JP2000150371A - Aligner and manufacture of semiconductor element - Google Patents

Aligner and manufacture of semiconductor element

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JP2000150371A
JP2000150371A JP11326498A JP32649899A JP2000150371A JP 2000150371 A JP2000150371 A JP 2000150371A JP 11326498 A JP11326498 A JP 11326498A JP 32649899 A JP32649899 A JP 32649899A JP 2000150371 A JP2000150371 A JP 2000150371A
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light
illumination
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To highly efficiently and uniformly irradiate a surface to be irradiated with light by using zonal luminous flux transforming means which transform exposing light into zonal luminous fluxes and making the outside diameters of the zonal luminous fluxes from the transforming means variable. SOLUTION: A first prism member 20 has a concave conical refracting surface on the entrance side and a convex conical refracting surface on the exit side and can be exchanged with a second prism member 21 by means of a first exchanging means 10. The second prism member 21 has a recessed conical refracting surface on the entrance side and a convex refracting surface on the exit side and the refracting surfaces are formed so that the axial thickness (the distance between apexes) of the member 21 may become smaller than that of the first member 20. The zonal parallel luminous flux transformed by means of the first member 20 has the same zonal width as the zonal parallel luminous flux transformed by means of the second member 21 has, but the outside diameter of the former is larger than that of the latter.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被照射面を均一に照明
する照明光学装置に関するものであり、特に半導体製造
用の露光装置に好適な照明光学装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical apparatus for uniformly illuminating a surface to be irradiated, and more particularly to an illumination optical apparatus suitable for an exposure apparatus for manufacturing semiconductors.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、LSIや超LSI等の半導体素子
の製造は、レチクル上に形成された回路パターンを投影
レンズを介してウエハ上に縮小投影する投影露光装置に
より行われている。しかしながら、より一層、微細なパ
ターンをウエハ上に転写することが切望されており、こ
れに対応するために多大な努力が続けられている。例え
ば、露光光の短波長化、及び投影レンズの開口数(以下
NAと称する)の増大により、投影レンズの解像力向上
への努力が続けられており、特に最近ではNAが0.5
を越える投影レンズが実現されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the manufacture of semiconductor devices such as LSIs and VLSIs has been performed by a projection exposure apparatus that reduces and projects a circuit pattern formed on a reticle onto a wafer via a projection lens. However, there is a strong desire to transfer a finer pattern onto a wafer, and great efforts have been made to meet this demand. For example, efforts have been made to improve the resolving power of the projection lens due to the shortening of the wavelength of the exposure light and the increase in the numerical aperture (hereinafter, referred to as NA) of the projection lens.
Projection lenses that exceed the standard are realized.

【0003】また、これに加えて、露光対象とするパタ
ーンの最小線幅等により照明条件を最適化することで投
影レンズの解像力、焦点深度に対する努力も続けられて
いる。例えば、特開昭59-155843 号公報では、投影レン
ズのNAに対する照明光学系のNAの比率、即ちσ値を
最適化することにより、所定パターンの解像力とコント
ラストとの適切なバランスを得るようにしたものが提案
されている。
In addition, efforts are being made to improve the resolution and depth of focus of the projection lens by optimizing the illumination conditions based on the minimum line width of the pattern to be exposed. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-155843, an appropriate balance between the resolution and the contrast of a predetermined pattern is obtained by optimizing the ratio of the NA of the illumination optical system to the NA of the projection lens, that is, the σ value. What has been proposed.

【0004】また、近年においては、露光用照明光学装
置内に設けられたフライアイレンズにより形成される2
次的光源の形状を変化させることにより、投影レンズの
解像力、焦点深度をより一層向上させる試みが提案され
ており、例えば、特開昭61-91622号公報にて提案されて
いる。この公報には、2次的光源を形成するフライアイ
レンズの射出側の中央部を絞りにより遮光し、偏心光源
を形成することにより、パターン寸法、焼き付け条件に
より、投影レンズの解像力、焦点深度の大幅なる改善が
図られている。
In recent years, a fly-eye lens provided in an illumination optical system for exposure has been developed.
Attempts have been made to further improve the resolving power and depth of focus of the projection lens by changing the shape of the secondary light source, for example, proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-91622. According to this publication, the central portion of the fly-eye lens forming the secondary light source on the emission side is shielded from light by an aperture, and an eccentric light source is formed. Significant improvements have been made.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般にこの種の露光用
照明光学装置では、微細なパターンをウエハ上に転写す
る際に、スループットの向上のために、被照射面として
のマスク(またはレチクル)上では、より高い照度のも
とでの均一な照明が要求される。ところが、特開昭61-9
1622号公報に提案されている照明装置では、輪帯状の2
次的光源を得るために、フライアイレンズの射出側の中
央部を遮光する絞りを配置している。このため、照射光
の総量が減少して被照射面としてのマスク(以下レチク
ルと称する)上での照度が大幅に低下する。
Generally, in this type of illumination optical apparatus for exposure, when a fine pattern is transferred onto a wafer, a mask (or reticle) as an irradiated surface is used to improve throughput. Requires uniform illumination under a higher illuminance. However, JP-A-61-9
In the lighting device proposed in Japanese Patent No. 1622, a ring-shaped 2
In order to obtain the next light source, a stop for shielding the central portion on the emission side of the fly-eye lens is arranged. For this reason, the total amount of irradiation light decreases, and the illuminance on a mask (hereinafter, referred to as a reticle) as a surface to be irradiated is significantly reduced.

【0006】この結果、露光時間が長くなって、スルー
プットの低下を免れないという問題があった。本発明は
上記の問題を克服して、輪帯状の2次的光源を何ら遮光
することなく形成し、高い照明効率のもとで被照射面を
均一に照明できる高性能な照明光学装置を提供すること
を目的としている。
As a result, there has been a problem that the exposure time is prolonged and a decrease in throughput is unavoidable. The present invention overcomes the above-mentioned problems and provides a high-performance illumination optical device capable of uniformly illuminating a surface to be illuminated with high illumination efficiency by forming an annular secondary light source without any light shielding. It is intended to be.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、例えば図1に示す如く、ほぼ平行光束を
供給する光源手段1と、その光源手段2からの平行光束
によって複数の2次的な光源を形成するオプティカルイ
ンテグレータ3と、そのオプティカルインテグレータ3
によって形成された複数の2次的な光源からの光束を集
光して被照射面Rを重畳的に照明するコンデンサーレン
ズ4とを有する照明光学装置において、上記光源手段1
及びオプティカルインテグレータ3との光路間に、ほぼ
平行な光束を輪帯状光束に変換する輪帯状光束変換手段
2を設け、その輪帯状光束変換手段2は、円錐状屈折面
を持つ光学部材を有するようにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a light source means 1 for supplying a substantially parallel light beam and a plurality of parallel light beams from a light source means 2 as shown in FIG. Optical integrator 3 for forming a secondary light source, and the optical integrator 3
A condenser lens 4 for condensing light beams from a plurality of secondary light sources formed by the light source and illuminating the irradiated surface R in a superimposed manner.
And an optical path between the optical integrator 3 and the optical integrator 3. An annular light beam converting means 2 for converting a substantially parallel light beam into an annular light beam is provided, and the annular light beam converting means 2 has an optical member having a conical refracting surface. It was made.

