JP2633091B2 - Image projection method, circuit manufacturing method, and projection exposure apparatus - Google Patents

Image projection method, circuit manufacturing method, and projection exposure apparatus

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JP2633091B2
JP2633091B2 JP3028631A JP2863191A JP2633091B2 JP 2633091 B2 JP2633091 B2 JP 2633091B2 JP 3028631 A JP3028631 A JP 3028631A JP 2863191 A JP2863191 A JP 2863191A JP 2633091 B2 JP2633091 B2 JP 2633091B2
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projection
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

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

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は像投影方法、回路製造方
法及び投影露光装置に関し、特に、0.5μm以下の線
幅の回路パターンをウエハ−に形成する際に好適な、新
しい像投影方法、回路製造方法及び投影露光装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image projection method and a circuit manufacturing method.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a new image projection method , a circuit manufacturing method, and a projection exposure apparatus suitable for forming a circuit pattern having a line width of 0.5 μm or less on a wafer. .

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの高集積化は益々加速度
を増しており、それに伴って微細加工技術の進展も著し
いものがある。特にその中心をなす光加工技術は1MD
RAMを境にサブミクロンの領域に踏み込んでいる。そ
して、光加工用装置の代表的なものが所謂ステッパ−と
呼ばれる縮小投影露光装置であり、この装置の解像力の
向上が半導体デバイスの将来を担っていると言っても過
言ではない。
2. Description of the Related Art High integration of semiconductor devices is accelerating more and more, and fine processing technology has been remarkably advanced. In particular, the optical processing technology at the center is 1MD.
The sub-micron area has been stepped on from the RAM. It is not an exaggeration to say that a typical type of optical processing apparatus is a reduction projection exposure apparatus called a stepper, and improvement in the resolution of this apparatus will play a role in the future of semiconductor devices.

【0003】従来、この装置の解像力を向上させる為に
用いられてきた手法は、主として光学系(縮小投影レン
ズ系)のNAを大きくしていく手法であった。しかしな
がら光学系の焦点深度はNAの2乗に反比例する為、N
Aを大きくすると焦点深度が小さくなるといった問題が
生じる。従って、最近は、露光波長をg線からi線或は
波長300nm以下のエシマレ−ザ−光に変えようとい
う試みが行なわれている。これは、光学系の焦点深度と
解像力が波長に反比例して改善されるという効果を狙っ
たものである。
Conventionally, the method used to improve the resolving power of this device has been to increase the NA of an optical system (reduction projection lens system) mainly. However, since the depth of focus of the optical system is inversely proportional to the square of NA, N
When A is increased, a problem that the depth of focus is reduced occurs. Therefore, recently, an attempt has been made to change the exposure wavelength from g-line to i-line or escimer laser light having a wavelength of 300 nm or less. This aims at the effect that the depth of focus and the resolving power of the optical system are improved in inverse proportion to the wavelength.

【0004】一方、露光波長の短波長化の流れの他に解
像力を向上させる手段として登場してきたのが位相シフ
トマスクを用いる方法である。この方法は、マスクの光
透過部の一部分に他の部分に対して180度の位相シフ
トを与える薄膜を形成するやり方である。ステッパ−の
解像力RPは、RP=k1 λ/NAなる式で表わすこと
ができ、通常のステッパ−は、k1 ファクタ−の値が
0.7〜0.8である。ところが、この位相シフトマス
クを使用する方法であれば、理論的には、k1ファクタ
−の値を0.35位にできる。
On the other hand, a method using a phase shift mask has emerged as a means for improving the resolving power in addition to the trend of shortening the exposure wavelength. In this method, a thin film is formed on one portion of the light transmitting portion of the mask so as to provide a phase shift of 180 degrees with respect to another portion. The resolving power RP of the stepper can be expressed by the following equation: RP = k1 .lambda. / NA. In a normal stepper, the value of the k1 factor is 0.7 to 0.8. However, the method using this phase shift mask can theoretically set the value of the k1 factor to about 0.35.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この位
相シフトマスクを実現させるためには未だ多くの問題点
が残っている。現状で問題となっているのは以下の諸点
である。
However, many problems still remain to realize this phase shift mask. At present, the following points are at issue.

【0006】1.位相シフト膜を形成する薄膜形成技術
が未確立。
[0006] 1. Thin film formation technology for forming a phase shift film has not been established.

【0007】2.位相シフト膜付回路パタ−ン設計のC
ADの開発が未確立。
[0007] 2. C of circuit pattern design with phase shift film
AD development not established.

【0008】3.位相シフト膜を付与できないパタ−ン
の存在。
[0008] 3. Existence of a pattern to which a phase shift film cannot be provided.

【0009】4.位相シフト膜の検査、修正技術が未確
立このように実際に位相シフトマスクを実現するために
は様々な障害があり、実現までに多大な時間が掛かるこ
とが予想される。
4. Inspection and repair techniques for the phase shift film have not been established. As described above, there are various obstacles to actually realize the phase shift mask, and it is expected that it will take a long time to realize the phase shift mask.

【0010】従って、未解決の問題が多い位相シフトマ
スク技術とは異なる、高い解像力が得られる微細パター
ン像の投影方法を見つける必要があった。
[0010] Therefore, it is necessary to find a method of projecting a fine pattern image capable of obtaining a high resolving power , which is different from the phase shift mask technique having many unsolved problems.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成する為に、回路パタ−ンの微細化に伴い回路パタ−ン
が主に縦横パタ−ンにより構成されることに着目し、縮
小投影レンズ系等の像投影用光学系の瞳面に形成する有
効光源の形態を工夫したものである。従って、本発明に
基づいて半導体デバイスを製造する場合には、ステッパ
−本体側の改良により位相シフトマスクを使用する場合
と同等の解像力を達成することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention focuses on the fact that circuit patterns are mainly composed of vertical and horizontal patterns with the miniaturization of circuit patterns. This is a device in which an effective light source formed on a pupil plane of an image projection optical system such as a reduction projection lens system is devised. Therefore, in the case of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is possible to achieve the same resolution as in the case of using a phase shift mask by improving the stepper body.

【0012】本発明の像投影方法は、縦のパターンと横
のパターンを備える微細パターンの像を投影光学系によ
り投影する方法において、前記投影光学系の瞳の中心部
分及び前記瞳の中心を通り前記縦と横の方向へ延びる一
対の軸の部分よりも他の部分の光強度が大きい強度分布
を備える有効光源を前記瞳に形成するパターン照明段階
を有し、前記一対の軸をxy座標のx軸とy軸、前記瞳
の中心を前記xy座標の原点、前記瞳の半径を1とした
時、前記有効光源が、各々の中心位置の座標が(p,
p)、(−p,p)、(−p,−p)、(p,−p)で
ある4つの部分を有し、0.25<p<0.6 の条件
を満たすことを特徴としている。
According to the image projection method of the present invention, a vertical pattern and a horizontal pattern
The image of a fine pattern with a pattern of
The projection optical system, wherein
One that extends in the vertical and horizontal directions through the center of the pupil
Intensity distribution where the light intensity of the other part is larger than that of the pair axis
Forming an effective light source on the pupil comprising:
Wherein the pair of axes are an x-axis and an y-axis of xy coordinates, and the pupil is
Is the origin of the xy coordinates, and the radius of the pupil is 1.
When the effective light source has coordinates (p,
p), (-p, p), (-p, -p), (p, -p)
It has certain four parts and the condition of 0.25 <p <0.6
It is characterized by satisfying .

