JP2001028335A - Projection aligner and method therefor, and manufacture of circuit thereof - Google Patents
Projection aligner and method therefor, and manufacture of circuit thereofInfo
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路等
の製造に要する微細パターンを基板（ウエハ）上に投影
露光する投影露光装置に関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a projection exposure apparatus for projecting and exposing a fine pattern required for manufacturing a semiconductor integrated circuit or the like onto a substrate (wafer).
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の投影露光装置としては、回路パタ
ーンが形成されたマスク、レチクル等の投影原版（以下
レチクルと称する。）に露光光を照明し、投影光学系を
介してウエハ等の基板（以下ウエハと称する。）上にレ
チクル上の回路パターン像を転写露光するものが知られ
ている。2. Description of the Related Art A conventional projection exposure apparatus illuminates a projection original (hereinafter referred to as a "reticle") such as a mask or a reticle on which a circuit pattern is formed with exposure light, and transmits a substrate such as a wafer via a projection optical system. (Hereinafter referred to as a wafer) is known in which a circuit pattern image on a reticle is transferred and exposed.
【０００３】ここで、レチクル上に転写される解像力
は、露光光の波長をλとし、投影光学系の開口数をＮＡ
とするとき、理論的には０．５×λ／ＮＡ程度である。Here, the resolving power transferred onto the reticle is represented by the wavelength of exposure light as λ and the numerical aperture of the projection optical system as NA.
Is theoretically about 0.5 × λ / NA.
【０００４】しかしながら、実際のリソグラフィ工程で
はウエハの湾曲、プロセスによるウエハの段差等の影
響、またはフォトレジスト自体の厚さのために、ある程
度の焦点深度が必要となる。このため、焦点深度等の要
因を加味した実用的な解像力は、ｋ×λ／ＮＡとして表
され、ここで、ｋはプロセス係数と呼ばれ、通常０．７
〜０．８程度である。However, in the actual lithography process, a certain depth of focus is required due to the curvature of the wafer, the influence of the step of the wafer due to the process, or the thickness of the photoresist itself. For this reason, a practical resolving power in consideration of factors such as the depth of focus is expressed as k × λ / NA, where k is called a process coefficient and is usually 0.7.
It is about 0.8.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
ては、特にウエハ上に転写されるパターンの微細化が進
んでおり、この微細化に対応するための手法として、上
記の解像力の式から明らかな如く、露光光の短波長化、
あるいは、投影光学系の開口数ＮＡを大きくすることが
考えられる。In recent years, in particular, the pattern transferred onto a wafer has been miniaturized, and as a method for responding to this miniaturization, it is apparent from the above expression of the resolving power. As described above, shortening the wavelength of the exposure light,
Alternatively, it is conceivable to increase the numerical aperture NA of the projection optical system.
【０００６】しかし、露光光の短波長化を行う手法で
は、この露光光の短波長化に伴い投影光学系のレンズに
使用できる硝材は限られたものとなり、この制約された
硝材の中で十分なる収差補正が成された投影光学系を設
計することは困難である。However, in the method of shortening the wavelength of the exposure light, the glass material usable for the lens of the projection optical system is limited due to the shortening of the wavelength of the exposure light. It is difficult to design a projection optical system with some aberration correction.
【０００７】また、投影光学系の開口数ＮＡを大きくす
る手法では、確かに解像力の向上は図れるものの、投影
光学系の焦点深度が投影光学系の開口数ＮＡの二乗に反
比例する。従って、焦点深度が著しく減少するため好ま
しくない。しかも、大きな開口数ＮＡを持ちながら十分
に収差補正が成された投影光学系を設計することは難し
い。In the method of increasing the numerical aperture NA of the projection optical system, the resolution can be certainly improved, but the depth of focus of the projection optical system is inversely proportional to the square of the numerical aperture NA of the projection optical system. Accordingly, the depth of focus is undesirably reduced. In addition, it is difficult to design a projection optical system having a large numerical aperture NA and sufficiently correcting aberrations.
【０００８】本発明は、投影光学系の焦点深度を向上さ
せることにより、実用上においてレチクル上の回路パタ
ーンをより高解像度かつ高スループットでウエハに忠実
に転写できる投影露光装置を提供することを目的として
いる。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of faithfully transferring a circuit pattern on a reticle to a wafer with higher resolution and higher throughput in practical use by improving the depth of focus of a projection optical system. And
【０００９】[0009]
【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、本発明の請求項１にかかる投影露光装置は、例え
ば図５に示す如く、照明光学系からの露光光によって投
影原版上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影
露光する投影露光装置であって、前記照明光学系は、露
光光を供給する光源手段と、該光源手段からの光によっ
て輪帯状の２次光源を形成する輪帯光源形成手段と、該
輪帯光源形成手段からの光束を前記投影原版上に集光す
るコンデンサー光学系とを有する。そして、前記輪帯光
源形成手段は、前記光源手段からの前記光を遮光するこ
となく前記輪帯状の２次光源を形成し、前記輪帯状の２
次光源の内径をｄ1 、前記輪帯状の２次光源の外径をｄ
2とするとき、以下の条件を満足する。To achieve the above object, a projection exposure apparatus according to claim 1 of the present invention, as shown in FIG. 5, for example, uses an exposure light from an illumination optical system to project light on a projection original. A projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern onto a substrate via a projection optical system, wherein the illumination optical system includes a light source means for supplying exposure light, and a secondary light source having an annular shape formed by light from the light source means. It has an annular light source forming means to be formed, and a condenser optical system for condensing a light beam from the annular light source forming means on the projection original. The annular light source forming means forms the annular secondary light source without blocking the light from the light source means, and forms the annular light source.
