JP2003068607A - Aligner and exposure method - Google Patents

Aligner and exposure method

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JP2003068607A
JP2003068607A JP2001252961A JP2001252961A JP2003068607A JP 2003068607 A JP2003068607 A JP 2003068607A JP 2001252961 A JP2001252961 A JP 2001252961A JP 2001252961 A JP2001252961 A JP 2001252961A JP 2003068607 A JP2003068607 A JP 2003068607A
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Japan
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surface light
optical system
light sources
pupil
position coordinate
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JP2001252961A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Tanitsu
修 谷津
Yuichiro Takeuchi
裕一郎 竹内
Shigeru Hirukawa
茂 蛭川
Kyoichi Suwa
恭一 諏訪
Toshiji Nakajima
利治 中島
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligner which enables exposure under the optimum illumination condition, without depending on the directivity of fine pattern on a reticle. SOLUTION: The aligner is provided with an illumination optical system (1-7) for illuminating the reticle (R), in which a pattern to be transferred is formed, and a projection optical system (PL) for forming an image of the pattern of the reticle on a substrate (W). The illumination optical system has a pupil-shape forming means (6) for forming four practical surface light sources on the pupil surface or the surface in the vicinity of the pupil surface. In order to make a resist pattern to be transferred or a substrate pattern to be formed via passing process have a desired size and form, the formation means (6) sets the position coordinates of the longitudinal direction of the four practical surface light sources to be made practically different from the position coordinates in the traversal direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置および露
光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素
子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフ
ィー工程で製造するための露光装置および露光方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method, and more particularly to an exposure apparatus and an exposure method for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, an image pickup element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, etc. by a lithography process. .

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の典型的な露光装置においては、
光源から射出された光束が、オプティカルインテグレー
タとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源から
なる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次
光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近
傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデ
ンサーレンズに入射する。
2. Description of the Related Art In a typical exposure apparatus of this type,
The light flux emitted from the light source forms a secondary light source as a substantial surface light source including a large number of light sources via a fly-eye lens as an optical integrator. The light flux from the secondary light source is incident on the condenser lens after being limited through an aperture stop arranged near the rear focal plane of the fly-eye lens.

【0003】コンデンサーレンズにより集光された光束
は、所定のパターンが形成されたレチクル(マスク)を
重畳的に照明する。レチクルのパターンを透過した光
は、投影光学系を介してウエハ上に結像する。こうし
て、ウエハ上には、レチクルパターンが投影露光(転
写)される。なお、レチクルに形成されたパターンは高
集積化されており、この微細パターンをウエハ上に正確
に転写するにはウエハ上において均一な照度分布を得る
ことが不可欠である。
The luminous flux condensed by the condenser lens illuminates a reticle (mask) having a predetermined pattern in a superimposed manner. The light transmitted through the reticle pattern forms an image on the wafer via the projection optical system. Thus, the reticle pattern is projected and exposed (transferred) on the wafer. Note that the pattern formed on the reticle is highly integrated, and it is essential to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer this fine pattern onto the wafer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】近年においては、フラ
イアイレンズの射出側に配置された開口絞りの開口部
(光透過部)の大きさを変化させることにより、フライ
アイレンズにより形成される二次光源の大きさを変化さ
せて、照明のコヒーレンシィσ(σ値=開口絞り径/投
影光学系の瞳径、あるいはσ値=照明光学系の射出側開
口数/投影光学系の入射側開口数)を変化させる技術が
注目されている。
In recent years, the size of the aperture (light transmitting portion) of the aperture stop arranged on the exit side of the fly-eye lens is changed to form the fly-eye lens. By changing the size of the next light source, the coherency of illumination σ (σ value = aperture stop diameter / pupil diameter of the projection optical system, or σ value = exit side numerical aperture of the illumination optical system / entrance side aperture of the projection optical system The technique of changing the number is drawing attention.

【0005】また、フライアイレンズの射出側に配置さ
れた開口絞りの開口部の形状を輪帯状や四つ穴状(すな
わち4極状)に設定することにより、フライアイレンズ
により形成される二次光源の形状を輪帯状や4極状に制
限して、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技
術が注目されている。しかしながら、上述のような従来
技術では、レチクル上の微細パターンの方向性に依存す
ることなく、最適な照明条件を実現することができなか
った。
Further, by setting the shape of the aperture of the aperture stop arranged on the exit side of the fly-eye lens to be a ring shape or a four-hole shape (that is, a quadrupole shape), a fly-eye lens is used. A technique for limiting the shape of the secondary light source to a ring shape or a quadrupole shape to improve the depth of focus and the resolution of the projection optical system has attracted attention. However, in the conventional technique as described above, the optimum illumination condition cannot be realized without depending on the directionality of the fine pattern on the reticle.

【0006】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、レチクル上の微細パターンの方向性に依存す
ることなく、最適な照明条件にしたがって露光を行うこ
とのできる露光装置および露光方法を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an exposure apparatus and an exposure method capable of performing exposure under optimum illumination conditions without depending on the directionality of a fine pattern on a reticle. The purpose is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第1発明では、転写すべきパターンの形成
されたレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクル
のパターンの像を基板上に形成する投影光学系とを備え
た露光装置において、前記照明光学系は、該照明光学系
の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面光源を形
成するための瞳形状形成手段を有し、前記瞳形状形成手
段は、転写されるレジストパターンまたはプロセスを経
て形成される基板パターンを所望の大きさおよび形状と
するために、前記4つの実質的な面光源の前記瞳面また
はその近傍の面上における縦方向の位置座標と横方向の
位置座標とが実質的に異なるように設定することを特徴
とする露光装置を提供する。
In order to solve the above problems, in the first invention of the present invention, an illumination optical system for illuminating a reticle on which a pattern to be transferred is formed, and an image of the reticle pattern are formed on a substrate. In an exposure apparatus including a projection optical system formed above, the illumination optical system forms a pupil shape forming unit for forming four substantial surface light sources on a pupil surface of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof. The pupil shape forming means has the pupil planes of the four substantial surface light sources in order to make a resist pattern transferred or a substrate pattern formed through a process have a desired size and shape. Provided is an exposure apparatus, wherein the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate on a surface in the vicinity thereof are set so as to be substantially different from each other.

【0008】本発明の第2発明では、複数のチップパタ
ーンを有するレチクルを照明する照明光学系と、前記レ
チクルのパターンの像を基板上に形成する投影光学系と
を備えた露光装置において、前記照明光学系は、該照明
光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面光
源を形成するための瞳形状形成手段を有し、前記瞳形状
形成手段は、前記チップパターンの長辺方向に応じて、
前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の
面上における縦方向の位置座標および横方向の位置座標
のうちの少なくとも一方を、前記縦方向の位置座標と前
記横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定する
ことを特徴とする露光装置を提供する。
According to a second aspect of the present invention, in an exposure apparatus comprising an illumination optical system for illuminating a reticle having a plurality of chip patterns, and a projection optical system for forming an image of the reticle pattern on a substrate, The illumination optical system has a pupil shape forming means for forming four substantially surface light sources on a pupil plane of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof, and the pupil shape forming means has a length of the chip pattern. Depending on the side direction,
At least one of a vertical position coordinate and a horizontal position coordinate on the pupil plane of the four substantial surface light sources or a surface in the vicinity thereof is defined as the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate. There is provided an exposure apparatus characterized in that and are set so as to be substantially different from each other.

【0009】第2発明の好ましい態様によれば、前記瞳
形状形成手段は、転写されるレジストパターンまたはプ
ロセスを経て形成される基板パターンを所望の大きさお
よび形状とするために、前記4つの実質的な面光源の前
記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標
と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定す
る。
According to a preferred embodiment of the second aspect of the invention, the pupil shape forming means has the above-mentioned four features in order to make a resist pattern to be transferred or a substrate pattern formed through a process into a desired size and shape. The vertical position coordinate and the horizontal position coordinate on the pupil plane of the conventional surface light source or on the plane near the pupil plane are set to be substantially different from each other.

【0010】第1発明または第2発明の好ましい態様に
よれば、前記瞳形状形成手段は、光近接効果補正が施さ
れた前記レチクルを介して得られる前記レジストパター
ンまたは前記基板パターンの縦方向の線幅および横方向
の線幅のうちの少なくとも一方を調整するために、前記
4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上
における縦方向の位置座標および横方向の位置座標を設
定する。また、前記瞳形状形成手段は、前記4つの実質
的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦
方向の位置座標と横方向の位置座標との比率を、1割以
上の比率に従って異なるように設定することが好まし
い。さらに、前記瞳形状形成手段は、前記4つの実質的
な面光源の各々の形状を円形状に設定することが好まし
い。
According to a preferred aspect of the first invention or the second invention, the pupil shape forming means is arranged in the vertical direction of the resist pattern or the substrate pattern obtained through the reticle on which the optical proximity effect is corrected. In order to adjust at least one of the line width and the line width in the horizontal direction, the position coordinate in the vertical direction and the position coordinate in the horizontal direction on the pupil plane or the plane in the vicinity of the four substantial surface light sources are calculated. Set. Further, the pupil shape forming means sets the ratio between the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate on the pupil plane of the four substantial surface light sources or the plane in the vicinity thereof according to a ratio of 10% or more. It is preferable to set them differently. Further, it is preferable that the pupil shape forming unit sets each of the four substantial surface light sources to a circular shape.

【0011】また、第1発明または第2発明の好ましい
態様によれば、前記瞳形状形成手段は、通過する光束を
制限するための開口絞りを有する。この場合、前記瞳形
状形成手段は、照明光路に対して挿脱可能に構成された
複数の開口絞りを有することが好ましい。また、前記瞳
形状形成手段は、光束を所定断面の光束に変換するため
の回折光学素子を有することが好ましい。この場合、前
記瞳形状形成手段は、照明光路に対して挿脱可能に構成
された複数の回折光学素子を有することが好ましい。
Further, according to a preferred aspect of the first invention or the second invention, the pupil shape forming means has an aperture stop for limiting a light flux passing therethrough. In this case, it is preferable that the pupil shape forming unit has a plurality of aperture stops that are configured to be insertable into and removable from the illumination optical path. Further, it is preferable that the pupil shape forming unit has a diffractive optical element for converting a light beam into a light beam having a predetermined cross section. In this case, it is preferable that the pupil shape forming unit has a plurality of diffractive optical elements configured to be insertable into and removable from the illumination optical path.

【0012】本発明の第3発明では、照明光学系を介し
てレチクルを照明し、該レチクルに形成されたパターン
の像を基板上に投影する露光方法において、転写される
レジストパターンまたはプロセスを経て形成される基板
パターンを所望の大きさおよび形状とするために、前記
照明光学系の瞳面またはその近傍の面に、前記瞳面また
はその近傍の面上における縦方向の位置座標と横方向の
位置座標とが実質的に異なるように設定された4つの実
質的な面光源を形成することを特徴とする露光方法を提
供する。
According to a third aspect of the present invention, in an exposure method for illuminating a reticle through an illumination optical system and projecting an image of a pattern formed on the reticle onto a substrate, a resist pattern or process to be transferred is used. In order to make the formed substrate pattern have a desired size and shape, a vertical position coordinate and a horizontal direction on the pupil plane of the illumination optical system or a plane in the vicinity thereof are defined on the pupil plane or a plane in the vicinity thereof. Provided is an exposure method, which comprises forming four substantially planar light sources whose position coordinates are substantially different from each other.

【0013】本発明の第4発明では、複数のチップパタ
ーンを有するレチクルを照明光学系を介して照明し、該
レチクルに形成されたパターンの像を基板上に投影する
露光方法において、前記照明光学系の瞳面またはその近
傍の面に4つの実質的な面光源を形成し、前記チップパ
ターンの長辺方向に応じて、前記4つの実質的な面光源
の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置
座標および横方向の位置座標のうちの少なくとも一方
を、前記縦方向の位置座標と前記横方向の位置座標とが
実質的に異なるように設定することを特徴とする露光方
法を提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the exposure method for illuminating a reticle having a plurality of chip patterns through an illumination optical system and projecting an image of the pattern formed on the reticle onto a substrate, the illumination optical Four substantial surface light sources are formed on a pupil surface of the system or a surface in the vicinity thereof, and the four substantially surface light sources are formed on the pupil surface or a surface in the vicinity thereof according to the long side direction of the chip pattern. In at least one of the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate in, the exposure method is characterized in that the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate are set to be substantially different from each other. provide.

【0014】第4発明の好ましい態様によれば、転写さ
れるレジストパターンまたはプロセスを経て形成される
基板パターンを所望の大きさおよび形状とするために、
前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の
面上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが
実質的に異なるように設定する。
According to a preferred aspect of the fourth invention, in order to make a resist pattern to be transferred or a substrate pattern formed through a process have a desired size and shape,
The position coordinates in the vertical direction and the position coordinates in the horizontal direction of the four substantial surface light sources on the pupil plane or a surface in the vicinity thereof are set to be substantially different.

【0015】第3発明または第4発明の好ましい態様に
よれば、前記レチクルとして光近接効果補正が施された
レチクルを用い、該光近接効果補正が施されたレチクル
を介して得られる前記レジストパターンまたは前記基板
パターンの縦方向の線幅および横方向の線幅のうちの少
なくとも一方を調整するために、前記4つの実質的な面
光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の
位置座標および横方向の位置座標を設定する。また、前
記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面
上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標との比
率を、1割以上の比率に従って異なるように設定するこ
とが好ましい。
According to a preferred aspect of the third invention or the fourth invention, a reticle having an optical proximity effect correction is used as the reticle, and the resist pattern obtained through the reticle having the optical proximity effect correction is used. Alternatively, in order to adjust at least one of a vertical line width and a horizontal line width of the substrate pattern, a vertical position of the four substantial surface light sources on the pupil plane or a plane in the vicinity thereof. Set coordinates and lateral position coordinates. Further, the ratios of the vertical position coordinates and the horizontal position coordinates on the pupil plane or the planes in the vicinity of the four substantial surface light sources may be set to be different according to a ratio of 10% or more. preferable.

【0016】本発明の第5発明では、転写すべきパター
ンが形成されたレチクルを照明する照明光学系と、前記
レチクルのパターンの像を基板上に形成する投影光学系
とを備えた露光装置において、前記照明光学系は、該照
明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面
光源を形成するための瞳形状形成手段を有し、前記瞳形
状形成手段が形成する前記4つの実質的な面光源の前記
照明光学系の瞳面またはその近傍の面での縦方向の位置
座標をyとし、前記4つの実質的な面光源の前記照明光
学系の瞳面またはその近傍の面での横方向の位置座標を
xとするとき、前記瞳形状形成手段は、前記位置座標y
に対する前記位置座標xの比が1.1以上となるように
前記4つの実質的な面光源を形成する第1の照明モード
と、前記位置座標yに対する前記位置座標xの比が1/
1.1以下となるように前記4つの実質的な面光源を形
成する第2の照明モードとを有することを特徴とする露
光装置を提供する。
A fifth aspect of the present invention is an exposure apparatus including an illumination optical system that illuminates a reticle on which a pattern to be transferred is formed, and a projection optical system that forms an image of the reticle pattern on a substrate. The illumination optical system has a pupil shape forming means for forming four substantially planar light sources on a pupil plane of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof, and the pupil shape forming means forms the pupil shape forming means. Let y be the position coordinates in the vertical direction on the pupil plane of the illumination optical system of the two substantial surface light sources or in the vicinity thereof, and let y be the pupil plane of the illumination optical system of the four substantial surface light sources or the vicinity thereof. When the position coordinate in the horizontal direction on the plane is x, the pupil shape forming means is configured to move the position coordinate y.
And a ratio of the position coordinate x to the first illumination mode that forms the four substantial surface light sources such that the ratio of the position coordinate x is 1.1 or more.
An exposure apparatus is provided which has a second illumination mode for forming the four substantial surface light sources so as to be 1.1 or less.

【0017】本発明の第6発明では、照明光学系を介し
てレチクルを照明し、投影光学系を介して前記レチクル
に形成されたパターンの像を基板上に投影する露光方法
において、前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面に
4つの実質的な面光源を形成し、前記4つの実質的な面
光源の前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面での縦
方向の位置座標をyとし、前記4つの実質的な面光源の
前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面での横方向の
位置座標をxとするとき、前記位置座標yに対する前記
位置座標xの比が1.1以上となるように前記4つの実
質的な面光源を形成する第1の照明モードと、前記位置
座標yに対する前記位置座標xの比が1/1.1以下と
なるように前記4つの実質的な面光源を形成する第2の
照明モードとを有することを特徴とする露光方法を提供
する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the exposure method of illuminating a reticle via an illumination optical system and projecting an image of a pattern formed on the reticle onto a substrate via a projection optical system, the illumination optical system is used. Four substantial surface light sources are formed on the pupil plane of the system or in the vicinity thereof, and vertical position coordinates of the four substantially surface light sources on the pupil plane of the illumination optical system or in the vicinity thereof are defined. Let y be x, and x be the lateral position coordinates of the four substantial surface light sources on the pupil plane of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof, then the ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 1 The first illumination mode that forms the four substantial surface light sources so as to be 1 or more, and the four illumination modes that the ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 1 / 1.1 or less. And a second illumination mode that forms a substantially surface light source. To provide an exposure method comprising Rukoto.