【0013】又、本発明の回路製造方法は、投影光学系
により回路パターンを基板に投影して転写する段階を有
する回路製造方法において、前記投影光学系の瞳の中心
部分及び前記瞳の中心を通り前記回路パターンの縦と横
の各パターンの方向へ延びる一対の軸の部分よりも他の
部分の光強度が大きい強度分布を備える有効光源を前記
瞳に形成するパターン照明段階を有し、前記一対の軸を
xy座標のx軸とy軸、前記瞳の中心を前記xy座標の
原点、前記瞳の半径を1とした時、前記有効光源が、各
々の中心位置の座標が(p,p)、(−p,p)、(−
p,−p)、(p,−p)である4つの部分を有し、
0.25<p<0.6 の条件を満たすことを特徴とし
ている。
Further, the circuit manufacturing method of the present invention provides a projection optical system.
The step of projecting and transferring the circuit pattern onto the substrate
A center of a pupil of the projection optical system.
Part and the center of the pupil and the length and width of the circuit pattern
Other than a pair of shafts extending in the direction of each pattern
The effective light source having an intensity distribution where the light intensity of the portion is large
Having a pattern illumination step to form on the pupil, wherein said pair of axes
The x-axis and y-axis of the xy coordinates, and the center of the pupil is
When the origin and the radius of the pupil are 1, the effective light source is
The coordinates of the respective center positions are (p, p), (-p, p), (-
p, -p) and (p, -p)
It is characterized by satisfying the condition of 0.25 <p <0.6 .

【0014】又、本発明の投影露光装置は、レチクルの
パターンを投影する投影光学系と、前記パターンと所定
の関係となるように前記投影光学系の瞳の中心部分及び
前記瞳の中心を通る互いに直交する一対の軸の部分より
も他の部分の光強度が大きい強度分布を備える有効光源
を前記瞳に形成するレチクル照明光学系とを有し、前記
一対の軸をxy座標のx軸とy軸、前記瞳の中心を前記
xy座標の原点、前記瞳の半径を1とした時、前記有効
光源が、各々の中心位置の座標が(p,p)、(−p,
p)、(−p,−p)、(p,−p)である4つの部分
を有し、0.25<p<0.6 の条件を満たすことを
特徴としている。本発明においては、前記中心位置は各
々の部分の光強度分布における重心位置である。又、本
発明のある形態は、前記投影光学系の瞳の中心部分及び
前記一対の軸の部分の光強度がゼロである。
Further, the projection exposure apparatus of the present invention
A projection optical system for projecting a pattern;
And the central portion of the pupil of the projection optical system so that
From a pair of mutually orthogonal axes passing through the center of the pupil
Effective light source with an intensity distribution with high light intensity in other parts
A reticle illumination optical system for forming the pupil in the pupil,
The pair of axes are the x-axis and the y-axis of the xy coordinates, and the center of the pupil is the
When the origin of the xy coordinates and the radius of the pupil are set to 1, the effective
The coordinates of the center position of each light source are (p, p), (−p,
four parts, p), (-p, -p), (p, -p)
Satisfying the condition of 0.25 <p <0.6
Features. In the present invention, the center position is
It is the position of the center of gravity in the light intensity distribution of each part. Also book
In one embodiment of the invention, a central portion of a pupil of the projection optical system and
The light intensity at the pair of shaft portions is zero.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の思想を理解し易くする為に、先ず、
微細パタ−ンの結像に関して詳しく説明を行う。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to facilitate understanding of the concept of the present invention, first,
The detailed pattern image formation will be described in detail.

【0016】第1図は高周波数(ピッチ2dが数μm
度)を持つ微細パターン6の像を投影レンズ系7により
投影する様子を示す。その表面に垂直な方向から照明さ
れた微細パターン6は、それに入射する光束を回折す
る。この時生じる回折光は、入射光束の進行方向と同じ
方向へ向けられる0次回折光、入射光束とは異なる方向
へ向けられる例えば±1次以上の高次回折光である。こ
れらの回折光の内特定次数例えば0次及び±1次回折光
が、投影レンズ系7の瞳1に入射し、瞳1を介して投影
レンズ系7の像面に向けられ、この像面に微細パターン
6の像を形成することになる。この種の結像において像
のコントラストに寄与する光成分は高次の回折光であ
る。この為、微細パターンの周波数が大きくなるにつ
れ、高次回折光を光学系で捕らえることができなくな
り、像のコントラストが低下する。そして、最終的には
結像そのものが不可能になる。
FIG. 1 shows a state in which an image of a fine pattern 6 having a high frequency (pitch 2d is about several μm ) is projected by a projection lens system 7. The fine pattern 6 illuminated from a direction perpendicular to the surface diffracts a light beam incident thereon. The diffracted light generated at this time is a 0th-order diffracted light directed in the same direction as the traveling direction of the incident light beam, and a high-order diffracted light of, for example, ± 1 order or more directed in a direction different from the incident light beam. Of these diffracted lights, specific orders, for example, 0th and ± 1st order diffracted lights enter the pupil 1 of the projection lens system 7, are directed to the image plane of the projection lens system 7 via the pupil 1, and are minutely projected on this image plane. An image of the pattern 6 will be formed. In this type of imaging, the light component that contributes to the contrast of the image is higher-order diffracted light. For this reason, as the frequency of the fine pattern increases, higher-order diffracted light cannot be captured by the optical system, and the contrast of the image decreases. Finally, the imaging itself becomes impossible.

【0017】第2図(A)、(B)に、夫々、第1図の
微細パタ−ン6を従来型のマスクに形成した場合の瞳1
における光分布、第1図の微細パタ−ン6を位相シフト
マスクに形成した場合の瞳1における光分布、を示す。
FIGS. 2A and 2B show a pupil 1 when the fine pattern 6 shown in FIG. 1 is formed on a conventional mask.
And the light distribution in the pupil 1 when the fine pattern 6 of FIG. 1 is formed on a phase shift mask.

【0018】第2図(A)においては、0次回折光3a
の回りに+1 次回折光3b,−1 次回折光3cが生じて
いるが、第2図(B)においては、位相シフト膜の効果
により0次回折光5aが消失し、±1 次回折光5b、5
cのみが生じている。第2図(A)、(B)の比較か
ら、位相シフトマスクの、空間周波数面即ち瞳面におけ
る効果として下記の2点が挙げられる。
In FIG. 2A, the zero-order diffracted light 3a
+ 1st-order diffracted light 3b and -1st-order diffracted light 3c are generated around the zero-order diffracted light 5a in FIG. 2B due to the effect of the phase shift film.
Only c has occurred. From the comparison between FIGS. 2A and 2B, the following two points can be mentioned as effects of the phase shift mask on the spatial frequency plane, that is, the pupil plane.

【0019】1.位相シフトマスクでは周波数が1/2
に低減されている。 2.位相シフトマスクでは0次回折光が存在しない。
1. The frequency is 1/2 in the phase shift mask
Has been reduced to 2. No zero-order diffracted light exists in the phase shift mask.

