JP2003068607A - Aligner and exposure method - Google Patents

Aligner and exposure method

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JP2003068607A
JP2003068607A JP2001252961A JP2001252961A JP2003068607A JP 2003068607 A JP2003068607 A JP 2003068607A JP 2001252961 A JP2001252961 A JP 2001252961A JP 2001252961 A JP2001252961 A JP 2001252961A JP 2003068607 A JP2003068607 A JP 2003068607A
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JP
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pupil
optical
system
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Application number
JP2001252961A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Hirukawa
Toshiji Nakajima
Kyoichi Suwa
Yuichiro Takeuchi
Osamu Tanitsu
利治 中島
裕一郎 竹内
茂 蛭川
恭一 諏訪
修 谷津
Original Assignee
Nikon Corp
株式会社ニコン
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置および露光方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method, in particular semiconductor devices, imaging devices, liquid crystal display devices, microdevices such as thin-film magnetic heads by lithography an exposure apparatus and an exposure method for manufacturing. 【0002】 【従来の技術】この種の典型的な露光装置においては、 [0002] In a typical exposure apparatus of this type,
光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。 Light beam emitted from the light source travels through a fly's eye lens as an optical integrator to form a secondary light source as a substantial surface illuminant consisting of a large number of light sources. 二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。 Beams from the secondary light source are limited through an aperture stop disposed near the rear focal plane of the fly's eye lens, is incident on the condenser lens. 【0003】コンデンサーレンズにより集光された光束は、所定のパターンが形成されたレチクル(マスク)を重畳的に照明する。 [0003] The light beam condensed by the condenser lens superposedly illuminate a reticle (mask) on which a predetermined pattern is formed. レチクルのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウエハ上に結像する。 Light transmitted through the pattern of the reticle is imaged onto the wafer through the projection optical system. こうして、ウエハ上には、レチクルパターンが投影露光(転写)される。 Thus, on the wafer, the reticle pattern is projected and exposed (transferred). なお、レチクルに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウエハ上に正確に転写するにはウエハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。 The pattern formed on the reticle is a highly integrated, it is essential to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer this microscopic pattern onto the wafer. 【0004】 【発明が解決しようとする課題】近年においては、フライアイレンズの射出側に配置された開口絞りの開口部(光透過部)の大きさを変化させることにより、フライアイレンズにより形成される二次光源の大きさを変化させて、照明のコヒーレンシィσ(σ値=開口絞り径/投影光学系の瞳径、あるいはσ値=照明光学系の射出側開口数/投影光学系の入射側開口数)を変化させる技術が注目されている。 [0004] [SUMMARY OF THE INVENTION In recent years, by changing the opening of the aperture stop is arranged on the exit side of the fly's eye lens the size of (light transmitting portion), formed by the fly-eye lens by changing the size of the secondary light sources, the illumination coherency sigma (sigma value = pupil diameter of the aperture stop diameter / the projection optical system, or sigma value = the illumination optical system exit side numerical aperture / projection optical system technique of changing the entrance side numerical aperture) has attracted attention. 【0005】また、フライアイレンズの射出側に配置された開口絞りの開口部の形状を輪帯状や四つ穴状(すなわち4極状)に設定することにより、フライアイレンズにより形成される二次光源の形状を輪帯状や4極状に制限して、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている。 Further, by setting the shape of the opening of the aperture stop is arranged on the exit side of the fly's eye lens in annular shape and four Anajo (i.e. quadrupolar), the two formed by the fly-eye lens limits the shape of the next light source in an annular shape and quadrupole shape, techniques for improving the depth of focus and resolution of the projection optical system has been attracting attention. しかしながら、上述のような従来技術では、レチクル上の微細パターンの方向性に依存することなく、最適な照明条件を実現することができなかった。 However, in the above-described prior art, without depending on the direction of the fine pattern on the reticle, it was not possible to achieve the best lighting conditions. 【0006】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、レチクル上の微細パターンの方向性に依存することなく、最適な照明条件にしたがって露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。 [0006] The present invention has been made in view of the problems described above without depending on the direction of the fine pattern on the reticle, an exposure apparatus and an exposure method capable of performing exposure according to the optimum lighting conditions an object of the present invention is to provide a. 【0007】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために、本発明の第1発明では、転写すべきパターンの形成されたレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンの像を基板上に形成する投影光学系とを備えた露光装置において、前記照明光学系は、該照明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形成手段を有し、前記瞳形状形成手段は、転写されるレジストパターンまたはプロセスを経て形成される基板パターンを所望の大きさおよび形状とするために、前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定することを特徴とする露光装置を提供する。 [0007] In order to solve the above object, according to an aspect of, the first aspect of the present invention, an illumination optical system for illuminating a reticle formed pattern to be transferred, the pattern of the reticle an exposure apparatus that includes a projection optical system for forming on a substrate an image, the illumination optical system, the pupil for forming the four substantially planar light sources in the pupil plane or plane in the vicinity of the illumination optical system shaped forming means, the pupil shape forming means, a substrate pattern formed through the resist pattern or process is transferred to the desired size and shape, the said four substantially planar light sources vertical position coordinates and the lateral coordinates to provide an exposure apparatus and setting to substantially different in the pupil plane or in the vicinity of the surface thereof. 【0008】本発明の第2発明では、複数のチップパターンを有するレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンの像を基板上に形成する投影光学系とを備えた露光装置において、前記照明光学系は、該照明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形成手段を有し、前記瞳形状形成手段は、前記チップパターンの長辺方向に応じて、 [0008] In the second aspect of the present invention, in an exposure apparatus having an illumination optical system for illuminating a reticle having a plurality of chip patterns, a projection optical system for forming an image of the pattern of the reticle onto a substrate, wherein the illumination optical system has a pupil shape forming means for forming four substantially planar light sources in the pupil plane or plane in the vicinity of the illumination optical system, the pupil shape forming means, the length of the chip patterns depending on the side direction,
前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標および横方向の位置座標のうちの少なくとも一方を、前記縦方向の位置座標と前記横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定することを特徴とする露光装置を提供する。 It said four of said pupil plane, or at least one, the said longitudinal coordinates lateral coordinates of the longitudinal position coordinates and lateral coordinates on the plane in the vicinity of the substantial surface illuminant preparative to provide an exposure apparatus and setting to substantially different. 【0009】第2発明の好ましい態様によれば、前記瞳形状形成手段は、転写されるレジストパターンまたはプロセスを経て形成される基板パターンを所望の大きさおよび形状とするために、前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定する。 [0009] According to a preferred embodiment of the second invention, the pupil shape forming means, a substrate pattern formed through the resist pattern or process is transferred to the desired size and shape, the four real vertical position coordinates and the lateral coordinates are set so substantially different on the pupil plane or plane in the vicinity of the specific surface light source. 【0010】第1発明または第2発明の好ましい態様によれば、前記瞳形状形成手段は、光近接効果補正が施された前記レチクルを介して得られる前記レジストパターンまたは前記基板パターンの縦方向の線幅および横方向の線幅のうちの少なくとも一方を調整するために、前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標および横方向の位置座標を設定する。 [0010] According to a preferred embodiment of the first or second aspect, wherein the pupil shaping unit, said resist pattern or in the vertical direction of the substrate pattern optical proximity correction can be obtained through the reticle that has been subjected for adjusting at least one of the line width and the lateral line width, the four of the pupil plane or longitudinal coordinates and lateral coordinates on the plane in the vicinity of the substantial surface illuminant set to. また、前記瞳形状形成手段は、前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標との比率を、1割以上の比率に従って異なるように設定することが好ましい。 Further, the pupil shape forming means, the ratio of the four longitudinal coordinates in substantial the pupil plane of the surface light source or the vicinity on the surface thereof and lateral coordinates, according to 10% or more ratio it is preferable to set different. さらに、前記瞳形状形成手段は、前記4つの実質的な面光源の各々の形状を円形状に設定することが好ましい。 Further, the pupil shape forming means, it is preferable to set the shape of each of the four substantially planar light sources in a circular shape. 【0011】また、第1発明または第2発明の好ましい態様によれば、前記瞳形状形成手段は、通過する光束を制限するための開口絞りを有する。 [0011] According to a preferred embodiment of the first or second aspect, wherein the pupil shaping unit has an aperture stop for limiting the light flux passing through. この場合、前記瞳形状形成手段は、照明光路に対して挿脱可能に構成された複数の開口絞りを有することが好ましい。 In this case, the pupil shape forming means preferably has a plurality of aperture stops that is configured to removably from the illumination light path. また、前記瞳形状形成手段は、光束を所定断面の光束に変換するための回折光学素子を有することが好ましい。 Further, the pupil shape forming means preferably has a diffractive optical element for converting the light beam into light beams of a predetermined cross-section. この場合、前記瞳形状形成手段は、照明光路に対して挿脱可能に構成された複数の回折光学素子を有することが好ましい。 In this case, the pupil shape forming means preferably has a plurality of diffractive optical elements configured to removably from the illumination light path. 【0012】本発明の第3発明では、照明光学系を介してレチクルを照明し、該レチクルに形成されたパターンの像を基板上に投影する露光方法において、転写されるレジストパターンまたはプロセスを経て形成される基板パターンを所望の大きさおよび形状とするために、前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面に、前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定された4つの実質的な面光源を形成することを特徴とする露光方法を提供する。 [0012] In the third aspect of the present invention illuminates the reticle through an illumination optical system, an exposure method an image of a pattern formed on the reticle is projected onto the substrate, through the resist pattern or process is transferred to the substrate pattern formed to a desired size and shape, the pupil plane or plane in the vicinity of the illumination optical system, the vertical position coordinates and the horizontal direction in the pupil plane or in the vicinity on the surface thereof and position coordinates to provide an exposure method characterized by forming the four substantially planar light sources that are configured to substantially different. 【0013】本発明の第4発明では、複数のチップパターンを有するレチクルを照明光学系を介して照明し、該レチクルに形成されたパターンの像を基板上に投影する露光方法において、前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面光源を形成し、前記チップパターンの長辺方向に応じて、前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標および横方向の位置座標のうちの少なくとも一方を、前記縦方向の位置座標と前記横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定することを特徴とする露光方法を提供する。 [0013] In the fourth aspect of the present invention, a reticle having a plurality of chip patterns is illuminated through the illumination optical system, an image of a pattern formed on the reticle in the exposure method for projecting on a substrate, the illumination optical system form four substantially planar light sources in the pupil plane or plane in the vicinity of, in response to said longitudinal direction of the chip patterns, the four substantially the pupil plane of the surface light source or the vicinity on the surface thereof an exposure method at least one of a longitudinal coordinates and lateral coordinates, and the vertical position coordinates and the lateral position coordinates and sets to substantially different in provide. 【0014】第4発明の好ましい態様によれば、転写されるレジストパターンまたはプロセスを経て形成される基板パターンを所望の大きさおよび形状とするために、 [0014] According to a preferred embodiment of the fourth invention, the substrate pattern formed through the resist pattern or process is transferred to the desired size and shape,