The inner diameter of the secondary light source is d 1 , and the outer diameter of the annular secondary light source is d
When 2 , the following conditions are satisfied.
【００１０】１／３≦ｄ1 ／ｄ2 ≦２／３ また、本発明の請求項２にかかる投影露光装置は、請求
項１の投影露光装置において、前記投影光学系の投影原
版側の開口数をＮＡ1 、前記輪帯状の２次光源の外径に
より決定される前記照明光学系の開口数をＮＡ2 とする
とき、以下の条件を満足するものである。1/3 ≦ d 1 / d 2 ≦ 2/3 The projection exposure apparatus according to a second aspect of the present invention is the projection exposure apparatus according to the first aspect, wherein the opening on the projection original side of the projection optical system is provided. When the number is NA 1 and the numerical aperture of the illumination optical system determined by the outer diameter of the annular secondary light source is NA 2 , the following conditions are satisfied.
【００１１】０．４５≦ＮＡ2 ／ＮＡ1 ≦０．８ また、本発明の請求項３にかかる投影露光装置は、請求
項１または２の投影露光装置において、前記輪帯光源形
成手段はライトガイドを含むものである。0.45 ≦ NA 2 / NA 1 ≦ 0.8 The projection exposure apparatus according to claim 3 of the present invention is the projection exposure apparatus according to claim 1 or 2, wherein the annular light source forming means is a light. It includes a guide.
【００１２】また、本発明の請求項４にかかる投影露光
装置は、請求項１〜３の何れかの投影露光装置におい
て、前記光源手段と前記輪帯光源形成手段との間に配置
されたオプティカルインテグレータを有するものであ
る。A projection exposure apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the projection exposure apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the optical system is arranged between the light source means and the annular light source forming means. It has an integrator.
【００１３】また、本発明の請求項５にかかる投影露光
装置は、例えば図５に示す如く、照明光学系からの露光
光によって投影原版上のパターンを投影光学系を介して
基板上に投影露光する投影露光装置であって、前記照明
光学系は、露光光を供給する光源手段と、該光源手段か
らの光によって輪帯状の２次光源を形成する輪帯光源形
成手段と、該輪帯光源形成手段からの光束を前記投影原
版上に集光するコンデンサー光学系と、前記光源手段と
前記輪帯光源形成手段との間の光路中に配置されたオプ
ティカルインテグレータとを有し、前記輪帯光源形成手
段は、前記光源手段からの前記光を遮光することなく前
記輪帯状の２次光源を形成するものである。In a projection exposure apparatus according to a fifth aspect of the present invention, as shown in FIG. 5, for example, a pattern on a projection original is projected onto a substrate via a projection optical system by exposure light from an illumination optical system. The illumination optical system includes: light source means for supplying exposure light; annular light source forming means for forming an annular secondary light source using light from the light source means; and the annular light source. A condenser optical system for condensing a light beam from the forming means on the projection original, and an optical integrator arranged in an optical path between the light source means and the annular light source forming means, wherein the annular light source The forming means forms the annular secondary light source without blocking the light from the light source means.
【００１４】また、本発明の請求項６にかかる投影露光
装置は、請求項１〜５の何れか一項の投影露光装置にお
いて、前記光源手段はエキシマレーザを有するものであ
る。According to a sixth aspect of the present invention, in the projection exposure apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the light source means has an excimer laser.
【００１５】また、本発明の請求項７にかかる回路の製
造方法は、投影原版上の回路パターンを基板上へ転写す
る工程を含む回路の製造方法であって、請求項１〜６の
何れかにかかる投影露光装置の前記照明光学系を用いて
前記投影原版を照明し、前記投影光学系を用いて前記回
路パターンの像を前記基板上に形成するものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a circuit including a step of transferring a circuit pattern on a projection original onto a substrate. And illuminating the projection original using the illumination optical system of the projection exposure apparatus, and forming an image of the circuit pattern on the substrate using the projection optical system.
【００１６】また、本発明の請求項８にかかる露光方法
は、照明光学系からの露光光によって投影原版上のパタ
ーンを基板へ露光する露光方法であって、露光光を供給
する工程と、該露光光によって輪帯状の２次光源を形成
する工程と、該輪帯状の２次光源からの光束を前記投影
原版上に集光する工程と、前記投影原版上の前記パター
ンの像を前記基板に形成する工程とを有し、前記輪帯状
の２次光源を形成する工程では、前記露光光を遮光する
ことなく前記輪帯状の２次光源を形成し、前記輪帯状の
２次光源の内径をｄ1 、前記輪帯状の２次光源の外径を
ｄ2 とするとき、以下の条件を満足するものである。An exposure method according to claim 8 of the present invention is an exposure method for exposing a pattern on a projection original to a substrate by exposure light from an illumination optical system, the method comprising: supplying exposure light; Forming an annular secondary light source with the exposure light, condensing the light flux from the annular secondary light source onto the projection original, and applying the image of the pattern on the projection original to the substrate. Forming the annular secondary light source, wherein the annular secondary light source is formed without blocking the exposure light, and the inner diameter of the annular secondary light source is reduced. d 1 , where the outer diameter of the annular secondary light source is d 2 , the following condition is satisfied.