【0018】本発明の第7発明では、転写すべきパター
ンが形成されたレチクルを照明する照明光学系と、前記
レチクルのパターンの像を基板上に形成する投影光学系
とを備えた露光装置において、前記照明光学系は、該照
明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面
光源を形成するための瞳形状形成手段を有し、前記瞳形
状形成手段は、前記瞳形状形成手段が形成する前記4つ
の実質的な面光源のうちの1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及び sin-1{(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, を満足する第1の照明モードと、前記4つの実質的な面
光源のうちの前記1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及び π/4<θ<π/2−sin-1{(rs)/(1−rs)}, を満足する第2の照明モードとを有することを特徴とす
る露光装置を提供する。
According to a seventh aspect of the present invention, in an exposure apparatus provided with an illumination optical system for illuminating a reticle on which a pattern to be transferred is formed, and a projection optical system for forming an image of the reticle pattern on a substrate. The illumination optical system has a pupil shape forming unit for forming four substantially planar light sources on a pupil plane of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof, and the pupil shape forming unit is the pupil shape forming unit. The center of gravity of one surface light source of the four substantial surface light sources formed by the forming means is 0.5 <r <1-rs, and sin −1 {(rs) / (1-rs)} The first illumination mode satisfying <θ <π / 4, and the gravity center position of the one surface light source of the four substantial surface light sources are 0.5 <r <1-rs, and π. / 4 <θ <π / 2 -sin -1 {(rs) / (1-rs)}, and a second illumination mode that satisfies To provide an exposure apparatus characterized and.

【0019】本発明の第8発明では、照明光学系を介し
てレチクルを照明し、投影光学系を介して前記レチクル
に形成されたパターンの像を基板上に投影する露光方法
において、前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面に
4つの実質的な面光源を形成し、前記4つの実質的な面
光源のうちの1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及び sin-1{(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, を満足する第1の照明モードと、前記4つの実質的な面
光源のうちの前記1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及び π/4<θ<π/2−sin-1{(rs)/(1−rs)}, を満足する第2の照明モードとを有することを特徴とす
る露光方法を提供する。
According to an eighth aspect of the present invention, in the exposure method of illuminating a reticle through an illumination optical system and projecting an image of a pattern formed on the reticle onto a substrate through a projection optical system, the illumination optical system Four substantial surface light sources are formed on the pupil plane of the system or a surface in the vicinity thereof, and the center of gravity of one of the four substantially surface light sources is 0.5 <r <1-rs. , And sin −1 {(rs) / (1-rs)} <θ <π / 4, and the one surface light source of the one of the four substantial surface light sources. A second illumination mode in which the position of the center of gravity satisfies 0.5 <r <1-rs, and π / 4 <θ <π / 2-sin −1 {(rs) / (1-rs)}, There is provided an exposure method characterized by having.

【0020】ただし、第7および第8発明において、r
は、前記1つの面光源の重心位置を前記瞳面またはその
近傍の前記面上で前記照明光学系の光軸を極として極座
標(r,θ)で表した際の動径であり、前記投影光学系
の瞳の半径を1として規格化されているものである。そ
して、第7および第8発明において、θは、前記1つの
面光源の重心位置を前記瞳面またはその近傍の前記面上
で前記照明光学系の光軸を極として極座標(r,θ)で
表した際の偏角であり、rsは前記1つの面光源におけ
る重心位置から最周縁までの距離である。
However, in the seventh and eighth inventions, r
Is a radius vector when the position of the center of gravity of the one surface light source is represented by polar coordinates (r, θ) on the surface of the pupil plane or in the vicinity thereof with the optical axis of the illumination optical system as a pole, and It is standardized with the radius of the pupil of the optical system being 1. Further, in the seventh and eighth inventions, θ is a polar coordinate (r, θ) with the optical axis of the illumination optical system as a pole on the center of gravity of the one surface light source on the pupil plane or on the surface in the vicinity thereof. This is the declination angle when expressed, and rs is the distance from the position of the center of gravity to the outermost edge of the one surface light source.

【0021】第7発明または第8発明の好ましい態様に
よれば、前記4つの実質的な面光源は、前記瞳面または
その近傍の前記面上において前記光軸を中心として2回
回転対称に配置される。
According to a preferred aspect of the seventh invention or the eighth invention, the four substantial surface light sources are arranged on the surface of the pupil plane or in the vicinity thereof in a rotational symmetry about the optical axis twice. To be done.

【0022】第5、第6、第7または第8発明の好まし
い態様によれば、前記第1の照明モードでは、前記位置
座標yに対する前記位置座標xの比が1.2以上となる
ように前記4つの実質的な面光源を形成し、前記第2の
照明モードでは、前記位置座標yに対する前記位置座標
xの比が0.83以下となるように前記4つの実質的な
面光源を形成する。
According to a preferred aspect of the fifth, sixth, seventh or eighth invention, in the first illumination mode, the ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 1.2 or more. The four substantial surface light sources are formed, and in the second illumination mode, the four substantial surface light sources are formed such that the ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 0.83 or less. To do.

【0023】第5、第6、第7または第8発明の好まし
い態様によれば、前記投影光学系の前記レチクル側開口
数に対する前記4つの実質的な面光源からの4つの光束
の各々の開口数の比をσsとするとき、 0.1≦σs≦0.3 を満足する。
According to a preferred aspect of the fifth, sixth, seventh or eighth invention, each aperture of the four light beams from the four substantial surface light sources with respect to the reticle side numerical aperture of the projection optical system is increased. When the number ratio is σs, 0.1 ≦ σs ≦ 0.3 is satisfied.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】露光装置では、パターンサイズの
微細化が進んでk1ファクター(線幅=k1×λ/N
A:λは波長、NAは開口数)が小さくなると、解像寸
法が目標寸法からずれて異常な線幅となる現象や、レジ
ストパターンのレチクルパターンに対する忠実度が劣化
する現象や、解像力のパターン種依存性が顕著化する現
象などが現れる。例えば、設計上で90度であるはずの
パターンの角が丸くなる現象や、ライン端が短くなる現
象や、ラインの幅が太る/細る現象等が現れる。これら
の現象は、総称して光近接効果(OPE:Optical Prox
imity Effect)と呼ばれている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In an exposure apparatus, as the pattern size becomes finer, k1 factor (line width = k1 × λ / N
A: When λ is a wavelength and NA is a numerical aperture), the resolution dimension deviates from the target dimension and becomes an abnormal line width, the fidelity of the resist pattern to the reticle pattern deteriorates, and the resolution pattern The phenomenon that the species dependence becomes remarkable appears. For example, a phenomenon in which a corner of a pattern which should be 90 degrees in design is rounded, a phenomenon in which a line end is shortened, a phenomenon in which a line width is widened or thinned, and the like appear. These phenomena are collectively called the optical proximity effect (OPE: Optical Prox).
imity Effect).

【0025】このOPEは、本来は転写時の光による効
果を意味していたが、最近では光学的効果に加え、露光
量・レジスト種類・レジスト現像時間等のレジストプロ
セスや、エッチング、ゲート材料の種類などの様々な効
果(ウエハプロセス(基板プロセス)全体を通じて生じ
る効果)を含めて用いられている。本発明においては、
広義のOPE(ウエハプロセス全体を通して生じる効
果)を用いる。
Originally, this OPE meant the effect of light at the time of transfer, but recently, in addition to the optical effect, the resist process such as exposure amount, resist type, resist development time, etching, and gate material It is used including various effects such as types (effects that occur throughout the wafer process (substrate process)). In the present invention,
Broadly defined OPE (effect that occurs throughout the wafer process) is used.

【0026】このようなOPEの原因としては、露光に
おける光学的要因(隣り合ったパターン間の透過光の干
渉)、レジストプロセス(ベーク温度、ベーク時間、現
像時間、レジスト種類、露光量等々)、基板の反射や基
板の凹凸、エッチングの影響等があげられる。具体的に
は、転写においては光の回折・干渉等の光学的要因に由
来する効果があり、レジスト現像におけるレジスト溶解
速度のパターン依存性、レジストをエッチングする際の
マイクロローディング効果(エッチング速度が、穴の口
径、又はエッチング幅が小さくなるにつれて低下する現
象)、エッチング速度のパターン依存性の効果などがあ
げられる。
The causes of such OPE are optical factors in exposure (interference of transmitted light between adjacent patterns), resist process (baking temperature, baking time, developing time, resist type, exposure amount, etc.), The influence of the reflection of the substrate, the unevenness of the substrate, the etching, etc. may be mentioned. Specifically, in transfer, there is an effect derived from optical factors such as diffraction and interference of light, pattern dependence of resist dissolution rate in resist development, microloading effect when etching resist (etching rate is The phenomenon is that the hole diameter or the etching width decreases as the etching width decreases), and the effect of pattern dependence of the etching rate.

【0027】半導体デバイスとしての所望の性能を達成
するためには、ウエハ上で設計パターンの所望の寸法及
び形状を実現する必要がある。そのためには、OPEに
よって生じるパターンの崩れ(エッチング後の仕上がり
寸法のずれ)を予めレチクル上で補正する(レチクル上
で設計寸法に補正をかける)ことが提案されている。こ
のレチクル上での補正は、光近接効果補正(OPC:Op
tical Proximity Correction)と呼ばれている。
In order to achieve a desired performance as a semiconductor device, it is necessary to realize a desired size and shape of a design pattern on a wafer. For that purpose, it has been proposed to correct the pattern collapse (deviation of the finished dimension after etching) caused by OPE on the reticle (correct the design dimension on the reticle). The correction on this reticle is performed by the optical proximity correction (OPC: Op
It is called tical Proximity Correction).

【0028】このようなOPCをレチクルに施す手法と
しては、例えばメインパターンに補助パターン(メイン
パターンと離れた位置に配置されるもの)、セリフパタ
ーン(パターンのコーナーに付加される修正用凸パター
ン)、インセクションパターン(パターンコーナーを切
り欠く修正用凹パターン)、ハンマーヘッド(パターン
に付加される修正用槌パターン)などを付加する手法
や、メインパターンの線幅を増加/減少させる手法など
がある。
As a method of applying such OPC to the reticle, for example, an auxiliary pattern (arranged at a position apart from the main pattern) on the main pattern, a serif pattern (correction convex pattern added to a corner of the pattern) , An insection pattern (correction concave pattern that cuts out pattern corners), a hammer head (correction mallet pattern added to the pattern), a method of increasing / decreasing the line width of the main pattern, etc. .

【0029】図1は、3個取りのDRAMチップの製造
に最適な4極照明を説明する図である。また、図2は、
4個取りのDRAMチップの製造に最適な4極照明を説
明する図である。図1(a)に示すように、スキャン露
光機のフィールド(25mm×33mm)内で3個取り
のDRAMチップが製造されるものと仮定する。この場
合、メモリセルは、図1(b)に示すように、縦方向に
最小ピッチを有し、横方向に少し長めのピッチを有す
る。
FIG. 1 is a diagram for explaining quadrupole illumination, which is optimum for manufacturing a three-chip DRAM chip. Also, in FIG.
It is a figure explaining the quadrupole illumination most suitable for manufacture of the DRAM chip of four pieces. As shown in FIG. 1A, it is assumed that three DRAM chips are manufactured in the field (25 mm × 33 mm) of the scan exposure machine. In this case, the memory cells have a minimum pitch in the vertical direction and a slightly longer pitch in the horizontal direction, as shown in FIG.

【0030】図1(b)に示すような縦方向に最小ピッ
チを有するレチクルパターンに対する最適な4極照明
は、図1(c)に示す通りである。すなわち、3個取り
のDRAMチップの製造に最適な4極照明は、照明光学
系の瞳面(またはその近傍の面)に形成される4つの実
質的な面光源が正方形の頂点に配置される通常の4極照
明ではなく、縦方向(レチクルパターンの最小ピッチ方
向に光学的に対応する方向)に沿って細長い長方形の頂
点に4つの実質的な面光源が配置される4極照明とな
る。
The optimum quadrupole illumination for the reticle pattern having the minimum pitch in the vertical direction as shown in FIG. 1 (b) is as shown in FIG. 1 (c). That is, in the quadrupole illumination most suitable for the manufacture of the three-piece DRAM chip, four substantial surface light sources formed on the pupil plane (or in the vicinity thereof) of the illumination optical system are arranged at the apexes of a square. The quadrupole illumination is not the usual quadrupole illumination, but four substantial surface light sources are arranged at the vertices of an elongated rectangle along the vertical direction (direction optically corresponding to the minimum pitch direction of the reticle pattern).

【0031】ところで、例えば0.25μmのデザイン
ルールで設計していたDRAMチップを0.18μmの
デザインルールで設計する場合、いわゆるチップシュリ
ンクにより各チップの面積は小さくなり、1回の露光で
3個取りしていたチップを4個取りすることが可能にな
る。すなわち、図2(a)に示すように、スキャン露光
機のフィールド(25mm×33mm)内で4個取りの
DRAMチップが製造される。この場合、メモリセル
は、図2(b)に示すように、横方向に最小ピッチを有
し、縦方向に少し長めのピッチを有する。
By the way, when a DRAM chip designed according to the design rule of 0.25 .mu.m is designed according to the design rule of 0.18 .mu.m, the area of each chip becomes small due to so-called chip shrink, and three chips are obtained by one exposure. It becomes possible to take four chips that had been taken. That is, as shown in FIG. 2A, four DRAM chips are manufactured within the field (25 mm × 33 mm) of the scan exposure machine. In this case, the memory cells have a minimum pitch in the horizontal direction and a slightly longer pitch in the vertical direction, as shown in FIG.

【0032】図2(b)に示すような横方向に最小ピッ
チを有するレチクルパターンに対する最適な4極照明
は、図2(c)に示す通りである。すなわち、4個取り
のDRAMチップの製造に最適な4極照明は、4つの実
質的な面光源が正方形の頂点に配置される通常の4極照
明ではなく、横方向(レチクルパターンの最小ピッチ方
向に光学的に対応する方向)に沿って細長い長方形の頂
点に4つの実質的な面光源が配置される4極照明とな
る。換言すれば、3個取りの場合と4個取りの場合とを
比較すると、レチクルパターンの最小ピッチ方向が90
度異なるので、4つの実質的な面光源が配置される長方
形の長手方向も90度異なることになる。
The optimum quadrupole illumination for the reticle pattern having the minimum lateral pitch as shown in FIG. 2 (b) is as shown in FIG. 2 (c). That is, the optimum quadrupole illumination for manufacturing a four-chip DRAM chip is not the normal quadrupole illumination in which four substantial surface light sources are arranged at the vertices of a square, but the lateral direction (the minimum pitch direction of the reticle pattern). Quadrupole illumination in which four substantially planar light sources are arranged at the vertices of an elongated rectangle along the direction (corresponding to the optical direction). In other words, comparing the case of three-piece and the case of four-piece, the minimum pitch direction of the reticle pattern is 90.
Since they are different from each other, the longitudinal directions of the rectangles in which the four substantially surface light sources are arranged are also different from each other by 90 degrees.

【0033】なお、メモリセルのアクティブパターン
(Active (Isolation) Pattern)について、パターンピ
ッチが最小となる方向(図1(b)における縦方向)の
線幅制御が重要であることは当然であるが、キャパシタ
に相当するトレンチノードやスタックノードと正確に接
する必要があるため、パターンピッチが最小となる方向
と直交する方向(図1(b)における横方向)の線幅制
御も重要である。ここで、アクティブパターンとは、D
RAMにおける最もシリコン基板側に配置される層のパ
ターンであり、この層はアクティブレイヤー、アイソレ
ーションレイヤー、素子分離層、素子分離膜などと呼ば
れている。
Regarding the active pattern (Active (Isolation) Pattern) of the memory cell, it is natural that the line width control in the direction in which the pattern pitch is the minimum (vertical direction in FIG. 1B) is important. Since it is necessary to make accurate contact with a trench node or a stack node corresponding to a capacitor, it is also important to control the line width in the direction orthogonal to the direction in which the pattern pitch is minimized (horizontal direction in FIG. 1B). Here, the active pattern is D
It is a pattern of a layer arranged on the most silicon substrate side in a RAM, and this layer is called an active layer, an isolation layer, an element isolation layer, an element isolation film, or the like.

【0034】通常は、レチクル(マスク)を作成する際
に、上述のOPE(光近接効果)を考慮し、上述のOP
C(光近接効果補正)をレチクルに施す。ところが、実
際には、レジストプロセスの変更や投影光学系の収差な
どの影響により、OPCを補正するような線幅制御を行
いたい状況が発生することもある。このような場合、4
極照明の4つの実質的な面光源が配置される長方形の形
状を変化させることにより、OPCを補正するような線
幅制御が可能になる。以下、この点についてシミュレー
ションの結果を説明する。
Usually, when the reticle (mask) is formed, the above-mentioned OPE (optical proximity effect) is taken into consideration, and the above-mentioned OP
C (optical proximity correction) is applied to the reticle. However, in reality, there may be a situation where it is desired to perform line width control for correcting OPC due to the influence of the change in the resist process or the aberration of the projection optical system. In such cases, 4
By changing the shape of the rectangle in which the four substantially planar light sources of polar illumination are arranged, it becomes possible to control the line width so as to correct the OPC. Hereinafter, the simulation result will be described with respect to this point.