前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定する。 Vertical position coordinates and the lateral coordinates are set so substantially different in the four substantially the pupil plane of the surface light source or the vicinity of the surface thereof. 【0015】第3発明または第4発明の好ましい態様によれば、前記レチクルとして光近接効果補正が施されたレチクルを用い、該光近接効果補正が施されたレチクルを介して得られる前記レジストパターンまたは前記基板パターンの縦方向の線幅および横方向の線幅のうちの少なくとも一方を調整するために、前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標および横方向の位置座標を設定する。 According to a preferred embodiment of the third invention or the fourth invention, using a reticle optical proximity correction has been applied as the reticle, obtained via a reticle optical proximity correction is performed the resist pattern or to adjust at least one of a longitudinal direction of the line width and the lateral line width of the substrate pattern, the position in the vertical direction on the plane of the pupil plane or in the vicinity of the four substantially planar light sources setting the position coordinates of the coordinates and the transverse direction. また、前記4つの実質的な面光源の前記瞳面またはその近傍の面上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標との比率を、1割以上の比率に従って異なるように設定することが好ましい。 Further, the ratio of the four longitudinal coordinates in substantial the pupil plane of the surface light source or the vicinity on the surface thereof and lateral coordinates, to be set differently according to 10% or more ratio preferable. 【0016】本発明の第5発明では、転写すべきパターンが形成されたレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンの像を基板上に形成する投影光学系とを備えた露光装置において、前記照明光学系は、該照明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形成手段を有し、前記瞳形状形成手段が形成する前記4つの実質的な面光源の前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面での縦方向の位置座標をyとし、前記4つの実質的な面光源の前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面での横方向の位置座標をxとするとき、前記瞳形状形成手段は、前記位置座標y [0016] In the fifth aspect of the present invention, an illumination optical system for illuminating a reticle on which a pattern to be transferred is formed, an image of a pattern of the reticle in the exposure apparatus having a projection optical system for forming on a substrate the illumination optical system, the 4 has a pupil shape forming means for forming four substantially planar light sources in the pupil plane or plane in the vicinity of the illumination optical system, the pupil shape forming means for forming one of the vertical coordinates of the pupil plane or plane in the vicinity of the illumination optical system of a substantial surface illuminant and y, of or near the pupil plane of the illumination optical system of the four substantially planar light sources when the lateral position coordinates in the plane and x, the pupil shape forming means, the positional coordinates y
に対する前記位置座標xの比が1.1以上となるように前記4つの実質的な面光源を形成する第1の照明モードと、前記位置座標yに対する前記位置座標xの比が1/ The ratio of the position coordinate x for a first illumination mode, the position coordinates y of forming the four substantially planar light sources such that the ratio of the position coordinate x is 1.1 or more with respect to 1 /
1.1以下となるように前記4つの実質的な面光源を形成する第2の照明モードとを有することを特徴とする露光装置を提供する。 To provide an exposure apparatus characterized by a second illumination mode to form a 1.1 the four substantially planar light sources as to become less. 【0017】本発明の第6発明では、照明光学系を介してレチクルを照明し、投影光学系を介して前記レチクルに形成されたパターンの像を基板上に投影する露光方法において、前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面光源を形成し、前記4つの実質的な面光源の前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面での縦方向の位置座標をyとし、前記4つの実質的な面光源の前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面での横方向の位置座標をxとするとき、前記位置座標yに対する前記位置座標xの比が1.1以上となるように前記4つの実質的な面光源を形成する第1の照明モードと、前記位置座標yに対する前記位置座標xの比が1/1.1以下となるように前記4つの実質的な面光源を形成する第2の照明モードとを有 [0017] In the sixth aspect of the present invention illuminates the reticle through an illumination optical system, an image of a pattern formed on the reticle via the projection optical system in an exposure method for projecting on a substrate, the illumination optical system four substantially planar light source formed on the pupil plane or plane in the vicinity of, the four longitudinal coordinates of the pupil plane or plane in the vicinity of the illumination optical system of a substantial surface illuminant and y, the four lateral coordinates on the pupil plane or plane in the vicinity of the illumination optical system of a substantial surface illuminant when the x, the ratio of the location coordinates x relative to the position coordinate y is 1 a first illumination mode for forming the four substantially planar light sources such that .1 above, the ratio of the location coordinates x relative to the position coordinate y is the four to be 1 / 1.1 or less have a second illumination mode to form a substantial surface illuminant ることを特徴とする露光方法を提供する。 To provide an exposure method comprising Rukoto. 【0018】本発明の第7発明では、転写すべきパターンが形成されたレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンの像を基板上に形成する投影光学系とを備えた露光装置において、前記照明光学系は、該照明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形成手段を有し、前記瞳形状形成手段は、前記瞳形状形成手段が形成する前記4つの実質的な面光源のうちの1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及びsin -1 {(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, を満足する第1の照明モードと、前記4つの実質的な面光源のうちの前記1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及びπ/4<θ<π/2−sin -1 {(rs)/(1−rs)}, を満足する第2の照明モードとを有する [0018] In the seventh aspect of the present invention, an illumination optical system for illuminating a reticle on which a pattern to be transferred is formed, an image of a pattern of the reticle in the exposure apparatus having a projection optical system for forming on a substrate the illumination optical system has a pupil shape forming means for forming four substantially planar light sources in the pupil plane or plane in the vicinity of the illumination optical system, the pupil shape forming means, said pupil shape center of gravity of one surface light source of said four substantially planar light source forming means is formed, 0.5 <r <1-rs , and sin -1 {(rs) / ( 1-rs)} <θ <π / 4, a first illumination mode that satisfies the center of gravity of said one surface light source of said four substantially planar light sources, 0.5 <r <1-rs, and [pi / 4 <θ <π / 2 -sin -1 {(rs) / (1-rs)}, and a second illumination mode that satisfies とを特徴とする露光装置を提供する。 To provide an exposure apparatus characterized and. 【0019】本発明の第8発明では、照明光学系を介してレチクルを照明し、投影光学系を介して前記レチクルに形成されたパターンの像を基板上に投影する露光方法において、前記照明光学系の瞳面またはその近傍の面に4つの実質的な面光源を形成し、前記4つの実質的な面光源のうちの1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及びsin -1 {(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, を満足する第1の照明モードと、前記4つの実質的な面光源のうちの前記1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及びπ/4<θ<π/2−sin -1 {(rs)/(1−rs)}, を満足する第2の照明モードとを有することを特徴とする露光方法を提供する。 [0019] In the eighth aspect of the present invention, an exposure method by illuminating a reticle through an illumination optical system, an image of a pattern formed on the reticle via the projection optical system for projecting onto the substrate, the illumination optical forming a system of four substantially planar light sources in the pupil plane or plane in the vicinity of the center of gravity of one surface light source of said four substantially planar light sources, 0.5 <r <1-rs and sin -1 {(rs) / ( 1-rs)} <θ <π / 4, a first illumination mode that satisfies, of the one surface light source of said four substantially planar light sources center of gravity, 0.5 <r <1-rs , and π / 4 <θ <π / 2-sin -1 {(rs) / (1-rs)}, and a second illumination mode that satisfies to provide an exposure method characterized by having. 【0020】ただし、第7および第8発明において、r [0020] However, in the seventh and eighth aspect of the invention, r
は、前記1つの面光源の重心位置を前記瞳面またはその近傍の前記面上で前記照明光学系の光軸を極として極座標(r,θ)で表した際の動径であり、前記投影光学系の瞳の半径を1として規格化されているものである。 Is the dynamic diameter when representing the optical axis of the illumination optical system the position of the center of gravity of said one surface light source on the pupil plane or the surface in the vicinity in polar coordinates as polar (r, theta), the projection are those standardized radius of the pupil of the optical system as one. そして、第7および第8発明において、θは、前記1つの面光源の重心位置を前記瞳面またはその近傍の前記面上で前記照明光学系の光軸を極として極座標(r,θ)で表した際の偏角であり、rsは前記1つの面光源における重心位置から最周縁までの距離である。 Then, in the seventh and eighth invention, theta is the said one polar position of the center of gravity of the surface light source as a very light axis of the illumination optical system on the pupil plane or the surface in the vicinity (r, theta) a polarization angle when expressed, rs is the distance to the outermost periphery from the center of gravity position in the one surface light source. 【0021】第7発明または第8発明の好ましい態様によれば、前記4つの実質的な面光源は、前記瞳面またはその近傍の前記面上において前記光軸を中心として2回回転対称に配置される。 According to a preferred embodiment of the seventh invention or the eighth invention, the four substantially planar light sources, arranged in a 2-fold rotational symmetry about said optical axis on the pupil plane or the surface in the vicinity It is. 【0022】第5、第6、第7または第8発明の好ましい態様によれば、前記第1の照明モードでは、前記位置座標yに対する前記位置座標xの比が1.2以上となるように前記4つの実質的な面光源を形成し、前記第2の照明モードでは、前記位置座標yに対する前記位置座標xの比が0.83以下となるように前記4つの実質的な面光源を形成する。 The fifth, sixth, according to a preferred embodiment of the seventh or eighth invention, wherein in the first illumination mode, such that the ratio of the position coordinate x for the position coordinate y is 1.2 or more the four forms a substantial surface light source, forming and in the second illumination mode, the four substantially planar light sources such that the ratio of the position coordinate x for the position coordinate y becomes 0.83 or less to. 【0023】第5、第6、第7または第8発明の好ましい態様によれば、前記投影光学系の前記レチクル側開口数に対する前記4つの実質的な面光源からの4つの光束の各々の開口数の比をσsとするとき、 0.1≦σs≦0.3 を満足する。 The fifth, sixth, according to the seventh or preferred embodiment of the eighth aspect of the present invention, the opening of each of the four light beams from the four substantially planar light sources with respect to the reticle side numerical aperture of the projection optical system when the ratio of the number and [sigma] s, satisfies 0.1 ≦ σs ≦ 0.3. 【0024】 【発明の実施の形態】露光装置では、パターンサイズの微細化が進んでk1ファクター(線幅=k1×λ/N [0024] DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION exposure apparatus, progressed miniaturization of pattern sizes k1 factor (line width = k1 × λ / N
A:λは波長、NAは開口数)が小さくなると、解像寸法が目標寸法からずれて異常な線幅となる現象や、レジストパターンのレチクルパターンに対する忠実度が劣化する現象や、解像力のパターン種依存性が顕著化する現象などが現れる。 A: lambda is the wavelength, NA is the numerical aperture) is reduced, a phenomenon or the resolution dimension becomes abnormal line width deviated from the target size, and phenomena that fidelity is deteriorated with respect to the reticle pattern of the resist pattern, resolving power pattern such as appears phenomenon that species-dependent resistance is conspicuous. 例えば、設計上で90度であるはずのパターンの角が丸くなる現象や、ライン端が短くなる現象や、ラインの幅が太る/細る現象等が現れる。 For example, and phenomenon that a corner of a pattern that should be 90 degrees on the design are rounded, phenomena and the line end is short, the width of the line is fat / thinned phenomenon or the like appears. これらの現象は、総称して光近接効果(OPE:Optical Prox These symptoms, collectively referred to as optical proximity effect (OPE: Optical Prox
imity Effect)と呼ばれている。 It has been called imity Effect). 【0025】このOPEは、本来は転写時の光による効果を意味していたが、最近では光学的効果に加え、露光量・レジスト種類・レジスト現像時間等のレジストプロセスや、エッチング、ゲート材料の種類などの様々な効果(ウエハプロセス(基板プロセス)全体を通じて生じる効果)を含めて用いられている。 [0025] The OPE is originally was meant the effect of light during the transfer, recently in addition to the optical effect, and resist processes such as exposure, the resist type and resist development time, etching, gate material It is used to include a variety of effects such as the type (wafer process (effects occurring through the substrate process) whole). 本発明においては、 In the present invention,
広義のOPE(ウエハプロセス全体を通して生じる効果)を用いる。 Using broad OPE (effects occurring throughout wafer process). 【0026】このようなOPEの原因としては、露光における光学的要因(隣り合ったパターン間の透過光の干渉)、レジストプロセス(ベーク温度、ベーク時間、現像時間、レジスト種類、露光量等々)、基板の反射や基板の凹凸、エッチングの影響等があげられる。 Examples of the causes of such OPE, optical factors in exposure (interference of the transmitted light between adjacent patterns), resist process (baking temperature, baking time, development time, resist type, exposure etc.), unevenness of the reflection and the substrate of the substrate, influence of etching, and the like. 具体的には、転写においては光の回折・干渉等の光学的要因に由来する効果があり、レジスト現像におけるレジスト溶解速度のパターン依存性、レジストをエッチングする際のマイクロローディング効果(エッチング速度が、穴の口径、又はエッチング幅が小さくなるにつれて低下する現象)、エッチング速度のパターン依存性の効果などがあげられる。 Specifically, there is the effect derived from the optical factors of diffraction and interference of light or the like in the transfer, resist dissolution rate of pattern dependency of the resist development, micro loading effect (etching rate for etching the resist, diameter of holes, or a phenomenon that decreases as the etching width is reduced), such as a pattern-dependent effects of the etching rate and the like. 【0027】半導体デバイスとしての所望の性能を達成するためには、ウエハ上で設計パターンの所望の寸法及び形状を実現する必要がある。 [0027] In order to achieve the desired performance of the semiconductor device, it is necessary to achieve the desired size and shape of the design pattern on the wafer. そのためには、OPEによって生じるパターンの崩れ(エッチング後の仕上がり寸法のずれ)を予めレチクル上で補正する(レチクル上で設計寸法に補正をかける)ことが提案されている。 To do this, (applying a correction to the design dimensions on the reticle) pre-correction on the reticle collapse of the pattern caused by OPE (deviation of the finished dimension after etching) it has been proposed. このレチクル上での補正は、光近接効果補正(OPC:Op Correction on the reticle, optical proximity correction (OPC: Op
