光する装置において、前記照明光学系内で前記マスクのパターン面とほぼフー
リエ変換の関係となる所定面上での前記照明光の光量分
布を変更するために、前記照明光学系内で前記照明光を
入射して回折光を発生する回折光学素子を交換する手段
を備え、 前記感光基板上で照明条件が異なる第1及び第2パター
ンを含む複数のパターンを合成して1つのパターンを形
成するために、 前記複数のパターンにそれぞれ前記照明
光を照射して前記感光基板を多重露光するとき、前記交
換手段によって前記第1パターンでは前記光量分布を光
軸外で高めるために用いられる第1回折光学素子が前記
照明光学系内に配置され、かつ前記第2パターンでは前
記第1回折光学素子と異なる第2回折光学素子が前記照
明光学系内に配置されることを特徴とする露光装置。
18. An apparatus for irradiating a mask with illumination light from a light source and irradiating a photosensitive substrate with the illumination light through the mask, wherein a pattern surface of the mask is provided in the illumination optical system. And almost foo
The light amount of the illumination light on a predetermined surface which is related to the Rier transform
Illuminating light in the illumination optics to change the cloth
Means for replacing a diffractive optical element that generates diffracted light upon incidence
And first and second patterns having different illumination conditions on the photosensitive substrate.
Form a single pattern by combining multiple patterns including
When irradiating the plurality of patterns with the illumination light to perform multiple exposure on the photosensitive substrate ,
The light amount distribution in the first pattern is changed
The first diffractive optical element used for off-axis enhancement is
Being disposed in the illumination optical system, and in the second pattern,
The second diffractive optical element, which is different from the first diffractive optical element,
An exposure apparatus, which is disposed in a bright optical system.
【請求項19】前記第1及び第2回折光学素子はそれぞ
れ0次回折光の発生が抑えられる位相型であることを特
徴とする請求項18に記載の露光装置。
19. The first and second diffractive optical elements each include:
It is a phase type that suppresses the generation of zero-order diffracted light.
19. The exposure apparatus according to claim 18 , wherein
【請求項20】前記第1及び第2回折光学素子はそれぞ
れ前記光源と前記照明光学系内のオプティカルインテグ
レータとの間に配置されることを特徴とする請求項18
又は19に記載の露光装置。
20. The first and second diffractive optical elements are each
Optical integration in the light source and the illumination optical system.
19. A device according to claim 18, wherein the device is disposed between the radiator and the radiator.
Or the exposure apparatus according to 19 .
【請求項21】前記光量分布の変更に用いられ、前記照
明光学系内に配置されるズームレンズ系を更に備えるこ
とを特徴とする請求項18〜20のいずれか一項に記載
の露光装置。
21. An illumination system according to claim 21, which is used for changing said light amount distribution.
And a zoom lens system arranged in the bright optical system.
The exposure apparatus according to any one of claims 18 to 20, wherein:
【請求項22】前記ズームレンズ系は、前記照明光学系
内で前記回折光学素子とオプティカルインテグレータと
の間に配置されることを特徴とする請求項21に記載の
露光装置。
22. The illumination optical system according to claim 22, wherein the zoom lens system includes the illumination optical system.
Within the diffractive optical element and the optical integrator
The exposure apparatus according to claim 21 , wherein the exposure apparatus is disposed between the exposure apparatuses.
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