【0008】そして、上記の基本構成に基づいて、その
光学部材は、円錐状屈折面を持つ第1及び第2屈折部材
(20,21)を有し、その第1及び第2屈折部材(2
0,21)の内のいずれか一方が前記平行光路内に挿入
可能に設けられることが良い。これにより、高い照明効
率のもとで輪帯状平行光束の外径に対する内径の比率を
変化させることができる。
Based on the above basic configuration, the optical member has first and second refraction members (20, 21) having conical refraction surfaces, and the first and second refraction members (2, 21) have a conical refraction surface.
0, 21) is preferably provided so as to be insertable into the parallel optical path. Thereby, the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the annular parallel light beam can be changed under high illumination efficiency.

【0009】また、輪帯状光束変換手段2は、図2に示
す如く、少なくとも一面に凸の円錐状屈折面または凹の
円錐状屈折面を有する第1及び第2屈折部材(22,2
3)を有し、その第1及び第2屈折部材(22,23)
は、相対的な間隔が可変に設けられ、その間隔を変化さ
せることにより輪帯状光束径を可変としても良い。これ
により、高い照明効率のもとで輪帯状平行光束の外径に
対する内径の比率を連続的に変化させることができる。
As shown in FIG. 2, the annular luminous flux converting means 2 includes first and second refraction members (22, 2) having at least one surface having a convex conical refraction surface or a concave conical refraction surface.
3) the first and second refraction members (22, 23)
May be provided such that a relative interval is variably provided, and by changing the interval, the orbicular luminous flux diameter is variable. Thus, the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the annular parallel light beam can be continuously changed under high illumination efficiency.

【0010】さらには、図3に示す如く、輪帯状光束変
換手段2とオプティカルインテグレータ3との間に、ア
フォーカル変倍光学系30を設けても良い。このアフォ
ーカル変倍光学系の変倍により輪帯状光束の外径を連続
的に変化させることができる。
Further, as shown in FIG. 3, an afocal variable power optical system 30 may be provided between the annular light beam converting means 2 and the optical integrator 3. By changing the magnification of the afocal variable power optical system, the outer diameter of the orbicular luminous flux can be continuously changed.

【0011】[0011]

【作 用】本発明の装置では、輪帯状光束変換手段(凸
の円錐状屈折面または凹の円錐状屈折面)の屈折作用に
よって、光源からの平行光束を何ら遮光することなく、
輪帯状光束に変換でき、その結果、オプティカルインテ
グレータによって輪帯状の2次光源が形成できるのでき
る。従って、被照射面としてのレチクルを高照度のもと
での均一に照明できるため、スループットの低下を招く
ことはない。
With the apparatus of the present invention, the parallel light flux from the light source is not blocked at all by the refraction of the annular light flux conversion means (a convex conical refraction surface or a concave conical refraction surface).
The light can be converted into an annular light beam, and as a result, an annular integrator can be formed by the optical integrator. Therefore, since the reticle as the surface to be irradiated can be uniformly illuminated under high illuminance, the throughput does not decrease.

【0012】また、輪帯状光束変換手段が凸の円錐状屈
折面または凹の円錐状屈折面を持つ複数の部材を持つ構
成とし、この複数の部材を交換可能あるいはこの複数の
部材間の間隔を可変に設けることにより、高い照明効率
のもとで輪帯状平行光束の外径に対する内径の比率、所
謂輪帯比をに変化させることができる。従って、任意の
輪帯比を持つ2次光源を形成できるため、レチクルR上
のパターンを最適な線幅、焦点深度のもとでウエハ上に
転写することができる。
Further, the annular light beam converting means has a plurality of members having a convex conical refracting surface or a concave conical refracting surface, and the plurality of members are replaceable or the interval between the plurality of members is reduced. By being variably provided, the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the orbicular parallel light beam, that is, the so-called orbicular zone ratio, can be changed under high illumination efficiency. Therefore, since a secondary light source having an arbitrary ring zone ratio can be formed, a pattern on the reticle R can be transferred onto a wafer with an optimum line width and an optimum depth of focus.

【0013】さらに、照明光学系内にアフォーカル変倍
光学系を設ければ、そのアフォーカル変倍光学系の変倍
により輪帯比を一定に維持しながら輪帯状平行光束の径
(外径)を可変にできる。従って、輪帯状光束変換手段
によって輪帯比を変化でき、アフォーカル変倍光学系に
よって輪帯比を変える事なく輪帯状平行光束を変化でき
るため、輪帯比と輪帯状平行光束の径(外径)を独立に
コントロールできる。
Further, if an afocal variable power optical system is provided in the illumination optical system, the diameter (outside diameter) of the annular parallel light flux is maintained while the ring ratio is kept constant by the variable power of the afocal variable power optical system. ) Can be changed. Therefore, the annular ratio can be changed by the annular luminous flux converting means, and the annular parallel light can be changed by the afocal variable power optical system without changing the annular ratio. Diameter) can be controlled independently.

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明の第1実施例による構成を示
したものであり、図1において(A)は第1の輪帯光束
変換状態、(B)は第2の輪帯光束変換状態を示してい
る。以下、図1を参照しながら第1実施例について詳述
する。図1(A)に示す如く、光源部1からほぼ平行な
光束を供給される。この光源部1は、水銀アーク灯、楕
円鏡及びコリメータレンズを有し、この水銀アーク灯か
らの光(例えば、g線(436nm) 、i線(365nm)等の光)
は、楕円鏡によって集光された後、コリメータレンズに
より平行光束に変換される。また、光源部1は、KrF
のレーザ光源としてのエキシマレーザ光源とビーム径を
整形するビームエキスパンダを有し、エキシマレーザ光
源からの光をビームエキスパンダを介してビーム整形さ
れた平行光束を供給するものでも良い。
1 shows a configuration according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, (A) shows a first annular luminous flux conversion state, and (B) shows a second annular luminous flux. The conversion state is shown. Hereinafter, the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 1A, a substantially parallel light beam is supplied from the light source unit 1. The light source unit 1 has a mercury arc lamp, an elliptical mirror, and a collimator lens, and light from the mercury arc lamp (for example, light such as g-line (436 nm) and i-line (365 nm)).
Is condensed by an elliptical mirror and then converted into a parallel light beam by a collimator lens. In addition, the light source unit 1 includes a KrF
And a beam expander for shaping the beam diameter, and supplying a collimated light beam from the excimer laser light source via the beam expander.

【0015】光源部1から供給されるほぼ平行光束は、
斜線で示す如く、第1プリズム部材20を通過し、ここ
で輪帯状平行光束に変換される。この第1プリズム部材
20は、入射側に凹の円錐状屈折面を持つと共に射出側
に凸の円錐状屈折面を持ち、図1(B)に示す如く、第
1交換手段10によって第2プリズム部材21と交換可
能に設けられている。この第2プリズム部材21は、入
射側に凹の円錐状屈折面を持つと共に射出側に凸の円錐
状屈折面を持ち、第1プリズム部材20よりも軸上厚
(頂点間の距離)が薄くなる如く構成されている。
The substantially parallel light beam supplied from the light source unit 1 is:
As shown by oblique lines, the light passes through the first prism member 20 and is converted into an annular parallel light beam. The first prism member 20 has a concave conical refracting surface on the incident side and a convex conical refracting surface on the exit side, and as shown in FIG. It is provided so as to be replaceable with the member 21. The second prism member 21 has a concave conical refracting surface on the incident side and a convex conical refracting surface on the exit side, and has a smaller axial thickness (distance between vertices) than the first prism member 20. It is configured as follows.