tical Proximity Correction)と呼ばれている。 Has been referred to as the tical Proximity Correction). 【0028】このようなOPCをレチクルに施す手法としては、例えばメインパターンに補助パターン(メインパターンと離れた位置に配置されるもの)、セリフパターン(パターンのコーナーに付加される修正用凸パターン)、インセクションパターン(パターンコーナーを切り欠く修正用凹パターン)、ハンマーヘッド(パターンに付加される修正用槌パターン)などを付加する手法や、メインパターンの線幅を増加/減少させる手法などがある。 [0028] As a method of applying such OPC reticle, for example, the main pattern in the auxiliary pattern (which is disposed at a position away from the main pattern), serif pattern (modified convex pattern to be added to the corners of the pattern) , in section pattern (concave pattern for modification cutting out pattern corners), and methods of adding the hammer head (corrected for hammer pattern to be added to the pattern), and the like techniques to increase / decrease the line width of the main pattern . 【0029】図1は、3個取りのDRAMチップの製造に最適な4極照明を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining the optimum quadrupole illumination for the preparation of 3-cavity of DRAM chips. また、図2は、 In addition, FIG. 2,
4個取りのDRAMチップの製造に最適な4極照明を説明する図である。 Is a diagram illustrating an optimum quadrupole illumination for the preparation of 4-cavity of the DRAM chips. 図1(a)に示すように、スキャン露光機のフィールド(25mm×33mm)内で3個取りのDRAMチップが製造されるものと仮定する。 As shown in FIG. 1 (a), it is assumed that three-up DRAM chips within the field of a scanning exposure apparatus (25 mm × 33 mm) is prepared. この場合、メモリセルは、図1(b)に示すように、縦方向に最小ピッチを有し、横方向に少し長めのピッチを有する。 In this case, the memory cell, as shown in FIG. 1 (b), has a minimum pitch in the vertical direction, slightly having a longer pitch in the lateral direction. 【0030】図1(b)に示すような縦方向に最小ピッチを有するレチクルパターンに対する最適な4極照明は、図1(c)に示す通りである。 The optimum quadrupole illumination for the reticle pattern with a minimum pitch in the vertical direction as shown in FIG. 1 (b) is as shown in Figure 1 (c). すなわち、3個取りのDRAMチップの製造に最適な4極照明は、照明光学系の瞳面(またはその近傍の面)に形成される4つの実質的な面光源が正方形の頂点に配置される通常の4極照明ではなく、縦方向(レチクルパターンの最小ピッチ方向に光学的に対応する方向)に沿って細長い長方形の頂点に4つの実質的な面光源が配置される4極照明となる。 That is, 3-cavity DRAM chips optimum quadrupole illumination for the production of the four substantially planar light source formed on the pupil plane of the illumination optical system (or a surface in the vicinity) is arranged at the vertices of a square instead of the normal four-pole illumination, a quadrupole illumination longitudinal four substantially planar light sources in the apex of the elongated along the (direction optically corresponding to the minimum pitch direction of the reticle pattern) rectangle is disposed. 【0031】ところで、例えば0.25μmのデザインルールで設計していたDRAMチップを0.18μmのデザインルールで設計する場合、いわゆるチップシュリンクにより各チップの面積は小さくなり、1回の露光で3個取りしていたチップを4個取りすることが可能になる。 By the way, for example, when designing a DRAM chip which has been designed with 0.25μm design rules 0.18μm design rule, the area of ​​each chip is decreased by the so-called chip shrink, three in one exposure It is four up to take to have the chip becomes possible. すなわち、図2(a)に示すように、スキャン露光機のフィールド(25mm×33mm)内で4個取りのDRAMチップが製造される。 That is, as shown in FIG. 2 (a), 4-cavity DRAM chips within the field of a scanning exposure apparatus (25 mm × 33 mm) is prepared. この場合、メモリセルは、図2(b)に示すように、横方向に最小ピッチを有し、縦方向に少し長めのピッチを有する。 In this case, the memory cell, as shown in FIG. 2 (b), has a minimum pitch in the lateral direction, a bit having a longer pitch in the vertical direction. 【0032】図2(b)に示すような横方向に最小ピッチを有するレチクルパターンに対する最適な4極照明は、図2(c)に示す通りである。 The optimum quadrupole illumination for the reticle pattern with a minimum pitch in the lateral direction as shown in FIG. 2 (b), is shown in Figure 2 (c). すなわち、4個取りのDRAMチップの製造に最適な4極照明は、4つの実質的な面光源が正方形の頂点に配置される通常の4極照明ではなく、横方向(レチクルパターンの最小ピッチ方向に光学的に対応する方向)に沿って細長い長方形の頂点に4つの実質的な面光源が配置される4極照明となる。 That is, the optimum quadrupole illumination for the preparation of 4-cavity of DRAM chips, four substantially planar light sources is not a normal quadrupole illumination disposed at the vertices of a square, the minimum pitch direction of the transverse direction (reticle pattern four substantially planar light sources at the apex of an elongated rectangle along a direction) corresponding optically becomes the quadrupole illumination disposed. 換言すれば、3個取りの場合と4個取りの場合とを比較すると、レチクルパターンの最小ピッチ方向が90 In other words, when comparing the case of the three-cavity when the four-up, the minimum pitch direction of the reticle patterns 90
度異なるので、4つの実質的な面光源が配置される長方形の長手方向も90度異なることになる。 Since every different, also different from 90 degrees longitudinal rectangular four substantially planar light sources are arranged. 【0033】なお、メモリセルのアクティブパターン(Active (Isolation) Pattern)について、パターンピッチが最小となる方向(図1(b)における縦方向)の線幅制御が重要であることは当然であるが、キャパシタに相当するトレンチノードやスタックノードと正確に接する必要があるため、パターンピッチが最小となる方向と直交する方向(図1(b)における横方向)の線幅制御も重要である。 [0033] Note that the active pattern of the memory cell (Active (Isolation) Pattern), is a naturally line width control in the direction of the pattern pitch is minimum (vertical direction in FIG. 1 (b)) is important , it is necessary to contact exactly the trench node or stack node corresponding to the capacitor, the line width control of the direction (lateral direction in FIG. 1 (b)) perpendicular to the direction in which the pattern pitch becomes minimum is also important. ここで、アクティブパターンとは、D Here, the active pattern, D
RAMにおける最もシリコン基板側に配置される層のパターンであり、この層はアクティブレイヤー、アイソレーションレイヤー、素子分離層、素子分離膜などと呼ばれている。 A pattern of layers disposed closest to the silicon substrate side in RAM, this layer the active layer, the isolation layer, the isolation layer, it has been referred to as the isolation layer. 【0034】通常は、レチクル(マスク)を作成する際に、上述のOPE(光近接効果)を考慮し、上述のOP [0034] Normally, when creating a reticle (mask), taking into account the above OPE (optical proximity effect), the above-mentioned OP
C(光近接効果補正)をレチクルに施す。 Applying C (optical proximity correction) on the reticle. ところが、実際には、レジストプロセスの変更や投影光学系の収差などの影響により、OPCを補正するような線幅制御を行いたい状況が発生することもある。 However, in practice, due to the effects of the aberration of the resist process changes and the projection optical system, situation you want to linewidth control to correct the OPC is sometimes occur. このような場合、4 In such a case, 4
極照明の4つの実質的な面光源が配置される長方形の形状を変化させることにより、OPCを補正するような線幅制御が可能になる。 By changing the rectangular shape in which four substantially planar light sources pole illumination is disposed, it is possible to line width control to correct the OPC. 以下、この点についてシミュレーションの結果を説明する。 Hereinafter will be described the results of simulation on this point. 【0035】図3は、シミュレーションにおいて想定した4極照明の形態を説明する図である。 FIG. 3 is a diagram explanatory of an embodiment of the assumed quadrupole illumination in the simulation. また、図4は、 In addition, FIG. 4,
シミュレーションにおいて想定したパターンの構成を説明する図である。 Is a diagram illustrating the configuration of the assumed pattern in the simulation. まず、シミュレーションにおいては、 First, in the simulation,
露光光としてKrFエキシマレーザー光(波長248n KrF excimer laser light as exposure light (wavelength 248n
m)を想定し、投影光学系のウエハ側開口数NAを0. m) assuming, 0 wafer-side numerical aperture NA of the projection optical system.
82と想定した。 82 and was assumed. また、4つの面光源からなる4極状の二次光源の最大σ値を0.90と想定し、円形状の各面光源のσ値を0.15と想定している。 Further, the maximum σ value of the secondary light source of quadrupole of four surface light source assumes 0.90, it is assumed that 0.15 σ values ​​of the circular planar light source. 【0036】図3を参照すると、照明光学系の瞳面(またはその近傍の面)に形成される円形状の各面光源の瞳面(またはその近傍の面)上における縦方向の位置座標(Yポジション)をパラメータとして、NA換算で0. Referring to FIG. 3, the illumination optical system pupil plane (or plane in the vicinity thereof) longitudinal coordinates on the pupil plane (or plane in the vicinity) on the circular planar light source to be formed ( the Y position) as parameters, 0 NA terms.
52から0.38まで0.02ピッチで変化させている。 It is varied at 0.02 pitch from 52 to 0.38. なお、各面光源の横方向の位置座標(Xポジション)は、0.30で固定されている。 The horizontal direction of the coordinates of each surface light source (X position) is fixed at 0.30. こうして、各面光源のYポジションが最大値0.52のときに、4極状の二次光源のσ値が最大値0.90となる。 Thus, when the Y position of each surface light source is the maximum value 0.52, 4 sigma value of the secondary light source of the quadrupolar is the maximum value 0.90. 一方、各面光源のYポジションが最小値0.38のときに、4極状の二次光源のσ値は最大値0.90よりもある程度小さな所定の値となる。 On the other hand, when the Y position of each surface light source of minimum 0.38, 4 sigma value of the secondary light source of the quadrupolar becomes somewhat small predetermined value than the maximum value 0.90. 【0037】図4を参照すると、シミュレーションにおいて想定したパターンは、110nmDRAMのアクティブパターンである。 Referring to FIG. 4, is assumed in the simulation patterns are active pattern 110NmDRAM. なお、シミュレーションでは、レチクルとして、6%ハーフトーン位相シフトレチクルを想定している。 In the simulation, as the reticle, it is assumed a 6% halftone phase shift reticle. ハーフトーン位相シフトレチクルでは、 In the half-tone phase shift reticle,
ガラス(石英)基板にクロム(Cr)層を下層としモリブデンシリコン(MoSi)層を上層とするパターンが形成されている。 Glass (Quartz) substrate and the chromium (Cr) layer and the lower layer pattern to upper molybdenum silicon (MoSi) layer is formed. ここで、パターンの形成されていない光透過領域の光透過率に対するパターン領域(図4における斜線部)の光透過率がほぼ6%に設定されている。 Here, the light transmittance of the pattern region (hatched portion in FIG. 4) with respect to the light transmittance of the light transmitting region is not formed in the pattern is set to approximately 6%.
そして、パターン領域を通過する光の位相が光透過領域を通過する光の位相に対して反転するように設定されている。 Then, it is set to inverted with respect to the phase of light phase of the light passing through the pattern region passes through the light transmission region. 【0038】図5は、各面光源のYポジションが0.5 [0038] Figure 5 is Y position of each surface light source 0.5
2の照明条件におけるベストフォーカスの空間像を示す図である。 Is a diagram showing an aerial image of the best focus in the two illumination conditions. また、図6は、各面光源のYポジションが0.46の照明条件におけるベストフォーカスの空間像を示す図である。 Also, FIG. 6, Y position of each surface light source is a diagram showing an aerial image of the best focus in lighting conditions 0.46. 図7は、各面光源のYポジションが0.40の照明条件におけるベストフォーカスの空間像を示す図である。 7, Y position of each surface light source is a diagram showing an aerial image of the best focus in lighting conditions 0.40. なお、図5〜図7では、縦方向110 In FIGS. 5 to 7, the vertical direction 110
nmにスライスレベルを合わせたときの各照明条件における空間像の強度を等高線表示している。 And the intensity of the spatial image display contour lines in each lighting conditions when combined slice level nm. そして、白で示す領域の強度は、斜線で示す領域の強度の2倍となっている。 Then, the strength of the region indicated by white, is twice the strength of the region indicated by oblique lines. 【0039】シミュレーションではポジ型レジストを使用することを前提としているため、強度の高い部分(すなわち斜線部分以外の領域)はレジスト像としては抜けてしまう。 [0039] Since in the simulation it is assumed that the use of positive resist, portions of high strength (i.e. a region other than the hatched portion) fall out as the resist image. 換言すれば、図5〜図7において斜線部分以外の領域は無視することができる。 In other words, regions other than the hatched portions in FIGS. 5 to 7 can be ignored. また、図5〜図7において、斜線部分と重なるように破線100で示されている長方形は、投影光学系の収差や回折等を無視してレチクルパターンを投影倍率分だけ単に縮小して得られるパターン形成位置、すなわち理想的なパターン形成位置を示している。 Further, in FIGS. 5 to 7, the rectangle shown by a broken line 100 so as to overlap the shaded area, obtained by simply reducing the reticle pattern by projection magnification partial ignoring aberration and diffraction or the like of the projection optical system patterning position, that is, the ideal pattern forming position. また、全体として矩形状に近い破線11 The broken line close to a rectangular shape as a whole 11
1は、パターン全体がこの破線111で示す領域の繰り返しパターンであることを示している。 1 shows that the entire pattern is a repeat pattern of a region indicated by the broken line 111. 【0040】図5〜図7を参照すると、各面光源のYポジションを変化させることにより、空間像の縦方向のサイズを一定に維持しつつ、横方向のサイズを調整することができることがわかる。 Referring to FIGS. 5 to 7, by changing the Y position of each surface light source, while maintaining the vertical size of the aerial image at a constant, it can be seen that it is possible to adjust the horizontal size of the . 換言すれば、各面光源の縦方向の位置座標および横方向の位置座標のうちの少なくとも一方を変化させることにより、空間像の縦横比を調整することができることがわかる。 In other words, by changing at least one of longitudinal coordinates and lateral coordinates of each surface light source, it is understood that it is possible to adjust the aspect ratio of the aerial image. 【0041】図8は、各面光源のYポジションが異なる各照明条件および各デフォーカス状態におけるアクティブパターンの縦方向の線幅を示す図である。 [0041] Figure 8, Y position of each surface light source is a diagram showing a vertical line width of the active pattern in each illumination condition and the defocus state different. また、図9 In addition, FIG. 9
は、各面光源のYポジションが異なる各照明条件および各デフォーカス状態におけるアクティブパターンの横方向の線幅を示す図である。 Is, Y position of each surface light source is a diagram illustrating the horizontal line widths of the active pattern in each illumination condition and the defocus state different. 図8および図9において、縦軸は各面光源のYポジション(NA換算)を表し、横軸はデフォーカス量(μm)を表している。 8 and 9, the vertical axis represents the planar light source of the Y position (NA conversion), the horizontal axis represents a defocus amount ([mu] m). 【0042】シミュレーションでは、各面光源のYポジションが0.38〜0.52の間で異なる各照明条件において、ベストフォーカスの状態で縦方向の線幅が11 [0042] In the simulation, in each illumination condition differs between the Y position of each surface light source 0.38 to 0.52, the vertical direction of the line width in the best focus state 11
0nmになるように露光量を決め、0.00μm〜0. Determining the amount of exposure so that the 0nm, 0.00μm~0.