【0035】図3は、シミュレーションにおいて想定し
た4極照明の形態を説明する図である。また、図4は、
シミュレーションにおいて想定したパターンの構成を説
明する図である。まず、シミュレーションにおいては、
露光光としてKrFエキシマレーザー光(波長248n
m)を想定し、投影光学系のウエハ側開口数NAを0.
82と想定した。また、4つの面光源からなる4極状の
二次光源の最大σ値を0.90と想定し、円形状の各面
光源のσ値を0.15と想定している。
FIG. 3 is a diagram for explaining the form of quadrupole illumination assumed in the simulation. In addition, FIG.
It is a figure explaining the structure of the pattern assumed in the simulation. First, in the simulation,
KrF excimer laser light (wavelength 248n
m), the wafer side numerical aperture NA of the projection optical system is set to 0.
I assumed 82. Further, the maximum σ value of a quadrupole secondary light source including four surface light sources is assumed to be 0.90, and the σ value of each circular surface light source is assumed to be 0.15.

【0036】図3を参照すると、照明光学系の瞳面(ま
たはその近傍の面)に形成される円形状の各面光源の瞳
面(またはその近傍の面)上における縦方向の位置座標
(Yポジション)をパラメータとして、NA換算で0.
52から0.38まで0.02ピッチで変化させてい
る。なお、各面光源の横方向の位置座標(Xポジショ
ン)は、0.30で固定されている。こうして、各面光
源のYポジションが最大値0.52のときに、4極状の
二次光源のσ値が最大値0.90となる。一方、各面光
源のYポジションが最小値0.38のときに、4極状の
二次光源のσ値は最大値0.90よりもある程度小さな
所定の値となる。
Referring to FIG. 3, vertical position coordinates (on the pupil plane (or a plane in the vicinity) of each circular surface light source formed on the pupil plane (or a plane in the vicinity thereof) of the illumination optical system ( (Y position) as a parameter and converted to NA.
The pitch is changed from 52 to 0.38 at a pitch of 0.02. The lateral position coordinate (X position) of each surface light source is fixed at 0.30. Thus, when the Y position of each surface light source has a maximum value of 0.52, the σ value of the quadrupole secondary light source has a maximum value of 0.90. On the other hand, when the Y position of each surface light source has the minimum value of 0.38, the σ value of the quadrupole secondary light source becomes a predetermined value that is somewhat smaller than the maximum value of 0.90.

【0037】図4を参照すると、シミュレーションにお
いて想定したパターンは、110nmDRAMのアクテ
ィブパターンである。なお、シミュレーションでは、レ
チクルとして、6%ハーフトーン位相シフトレチクルを
想定している。ハーフトーン位相シフトレチクルでは、
ガラス(石英)基板にクロム(Cr)層を下層としモリ
ブデンシリコン(MoSi)層を上層とするパターンが
形成されている。ここで、パターンの形成されていない
光透過領域の光透過率に対するパターン領域(図4にお
ける斜線部)の光透過率がほぼ6%に設定されている。
そして、パターン領域を通過する光の位相が光透過領域
を通過する光の位相に対して反転するように設定されて
いる。
Referring to FIG. 4, the pattern assumed in the simulation is an active pattern of 110 nm DRAM. The simulation assumes a 6% halftone phase shift reticle as the reticle. With the halftone phase shift reticle,
A pattern having a chromium (Cr) layer as a lower layer and a molybdenum silicon (MoSi) layer as an upper layer is formed on a glass (quartz) substrate. Here, the light transmittance of the pattern region (hatched portion in FIG. 4) is set to approximately 6% with respect to the light transmittance of the light transmitting region where no pattern is formed.
The phase of the light passing through the pattern area is set to be inverted with respect to the phase of the light passing through the light transmitting area.

【0038】図5は、各面光源のYポジションが0.5
2の照明条件におけるベストフォーカスの空間像を示す
図である。また、図6は、各面光源のYポジションが
0.46の照明条件におけるベストフォーカスの空間像
を示す図である。図7は、各面光源のYポジションが
0.40の照明条件におけるベストフォーカスの空間像
を示す図である。なお、図5〜図7では、縦方向110
nmにスライスレベルを合わせたときの各照明条件にお
ける空間像の強度を等高線表示している。そして、白で
示す領域の強度は、斜線で示す領域の強度の2倍となっ
ている。
In FIG. 5, the Y position of each surface light source is 0.5.
It is a figure which shows the aerial image of the best focus in 2 illumination conditions. Further, FIG. 6 is a diagram showing an aerial image of best focus under an illumination condition in which the Y position of each surface light source is 0.46. FIG. 7 is a diagram showing an aerial image of best focus under an illumination condition in which the Y position of each surface light source is 0.40. 5 to 7, the vertical direction 110
Contour lines display the intensity of the aerial image under each illumination condition when the slice level is adjusted to nm. The intensity of the white area is twice the intensity of the hatched area.

【0039】シミュレーションではポジ型レジストを使
用することを前提としているため、強度の高い部分(す
なわち斜線部分以外の領域)はレジスト像としては抜け
てしまう。換言すれば、図5〜図7において斜線部分以
外の領域は無視することができる。また、図5〜図7に
おいて、斜線部分と重なるように破線100で示されて
いる長方形は、投影光学系の収差や回折等を無視してレ
チクルパターンを投影倍率分だけ単に縮小して得られる
パターン形成位置、すなわち理想的なパターン形成位置
を示している。また、全体として矩形状に近い破線11
1は、パターン全体がこの破線111で示す領域の繰り
返しパターンであることを示している。
Since the simulation is premised on the use of a positive type resist, a portion having a high intensity (that is, a region other than the shaded portion) is lost as a resist image. In other words, in FIG. 5 to FIG. 7, the area other than the shaded area can be ignored. In addition, in FIGS. 5 to 7, a rectangle shown by a broken line 100 so as to overlap the shaded portion is obtained by simply reducing the reticle pattern by the projection magnification while ignoring the aberration, diffraction, etc. of the projection optical system. A pattern formation position, that is, an ideal pattern formation position is shown. In addition, the broken line 11 which is almost rectangular as a whole
1 indicates that the entire pattern is a repeating pattern of the area indicated by the broken line 111.

【0040】図5〜図7を参照すると、各面光源のYポ
ジションを変化させることにより、空間像の縦方向のサ
イズを一定に維持しつつ、横方向のサイズを調整するこ
とができることがわかる。換言すれば、各面光源の縦方
向の位置座標および横方向の位置座標のうちの少なくと
も一方を変化させることにより、空間像の縦横比を調整
することができることがわかる。
With reference to FIGS. 5 to 7, it can be seen that by changing the Y position of each surface light source, the horizontal size can be adjusted while maintaining the vertical size of the aerial image constant. . In other words, it is understood that the aspect ratio of the aerial image can be adjusted by changing at least one of the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate of each surface light source.

【0041】図8は、各面光源のYポジションが異なる
各照明条件および各デフォーカス状態におけるアクティ
ブパターンの縦方向の線幅を示す図である。また、図9
は、各面光源のYポジションが異なる各照明条件および
各デフォーカス状態におけるアクティブパターンの横方
向の線幅を示す図である。図8および図9において、縦
軸は各面光源のYポジション(NA換算)を表し、横軸
はデフォーカス量(μm)を表している。
FIG. 8 is a diagram showing the line width in the vertical direction of the active pattern under each illumination condition and each defocus state in which the Y position of each surface light source is different. In addition, FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a lateral line width of an active pattern in each illumination condition where each surface light source has a different Y position and each defocused state. 8 and 9, the vertical axis represents the Y position (NA conversion) of each surface light source, and the horizontal axis represents the defocus amount (μm).

【0042】シミュレーションでは、各面光源のYポジ
ションが0.38〜0.52の間で異なる各照明条件に
おいて、ベストフォーカスの状態で縦方向の線幅が11
0nmになるように露光量を決め、0.00μm〜0.
20μmの間でデフォーカス量が変化する各デフォーカ
ス状態におけるアクティブパターンの縦方向の線幅およ
び横方向の線幅について調査した。
In the simulation, under each illumination condition in which the Y position of each surface light source varies between 0.38 and 0.52, the line width in the vertical direction is 11 in the best focus state.
The exposure amount is determined so as to be 0 nm, and 0.00 μm to 0.
The line width in the vertical direction and the line width in the horizontal direction of the active pattern in each defocus state in which the defocus amount changes within 20 μm were investigated.

【0043】図8および図9を参照すると、0.0μm
〜0.2μmのすべてのデフォーカス範囲においてパタ
ーンの縦方向の線幅すなわちCD(Critical Dimensio
n:クリティカル・ディメンジョン)が110nm〜1
20nmとなるように露光量を定めた場合に、各面光源
のYポジションを変化させることによってパターンの横
方向の線幅を660nm〜760nmの広い範囲に亘っ
て制御することができることがわかる。なお、クリティ
カル・ディメンジョンCDは、短寸法とも呼ばれ、一般
に100μm程度以下のパターンの線幅や間隔、パター
ン位置などを示す寸法値である。露光量、現像条件、エ
ッチング条件等のプロセスパラメータ管理や、製品の寸
法管理に用いられる。
Referring to FIGS. 8 and 9, 0.0 μm
Pattern width in the vertical direction, that is, CD (Critical Dimensio)
n: critical dimension) is 110 nm to 1
It is understood that when the exposure amount is set to be 20 nm, the lateral line width of the pattern can be controlled over a wide range of 660 nm to 760 nm by changing the Y position of each surface light source. The critical dimension CD, which is also called a short dimension, is a dimension value that generally indicates a line width, a space, a pattern position, etc. of a pattern of about 100 μm or less. It is used for managing process parameters such as exposure dose, developing conditions, etching conditions, and for dimensional management of products.

【0044】以上のように、本発明では、4つの実質的
な面光源の瞳面(またはその近傍の面)上における縦方
向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるよ
うに設定することにより、転写されるレジストパターン
またはプロセス(ウエハプロセス)を経て形成される基
板パターン(ウエハパターン)を所望の大きさおよび形
状とすることができる。
As described above, in the present invention, the vertical position coordinates and the horizontal position coordinates on the pupil planes (or the surfaces in the vicinity thereof) of the four substantial surface light sources are substantially different from each other. By setting, the resist pattern to be transferred or the substrate pattern (wafer pattern) formed through the process (wafer process) can have a desired size and shape.

【0045】また、レチクルが複数のチップパターンを
有する場合、チップパターンの長辺方向に応じて、4つ
の実質的な面光源の縦方向の位置座標および横方向の位
置座標のうちの少なくとも一方を、縦方向の位置座標と
横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定するこ
とにより、レチクル上の微細パターンの方向性に依存す
ることなく、最適な照明条件にしたがって露光を行うこ
とができる。
When the reticle has a plurality of chip patterns, at least one of the vertical position coordinates and the horizontal position coordinates of the four substantial surface light sources is selected according to the long side direction of the chip patterns. By setting the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate so that they are substantially different from each other, exposure can be performed according to the optimum illumination condition without depending on the directionality of the fine pattern on the reticle. it can.

【0046】さらに、4つの実質的な面光源の縦方向の
位置座標および横方向の位置座標を設定することによ
り、光近接効果補正が施されたレチクルを介して得られ
るレジストパターンまたは基板パターンの縦方向の線幅
および横方向の線幅のうちの少なくとも一方を調整する
ことができる。
Furthermore, by setting the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate of the four surface light sources, the resist pattern or the substrate pattern obtained through the reticle subjected to the optical proximity correction is set. At least one of the vertical line width and the horizontal line width can be adjusted.

【0047】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図10は、本発明の第1実施形態にかかる露
光装置の構成を概略的に示す図である。図10に示す露
光装置は、露光光(照明光)を供給するための光源1と
して、たとえば248nm(KrF)または193nm
(ArF)の波長の光を供給するエキシマレーザー光源
を備えている。光源1から射出されたほぼ平行な光束
は、図10の紙面に垂直な方向に沿って細長く延びた矩
形状の断面を有し、一対のレンズ2aおよび2bからな
るビームエキスパンダー2に入射する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 10 is a view schematically showing the arrangement of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. The exposure apparatus shown in FIG. 10 has, for example, 248 nm (KrF) or 193 nm as the light source 1 for supplying exposure light (illumination light).
An excimer laser light source that supplies light having a wavelength of (ArF) is provided. The substantially parallel light flux emitted from the light source 1 has a rectangular cross section elongated in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 10, and enters a beam expander 2 including a pair of lenses 2a and 2b.

【0048】各レンズ2aおよび2bは、図10の紙面
内において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有
し、光軸AXを含んで紙面と直交する面内において平行
平面板として機能する。したがって、ビームエキスパン
ダー2に入射した光束は、図10の紙面内において拡大
され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
整形光学系としてのビームエキスパンダー2を介したほ
ぼ平行な光束は、第1フライアイレンズ3に入射する。
第1フライアイレンズ3は、正の屈折力を有する多数の
レンズエレメントを縦横に且つ稠密に配列することによ
って構成されている。なお、第1フライアイレンズ3を
構成する各レンズエレメントは、たとえば正方形状の断
面を有する。
Each of the lenses 2a and 2b has a negative refracting power and a positive refracting power in the plane of FIG. 10, and functions as a plane parallel plate in a plane including the optical axis AX and orthogonal to the plane of the paper. Therefore, the light beam incident on the beam expander 2 is expanded in the plane of the paper of FIG. 10 and shaped into a light beam having a predetermined rectangular cross section.
The substantially parallel light flux that has passed through the beam expander 2 as a shaping optical system enters the first fly-eye lens 3.
The first fly-eye lens 3 is configured by arranging a large number of lens elements having a positive refractive power vertically and horizontally and densely. Each lens element forming the first fly-eye lens 3 has, for example, a square cross section.

【0049】したがって、第1フライアイレンズ3に入
射した光束は多数のレンズエレメントにより二次元的に
分割され、各レンズエレメントの後側焦点面にはそれぞ
れ1つの光源(集光点)が形成される。第1フライアイ
レンズ3の後側焦点面に形成された多数の光源からの光
束は、リレーレンズ4を介して、第2フライアイレンズ
5を重畳的に照明する。なお、リレーレンズ4は、第1
フライアイレンズ3の後側焦点面と第2フライアイレン
ズ5の後側焦点面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。
換言すると、リレーレンズ4は、第1フライアイレンズ
3の後側焦点面と第2フライアイレンズ5の入射面とを
実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。
Therefore, the light beam incident on the first fly-eye lens 3 is two-dimensionally divided by a large number of lens elements, and one light source (focusing point) is formed on the rear focal plane of each lens element. It Light fluxes from a large number of light sources formed on the rear focal plane of the first fly-eye lens 3 illuminate the second fly-eye lens 5 in a superimposed manner via the relay lens 4. The relay lens 4 is the first
The rear focal plane of the fly-eye lens 3 and the rear focal plane of the second fly-eye lens 5 are optically conjugate with each other.
In other words, the relay lens 4 connects the rear focal plane of the first fly-eye lens 3 and the incident surface of the second fly-eye lens 5 in a substantially Fourier transform relationship.

【0050】第2フライアイレンズ5は、第1フライア
イレンズ3と同様に、正の屈折力を有する多数のレンズ
エレメントを縦横に且つ稠密に配列することによって構
成されている。なお、第2フライアイレンズ5を構成す
る各レンズエレメントは、レチクル(マスク)上におい
て形成すべき照野の形状(ひいてはウエハ上において形
成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状の断面を有す
る。したがって、第2フライアイレンズ5に入射した光
束は多数のレンズエレメントにより二次元的に分割さ
れ、光束が入射した各レンズエレメントの後側焦点面に
は多数の光源がそれぞれ形成される。
Like the first fly-eye lens 3, the second fly-eye lens 5 is constructed by arranging a large number of lens elements having a positive refractive power vertically and horizontally and densely. Each lens element forming the second fly-eye lens 5 has a rectangular cross-section similar to the shape of the illumination field to be formed on the reticle (mask) (and the shape of the exposure area to be formed on the wafer). Have. Therefore, the light flux incident on the second fly-eye lens 5 is two-dimensionally divided by a large number of lens elements, and a large number of light sources are respectively formed on the rear focal planes of the lens elements on which the light flux is incident.

【0051】こうして、第2フライアイレンズ5の後側
焦点面には、正方形状の実質的な面光源(以下、「二次
光源」という)が形成される。第2フライアイレンズ5
の後側焦点面に形成された正方形状の二次光源からの光
束は、その近傍に配置された開口絞り6に入射する。こ
の開口絞り6は、光軸AXに平行な所定の軸線回りに回
転可能なターレット(回転板:図10では不図示)上に
支持されている。
In this way, a substantially square surface light source (hereinafter referred to as "secondary light source") is formed on the back focal plane of the second fly-eye lens 5. Second fly-eye lens 5
The light flux from the square-shaped secondary light source formed on the rear focal plane enters the aperture stop 6 arranged in the vicinity thereof. The aperture stop 6 is supported on a turret (rotating plate: not shown in FIG. 10) rotatable about a predetermined axis parallel to the optical axis AX.