【0016】そして、第1プリズム部材20により変換
された図1(A)の輪帯状平行光束は、第1プリズム部
材20により変換された図1(B)の輪帯状平行光束と
比べると、輪帯の幅は一定であるが輪帯状平行光束の外
径が大きく変換される。このため、各プリズム部材(2
0,21)により形成される輪帯状平行光束の内径と外
径をそれぞれをr1 ,r2 とすると、図1(A)に示し
た第1プリズム部材20により変換された輪帯状平行光
束は、図1(B)に示した第2プリズム部材21により
変換された輪帯状平行光束よりも、輪帯比(r1
2 )が小さくなる。従って、各プリズム部材(20,
21)を光路内に挿入することによって、輪帯比が可変
にできることが分かる。なお、本実施例では、第1プリ
ズム部材20と第2プリズム部材21とで輪帯光束変換
部2が構成される。
The annular parallel light flux of FIG. 1A converted by the first prism member 20 is compared with the annular parallel light flux of FIG. 1B converted by the first prism member 20. Although the width of the band is constant, the outer diameter of the annular parallel light beam is largely converted. For this reason, each prism member (2
Assuming that the inner and outer diameters of the annular parallel light beam formed by (0, 21) are r 1 and r 2 , respectively, the annular parallel light beam converted by the first prism member 20 shown in FIG. The ring ratio (r 1 / r) is larger than the ring-shaped parallel light flux converted by the second prism member 21 shown in FIG.
r 2 ) becomes smaller. Therefore, each prism member (20,
It can be seen that the ring zone ratio can be made variable by inserting 21) into the optical path. In the present embodiment, the first prism member 20 and the second prism member 21 constitute the orbicular luminous flux conversion unit 2.

【0017】さて、図1(A)に戻って、第1プリズム
部材20によって所定の輪帯比を持つ輪帯状平行光束に
変換された光束は、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3により輪帯状の複数の2次的光源
が形成される。このフライアイレンズ3は、複数の棒状
レンズ素子の集合体で構成され、輪帯状光束がフライア
イレンズ3を通過すると、フライアイレンズ3の射出側
には各棒状レンズ素子によって輪帯状の複数の2次的な
光源像が形成され、ここには、実質的に輪帯状の面光源
が形成される。従って、プリズム部材(20,21)の
交換によってフライアイレンズ3に入射する輪帯平行光
束径並びに輪帯比が変化するため、輪帯状の2次的な光
源像の大きさ及び輪帯比が可変となる。
Returning to FIG. 1A, the light beam converted into an orbicular parallel light beam having a predetermined orbicular ratio by the first prism member 20 is formed into an orbicular shape by a fly-eye lens 3 as an optical integrator. A plurality of secondary light sources are formed. The fly-eye lens 3 is constituted by an aggregate of a plurality of rod-shaped lens elements. A secondary light source image is formed, where a substantially annular surface light source is formed. Therefore, the diameter of the parallel luminous flux incident on the fly-eye lens 3 and the ring ratio change by replacing the prism members (20, 21), so that the size and the ring ratio of the secondary light source image in the ring shape are reduced. Be variable.

【0018】この輪帯状の2次的な光源像が形成される
フライアイレンズ3の射出側の位置には、輪帯状平行光
束を正確に規定する開口絞り手段4が設けられており、
この開口絞り手段4は、所定の輪帯状の口径を持つ開口
絞り41及び42を有しており、開口絞り41は、第2
プリズム部材21に挿入により連動して、第2交換手段
11によって別の輪帯状の口径並びに輪帯比を有する開
口絞り42と交換可能に設けられている。
At a position on the exit side of the fly-eye lens 3 where the annular secondary light source image is formed, there is provided aperture stop means 4 for accurately defining an annular parallel light beam.
The aperture stop means 4 has aperture stops 41 and 42 having a predetermined ring-shaped aperture.
In conjunction with insertion into the prism member 21, the second exchange means 11 is provided so as to be exchangeable with an aperture stop 42 having another annular aperture and annular ratio by the second exchange means 11.

【0019】さて、開口絞り41を介した輪帯状の2次
的な光源からの光束は、斜線で示す如く、コンデンサー
レンズ5により集光されて、レチクルR上のパターン領
域を斜め方向から重畳するように均一照明する。する
と、投影レンズ6(投影光学系)によってウエハW上に
は、レチクルR上の回路パターン像が形成される。従っ
て、ウエハW上に塗布されたレジストが感光されて、こ
こにはレチクルRの回路パターン像が転写される。投影
光学系6の瞳(入射瞳)位置には、口径可変な開口絞り
6aが設けられており、この開口絞り6aは、口径可変
手段12によって所定の口径に設定される。なお、開口
絞り6aは、図1の点線で示す如く、フライアイレンズ
3の射出側に設けられた開口絞り6と共役に設けられて
いる。
The luminous flux from the secondary light source in the form of an annular zone via the aperture stop 41 is condensed by the condenser lens 5 as shown by oblique lines, and overlaps the pattern area on the reticle R from an oblique direction. Illuminate uniformly. Then, a circuit pattern image on the reticle R is formed on the wafer W by the projection lens 6 (projection optical system). Accordingly, the resist applied on the wafer W is exposed, and the circuit pattern image of the reticle R is transferred here. An aperture stop 6a having a variable aperture is provided at a pupil (entrance pupil) position of the projection optical system 6, and the aperture stop 6a is set to a predetermined aperture by the aperture variable means 12. The aperture stop 6a is provided conjugate with the aperture stop 6 provided on the exit side of the fly-eye lens 3, as shown by the dotted line in FIG.

【0020】次に、本実施例による動作について説明す
ると、まずキーボード等の入力手段14を介して順番に
露光される各種のレチクルRに関する情報等が入力され
ると、この入力情報は制御手段13に入力される。この
制御手段13は、各種のレチクルに関する最適な線幅、
焦点深度等の情報を内部のメモリー部に記憶しており、
第1交換手段10、第2交換手段及び口径可変手段12
を制御する。
Next, the operation according to the present embodiment will be described. First, when information relating to various reticles R to be sequentially exposed is input via input means 14 such as a keyboard, the input information is transmitted to the control means 13. Is input to This control means 13 provides an optimum line width for various reticles,
Information such as depth of focus is stored in the internal memory,
First exchange means 10, second exchange means, and diameter varying means 12
Control.

【0021】これらの第1交換手段10、第2交換手段
及び口径可変手段12は、内部に駆動系を含んでおり、
制御手段13からの制御信号に基づいて、最適な線幅、
焦点深度ともとでレチクルRを輪帯照明するために、プ
リズム部材(20,21)及び開口絞り(40,41)
が選択的に設定される共に、開口絞り6の口径が設定さ
れる。
The first exchange means 10, the second exchange means and the aperture varying means 12 include a drive system therein.
Based on the control signal from the control means 13, the optimum line width,
Prism members (20, 21) and aperture stops (40, 41) for annular illumination of reticle R with depth of focus
Is selectively set, and the aperture of the aperture stop 6 is set.

【0022】なお、レチクルRのパターン領域外に最適
な線幅、焦点深度等の情報を含むバーコード等のマーク
を形成し、このマークを検知するマーク検知手段をレチ
クルRが設定される周辺部に設け、この検知情報を直接
的に制御手段13へ入力できるようにしても良い。この
ように、プリズム部材(20、21)を適宜交換して、
フライアイレンズ3の射出側に形成される輪帯状の2次
光源における大きさを及び輪帯比を変化させて、輪帯照
明(あるいは傾斜照明)状態を変えると、レチクルR上
のパターンを最適な線幅、焦点深度のもとでウエハ上に
転写することができる。
A mark such as a bar code including information such as an optimum line width and depth of focus is formed outside the pattern area of the reticle R, and a mark detecting means for detecting the mark is provided by a peripheral portion where the reticle R is set. And the detection information may be directly input to the control means 13. Thus, the prism members (20, 21) are appropriately replaced,
By changing the size of the annular secondary light source formed on the exit side of the fly-eye lens 3 and the annular ratio to change the annular illumination (or oblique illumination) state, the pattern on the reticle R is optimized. It can be transferred onto a wafer under an appropriate line width and depth of focus.