20μmの間でデフォーカス量が変化する各デフォーカス状態におけるアクティブパターンの縦方向の線幅および横方向の線幅について調査した。 Defocus amount was investigated vertical line width and lateral line widths of the active pattern in each defocus state varying between 20 [mu] m. 【0043】図8および図9を参照すると、0.0μm [0043] Referring to FIGS. 8 and 9, 0.0μm
〜0.2μmのすべてのデフォーカス範囲においてパターンの縦方向の線幅すなわちCD(Critical Dimensio Vertical line width of the pattern in all defocus range ~0.2μm i.e. CD (Critical Dimensio
n:クリティカル・ディメンジョン)が110nm〜1 n: critical dimension) is 110nm~1
20nmとなるように露光量を定めた場合に、各面光源のYポジションを変化させることによってパターンの横方向の線幅を660nm〜760nmの広い範囲に亘って制御することができることがわかる。 If the determined amount of exposure so that 20 nm, by changing the Y position of each surface light source it can be seen that it is possible to control over the horizontal line width of the pattern to a wide range of 660Nm~760nm. なお、クリティカル・ディメンジョンCDは、短寸法とも呼ばれ、一般に100μm程度以下のパターンの線幅や間隔、パターン位置などを示す寸法値である。 Incidentally, the critical dimension CD is also a minor dimension called a dimension value shown generally on the line width and spacing of 100μm approximately the following patterns, and pattern position. 露光量、現像条件、エッチング条件等のプロセスパラメータ管理や、製品の寸法管理に用いられる。 Exposure, development conditions, process parameters management of such etching conditions, used for dimensional control of the product. 【0044】以上のように、本発明では、4つの実質的な面光源の瞳面(またはその近傍の面)上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定することにより、転写されるレジストパターンまたはプロセス(ウエハプロセス)を経て形成される基板パターン(ウエハパターン)を所望の大きさおよび形状とすることができる。 [0044] As described above, in the present invention, as the vertical position coordinates and lateral coordinates differ substantially in the four substantial pupil plane of the surface light source (or a plane in the vicinity of) the by setting, it can be a substrate pattern formed through the resist pattern or process is transferred (wafer process) a (wafer pattern) to a desired size and shape. 【0045】また、レチクルが複数のチップパターンを有する場合、チップパターンの長辺方向に応じて、4つの実質的な面光源の縦方向の位置座標および横方向の位置座標のうちの少なくとも一方を、縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定することにより、レチクル上の微細パターンの方向性に依存することなく、最適な照明条件にしたがって露光を行うことができる。 Further, if the reticle has a plurality of chip patterns, depending on the long side direction of the chip patterns, at least one of the four longitudinal coordinates and lateral coordinates of the substantial surface illuminant by the longitudinal position coordinates and the lateral coordinates are set so substantially different, without depending on the direction of the fine pattern on the reticle, it is possible to perform exposure according to the optimum lighting conditions it can. 【0046】さらに、4つの実質的な面光源の縦方向の位置座標および横方向の位置座標を設定することにより、光近接効果補正が施されたレチクルを介して得られるレジストパターンまたは基板パターンの縦方向の線幅および横方向の線幅のうちの少なくとも一方を調整することができる。 [0046] Further, by setting the four longitudinal coordinates and lateral coordinates of the substantial surface illuminant, the resist pattern or the substrate patterns obtained through the reticle optical proximity correction is performed at least one of the longitudinal direction of the line width and the lateral line width can be adjusted. 【0047】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。 [0047] The embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 図10は、本発明の第1実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 Figure 10 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図10に示す露光装置は、露光光(照明光)を供給するための光源1として、たとえば248nm(KrF)または193nm Exposure apparatus shown in FIG. 10, as the light source 1 for supplying exposure light (illumination light), for example, 248 nm (KrF) or 193nm
(ArF)の波長の光を供給するエキシマレーザー光源を備えている。 And a excimer laser light source for supplying light of wavelength (ArF). 光源1から射出されたほぼ平行な光束は、図10の紙面に垂直な方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ2aおよび2bからなるビームエキスパンダー2に入射する。 Substantially parallel light beam emitted from the light source 1 has elongated extended rectangular cross-section along a direction perpendicular to the plane of FIG. 10, it enters the beam expander 2 consisting of a pair of lenses 2a and 2b. 【0048】各レンズ2aおよび2bは、図10の紙面内において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有し、光軸AXを含んで紙面と直交する面内において平行平面板として機能する。 [0048] The lenses 2a and 2b have a negative refracting power and a positive refracting power, respectively, in the plane of FIG. 10, which functions as a plane-parallel plate in a plane perpendicular to the paper surface comprises an optical axis AX. したがって、ビームエキスパンダー2に入射した光束は、図10の紙面内において拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。 Thus, a light beam incident on the beam expander 2 is expanded in the plane of FIG. 10, it is shaped into a light beam having a predetermined rectangular cross-section.
整形光学系としてのビームエキスパンダー2を介したほぼ平行な光束は、第1フライアイレンズ3に入射する。 Substantially parallel light beam through the beam expander 2 as a shaping optical system is incident on the first fly-eye lens 3.
第1フライアイレンズ3は、正の屈折力を有する多数のレンズエレメントを縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。 The first fly-eye lens 3 is constituted by densely arranging a large number of lens elements having positive refractive power in the vertical and horizontal directions. なお、第1フライアイレンズ3を構成する各レンズエレメントは、たとえば正方形状の断面を有する。 Each lens element constituting the first fly-eye lens 3 has, for example, a square cross-section. 【0049】したがって、第1フライアイレンズ3に入射した光束は多数のレンズエレメントにより二次元的に分割され、各レンズエレメントの後側焦点面にはそれぞれ1つの光源(集光点)が形成される。 [0049] Thus, luminous flux entering the first fly-eye lens 3 is divided two-dimensionally by a number of lens elements, each of the side focal plane one light source after each lens element (condensing point) is formed that. 第1フライアイレンズ3の後側焦点面に形成された多数の光源からの光束は、リレーレンズ4を介して、第2フライアイレンズ5を重畳的に照明する。 Light beams from multiple light sources formed on the rear focal plane of the first fly-eye lens 3 through a relay lens 4 to superposedly illuminate the second fly's eye lens 5. なお、リレーレンズ4は、第1 Incidentally, the relay lens 4, first
フライアイレンズ3の後側焦点面と第2フライアイレンズ5の後側焦点面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。 It has signed a back focal plane optically substantially conjugate after side focal plane and the second fly-eye lens 5 of the fly-eye lens 3.
換言すると、リレーレンズ4は、第1フライアイレンズ3の後側焦点面と第2フライアイレンズ5の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。 In other words, the relay lens 4 has entered the rear focal plane of the first fly-eye lens 3 and the incident surface of the second fly-eye lens 5 substantially in the relation of Fourier transform. 【0050】第2フライアイレンズ5は、第1フライアイレンズ3と同様に、正の屈折力を有する多数のレンズエレメントを縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。 The second fly-eye lens 5, like the first fly-eye lens 3, and a large number of lens elements having positive refractive power is constructed by arrayed vertically and horizontally and densely. なお、第2フライアイレンズ5を構成する各レンズエレメントは、レチクル(マスク)上において形成すべき照野の形状(ひいてはウエハ上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状の断面を有する。 Note that each lens element constituting the second fly-eye lens 5, a reticle (mask) rectangular cross-section similar to the (shape of an exposure region to be formed and thus on the wafer) the shape of the illumination field to be formed on a. したがって、第2フライアイレンズ5に入射した光束は多数のレンズエレメントにより二次元的に分割され、光束が入射した各レンズエレメントの後側焦点面には多数の光源がそれぞれ形成される。 Thus, a light beam incident on the second fly-eye lens 5 is divided two-dimensionally by a number of lens elements, the light beam a number of light sources on the rear focal plane of each lens element that enters is formed. 【0051】こうして、第2フライアイレンズ5の後側焦点面には、正方形状の実質的な面光源(以下、「二次光源」という)が形成される。 [0051] Thus, in the rear focal plane of the second fly's eye lens 5, square substantial surface illuminant (hereinafter, referred to as "secondary light source") is formed. 第2フライアイレンズ5 The second fly-eye lens 5
の後側焦点面に形成された正方形状の二次光源からの光束は、その近傍に配置された開口絞り6に入射する。 Beams from the secondary light source like a square which is formed on the rear focal plane of the enters the aperture stop 6 disposed in the vicinity. この開口絞り6は、光軸AXに平行な所定の軸線回りに回転可能なターレット(回転板:図10では不図示)上に支持されている。 The aperture stop 6 is rotatable turret around a predetermined axis parallel to the optical axis AX: are supported on the (rotating plate in FIG. 10 not shown). 【0052】図11は、複数の開口絞りが円周状に配置されたターレットの構成を概略的に示す図である。 [0052] Figure 11 is a diagram schematically showing stop plurality of openings the configuration of the turret arranged circumferentially. 図1 Figure 1
1に示すように、ターレット基板40には、図中斜線で示す光透過域を有する8つの開口絞り41〜48が円周方向に沿って設けられている。 As shown in 1, the turret substrate 40, eight aperture stops 41 to 48 having a light transmission region indicated by oblique lines in the figure are provided along the circumferential direction. ターレット基板40は、 Turret board 40,
その中心点Oを通り光軸AXに平行な軸線回りに回転可能に構成されている。 It is configured to be rotatable about an axis parallel to the center point O of the through optical axis AX. したがって、ターレット基板40 Therefore, the turret substrate 40
を回転させることにより、8つの開口絞り41〜48から選択された1つの開口絞りを照明光路中に位置決めすることができる。 By rotating the can position the one aperture stop selected from eight aperture stops 41-48 in the illumination optical path. なお、ターレット基板40の回転は、 The rotation of the turret substrate 40,
制御系21からの指令に基づいて動作する第1駆動系2 The first drive system operates based on an instruction from the control system 21 2
2により行われる。 It is carried out by 2. 【0053】ターレット基板40には、4種類の4極開口絞り41〜44と、2種類の輪帯開口絞り45および46と、2種類の円形開口絞り47および48とが設けられている。 [0053] The turret substrate 40 includes a four quadrupole aperture stop 41 to 44, and two annular aperture stop 45 and 46, and two circular aperture stop 47 and 48 are provided. ここで、各4極開口絞り41〜44は、4 Wherein each quadrupole aperture stop 41 to 44, 4
つの偏心した円形透過領域を有する。 One of having eccentric circular transmissive region. また、各輪帯開口絞り45および46は、輪帯状の透過領域を有する。 Each annular aperture stop 45 and 46, has a transmissive region of the annular. さらに、各円形開口絞り47および48は、円形状の透過領域を有する。 Furthermore, each circular aperture 47 and 48 has a circular transparent region. 【0054】したがって、4種類の4極開口絞り41〜 [0054] Thus, the diaphragm 4 kinds of quadrupole aperture 41 to
44のうちの1つの4極開口絞りを選択して照明光路内に位置決めすることにより、光束を4極状に制限(規定)して4極照明を行うことができる。 By positioning one of the quadrupole aperture stop selected in the illumination optical path of 44, limits the light flux quadrupole shape (normal) and can be performed quadrupole illumination. また、2種類の輪帯開口絞り45および46のうちの1つの輪帯開口絞りを選択して照明光路内に位置決めすることにより、光束を輪帯状に制限して輪帯照明を行うことができる。 Furthermore, by positioning the two one annular aperture stop of the annular aperture stop 45 and 46 selected by the illumination optical path, the light beam can perform annular illumination is limited to zonal . さらに、2種類の円形開口絞り47および48のうちの1 Furthermore, one of the two circular aperture stop 47 and 48
つの円形開口絞りを選択して照明光路内に位置決めすることにより、光束を円形状に制限して円形照明を行うことができる。 One of by positioning the illumination optical path by selecting a circular aperture stop, it is possible to perform a circular illumination to limit the light flux in a circular shape. 【0055】図10では、開口絞り6として4つの4極開口絞り41〜44から選択された1つの4極開口絞りが設定されている。 [0055] In Figure 10, the aperture one quadrupole aperture selected as an aperture stop 6 from four quadrupole aperture stop 41 to 44 is set. ただし、図11に示すターレットの構成は例示的であって、配置される開口絞りの種類および数はこれに限定されることはない。 However, the configuration of the turret shown in Figure 11 is exemplary and the type and number of the aperture stop is arranged is not limited thereto. また、ターレット方式の開口絞りに限定されることなく、光透過領域の大きさおよび形状を適宜変更することの可能な開口絞りを照明光路内に固定的に取り付けてもよい。 Further, without being limited to the aperture stop turret method, a possible aperture stop changing the light transmission region size and shape suitable may be fixedly attached to the illumination optical path. さらに、2つの円形開口絞り47および48に代えて、円形開口径を連続的に変化させることのできる虹彩絞りを設けることもできる。 Furthermore, two instead of the circular aperture stop 47 and 48 may be provided with an iris diaphragm which can continuously change the circular aperture diameter. なお、ターレット方式において、ターレットの数は1つには限定されない。 Note that in the turret method, the number of the turret is not limited to one. たとえば選択される開口絞りの種類を増やすために、複数のターレットを光軸方向に重ねて配置しても良い。 For example in order to increase the types of the aperture stop is selected, may be arranged to overlap a plurality of turrets in the optical axis direction. また、照明光学系の瞳面に形成される面光源全体の大きさ(4つの面光源が形成される場合は、当該4つの面光源に外接する円の直径)を変更して照明σ値を調整するために、リレーレンズ4を焦点距離が変更可能なズームレンズとしても良い。 The illumination optical system pupil surface formed in the surface light source the overall size (if four surface light source is formed, the diameter of the circle circumscribed to the four surface light source) of the illumination σ value by changing the to adjust the relay lens 4 and the focal length may be possible zoom lens changes. 【0056】4極状の開口部(光透過部)を有する開口絞り6を介した二次光源からの光は、コンデンサー光学系7の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたレチクルRを重畳的に照明する。 [0056] Light from the secondary light source via the aperture stop 6 having aperture quadrupolar (light transmitting portion) is subjected to a condensing action of the condenser optical system 7, a predetermined pattern is formed superimposed illuminate the reticle R. なお、レチクルRの交換は、制御系21からの指令に基づいて動作する第2 Incidentally, the exchange of the reticle R is first operated on the basis of the instruction from the control system 21 2