【0020】又、他の注目すべき点は、位相シフトマス
ク場合の±1 次回折光の瞳面での間隔aが、従来型のマ
スクの場合の0次光と±1 次回折光の夫々との間隔aと
合致することである。一方、瞳1での光分布は、従来型
のマスクと位相シフトマスクとで、位置的には一致す
る。両者の間で異なっているのは、瞳1における振幅分
布の強度比であり、第2図(B)で示される位相シフト
マスクの場合0次、+1次、−1次回折光の振幅比が
0:1:1であるのに対して、第2図(A)で示される
従来型マスクの場合には0次、+1次、−1 次回折光の
振幅比が 1:2/π:2/πになっている。
Another point to be noted is that the distance a on the pupil plane of the ± 1st-order diffracted light in the case of the phase shift mask is different between the 0th-order light and the ± 1st-order diffracted light in the case of the conventional mask. That is, it matches the interval a. On the other hand, the light distribution at the pupil 1 is positionally identical between the conventional mask and the phase shift mask. The difference between the two is the intensity ratio of the amplitude distribution in the pupil 1. In the case of the phase shift mask shown in FIG. 2 (B), the amplitude ratio of the 0th order, + 1st order, and -1st order diffracted light is 0%. In contrast, in the case of the conventional mask shown in FIG. 2A, the amplitude ratio of the 0th-order, + 1st-order, and -1st-order diffracted lights is 1: 2 / π: 2 / π. It has become.

【0021】本発明は、位相シフト膜を使用せずに、瞳
1に、位相シフトマスクと類似の光分布を発生させる。
本発明では、微細パタ−ン6、特に従来技術の項で述べ
たk1 ファクタ−が 0.5付近の空間周波数を持つ微細パ
タ−ン、を照明した際、0次回折光が瞳1の中心から外
れた位置に入射し他の高次回折光も瞳1の中心から外れ
た他の位置に入射するように、前記瞳の中心を通り前記
縦横パタ−ンの方向へ延びる一対の軸上及び前記瞳の中
心の各部分よりも他の部分の光強度が大きい光量分布を
備える有効光源、好ましくは前記瞳の中心を通り前記縦
横パタ−ンの方向へ延びる一対の軸上及び前記瞳の中心
の各部分の光強度がほぼゼロである有効光源、を形成す
る。
According to the present invention, a light distribution similar to a phase shift mask is generated in the pupil 1 without using a phase shift film.
In the present invention, when illuminating the fine pattern 6, particularly the fine pattern having a spatial frequency of about 0.5 with a k1 factor of 0.5 as described in the section of the prior art, the 0th-order diffracted light deviates from the center of the pupil 1. A pair of axes extending through the center of the pupil in the direction of the vertical and horizontal patterns and the center of the pupil so that other higher-order diffracted light is incident on the other position deviated from the center of the pupil 1. An effective light source having a light quantity distribution in which the light intensity of the other part is higher than that of each part, preferably a pair of axes extending in the direction of the vertical and horizontal patterns passing through the center of the pupil and each part of the center of the pupil An effective light source having a light intensity of almost zero is formed.

【0022】このような有効光源を形成し、例えばk1
ファクタ−が 0.5程度の微細パタ−ンを照明した時生じ
る0次回折光と1 次回折光の内、0次回折光と正負の1
次回折光の内の一方を瞳1に入射させ、正負の1次回折
光の内の他方を瞳1に入射させないことによって、瞳1
での光分布を位相シフトマスクの場合と似た形にするこ
とが可能になる。この為、微細パタ−ンを照明する照明
法/照明系を工夫するだけで位相シフトマスクを使用し
た場合と同様の効果を得ることができ、実現化が容易で
ある。
By forming such an effective light source, for example, k1
Of the 0th-order diffracted light and 1st-order diffracted light generated when illuminating a fine pattern with a factor of about 0.5, the 0th-order diffracted light and the positive or negative 1
One of the first-order diffracted lights enters the pupil 1 and the other of the positive and negative first-order diffracted lights does not enter the pupil 1.
Can be made to have a light distribution similar to that of the phase shift mask. Therefore, the same effect as in the case of using the phase shift mask can be obtained only by devising the illumination method / illumination system for illuminating the fine pattern, and the realization is easy.

【0023】本発明では、単位光束による照明を行なう
と、瞳1における一対の回折光の振幅比が1:2/πと
なり、位相シフトマスクを使用した場合に近い、より好
ましい振幅比1:1にはならない。しかしながら、本件
発明者の解析により、この振幅比の違いは、例えば、マ
スクの縦パターンを解像する場合には、マスク(微細パ
ターン)へ斜入射させる光を、瞳の縦軸(瞳の中心を通
り縦パターンの方向に伸びる軸)に対して対称となる一
対の光パターンができるようにペアの光でマスクを照明
し、マスクの横パターンを解像する場合には、マスク
(微細パターン)へ斜入射させる光を、瞳の横軸(瞳の
中心を通り横パターンの方向に伸びる、前記瞳の縦軸に
垂直な軸)に対して対称となる一対の光パターンができ
るようにペアの光でマスクを照明することにより、実質
的に補償できることが判明した。従って、有効光源の瞳
での光量分布が、瞳中心を通りxy軸とほぼ45°を成
す方向に延びる第1軸に沿った、瞳中心に関して対称な
場所に互いの強度がほぼ等しい一対のピークを有するよ
うに、例えば2個の照明光束により照明を行なう。又、
有効光源の瞳での光量分布が、瞳中心を通りxy軸とほ
ぼ45°を成す方向に延びる第1軸に沿った瞳中心に関
して対称な場所に、互いの強度がほぼ等しい一対の部分
を有し、且つ、瞳中心を通り前記第1軸とほぼ90°を
なす方向に延びる第2軸に沿った、瞳中心に関して対称
な場所であって第1軸上の一対の部分と瞳中心に対して
ほぼ同じに位置に、互いの強度がほぼ等しい他の一対の
部分を有するように、例えば4個の照明光束により照明
を行う。
In the present invention, when illumination with a unit light beam is performed, the amplitude ratio of a pair of diffracted lights in the pupil 1 becomes 1: 2 / π, which is closer to the case where a phase shift mask is used, and is more preferable 1: 1. It does not become. However, according to the analysis of the present inventor, this difference in the amplitude ratio is caused, for example, when resolving a vertical pattern of a mask, by causing light obliquely incident on the mask (fine pattern) to fall on the vertical axis of the pupil (center of the pupil). When the mask is illuminated with a pair of light beams so as to form a pair of light patterns that are symmetrical with respect to an axis extending in the direction of the vertical pattern through the mask, and a horizontal pattern of the mask is resolved, the mask (fine pattern) A pair of light patterns is formed so that a pair of light patterns that are symmetric with respect to the horizontal axis of the pupil (the axis extending in the direction of the horizontal pattern passing through the center of the pupil and perpendicular to the vertical axis of the pupil) are formed. Illuminating the mask with light has been found to be substantially compensated. Accordingly, a pair of peaks whose light intensity distributions at the pupil of the effective light source are substantially equal to each other at a position symmetrical with respect to the pupil center along a first axis extending through the pupil center and extending in a direction substantially 45 ° with the xy axis. to have, for example, perform illumination by two of the illumination light beam. or,
The light intensity distribution at the pupil of the effective light source has a pair of portions at which the intensity is substantially equal to each other at a position symmetrical with respect to the pupil center along the first axis extending in a direction passing through the pupil center and forming substantially 45 ° with the xy axis. And a symmetrical location with respect to the pupil center along a second axis extending through the center of the pupil and in a direction substantially at 90 ° to the first axis with respect to a pair of portions on the first axis and the pupil center. Illumination is performed by, for example, four illumination light beams so as to have another pair of portions having substantially the same intensity at the same position.