【0023】ここで、以上の構成によって得られる輪帯
照明の効果を十分に引き出すには、フライアイレンズ3
の射出側に形成される輪帯状の2次光源の内径をd1
フライアイレンズ3の射出側に形成される輪帯状の2次
光源の外径をd2 とするとき、 1/3≦d1 /d2 ≦2/3 (1) を満足するように輪帯光束径を設定することが望まし
い。これにより、投影光学系の焦点深度を向上させて実
用的な解像力の向上が達成となる。
Here, in order to sufficiently bring out the effect of the annular illumination obtained by the above configuration, the fly-eye lens 3
D 1 the inner diameter of the secondary light source of the annular shape formed on the exit side of,
When the outer diameter of the ring-shaped secondary light source formed on the exit side of the fly-eye lens 3 is d 2 , the ring zone satisfies 1/3 ≦ d 1 / d 2 ≦ 2/3 (1) It is desirable to set the beam diameter. As a result, the depth of focus of the projection optical system is improved, and a practical improvement in resolution is achieved.

【0024】条件(1)の下限値を越えると、輪帯状光
源の内径が小さくなり過ぎ、本発明による輪帯照明の効
果が薄れ、投影光学系の焦点深度と解像度とを向上させ
ることが困難となる。逆に条件(1)の上限を越える
と、レチクル上では同じ線幅のパターンでも周期性の有
無によりウエハ上に転写される線幅が異なり、レチクル
パターンを忠実にウエハ上に転写することができなくな
る。また、露光量変化に対する線幅の変化量が大きくな
るため、所望の線幅のパターンをウエハ上に形成するこ
とが難しくなる。
If the lower limit of the condition (1) is exceeded, the inner diameter of the annular light source becomes too small, the effect of the annular illumination according to the present invention is weakened, and it is difficult to improve the depth of focus and the resolution of the projection optical system. Becomes Conversely, when the value exceeds the upper limit of the condition (1), the line width transferred onto the wafer differs depending on the presence or absence of the periodicity even on the reticle, even if the pattern has the same line width. Disappears. Further, since the amount of change in the line width with respect to the change in the exposure amount becomes large, it becomes difficult to form a pattern having a desired line width on the wafer.

【0025】さらに、本発明の輪帯照明による効果を最
大限に得るためには、投影レンズ3のレチクルRの開口
数をNA1 、輪帯状の2次的な光源の外径により決定さ
れる照明光学系の開口数をNA2 とするとき、以下の条
件(2)を満足することが望ましい。 0.45≦NA2 /NA1 ≦0.8 (2) この条件(2)の下限を越えると、輪帯照明によりレチ
クルを傾斜照明する光の入射角度が小さくなり、本発明
による輪帯照明の効果を殆ど得ることができない。この
ため、輪帯照明を行うこと自体無意味となってしまう。
逆に条件(2)の上限を越えると、空間像としての解像
度は向上するものの、焦点深度が低下する。さらには、
ベストフォーカスでのコントラストが大幅に低下するた
め好ましくない。
Furthermore, in order to maximize the effect of the annular illumination of the present invention, the numerical aperture of the reticle R of the projection lens 3 is determined by NA 1 and the outer diameter of the secondary annular light source. When the numerical aperture of the illumination optical system is NA 2 , it is desirable that the following condition (2) is satisfied. 0.45 ≦ NA 2 / NA 1 ≦ 0.8 (2) When the lower limit of the condition (2) is exceeded, the angle of incidence of light for obliquely illuminating the reticle by the annular illumination is reduced, and the annular illumination according to the present invention is performed. Can hardly obtain the effect of. For this reason, it is meaningless to perform annular illumination.
Conversely, when the value exceeds the upper limit of the condition (2), the resolution as an aerial image is improved, but the depth of focus is reduced. Moreover,
This is not preferable because the contrast at the best focus is greatly reduced.

【0026】以上の如く、図1に示した第1実施例で
は、輪帯状平行光束を形成するために輪帯光束変換部材
として、入射側に凹の円錐状屈折面を有すると共に射出
側に凸の円錐状屈折面を有すると共に軸上厚が異なるプ
リズム部材(20,21)を交換可能に設けたが、図4
に示す如く、入射側及び射出側に凸の円錐状屈折面を有
するプリズム部材20(図4(A)参照)と、これと軸
上厚が異なり入射側及び射出側に凸の円錐状屈折面を有
するプリズム部材21(図4(B)参照)とを互いに交
換可能に設けても良い。さらには、入射側に凹の円錐状
屈折面を有すると共に射出側に凸の円錐状屈折面を有す
るプリズム部材と、入射側及び射出側に凸の円錐状屈折
面を有するプリズム部材とを交換可能に設けても良い。
As described above, in the first embodiment shown in FIG. 1, in order to form an annular parallel light beam, the annular light beam converting member has a concave conical refracting surface on the incident side and a convex surface on the exit side. The prism members (20, 21) having a conical refracting surface and having different axial thicknesses are exchangeably provided.
As shown in FIG. 6, a prism member 20 having convex conical refraction surfaces on the entrance side and exit side (see FIG. 4A), and a conical refraction surface having a different axial thickness from the entrance side and exit side and convex on the entrance side and exit side. May be provided so as to be interchangeable with each other (see FIG. 4B). Furthermore, a prism member having a concave conical refraction surface on the entrance side and a convex conical refraction surface on the exit side, and a prism member having convex conical refraction surfaces on the entrance side and the exit side can be exchanged. May be provided.

【0027】また、図1に示す本実施例では、2つのプ
リズム部材が互いに交換可能に設けられているが、2以
上のプリズム部材が交換可能に設けられても良く、さら
には、プリズムが光路内に挿入されないようにして、通
常の照明を行えるようにしても良い。次に、本発明によ
る第2実施例について図2を参照しながら説明する。本
実施例において、第1実施例と異なる所は、輪帯状光束
変換部2を間隔可変な2つのプリズム部材で構成して、
輪帯状平行光束の輪帯比を連続的に変化させるようにし
た点である。なお、図2において図1と同一の機能を持
つ部材には同じ符号を付してある。
In this embodiment shown in FIG. 1, two prism members are provided so as to be interchangeable with each other. However, two or more prism members may be provided so as to be interchangeable. Ordinary lighting may be performed without being inserted into the inside. Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the difference from the first embodiment is that the annular light beam conversion unit 2 is constituted by two prism members with variable intervals.
The point is that the annular ratio of the annular parallel light flux is continuously changed. In FIG. 2, members having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0028】図2に示す如く、輪帯状光束変換部2は、
入射側に凹の円錐状屈折面を持つと共に射出側に平面を
持つ第1プリズム部材22と、入射側に平面を持つと共
に射出側に凸の円錐状屈折面を持つ第2プリズム部材2
3とを有しており、この2つのプリズムは間隔可変手段
15により移動可能に設けられている。なお、この間隔
可変手段15は、駆動系を含んでおり、図1に示した第
1実施例と同様に、制御手段13により制御される。
As shown in FIG. 2, the orbicular luminous flux conversion unit 2
A first prism member 22 having a concave conical refracting surface on the incident side and having a flat surface on the exit side, and a second prism member 2 having a flat surface on the incident side and having a convex conical refracting surface on the exit side.
The two prisms are provided so as to be movable by an interval varying means 15. The variable interval means 15 includes a drive system, and is controlled by the control means 13 as in the first embodiment shown in FIG.