【００１７】１／３≦ｄ1 ／ｄ2 ≦２／３ また、本発明の請求項９にかかる露光方法は、請求項８
の露光方法において、前記投影光学系の投影原版側の開
口数をＮＡ1 、前記輪帯状の２次光源の外径により決定
される前記照明光学系の開口数をＮＡ2 とするとき、以
下の条件を満足するものである。1/3 ≦ d 1 / d 2 ≦ 2/3 The exposure method according to the ninth aspect of the present invention is the eighth aspect.
In the exposure method, when the numerical aperture of the projection optical system on the projection original side is NA 1 , and the numerical aperture of the illumination optical system determined by the outer diameter of the annular secondary light source is NA 2 , It satisfies the condition.
【００１８】０．４５≦ＮＡ2 ／ＮＡ1 ≦０．８ また、本発明の請求項１０にかかる露光方法は、請求項
８または９の露光方法において、前記輪帯状の２次光源
を形成する工程は、ライトガイドに前記露光光を導く補
助工程を含むものである。0.45 ≦ NA 2 / NA 1 ≦ 0.8 The exposure method according to claim 10 of the present invention is the exposure method according to claim 8 or 9, wherein the annular secondary light source is formed. The step includes an auxiliary step of guiding the exposure light to a light guide.
【００１９】また、本発明の請求項１１にかかる露光方
法は、請求項８〜１０の何れかの露光方法において、前
記輪帯状の２次光源を形成する工程では、オプティカル
インテグレータを介した露光光に基づいて前記輪帯状の
２次光源を形成するものである。According to an eleventh aspect of the present invention, in the exposure method according to any one of the eighth to tenth aspects, in the step of forming the annular secondary light source, the exposing light through an optical integrator is used. Is used to form the annular light source.
【００２０】また、本発明の請求項１２にかかる露光方
法は、照明光学系からの露光光によって投影原版上のパ
ターンを基板へ露光する露光方法であって、露光光を供
給する工程と、該露光光をオプティカルインテグレータ
へ導く工程と、該オプティカルインテグレータからの前
記露光光によって輪帯状の２次光源を形成する工程と、
該輪帯状の２次光源からの光束を前記投影原版上に集光
する工程と、前記投影原版上の前記パターンの像を前記
基板に形成する工程とを有し、前記輪帯状の２次光源を
形成する工程では、前記露光光を遮光することなく前記
輪帯状の２次光源を形成するものである。An exposure method according to a twelfth aspect of the present invention is an exposure method for exposing a pattern on a projection original to a substrate by exposure light from an illumination optical system. Guiding exposure light to an optical integrator, and forming a secondary light source in the form of an annular zone with the exposure light from the optical integrator;
A step of condensing a light beam from the annular secondary light source on the projection original, and a step of forming an image of the pattern on the projection original on the substrate, wherein the annular secondary light source In the step of forming the secondary light source, the annular secondary light source is formed without blocking the exposure light.
【００２１】また、本発明の請求項１３にかかる露光方
法は、請求項８〜１２の露光方法において、前記露光光
はエキシマレーザから供給されるものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the exposure method of the eighth to twelfth aspects, the exposure light is supplied from an excimer laser.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】本発明は、光源手段からの露光用
の光によって輪帯状の２次光源を形成し、この輪帯状の
面光源からの光によってレチクル上を照明するという、
所謂輪帯照明（あるいは傾斜照明）を行う際に、光源手
段からの露光光を遮光することなく行うようにしたもの
である。According to the present invention, a secondary light source having an annular shape is formed by light for exposure from a light source means, and light on a reticle is illuminated by light from a surface light source having an annular shape.
When so-called annular illumination (or oblique illumination) is performed, the exposure light from the light source means is performed without blocking it.
【００２３】このとき、輪帯状の２次光源の内径をｄ
1 、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状の２次光源を形成することによ
り、投影光学系の焦点深度を向上させて実用的な解像力
の向上が達成できた。At this time, the inner diameter of the annular secondary light source is d.
1. When the outer diameter of the annular secondary light source is d 2 , by forming the annular secondary light source so as to satisfy 1/3 ≦ d 1 / d 2 ≦ 2/3 (1) By improving the depth of focus of the projection optical system, a practical improvement in resolution was achieved.
【００２４】具体的には、本発明によって、前述の如く
実用的な最小解像線幅に大きく関与するプロセス係数ｋ
を０．５程度に向上させることが可能となった。More specifically, according to the present invention, as described above, the process coefficient k which greatly contributes to the practical minimum resolution line width,
Can be improved to about 0.5.
【００２５】一例として、光源の波長λをｉ線（365nm
）、投影レンズのウエハ側の開口数ＮＡを０．４とす
るとき、プロセス係数ｋを０．７とした従来の露光装置
によって解像できる線幅は、ｋ×λ／ＮＡより、０．６
４μｍ程度となるが、本発明による露光装置では、プロ
セス係数ｋが０．５程度となるため、解像できる線幅
は、０．４６μｍとなる。従って、従来の装置よりも実
用上十分なる焦点深度を確保した上での解像度の向上が
図れていることが分かる。As an example, the wavelength λ of the light source is set to i-line (365 nm).