駆動系23により行われる。 Performed by the drive system 23. レチクルRのパターンを透過した光束は、投影光学系PLを介して、感光性基板であるウエハW上にレチクルパターンの像を形成する。 The light beam which has passed through the pattern of the reticle R through the projection optical system PL, to form an image of the reticle pattern on the wafer W being a photosensitive substrate. こうして、投影光学系PLの光軸AXと直交する平面内においてウエハWを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウエハWの各露光領域にはレチクルRのパターンが逐次露光される。 Thus, by performing batch exposure or scanning exposure while the wafer W is two-dimensionally driven and controlled in the plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, in each exposure region of the wafer W is the pattern of the reticle R It is sequentially exposed. 【0057】なお、一括露光では、いわゆるステップ・ [0057] It should be noted that, in the one-shot exposure, the so-called step
アンド・リピート方式にしたがって、ウエハの各露光領域に対してレチクルパターンを一括的に露光する。 Accordance and-repeat system, collectively exposing the reticle pattern to each exposure area of ​​the wafer. この場合、レチクルR上での照明領域の形状は正方形に近い矩形状であり、第2フライアイレンズ5の各レンズエレメントの断面形状も正方形に近い矩形状となる。 In this case, the shape of the illumination area on the reticle R has a rectangular shape close to a square, it is a rectangular shape close to a square cross-sectional shape of each lens element of the second fly-eye lens 5. 一方、 on the other hand
スキャン露光では、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、レチクルおよびウエハを投影光学系に対して相対移動させながらウエハの各露光領域に対してレチクルパターンをスキャン露光する。 In scanning exposure, according to a so-called step-and-scan method, scan exposure of the reticle pattern to each exposure area of ​​the wafer while relatively moving the reticle and the wafer with respect to the projection optical system. この場合、 in this case,
レチクルR上での照明領域の形状は短辺と長辺との比がたとえば1:3の矩形状であり、第2フライアイレンズ5の各レンズエレメントの断面形状もこれと相似な矩形状となる。 Shape of the illumination region on the reticle R ratio, for example 1 with the short side and long side: 3 rectangular, a second fly of each lens element of the eye lens 5 sectional shape which, similar to a rectangular shape Become. 【0058】第1実施形態では、4種類の4極開口絞り41〜44が、照明光学系(1〜7)の瞳面(またはその近傍の面)に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形成手段を構成している。 [0058] In the first embodiment, four quadrupole aperture stop 41 to 44, to form four substantially planar light source on the pupil plane of the illumination optical system (1-7) (or plane in the vicinity thereof) It constitutes a pupil shape forming means for. そして、ステップ・アンド・リピート方式またはステップ・アンド・スキャン方式にしたがって順次露光すべき各種のレチクルに関する情報などが、キーボードなどの入力手段20を介して制御系21に入力される。 Then, like step-and-repeat method or step-and-scan system information about various of the reticle to be sequentially exposed in accordance is input to the control system 21 via input means 20 such as a keyboard. 制御系21は、各種のレチクルに関する最適な線幅(解像度)、焦点深度等の情報を内部のメモリー部に記憶しており、入力手段20からの入力に応答して第1駆動系22および第2駆動系23に適当な制御信号を供給する。 Control system 21, the optimal line width for various reticle (resolution), stores information such as the focal depth inside the memory portion, the first driving system 22 and the response to an input from the input means 20 supplying an appropriate control signal to the second drive system 23. 【0059】こうして、第2駆動系23の作用によるレチクルRの交換に伴って、第1駆動系22は必要に応じて4種類の4極開口絞り41〜44のうちの1つの4極開口絞りを照明光路中に設定する。 [0059] Thus, with the replacement of the reticle R by the action of the second driving system 23, throttle one 4-pole opening of the first driving system 22 stop four quadrupole aperture optionally 41-44 setting in the illumination optical path. ここで、4極開口絞り41〜44を照明光路中に設定すると、4つの実質的な面光源の瞳面(またはその近傍の面)上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定される。 Here, by setting the quadrupole aperture stop 41 to 44 in the illumination optical path, and the four pupil plane of substantial surface illuminant (or a plane in the vicinity of) the position coordinates of the vertical position coordinates and the horizontal direction on the It is set to substantially different. ここで、縦方向の位置座標は、図10 Here, the position coordinates of the vertical direction, FIG. 10
の紙面の鉛直方向に沿った各面光源の中心位置の座標である。 Of the coordinates of the center position of the plane of the planar light source along the vertical direction. また、横方向の位置座標は、図10の紙面に垂直な方向に沿った各面光源の中心位置の座標である。 The position coordinates of the horizontal direction is the coordinate of the center position of each surface light source along a direction perpendicular to the plane of FIG. 10. 【0060】さらに具体的には、4極開口絞り41または43が照明光路中に設定された場合、横方向の位置座標が縦方向の位置座標よりも大きく設定される。 [0060] More specifically, if the quadrupole aperture stop 41 or 43 is set in the illumination optical path, the position coordinates of the horizontal direction is set larger than the position coordinates in the vertical direction. ただし、縦方向の位置座標と横方向の位置座標との比率は、 However, the ratio of the longitudinal coordinates and lateral position coordinates
縦方向の位置座標を1として横方向の位置座標は1.1 Position coordinates of the lateral vertical coordinates as 1 1.1
以上である。 Or more. そして、4極開口絞り41の場合よりも4 Then, than in the case of quadrupole aperture stop 41 4
極開口絞り43の場合の方が、横方向の位置座標が大きく設定される。 Towards the case of the electrode aperture stop 43, the position coordinates of the horizontal direction is set larger. すなわち、4極開口絞り41および43 That is, 4-pole aperture stop 41 and 43
は、縦方向の位置座標yに対する横方向の位置座標xの比が1.1以上となるような4つの実質的な面光源を形成する第1の照明モードを与えるものである。 Is intended to provide a first illumination mode in which the ratio of the lateral position of the vertical direction relative to the position coordinate y coordinate x to form four substantially planar light sources such that 1.1 or more. 【0061】また、4極開口絞り42または44が照明光路中に設定された場合、縦方向の位置座標が横方向の位置座標よりも大きく設定される。 [0061] Also, when the 4-pole aperture stop 42 or 44 is set in the illumination optical path, the vertical position coordinate is set larger than the position coordinates of the transverse direction. ただし、縦方向の位置座標と横方向の位置座標との比率は、横方向の位置座標を1として縦方向の位置座標は1.1以上である。 However, the ratio of the longitudinal coordinates and lateral coordinates are position coordinates of the longitudinal position coordinates of the transverse direction 1 is 1.1 or more. そして、4極開口絞り42の場合よりも4極開口絞り44 The diaphragm 4-pole opening than in the quadrupole aperture stop 42 44
の場合の方が、縦方向の位置座標が大きく設定される。 Towards the case of longitudinal coordinates is set larger.
すなわち、4極開口絞り42および44は、縦方向の位置座標yに対する横方向の位置座標xの比が1/1.1 That is, 4-pole aperture stop 42 and 44, the ratio of the lateral coordinates x relative to the longitudinal position coordinate y is 1 / 1.1
以下となるような4つの実質的な面光源を形成する第2 Second forming four substantially planar light source such that less
の照明モードを与えるものである。 It is intended to provide the illumination mode. 以上のように、4極開口絞り41〜44では、4つの実質的な面光源の縦方向の位置座標と横方向の位置座標との比率が1割以上の比率に従って異なるように設定されている。 As described above, in the quadrupole aperture stop 41 to 44, the ratio of the four substantially planar longitudinal coordinates and lateral coordinates of the light source is set differently according to a ratio of 10% or more . 【0062】したがって、第1実施形態では、4種類の4極開口絞り41〜44から選択した1つの4極開口絞りを照明光路中に設定し、4つの実質的な面光源の縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定することにより、転写されるレジストパターンまたはウエハプロセスを経て形成されるウエハパターンを所望の大きさおよび形状とすることができる。 [0062] Thus, in the first embodiment, to set a single quadrupole aperture stop selected from 4 kinds of quadrupole aperture stop 41 to 44 in the illumination optical path, the position in the vertical direction of the four substantially planar light sources by coordinates and the lateral coordinates are set so substantially different, a wafer pattern which is formed at a resist pattern or the wafer process is transferred can be set to the desired size and shape. 【0063】また、レチクルRが複数のチップパターンを有する場合、チップパターンの長辺方向に応じて、4 [0063] When the reticle R has a plurality of chip patterns, depending on the long side direction of the chip patterns, 4
つの実質的な面光源の縦方向の位置座標および横方向の位置座標のうちの少なくとも一方を、縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定することにより、レチクルR上の微細パターンの方向性に依存することなく、最適な照明条件にしたがって露光を行うことができる。 One of at least one of the longitudinal coordinates and lateral coordinates of the substantial surface illuminant, the longitudinal position coordinates and the lateral position coordinates by setting to substantially different, the reticle without depending on the direction of the fine pattern on the R, it is possible to perform exposure according to the optimum lighting conditions. そして、4つの実質的な面光源の縦方向の位置座標に対する横方向の位置座標の比が1.1以上となる第1の照明モードと、その比が1/1.1以下となる第2の照明モードとの双方を有しているため、レチクルR上の微細パターンの方向性に依存することなく、最適な照明条件に従って露光を行うことができる。 Then, a first illumination mode in which the ratio of the position coordinates of the transverse direction is 1.1 or more with respect to the longitudinal direction of the position coordinates of the four substantially planar light sources, a second in which the ratio is 1 / 1.1 or less because it has both the illumination mode, without depending on the direction of the fine pattern on the reticle R, it is possible to perform exposure according to the optimum lighting conditions. 【0064】さらに、4つの実質的な面光源の縦方向の位置座標および横方向の位置座標を設定することにより、光近接効果補正が施されたレチクルRを介して得られるレジストパターンまたはウエハパターンの縦方向の線幅および横方向の線幅のうちの少なくとも一方を調整することができる。 [0064] Further, four substantially by setting the vertical position coordinates and lateral coordinates of the surface light source, the resist pattern or wafer pattern optical proximity correction can be obtained through the reticle R that has been subjected to it can be adjusted at least one of the longitudinal direction of the line width and the horizontal line width. 上述の第1実施形態並びに後述の第2〜第4実施形態では、照明光学系の光路を偏向するための光路折り曲げ鏡を省略しているが、このような光路折り曲げ鏡を設ける場合には、4つの実質的な面光源の縦方向および横方向を、光路折り曲げ鏡による偏向を考慮して設定すれば良い。 In the first embodiment and the second to fourth embodiment described later mentioned above, if it is omitted the optical path folding mirror for deflecting the optical path of the illumination optical system, providing such a path bending mirror, four longitudinal and transverse substantial surface light source may be set in consideration of the deflection by the optical path bending mirror. 【0065】図12は、本発明の第2実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 [0065] Figure 12 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. 第2実施形態は第1実施形態と類似の構成を有するが、第1実施形態における第1フライアイレンズ3に代えて回折光学素子8を配置している点だけが基本的に相違している。 The second embodiment has a structure similar to the first embodiment, only in that the first diffractive optical element 8 in place of the fly-eye lens 3 in the first embodiment are arranged is basically differs . 以下、第1実施形態との相違点に着目して、第2実施形態を説明する。 Hereinafter, focusing on differences from the first embodiment, a description will be given of a second embodiment. 【0066】第2実施形態では、光源1からの光束が、 [0066] In the second embodiment, the light beam from the light source 1,
ビームエキスパンダー2を介して回折光学素子8に入射する。 Through the beam expander 2 is incident on the diffractive optical element 8. この回折光学素子8は、光軸AXに平行な所定の軸線回りに回転可能なターレット(回転板:図12では不図示)上に支持されている。 The diffractive optical element 8, a rotatable turret around a predetermined axis parallel to the optical axis AX (the rotating plate: In FIG. 12 not shown) are supported on. 図13は、複数の回折光学素子が円周状に配置されたターレットの構成を概略的に示す図である。 Figure 13 is a diagram schematically showing a plurality of diffractive optical elements of the structure of the turret arranged circumferentially. 図13に示すように、ターレット基板50には、8つの回折光学素子51〜58が円周方向に沿って設けられている。 As shown in FIG. 13, the turret substrate 50, eight of the diffractive optical element 51 to 58 are provided along the circumferential direction. 【0067】ターレット基板50は、その中心点Oを通り光軸AXに平行な軸線回りに回転可能に構成されている。 [0067] turret substrate 50 is configured to be rotatable about an axis parallel to the center point O of the through optical axis AX. したがって、ターレット基板50を回転させることにより、8つの回折光学素子51〜58から選択された1つの回折光学素子を照明光路中に位置決めすることができる。 Thus, by rotating the turret substrate 50 can be positioned one diffractive optical element that is selected from eight diffractive optical element 51 to 58 in the illumination optical path. なお、ターレット基板50の回転は、制御系2 The rotation of the turret substrate 50, control system 2
1からの指令に基づいて動作する第3駆動系24により行われる。 Performed by the third drive system 24 that operates based on a command from 1. 【0068】一般に、回折光学素子(DOE)は、ガラス基板に露光光(照明光)の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。 [0068] Generally, diffractive optical element (DOE), is constructed by forming level differences with the pitch of approximately the wavelength of the glass substrate exposure light (illumination light), it has the action of diffracting an incident beam at desired angles . 具体的には、回折光学素子51〜58は、ファーフィールド(またはフラウンホーファー回折領域)に、すなわち第2フライアイレンズ5の入射面に、所定形状の光強度分布を形成する。 Specifically, the diffractive optical element 51 to 58, the far field (or Fraunhofer diffraction region), namely the incident surface of the second fly-eye lens 5 forms a light intensity distribution of a predetermined shape.