【0029】ここで、双方のプリズム部材(22,2
3)の間隔が大きくなると、図2(A)に示す如く、こ
れに入射する光源部1からの平行光束は、輪帯光束の外
径が大きくなって輪帯比の小さい輪帯状平行光束に変換
され、逆に双方のプリズム部材(22,23)の間隔が
狭くなると、図2(B)に示す如く、これに入射する光
源部1からの平行光束は、輪帯光束の外径が小さくなっ
て輪帯比の大きい輪帯状平行光束に変換される。
Here, both prism members (22, 2)
When the interval of 3) is increased, as shown in FIG. 2A, the parallel luminous flux from the light source unit 1 incident thereon becomes an orbicular parallel luminous flux having a small orbital ratio due to an increase in the outer diameter of the orbicular luminous flux. When the distance between the two prism members (22, 23) is reduced, the parallel light beam from the light source unit 1 incident on the prism member (22, 23) has a small outer diameter of the annular light beam, as shown in FIG. As a result, the light is converted into a ring-shaped parallel light beam having a large ring ratio.

【0030】従って、プリズム部材(22,23)の間
隔を適宜変化させることにより、フライアイレンズ3の
射出側に形成される輪帯状の2次光源における大きさ及
び輪帯比を連続的に変化させて、輪帯照明(あるいは傾
斜照明)状態を変えると、レチクルR上のパターンを最
適な線幅、焦点深度のもとでウエハ上に転写することが
できる。なお、本実施例においても、前述の条件(1)
及び条件(2)を満足するような輪帯状光束とすること
が望ましい。
Therefore, by appropriately changing the distance between the prism members (22, 23), the size and the annular ratio of the annular secondary light source formed on the exit side of the fly-eye lens 3 are continuously changed. Then, when the annular illumination (or oblique illumination) state is changed, the pattern on the reticle R can be transferred onto the wafer with an optimum line width and focal depth. Note that also in the present embodiment, the above-mentioned condition (1) is satisfied.
It is desirable that the light flux should be an annular luminous flux that satisfies the condition (2).

【0031】なお、図5の(a)に示す如く、本実施例
の輪帯状光束変換部2としての第1プリズム部材22と
第2プリズム部材23との個々の向きを逆に配置し、こ
の2つの部材の間隔を変化させても良い。この場合、図
5の(b)に示す如く、2つのプリズム部材間の間隔が
完全に無くなるまで接近させれば、通常の照明を行うこ
とができる。
As shown in FIG. 5A, the first prism member 22 and the second prism member 23 as the orbicular luminous flux conversion section 2 of the present embodiment are arranged with their respective directions reversed. The distance between the two members may be changed. In this case, as shown in FIG. 5B, if the two prism members are brought close to each other until the interval between them completely disappears, normal illumination can be performed.

【0032】また、第1及び第2プリズム部材の形状は
これに限るものではなく、図6に示す如く、第2プリズ
ム部材は入射側に凸の円錐状屈折面を持つと共に射出側
に平面を持ち、第2プリズム部材は入射側に平面を持つ
と共に射出側に凸の円錐状屈折面を持つように構成して
も良く、さらには、図7に示す如く、この2つのプリズ
ムの個々の向きを逆に配置した構成でも良い。
The shapes of the first and second prism members are not limited to those described above. As shown in FIG. 6, the second prism member has a convex conical refracting surface on the incident side and a flat surface on the exit side. The second prism member may be configured to have a flat surface on the incident side and a convex conical refracting surface on the exit side. Further, as shown in FIG. May be reversed.

【0033】次に、本発明による第3実施例について図
3を参照しながら説明する。本実施例において、第2実
施例と異なる所は、輪帯状光束変換部2としての2つの
プリズム部材とフライアイレンズ3との間にアフォーカ
ル変倍光学系30を配置して、輪帯状光束の輪帯比を連
続的に変化させるのみならず輪帯光束の径(外径)を連
続的に可変となるようにした点である。なお、図3にお
いて図1と同一の機能を持つ部材には同じ符号を付して
ある。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the second embodiment in that an afocal variable power optical system 30 is disposed between two prism members as the orbicular luminous flux conversion unit 2 and the fly-eye lens 3 so as to provide an orbicular luminous flux. Is that the radius (outer diameter) of the orbicular zone light beam is made continuously variable in addition to continuously changing the orbicular zone ratio. In FIG. 3, members having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0034】図3に示す如く、アフォーカル変倍光学系
30は、光源側から順に、正屈折力の第1群30aと、
負屈折力の第2群30bと、正屈折力の第3群30bと
から構成され、この第2群30bと第3群30bとは、
双方の間隔が変化するように移動可能に設けられてお
り、第2群30bと第3群30bとは、変倍手段31に
より移動する。なお、この変倍手段31は、駆動系を含
んでおり、図1及び図2に示した第1実施例と同様に、
制御手段13により制御される。
As shown in FIG. 3, the afocal variable power optical system 30 includes, in order from the light source side, a first group 30a having a positive refractive power;
It is composed of a second group 30b having a negative refractive power and a third group 30b having a positive refractive power. The second group 30b and the third group 30b are
The second group 30b and the third group 30b are moved by the magnification changing means 31. Note that the scaling means 31 includes a drive system, and like the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2,
It is controlled by the control means 13.

【0035】ここで、第2群30bと第3群30bとの
間隔が大きくなると(最大倍率状態)、図3(A)に示
す如く、これに入射する輪帯状平行光束は、輪帯光束の
外径が大きい光束に変換され、逆に第2群30bと第3
群30bとの間隔が狭くなると(最小倍率状態)、図3
(B)に示す如く、これに入射する輪帯状平行光束は、
輪帯光束の外径が狭い光束に変換される。
Here, when the distance between the second group 30b and the third group 30b is increased (maximum magnification state), as shown in FIG. 3A, the annular parallel light flux incident thereon becomes the annular light flux. The light beam is converted into a light beam having a large outer diameter, and
When the distance from the group 30b is reduced (in the minimum magnification state), FIG.
As shown in (B), the annular luminous flux incident thereon is
The annular light beam is converted into a light beam having a small outer diameter.

【0036】従って、第2群30bと第3群30bとの
間隔、即ちアフォーカル変倍光学系30を適宜変化する
ことによりフライアイレンズ3の射出側に形成される輪
帯状の2次光源の外径を連続的に変化させることができ
ると共に、プリズム部材(22,23)の間隔を適宜変
化することによりフライアイレンズ3の射出側に形成さ
れる輪帯状の2次光源の輪帯比を連続的に変化させるこ
とができる。よって、輪帯状の2次光源の輪帯比及び輪
帯状の2次光源の大きさ(外径)を連続的に独立制御で
きるため、最適な輪帯照明(あるいは傾斜照明)状態の
設定の自由度が向上する。この結果、レチクルR上のパ
ターンをより最適な線幅、焦点深度のもとでウエハ上に
転写することができる。このとき、本実施例において
も、前述の条件(1)及び条件(2)を満足するように
輪帯状光束を変化させることが望ましい。
Accordingly, by appropriately changing the distance between the second group 30b and the third group 30b, that is, by changing the afocal variable power optical system 30, the secondary light source in the form of an annular zone formed on the exit side of the fly-eye lens 3 can be obtained. The outer diameter can be continuously changed, and the annular zone ratio of the annular secondary light source formed on the exit side of the fly-eye lens 3 can be changed by appropriately changing the interval between the prism members (22, 23). It can be changed continuously. Therefore, the annular ratio of the annular secondary light source and the size (outer diameter) of the annular secondary light source can be continuously and independently controlled, so that the optimal annular illumination (or inclined illumination) state can be freely set. The degree improves. As a result, the pattern on the reticle R can be transferred onto the wafer under a more optimal line width and depth of focus. At this time, also in the present embodiment, it is desirable to change the annular luminous flux so as to satisfy the above-described conditions (1) and (2).