【0024】本発明の第1実施例として、第1図の瞳1
での0次回折光の光分布、所謂瞳面上の有効光源の分布
を第3図(A)、(B)の夫々に示す。
As a first embodiment of the present invention, the pupil 1 shown in FIG.
3 (A) and 3 (B) show the light distribution of the 0th-order diffracted light at, that is, the distribution of the effective light source on the pupil plane.

【0025】図中、1が瞳、xが瞳の横軸(瞳の中心を
通り横パタ−ンの方向に伸びる軸)、yが瞳の縦軸(瞳
の中心を通り縦パタ−ンの方向に伸びる、前記瞳の横軸
に垂直な軸)、そして2a、2b、2c、2dが有効光
源の各部分を示す。
In the figure, 1 is the pupil, x is the horizontal axis of the pupil (the axis extending in the direction of the horizontal pattern passing through the center of the pupil), and y is the vertical axis of the pupil (the vertical pattern passing through the center of the pupil). 2a, 2b, 2c, and 2d indicate portions of the effective light source.

【0026】ここで示す二つの実施例の有効光源は主と
して4つの部分より成る分布を持っている。そして個々
の部分(光パタ−ン)の分布は円形であり、瞳1の半径
を 1.0、瞳中心を座標原点、xy軸を直交座標軸とした
時、第3図(A)の例では、各部分2a、2b、2c、
2dの中心が夫々 (0.45,0.45),(-0.45,0.45),(-0.45,-
0.45),(0.45,-0.45)の位置にあり、各部分の半径は 0.2
である。又、第3図(A)の例では、各部分2a、2
b、2c、2dの中心が夫々(0.34,0.34),(-0.34,0.3
4),(-0.34,-0.34),(0.34,-0.34) の位置にあり、各部分
の半径は 0.25 である。
The effective light sources of the two embodiments shown here have a distribution consisting mainly of four parts. The distribution of the individual portions (light patterns) is circular. When the radius of the pupil 1 is 1.0, the center of the pupil is the coordinate origin, and the xy axis is the orthogonal coordinate axis, in the example of FIG. Parts 2a, 2b, 2c,
The centers of 2d are (0.45,0.45), (-0.45,0.45), (-0.45,-
0.45), (0.45, -0.45), and the radius of each part is 0.2
It is. In addition, in the example of FIG.
The centers of b, 2c and 2d are (0.34, 0.34), (-0.34, 0.3
4), (-0.34, -0.34), (0.34, -0.34), the radius of each part is 0.25.

【0027】本実施例の有効光源は、このように瞳面に
設定したxy軸により4つの象限に分けた時、一つ一つ
の部分2a、2b、2c、2dが夫々対応する象限に形
成され、互いに重なり合うことなく互いに対称な関係に
且つ独立に存在することを特徴としている。この場合各
象限を分ける軸であるx軸とy軸は、例えば集積回路パ
タ−ンが設計されるときに用いられるx軸、y軸の方向
と合致し、夫々マスクの縦横パタ−ンが延びる方向であ
る。
When the effective light source of the present embodiment is divided into four quadrants by the xy axes set on the pupil plane, each part 2a, 2b, 2c, 2d is formed in a corresponding quadrant. Are characterized in that they are symmetrical with each other and do not overlap with each other. In this case, the x-axis and the y-axis, which are the axes separating the quadrants, coincide with the directions of the x-axis and the y-axis used when an integrated circuit pattern is designed, for example, and the vertical and horizontal patterns of the mask extend respectively. Direction.

【0028】本実施例における有効光源の形状は、その
像が投影される微細パタ−ンの縦横パタ−ンの方向性に
着目し決定したものであり、4つの円形の部分2a、2
b、2c、2dの中心が丁度±45°方向(x軸及びy軸
に対し±45°を成し瞳1の中心を通過する一対の軸が延
びる方向)に存在していることが特徴である。このよう
な有効光源を発生させる為には、4個の照明光束を、互
いに同じ入射角で、一組づつ互いに直交する入射平面に
沿って、微細パタ−ンへ斜入射させる。
The shape of the effective light source in this embodiment is determined by paying attention to the directionality of the vertical and horizontal patterns of the fine pattern on which the image is projected, and includes four circular portions 2a, 2a and 2b.
The feature is that the centers of b, 2c, and 2d are exactly in the ± 45 ° directions (directions in which a pair of axes extending ± 45 ° with respect to the x-axis and the y-axis and passing through the center of the pupil 1 extend). is there. In order to generate such an effective light source, four illumination light beams are obliquely incident on a fine pattern at a same incident angle along a plane of incidence orthogonal to each other.

【0029】又、有効光源の4つの部分2a、2b、2
c、2dの強度が互いに等しいことが重要で、この比が
狂うと、例えば焼付が行なわれるウェハ−がデフォ−カ
スした時に回路パタ−ン像が変形を受ける。従って、4
個の照明光束の強度も互いに等しく設定される。この
時、4つの部分2a、2b、2c、2dの各々の強度分
布は、全体がピ−ク値を示す均一な強度分布を持つもの
であっても、中心にのみピ−クがあるような不均一な強
度分布を持つものでも、適宜決めることができる。従っ
て、4個の照明光束の形態も、瞳1に形成する有効光源
の形態に応じて様々な形態が採られる。例えば、本実施
例では、有効光源の4つの部分が互いに分離しており、
各部分以外の場所に光パタ−ンが生じていないが、有効
光源の4つの部分が比較的強度が弱い光パタ−ンを介し
て連続していてもいい。
Also, the four portions 2a, 2b, 2 of the effective light source
It is important that the intensities of c and 2d are equal to each other. If this ratio is out of order, the circuit pattern image will be deformed, for example, when the wafer to be printed is defocused. Therefore, 4
The intensities of the illumination light beams are also set equal to each other. At this time, the intensity distribution of each of the four portions 2a, 2b, 2c, and 2d has a uniform intensity distribution showing a peak value, but has a peak only at the center. Even those having a non-uniform intensity distribution can be determined appropriately. Therefore, various forms of the four illumination light fluxes are also taken according to the form of the effective light source formed on the pupil 1. For example, in this embodiment, the four parts of the effective light source are separated from each other,
Although the light pattern is not generated in places other than the respective portions, the four portions of the effective light source may be continuous via the light pattern having relatively low intensity.

【0030】又、有効光源の4つの部分2a、2b、2
c、2dの分布(形状)は円形に限定されない。但し、
4つの部分の中心はその形状に関係なくその強度分布の
重心位置が、第3図(A)、(B)に示す実施例の如
く、xy軸に関して±45°方向にあり、且つ互いに対称
であることが好ましい。
The four parts 2a, 2b, 2
The distribution (shape) of c and 2d is not limited to a circle. However,
Regarding the centers of the four parts, the positions of the centers of gravity of the intensity distributions are in ± 45 ° directions with respect to the xy axis as in the embodiment shown in FIGS. Preferably, there is.