【0052】図11は、複数の開口絞りが円周状に配置
されたターレットの構成を概略的に示す図である。図1
1に示すように、ターレット基板40には、図中斜線で
示す光透過域を有する8つの開口絞り41〜48が円周
方向に沿って設けられている。ターレット基板40は、
その中心点Oを通り光軸AXに平行な軸線回りに回転可
能に構成されている。したがって、ターレット基板40
を回転させることにより、8つの開口絞り41〜48か
ら選択された1つの開口絞りを照明光路中に位置決めす
ることができる。なお、ターレット基板40の回転は、
制御系21からの指令に基づいて動作する第1駆動系2
2により行われる。
FIG. 11 is a diagram schematically showing the structure of a turret in which a plurality of aperture stops are circumferentially arranged. Figure 1
As shown in FIG. 1, the turret substrate 40 is provided with eight aperture diaphragms 41 to 48 having a light transmission area shown by hatching in the drawing along the circumferential direction. The turret board 40 is
It is configured to be rotatable about an axis passing through the center point O and parallel to the optical axis AX. Therefore, the turret substrate 40
By rotating the, one aperture stop selected from the eight aperture stops 41 to 48 can be positioned in the illumination optical path. The rotation of the turret substrate 40 is
First drive system 2 that operates based on commands from the control system 21
2 is performed.

【0053】ターレット基板40には、4種類の4極開
口絞り41〜44と、2種類の輪帯開口絞り45および
46と、2種類の円形開口絞り47および48とが設け
られている。ここで、各4極開口絞り41〜44は、4
つの偏心した円形透過領域を有する。また、各輪帯開口
絞り45および46は、輪帯状の透過領域を有する。さ
らに、各円形開口絞り47および48は、円形状の透過
領域を有する。
The turret substrate 40 is provided with four types of four-pole aperture stops 41 to 44, two types of annular aperture stops 45 and 46, and two types of circular aperture stops 47 and 48. Here, each of the four-pole aperture stops 41 to 44 has four
It has two eccentric circular transmission areas. Further, each of the ring-shaped aperture stops 45 and 46 has a ring-shaped transmission region. Further, each circular aperture stop 47 and 48 has a circular transmissive region.

【0054】したがって、4種類の4極開口絞り41〜
44のうちの1つの4極開口絞りを選択して照明光路内
に位置決めすることにより、光束を4極状に制限(規
定)して4極照明を行うことができる。また、2種類の
輪帯開口絞り45および46のうちの1つの輪帯開口絞
りを選択して照明光路内に位置決めすることにより、光
束を輪帯状に制限して輪帯照明を行うことができる。さ
らに、2種類の円形開口絞り47および48のうちの1
つの円形開口絞りを選択して照明光路内に位置決めする
ことにより、光束を円形状に制限して円形照明を行うこ
とができる。
Therefore, four types of 4-pole aperture diaphragms 41 to 41
By selecting one of the 44 quadrupole aperture stops and positioning it in the illumination optical path, it is possible to perform quadrupole illumination by limiting (defining) the light flux to a quadrupole shape. Further, by selecting one of the two types of annular aperture diaphragms 45 and 46 and positioning it in the illumination optical path, it is possible to limit the luminous flux to an annular shape and perform annular illumination. . Further, one of the two types of circular aperture diaphragms 47 and 48
By selecting one circular aperture stop and positioning it in the illumination optical path, it is possible to limit the luminous flux to a circular shape and perform circular illumination.

【0055】図10では、開口絞り6として4つの4極
開口絞り41〜44から選択された1つの4極開口絞り
が設定されている。ただし、図11に示すターレットの
構成は例示的であって、配置される開口絞りの種類およ
び数はこれに限定されることはない。また、ターレット
方式の開口絞りに限定されることなく、光透過領域の大
きさおよび形状を適宜変更することの可能な開口絞りを
照明光路内に固定的に取り付けてもよい。さらに、2つ
の円形開口絞り47および48に代えて、円形開口径を
連続的に変化させることのできる虹彩絞りを設けること
もできる。なお、ターレット方式において、ターレット
の数は1つには限定されない。たとえば選択される開口
絞りの種類を増やすために、複数のターレットを光軸方
向に重ねて配置しても良い。また、照明光学系の瞳面に
形成される面光源全体の大きさ(4つの面光源が形成さ
れる場合は、当該4つの面光源に外接する円の直径)を
変更して照明σ値を調整するために、リレーレンズ4を
焦点距離が変更可能なズームレンズとしても良い。
In FIG. 10, as the aperture stop 6, one 4-pole aperture stop selected from the four 4-pole aperture stops 41 to 44 is set. However, the configuration of the turret shown in FIG. 11 is merely an example, and the type and number of aperture stops to be arranged are not limited to this. Further, the aperture stop is not limited to the turret type aperture stop, and an aperture stop capable of appropriately changing the size and shape of the light transmission region may be fixedly installed in the illumination optical path. Further, instead of the two circular aperture diaphragms 47 and 48, an iris diaphragm capable of continuously changing the circular aperture diameter can be provided. In the turret system, the number of turrets is not limited to one. For example, in order to increase the types of aperture diaphragms selected, a plurality of turrets may be arranged so as to overlap in the optical axis direction. In addition, the size of the entire surface light source formed on the pupil plane of the illumination optical system (when four surface light sources are formed, the diameter of the circle circumscribing the four surface light sources) is changed to change the illumination σ value. For adjustment, the relay lens 4 may be a zoom lens whose focal length can be changed.

【0056】4極状の開口部(光透過部)を有する開口
絞り6を介した二次光源からの光は、コンデンサー光学
系7の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成され
たレチクルRを重畳的に照明する。なお、レチクルRの
交換は、制御系21からの指令に基づいて動作する第2
駆動系23により行われる。レチクルRのパターンを透
過した光束は、投影光学系PLを介して、感光性基板で
あるウエハW上にレチクルパターンの像を形成する。こ
うして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面内に
おいてウエハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光
またはスキャン露光を行うことにより、ウエハWの各露
光領域にはレチクルRのパターンが逐次露光される。
The light from the secondary light source, which has passed through the aperture stop 6 having the quadrupole opening (light transmitting portion), is subjected to the condensing action of the condenser optical system 7, and then a predetermined pattern is formed. The reticle R is illuminated in a superimposed manner. Note that the reticle R is replaced by the second reticle R that operates based on a command from the control system 21.
It is performed by the drive system 23. The light flux that has passed through the pattern of the reticle R forms an image of the reticle pattern on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL. In this way, by performing the batch exposure or the scan exposure while two-dimensionally drivingly controlling the wafer W in the plane orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, the pattern of the reticle R is formed in each exposure region of the wafer W. It is sequentially exposed.

【0057】なお、一括露光では、いわゆるステップ・
アンド・リピート方式にしたがって、ウエハの各露光領
域に対してレチクルパターンを一括的に露光する。この
場合、レチクルR上での照明領域の形状は正方形に近い
矩形状であり、第2フライアイレンズ5の各レンズエレ
メントの断面形状も正方形に近い矩形状となる。一方、
スキャン露光では、いわゆるステップ・アンド・スキャ
ン方式にしたがって、レチクルおよびウエハを投影光学
系に対して相対移動させながらウエハの各露光領域に対
してレチクルパターンをスキャン露光する。この場合、
レチクルR上での照明領域の形状は短辺と長辺との比が
たとえば1:3の矩形状であり、第2フライアイレンズ
5の各レンズエレメントの断面形状もこれと相似な矩形
状となる。
In batch exposure, so-called step
The reticle pattern is collectively exposed to each exposure area of the wafer according to the and repeat method. In this case, the shape of the illumination area on the reticle R is a rectangular shape close to a square, and the cross-sectional shape of each lens element of the second fly-eye lens 5 is also a rectangular shape close to a square. on the other hand,
In scan exposure, a reticle pattern is scan-exposed to each exposure area of the wafer while moving the reticle and the wafer relative to the projection optical system according to a so-called step-and-scan method. in this case,
The shape of the illumination area on the reticle R is a rectangular shape in which the ratio of the short side to the long side is, for example, 1: 3, and the cross-sectional shape of each lens element of the second fly-eye lens 5 is also a similar rectangular shape. Become.

【0058】第1実施形態では、4種類の4極開口絞り
41〜44が、照明光学系(1〜7)の瞳面(またはそ
の近傍の面)に4つの実質的な面光源を形成するための
瞳形状形成手段を構成している。そして、ステップ・ア
ンド・リピート方式またはステップ・アンド・スキャン
方式にしたがって順次露光すべき各種のレチクルに関す
る情報などが、キーボードなどの入力手段20を介して
制御系21に入力される。制御系21は、各種のレチク
ルに関する最適な線幅(解像度)、焦点深度等の情報を
内部のメモリー部に記憶しており、入力手段20からの
入力に応答して第1駆動系22および第2駆動系23に
適当な制御信号を供給する。
In the first embodiment, four types of four-pole aperture stops 41 to 44 form four substantial surface light sources on the pupil plane (or in the vicinity thereof) of the illumination optical system (1 to 7). For forming the pupil shape. Then, information about various reticles to be sequentially exposed according to the step-and-repeat method or the step-and-scan method is input to the control system 21 via the input means 20 such as a keyboard. The control system 21 stores information such as optimum line width (resolution) and depth of focus for various reticles in an internal memory unit, and in response to an input from the input means 20, the first drive system 22 and the first drive system 22. An appropriate control signal is supplied to the 2-drive system 23.

【0059】こうして、第2駆動系23の作用によるレ
チクルRの交換に伴って、第1駆動系22は必要に応じ
て4種類の4極開口絞り41〜44のうちの1つの4極
開口絞りを照明光路中に設定する。ここで、4極開口絞
り41〜44を照明光路中に設定すると、4つの実質的
な面光源の瞳面(またはその近傍の面)上における縦方
向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるよ
うに設定される。ここで、縦方向の位置座標は、図10
の紙面の鉛直方向に沿った各面光源の中心位置の座標で
ある。また、横方向の位置座標は、図10の紙面に垂直
な方向に沿った各面光源の中心位置の座標である。
Thus, as the reticle R is exchanged by the action of the second drive system 23, the first drive system 22 may use one of the four types of four-pole aperture diaphragms 41 to 44 as necessary. Is set in the illumination optical path. Here, when the quadrupole aperture stops 41 to 44 are set in the illumination optical path, the vertical position coordinates and the horizontal position coordinates on the pupil planes (or the surfaces in the vicinity thereof) of the four surface light sources are substantially the same. It is set to be substantially different. Here, the vertical position coordinates are as shown in FIG.
It is the coordinates of the center position of each surface light source along the vertical direction of the paper surface. The horizontal position coordinates are the coordinates of the center position of each surface light source along the direction perpendicular to the paper surface of FIG.

【0060】さらに具体的には、4極開口絞り41また
は43が照明光路中に設定された場合、横方向の位置座
標が縦方向の位置座標よりも大きく設定される。ただ
し、縦方向の位置座標と横方向の位置座標との比率は、
縦方向の位置座標を1として横方向の位置座標は1.1
以上である。そして、4極開口絞り41の場合よりも4
極開口絞り43の場合の方が、横方向の位置座標が大き
く設定される。すなわち、4極開口絞り41および43
は、縦方向の位置座標yに対する横方向の位置座標xの
比が1.1以上となるような4つの実質的な面光源を形
成する第1の照明モードを与えるものである。
More specifically, when the 4-pole aperture stop 41 or 43 is set in the illumination optical path, the horizontal position coordinate is set larger than the vertical position coordinate. However, the ratio of the vertical position coordinate to the horizontal position coordinate is
The vertical position coordinate is 1, and the horizontal position coordinate is 1.1.
That is all. And 4 more than in the case of the 4-pole aperture stop 41.
In the case of the polar aperture stop 43, the lateral position coordinate is set to be larger. That is, the four-pole aperture diaphragms 41 and 43
Provides a first illumination mode that forms four substantial surface light sources in which the ratio of the horizontal position coordinate x to the vertical position coordinate y is 1.1 or more.

【0061】また、4極開口絞り42または44が照明
光路中に設定された場合、縦方向の位置座標が横方向の
位置座標よりも大きく設定される。ただし、縦方向の位
置座標と横方向の位置座標との比率は、横方向の位置座
標を1として縦方向の位置座標は1.1以上である。そ
して、4極開口絞り42の場合よりも4極開口絞り44
の場合の方が、縦方向の位置座標が大きく設定される。
すなわち、4極開口絞り42および44は、縦方向の位
置座標yに対する横方向の位置座標xの比が1/1.1
以下となるような4つの実質的な面光源を形成する第2
の照明モードを与えるものである。以上のように、4極
開口絞り41〜44では、4つの実質的な面光源の縦方
向の位置座標と横方向の位置座標との比率が1割以上の
比率に従って異なるように設定されている。
When the quadrupole aperture stop 42 or 44 is set in the illumination optical path, the vertical position coordinate is set larger than the horizontal position coordinate. However, the ratio of the vertical position coordinate to the horizontal position coordinate is 1.1 or more for the vertical position coordinate, where the horizontal position coordinate is 1. The 4-pole aperture stop 44 is larger than the 4-pole aperture stop 42.
In this case, the position coordinate in the vertical direction is set larger.
That is, in the 4-pole aperture diaphragms 42 and 44, the ratio of the horizontal position coordinate x to the vertical position coordinate y is 1 / 1.1.
A second forming four substantially planar light sources such as:
Of the lighting mode. As described above, in the quadrupole aperture stops 41 to 44, the ratios of the vertical position coordinates and the horizontal position coordinates of the four substantial surface light sources are set to be different according to the ratio of 10% or more. .

【0062】したがって、第1実施形態では、4種類の
4極開口絞り41〜44から選択した1つの4極開口絞
りを照明光路中に設定し、4つの実質的な面光源の縦方
向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるよ
うに設定することにより、転写されるレジストパターン
またはウエハプロセスを経て形成されるウエハパターン
を所望の大きさおよび形状とすることができる。
Therefore, in the first embodiment, one quadrupole aperture stop selected from four types of four-pole aperture stops 41 to 44 is set in the illumination optical path, and four substantial surface light source positions in the vertical direction are set. By setting the coordinates to be substantially different from the lateral position coordinates, the resist pattern to be transferred or the wafer pattern formed through the wafer process can have a desired size and shape.

【0063】また、レチクルRが複数のチップパターン
を有する場合、チップパターンの長辺方向に応じて、4
つの実質的な面光源の縦方向の位置座標および横方向の
位置座標のうちの少なくとも一方を、縦方向の位置座標
と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定する
ことにより、レチクルR上の微細パターンの方向性に依
存することなく、最適な照明条件にしたがって露光を行
うことができる。そして、4つの実質的な面光源の縦方
向の位置座標に対する横方向の位置座標の比が1.1以
上となる第1の照明モードと、その比が1/1.1以下
となる第2の照明モードとの双方を有しているため、レ
チクルR上の微細パターンの方向性に依存することな
く、最適な照明条件に従って露光を行うことができる。
When the reticle R has a plurality of chip patterns, the number of the reticle R is 4 depending on the long side direction of the chip patterns.
By setting at least one of the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate of the two substantially planar light sources so that the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate are substantially different, The exposure can be performed under the optimum illumination condition without depending on the directionality of the fine pattern on R. The first illumination mode in which the ratio of the horizontal position coordinates to the vertical position coordinates of the four substantial surface light sources is 1.1 or more, and the second lighting mode in which the ratio is 1 / 1.1 or less. Since it has both of the above illumination modes, exposure can be performed according to the optimal illumination condition without depending on the directionality of the fine pattern on the reticle R.

【0064】さらに、4つの実質的な面光源の縦方向の
位置座標および横方向の位置座標を設定することによ
り、光近接効果補正が施されたレチクルRを介して得ら
れるレジストパターンまたはウエハパターンの縦方向の
線幅および横方向の線幅のうちの少なくとも一方を調整
することができる。上述の第1実施形態並びに後述の第
2〜第4実施形態では、照明光学系の光路を偏向するた
めの光路折り曲げ鏡を省略しているが、このような光路
折り曲げ鏡を設ける場合には、4つの実質的な面光源の
縦方向および横方向を、光路折り曲げ鏡による偏向を考
慮して設定すれば良い。
Furthermore, the resist pattern or wafer pattern obtained through the reticle R on which the optical proximity effect correction is performed by setting the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate of the four surface light sources. At least one of the vertical line width and the horizontal line width can be adjusted. Although the optical path bending mirror for deflecting the optical path of the illumination optical system is omitted in the above-described first embodiment and second to fourth embodiments described later, when such an optical path bending mirror is provided, The vertical and horizontal directions of the four substantial surface light sources may be set in consideration of the deflection by the optical path bending mirror.