When the numerical aperture NA of the projection lens on the wafer side is 0.4, the line width that can be resolved by a conventional exposure apparatus with a process coefficient k of 0.7 is 0.6 k / λ / NA.
Although it is about 4 μm, in the exposure apparatus according to the present invention, since the process coefficient k is about 0.5, the resolvable line width is 0.46 μm. Therefore, it can be seen that the resolution is improved while securing a sufficient depth of focus practically more than the conventional device.
【００２６】ここで、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。Here, when 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 becomes difficult to improve the depth of focus and resolution of the projection optical system. 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.
【００２７】さらに、本発明の輪帯照明による効果を十
分に引き出すためには、投影光学系の投影原版側の開口
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。Further, in order to sufficiently bring out the effect of the annular illumination of the present invention, the numerical aperture on the projection original side of the projection optical system is determined by NA1 and the outer diameter of the annular secondary light source is determined. When the numerical aperture of the optical system is NA2, it is desirable to satisfy the following condition (2).
【００２８】 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。0.45 ≦ NA 2 / NA 1 ≦ 0.8 (2) If the lower limit of the condition (2) is exceeded, the angle of incidence of light obliquely illuminating the reticle by annular illumination becomes small, and the present invention is not limited to this. The effect of annular illumination can hardly be obtained. 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.
【００２９】図１は本発明による第１実施例の概略的構
成を示す図であり、以下、この図１を参照しながら本発
明による第１実施例を詳細に説明する。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment according to the present invention. Hereinafter, the first embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
【００３０】水銀アーク灯１からの光（例えば、ｇ線(4
36nm) 、ｉ線(365nm）等の光）は、楕円鏡２によって集
光され、反射鏡３を介して、コリメータレンズ４により
平行光束に変換される。その後、複数の棒状レンズ素子
の集合体で構成されるフライアイレンズ５（オプティカ
ルインテグレータ）を平行光束が通過すると、これの射
出側に複数の光源像が形成され、ここには、フライアイ
レンズ５を構成する棒状レンズ素子の数に相当する複数
の２次的な光源が形成される。The light from the mercury arc lamp 1 (for example, g-line (4
36 nm) and i-rays (365 nm) are condensed by the elliptical mirror 2 and converted into a parallel light beam by the collimator lens 4 via the reflecting mirror 3. Thereafter, when a parallel light beam passes through a fly-eye lens 5 (optical integrator) composed of an aggregate of a plurality of rod-shaped lens elements, a plurality of light source images are formed on the exit side of the parallel light beam. Are formed, a plurality of secondary light sources corresponding to the number of the rod-shaped lens elements constituting.
【００３１】２次的光源が形成される位置には、輪帯状
の透過部を持つ開口絞り６が設けられており、ここには
輪帯状の複数の光源が形成される。At the position where the secondary light source is formed, an aperture stop 6 having a ring-shaped transmission portion is provided, and a plurality of ring-shaped light sources are formed here.
【００３２】開口絞り６は、図２に示す如く、例えば石
英等の透明基板上に輪帯状の透過部６ａが形成される如
くクロム等の遮光部６ｂ、６ｃの蒸着によって形成され
ている。また、円形状の遮光部材とそれよりも大きな円
形状の開口を持つ遮光部材とで開口絞り６を構成しても
良い。As shown in FIG. 2, the aperture stop 6 is formed by vapor-depositing light-shielding portions 6b and 6c made of chrome or the like so that a ring-shaped transmission portion 6a is formed on a transparent substrate made of quartz or the like. Further, the aperture stop 6 may be constituted by a circular light shielding member and a light shielding member having a larger circular opening.
【００３３】ここで、開口絞り６の遮光体６ｂの径（輪
帯状の透過部６ａの内径）をｄ1 、開口絞り６の遮光体
６ｃの径（輪帯状の透過部６ａの外径）をｄ2 とし、ｄ
1 ／ｄ2 を輪帯比と定義するとき、開口絞り６の輪帯比
は、１／３乃至２／３の範囲で構成されている。Here, the diameter of the light shield 6b of the aperture stop 6 (the inner diameter of the ring-shaped transmission part 6a) is d 1 , and the diameter of the light shield 6c of the aperture stop 6 (the outer diameter of the ring-shaped transmission part 6a) is d. d 2 and d
When 1 / d 2 is defined as the annular ratio, the annular ratio of the aperture stop 6 is in the range of 範 囲 to ／.
【００３４】さて、開口絞り６にて形成された複数の２
次的光源からの光は、反射鏡７を介して、コンデンサー
レンズ８により集光されて、レチクル９上の回路パター
ン９ａを斜め方向から重畳的に均一照明する。すると、
投影光学系１０によってウエハ１１上には、レチクル９
上の回路パターン像が形成される。従って、ウエハ１１
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９上の回路パターン像が転写される。Now, a plurality of 2s formed by the aperture stop 6 will be described.
The light from the next light source is condensed by the condenser lens 8 via the reflecting mirror 7, and uniformly illuminates the circuit pattern 9a on the reticle 9 in a diagonal direction. Then
The reticle 9 is placed on the wafer 11 by the projection optical system 10.