【0031】因に、より高解像を狙う、即ちk1 の値が
小さい系を構成する際の最適有効光源の配置を採ろうと
すると、第3図(B)から第3図(A)に目を移した時
に感じる通り、各象限にある有効光源の各部分2a、2
b、2c、2dの重心位置が瞳1の中心から離れ、これ
に伴って個々の象限にある独立した各部分2a、2b、
2c、2dの径が小さくなる第3図(A)、(B)では
二つの予想される有効光源の形態を示しているが、実際
の設計においてもこの二つの形態に近い有効光源が使用
されるであろう。というのは、有効光源の各部分の重心
位置をあまり瞳1の中心から離れた位置に持っていきす
ぎると、光学系の設計上の都合から、光量が少なくなっ
たりするなどの弊害が生じてくるからである。
However, when aiming for a higher resolution, that is, when arranging the optimum effective light source for constructing a system having a small value of k 1, FIG. 3 (B) to FIG. 3 (A) As can be felt when the light source is moved, each portion 2a, 2a of the effective light source in each quadrant
b, 2c, and 2d are separated from the center of the pupil 1 and, accordingly, independent portions 2a, 2b,
FIGS. 3 (A) and 3 (B), in which the diameters of 2c and 2d are small, show two possible forms of effective light sources. In an actual design, effective light sources close to these two forms are used. Will be. This is because if the position of the center of gravity of each part of the effective light source is too far away from the center of the pupil 1, adverse effects such as a decrease in the amount of light may occur due to the design of the optical system. Because it comes.

【0032】本件発明者の、この点を考慮した検討によ
れば、第3図に示す瞳1と座標を参照すると、第1及び
第3象限にある互いに分離された一対の部分2a、2c
の形状を円形とし、半径をqとし、第1部分2a及び第
2部分 2cの中心位置(重心位置)の座標を夫々(p,
p)、(−p,−p)とした時、以下の条件を満たすの
がいいことが分かった。
According to the study of the present inventor in consideration of this point, referring to the pupil 1 and the coordinates shown in FIG. 3, a pair of portions 2a and 2c separated from each other in the first and third quadrants.
Is circular, the radius is q, and the coordinates of the center position (centroid position) of the first portion 2a and the second portion 2c are respectively (p,
When p) and (-p, -p), it was found that the following conditions should be satisfied.

【0033】 0.25<p<0.6 0.15<q<0.3 、他の第2及び第4象限の各部分の大きさ、位置につ
いても、それらの第1及び第3象限の各部分2a、2c
に対する対称性より自ら定まる。即ち、第2及び第4象
限の各部分2a、2cの形状を円形とし、半径をqと
し、各々の中心位置(重心位置)の座標を(−p,
p)、(p,−p)とすると、上記条件を満たすのが良
いことになる。尚、図3に示す通り、上記条件は瞳の半
径を1とした時のものである。又、有効光源の各部分が
円形でない、例えば3角形、4角形の場合でもここに示
した条件の領域内に入っていることが好ましい。この時
qは、各部分に外接する円の半径を用いる。第3図
(A)、(B)に示した実施例は、この条件中の中心付
近の値を持つものである。p、qの値は、使用する光学
系(照明系/投影系)にどの程度の線幅の微細パターン
の投影を要求するかによって異なる。
0.25 <p <0.6 0.15 <q <0.3 Also , regarding the size and position of each part in the other second and fourth quadrants, the first and third quadrants are also used. Each part 2a, 2c of
Is determined by the symmetry for. That is, the second and fourth elephants
The shape of each part 2a, 2c is circular, and the radius is q
And the coordinates of each center position (center of gravity position) are (−p,
p) and (p, -p), it is better to satisfy the above conditions.
Will be. In addition, as shown in FIG.
This is when the diameter is set to 1. Further, even when each part of the effective light source is not circular, for example, triangular or quadrangular, it is preferable that the effective light source be within the range of the conditions shown here. At this time, q uses the radius of a circle circumscribing each part. The embodiment shown in FIGS. 3A and 3B has a value near the center in this condition. The values of p and q differ depending on how much fine line pattern projection is required for the optical system (illumination system / projection system) to be used.

【0034】今まで使用されてきたステッパ−では、瞳
1の中心(x, y)=(0,0)に有効光源のピ−クが
存在していた。この装置で、コヒ−レンスファクタ−σ
値が0.3とか 0.5とか言われるのは、瞳1の中心を中心
として半径がそれぞれ 0.3、0.5の稠密の有効光源分布
を持っていることを意味している。本件発明者の解析に
よると、瞳中心に近い位置にある有効光源、例えばσ値
で 0.1以下の範囲の場合は、デフォ−カスが生じた時、
主として粗い線巾、前述のk1 ファクタ−が1以上の線
巾、でのコントラストを高く保つことに効果があるが、
このデフォ−カス時の効果はk1 ファクタ−が 0.5に近
づくにつれて急速に悪化する。そして、k1 ファクタ−
が 0.5を越えると、極端な場合には像のコントラストが
全く失なわれてしまう。現在要求されているのは、k1
ファクタ− 0.6以下でのデフォ−カス性能の向上であ
り、k1 ファクタ−がこの付近については、瞳中心近傍
の有効光源の存在は、結像に関して悪影響を与える。
In the stepper used so far, the peak of the effective light source exists at the center (x, y) of the pupil 1 (x, y) = (0, 0). The coherence factor-σ
A value of 0.3 or 0.5 means that there are dense effective light source distributions with a radius of 0.3 and 0.5, respectively, with the center of the pupil 1 as the center. According to the analysis of the present inventor, when an effective light source located at a position close to the pupil center, for example, when the σ value is in a range of 0.1 or less, when a defocus occurs,
It is effective to keep the contrast high mainly at a coarse line width and a line width at which the aforementioned k1 factor is 1 or more.
This defocus effect quickly worsens as the k1 factor approaches 0.5. And the k1 factor
Exceeds 0.5, in extreme cases the contrast of the image is totally lost. Currently required is k1
This is an improvement in the defocusing performance when the factor is 0.6 or less. When the k1 factor is around this, the presence of the effective light source near the center of the pupil has an adverse effect on the image formation.

【0035】これに対し第1実施例で示した有効光源は
k1 ファクタ−の値が小さく、k1ファクタ− 0.5付近
の結像を行なう際のデフォ−カス時のコントラストを高
く保つことに効果がある。第3図(A)の例は第3図
(B)の例よりより外側に有効光源の各部分2a、2
b、2c、2dが存在している為、第3図(B)より高
周波特性が優れている。尚、有効光源の瞳中心から離れ
ている部分でのデフォ−カス特性は、k1 ファクタ−で
1前後まで、焦点深度がほぼ一定の水準を保つという特
性を持っている。
On the other hand, the effective light source shown in the first embodiment has a small value of the k1 factor, and is effective in maintaining a high contrast at the time of defocus when forming an image near the k1 factor of 0.5. . The example of FIG. 3A is more outward than the example of FIG.
Since b, 2c, and 2d exist, the high-frequency characteristics are superior to those in FIG. 3 (B). Incidentally, the defocus characteristic at a portion of the effective light source away from the center of the pupil has a characteristic that the depth of focus keeps a substantially constant level up to about 1 by the k1 factor.