【0065】図12は、本発明の第2実施形態にかかる
露光装置の構成を概略的に示す図である。第2実施形態
は第1実施形態と類似の構成を有するが、第1実施形態
における第1フライアイレンズ3に代えて回折光学素子
8を配置している点だけが基本的に相違している。以
下、第1実施形態との相違点に着目して、第2実施形態
を説明する。
FIG. 12 is a schematic view showing the arrangement of an exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment has a similar configuration to the first embodiment, but basically differs only in that a diffractive optical element 8 is arranged instead of the first fly-eye lens 3 in the first embodiment. . The second embodiment will be described below, focusing on the differences from the first embodiment.

【0066】第2実施形態では、光源1からの光束が、
ビームエキスパンダー2を介して回折光学素子8に入射
する。この回折光学素子8は、光軸AXに平行な所定の
軸線回りに回転可能なターレット(回転板:図12では
不図示)上に支持されている。図13は、複数の回折光
学素子が円周状に配置されたターレットの構成を概略的
に示す図である。図13に示すように、ターレット基板
50には、8つの回折光学素子51〜58が円周方向に
沿って設けられている。
In the second embodiment, the luminous flux from the light source 1 is
It is incident on the diffractive optical element 8 via the beam expander 2. The diffractive optical element 8 is supported on a turret (rotating plate: not shown in FIG. 12) rotatable about a predetermined axis parallel to the optical axis AX. FIG. 13 is a diagram schematically showing a configuration of a turret in which a plurality of diffractive optical elements are circumferentially arranged. As shown in FIG. 13, the turret substrate 50 is provided with eight diffractive optical elements 51 to 58 along the circumferential direction.

【0067】ターレット基板50は、その中心点Oを通
り光軸AXに平行な軸線回りに回転可能に構成されてい
る。したがって、ターレット基板50を回転させること
により、8つの回折光学素子51〜58から選択された
1つの回折光学素子を照明光路中に位置決めすることが
できる。なお、ターレット基板50の回転は、制御系2
1からの指令に基づいて動作する第3駆動系24により
行われる。
The turret substrate 50 is constructed to be rotatable about an axis passing through the center point O and parallel to the optical axis AX. Therefore, by rotating the turret substrate 50, one diffractive optical element selected from the eight diffractive optical elements 51 to 58 can be positioned in the illumination optical path. The rotation of the turret substrate 50 is controlled by the control system 2
It is performed by the third drive system 24 that operates based on the command from 1.

【0068】一般に、回折光学素子(DOE)は、ガラ
ス基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する
段差を形成することによって構成され、入射ビームを所
望の角度に回折する作用を有する。具体的には、回折光
学素子51〜58は、ファーフィールド(またはフラウ
ンホーファー回折領域)に、すなわち第2フライアイレ
ンズ5の入射面に、所定形状の光強度分布を形成する。
ターレット基板50には、4種類の4極照明用の回折光
学素子51〜54と、2種類の輪帯照明用の回折光学素
子55および56と、2種類の円形照明用の回折光学素
子57および58とが設けられている。なお、このよう
な回折光学素子としては、たとえば特開2001−17
4615号公報や米国特許第5850300号公報に開
示されている回折光学素子を用いることができる。
Generally, the diffractive optical element (DOE) is formed by forming a step having a pitch on the order of the wavelength of exposure light (illumination light) on a glass substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle. . Specifically, the diffractive optical elements 51 to 58 form a light intensity distribution having a predetermined shape in the far field (or the Fraunhofer diffraction region), that is, on the incident surface of the second fly-eye lens 5.
The turret substrate 50 includes four types of diffractive optical elements 51 to 54 for quadrupole illumination, two types of diffractive optical elements 55 and 56 for annular illumination, and two types of diffractive optical elements 57 for circular illumination. And 58 are provided. An example of such a diffractive optical element is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-17.
The diffractive optical element disclosed in Japanese Patent No. 4615 or US Pat. No. 5,850,300 can be used.

【0069】図13に示すように、回折光学素子51〜
54は、開口絞り41〜44の4つの偏心した円形透過
領域に対応する4極状の照野を第2フライアイレンズ5
の入射面に形成する機能を有する。また、回折光学素子
55および56は、開口絞り45および46の輪帯状の
透過領域に対応する輪帯状の照野を第2フライアイレン
ズ5の入射面に形成する機能を有する。さらに、回折光
学素子57および58は、開口絞り47および48の円
形状の透過領域に対応する円形状の照野を第2フライア
イレンズ5の入射面に形成する機能を有する。以下、回
折光学素子8として、4極照明用の回折光学素子51〜
54から選択された1つの回折光学素子が用いられてい
るものとする。
As shown in FIG. 13, diffractive optical elements 51 to
Reference numeral 54 denotes a quadrupole illumination field corresponding to the four decentered circular transmission areas of the aperture stops 41 to 44, and the second fly-eye lens 5
Has a function of forming on the incident surface of. Further, the diffractive optical elements 55 and 56 have a function of forming an annular illumination field corresponding to the annular transmission areas of the aperture stops 45 and 46 on the incident surface of the second fly-eye lens 5. Further, the diffractive optical elements 57 and 58 have a function of forming a circular illumination field corresponding to the circular transmission areas of the aperture diaphragms 47 and 48 on the incident surface of the second fly-eye lens 5. Hereinafter, as the diffractive optical element 8, the diffractive optical elements 51 for quadrupole illumination
It is assumed that one diffractive optical element selected from 54 is used.

【0070】この場合、回折光学素子8を介した光束
は、リレーレンズ4を介して、第2フライアイレンズ5
の入射面に4極状の照野を形成する。こうして、第2フ
ライアイレンズ5の後側焦点面には、第2フライアイレ
ンズ5への入射光束によって形成される照野とほぼ同じ
光強度分布を有する4極状の二次光源が形成される。第
2フライアイレンズ5の後側焦点面に形成された4極状
の二次光源からの光束は、回折光学素子8に応じて選定
された開口絞り6によって制限された後、コンデンサー
光学系7を介してレチクルRを照明する。
In this case, the light flux passing through the diffractive optical element 8 passes through the relay lens 4 and the second fly-eye lens 5
A quadrupole illumination field is formed on the incident surface of. Thus, a quadrupole secondary light source having substantially the same light intensity distribution as the illumination field formed by the light flux incident on the second fly-eye lens 5 is formed on the rear focal plane of the second fly-eye lens 5. It The light flux from the quadrupole secondary light source formed on the rear focal plane of the second fly-eye lens 5 is limited by the aperture stop 6 selected according to the diffractive optical element 8, and then the condenser optical system 7 The reticle R is illuminated via.

【0071】したがって、第2実施形態では、4種類の
4極照明用の回折光学素子51〜54と4極開口絞り4
1〜44とが、照明光学系の瞳面(またはその近傍の
面)に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形
成手段を構成している。こうして、第2実施形態におい
ても、レチクルRの交換に伴って、4種類の4極照明用
の回折光学素子51〜54のうちの1つの回折光学素子
を照明光路中に設定するとともに、4種類の4極開口絞
り41〜44のうちの1つの4極開口絞りを照明光路中
に設定することにより、第1実施形態と同様の効果を得
ることができる。
Therefore, in the second embodiment, four kinds of diffractive optical elements 51 to 54 for quadrupole illumination and a quadrupole aperture stop 4 are used.
1 to 44 constitute pupil shape forming means for forming four substantial surface light sources on the pupil plane (or in the vicinity thereof) of the illumination optical system. Thus, also in the second embodiment, one of the four types of diffractive optical elements 51 to 54 for quadrupole illumination is set in the illumination optical path along with the replacement of the reticle R, and four types are also provided. By setting one 4-pole aperture stop of the 4-pole aperture stops 41 to 44 in the illumination optical path, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0072】なお、第2実施形態では、回折光学素子8
を用いて第2フライアイレンズ5の入射面に所定形状の
照野を形成しているので、開口絞り6における光量損失
を良好に抑えることができる。また、第2実施形態で
は、瞳形状形成手段として開口絞り6を用いているが、
たとえば第2フライアイレンズ5に代えてマイクロレン
ズアレイを用いることにより開口絞り6の配置を省略す
ることができる。
In the second embodiment, the diffractive optical element 8
Since the illumination field having a predetermined shape is formed on the entrance surface of the second fly-eye lens 5 by using, it is possible to favorably suppress the light amount loss in the aperture stop 6. Further, in the second embodiment, the aperture stop 6 is used as the pupil shape forming means,
For example, the arrangement of the aperture stop 6 can be omitted by using a microlens array instead of the second fly-eye lens 5.

【0073】マイクロレンズアレイは、縦横に且つ稠密
に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからな
る光学素子である。一般に、マイクロレンズアレイは、
たとえば平行平面ガラス板にエッチング処理を施して微
小レンズ群を形成することによって構成される。ここ
で、マイクロレンズアレイを構成する各微小レンズは、
フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも
微小である。また、マイクロレンズアレイは、互いに隔
絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズと
は異なり、多数の微小レンズが互いに隔絶されることな
く一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を
有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロ
レンズアレイはフライアイレンズと同じである。
The microlens array is an optical element composed of a large number of minute lenses having a positive refracting power and arranged vertically and horizontally and densely. Generally, a microlens array is
For example, it is configured by etching a parallel flat glass plate to form a group of minute lenses. Here, each microlens that constitutes the microlens array is
It is smaller than each lens element that constitutes the fly-eye lens. Further, unlike the fly-eye lens that includes lens elements that are isolated from each other, the microlens array is integrally formed with a large number of minute lenses that are not isolated from each other. However, the microlens array is the same as the fly-eye lens in that the lens elements having positive refracting power are arranged vertically and horizontally.

【0074】なお、上述の第1実施形態においても、第
1フライアイレンズ3および第2フライアイレンズ5の
少なくとも一方に代えて、マイクロレンズアレイを用い
ても良い。また、上述のように開口絞り6の配置を省略
する場合には、4極照明用の回折光学素子51および5
3が、縦方向の位置座標yに対する横方向の位置座標x
の比が1.1以上となるような4つの実質的な面光源を
照明光学系の瞳面上に形成する第1の照明モードを与え
るものとなり、4極照明用の回折光学素子52および5
4が、縦方向の位置座標yに対する横方向の位置座標x
の比が1/1.1以下となるような4つの実質的な面光
源を照明光学系の瞳面上に形成する第2の照明モードを
与えるものとなる。
In the first embodiment described above, a microlens array may be used instead of at least one of the first fly-eye lens 3 and the second fly-eye lens 5. When the arrangement of the aperture stop 6 is omitted as described above, the diffractive optical elements 51 and 5 for quadrupole illumination are used.
3 is the horizontal position coordinate x with respect to the vertical position coordinate y
Provides a first illumination mode for forming four substantial surface light sources on the pupil plane of the illumination optical system with a ratio of 1.1 or more, thereby diffractive optical elements 52 and 5 for quadrupole illumination.
4 is a horizontal position coordinate x with respect to a vertical position coordinate y
The second illumination mode for forming four substantial surface light sources on the pupil plane of the illumination optical system such that the ratio of is less than 1 / 1.1 is provided.

【0075】なお、第2実施形態において、ターレット
基板50の数は1つには限定されない。たとえば選択さ
れる回折光学素子の種類を増やすために、複数のターレ
ットを光軸方向に重ねて配置しても良い。また、照明光
学系の瞳面に形成される面光源全体の大きさ(4つの面
光源が形成される場合は、当該4つの面光源に外接する
円の直径)を変更して照明σ値を調整するために、リレ
ーレンズ4を焦点距離が変更可能なズームレンズとして
も良い。
In the second embodiment, the number of turret substrates 50 is not limited to one. For example, in order to increase the types of diffractive optical elements to be selected, a plurality of turrets may be arranged so as to overlap each other in the optical axis direction. In addition, the size of the entire surface light source formed on the pupil plane of the illumination optical system (when four surface light sources are formed, the diameter of the circle circumscribing the four surface light sources) is changed to change the illumination σ value. For adjustment, the relay lens 4 may be a zoom lens whose focal length can be changed.

【0076】図14は、本発明の第3実施形態にかかる
露光装置の構成を概略的に示す図である。第3実施形態
は第2実施形態と類似の構成を有するが、第2実施形態
における波面分割型の第2フライアイレンズ5に代えて
内面反射型のロッド型オプティカルインテグレータ9を
配置している点だけが基本的に相違している。以下、第
2実施形態との相違点に着目して、第3実施形態を説明
する。
FIG. 14 is a view schematically showing the arrangement of an exposure apparatus according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment has a configuration similar to that of the second embodiment, but in place of the wavefront splitting type second fly's eye lens 5 in the second embodiment, an internal reflection type rod-type optical integrator 9 is arranged. Only fundamentally different. The third embodiment will be described below, focusing on the differences from the second embodiment.

【0077】第3実施形態では、第2フライアイレンズ
5に代えてロッド型インテグレータ9を用いることに対
応して、リレーレンズ4とロッド型インテグレータ9と
の間の光路中にコンデンサーレンズ10を付設し、コン
デンサー光学系10に代えて結像光学系11を設置する
とともに、二次光源の制限のための開口絞りを取り除い
ている。ここで、リレーレンズ4とコンデンサーレンズ
10とからなる合成光学系は、回折光学素子8とロッド
型インテグレータ9の入射面とを光学的にほぼ共役に結
んでいる。また、結像光学系11は、ロッド型インテグ
レータ9の射出面とレチクルRとを光学的にほぼ共役に
結んでいる。
In the third embodiment, a condenser lens 10 is provided in the optical path between the relay lens 4 and the rod type integrator 9 in response to the use of the rod type integrator 9 in place of the second fly's eye lens 5. The imaging optical system 11 is installed instead of the condenser optical system 10, and the aperture stop for limiting the secondary light source is removed. Here, in the synthetic optical system including the relay lens 4 and the condenser lens 10, the diffractive optical element 8 and the incident surface of the rod-type integrator 9 are optically conjugate with each other. Further, the imaging optical system 11 optically connects the exit surface of the rod type integrator 9 and the reticle R in a substantially conjugate manner.

【0078】ロッド型インテグレータ9は、石英ガラス
や蛍石のような硝子材料からなる内面反射型のガラスロ
ッドであり、内部と外部との境界面すなわち内面での全
反射を利用して集光点を通りロッド入射面に平行な面に
沿って内面反射数に応じた数の光源像を形成する。ここ
で、形成される光源像のほとんどは虚像であるが、中心
(集光点)の光源像のみが実像となる。すなわち、ロッ
ド型インテグレータ9に入射した光束は、内面反射によ
り角度方向に分割され、集光点を通りその入射面に平行
な面に沿って多数の光源像からなる二次光源が形成され
る。
The rod type integrator 9 is an internal reflection type glass rod made of a glass material such as quartz glass or fluorite, and utilizes total reflection at the boundary surface between the inside and the outside, that is, the inside surface to collect the light. A number of light source images corresponding to the number of internal reflections are formed along a plane parallel to the rod entrance plane. Here, most of the light source images formed are virtual images, but only the light source image at the center (condensing point) is the real image. That is, the light beam incident on the rod-type integrator 9 is angularly divided by internal reflection, and a secondary light source composed of a large number of light source images is formed along a plane that passes through the focal point and is parallel to the incident plane.

【0079】ロッド型インテグレータ9によりその入射
側に形成された二次光源からの光束は、その射出面にお
いて重畳された後、結像光学系11を介して所定のパタ
ーンが形成されたレチクルRを均一照明する。上述した
ように、結像光学系11は、ロッド型インテグレータ9
の射出面とレチクルR(ひいてはウエハW)とを光学的
にほぼ共役に結んでいる。したがって、レチクルR上に
は、ロッド型インテグレータ9の断面形状と相似な矩形
状の照野が形成される。
The light flux from the secondary light source formed on the incident side by the rod-type integrator 9 is superposed on the exit surface thereof, and then is passed through the imaging optical system 11 to the reticle R on which a predetermined pattern is formed. Illuminate uniformly. As described above, the imaging optical system 11 includes the rod-type integrator 9
And the reticle R (and thus the wafer W) are optically conjugate with each other. Therefore, on the reticle R, a rectangular illumination field similar to the cross-sectional shape of the rod type integrator 9 is formed.

【0080】このように、第3実施形態においても、レ
チクルRの交換に伴って、4種類の4極照明用の回折光
学素子51〜54のうちの1つの回折光学素子を照明光
路中に設定するとともに、4種類の4極開口絞り41〜
44のうちの1つの4極開口絞りを照明光路中に設定す
ることにより、第2実施形態と同様の効果を得ることが
できる。また、第3実施形態では、上述したように、二
次光源の制限のための開口絞りの設置を省略することが
できる。
As described above, also in the third embodiment, with the replacement of the reticle R, one of the four diffractive optical elements 51 to 54 for quadrupole illumination is set in the illumination optical path. In addition, four types of 4-pole aperture diaphragms 41-
By setting one 4-pole aperture stop of 44 in the illumination optical path, the same effect as in the second embodiment can be obtained. In addition, in the third embodiment, as described above, the installation of the aperture stop for limiting the secondary light source can be omitted.