An upper circuit pattern image is formed. Therefore, the wafer 11
The resist applied thereon is exposed, and a circuit pattern image on the reticle 9 is transferred here.
【００３５】投影光学系１０の瞳（入射瞳）位置には、
開口絞り１０ａが設けられており、この開口絞り１０ａ
は、開口絞り６と共役に設けられている。At the position of the pupil (entrance pupil) of the projection optical system 10,
An aperture stop 10a is provided.
Is provided conjugate with the aperture stop 6.
【００３６】図３は開口絞り１０ａの円形状の開口部Ｐ
の様子を示したものであり、図示の如く、開口絞り１０
ａの開口部Ａの内側には、輪帯状の２次光源の像Ｉが形
成されており、この２次光源の像Ｉの輪帯比（２次光源
の像の内径Ｄ1 ／２次光源の像の外径Ｄ2 ）は上述の開
口絞り６の輪帯比と等しくなっている。FIG. 3 shows a circular opening P of the aperture stop 10a.
And the aperture stop 10 as shown in the figure.
Inside the opening A of FIG. 2, an annular image I of the secondary light source is formed, and the annular ratio of the image I of the secondary light source (the inner diameter D 1 / secondary light source of the image of the secondary light source) is formed. The outer diameter D 2 ) of the image is equal to the annular ratio of the aperture stop 6 described above.
【００３７】ここで、開口絞り１０ａの開口部の径をＤ
3 とするとき、２次光源の像の外径と開口絞り１０ａの
開口部Ａの径との比率（Ｄ2 ／Ｄ3 ）は、コヒーレンス
ファクター、即ちσ値と呼ばれ、このとき、輪帯状２次
光源の像Ｉは、図３に示す如く、０．４５乃至０．８の
σ値の範囲で形成されている。Here, the diameter of the aperture of the aperture stop 10a is D
When it is set to 3 , the ratio (D 2 / D 3 ) between the outer diameter of the image of the secondary light source and the diameter of the opening A of the aperture stop 10a is called a coherence factor, that is, a σ value. As shown in FIG. 3, the image I of the secondary light source is formed in a range of σ values of 0.45 to 0.8.
【００３８】なお、σ値は、図１に示す如く、開口絞り
１０ａの最周縁からの光軸Ａｘに平行な光線Ｒ1 により
決定される投影光学系１０のレチクル側の開口数をＮＡ
1(=sinθ1)とし、開口絞り６の最周縁（最外径）からの
光軸Ａｘに平行な光線Ｒ2により決定される照明光学系
（１〜８）の開口数ＮＡ2(=sinθ2)とするとき、σ値
は、次式でも定義される。As shown in FIG. 1, the σ value is the numerical aperture on the reticle side of the projection optical system 10 determined by a ray R 1 parallel to the optical axis Ax from the outermost edge of the aperture stop 10a.
1 (= sin θ 1 ), and the numerical aperture NA 2 (= sin θ) of the illumination optical system (1 to 8) determined by a ray R 2 parallel to the optical axis Ax from the outermost edge (outermost diameter) of the aperture stop 6. 2 ), the σ value is also defined by the following equation.
【００３９】σ＝ＮＡ2 ／ＮＡ1 ところで、開口絞り１０ａの口径を可変に構成して、σ
値を変化させると、焦点深度と解像度等とを制御するこ
とができる。Σ = NA 2 / NA 1 By the way, the aperture of the aperture stop 10a is configured to be variable, and
By changing the value, it is possible to control the depth of focus, the resolution, and the like.
【００４０】従って、本実施例では、開口絞り６の配置
により輪帯照明を行っているため、焦点深度及び解像度
のより一層の向上が達成できるが、開口絞り１０ａの開
口部Ａの径を変化させてσ値を変更することにより、微
細なパターンを焼き付けが要求されるプロセス、深い焦
点深度が要求されるプロセス等の各プロセスに応じた最
適な照明状態を達成できる。Therefore, in this embodiment, the annular illumination is performed by the arrangement of the aperture stop 6, so that the depth of focus and the resolution can be further improved, but the diameter of the opening A of the aperture stop 10a is changed. By changing the σ value in this way, it is possible to achieve an optimum illumination state according to each process such as a process requiring printing of a fine pattern and a process requiring a large depth of focus.
【００４１】また、図１では、開口絞り６を固定的に用
いた例を示したが、図４に示す如く、輪帯比が互いに異
なる複数の開口絞りを円周方向に沿って円形基板上に設
けてけも良い。FIG. 1 shows an example in which the aperture stop 6 is fixedly used. However, as shown in FIG. 4, a plurality of aperture stops having different ring zone ratios are formed on a circular substrate along the circumferential direction. May be provided.