【0037】なお、本実施例のアフォーカル変倍光学系
30は、図1及び図2に示した実施例においても適用で
きることは言うまでもない。ところで、図1〜図3に示
した各実施例のフライアイレンズ3の射出側に設けられ
た開口絞り手段4の具体的な切り換え機構の一例を図8
を参照しながら説明する。
It is needless to say that the afocal variable power optical system 30 of the present embodiment can be applied to the embodiments shown in FIGS. FIG. 8 shows an example of a specific switching mechanism of the aperture stop means 4 provided on the exit side of the fly-eye lens 3 of each embodiment shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0038】図8に示す如く、円形の基板400上に
は、斜線で示す透過域を持つ8種類の絞りが円周方向に
沿って設けられており、基板400は、この基板400
内の1つの絞りが照明光路内に位置するようにOを中心
として回転可能に設けられている。この基板400上に
は3種類の異なる輪帯比を持つ輪帯状の絞りが形成され
ており、絞り401はr11/r21の輪帯比を持つ輪帯状
の透過領域を有し、絞り403はr12/r22の輪帯比を
持つ輪帯状の透過領域を有し、絞り405はr13/r21
の輪帯比を持つ輪帯状の透過領域を有している。
As shown in FIG. 8, on a circular substrate 400, eight types of diaphragms having transmission areas indicated by oblique lines are provided along the circumferential direction.
Is rotatable about O so that one of the stops is located in the illumination light path. On this substrate 400, three kinds of ring-shaped diaphragms having different ring ratios are formed. The diaphragm 401 has a ring-shaped transmission region having a ring ratio of r 11 / r 21. Has a ring-shaped transmission region having a ring ratio of r 12 / r 22 , and the aperture 405 is provided with r 13 / r 21.
Has a ring-shaped transmission region having a ring-shaped ratio of.

【0039】また、この基板400上には3種類の異な
る輪帯比のもとで効率良く4つの偏心光源を形成するた
めの絞りが形成されており、絞り402はr11/r21
輪帯比の輪帯光束内に4つの開口を有し、絞り404は
12/r22の輪帯比の輪帯光束内に4つの開口を有し、
絞り406はr13/r21の輪帯比の輪帯光束内に4つの
開口を有している。
A diaphragm for efficiently forming four eccentric light sources under three different ring zone ratios is formed on the substrate 400, and the diaphragm 402 has a ring of r 11 / r 21 . The aperture 404 has four apertures in the luminous flux with an orbital ratio of r 12 / r 22 ,
The diaphragm 406 has four apertures in the annular light flux having an annular ratio of r 13 / r 21 .

【0040】さらに、この基板400上には2種類の通
常の照明を行うための円形の口径の絞りが形成されてお
り、絞り407は2r22の円形口径を有しており、絞り
408は2r21の円形口径を有している。従って、絞り
401、403及び405の内の一方を選択して照明光
路内へ位置させれば、3種類の異なる輪帯比を持つ輪帯
光束を正確に規定(制限)でき、絞り402、404及
び406の内の一方を選択して照明光路内へ位置させれ
ば、3種類の異なる輪帯比のもとで効率の良く4つの偏
心光源を形成することができるため、この4つの偏心光
源による効率の良い傾斜照明が行える。また、絞り40
7及び408の内の一方を選択して照明光路内へ位置さ
せれば、σ値の異なる通常照明を行うことができる。
[0040] Further, the substrate 400 on the two diaphragm usually circular bore for performing the illumination is formed, the diaphragm 407 has a circular diameter of 2r 22, aperture 408 is 2r It has 21 circular apertures. Therefore, if one of the apertures 401, 403, and 405 is selected and positioned in the illumination optical path, annular luminous fluxes having three different annular zone ratios can be accurately defined (restricted), and the apertures 402, 404 can be defined. And 406 are selected and positioned in the illumination optical path, four eccentric light sources can be efficiently formed under three different ring zone ratios. This makes it possible to perform efficient inclined illumination. Also, the aperture 40
If one of 7 and 408 is selected and positioned in the illumination light path, normal illumination with different σ values can be performed.

【0041】なお、図8では、円形基板上の円周方向に
沿って複数の絞りを設け、これを任意に選択するターレ
ット式の切り換え機構の一例について説明したが、フラ
イアイレンズ3の射出側に設けられている開口絞り41
を開口絞り42と交換可能とせずに、開口絞り41自体
の口径可変に設けても良い。また、図1乃至図3に示し
た各実施例において2次光源を形成する手段としてフラ
イアイレンズを用いたが、ロッド状の光学部材(ロッド
状オプティカルインテグレータ)を用いても良い。
FIG. 8 illustrates an example of a turret type switching mechanism in which a plurality of diaphragms are provided along the circumferential direction on the circular substrate and the diaphragm is arbitrarily selected. Aperture stop 41 provided in
May not be exchangeable with the aperture stop 42, but may be provided so that the aperture of the aperture stop 41 itself can be changed. Although the fly-eye lens is used as a means for forming the secondary light source in each of the embodiments shown in FIGS. 1 to 3, a rod-shaped optical member (rod-shaped optical integrator) may be used.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、輪帯状の
2次的光源を何ら遮光することなく形成し、高い照明効
率のもとで被照射面を均一に照明できる高性能な照明光
学装置を達成できる。しかも、各実施例に示した装置に
よれば、高い照明効率のもとで、輪帯状の2次光源の大
きさ及び輪帯比を可変にできるため、レチクルR上のパ
ターンを最適な線幅、焦点深度のもとでウエハ上に転写
することができる。
As described above, according to the present invention, a high-performance illumination device capable of uniformly illuminating a surface to be irradiated with high illumination efficiency by forming an annular secondary light source without any light shielding. Optical devices can be achieved. Moreover, according to the apparatus shown in each of the embodiments, the size of the annular secondary light source and the annular ratio can be varied under high illumination efficiency, so that the pattern on the reticle R can be adjusted to the optimum line width. Can be transferred onto the wafer under a depth of focus.

【0043】また、第3実施例に示した装置によれば、
輪帯状の2次光源の輪帯比と大きさを独立に可変にでき
るため、最適な輪帯照明(あるいは傾斜照明)状態の設
定の自由度が向上する。この結果、レチクルR上のパタ
ーンをより最適な線幅、焦点深度のもとでウエハ上に転
写することができる。
According to the device shown in the third embodiment,
Since the annular ratio and the size of the annular secondary light source can be independently varied, the degree of freedom in setting the optimal annular illumination (or oblique illumination) state is improved. As a result, the pattern on the reticle R can be transferred onto the wafer under a more optimal line width and depth of focus.

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

【図1】図1は本発明の第1実施例の構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は本発明の第2実施例の構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図3】図3は本発明の第3実施例の構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a third embodiment of the present invention.