【0081】第3実施形態においても、第2実施形態と
同様にターレット基板50の数は1つには限定されず複
数のターレット基板50を光軸方向に重ねて配置しても
良い。また、照明光学系の瞳面に形成される面光源全体
の大きさ(4つの面光源が形成される場合は、当該4つ
の面光源に外接する円の直径)を変更して照明σ値を調
整するために、リレーレンズ4とコンデンサレンズ10
とのうちの少なくとも一方をズームレンズとしても良
い。
Also in the third embodiment, the number of turret substrates 50 is not limited to one as in the second embodiment, and a plurality of turret substrates 50 may be arranged in the optical axis direction. In addition, the size of the entire surface light source formed on the pupil plane of the illumination optical system (when four surface light sources are formed, the diameter of the circle circumscribing the four surface light sources) is changed to change the illumination σ value. To make adjustments, relay lens 4 and condenser lens 10
At least one of the above may be a zoom lens.

【0082】図15は、本発明の第4実施形態にかかる
露光装置の構成を概略的に示す図である。第4実施形態
は第2実施形態と類似の構成を有するが、第2実施形態
におけるリレーレンズ4の光路中に光源側から順に第1
V溝アキシコン系12と第2V溝アキシコン系13とを
配置している点だけが基本的に相違している。以下、第
2実施形態との相違点に着目して、第4実施形態を説明
する。
FIG. 15 is a schematic view showing the arrangement of an exposure apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment has a configuration similar to that of the second embodiment, but the first embodiment is arranged in order from the light source side in the optical path of the relay lens 4 in the second embodiment.
The only difference is that a V-groove axicon system 12 and a second V-groove axicon system 13 are arranged. The fourth embodiment will be described below, focusing on the differences from the second embodiment.

【0083】図15に示すように、第1V溝アキシコン
系12は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つレ
チクル側に凹状の屈折面を向けた第1プリズム12a
と、レチクル側に平面を向け且つ光源側に凸状の屈折面
を向けた第2プリズム12bとから構成されている。第
1プリズム12aの凹状屈折面は、X方向に平行な2つ
の平面から構成され、YZ平面に沿ってV字状の凸状断
面を有する。
As shown in FIG. 15, the first V-groove axicon system 12 has, in order from the light source side, a first prism 12a having a flat surface facing the light source side and a concave refracting surface facing the reticle side.
And a second prism 12b having a flat surface facing the reticle and a convex refracting surface facing the light source. The concave refracting surface of the first prism 12a is composed of two planes parallel to the X direction and has a V-shaped convex cross section along the YZ plane.

【0084】第2プリズム12bの凸状屈折面は、第1
プリズム12aの凹状屈折面と互いに当接可能なよう
に、換言すると第1プリズム12aの凹状屈折面と相補
的に形成されている。すなわち、第2プリズム12bの
凹状屈折面は、X方向に平行な2つの平面から構成さ
れ、YZ平面に沿ってV字状の凹状断面を有する。ま
た、第1プリズム12aおよび第2プリズム12bのう
ち少なくとも一方が光軸AXに沿って移動可能に構成さ
れ、その間隔が可変に構成されている。なお、第1V溝
アキシコン系12の間隔の変化は、制御系21からの指
令に基づいて動作する第4駆動系25により行われる。
The convex refracting surface of the second prism 12b is the first refraction surface.
The concave refracting surface of the prism 12a can be brought into contact with each other, in other words, the concave refracting surface of the first prism 12a is formed in a complementary manner. That is, the concave refracting surface of the second prism 12b is composed of two planes parallel to the X direction, and has a V-shaped concave cross section along the YZ plane. Further, at least one of the first prism 12a and the second prism 12b is configured to be movable along the optical axis AX, and the interval thereof is variable. The change in the interval of the first V-groove axicon system 12 is performed by the fourth drive system 25 that operates based on a command from the control system 21.

【0085】第2V溝アキシコン系13は、光源側から
順に、光源側に平面を向け且つレチクル側に凹状の屈折
面を向けた第1プリズム13aと、レチクル側に平面を
向け且つ光源側に凸状の屈折面を向けた第2プリズム1
3bとから構成されている。第1プリズム13aの凹状
屈折面は、Z方向に平行な2つの平面から構成され、X
Y平面に沿ってV字状の凸状断面を有する。第2プリズ
ム13bの凸状屈折面は、第1プリズム13aの凹状屈
折面と互いに当接可能なように、換言すると第1プリズ
ム13aの凹状屈折面と相補的に形成されている。
The second V-groove axicon system 13 includes, in order from the light source side, a first prism 13a having a flat surface facing the light source side and a concave refracting surface facing the reticle side, and a flat surface facing the reticle side and projecting toward the light source side. Second prism 1 with a curved refracting surface
3b and. The concave refracting surface of the first prism 13a is composed of two planes parallel to the Z direction, and X
It has a V-shaped convex cross section along the Y plane. The convex refracting surface of the second prism 13b is formed so as to be able to come into contact with the concave refracting surface of the first prism 13a, in other words, complementary to the concave refracting surface of the first prism 13a.

【0086】すなわち、第2プリズム13bの凹状屈折
面は、Z方向に平行な2つの平面から構成され、XY平
面に沿ってV字状の凹状断面を有する。また、第1プリ
ズム13aおよび第2プリズム13bのうち少なくとも
一方が光軸AXに沿って移動可能に構成され、その間隔
が可変に構成されている。以上のように、第2V溝アキ
シコン系13は、第1V溝アキシコン系12を光軸AX
廻りに90度回転させて得られる形態を有する。なお、
第2V溝アキシコン系13の間隔の変化は、制御系21
からの指令に基づいて動作する第5駆動系26により行
われる。
That is, the concave refracting surface of the second prism 13b is composed of two planes parallel to the Z direction, and has a V-shaped concave cross section along the XY plane. In addition, at least one of the first prism 13a and the second prism 13b is configured to be movable along the optical axis AX, and its interval is configured to be variable. As described above, the second V-groove axicon system 13 has the first V-groove axicon system 12 with the optical axis AX.
It has a form obtained by rotating it around 90 degrees. In addition,
The change in the spacing of the second V-groove axicon system 13 is controlled by the control system 21.
This is performed by the fifth drive system 26 that operates based on the command from.

【0087】ここで、第1プリズム12aの凹状屈折面
と第2プリズム12bの凸状屈折面とが互いに当接して
いる状態では、第1V溝アキシコン系12は平行平面板
として機能し、第2フライアイレンズ5の後側焦点面に
形成される4極状の二次光源に及ぼす影響はない。しか
しながら、第1プリズム12aの凹状屈折面と第2プリ
ズム12bの凸状屈折面とを離間させると、第1V溝ア
キシコン系12はX方向に沿って平行平面板として機能
するが、Z方向に沿ってビームエキスパンダーとして機
能する。したがって、第1V溝アキシコン系12の作用
により、4つの面光源の横方向の位置座標は変化するこ
となく、縦方向の位置座標だけが変化する。
Here, when the concave refracting surface of the first prism 12a and the convex refracting surface of the second prism 12b are in contact with each other, the first V-groove axicon system 12 functions as a plane-parallel plate, There is no effect on the quadrupole secondary light source formed on the back focal plane of the fly-eye lens 5. However, when the concave refracting surface of the first prism 12a and the convex refracting surface of the second prism 12b are separated, the first V-groove axicon system 12 functions as a plane-parallel plate along the X direction, but along the Z direction. Function as a beam expander. Therefore, the action of the first V-groove axicon system 12 does not change the horizontal position coordinates of the four surface light sources, but changes only the vertical position coordinates.

【0088】また、第1プリズム13aの凹状屈折面と
第2プリズム13bの凸状屈折面とが互いに当接してい
る状態では、第2V溝アキシコン系13は平行平面板と
して機能し、第2フライアイレンズ5の後側焦点面に形
成される4極状の二次光源に及ぼす影響はない。しかし
ながら、第1プリズム13aの凹状屈折面と第2プリズ
ム13bの凸状屈折面とを離間させると、第2V溝アキ
シコン系13はZ方向に沿って平行平面板として機能す
るが、X方向に沿ってビームエキスパンダーとして機能
する。したがって、第2V溝アキシコン系13の作用に
より、4つの面光源の縦方向の位置座標は変化すること
なく、横方向の位置座標だけが変化する。
When the concave refracting surface of the first prism 13a and the convex refracting surface of the second prism 13b are in contact with each other, the second V-groove axicon system 13 functions as a plane-parallel plate and the second fly. There is no effect on the quadrupole secondary light source formed on the back focal plane of the eye lens 5. However, if the concave refracting surface of the first prism 13a and the convex refracting surface of the second prism 13b are separated, the second V-groove axicon system 13 functions as a plane-parallel plate along the Z direction, but along the X direction. Function as a beam expander. Therefore, by the action of the second V-groove axicon system 13, the vertical position coordinates of the four surface light sources do not change, but only the horizontal position coordinates change.

【0089】以上のように、第4実施形態では、4種類
の4極照明用の回折光学素子51〜54を備えている
が、第1V溝アキシコン系12と第2V溝アキシコン系
13との作用により、4つの面光源の縦方向の位置座標
および横方向の位置座標をそれぞれ連続的に変化させて
所望の値に設定することができる。
As described above, in the fourth embodiment, four types of diffractive optical elements 51 to 54 for quadrupole illumination are provided, but the action of the first V-groove axicon system 12 and the second V-groove axicon system 13 is as follows. Thus, the vertical position coordinates and the horizontal position coordinates of the four surface light sources can be continuously changed and set to desired values.

【0090】この第4実施形態においても、4つの実質
的な面光源の縦方向の位置座標と横方向の位置座標との
比率が1割以上の比率に従って異なるように設定される
こと、すなわち4つの実質的な面光源の縦方向の位置座
標yに対する横方向の位置座標xの比が1.1以上に設
定されるか、その比が1/1.1以下に設定されること
が好ましい。
Also in the fourth embodiment, the ratios of the vertical position coordinates and the horizontal position coordinates of the four substantial surface light sources are set to be different according to the ratio of 10% or more, that is, 4 It is preferable that the ratio of the horizontal position coordinate x to the vertical position coordinate y of the two substantially planar light sources is set to 1.1 or more, or the ratio is set to 1 / 1.1 or less.

【0091】そして、第4実施形態においても、第2実
施形態と同様にターレット基板50の数は1つには限定
されず複数のターレット基板50を光軸方向に重ねて配
置しても良い。また、照明光学系の瞳面に形成される面
光源全体の大きさ(4つの面光源が形成される場合は、
当該4つの面光源に外接する円の直径)を変更して照明
σ値を調整するために、リレーレンズ4をズームレンズ
としても良い。
Also in the fourth embodiment, the number of turret substrates 50 is not limited to one as in the second embodiment, and a plurality of turret substrates 50 may be arranged so as to be stacked in the optical axis direction. The size of the entire surface light source formed on the pupil plane of the illumination optical system (when four surface light sources are formed,
The relay lens 4 may be a zoom lens in order to adjust the illumination σ value by changing the diameter of the circle circumscribing the four surface light sources.

【0092】さて、上述の各実施形態において、投影光
学系のレチクル側開口数に対する4つの実質的な面光源
からの4つの光束の各々の開口数の比をσsとすると
き、0.1≦σs≦0.3を満足することが好ましい。
ここで、下限を下回ると像の忠実度が低下し、上限を上
回ると焦点深度拡大の効果が少なくなるため好ましくな
い。
In each of the above embodiments, when the ratio of the numerical aperture of each of the four light fluxes from the four surface light sources to the reticle side numerical aperture of the projection optical system is σs, 0.1 ≦ It is preferable to satisfy σs ≦ 0.3.
Here, if the value goes below the lower limit, the image fidelity decreases, and if it goes above the upper limit, the effect of expanding the depth of focus decreases, which is not preferable.

【0093】また、上述の各実施形態においては、4つ
の面光源を照明光学系の瞳面またはその近傍の面上に形
成しているが、第1の照明モードでは、これら4つの実
質的な面光源のうちの1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及び sin-1{(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, を満足することが好ましく、第2の照明モードでは、こ
れら4つの実質的な面光源のうちの上記1つの面光源の
重心位置が、 0.5<r<1−rs,及び π/4<θ<π/2−sin-1{(rs)/(1−rs)}, を満足することが好ましい。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, four surface light sources are formed on the pupil plane of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof. However, in the first illumination mode, these four substantial light sources are substantially formed. The gravity center position of one of the surface light sources satisfies 0.5 <r <1-rs, and sin −1 {(rs) / (1-rs)} <θ <π / 4, In the second illumination mode, the position of the center of gravity of the one surface light source of the four substantial surface light sources is 0.5 <r <1-rs, and π / 4 <θ <π / 2-sin −1 {(rs) / (1-rs)}, is preferably satisfied.

【0094】以下、照明光学系の瞳に形成される4つの
実質的な面光源の模式図である図16を参照して詳細に
説明する。図16において、照明光学系の光軸を原点O
としたXY座標系に4つの実質的な面光源のうちの第1
象限に位置する1つの面光源60を図示している。図1
6に照明光学系の光軸(原点O)を極とした極座標を設
定し、上記面光源60の重心位置61の座標を(r,
θ)とする。なお、図16では、投影光学系の瞳の半径
を1として規格化している。ここで、図16において
は、投影光学系の瞳から照明光学系の瞳までに位置する
光学系によって形成される投影光学系の瞳の像の半径が
1となる。
A detailed description will be given below with reference to FIG. 16 which is a schematic view of four substantial surface light sources formed in the pupil of the illumination optical system. In FIG. 16, the optical axis of the illumination optical system is the origin O.
The first of the four effective surface light sources in the XY coordinate system
One surface light source 60 located in the quadrant is shown. Figure 1
6, the polar coordinates with the optical axis (origin O) of the illumination optical system as a pole are set, and the coordinates of the barycentric position 61 of the surface light source 60 are (r,
θ). In FIG. 16, the radius of the pupil of the projection optical system is standardized as 1. Here, in FIG. 16, the radius of the image of the pupil of the projection optical system formed by the optical system located from the pupil of the projection optical system to the pupil of the illumination optical system is 1.

【0095】図16において、rは重心位置61を極座
標表示した際の動径(点Oから重心位置61までの距
離)であり、θは重心位置61を極座標表示した際の偏
角(X軸と動径とのなす角)である。また、rsは面光
源60における重心位置61から最周縁までの距離であ
る。図16では面光源60の形状を円形状としている
が、面光源60の形状は円形状には限られず、例えば四
角形状、六角形状、扇形状などであっても良い。面光源
60の形状が円形である場合にはrsは面光源60の半
径となるが、円形でない場合には、rsは面光源60に
おける重心位置61から最周縁までの距離のうちの最も
短い距離とする。
In FIG. 16, r is the radius vector when the barycentric position 61 is displayed in polar coordinates (the distance from the point O to the barycentric position 61), and θ is the declination (X-axis) when the barycentric position 61 is displayed in polar coordinates. And the radius). Further, rs is the distance from the center of gravity 61 in the surface light source 60 to the outermost edge. Although the surface light source 60 has a circular shape in FIG. 16, the shape of the surface light source 60 is not limited to a circular shape, and may be, for example, a quadrangular shape, a hexagonal shape, or a fan shape. If the surface light source 60 has a circular shape, rs is the radius of the surface light source 60. If the surface light source 60 is not circular, rs is the shortest distance from the center of gravity 61 of the surface light source 60 to the outermost edge. And

【0096】図16に示すように第1の照明モードで
は、面光源60の重心位置61は、 0.5<r<1−rs,及び sin-1{(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, で表される領域62内に位置する。そして、第2の照明
モードでは、面光源60の重心位置61は、 0.5<r<1−rs,及び π/4<θ<π/2−sin-1{(rs)/(1−rs)}, で表される領域63内に位置する。
As shown in FIG. 16, in the first illumination mode, the center of gravity 61 of the surface light source 60 is 0.5 <r <1-rs, and sin −1 {(rs) / (1-rs)}. It is located within a region 62 represented by <θ <π / 4. Then, in the second illumination mode, the barycentric position 61 of the surface light source 60 is 0.5 <r <1-rs, and π / 4 <θ <π / 2-sin −1 {(rs) / (1- rs)}, which is located in the area 63.

【0097】上述のように第1および第2の照明モード
を設定することにより、レチクルR上の微細パターンの
方向性に依存することなく、最適な照明条件に従って露
光を行うことができる。さて、図16では、4つの面光
源のうちの特定の1つの面光源の位置について説明した
が、各実施形態における4つの実質的な面光源は、瞳面
またはその近傍の面上において、照明光学系の光軸を中
心として2回回転対称に配置されている。なお、n回回
転対称とは、任意の空間図形を、任意の空間軸周りに完
全1回転の整数n分の1の角度だけ回転した場合に、元
の図形と合同な図形が得られる場合を示す。
By setting the first and second illumination modes as described above, it is possible to perform exposure under optimum illumination conditions without depending on the directionality of the fine pattern on the reticle R. Although the position of a specific one of the four surface light sources has been described with reference to FIG. 16, the four substantial surface light sources in each of the embodiments illuminate the pupil plane or a surface in the vicinity thereof. They are arranged in a twofold rotational symmetry about the optical axis of the optical system. It should be noted that n-fold rotational symmetry means that when an arbitrary space figure is rotated around an arbitrary space axis by an angle of an integer n of one complete rotation, a figure congruent with the original figure is obtained. Show.