ターレット基板50には、4種類の4極照明用の回折光学素子51〜54と、2種類の輪帯照明用の回折光学素子55および56と、2種類の円形照明用の回折光学素子57および58とが設けられている。 The turret substrate 50, 4 and the type of diffractive optical element 51 to 54 for quadrupole illumination, 2 types of diffractive optical elements 55 and 56 for annular illumination, two diffractive optical elements 57 and for circular illumination 58 and is provided. なお、このような回折光学素子としては、たとえば特開2001−17 As such a diffractive optical element, for example, JP-2001-17
4615号公報や米国特許第5850300号公報に開示されている回折光学素子を用いることができる。 It can be used diffractive optical element 4615 JP and are disclosed in U.S. Patent No. 5,850,300. 【0069】図13に示すように、回折光学素子51〜 [0069] As shown in FIG. 13, the diffractive optical element 51 to
54は、開口絞り41〜44の4つの偏心した円形透過領域に対応する4極状の照野を第2フライアイレンズ5 54, a quadrupole illumination field corresponding to the four eccentric circular transmissive region of the aperture stop 41 to 44 second fly-eye lens 5
の入射面に形成する機能を有する。 It has the function of forming on the incident surface. また、回折光学素子55および56は、開口絞り45および46の輪帯状の透過領域に対応する輪帯状の照野を第2フライアイレンズ5の入射面に形成する機能を有する。 Further, the diffractive optical element 55 and 56 has a function of forming an annular illumination field corresponding to the transmissive area of ​​the annular aperture stop 45 and 46 on the incident surface of the second fly-eye lens 5. さらに、回折光学素子57および58は、開口絞り47および48の円形状の透過領域に対応する円形状の照野を第2フライアイレンズ5の入射面に形成する機能を有する。 Furthermore, the diffractive optical element 57 and 58 has a function of forming a circular illumination field corresponding to the circular transmission region of the aperture stop 47 and 48 on the incident surface of the second fly-eye lens 5. 以下、回折光学素子8として、4極照明用の回折光学素子51〜 Hereinafter, a diffractive optical element 8, the diffractive optical element for quadrupole illumination 51 to
54から選択された1つの回折光学素子が用いられているものとする。 One diffractive optical element that is selected from 54 and that is used. 【0070】この場合、回折光学素子8を介した光束は、リレーレンズ4を介して、第2フライアイレンズ5 [0070] In this case, the light beam through the diffractive optical element 8, via a relay lens 4, a second fly-eye lens 5
の入射面に4極状の照野を形成する。 Forming a illumination field quadrupolar to the incident surface. こうして、第2フライアイレンズ5の後側焦点面には、第2フライアイレンズ5への入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する4極状の二次光源が形成される。 Thus, in the rear focal plane of the second fly's eye lens 5, quadrupolar secondary light source having substantially the same light intensity distribution as the illumination field formed by the incident light beam to the second fly-eye lens 5 is formed that. 第2フライアイレンズ5の後側焦点面に形成された4極状の二次光源からの光束は、回折光学素子8に応じて選定された開口絞り6によって制限された後、コンデンサー光学系7を介してレチクルRを照明する。 After the light beam from the secondary light source of the quadrupole shape which is formed on the rear focal plane of the second fly's eye lens 5, which is limited by the aperture stop 6, which is selected according to the diffraction optical element 8, the condenser optical system 7 illuminating the reticle R via the. 【0071】したがって、第2実施形態では、4種類の4極照明用の回折光学素子51〜54と4極開口絞り4 [0071] Thus, in the second embodiment, four types of diffractive optical elements 51 to 54 for quadrupole illumination and quadrupole aperture stop 4
1〜44とが、照明光学系の瞳面(またはその近傍の面)に4つの実質的な面光源を形成するための瞳形状形成手段を構成している。 And 1 to 44 constitute a pupil shape forming means for forming four substantially planar light sources in the pupil plane of the illumination optical system (or a surface in the vicinity thereof). こうして、第2実施形態においても、レチクルRの交換に伴って、4種類の4極照明用の回折光学素子51〜54のうちの1つの回折光学素子を照明光路中に設定するとともに、4種類の4極開口絞り41〜44のうちの1つの4極開口絞りを照明光路中に設定することにより、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Thus, also in the second embodiment, with the replacement of the reticle R, and sets one of the diffractive optical element of the diffraction optical element 51 to 54 for four quadrupole illumination in the illumination optical path, four by setting one of the quadrupole aperture stop of the quadrupole aperture stop 41 to 44 of in the illumination optical path, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment. 【0072】なお、第2実施形態では、回折光学素子8 [0072] In the second embodiment, the diffractive optical element 8
を用いて第2フライアイレンズ5の入射面に所定形状の照野を形成しているので、開口絞り6における光量損失を良好に抑えることができる。 Since forming the illumination field having a predetermined shape on the incident surface of the second fly-eye lens 5 with, it is possible to suppress satisfactorily loss of light quantity at the aperture stop 6. また、第2実施形態では、瞳形状形成手段として開口絞り6を用いているが、 In the second embodiment uses an aperture stop 6 as pupil shape forming means,
たとえば第2フライアイレンズ5に代えてマイクロレンズアレイを用いることにより開口絞り6の配置を省略することができる。 For example it is possible to omit the arrangement of the aperture stop 6 by using a microlens array instead of the second fly's eye lens 5. 【0073】マイクロレンズアレイは、縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子である。 [0073] The microlens array is an optical element consisting of a large number of microscopic lenses with a positive refractive power which is arrayed vertically and horizontally and densely. 一般に、マイクロレンズアレイは、 Generally, the microlens array,
たとえば平行平面ガラス板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成される。 For example constructed by forming the microscopic lens group by etching of a plane-parallel glass plate. ここで、マイクロレンズアレイを構成する各微小レンズは、 Wherein each micro lens forming the micro lens array,
フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。 It is smaller than each lens element forming a fly's eye lens. また、マイクロレンズアレイは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズが互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。 The micro lens array is different from the fly's eye lens consisting of lens elements isolated from each other, it is integrally formed without a large number of micro lenses are isolated from each other. しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロレンズアレイはフライアイレンズと同じである。 However, a microlens array in that the lens element having a positive refractive power are arranged in a matrix are the same as the fly's eye lens. 【0074】なお、上述の第1実施形態においても、第1フライアイレンズ3および第2フライアイレンズ5の少なくとも一方に代えて、マイクロレンズアレイを用いても良い。 [0074] Also in the first embodiment described above, instead of at least one of the first fly-eye lens 3 and the second fly's eye lens 5, it may be used microlens array. また、上述のように開口絞り6の配置を省略する場合には、4極照明用の回折光学素子51および5 Further, in the case of omitting the placement of the aperture stop 6, as described above, the diffractive optical element 51 and 5 for 4-pole illumination
3が、縦方向の位置座標yに対する横方向の位置座標x 3, lateral position coordinates for the position coordinate y in the vertical direction x
の比が1.1以上となるような4つの実質的な面光源を照明光学系の瞳面上に形成する第1の照明モードを与えるものとなり、4極照明用の回折光学素子52および5 The ratio is assumed to provide a first illumination mode formed on the pupil plane of the illumination optical system four substantially planar light sources such that 1.1 or more, the diffractive optical element 52 and 5 for 4-pole illumination
4が、縦方向の位置座標yに対する横方向の位置座標x 4, the position of the lateral coordinates for the position coordinate y in the vertical direction x
の比が1/1.1以下となるような4つの実質的な面光源を照明光学系の瞳面上に形成する第2の照明モードを与えるものとなる。 The ratio is intended to provide a second illumination mode formed on the pupil plane of the illumination optical system four substantially planar light source such that 1 / 1.1 or less of. 【0075】なお、第2実施形態において、ターレット基板50の数は1つには限定されない。 [0075] In the second embodiment, the number of turret substrate 50 is not limited to one. たとえば選択される回折光学素子の種類を増やすために、複数のターレットを光軸方向に重ねて配置しても良い。 For example in order to increase the types of diffractive optical elements to be selected, it may be arranged to overlap a plurality of turrets in the optical axis direction. また、照明光学系の瞳面に形成される面光源全体の大きさ(4つの面光源が形成される場合は、当該4つの面光源に外接する円の直径)を変更して照明σ値を調整するために、リレーレンズ4を焦点距離が変更可能なズームレンズとしても良い。 The illumination optical system pupil surface formed in the surface light source the overall size (if four surface light source is formed, the diameter of the circle circumscribed to the four surface light source) of the illumination σ value by changing the to adjust the relay lens 4 and the focal length may be possible zoom lens changes. 【0076】図14は、本発明の第3実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 [0076] Figure 14 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention. 第3実施形態は第2実施形態と類似の構成を有するが、第2実施形態における波面分割型の第2フライアイレンズ5に代えて内面反射型のロッド型オプティカルインテグレータ9を配置している点だけが基本的に相違している。 The third embodiment has a structure similar to that second embodiment, the point that in place of the second fly's eye lens 5 of the wavefront division type disposed rod type optical integrator 9 of the inner surface reflection type in the second embodiment only it is different basically. 以下、第2実施形態との相違点に着目して、第3実施形態を説明する。 Hereinafter, focusing on differences from the second embodiment, illustrating a third embodiment. 【0077】第3実施形態では、第2フライアイレンズ5に代えてロッド型インテグレータ9を用いることに対応して、リレーレンズ4とロッド型インテグレータ9との間の光路中にコンデンサーレンズ10を付設し、コンデンサー光学系10に代えて結像光学系11を設置するとともに、二次光源の制限のための開口絞りを取り除いている。 [0077] In the third embodiment, in response to the use of the rod type integrator 9 in place of the second fly's eye lens 5, attaching a condenser lens 10 in the optical path between the relay lens 4 and the rod type integrator 9 and, with installing the imaging optical system 11 in place of the condenser optical system 10, which removes the aperture stop for the secondary light source limitations. ここで、リレーレンズ4とコンデンサーレンズ10とからなる合成光学系は、回折光学素子8とロッド型インテグレータ9の入射面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。 Here, the synthetic optical system composed of the relay lens 4 and the condenser lens 10 Metropolitan, linking the incident surface of the diffractive optical element 8 and the rod type integrator 9 to approximately optically conjugate. また、結像光学系11は、ロッド型インテグレータ9の射出面とレチクルRとを光学的にほぼ共役に結んでいる。 Further, the imaging optical system 11 connects the exit surface and the reticle R of the rod type integrator 9 to approximately optically conjugate. 【0078】ロッド型インテグレータ9は、石英ガラスや蛍石のような硝子材料からなる内面反射型のガラスロッドであり、内部と外部との境界面すなわち内面での全反射を利用して集光点を通りロッド入射面に平行な面に沿って内面反射数に応じた数の光源像を形成する。 [0078] the rod type integrator 9 is an internal reflection type glass rod made of glass material such as quartz glass or fluorite, the focal point by utilizing total reflection at the boundary surface or the inner surface of the inside and the outside the along a plane parallel to the street rod incident surface forming a number of light source images according to the number of internal reflections. ここで、形成される光源像のほとんどは虚像であるが、中心(集光点)の光源像のみが実像となる。 Here, most of the light source images formed a virtual image, only the light source image of the center (focal point) is real. すなわち、ロッド型インテグレータ9に入射した光束は、内面反射により角度方向に分割され、集光点を通りその入射面に平行な面に沿って多数の光源像からなる二次光源が形成される。 That is, the light beam incident on the rod type integrator 9 is divided in the angular direction by internal reflection, the secondary light source consisting of a large number of light source images along a plane parallel to the incident surface passes through the focal point is formed. 【0079】ロッド型インテグレータ9によりその入射側に形成された二次光源からの光束は、その射出面において重畳された後、結像光学系11を介して所定のパターンが形成されたレチクルRを均一照明する。 [0079] Beams from the secondary light sources formed on the entrance side by the rod type integrator 9, after being superimposed at its exit surface, the reticle R on which a predetermined pattern is formed through the imaging optical system 11 uniform illumination. 上述したように、結像光学系11は、ロッド型インテグレータ9 As described above, the imaging optical system 11, a rod type integrator 9
の射出面とレチクルR(ひいてはウエハW)とを光学的にほぼ共役に結んでいる。 Of the exit surface and the reticle R (hence the wafer W) has entered into an optically approximately conjugate. したがって、レチクルR上には、ロッド型インテグレータ9の断面形状と相似な矩形状の照野が形成される。 Therefore, on the reticle R, the cross-sectional shape, similar to a rectangular illumination field rod type integrator 9 is formed. 【0080】このように、第3実施形態においても、レチクルRの交換に伴って、4種類の4極照明用の回折光学素子51〜54のうちの1つの回折光学素子を照明光路中に設定するとともに、4種類の4極開口絞り41〜 [0080] Thus, also in the third embodiment, with the replacement of the reticle R, set one of the diffractive optical element of the diffraction optical element 51 to 54 for four quadrupole illumination in the illumination optical path to together, squeezing four quadrupole aperture 41 to
44のうちの1つの4極開口絞りを照明光路中に設定することにより、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。 By setting one of the quadrupole aperture stop of the 44 in the illumination optical path, it is possible to obtain the same effect as the second embodiment. また、第3実施形態では、上述したように、二次光源の制限のための開口絞りの設置を省略することができる。 In the third embodiment, as described above, it is possible to omit the installation of the aperture stop for the secondary light source limitations. 【0081】第3実施形態においても、第2実施形態と同様にターレット基板50の数は1つには限定されず複数のターレット基板50を光軸方向に重ねて配置しても良い。 [0081] In the third embodiment, the number of turret substrate 50 as in the second embodiment may be arranged to overlap a plurality of turret substrate 50 is not limited to one in the optical axis direction. また、照明光学系の瞳面に形成される面光源全体の大きさ(4つの面光源が形成される場合は、当該4つの面光源に外接する円の直径)を変更して照明σ値を調整するために、リレーレンズ4とコンデンサレンズ10 The illumination optical system pupil surface formed in the surface light source the overall size (if four surface light source is formed, the diameter of the circle circumscribed to the four surface light source) of the illumination σ value by changing the to adjust the relay lens 4 and the condenser lens 10
とのうちの少なくとも一方をズームレンズとしても良い。 It may be at least one of the zoom lens of the. 【0082】図15は、本発明の第4実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 [0082] Figure 15 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. 第4実施形態は第2実施形態と類似の構成を有するが、第2実施形態におけるリレーレンズ4の光路中に光源側から順に第1 Fourth Embodiment the first in order from the second has a configuration similar to that of the embodiment, the light source side in the optical path of the relay lens 4 in the second embodiment