【0036】第4図は第3図(B)の形態をNA0.5 の
投影レンズ系を持つi線ステッパ−に適用した時の解像
力と焦点深度の関係を、光学像のコントラスト 70%を満
たす範囲内のデフォ−カスは焦点深度内(許容値)とし
て計算した例である。図中、曲線Aは、通常のレチクル
に対する従来法(σ=0.5 )での解像力と焦点深度の関
係、曲線Bが第3図(B)の場合の解像力と焦点深度の
関係を示す。ステッパ−の実用的に許容できる焦点深度
の限界を 1.5μm に設定すると、従来法での解像力の限
界は0.52μm であるのに対し、第3図(B)の場合に
は、ほぼ 0.4μmまで解像力が改善されている。これは
比にして約 30%の改善であり、この分野では非常に大き
なものである。又、実効的にはk1 ファクタ−で0.45程
度の解像力までは容易に達成できる。
FIG. 4 shows the relationship between the resolving power and the depth of focus when the embodiment of FIG. 3B is applied to an i-line stepper having a projection lens system of NA 0.5, which satisfies 70% of the contrast of an optical image. The defocus in the range is an example calculated as within the depth of focus (allowable value). In the figure, a curve A shows the relationship between the resolution and the depth of focus in the conventional method (σ = 0.5) for a normal reticle, and the relationship between the resolution and the depth of focus when the curve B is shown in FIG. 3 (B). If the limit of the practically acceptable depth of focus of the stepper is set to 1.5 μm, the limit of the resolution in the conventional method is 0.52 μm, whereas in the case of FIG. The resolution has been improved. This is an improvement of about 30%, which is very large in this field. Effectively, a resolution of about 0.45 with a k1 factor can be easily achieved.

【0037】尚、本発明の、瞳中心に有効光源を形成し
ないリング照明法との相違点は、瞳1において、微細パ
タ−ンの縦横パタ−ンの方向に相当するx軸及びy軸上
には有効光源のピ−クが存在していないことである。こ
れは、x及びy軸上に有効光源のピ−クを配置すると、
像のコントラストの落ちが大きく、大きな焦点深度を得
ることができないからである。従って、主として縦横パ
タ−ンで構成される微細パタ−ンの像投影に関して、本
発明は、リング照明法よりも改善された像質の像を得る
ことを達成した。
The difference between the present invention and the ring illumination method in which an effective light source is not formed at the pupil center is that the pupil 1 has an x-axis and a y-axis corresponding to the vertical and horizontal patterns of the fine pattern. Is that there is no effective light source peak. This means that by placing the peaks of the effective light source on the x and y axes,
This is because the contrast of the image largely drops, and a large depth of focus cannot be obtained. Accordingly, with respect to image projection of a fine pattern mainly composed of vertical and horizontal patterns, the present invention has achieved to obtain an image with improved image quality as compared with the ring illumination method.

【0038】又、本発明の有効光源の主たる各部分の光
量(光強度)は均一にも、ガウシアン分布のように不均
一にも、設定される。
In addition, the light amount (light intensity) of each main portion of the effective light source of the present invention is set to be uniform or non-uniform as in a Gaussian distribution.

【0039】第5図(A)、(B)、(C)は本発明の
第2実施例を示す図であり、本発明の方法で微細パタ−
ンの像を投影する半導体製造用投影露光装置を示す。
FIGS. 5A, 5B and 5C are views showing a second embodiment of the present invention, in which fine patterns are formed by the method of the present invention.
1 shows a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing that projects an image of a semiconductor device.

【0040】図中、11は、その発光部が楕円ミラ−の
第1焦点に設置される超高圧水銀灯、12は楕円ミラ
−、14、21、25、27は折り曲げミラ−、15は
露光量制御用シャッタ−、105はフィ−ルドレンズ、
16は波長選択用干渉フィルタ−、17はクロスNDフ
ィルタ−、18は所定の開口を備えた絞り部材、19
は、その光入射面が楕円ミラ−12の第2焦点に設置さ
れるオプチカルインテグレ−タ−、20、22は第1結
像レンズ系(20、22)の各レンズ、23はハ−フミ
ラ−、24はレチクル上の照明領域を規制する矩形開口
を備えるマスキングブレ−ド、26、28は第2結像レ
ンズ系(26、28)の各レンズ、30は最小線巾約2
um程度の主に縦横パタ−ンで構成された集積回路パタ
−ンが形成されたレチクル、31はレチクル30の回路
パタ−ンを1/5に縮小投影する縮小投影レンズ系、3
2はレジストが塗布されたウエハ−、33はウエハ−3
2を吸着保持するウエハ−チャック、34はウエハ−チ
ャック33を保持するXYステ−ジ、35は中央に開口
部35aを備える遮光膜が形成されたガラス板、36は
上面に開口部を備えたケ−ス、37はケ−ス36内に設
けた光電変換器、38はステ−ジ34の移動量を計測す
る為の不図示のレ−ザ−干渉計の一部を成すミラ−、4
0は、ブレ−ド24の受光面と光学的に等価な位置に置
かれ、ブレ−ド24と同様にインテグレ−タ−19の各
レンズから出射した光束がその上で互いに重なり合う、
所定の開口を備える遮光板、41は遮光板40の開口か
らの光を集光する集光レンズ、42は4分割デイテクタ
−を、示す。
In the figure, reference numeral 11 denotes an ultra-high pressure mercury lamp whose light emitting portion is set at the first focal point of an elliptical mirror, 12 denotes an elliptical mirror, 14, 21, 25 and 27 denote bending mirrors, and 15 denotes an exposure amount. Control shutter, 105 is a field lens,
16 is an interference filter for wavelength selection, 17 is a cross ND filter, 18 is a diaphragm member having a predetermined aperture, 19
Is an optical integrator whose light incident surface is set at the second focal point of the elliptical mirror 12, 20, 22 are each lens of the first imaging lens system (20, 22), and 23 is a half mirror. , 24 are masking blades having rectangular openings for regulating the illumination area on the reticle, 26 and 28 are each lens of the second imaging lens system (26, 28), and 30 is a minimum line width of about 2
a reticle on which an integrated circuit pattern composed mainly of vertical and horizontal patterns of about um is formed; 31 is a reduction projection lens system for reducing and projecting the circuit pattern of the reticle 30 to 1/5;
2 is a wafer coated with a resist, and 33 is a wafer-3
2, an XY stage for holding the wafer chuck 33; 35, a glass plate on which a light-shielding film having an opening 35a is formed in the center; and 36, an opening on the upper surface. Reference numeral 37 denotes a photoelectric converter provided in the case 36; 38, a mirror which forms a part of a laser interferometer (not shown) for measuring the amount of movement of the stage 34;
Numeral 0 is placed at a position optically equivalent to the light receiving surface of the blade 24, and the light beams emitted from the respective lenses of the integrator 19 overlap with each other, similarly to the blade 24.
A light-shielding plate having a predetermined opening, 41 is a condenser lens for condensing light from the opening of the light-shielding plate 40, and 42 is a four-divided detector.