【0098】このように4つの実質的な面光源が照明光
学系の光軸を中心として2回回転対称に配置される場
合、第1の照明モードでは、4つの面光源の中の第1象
限に位置する第1の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び sin-1{(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, を満足し、4つの面光源の中の第2象限に位置する第2
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び 3π/4<θ<π−sin-1{(rs)/(1−rs)}, を満足し、4つの面光源の中の第3象限に位置する第3
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び π+sin-1{(rs)/(1−rs)}<θ<5π/4, を満足し、4つの面光源の中の第4象限に位置する第4
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び 7π/4<θ<2π−sin-1{(rs)/(1−rs)}, を満足することが好ましい。
When four substantial surface light sources are arranged so as to be rotationally symmetrical about the optical axis of the illumination optical system twice as described above, in the first illumination mode, the first quadrant of the four surface light sources is used. The first surface light source located at is 0.5 <r <1-rs, and sin −1 {(rs) / (1-rs)} <θ <π / 4, and the four surface light sources are Second located in the second quadrant of the
The surface light source of is satisfied by 0.5 <r <1-rs, and 3π / 4 <θ <π-sin −1 {(rs) / (1-rs)}, and among the four surface light sources, Third located in the third quadrant
The surface light source of 0.5 satisfies the following condition: 0.5 <r <1-rs, and π + sin −1 {(rs) / (1-rs)} <θ <5π / 4. Fourth located in the quadrant
It is preferable that the surface light source of 1 satisfies the following conditions: 0.5 <r <1-rs, and 7π / 4 <θ <2π-sin −1 {(rs) / (1-rs)}.

【0099】そして、この場合、第2の照明モードで
は、4つの面光源の中の第1象限に位置する第1の面光
源は、 0.5<r<1−rs,及び π/4<θ<(π/2)−sin-1{(rs)/(1−r
s)}, を満足し、4つの面光源の中の第2象限に位置する第2
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び (π/2)+sin-1{(rs)/(1−rs)}<θ<3π/
4, を満足し、4つの面光源の中の第3象限に位置する第3
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び 5π/4<θ<(3π/2)−sin-1{(rs)/(1−r
s)}, を満足し、4つの面光源の中の第4象限に位置する第4
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び (3π/2)+sin-1{(rs)/(1−rs)}<θ<7π
/4, を満足することが好ましい。
In this case, in the second illumination mode, the first surface light source located in the first quadrant among the four surface light sources has the following values: 0.5 <r <1-rs, and π / 4 < θ <(π / 2) -sin -1 {(rs) / (1-r
s)}, which is the second of the four surface light sources located in the second quadrant
Surface light source of 0.5 <r <1-rs, and (π / 2) + sin −1 {(rs) / (1-rs)} <θ <3π /
3 which is located in the 3rd quadrant among the 4 surface light sources and satisfies 4,
Surface light source of 0.5 <r <1-rs, and 5π / 4 <θ <(3π / 2) -sin −1 {(rs) / (1-r
s)}, and the 4th surface light source located in the 4th quadrant
Surface light source of 0.5 <r <1-rs, and (3π / 2) + sin −1 {(rs) / (1-rs)} <θ <7π
It is preferable to satisfy / 4 ,.

【0100】このように第1および第2の照明モードを
設定することにより、レチクルR上の微細パターンの方
向性に依存することなく、最適な照明条件に従って露光
を行うことができる。また、上述の第1、第2および第
4実施形態において、第2フライアイレンズ5により形
成された二次光源からの光を集光するコンデンサー光学
系7とレチクルRとの間の光路中に、コンデンサー光学
系7により形成される均一照明面の像をレチクルRに投
影するリレー光学系を配置しても良い。この場合、当該
リレー光学系によってレチクルRと共役となる位置には
レチクルブラインド(照明視野絞り)を配置することが
好ましい。
By setting the first and second illumination modes in this way, it is possible to perform exposure under optimum illumination conditions without depending on the directionality of the fine pattern on the reticle R. Further, in the above-described first, second and fourth embodiments, in the optical path between the reticle R and the condenser optical system 7 that collects the light from the secondary light source formed by the second fly-eye lens 5. A relay optical system for projecting an image of the uniform illumination surface formed by the condenser optical system 7 on the reticle R may be arranged. In this case, it is preferable to place a reticle blind (illumination field stop) at a position that is conjugate with the reticle R by the relay optical system.

【0101】また、上述の各実施形態において、248
nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザまたは
193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザ
を光源として適用したが、光源としては、157nmの
波長の光を供給するF2レーザ、146nmの波長の光
を供給するKr2レーザや126nmの波長の光を供給
するAr2レーザなどの真空紫外域の光を供給するレー
ザ光源や、g線(436nm)やi線(365nm)等
の光を供給する超高圧水銀ランプ等のランプ光源を適用
することができる。
In each of the above embodiments, 248
A KrF excimer laser that supplies light of a wavelength of nm or an ArF excimer laser that supplies light of a wavelength of 193 nm was applied as a light source. As a light source, an F 2 laser that supplies light of a wavelength of 157 nm and a light of 146 nm wavelength are used. A laser light source that supplies light in the vacuum ultraviolet region, such as a Kr 2 laser that supplies light or an Ar 2 laser that supplies light with a wavelength of 126 nm, or light such as g-line (436 nm) or i-line (365 nm). A lamp light source such as an ultra-high pressure mercury lamp can be applied.

【0102】また、上述の各実施形態の露光装置では、
照明装置によってレチクル(マスク)を照明し(照明工
程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用の
パターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことによ
り、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表
示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。
以下、各実施形態の露光装置を用いて感光性基板として
のウエハ等に所定の回路パターンを形成することによっ
て、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際
の手法の一例につき図17のフローチャートを参照して
説明する。
Further, in the exposure apparatus of each of the above embodiments,
A reticle (mask) is illuminated by an illumination device (illumination step), and a transfer pattern formed on the mask is exposed on a photosensitive substrate using a projection optical system (exposure step), whereby a microdevice (semiconductor element, Imaging devices, liquid crystal display devices, thin film magnetic heads, etc.) can be manufactured.
Hereinafter, an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of each embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Explain.

【0103】先ず、図17のステップ301において、
1ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステッ
プ302において、そのlロットのウエハ上の金属膜上
にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ30
3において、各実施形態の露光装置を用いて、マスク上
のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロッ
トのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。
その後、ステップ304において、その1ロットのウエ
ハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ3
05において、その1ロットのウエハ上でレジストパタ
ーンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マ
スク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ
上の各ショット領域に形成される。
First, in step 301 of FIG. 17,
A metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 302, photoresist is applied on the metal film on the wafer of the 1 lot. Then step 30
3, the image of the pattern on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer of the one lot through the projection optical system by using the exposure apparatus of each embodiment.
Then, in step 304, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and then in step 3
In 05, the resist pattern is used as a mask on the wafers of one lot to perform etching, whereby a circuit pattern corresponding to the pattern on the mask is formed in each shot area on each wafer.

【0104】その後、更に上のレイヤの回路パターンの
形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが
製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、
極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをス
ループット良く得ることができる。なお、ステップ30
1〜ステップ305では、ウエハ上に金属を蒸着し、そ
の金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッ
チングの各工程を行っているが、これらの工程に先立っ
て、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコ
ンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エ
ッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもな
い。
Thereafter, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern on a further upper layer. According to the above semiconductor device manufacturing method,
It is possible to obtain a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern with high throughput. Note that step 30
In steps 1 to 305, a metal is vapor-deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and each step of exposure, development, and etching is performed. Prior to these steps, a silicon film is formed on the wafer. Needless to say, after the oxide film is formed, a resist may be applied on the silicon oxide film, and each step such as exposure, development and etching may be performed.

【0105】なお、第4実施形態では、リレーレンズ4
の光路中に第1V溝アキシコン系12と第2V溝アキシ
コン系13とを配置しているが、これに加えて、いわゆ
る円錐アキシコン系を付設することもできる。あるい
は、第1V溝アキシコン系12または第2V溝アキシコ
ン系13に代えて円錐アキシコン系を配置することもで
きる。ここで、円錐アキシコン系は、円錐凸状の屈折面
を有する第1プリズムと円錐凹状の屈折面を有する第2
プリズムとからなるアキシコン系である。
In the fourth embodiment, the relay lens 4
Although the first V-groove axicon system 12 and the second V-groove axicon system 13 are arranged in the optical path of, the so-called conical axicon system can be additionally provided. Alternatively, instead of the first V-groove axicon system 12 or the second V-groove axicon system 13, a conical axicon system can be arranged. Here, the conical axicon system includes a first prism having a conical convex refracting surface and a second prism having a conical concave refracting surface.
It is an axicon system consisting of a prism.

【0106】[0106]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、レチ
クル上の微細パターンの方向性に依存することなく、最
適な照明条件にしたがって露光を行うことができる。す
なわち、4つの実質的な面光源の瞳面(またはその近傍
の面)上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標
とが実質的に異なるように設定することにより、転写さ
れるレジストパターンまたはプロセス(ウエハプロセ
ス)を経て形成される基板パターン(ウエハパターン)
を所望の大きさおよび形状とすることができる。
As described above, according to the present invention, exposure can be performed under the optimum illumination condition without depending on the directionality of the fine pattern on the reticle. That is, the resist pattern to be transferred is set by setting the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate on the pupil planes (or in the vicinity thereof) of the four substantial surface light sources to be substantially different. Alternatively, a substrate pattern (wafer pattern) formed through a process (wafer process)
Can be of any desired size and shape.

【0107】また、レチクルが複数のチップパターンを
有する場合、チップパターンの長辺方向に応じて、4つ
の実質的な面光源の縦方向の位置座標および横方向の位
置座標のうちの少なくとも一方を、縦方向の位置座標と
横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定するこ
とにより、レチクル上の微細パターンの方向性に依存す
ることなく、最適な照明条件にしたがって露光を行うこ
とができる。
When the reticle has a plurality of chip patterns, at least one of the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate of the four substantial surface light sources is set in accordance with the long side direction of the chip pattern. By setting the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate so that they are substantially different from each other, exposure can be performed according to the optimum illumination condition without depending on the directionality of the fine pattern on the reticle. it can.

【0108】さらに、4つの実質的な面光源の縦方向の
位置座標および横方向の位置座標を設定することによ
り、光近接効果補正が施されたレチクルを介して得られ
るレジストパターンまたは基板パターンの縦方向の線幅
および横方向の線幅のうちの少なくとも一方を調整する
ことができる。
Further, by setting the vertical position coordinates and the horizontal position coordinates of the four substantial surface light sources, the resist pattern or substrate pattern obtained through the reticle subjected to the optical proximity correction is set. At least one of the vertical line width and the horizontal line width can be adjusted.

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

【図1】3個取りのDRAMチップの製造に最適な4極
照明を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating quadrupole illumination, which is optimal for manufacturing a three-piece DRAM chip.

【図2】4個取りのDRAMチップの製造に最適な4極
照明を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a quadrupole illumination most suitable for manufacturing a four-chip DRAM chip.

【図3】シミュレーションにおいて想定した4極照明の
形態を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a form of quadrupole illumination assumed in a simulation.

【図4】シミュレーションにおいて想定したパターンの
構成を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a pattern assumed in a simulation.

【図5】各面光源のYポジションが0.52の照明条件
におけるベストフォーカスの空間像を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an aerial image of best focus under an illumination condition in which the Y position of each surface light source is 0.52.

【図6】各面光源のYポジションが0.46の照明条件
におけるベストフォーカスの空間像を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an aerial image of best focus under an illumination condition in which the Y position of each surface light source is 0.46.

【図7】各面光源のYポジションが0.40の照明条件
におけるベストフォーカスの空間像を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an aerial image of best focus under an illumination condition in which the Y position of each surface light source is 0.40.

【図8】各面光源のYポジションが異なる各照明条件お
よび各デフォーカス状態におけるアクティブパターンの
縦方向の線幅を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing line widths in the vertical direction of the active pattern under each illumination condition and each defocus state in which the Y position of each surface light source is different.

【図9】各面光源のYポジションが異なる各照明条件お
よび各デフォーカス状態におけるアクティブパターンの
横方向の線幅を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a horizontal line width of an active pattern under each illumination condition and each defocus state in which the Y position of each surface light source is different.

【図10】本発明の第1実施形態にかかる露光装置の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図11】複数の開口絞りが円周状に配置されたターレ
ットの構成を概略的に示す図である。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration of a turret in which a plurality of aperture stops are circumferentially arranged.

【図12】本発明の第2実施形態にかかる露光装置の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図13】複数の回折光学素子が円周状に配置されたタ
ーレットの構成を概略的に示す図である。
FIG. 13 is a diagram schematically showing a configuration of a turret in which a plurality of diffractive optical elements are circumferentially arranged.

【図14】本発明の第3実施形態にかかる露光装置の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 14 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第4実施形態にかかる露光装置の構
成を概略的に示す図である。
FIG. 15 is a view schematically showing the arrangement of an exposure apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

【図16】照明瞳上での各面光源の座標を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram showing coordinates of each surface light source on an illumination pupil.

【図17】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを
得る際の手法の一例を示すフローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart showing an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 ビームエキスパンダー 3,5 フライアイレンズ 4 リレーレンズ 6 開口絞り 7 コンデンサー光学系 8 回折光学素子 9 ロッド型インテグレータ 10 コンデンサーレンズ 11 結像光学系 12,13 V溝アキシコン系 40,50 ターレット基板 41〜48 開口絞り 51〜58 回折光学素子 R レチクル PL 投影光学系 W ウエハ 1 light source 2 beam expander 3,5 fly eye lens 4 relay lens 6 Aperture stop 7 Condenser optical system 8 Diffractive optical element 9 Rod type integrator 10 condenser lens 11 Imaging optical system 12,13 V groove axicon system 40,50 turret substrate 41-48 Aperture stop 51-58 Diffractive optical element R reticle PL projection optical system W wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蛭川 茂 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 諏訪 恭一 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 中島 利治 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 2H095 BB01 5F046 BA04 CB05 CB10 CB12 CB13 CB14    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shigeru Hikawa             Marunouchi 3 2-3 No. 3 shares, Chiyoda-ku, Tokyo             Ceremony Company Nikon (72) Inventor Kyoichi Suwa             Marunouchi 3 2-3 No. 3 shares, Chiyoda-ku, Tokyo             Ceremony Company Nikon (72) Inventor Toshiharu Nakajima             Marunouchi 3 2-3 No. 3 shares, Chiyoda-ku, Tokyo             Ceremony Company Nikon F term (reference) 2H095 BB01                 5F046 BA04 CB05 CB10 CB12 CB13                       CB14