V溝アキシコン系12と第2V溝アキシコン系13とを配置している点だけが基本的に相違している。 Only in that the V-shaped groove axicon system 12 and the second 2V groove axicon system 13 are arranged is basically differs. 以下、第2実施形態との相違点に着目して、第4実施形態を説明する。 Hereinafter, focusing on differences from the second embodiment, illustrating a fourth embodiment. 【0083】図15に示すように、第1V溝アキシコン系12は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つレチクル側に凹状の屈折面を向けた第1プリズム12a [0083] As shown in FIG. 15, the 1V groove axicon system 12 includes, in order from the light source side, a first prism 12a with its refractive surface of concave and reticle-side planar on the light source side
と、レチクル側に平面を向け且つ光源側に凸状の屈折面を向けた第2プリズム12bとから構成されている。 When, and a second prism 12b toward the convex refracting surface and the light source side is planar on the reticle side. 第1プリズム12aの凹状屈折面は、X方向に平行な2つの平面から構成され、YZ平面に沿ってV字状の凸状断面を有する。 Concave refractive surface of the first prism 12a is composed of two planes parallel to the X direction and has a V-shaped convex cross-section along the YZ plane. 【0084】第2プリズム12bの凸状屈折面は、第1 [0084] convex refracting surface of the second prism 12b are first
プリズム12aの凹状屈折面と互いに当接可能なように、換言すると第1プリズム12aの凹状屈折面と相補的に形成されている。 As concave refractive surface of the prism 12a and capable of contacting one another, it is complementarily formed with other words the concave refractive surface of the first prism 12a. すなわち、第2プリズム12bの凹状屈折面は、X方向に平行な2つの平面から構成され、YZ平面に沿ってV字状の凹状断面を有する。 That is, the concave refractive surface of the second prism 12b is composed of two planes parallel to the X direction and has a V-shaped concave cross section along the YZ plane. また、第1プリズム12aおよび第2プリズム12bのうち少なくとも一方が光軸AXに沿って移動可能に構成され、その間隔が可変に構成されている。 Further, at least one of the first prism 12a and the second prism 12b is configured to be movable along the optical axis AX, the interval is configured variably. なお、第1V溝アキシコン系12の間隔の変化は、制御系21からの指令に基づいて動作する第4駆動系25により行われる。 The change in the distance between the first 1V groove axicon system 12 is performed by the fourth drive system 25 that operates based on an instruction from the control system 21. 【0085】第2V溝アキシコン系13は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つレチクル側に凹状の屈折面を向けた第1プリズム13aと、レチクル側に平面を向け且つ光源側に凸状の屈折面を向けた第2プリズム1 [0085] The 2V groove axicon system 13 is composed of, in order from the light source side, a first prism 13a with its refractive surface of concave and reticle-side planar on the light source side, and convex on the light source side is planar on the reticle side second prism toward the Jo refractive surface 1
3bとから構成されている。 And a and 3b. 第1プリズム13aの凹状屈折面は、Z方向に平行な2つの平面から構成され、X Concave refractive surface of the first prism 13a is composed of two planes parallel to the Z direction, X
Y平面に沿ってV字状の凸状断面を有する。 Having a V-shaped convex cross section along the Y plane. 第2プリズム13bの凸状屈折面は、第1プリズム13aの凹状屈折面と互いに当接可能なように、換言すると第1プリズム13aの凹状屈折面と相補的に形成されている。 Convex refractive surface of the second prism 13b are each so as to be contact with the concave refractive surface of the first prism 13a, are complementarily formed with other words the concave refractive surface of the first prism 13a. 【0086】すなわち、第2プリズム13bの凹状屈折面は、Z方向に平行な2つの平面から構成され、XY平面に沿ってV字状の凹状断面を有する。 [0086] That is, the concave refractive surface of the second prism 13b is composed of two planes parallel to the Z direction and has a V-shaped concave cross section along the XY plane. また、第1プリズム13aおよび第2プリズム13bのうち少なくとも一方が光軸AXに沿って移動可能に構成され、その間隔が可変に構成されている。 Further, at least one of the first prism 13a and the second prism 13b is configured to be movable along the optical axis AX, the interval is configured variably. 以上のように、第2V溝アキシコン系13は、第1V溝アキシコン系12を光軸AX As described above, the 2V groove axicon system 13, the optical axis of the first 1V groove axicon system 12 AX
廻りに90度回転させて得られる形態を有する。 Having a form obtained by rotating 90 degrees around. なお、 It should be noted that,
第2V溝アキシコン系13の間隔の変化は、制御系21 Change of spacing of the 2V groove axicon system 13, control system 21
からの指令に基づいて動作する第5駆動系26により行われる。 Performed by the fifth driving system 26 which operates based on a command from. 【0087】ここで、第1プリズム12aの凹状屈折面と第2プリズム12bの凸状屈折面とが互いに当接している状態では、第1V溝アキシコン系12は平行平面板として機能し、第2フライアイレンズ5の後側焦点面に形成される4極状の二次光源に及ぼす影響はない。 [0087] Here, in the state where the concave refractive surface of the first prism 12a and a convex refracting surface of the second prism 12b are in contact with each other, the 1V groove axicon system 12 functions as a plane, a second no effect on the secondary light source of the quadrupole shape which is formed on the rear focal plane of the fly's eye lens 5. しかしながら、第1プリズム12aの凹状屈折面と第2プリズム12bの凸状屈折面とを離間させると、第1V溝アキシコン系12はX方向に沿って平行平面板として機能するが、Z方向に沿ってビームエキスパンダーとして機能する。 However, when the spaced concave refractive surface of the first prism 12a and a convex refracting surface of the second prism 12b, a 1V groove axicon system 12 will function as a parallel flat plate along the X direction, along the Z-direction to function as a beam expander Te. したがって、第1V溝アキシコン系12の作用により、4つの面光源の横方向の位置座標は変化することなく、縦方向の位置座標だけが変化する。 Therefore, by the action of the 1V groove axicon system 12, the position coordinates of the lateral four surface light source vary without, only the position coordinates in the vertical direction changes. 【0088】また、第1プリズム13aの凹状屈折面と第2プリズム13bの凸状屈折面とが互いに当接している状態では、第2V溝アキシコン系13は平行平面板として機能し、第2フライアイレンズ5の後側焦点面に形成される4極状の二次光源に及ぼす影響はない。 [0088] In a state where the concave refractive surface of the first prism 13a and a convex refracting surface of the second prism 13b are in contact with each other, the first 2V groove axicon system 13 functions as a plane second fly no effect on the secondary light source of the quadrupole shape which is formed on the rear focal plane of the eye lens 5. しかしながら、第1プリズム13aの凹状屈折面と第2プリズム13bの凸状屈折面とを離間させると、第2V溝アキシコン系13はZ方向に沿って平行平面板として機能するが、X方向に沿ってビームエキスパンダーとして機能する。 However, when the spaced concave refractive surface of the first prism 13a and a convex refracting surface of the second prism 13b, but the first 2V groove axicon system 13 functions as a plane-parallel plate in the Z direction, along the X direction to function as a beam expander Te. したがって、第2V溝アキシコン系13の作用により、4つの面光源の縦方向の位置座標は変化することなく、横方向の位置座標だけが変化する。 Therefore, by the action of the 2V groove axicon system 13, the longitudinal coordinates of the four surface light source vary without, only the position coordinates of the horizontal direction changes. 【0089】以上のように、第4実施形態では、4種類の4極照明用の回折光学素子51〜54を備えているが、第1V溝アキシコン系12と第2V溝アキシコン系13との作用により、4つの面光源の縦方向の位置座標および横方向の位置座標をそれぞれ連続的に変化させて所望の値に設定することができる。 [0089] As described above, in the fourth embodiment is provided with the diffractive optical element 51 to 54 for four quadrupole illumination, the action of the first 1V groove axicon system 12 and the 2V groove axicon system 13 Accordingly, it is possible to four surface light source longitudinal coordinates and lateral coordinates of each continuously varied to set to a desired value. 【0090】この第4実施形態においても、4つの実質的な面光源の縦方向の位置座標と横方向の位置座標との比率が1割以上の比率に従って異なるように設定されること、すなわち4つの実質的な面光源の縦方向の位置座標yに対する横方向の位置座標xの比が1.1以上に設定されるか、その比が1/1.1以下に設定されることが好ましい。 [0090] that this is also in the fourth embodiment, the ratio of the four substantially planar longitudinal coordinates and lateral coordinates of the light source is set differently according to a ratio of 10% or more, i.e. 4 one of or the ratio of the lateral coordinates x with respect to the longitudinal direction of the coordinates y of the substantial surface light source is set to more than 1.1, it is preferred that the ratio is set to less than 1 / 1.1. 【0091】そして、第4実施形態においても、第2実施形態と同様にターレット基板50の数は1つには限定されず複数のターレット基板50を光軸方向に重ねて配置しても良い。 [0091] Then, in the fourth embodiment, the number of turret substrate 50 as in the second embodiment may be arranged to overlap a plurality of turret substrate 50 is not limited to one in the optical axis direction. また、照明光学系の瞳面に形成される面光源全体の大きさ(4つの面光源が形成される場合は、 Further, if the size of the entire surface light source formed on the pupil plane of the illumination optical system (four surface light source is formed,
当該4つの面光源に外接する円の直径)を変更して照明σ値を調整するために、リレーレンズ4をズームレンズとしても良い。 To adjust the illumination σ value by changing the diameter) of the circle circumscribed to the four surface light source, a relay lens 4 may be a zoom lens. 【0092】さて、上述の各実施形態において、投影光学系のレチクル側開口数に対する4つの実質的な面光源からの4つの光束の各々の開口数の比をσsとするとき、0.1≦σs≦0.3を満足することが好ましい。 [0092] Now, in the embodiments described above, when the four respective aperture ratio of the light beams from four substantially planar light sources with respect to the reticle side numerical aperture of the projection optical system and [sigma] s, 0.1 ≦ it is preferable to satisfy the [sigma] s ≦ 0.3.
ここで、下限を下回ると像の忠実度が低下し、上限を上回ると焦点深度拡大の効果が少なくなるため好ましくない。 Here, reduces the fidelity of the image below the lower limit is not preferable because the effect of the focal depth enlarging beyond the upper is reduced. 【0093】また、上述の各実施形態においては、4つの面光源を照明光学系の瞳面またはその近傍の面上に形成しているが、第1の照明モードでは、これら4つの実質的な面光源のうちの1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及びsin -1 {(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, を満足することが好ましく、第2の照明モードでは、これら4つの実質的な面光源のうちの上記1つの面光源の重心位置が、 0.5<r<1−rs,及びπ/4<θ<π/2−sin -1 {(rs)/(1−rs)}, を満足することが好ましい。 [0093] In the respective embodiments described above, to form a four surface light source on the surface of or near the pupil plane of the illumination optical system, in the first illumination mode, these four substantially center of gravity of one surface light source of the surface light source is, 0.5 <r <1-rs , and sin -1 {(rs) / ( 1-rs)} <θ <π / 4, to satisfy the preferably, in the second illumination mode, the center of gravity of said one of the surface light source of these four substantially planar light sources, 0.5 <r <1-rs, and π / 4 <θ <π / 2-sin -1 {(rs) / (1-rs)}, it is preferable to satisfy the. 【0094】以下、照明光学系の瞳に形成される4つの実質的な面光源の模式図である図16を参照して詳細に説明する。 [0094] Hereinafter, will be described in detail with reference to FIG. 16 is a schematic diagram of four substantially planar light source formed on the pupil of the illumination optical system. 図16において、照明光学系の光軸を原点O 16, the origin O of the optical axis of the illumination optical system
としたXY座標系に4つの実質的な面光源のうちの第1 The first of the four substantially planar light source in the XY coordinate system with
象限に位置する1つの面光源60を図示している。 It illustrates one surface light source 60 located quadrant. 図1 Figure 1
6に照明光学系の光軸(原点O)を極とした極座標を設定し、上記面光源60の重心位置61の座標を(r, 6 the illumination optical system of the optical axis (the origin O) is set to polar coordinates with a pole, the coordinates of the center of gravity position 61 of the surface light source 60 (r,
θ)とする。 And θ). なお、図16では、投影光学系の瞳の半径を1として規格化している。 In FIG. 16, the normalized radius of the pupil of the projection optical system as one. ここで、図16においては、投影光学系の瞳から照明光学系の瞳までに位置する光学系によって形成される投影光学系の瞳の像の半径が1となる。 Here, in FIG. 16, the radius of the pupil of the image of the projection optical system formed by the optical system located to the pupil of the illumination optical system from the pupil of the projection optical system becomes 1. 【0095】図16において、rは重心位置61を極座標表示した際の動径(点Oから重心位置61までの距離)であり、θは重心位置61を極座標表示した際の偏角(X軸と動径とのなす角)である。 [0095] In FIG. 16, r is the radius of when the polar coordinates of the center of gravity position 61 (distance from point O to the center of gravity position 61), theta polarization angle when the gravity center position 61 and the polar coordinate display (X-axis it is the angle) between the radius vector. また、rsは面光源60における重心位置61から最周縁までの距離である。 Further, rs is the distance from the gravity center position 61 in the surface light source 60 to the outermost periphery. 図16では面光源60の形状を円形状としているが、面光源60の形状は円形状には限られず、例えば四角形状、六角形状、扇形状などであっても良い。 Although in FIG. 16 the shape of the surface light source 60 has a circular shape, the shape of the surface light source 60 is not limited to a circular shape, for example quadrilateral, hexagonal, or the like may be used sectorial. 面光源60の形状が円形である場合にはrsは面光源60の半径となるが、円形でない場合には、rsは面光源60における重心位置61から最周縁までの距離のうちの最も短い距離とする。 The shape of the surface light source 60 is rs is the radius of the surface light source 60 in the case is circular, if not circular, rs is the shortest among the distances from the gravity center position 61 in the surface light source 60 to the outermost peripheral distance to. 【0096】図16に示すように第1の照明モードでは、面光源60の重心位置61は、 0.5<r<1−rs,及びsin -1 {(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, で表される領域62内に位置する。 [0096] In a first illumination mode, as shown in FIG. 16, the center of gravity position 61 of the surface light source 60, 0.5 <r <1-rs , and sin -1 {(rs) / ( 1-rs)} <located θ <π / 4, in represented by region 62. そして、第2の照明モードでは、面光源60の重心位置61は、 0.5<r<1−rs,及びπ/4<θ<π/2−sin -1 {(rs)/(1−rs)}, で表される領域63内に位置する。 Then, in the second illumination mode, the center-of-gravity position 61 of the surface light source 60, 0.5 <r <1-rs , and π / 4 <θ <π / 2-sin -1 {(rs) / (1- rs)}, in located in region 63 that is represented. 【0097】上述のように第1および第2の照明モードを設定することにより、レチクルR上の微細パターンの方向性に依存することなく、最適な照明条件に従って露光を行うことができる。 [0097] By setting the first and second illumination modes as described above, without depending on the direction of the fine pattern on the reticle R, it is possible to perform exposure according to the optimum lighting conditions. さて、図16では、4つの面光源のうちの特定の1つの面光源の位置について説明したが、各実施形態における4つの実質的な面光源は、瞳面またはその近傍の面上において、照明光学系の光軸を中心として2回回転対称に配置されている。 Now, in FIG. 16, has been described the position of a particular one of the surface light source of the four surface light source, four substantially planar light sources in the embodiments, on the pupil plane or face in the vicinity thereof, illumination It is arranged in two-fold rotational symmetry about the optical axis of the optical system. なお、n回回転対称とは、任意の空間図形を、任意の空間軸周りに完全1回転の整数n分の1の角度だけ回転した場合に、元の図形と合同な図形が得られる場合を示す。 Note that the n-fold rotational symmetry, any solid figure, when rotated by one angular integer n minutes of complete revolution around any spatial axis, a case where congruent to the original shape figure is obtained show. 【0098】このように4つの実質的な面光源が照明光学系の光軸を中心として2回回転対称に配置される場合、第1の照明モードでは、4つの面光源の中の第1象限に位置する第1の面光源は、 0.5<r<1−rs,及びsin -1 {(rs)/(1−rs)}<θ<π/4, を満足し、4つの面光源の中の第2象限に位置する第2 [0098] Thus, when the four substantially planar light sources are arranged two-fold rotational symmetry about the optical axis of the illumination optical system, in the first illumination mode, the first quadrant of the four surface light source the first surface light source, 0.5 <r <1-rs , and sin -1 {(rs) / ( 1-rs)} <θ <π / 4, satisfies the four surface light source located second located in the second quadrant in the