【0041】この装置の特徴的な構成はインテグレ−タ
−19の前に置いたフィルタ−17及び絞り部材18で
ある。絞り部材18は、第5図(B)に示すように、装
置の光軸近傍の光を遮るリング状の開口を備えた、投影
レンズ系31の瞳面での有効光源の大きさ及び形状を定
める開口絞りであり、この開口の中心は装置の光軸と一
致している。又、フィルタ−17は、第5図(C)に示
すように、4個のNDフィルタ−を全体としてクロス状
に成るよう配列したものであり、この4個のNDフィル
タ−により絞り部材18のリング状開口の4か所に入射
する光の強度が10〜100パ−セント減衰しめられ
る。この4か所とは、とりもなおさず、投影レンズ系3
1の瞳面の、レチクル30の縦横パタ−ンの方向に相当
するxy軸上の4点を含む部分に対応する場所であり、
このフィルタ−17によって、投影レンズ系31の瞳面
のxy軸上の有効光源の光強度が弱まるようにしてい
る。
The characteristic structure of this device is a filter 17 and a throttle member 18 placed in front of an integrator 19. As shown in FIG. 5 (B), the aperture member 18 is provided with a ring-shaped opening that blocks light near the optical axis of the apparatus, and adjusts the size and shape of the effective light source on the pupil plane of the projection lens system 31. The center of this aperture coincides with the optical axis of the device. As shown in FIG. 5 (C), the filter 17 has four ND filters arranged so as to form a cross as a whole. The intensity of light incident on four places of the ring-shaped opening is attenuated by 10 to 100%. Anyway, these four places are the projection lens system 3
A location corresponding to a portion of the pupil plane including four points on the xy axis corresponding to the vertical and horizontal patterns of the reticle 30;
The filter 17 reduces the light intensity of the effective light source on the xy axis of the pupil plane of the projection lens system 31.

【0042】レチクル30は不図示のレチクルステ−ジ
に保持されている。そして、投影レンズ系31はフィル
タ−16により選択されたi線(波長365nm)の光
に対して設計されている。又、第1及び第2結像レンズ
系(20、22、26、28)はインテグレ−タ−19
の光出射面と投影レンズ系31の瞳面とが互いに共役に
なるよう設定され、第2結像レンズ系(26、28)は
ブレ−ド24の開口部のエッジとレチクル30の回路パ
タ−ン部とが互いに共役になるよう設定されている。
尚、ブレ−ド24は、レチクル30上の集積回路パタ−
ンの大きさに応じて開口部の大きさを調整できるよう
に、通常、4枚の夫々独立に可動なナイフエッジ状の先
端を持つ遮光板で構成され、不図示の装置全体の制御を
行うコンピュ−タ−の指令によって各遮光板の位置が制
御され、開口部の大きさが使用するレチクル30に最適
化される。
The reticle 30 is held on a reticle stage (not shown). The projection lens system 31 is designed for the light of the i-line (wavelength 365 nm) selected by the filter 16. Further, the first and second imaging lens systems (20, 22, 26, 28) are provided with an integrator-19.
The light exit surface of the reticle 30 and the pupil surface of the projection lens system 31 are set to be conjugate to each other. The second imaging lens system (26, 28) Are set to be conjugate with each other.
The blade 24 is an integrated circuit pattern on the reticle 30.
Normally, four light-shielding plates each having a knife-edge-shaped tip that are independently movable so as to be able to adjust the size of the opening according to the size of the opening are used to control the entire device (not shown). The position of each light shielding plate is controlled by a command from the computer, and the size of the opening is optimized for the reticle 30 to be used.

【0043】ハ−フミラ−23はインテグレ−タ−19
からの光束の一部を反射するミラ−で、ミラ−23で反
射した光は、遮光板40の開口を介してレンズ41に入
射し、レンズ41により4分割ディテクタ−42上に集
光される。4分割ディテクタ−の42の受光面は投影レ
ンズ系31の瞳面と光学的に等価になるよう設定されて
おり、この受光面上に絞り部材18で形成したリング状
の有効光源を投影する。4分割ディテクタ−42は、個
々のディテクタ−毎に各受光面に到達した光の強度に応
じた信号を出力し、4分割ディテクタ−42からの各出
力信号を加算することによりシャッタ−15の開閉制御
の為の積算信号を得る。
Half mirror 23 is an integrator 19
The light reflected by the mirror 23 is incident on the lens 41 through the opening of the light shielding plate 40, and is condensed on the four-divided detector 42 by the lens 41. . The light receiving surface of the four-divided detector 42 is set so as to be optically equivalent to the pupil surface of the projection lens system 31, and projects a ring-shaped effective light source formed by the diaphragm member 18 on this light receiving surface. The four-divided detector 42 outputs a signal corresponding to the intensity of light reaching each light receiving surface for each individual detector, and opens and closes the shutter 15 by adding each output signal from the four-divided detector 42. An integrated signal for control is obtained.

【0044】XYステ−ジ34上の部材35〜37は、
レチクル30の上方の照明系の性能チェック用の測定ユ
ニットであり、XYステ−ジ34は照明系のチエックを
行う際所定の位置に移動し、この測定ユニットを投影レ
ンズ系31の真下に持ってくる。この測定ユニットで、
ガラス板35の開口部35a及びケ−ス36の開口部を
介して、照明系を出て投影レンズ系31の像面に達した
光を光電変換器37へ導く。開口部35aの受光面は投
影レンズ系31像面位置にあり、必要であれば不図示の
焦点検出系(ウエハ−32の表面の高さを検出する周知
のセンサ−)とXYステ−ジ34に内蔵された測定ユニ
ット駆動系とを用い、開口部35の装置の光軸方向の高
さが調整される。ガラス板35はケ−ス36に取り取り
付けられており、ケ−ス36は前述の通り中央に開口部
が開いているが、ここでは、このケ−ス36の開口部が
ガラス板35の開口部と所定量だけずらせるように、測
定ユニットが組まれている。ケ−ス36の開口部が置か
れる位置は投影レンズ系31の像面側のNAの大きい場
所で且つ像面から十分離れている。従ってケ−ス36の
開口部の受光面では、投影レンズ系31の瞳面での光分
布がそのまま現れる。本実施例では、この測定ユニット
は使用しない。従って、この測定ユニットの使用法の説
明は後の実施例で説明する。
The members 35 to 37 on the XY stage 34 are
The XY stage 34 is a measurement unit for checking the performance of the illumination system above the reticle 30. The XY stage 34 moves to a predetermined position when checking the illumination system, and holds the measurement unit directly below the projection lens system 31. come. In this measurement unit,
Light exiting the illumination system and reaching the image plane of the projection lens system 31 is guided to the photoelectric converter 37 through the opening 35a of the glass plate 35 and the opening of the case 36. The light receiving surface of the opening 35a is located at the image plane position of the projection lens system 31, and if necessary, a focus detection system (not shown) (a well-known sensor for detecting the height of the surface of the wafer 32) and the XY stage 34 The height of the opening 35 in the optical axis direction of the device is adjusted by using the measurement unit drive system built in the device. The glass plate 35 is attached to the case 36, and the case 36 has an opening in the center as described above. Here, the opening of the case 36 is the opening of the glass plate 35. The measuring unit is assembled so as to be shifted from the unit by a predetermined amount. The position where the opening of the case 36 is placed is a place where the NA on the image plane side of the projection lens system 31 is large and is sufficiently far from the image plane. Therefore, the light distribution on the pupil plane of the projection lens system 31 appears on the light receiving surface of the opening of the case 36 as it is. In this embodiment, this measuring unit is not used. Therefore, a description of how to use this measurement unit will be given in a later embodiment.