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 転写すべきパターンの形成されたレチク
ルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンの
像を基板上に形成する投影光学系とを備えた露光装置に
おいて、 前記照明光学系は、該照明光学系の瞳面またはその近傍
の面に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形
成手段を有し、 前記瞳形状形成手段は、転写されるレジストパターンま
たはプロセスを経て形成される基板パターンを所望の大
きさおよび形状とするために、前記4つの実質的な面光
源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位
置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設
定することを特徴とする露光装置。
1. An exposure apparatus comprising: an illumination optical system that illuminates a reticle on which a pattern to be transferred is formed; and a projection optical system that forms an image of the pattern of the reticle on a substrate. A pupil shape forming means for forming four substantial surface light sources on a pupil surface of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof, the pupil shape forming means passing through a resist pattern or a process to be transferred. In order to make the formed substrate pattern have a desired size and shape, the vertical position coordinates and the horizontal position coordinates of the four substantial surface light sources on the pupil plane or a plane in the vicinity thereof are substantially equal to each other. The exposure apparatus is characterized in that the settings are made differently.
【請求項2】 複数のチップパターンを有するレチクル
を照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンの像
を基板上に形成する投影光学系とを備えた露光装置にお
いて、 前記照明光学系は、該照明光学系の瞳面またはその近傍
の面に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形
成手段を有し、 前記瞳形状形成手段は、前記チップパターンの長辺方向
に応じて、前記4つの実質的な面光源の前記瞳面または
その近傍の面上における縦方向の位置座標および横方向
の位置座標のうちの少なくとも一方を、前記縦方向の位
置座標と前記横方向の位置座標とが実質的に異なるよう
に設定することを特徴とする露光装置。
2. An exposure apparatus comprising an illumination optical system for illuminating a reticle having a plurality of chip patterns, and a projection optical system for forming an image of the pattern of the reticle on a substrate, wherein the illumination optical system comprises: It has a pupil shape forming means for forming four substantially surface light sources on the pupil surface of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof, and the pupil shape forming means, according to the long side direction of the chip pattern, At least one of a vertical position coordinate and a horizontal position coordinate on the pupil plane of the four substantial surface light sources or a surface in the vicinity thereof is defined as the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate. The exposure apparatus is characterized in that and are set so as to be substantially different from each other.
【請求項3】 前記瞳形状形成手段は、転写されるレジ
ストパターンまたはプロセスを経て形成される基板パタ
ーンを所望の大きさおよび形状とするために、前記4つ
の実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上にお
ける縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に
異なるように設定することを特徴とする請求項2に記載
の露光装置。
3. The pupil shape forming means forms the resist pattern to be transferred or a substrate pattern formed through a process into a desired size and shape, so that the pupil planes of the four substantially surface light sources. 3. The exposure apparatus according to claim 2, wherein the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate on the surface in the vicinity thereof are set to be substantially different from each other.
【請求項4】 前記瞳形状形成手段は、光近接効果補正
が施された前記レチクルを介して得られる前記レジスト
パターンまたは前記基板パターンの縦方向の線幅および
横方向の線幅のうちの少なくとも一方を調整するため
に、前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近
傍の面上における縦方向の位置座標および横方向の位置
座標を設定することを特徴とする請求項1乃至3のいず
れか1項に記載の露光装置。
4. The pupil shape forming means includes at least one of a line width in a vertical direction and a line width in a horizontal direction of the resist pattern or the substrate pattern obtained via the reticle subjected to optical proximity correction. The vertical position coordinate and the horizontal position coordinate on the pupil plane of the four substantial surface light sources or on a plane in the vicinity thereof are set to adjust one of them. The exposure apparatus according to any one of 1.
【請求項5】 前記瞳形状形成手段は、前記4つの実質
的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦
方向の位置座標と横方向の位置座標との比率を、1割以
上の比率に従って異なるように設定することを特徴とす
る請求項1乃至4のいずれか1項に記載の露光装置。
5. The pupil shape forming means sets the ratio between the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate of the four substantial surface light sources on the pupil plane or a surface in the vicinity thereof to 10% or more. 5. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus is set so as to be different according to the ratio of.
【請求項6】 前記瞳形状形成手段は、前記4つの実質
的な面光源の各々の形状を円形状に設定することを特徴
とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の露光装
置。
6. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the pupil shape forming unit sets each of the four substantial surface light sources into a circular shape. .
【請求項7】 前記瞳形状形成手段は、通過する光束を
制限するための開口絞りを有することを特徴とする請求
項1乃至6のいずれか1項に記載の露光装置。
7. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the pupil shape forming unit has an aperture stop for limiting a light flux passing therethrough.
【請求項8】 前記瞳形状形成手段は、照明光路に対し
て挿脱可能に構成された複数の開口絞りを有することを
特徴とする請求項7に記載の露光装置。
8. The exposure apparatus according to claim 7, wherein the pupil shape forming unit has a plurality of aperture diaphragms configured to be insertable into and removable from the illumination optical path.
【請求項9】 前記瞳形状形成手段は、光束を所定断面
の光束に変換するための回折光学素子を有することを特
徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の露光装
置。
9. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the pupil shape forming unit has a diffractive optical element for converting a light beam into a light beam having a predetermined cross section.
【請求項10】 前記瞳形状形成手段は、照明光路に対
して挿脱可能に構成された複数の回折光学素子を有する
ことを特徴とする請求項9に記載の露光装置。
10. The exposure apparatus according to claim 9, wherein the pupil shape forming unit has a plurality of diffractive optical elements configured to be insertable into and removable from the illumination optical path.
【請求項11】 照明光学系を介してレチクルを照明
し、該レチクルに形成されたパターンの像を基板上に投
影する露光方法において、 転写されるレジストパターンまたはプロセスを経て形成
される基板パターンを所望の大きさおよび形状とするた
めに、前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面に、前
記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標
と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定され
た4つの実質的な面光源を形成することを特徴とする露
光方法。
11. An exposure method for illuminating a reticle through an illumination optical system and projecting an image of a pattern formed on the reticle onto a substrate, wherein a resist pattern to be transferred or a substrate pattern formed through a process is formed. In order to have a desired size and shape, a vertical position coordinate and a horizontal position coordinate on the pupil surface or a surface in the vicinity of the pupil surface of the illumination optical system are substantially set. An exposure method, which comprises forming four substantially planar light sources that are set to be different from each other.
【請求項12】 複数のチップパターンを有するレチク
ルを照明光学系を介して照明し、該レチクルに形成され
たパターンの像を基板上に投影する露光方法において、 前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質
的な面光源を形成し、 前記チップパターンの長辺方向に応じて、前記4つの実
質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における
縦方向の位置座標および横方向の位置座標のうちの少な
くとも一方を、前記縦方向の位置座標と前記横方向の位
置座標とが実質的に異なるように設定することを特徴と
する露光方法。
12. An exposure method for illuminating a reticle having a plurality of chip patterns through an illumination optical system and projecting an image of a pattern formed on the reticle onto a substrate, wherein a pupil plane of the illumination optical system or a pupil plane thereof is provided. Four substantial surface light sources are formed on the neighboring surface, and the position coordinates of the four substantial surface light sources in the vertical direction on the pupil plane or on the surface in the vicinity thereof according to the long side direction of the chip pattern. And at least one of the horizontal position coordinates is set such that the vertical position coordinates and the horizontal position coordinates are substantially different from each other.
【請求項13】 転写されるレジストパターンまたはプ
ロセスを経て形成される基板パターンを所望の大きさお
よび形状とするために、前記4つの実質的な面光源の前
記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標
と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定する
ことを特徴とする請求項12に記載の露光方法。
13. A resist pattern to be transferred or a substrate pattern formed through a process has a desired size and shape on the surface of the pupil surface of the four substantial surface light sources or a surface in the vicinity thereof. 13. The exposure method according to claim 12, wherein the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate are set so as to be substantially different from each other.
【請求項14】 前記レチクルとして光近接効果補正が
施されたレチクルを用い、該光近接効果補正が施された
レチクルを介して得られる前記レジストパターンまたは
前記基板パターンの縦方向の線幅および横方向の線幅の
うちの少なくとも一方を調整するために、前記4つの実
質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における
縦方向の位置座標および横方向の位置座標を設定するこ
とを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記
載の露光方法。
14. A reticle with optical proximity correction is used as the reticle, and the line width and width in the vertical direction of the resist pattern or the substrate pattern obtained through the reticle with optical proximity correction. In order to adjust at least one of the line widths in the direction, it is possible to set vertical position coordinates and horizontal position coordinates on the pupil plane of the four substantial surface light sources or on a plane in the vicinity thereof. The exposure method according to any one of claims 11 to 13, which is characterized.
【請求項15】 前記4つの実質的な面光源の前記瞳面
またはその近傍の面上における縦方向の位置座標と横方
向の位置座標との比率を、1割以上の比率に従って異な
るように設定することを特徴とする請求項11乃至14
のいずれか1項に記載の露光方法。
15. The ratio between the vertical position coordinate and the horizontal position coordinate on the pupil plane of the four substantial surface light sources or on the surface in the vicinity thereof is set to be different according to a ratio of 10% or more. 15. The method according to claim 11, wherein
The exposure method according to any one of 1.
【請求項16】 転写すべきパターンが形成されたレチ
クルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターン
の像を基板上に形成する投影光学系とを備えた露光装置
において、 前記照明光学系は、該照明光学系の瞳面またはその近傍
の面に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形
成手段を有し、 前記瞳形状形成手段が形成する前記4つの実質的な面光
源の前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面での縦方
向の位置座標をyとし、前記4つの実質的な面光源の前
記照明光学系の瞳面またはその近傍の面での横方向の位
置座標をxとするとき、 前記瞳形状形成手段は、前記位置座標yに対する前記位
置座標xの比が1.1以上となるように前記4つの実質
的な面光源を形成する第1の照明モードと、前記位置座
標yに対する前記位置座標xの比が1/1.1以下とな
るように前記4つの実質的な面光源を形成する第2の照
明モードとを有することを特徴とする露光装置。
16. An exposure apparatus comprising an illumination optical system for illuminating a reticle on which a pattern to be transferred is formed, and a projection optical system for forming an image of the pattern of the reticle on a substrate, wherein the illumination optical system is A pupil plane of the illumination optical system or a plane near the pupil plane, which has pupil shape forming means for forming four substantial surface light sources, and the four substantial surface light sources formed by the pupil shape forming means Let y be the position coordinate in the vertical direction on the pupil plane of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof, and in the lateral direction on the pupil plane of the illumination optical system of the four substantial surface light sources or a surface in the vicinity thereof. When the position coordinate is x, the pupil shape forming unit forms the four substantial surface light sources so that the ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 1.1 or more. Mode and the position with respect to the position coordinate y An exposure apparatus having a second illumination mode for forming the four substantial surface light sources so that a ratio of coordinates x is 1 / 1.1 or less.
【請求項17】 前記第1の照明モードでは、前記位置
座標yに対する前記位置座標xの比が1.2以上となる
ように前記4つの実質的な面光源を形成し、 前記第2の照明モードでは、前記位置座標yに対する前
記位置座標xの比が0.83以下となるように前記4つ
の実質的な面光源を形成することを特徴とする請求項1
6に記載の露光装置。
17. In the first illumination mode, the four substantial surface light sources are formed such that a ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 1.2 or more, and the second illumination is used. In the mode, the four substantial surface light sources are formed such that a ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 0.83 or less.
6. The exposure apparatus according to item 6.
【請求項18】 前記投影光学系の前記レチクル側開口
数に対する前記4つの実質的な面光源からの4つの光束
の各々の開口数の比をσsとするとき、 0.1≦σs≦0.3 を満足することを特徴とする請求項16または17に記
載の露光装置。
18. When the ratio of the numerical apertures of the four light fluxes from the four substantial surface light sources to the reticle side numerical aperture of the projection optical system is σs, then 0.1 ≦ σs ≦ 0. The exposure apparatus according to claim 16 or 17, characterized in that
【請求項19】 照明光学系を介してレチクルを照明
し、投影光学系を介して前記レチクルに形成されたパタ
ーンの像を基板上に投影する露光方法において、 前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質
的な面光源を形成し、 前記4つの実質的な面光源の前記照明光学系の瞳面また
はその近傍の面での縦方向の位置座標をyとし、前記4
つの実質的な面光源の前記照明光学系の瞳面またはその
近傍の面での横方向の位置座標をxとするとき、 前記位置座標yに対する前記位置座標xの比が1.1以
上となるように前記4つの実質的な面光源を形成する第
1の照明モードと、前記位置座標yに対する前記位置座
標xの比が1/1.1以下となるように前記4つの実質
的な面光源を形成する第2の照明モードとを有すること
を特徴とする露光方法。
19. An exposure method of illuminating a reticle via an illumination optical system and projecting an image of a pattern formed on the reticle onto a substrate via a projection optical system, wherein a pupil plane of the illumination optical system or a pupil plane thereof is provided. 4 substantially surface light sources are formed on a surface in the vicinity of the pupil plane of the illumination optical system of the 4 substantially surface light sources, or a vertical position coordinate on a surface in the vicinity thereof is defined as y, and
Assuming that the lateral position coordinate of the two substantially planar light sources on the pupil plane of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof is x, the ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 1.1 or more. The first illumination mode forming the four substantial surface light sources and the four substantial surface light sources such that the ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 1 / 1.1 or less. And a second illumination mode for forming the exposure method.
【請求項20】 前記第1の照明モードでは、前記位置
座標yに対する前記位置座標xの比が1.2以上となる
ように前記4つの実質的な面光源を形成し、前記第2の
照明モードでは、前記位置座標yに対する前記位置座標
xの比が0.83以下となるように前記4つの実質的な
面光源を形成することを特徴とする請求項19に記載の
露光方法。
20. In the first illumination mode, the four substantial surface light sources are formed such that a ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 1.2 or more, and the second illumination is used. 20. The exposure method according to claim 19, wherein in the mode, the four substantial surface light sources are formed such that a ratio of the position coordinate x to the position coordinate y is 0.83 or less.
【請求項21】 前記投影光学系の前記レチクル側開口
数に対する前記4つの実質的な面光源からの4つの光束
の各々の開口数の比をσsとするとき、 0.1≦σs≦0.3 を満足することを特徴とする請求項19または20に記
載の露光方法。
21. When the ratio of the numerical apertures of the four light beams from the four substantial surface light sources to the reticle side numerical aperture of the projection optical system is σs, then 0.1 ≦ σs ≦ 0. The exposure method according to claim 19 or 20, characterized in that
【請求項22】 転写すべきパターンが形成されたレチ
クルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターン
の像を基板上に形成する投影光学系とを備えた露光装置
において、 前記照明光学系は、該照明光学系の瞳面またはその近傍
の面に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形
成手段を有し、 前記瞳形状形成手段は、前記瞳形状形成手段が形成する
前記4つの実質的な面光源のうちの1つの面光源の重心
位置が、 0.5<r<1−rs,及び sin-1{(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, を満足する第1の照明モードと、 前記4つの実質的な面光源のうちの前記1つの面光源の
重心位置が、 0.5<r<1−rs,及び π/4<θ<π/2−sin-1{(rs)/(1−rs)}, を満足する第2の照明モードとを有することを特徴とす
る露光装置。ただし、rは、前記1つの面光源の重心位
置を前記瞳面またはその近傍の前記面上で前記照明光学
系の光軸を極として極座標(r,θ)で表した際の動径
であり、前記投影光学系の瞳の半径を1として規格化さ
れている;θは、前記1つの面光源の重心位置を前記瞳
面またはその近傍の前記面上で前記照明光学系の光軸を
極として極座標(r,θ)で表した際の偏角であり;r
sは、前記1つの面光源における重心位置から最周縁ま
での距離である。
22. An exposure apparatus comprising: an illumination optical system that illuminates a reticle on which a pattern to be transferred is formed; and a projection optical system that forms an image of the pattern of the reticle on a substrate. A pupil shape forming means for forming four substantial surface light sources on a pupil surface of the illumination optical system or a surface in the vicinity thereof, wherein the pupil shape forming means forms the pupil shape forming means. The center of gravity of one of the four surface light sources is 0.5 <r <1-rs, and sin −1 {(rs) / (1-rs)} <θ <π / 4. , And a centroid position of the one surface light source of the four substantial surface light sources is 0.5 <r <1-rs, and π / 4 <θ <π. / 2-sin -1 {(rs) / (1-rs)}, a second illumination mode satisfying Light equipment. Here, r is a radius vector when the position of the center of gravity of the one surface light source is expressed in polar coordinates (r, θ) with the optical axis of the illumination optical system as a pole on the pupil surface or the surface in the vicinity thereof. , Is standardized with the radius of the pupil of the projection optical system being 1; θ is the position of the center of gravity of the one surface light source on the pupil plane or on the plane in the vicinity thereof, and the optical axis of the illumination optical system is Is the argument when expressed in polar coordinates (r, θ) as
s is the distance from the position of the center of gravity of the one surface light source to the outermost edge.
【請求項23】 前記4つの実質的な面光源は、前記瞳
面またはその近傍の前記面上において前記光軸を中心と
して2回回転対称に配置されることを特徴とする請求項
22に記載の露光装置。
23. The four substantially planar light sources are arranged in two-fold rotational symmetry about the optical axis on the pupil plane or on the plane in the vicinity thereof. Exposure equipment.
【請求項24】 照明光学系を介してレチクルを照明
し、投影光学系を介して前記レチクルに形成されたパタ
ーンの像を基板上に投影する露光方法において、 前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質
的な面光源を形成し、 前記4つの実質的な面光源のうちの1つの面光源の重心
位置が、 0.5<r<1−rs,及び sin-1{(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, を満足する第1の照明モードと、 前記4つの実質的な面光源のうちの前記1つの面光源の
重心位置が 0.5<r<1−rs,及び π/4<θ<π/2−sin-1{(rs)/(1−rs)}, を満足する第2の照明モードとを有することを特徴とす
る露光方法。ただし、rは、前記1つの面光源の重心位
置を前記瞳面またはその近傍の前記面上で前記照明光学
系の光軸を極として極座標(r,θ)で表した際の動径
であり、前記投影光学系の瞳の半径を1として規格化さ
れている;θは、前記1つの面光源の重心位置を前記瞳
面またはその近傍の前記面上で前記照明光学系の光軸を
極として極座標(r,θ)で表した際の偏角であり;r
sは、前記1つの面光源における重心位置から最周縁ま
での距離である。
24. An exposure method of illuminating a reticle via an illumination optical system and projecting an image of a pattern formed on the reticle onto a substrate via a projection optical system, comprising: a pupil plane of the illumination optical system or a pupil plane thereof. Four substantial surface light sources are formed on neighboring surfaces, and the position of the center of gravity of one of the four substantially surface light sources is 0.5 <r <1-rs, and sin −1 { a first illumination mode satisfying (rs) / (1-rs)} <θ <π / 4, and the position of the center of gravity of the one surface light source of the four substantial surface light sources is 0.5. <R <1-rs, and π / 4 <θ <π / 2-sin −1 {(rs) / (1-rs)}, a second illumination mode satisfying Method. Here, r is a radius vector when the position of the center of gravity of the one surface light source is expressed in polar coordinates (r, θ) with the optical axis of the illumination optical system as a pole on the pupil surface or the surface in the vicinity thereof. , Is standardized with the radius of the pupil of the projection optical system being 1; θ is a position where the center of gravity of the one surface light source is the optical axis of the illumination optical system on the pupil plane or on the plane in the vicinity thereof. Is the argument when expressed in polar coordinates (r, θ) as
s is the distance from the position of the center of gravity of the one surface light source to the outermost edge.
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