【図4】図4は本発明の第1実施例における第1及び第
2プリズム部材の変形例を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a modification of the first and second prism members according to the first embodiment of the present invention.

【図5】図5は本発明の第2実施例における第1及び第
2プリズム部材の第1変形例を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a first modification of the first and second prism members according to the second embodiment of the present invention.

【図6】図5は本発明の第2実施例における第1及び第
2プリズム部材の第2変形例を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a second modification of the first and second prism members according to the second embodiment of the present invention.

【図7】図5は本発明の第2実施例における第1及び第
2プリズム部材の第3変形例を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a third modification of the first and second prism members according to the second embodiment of the present invention.

【図8】図8はフライアイレンズ3の射出側に設けられ
た開口絞りの切り換え機構の一例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of an aperture stop switching mechanism provided on the exit side of the fly-eye lens 3;

【主要部分の符号の説明】[Explanation of Signs of Main Parts]

1・・・ 光源部 2・・・ 輪帯光束変換部 3・・・ フライアイレンズ 4、6a・・・ 開口絞り 5・・・ コンデンサーレンズ 6・・・ 投影レンズ R・・・ レチクル W・・・ ウエハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source part 2 ... Annular zone light beam conversion part 3 ... Fly-eye lens 4, 6a ... Aperture stop 5 ... Condenser lens 6 ... Projection lens R ... Reticle W ...・ Wafer

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年12月17日(1999.12.
17)
[Submission date] December 17, 1999 (1999.12.
17)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【発明の名称】露光装置及び半導体素子の製造方法Patent application title: Exposure apparatus and method for manufacturing semiconductor element

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0001[Correction target item name] 0001

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造用に好適な
露光装置及びその露光装置を用いた半導体素子の製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus suitable for semiconductor manufacturing and a method for manufacturing a semiconductor device using the exposure apparatus.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0006[Correction target item name] 0006

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0006】この結果、露光時間が長くなって、スルー
プットの低下を免れないという問題があった。本発明は
上記の問題を克服して、輪帯状の2次的光源を何ら遮光
することなく形成し、高い照明効率のもとでレチクルの
パターンをウエハに露光することができる露光装置を提
供することを目的としている。さらに、本発明は、輪帯
状の2次的光源を何ら遮光することなく形成し、高い照
明効率のもとでレチクルのパターンをウエハに露光する
ことで良好な半導体素子を製造する方法を提供すること
をも目的としている。
As a result, there has been a problem that the exposure time is prolonged and a decrease in throughput is unavoidable. The present invention overcomes the above-mentioned problems and provides an exposure apparatus that can form a secondary light source in a ring shape without blocking any light and that can expose a reticle pattern onto a wafer with high illumination efficiency. It is intended to be. Further, the present invention provides a method for manufacturing a good semiconductor device by forming a secondary light source in the form of an annular zone without any light shielding and exposing a reticle pattern to a wafer under high illumination efficiency. It is also aimed at.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による露光装置は、レチクルを照明するた
めに露光光を供給する光源手段と、前記レチクルのパタ
ーンをウエハに投影する投影光学系とを有する露光装置
において、前記光源手段から供給される露光光の光路中
に配置されたオプティカルインテグレータと、前記オプ
ティカルインテグレータからの光束を集光してレチクル
を照明する手段と、前記光源手段と前記オプティカルイ
ンテグレータとの光路中に配置された前記露光光を輪帯
状光束に変換する輪帯状光束変換手段と、前記輪帯状光
束変換手段からの輪帯状光束の外径を可変とする手段と
を有し、前記輪帯状光束変換手段は、前記輪帯状光束の
径又は前記輪帯状光束の輪帯比を変化させるようにした
ものである。以上の構成に基づいて、前記輪帯状光束変
換手段は光路内に挿入可能に設けられた2以上の部材を
有することが好ましく、これら2以上の部材はそれぞれ
円錐状屈折面を有することをがより好ましい。あるい
は、以上の構成に基づいて、前記輪帯状光束変換手段は
間隔可変な2つの部材を有しても良く、この時、これら
の2以上の部材はそれぞれ円錐状屈折面を有することが
望ましい。
To achieve the above object, an exposure apparatus according to the present invention comprises: a light source for supplying exposure light for illuminating a reticle; and a projection for projecting a pattern of the reticle onto a wafer. An exposure apparatus having an optical system, an optical integrator arranged in an optical path of exposure light supplied from the light source means, a means for condensing a light beam from the optical integrator to illuminate a reticle, and the light source means And an annular light beam converting means for converting the exposure light arranged in the optical path of the optical integrator into an annular light beam, and means for changing the outer diameter of the annular light beam from the annular light beam converting means. And the annular light flux converting means changes the diameter of the annular light flux or the annular ratio of the annular light flux. Based on the above configuration, the annular light beam converting means preferably has two or more members provided so as to be insertable into the optical path, and it is more preferable that each of the two or more members has a conical refraction surface. preferable. Alternatively, based on the above configuration, the orbicular luminous flux converting means may have two members with variable intervals, and at this time, it is desirable that each of the two or more members has a conical refraction surface.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0008】また、前記光源手段はレーザ光源を有する
ことが望ましく、さらに、前記光源手段は前記レーザ光
源からの光をビーム整形するビームエキスパンダを有す
ることがより望ましい。この場合、前記レーザ光源は、
エキシマレーザ光源であることがより一層望ましい。ま
た、前記オプティカルインテグレータは、ロッド状光学
部材を有することが好ましい。また、本発明による半導
体素子の製造方法は、以上の露光装置を用いて前記レチ
クルのパターンを前記ウェハに転写するようにしたもの
である。
Further, it is preferable that the light source means has a laser light source, and it is more preferable that the light source means has a beam expander for shaping light from the laser light source. In this case, the laser light source is
An excimer laser light source is even more desirable. Preferably, the optical integrator has a rod-shaped optical member. Further, in a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the pattern of the reticle is transferred to the wafer by using the above exposure apparatus.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0009】また、本発明による別の半導体素子の製造
方法は、露光光でレチクルを照明する工程と、前記レチ
クルのパターンをウエハに投影する工程を有する半導体
素子の製造方法において、前記露光光でレチクルを照明
する工程は、前記露光光を輪帯光束に変換して前記輪帯
光束の輪帯比を可変とする工程と、前記輪帯光束の外径
を可変とする工程とを有するようにしたものである。以
上の本発明による別の半導体素子の製造方法では、前記
輪帯光束の輪帯比を可変とする工程と前記輪帯光束の外
径を可変とする工程とによって、前記輪帯光束の輪帯比
と前記輪帯光束の外径とを独立に可変とすることが好ま
しい。
Further, another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of illuminating a reticle with exposure light and projecting the reticle pattern onto a wafer. The step of illuminating the reticle has a step of converting the exposure light into an annular light flux to vary the annular ratio of the annular light flux, and a step of varying the outer diameter of the annular light flux. It was done. In another method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention as described above, the step of varying the annular ratio of the annular light flux and the step of varying the outer diameter of the annular light flux include the annular zone of the annular light flux. It is preferable that the ratio and the outer diameter of the annular light beam be independently variable.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】また、前記輪帯光束の輪帯比を可変とする
工程は、2以上の部材の内の1つを光路内に挿入する工
程を有することが望ましく、この時、前記2以上の部材
の内の1つを光路内に挿入する工程は、それぞれ円錐状
屈折面を有することがより望ましい。あるいは、前記輪
帯光束の輪帯比を可変とする工程は、2つの部材の間隔
を変化させる工程を有するようにしても良く、この場
合、前記2つの部材の間隔を変化させる工程は、それぞ
れ円錐状屈折面を有することがより好ましい。また、前
記露光光でレチクルを照明する工程は、レーザ光源から
の光を前記露光光として供給する工程を有することが望
ましく、この場合、レーザ光源からの光をビームエキス
パンダを用いてビーム整形する工程を有することがより
望ましい。また、前記露光光でレチクルを照明する工程
は、ロッド状オプティカルインテグレータを介した前記
照明光を前記レチクルへ導く工程を有することがより好
ましい。
Preferably, the step of changing the annular ratio of the annular light flux includes a step of inserting one of the two or more members into an optical path. More preferably, each of the steps of inserting one of the two into the optical path has a conical refractive surface. Alternatively, the step of changing the annular ratio of the annular luminous flux may include a step of changing an interval between two members. In this case, the step of changing the interval between the two members may include: More preferably, it has a conical refractive surface. Further, the step of illuminating the reticle with the exposure light preferably includes a step of supplying light from a laser light source as the exposure light. In this case, the light from the laser light source is beam-shaped using a beam expander. It is more desirable to have a step. Further, it is more preferable that the step of illuminating the reticle with the exposure light includes a step of guiding the illumination light to the reticle via a rod-shaped optical integrator.