【００４２】図４では、１／３〜２／３の範囲内で互い
に異なる輪帯比を持つ第１の開口絞り群（６０ｂ〜６０
ｃ）と、この第１の開口絞り群とは異なる外径を有し１
／３〜２／３の範囲内で互いに異なる輪帯比を持つ第２
の開口絞り群（６０ｆ〜６０ｈ）とが透明な円形基板６
０上にクロム等の蒸着等により形成されている。そし
て、さらに、円形基板６０上には第１の開口絞り群の外
径と同じ径を持つ円形開口絞り６０ａと第２の開口絞り
群の外径と同じ径を持つ円形開口絞り６０ｅとが設けら
れている。In FIG. 4, first aperture stop groups (60b to 60b) having different ring ratios within the range of 1/3 to 2/3.
c) having an outer diameter different from that of the first aperture stop group,
/ 2 having different ring ratios within the range of ／ to ／
Aperture stop group (60f-60h) and a transparent circular substrate 6
It is formed on 0 by vapor deposition of chromium or the like. Further, a circular aperture stop 60a having the same diameter as the outer diameter of the first aperture stop group and a circular aperture stop 60e having the same diameter as the outer diameter of the second aperture stop group are provided on the circular substrate 60. Have been.
【００４３】以上のターレット式による開口絞りを適宜
回転させて、最適な輪帯比を持つ開口絞り（６０ｂ〜６
０ｃ，６０ｆ〜６０ｈ）をフライアイレンズ６の射出側
に設定することにより、上述の如く、焦点深度と解像度
等とを制御することができるため、最適なσ値のもとで
の最適な輪帯照明が達成できる。また、通常に円形開口
も持つ開口絞り（６０ａ，６０ｅ）をフライアイレンズ
６の射出側に設定すれば、通常の照明による露光を行う
ことができる。The turret type aperture stop is appropriately rotated to obtain an aperture stop (60b to 60b) having an optimum annular ratio.
0c, 60f to 60h) on the exit side of the fly-eye lens 6, it is possible to control the depth of focus and the resolution as described above. Band illumination can be achieved. If the aperture stop (60a, 60e) having a circular aperture is set on the exit side of the fly-eye lens 6, exposure with normal illumination can be performed.
【００４４】さらには、プロセス情報、必要とされる焦
点深度の情報さらには露光されるべき最小線幅等の情報
を含むバーコード等のマークを持つレチクルを用い、こ
のマークを検知するマーク検知手段を設けても良い。こ
れにより、このマーク検知手段を介して検知された情報
に基づいて、上記ターレット式等による交換可能な開口
絞りの適切な輪帯比、適切なσ値を自動的に設定するよ
うにしても良い。Further, a mark detecting means for detecting a mark using a reticle having a mark such as a bar code including process information, information on a required depth of focus, and information on a minimum line width to be exposed. May be provided. Thereby, based on the information detected through the mark detecting means, an appropriate zonal ratio and an appropriate σ value of the replaceable aperture stop using the turret method or the like may be automatically set. .
【００４５】次に、図５は本発明による第２実施例の概
略的構成を示す図であり、この図５を参照しながら本発
明による第２実施例を説明する。図１の第１実施例の構
成と同じ機能を持つ部材には同じ符号を付してある。Next, FIG. 5 is a view showing a schematic configuration of a second embodiment according to the present invention. The second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Members having the same functions as those in the configuration of the first embodiment in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【００４６】第２実施例が第１実施例と異なる点は、フ
ライアイレンズ５と反射鏡７との間に設けられていた開
口絞り６の代わりに、集光レンズ２０と、入射側が円形
状に束ねられると共に射出側が輪帯状に束ねられた複数
の光フアイバーより構成されるライトガイド２１とを設
け、フライアイレンズ５からの光束を遮光することなく
輪帯状の多数の光源を形成した点である。The second embodiment differs from the first embodiment in that, instead of the aperture stop 6 provided between the fly-eye lens 5 and the reflecting mirror 7, a condenser lens 20 and a circular entrance side are used. And a light guide 21 composed of a plurality of optical fibers bundled in an annular shape on the emission side, and a large number of annular light sources are formed without blocking the light beam from the fly-eye lens 5. is there.
【００４７】このライトガイド２１の入射端には、図６
に示す如く、複数のフアイバーを束ねる円形状部材２１
ａが設けられており、これの射出端には複数のフアイバ
ーを輪帯状に束ねる輪帯状部材２１ｂが設けられてい
る。FIG. 6 shows the incident end of the light guide 21.
As shown in the figure, a circular member 21 for bundling a plurality of fibers.
a is provided, and a ring-shaped member 21b for bundling a plurality of fibers in a ring shape is provided at the emission end.
【００４８】ここで、ライトガイド２１の射出端の外径
に対する内径の比率、即ち輪帯比は１／３乃至２／３と
なるように構成されており、投影光学系の開口絞り１０
ａの位置には、図３に示した如く、σ値が０．４５乃至
０．８程度となる輪帯状の光源像が形成される。Here, the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the exit end of the light guide 21, that is, the annular zone ratio is configured to be 1/3 to 2/3, and the aperture stop 10 of the projection optical system is used.
As shown in FIG. 3, an annular light source image having a σ value of about 0.45 to 0.8 is formed at the position a.
【００４９】以上の構成により、本実施例では、光源１
からの光を何ら遮光することなく効率良く輪帯照明が行
えるため、焦点深度及び解像度のより一層の向上が達成
できるのみならず、高いスループットのもとでの露光を
達成することができる。With the above configuration, in this embodiment, the light source 1
Since the annular illumination can be performed efficiently without blocking any light from the illuminator, not only the depth of focus and the resolution can be further improved, but also the exposure under a high throughput can be achieved.