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び3π/4<θ<π−sin -1 {(rs)/(1−rs)}, を満足し、4つの面光源の中の第3象限に位置する第3 The surface light source, 0.5 <r <1-rs , and 3π / 4 <θ <π- sin -1 {(rs) / (1-rs)}, satisfy, of the four surface light source the third is located in the third quadrant
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及びπ+sin -1 {(rs)/(1−rs)}<θ<5π/4, を満足し、4つの面光源の中の第4象限に位置する第4 The surface light source, 0.5 <r <1-rs , and π + sin -1 {(rs) / (1-rs)} <θ <5π / 4, and satisfy the fourth of the four surface light source 4 located in the quadrant
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び7π/4<θ<2π−sin -1 {(rs)/(1−rs)}, を満足することが好ましい。 Surface light source is preferably set to satisfy 0.5 <r <1-rs, and 7π / 4 <θ <2π- sin -1 {(rs) / (1-rs)},. 【0099】そして、この場合、第2の照明モードでは、4つの面光源の中の第1象限に位置する第1の面光源は、 0.5<r<1−rs,及びπ/4<θ<(π/2)−sin -1 {(rs)/(1−r [0099] In this case, in the second illumination mode, the first surface light source located in the first quadrant of the four surface light source is, 0.5 <r <1-rs, and [pi / 4 < θ <(π / 2) -sin -1 {(rs) / (1-r
s)}, を満足し、4つの面光源の中の第2象限に位置する第2 s)}, it satisfies the second is located in the second quadrant of the four surface light source
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び(π/2)+sin -1 {(rs)/(1−rs)}<θ<3π/ The surface light source, 0.5 <r <1-rs , and (π / 2) + sin -1 {(rs) / (1-rs)} <θ <3π /
4, を満足し、4つの面光源の中の第3象限に位置する第3 4, satisfies the third located in the third quadrant of the four surface light source
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び5π/4<θ<(3π/2)−sin -1 {(rs)/(1−r The surface light source, 0.5 <r <1-rs , and 5π / 4 <θ <(3π / 2) -sin -1 {(rs) / (1-r
s)}, を満足し、4つの面光源の中の第4象限に位置する第4 s)}, satisfy the fourth located in the fourth quadrant of the four surface light source
の面光源は、 0.5<r<1−rs,及び(3π/2)+sin -1 {(rs)/(1−rs)}<θ<7π The surface light source, 0.5 <r <1-rs , and (3π / 2) + sin -1 {(rs) / (1-rs)} <θ <7π
/4, を満足することが好ましい。 / 4, it is preferable to satisfy. 【0100】このように第1および第2の照明モードを設定することにより、レチクルR上の微細パターンの方向性に依存することなく、最適な照明条件に従って露光を行うことができる。 [0100] By setting the first and second illumination modes in this manner, without depending on the direction of the fine pattern on the reticle R, it is possible to perform exposure according to the optimum lighting conditions. また、上述の第1、第2および第4実施形態において、第2フライアイレンズ5により形成された二次光源からの光を集光するコンデンサー光学系7とレチクルRとの間の光路中に、コンデンサー光学系7により形成される均一照明面の像をレチクルRに投影するリレー光学系を配置しても良い。 The first above, in the second and fourth embodiments, in the optical path between the condenser optical system 7 and the reticle R to the condensing light from the secondary light source formed by the second fly-eye lens 5 , it may be arranged a relay optical system for projecting an image of uniform illumination plane formed by the condenser optical system 7 to the reticle R. この場合、当該リレー光学系によってレチクルRと共役となる位置にはレチクルブラインド(照明視野絞り)を配置することが好ましい。 In this case, the position where the reticle R is conjugate by the relay optical system is preferably positioned a reticle blind (an illumination field stop). 【0101】また、上述の各実施形態において、248 [0102] Further, in the embodiments described above, 248
nmの波長の光を供給するKrFエキシマレーザまたは193nmの波長の光を供給するArFエキシマレーザを光源として適用したが、光源としては、157nmの波長の光を供給するF 2レーザ、146nmの波長の光を供給するKr 2レーザや126nmの波長の光を供給するAr 2レーザなどの真空紫外域の光を供給するレーザ光源や、g線(436nm)やi線(365nm)等の光を供給する超高圧水銀ランプ等のランプ光源を適用することができる。 While nm of a KrF excimer laser or light of a wavelength of 193nm supplies light with a wavelength of applying the ArF excimer laser supplying the light source as the light source, supplies light of a wavelength of 157 nm F 2 laser, the wavelength of 146nm supplies and laser light source for supplying light in the vacuum ultraviolet region, such as Ar 2 laser providing light of a wavelength of Kr 2 laser and 126nm for supplying light, g-rays (436 nm) or i-line (365 nm) light such as it can be applied to a lamp light source such as an ultra-high pressure mercury lamp. 【0102】また、上述の各実施形態の露光装置では、 [0102] Further, in the exposure apparatus in each embodiment described above,
照明装置によってレチクル(マスク)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。 The illumination device illuminates the reticle (mask) (lighting process), by a pattern for transcription formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using a projection optical system (exposure step), a microdevice (a semiconductor device, imaging devices, liquid crystal display devices, thin-film magnetic heads, etc.) can be produced.
以下、各実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図17のフローチャートを参照して説明する。 Hereinafter, by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of each embodiment, with reference to the flowchart of FIG. 17 per example of a technique for obtaining a semiconductor device as a microdevice It described Te. 【0103】先ず、図17のステップ301において、 [0103] First, in step 301 of FIG. 17,
1ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。 A metal film is deposited on one lot of wafers. 次のステップ302において、そのlロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。 In the next step 302, photoresist is applied onto the metal film on the wafer of the l lot. その後、ステップ30 Then, step 30
3において、各実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。 In 3, using the exposure apparatus of each embodiment, the image of the pattern on the mask through the projection optical system, are sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer in the lot.
その後、ステップ304において、その1ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ3 Thereafter, in step 304, after development of the photoresist on the wafer in the lot is performed, step 3
05において、その1ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。 In 05, by etching the resist pattern on the wafer in the lot as a mask, a circuit pattern corresponding to the pattern on the mask is formed in each shot area on each wafer. 【0104】その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。 [0104] Thereafter, by further performing the formation of circuit patterns in upper layers, devices such as semiconductor devices are manufactured. 上述の半導体デバイス製造方法によれば、 According to the semiconductor device manufacturing method described above,
極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。 It is possible to obtain semiconductor devices with extremely fine circuit patterns at high throughput. なお、ステップ30 In addition, step 30
1〜ステップ305では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。 At 1 step 305, metal is deposited on the wafer, a resist is applied on the metal film, and exposure, development, are performed the steps of etching, prior to these steps, the silicon on the wafer after forming the oxide film, applying a resist onto the oxide film of the silicon, and exposure, development, may of course be carried out each step of etching. 【0105】なお、第4実施形態では、リレーレンズ4 [0105] In the fourth embodiment, the relay lens 4
の光路中に第1V溝アキシコン系12と第2V溝アキシコン系13とを配置しているが、これに加えて、いわゆる円錐アキシコン系を付設することもできる。 Of it the first 1V groove axicon system 12 in the optical path and a second 2V groove axicon system 13 is arranged, in addition, it can be attached to a so-called conical axicon system. あるいは、第1V溝アキシコン系12または第2V溝アキシコン系13に代えて円錐アキシコン系を配置することもできる。 Alternatively, it is also possible to arrange the conical axicon system in place of the first 1V groove axicon system 12 or the 2V groove axicon system 13. ここで、円錐アキシコン系は、円錐凸状の屈折面を有する第1プリズムと円錐凹状の屈折面を有する第2 Here, the conical axicon system, the second having a refractive surface of the first prism and the conical concave having a conical convex refractive surface
プリズムとからなるアキシコン系である。 A axicon system consisting of a prism. 【0106】 【発明の効果】以上説明したように、本発明では、レチクル上の微細パターンの方向性に依存することなく、最適な照明条件にしたがって露光を行うことができる。 [0106] As described in the foregoing, in the present invention, without depending on the direction of the fine pattern on the reticle, it is possible to perform exposure according to the optimum lighting conditions. すなわち、4つの実質的な面光源の瞳面(またはその近傍の面)上における縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定することにより、転写されるレジストパターンまたはプロセス(ウエハプロセス)を経て形成される基板パターン(ウエハパターン) That is, four resist pattern pupil plane of the substantial surface illuminant (or a plane in the vicinity of) the position coordinates of the position coordinates and the transverse direction of the longitudinal direction on the By setting as substantially different, to be transferred or process the substrate pattern is formed at a wafer process (wafer pattern)
を所望の大きさおよび形状とすることができる。 It can be a desired size and shape. 【0107】また、レチクルが複数のチップパターンを有する場合、チップパターンの長辺方向に応じて、4つの実質的な面光源の縦方向の位置座標および横方向の位置座標のうちの少なくとも一方を、縦方向の位置座標と横方向の位置座標とが実質的に異なるように設定することにより、レチクル上の微細パターンの方向性に依存することなく、最適な照明条件にしたがって露光を行うことができる。 [0107] When the reticle has a plurality of chip patterns, depending on the long side direction of the chip patterns, at least one of the four longitudinal coordinates and lateral coordinates of the substantial surface illuminant by the longitudinal position coordinates and the lateral coordinates are set so substantially different, without depending on the direction of the fine pattern on the reticle, it is possible to perform exposure according to the optimum lighting conditions it can. 【0108】さらに、4つの実質的な面光源の縦方向の位置座標および横方向の位置座標を設定することにより、光近接効果補正が施されたレチクルを介して得られるレジストパターンまたは基板パターンの縦方向の線幅および横方向の線幅のうちの少なくとも一方を調整することができる。 [0108] Further, by setting the four longitudinal coordinates and lateral coordinates of the substantial surface illuminant, the resist pattern or the substrate patterns obtained through the reticle optical proximity correction is performed at least one of the longitudinal direction of the line width and the lateral line width can be adjusted.

【図面の簡単な説明】 【図1】3個取りのDRAMチップの製造に最適な4極照明を説明する図である。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining the optimum quadrupole illumination for the preparation of 3-cavity of DRAM chips. 【図2】4個取りのDRAMチップの製造に最適な4極照明を説明する図である。 2 is a diagram for explaining the optimum quadrupole illumination for the preparation of 4-cavity of the DRAM chips. 【図3】シミュレーションにおいて想定した4極照明の形態を説明する図である。 3 is a diagram illustrating the form of assumed quadrupole illumination in the simulation. 【図4】シミュレーションにおいて想定したパターンの構成を説明する図である。 Is a diagram illustrating the configuration of the assumed pattern in FIG. 4 simulation. 【図5】各面光源のYポジションが0.52の照明条件におけるベストフォーカスの空間像を示す図である。 [5] of each surface light source Y position is a diagram showing an aerial image of the best focus in lighting conditions 0.52. 【図6】各面光源のYポジションが0.46の照明条件におけるベストフォーカスの空間像を示す図である。 [6] of each surface light source Y position is a diagram showing an aerial image of the best focus in lighting conditions 0.46. 【図7】各面光源のYポジションが0.40の照明条件におけるベストフォーカスの空間像を示す図である。 [7] of each surface light source Y position is a diagram showing an aerial image of the best focus in lighting conditions 0.40. 【図8】各面光源のYポジションが異なる各照明条件および各デフォーカス状態におけるアクティブパターンの縦方向の線幅を示す図である。 8 is a diagram showing a vertical line width of the active pattern in each illumination condition and the defocused state Y positions different planar light source. 【図9】各面光源のYポジションが異なる各照明条件および各デフォーカス状態におけるアクティブパターンの横方向の線幅を示す図である。 [9] the planar light source of the Y position is a diagram illustrating the horizontal line widths of the active pattern in each illumination condition and the defocus state different. 【図10】本発明の第1実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 10 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. 【図11】複数の開口絞りが円周状に配置されたターレットの構成を概略的に示す図である。 [11] a plurality of aperture stop configuration of the turret arranged circumferentially schematically shows. 【図12】本発明の第2実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 12 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. 【図13】複数の回折光学素子が円周状に配置されたターレットの構成を概略的に示す図である。 [13] a plurality of diffractive optical elements the configuration of the turret arranged circumferentially schematically shows. 【図14】本発明の第3実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 14 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention. 【図15】本発明の第4実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 15 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. 【図16】照明瞳上での各面光源の座標を示す図である。 16 is a diagram showing the coordinates of each surface light source on the illumination pupil. 【図17】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例を示すフローチャートである。 17 is a flowchart showing an example of a method for obtaining a semiconductor device as a microdevice. 【符号の説明】 1 光源2 ビームエキスパンダー3,5 フライアイレンズ4 リレーレンズ6 開口絞り7 コンデンサー光学系8 回折光学素子9 ロッド型インテグレータ10 コンデンサーレンズ11 結像光学系12,13 V溝アキシコン系40,50 ターレット基板41〜48 開口絞り51〜58 回折光学素子R レチクルPL 投影光学系W ウエハ [Reference Numerals] 1 light source 2 beam expander 3,5 eye lens 4 relay lens 6 an aperture stop 7 condenser optical system 8 diffractive optical element 9 rod type integrator 10 condenser lens 11 imaging optical system 12, 13 V grooves axicon system 40 , 50 turret substrate 41-48 aperture stop 51-58 diffractive optical element R reticle PL projection optical system W wafer

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

Claims (1)

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