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0011】[0011]

【作用】本発明の装置では、輪帯状光束変換手段(凸の
円錐状屈折面または凹の円錐状屈折面)の屈折作用によ
って、光源からの光束(レーザ光等のほぼ平行光束)を
何ら遮光することなく、輪帯状光束(輪帯状平行光束)
に変換でき、その結果、オプティカルインテグレータに
よって輪帯状の2次光源が形成できる。従って、被照射
面としてのレチクルを高照度のもとで均一に照明できる
ため、スループットの低下を招くことなく、投影光学系
(投影レンズ)の解像力や焦点深度を改善することがで
きる。
In the device according to the present invention, the light flux (almost parallel light flux such as laser light) from the light source is shielded at all by the refraction of the annular light flux conversion means (a convex conical refraction surface or a concave conical refraction surface). Zonal luminous flux (parallel zonal luminous flux)
As a result, a ring-shaped secondary light source can be formed by the optical integrator. Therefore, since the reticle as the irradiated surface can be uniformly illuminated under high illuminance, the resolution and the depth of focus of the projection optical system (projection lens) can be improved without lowering the throughput.

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0012】また、例えば、輪帯状光束変換手段が凸の
円錐状屈折面または凹の円錐状屈折面を持つ複数の部材
を持つ構成とし、この複数の部材を交換可能あるいはこ
の複数の部材間の間隔を可変に設けることことにより、
高い照明効率のもとで、輪帯状光束(輪帯状平行光束)
の外径に対する内径の比率、所謂輪帯比を変化させるこ
とができる。従って、任意の輪帯比を持つ2次光源を形
成できるため、レチクルR上のパターンを最適な線幅、
焦点深度のもとでウエハ上に転写することができる。
Further, for example, the annular light beam converting means has a plurality of members having a convex conical refracting surface or a concave conical refracting surface, and the plurality of members can be exchanged or the plurality of members can be replaced. By providing a variable interval,
Under high illumination efficiency, annular luminous flux (annular parallel luminous flux)
The ratio of the inner diameter to the outer diameter, that is, the so-called annular zone ratio, can be changed. Accordingly, since a secondary light source having an arbitrary ring zone ratio can be formed, the pattern on the reticle R can be formed with an optimum line width,
It can be transferred onto a wafer under a depth of focus.

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0013】さらに、変倍により輪帯状光束の径(外
径)を可変とする手段としてのアフォーカル変倍光学系
を照明光学系内に設ければ、そのアフォーカル変倍光学
系の変倍により輪帯比を一定に維持しながら輪帯状光束
(輪帯状平行光束)の径(外径)を可変にできる。従っ
て、アフォーカル変倍光学系によって輪帯比を変える事
なく、輪帯状光束の径(外径)を変化できるため、輪帯
比と輪帯状光束の径(外径)を独立にコントロールでき
る。
Further, if an afocal variable power optical system is provided in the illumination optical system as means for varying the diameter (outer diameter) of the annular light beam by changing the power, the variable power of the afocal variable power optical system is provided. Thus, the diameter (outer diameter) of the orbicular luminous flux (orbicular parallel luminous flux) can be varied while maintaining the orbicular zone ratio constant. Therefore, since the diameter (outer diameter) of the orbicular light beam can be changed without changing the orbicular ratio by the afocal variable power optical system, the orbicular ratio and the diameter (outer diameter) of the orbicular light beam can be controlled independently.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ほぼ平行光束を供給する光源手段と、該光
源手段からの平行光束によって複数の2次的な光源を形
成するオプティカルインテグレータと、該オプティカル
インテグレータによって形成された複数の2次的な光源
からの光束を集光して被照射面を重畳的に照明するコン
デンサーレンズとを有する照明光学装置において、 前記光源手段と前記オプティカルインテグレータとの光
路間に、ほぼ平行な光束を輪帯状光束に変換する輪帯状
光束変換手段を設け、 該輪帯状光束変換手段は、円錐状屈折面を持つ光学部材
を有する特徴とする照明光学装置。
1. A light source means for supplying a substantially parallel light beam, an optical integrator for forming a plurality of secondary light sources by the parallel light beams from the light source means, and a plurality of secondary light sources formed by the optical integrator. An illumination optical device having a condenser lens that condenses a light beam from a light source and illuminates a surface to be irradiated in a superimposed manner. An illumination optical apparatus, comprising: an annular light beam converting means for converting light; wherein the annular light beam converting means includes an optical member having a conical refraction surface.
【請求項2】前記光学部材は、円錐状屈折面を持つ第1
及び第2屈折部材を有し、 該第1及び第2屈折部材の内のいずれか一方が前記平行
光路内に挿入可能に設けられることを特徴とする請求項
1記載の照明光学装置。
2. The optical member according to claim 1, wherein the first member has a conical refractive surface.
The illumination optical device according to claim 1, further comprising: a second refraction member; and one of the first and second refraction members is provided so as to be inserted into the parallel optical path.
【請求項3】前記光学部材は、円錐状屈折面を有する第
1及び第2屈折部材を有し、 該第1及び第2屈折部材は相対的な間隔が可変に設けら
れ、該間隔を変化させることにより、前記輪帯状光束径
を可変とすることを特徴とする請求項1記載の照明光学
装置。
3. The optical member has first and second refraction members having conical refraction surfaces, and the first and second refraction members are variably provided with a relative distance, and the distance is changed. The illumination optical device according to claim 1, wherein the diameter of the annular light beam is made variable by causing the diameter of the annular light beam to change.
【請求項4】前記輪帯状光束変換手段と前記オプティカ
ルインテグレータとの間に、アフォーカル変倍光学系を
設け、該アフォーカル変倍光学系の変倍により前記輪帯
状光束の外径を可変とすることを特徴とする請求項1乃
至3記載の照明光学装置。
4. An afocal variable power optical system is provided between the annular light beam converting means and the optical integrator, and the outer diameter of the annular light beam is made variable by changing the power of the afocal variable optical system. The illumination optical device according to claim 1, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106019609A (en) * 2016-08-02 2016-10-12 苏州艾思兰光电有限公司 Laser beam shaper for laser cleaning machine and shaping method thereof

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