【００５０】なお、本実施例でも、上述の如く、レチク
ル上に各種の情報を盛り込んだマークを検知する手段を
設け、この検知情報に基づいて、開口絞り１０ａの開口
部の最適な径を設定し、最適なσ値のもとでの輪帯照明
を行うようにしても良い。In this embodiment, as described above, a means for detecting a mark including various kinds of information is provided on the reticle, and the optimum diameter of the opening of the aperture stop 10a is set based on the detected information. Alternatively, annular illumination under an optimum σ value may be performed.
【００５１】また、本発明による装置の光源としてエキ
シマレーザ（ＫｒＦ:248mn、ＡｒＦ:193mn等）を用いて
も良いことは言うまでもない。It goes without saying that an excimer laser (KrF: 248 mn, ArF: 193 mn, etc.) may be used as the light source of the device according to the present invention.
【００５２】[0052]
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、従来の投
影露光装置よりも大きな焦点深度を光量損失なく確保で
きるため、実用上より高い解像度のもとで効率の良い露
光が実現できる。これにより、従来の投影露光装置より
も、さらに微細なパターンを高スループットのもとでウ
エハ上に転写することができる。As described above, according to the present invention, a greater depth of focus than that of a conventional projection exposure apparatus can be ensured without loss of light amount, so that efficient exposure can be realized with a higher resolution than practical use. Thereby, a finer pattern can be transferred onto a wafer with higher throughput than a conventional projection exposure apparatus.
【図１】本発明による第１実施例の概略的構成を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment according to the present invention.
【図２】開口絞りの様子を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a state of an aperture stop.
【図３】投影光学系の瞳位置に設けられた開口絞りの開
口部の様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a state of an aperture of an aperture stop provided at a pupil position of the projection optical system.
【図４】輪帯照明を行うための開口絞りをターレット式
にした様子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a turret type aperture stop for performing annular illumination.
【図５】本発明による第２実施例の概略的構成を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment according to the present invention.
【図６】ライトガイドの様子を示す斜示図である。FIG. 6 is a perspective view showing a state of a light guide.
１・・・ 水銀アーク灯 ２・・・ 楕円鏡 ３，７・・・ 反射鏡 ４・・・ コリメータレンズ ５・・・ フライアイレンズ ６，１０ａ・・・ 開口絞り ８・・・ コンデンサーレンズ ９・・・ レチクル １０・・・ 投影光学系 １１・・・ ウエハ ２０・・・ 集光レンズ ２１・・・ ライトガイド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mercury arc lamp 2 ... Elliptical mirror 3,7 ... Reflecting mirror 4 ... Collimator lens 5 ... Fly-eye lens 6,10a ... Aperture stop 8 ... Condenser lens 9. .. Reticle 10 Projection optical system 11 Wafer 20 Condensing lens 21 Light guide
Claims (13)
上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影露光す
る投影露光装置において、 前記照明光学系は、露光光を供給する光源手段と、該光
源手段からの光によって輪帯状の２次光源を形成する輪
帯光源形成手段と、該輪帯光源形成手段からの光束を前
記投影原版上に集光するコンデンサー光学系とを有し、 前記輪帯光源形成手段は、前記光源手段からの前記光を
遮光することなく前記輪帯状の２次光源を形成し、 前記輪帯状の２次光源の内径をｄ1 、前記輪帯状の２次
光源の外径をｄ2 とするとき、以下の条件を満足するこ
とを特徴とする投影露光装置。 １／３≦ｄ1 ／ｄ2 ≦２／３1. A projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern on a projection original onto a substrate via a projection optical system by exposure light from an illumination optical system, wherein the illumination optical system comprises: a light source means for supplying exposure light; Having an annular light source forming means for forming an annular secondary light source by light from the light source means, and a condenser optical system for condensing a light beam from the annular light source forming means on the projection original, The annular light source forming means forms the annular secondary light source without blocking the light from the light source means, the inner diameter of the annular secondary light source is d 1 , and the annular secondary light source is When the outer diameter of the light source is d 2 , the following condition is satisfied. 1/3 ≦ d 1 / d 2 ≦ 2/3
Ａ1 、前記輪帯状の２次光源の外径により決定される前
記照明光学系の開口数をＮＡ2 とするとき、以下の条件
を満足することを特徴とする請求項１記載の投影露光装
置。 ０．４５≦ＮＡ2 ／ＮＡ1 ≦０．８2. The numerical aperture of the projection optical system on the projection original side is N
2. The projection exposure apparatus according to claim 1 , wherein A 1 satisfies the following condition when a numerical aperture of the illumination optical system determined by an outer diameter of the annular secondary light source is NA 2. . 0.45 ≦ NA 2 / NA 1 ≦ 0.8
含むことを特徴とする請求項１または２記載の投影露光
装置。3. An apparatus according to claim 1, wherein said annular light source forming means includes a light guide.
間に配置されたオプティカルインテグレータを有するこ
とを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の投影露
光装置。4. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising an optical integrator disposed between said light source means and said annular light source forming means.
上のパターンを投影光学系を介して基板上に投影露光す
る投影露光装置において、 前記照明光学系は、 露光光を供給する光源手段と、該光源手段からの光によ
って輪帯状の２次光源を形成する輪帯光源形成手段と、
該輪帯光源形成手段からの光束を前記投影原版上に集光
するコンデンサー光学系と、前記光源手段と前記輪帯光
源形成手段との間の光路中に配置されたオプティカルイ
ンテグレータとを有し、 前記輪帯光源形成手段は、前記光源手段からの前記光を
遮光することなく前記輪帯状の２次光源を形成すること
を特徴とする投影露光装置。5. A projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern on a projection original onto a substrate via a projection optical system by exposure light from an illumination optical system, wherein the illumination optical system comprises: light source means for supplying exposure light; Annular light source forming means for forming an annular secondary light source by light from the light source means;
A condenser optical system for condensing the light flux from the annular light source forming means on the projection original, and an optical integrator arranged in an optical path between the light source means and the annular light source forming means, The projection exposure apparatus, wherein the annular light source forming means forms the annular secondary light source without blocking the light from the light source means.
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の投影
露光装置。6. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein said light source means has an excimer laser.
する工程を含む回路の製造方法において、 請求項１〜６の何れか一項記載の投影露光装置の前記照
明光学系を用いて前記投影原版を照明し、前記投影光学
系を用いて前記回路パターンの像を前記基板上に形成す
ることを特徴とする回路の製造方法。7. A method for manufacturing a circuit, comprising a step of transferring a circuit pattern on a projection original onto a substrate, wherein the illumination optical system of the projection exposure apparatus according to claim 1 is used. A method of manufacturing a circuit, comprising: illuminating a projection master and forming an image of the circuit pattern on the substrate using the projection optical system.
上のパターンを基板へ露光する露光方法において、 露光光を供給する工程と、 該露光光によって輪帯状の２次光源を形成する工程と、 該輪帯状の２次光源からの光束を前記投影原版上に集光
する工程と、 前記投影原版上の前記パターンの像を前記基板に形成す
る工程とを有し、 前記輪帯状の２次光源を形成する工程では、前記露光光
を遮光することなく前記輪帯状の２次光源を形成し、 前記輪帯状の２次光源の内径をｄ1 、前記輪帯状の２次
光源の外径をｄ2 とするとき、以下の条件を満足するこ
とを特徴とする露光方法。 １／３≦ｄ1 ／ｄ2 ≦２／３8. An exposure method for exposing a pattern on a projection original to a substrate by exposure light from an illumination optical system, comprising: supplying exposure light; and forming an annular secondary light source using the exposure light. Converging a light beam from the annular secondary light source onto the projection original; and forming an image of the pattern on the projection original on the substrate, the annular secondary light source comprising: In the step of forming a light source, the annular secondary light source is formed without blocking the exposure light, the inner diameter of the annular secondary light source is d 1 , and the outer diameter of the annular secondary light source is when the d 2, an exposure method, characterized by satisfying the following condition. 1/3 ≦ d 1 / d 2 ≦ 2/3
Ａ1 、前記輪帯状の２次光源の外径により決定される前
記照明光学系の開口数をＮＡ2 とするとき、以下の条件
を満足することを特徴とする請求項８記載の露光方法。 ０．４５≦ＮＡ2 ／ＮＡ1 ≦０．８9. The numerical aperture of the projection optical system on the projection original side is N
9. The exposure method according to claim 8, wherein A 1 satisfies the following condition, where NA 2 is a numerical aperture of the illumination optical system determined by an outer diameter of the annular secondary light source. 0.45 ≦ NA 2 / NA 1 ≦ 0.8
は、ライトガイドに前記露光光を導く補助工程を含むこ
とを特徴とする請求項８または９記載の露光方法。10. The exposure method according to claim 8, wherein the step of forming the annular secondary light source includes an auxiliary step of guiding the exposure light to a light guide.
は、オプティカルインテグレータを介した露光光に基づ
いて前記輪帯状の２次光源を形成することを特徴とする
請求項８〜１０の何れか一項記載の露光方法。11. The method according to claim 8, wherein in the step of forming the annular secondary light source, the annular secondary light source is formed based on exposure light through an optical integrator. The exposure method according to claim 1.
版上のパターンを基板へ露光する露光方法において、 露光光を供給する工程と、 該露光光をオプティカルインテグレータへ導く工程と、 該オプティカルインテグレータからの前記露光光によっ
て輪帯状の２次光源を形成する工程と、 該輪帯状の２次光源からの光束を前記投影原版上に集光
する工程と、 前記投影原版上の前記パターンの像を前記基板に形成す
る工程とを有し、 前記輪帯状の２次光源を形成する工程では、前記露光光
を遮光することなく前記輪帯状の２次光源を形成するこ
とを特徴とする露光方法。12. An exposure method for exposing a pattern on a projection original to a substrate with exposure light from an illumination optical system, comprising: supplying exposure light; guiding the exposure light to an optical integrator; Forming an annular secondary light source with the exposure light, condensing a light beam from the annular secondary light source on the projection original, and forming an image of the pattern on the projection original. Forming an annular secondary light source on the substrate, wherein, in the step of forming the annular secondary light source, the annular secondary light source is formed without blocking the exposure light.
れることを特徴とする請求項８〜１２の何れか一項記載
の露光方法。13. The exposure method according to claim 8, wherein said exposure light is supplied from an excimer laser.
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