【0045】本実施例では、フィルタ−17と絞り部材
18の作用により、投影レンズ系31の瞳面に、全体と
してリング状を成しレチクル30の縦横パタ−ンの方向
に相当するxy軸上の4点を含む部分の強度が他の部分
よりも低い有効光源を形成しつつ、照明系(11、1
2、14、15、105、16、17、18、19、2
0、21、22、23、24、25、26、27、2
8)により、レチクル30の回路パタ−ンを均一な照度
で照明し、投影レンズ系31により回路パタ−ン像をウ
エハ−32上に投影して、ウエハ−32のレジストに回
路パタ−ン像を転写している。このような投影露光によ
る効果は先に第3図及び第4図を使って説明した通りで
あり、ウエハ−32のレジストに、i線で、安定して、
鮮明な0.4μmの微細パタ−ンを記録できる。
In this embodiment, due to the action of the filter 17 and the aperture member 18, the pupil plane of the projection lens system 31 has a ring shape as a whole and is on the xy axis corresponding to the vertical and horizontal pattern directions of the reticle 30. While forming an effective light source in which the intensity of the portion including the four points is lower than that of the other portions, the illumination system (11, 1
2, 14, 15, 105, 16, 17, 18, 19, 2,
0, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 2
8), the circuit pattern of the reticle 30 is illuminated with uniform illuminance, the circuit pattern image is projected on the wafer 32 by the projection lens system 31, and the circuit pattern image is formed on the resist of the wafer 32. Is being transcribed. The effect of such projection exposure is as described above with reference to FIGS. 3 and 4, and the resist on the wafer 32 is stably applied with i-line.
A clear fine pattern of 0.4 μm can be recorded.

【0046】又、ここでは、フィルタ−17と絞り部材
18をインテグレ−タ−19の前に置いているが、フィ
ルタ−17と絞り部材18をインテグレ−タ−19の直
後に置いてもいい。又、後述する第3実施例で使用する
第6図(B)に示す絞り部材18を、フィルタ−17と
絞り部材18より成る系の代わりに使用してもいい。第
6図(A)、(B)は本発明の第3実施例を示す図であ
り、本発明の方法で微細パタ−ンの像を投影する半導体
製造用投影露光装置の他の例を示す。
Although the filter 17 and the aperture member 18 are located before the integrator 19, the filter 17 and the aperture member 18 may be located immediately after the integrator 19. In addition, a diaphragm member 18 shown in FIG. 6B used in a third embodiment to be described later may be used instead of the system including the filter 17 and the diaphragm member 18. 6 (A) and 6 (B) are views showing a third embodiment of the present invention, and show another example of a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor which projects a fine pattern image by the method of the present invention. .

【0047】図中、第5図で示した部材と同じ部材又は
同じ機能を持つ部材には、第5図で付した番号と同じ番
号を付している。従って、第5図の装置と本実施例の装
置を比較すると、本実施例の構成で第5図の装置と異な
っている点は、第6図(B)に示すように絞り部材18
の開口部が4個の独立した開口より成る点、クロスND
フィルタ−の代わりに部材18の各独立開口に対応させ
て4個の独立なフィルタ−17a、17b、17c、1
7dを設けている点、更にミラ−12とミラ−14の間
に4角錐プリズム13を挿入している点である。
In the figure, the same members as those shown in FIG. 5 or members having the same functions are given the same numbers as those given in FIG. Therefore, comparing the apparatus of FIG. 5 with the apparatus of the present embodiment, the difference between the apparatus of FIG. 5 and the apparatus of FIG. 5 is that, as shown in FIG.
Cross ND, the point where the opening of
Instead of the filters, four independent filters 17a, 17b, 17c, 1
7d, and a quadrangular pyramid prism 13 is inserted between the mirrors 12 and 14.

【0048】又、本実施例では、4分割ディテクタ−4
2からの出力をシャッタ−15の開閉制御以外の用途に
も使用し、測定ユニット(35−37)も使用する。
In this embodiment, the four-divided detector-4
The output from 2 is used for purposes other than the opening / closing control of the shutter 15, and the measurement unit (35-37) is also used.

【0049】以下、前記実施例との相違点を重点的に説
明しながら、本実施例の作用効果を述べる。
Hereinafter, the operation and effect of this embodiment will be described with emphasis on differences from the above embodiment.

【0050】4角錐プリズム13、フィルタ−17a、
17b、17c、17d及び絞り部材18を置かない状
態で、水銀灯11からの光によりインテグレ−タ19を
照明すると、インテグレ−タ19の光射出面で中心に高
いピ−クを持つガウシアン分布に似た光量分布の2次光
源が生じてしまう。インテグレ−タ−19の光射出面は
投影レンズ系31の瞳面と共役であるから、この瞳面に
は、瞳中心に光量分布のピ−クを持つ有効光源ができ
る。既に説明した様に、本発明で用いる有効光源は瞳中
心でピ−クを示さない光量分布を持つものであるから、
前記実施例の如くインテグレ−タ−19の中心部付近に
入射する光を遮る必要がある。しかしながら、絞り部材
18を単にインテグレタ−19の前に置いた場合、水銀
灯11からの光の大部分をけってしまい、光量損失が大
きくなる。そこで、本実施例では、楕円ミラ−12の直
後に四角錐プリズム13を挿入して、オプティカルイン
テグレ−タ−19上での照度分布をコントロ−ルする。
A quadrangular pyramid prism 13, a filter 17a,
When the integrator 19 is illuminated with the light from the mercury lamp 11 without the 17b, 17c, 17d and the stop member 18, the integrator 19 resembles a Gaussian distribution having a high peak at the center on the light exit surface of the integrator 19. This results in a secondary light source having a distributed light quantity. Since the light exit plane of the integrator 19 is conjugate with the pupil plane of the projection lens system 31, an effective light source having a peak of the light amount distribution at the pupil center is formed on this pupil plane. As described above, the effective light source used in the present invention has a light amount distribution that does not show a peak at the center of the pupil.
It is necessary to block light incident near the center of the integrator 19 as in the above embodiment. However, if the aperture member 18 is simply placed in front of the integrator 19, most of the light from the mercury lamp 11 is cut off, resulting in a large light loss. Therefore, in this embodiment, the quadrangular pyramid prism 13 is inserted immediately after the elliptical mirror 12 to control the illuminance distribution on the optical integrator 19.

【0051】水銀灯11は、その発光部が楕円ミラ−1
2の第1焦点位置と一致するように置かれており、水銀
灯11から発し楕円ミラ−12で反射した光は、四角錐
プリズム13により相異なる方向に偏向された4本の光
束に変換される。この4本の光束はミラ−14で反射さ
れシャッタ−15の位置に到達する。そして、シャッタ
−15が開いていれば、そのままフィルタ−16に入射
し、フィルタ−16により、レチクル30の像をウェハ
−32上のレジスト(感光層)に投影する投影レンズ系
31が最も良い性能を発揮できる様に、水銀灯11の発
光スペクトルからi線が選択される。
The light emitting part of the mercury lamp 11 has an elliptical mirror-1.
2, the light emitted from the mercury lamp 11 and reflected by the elliptical mirror 12 is converted by the quadrangular pyramid prism 13 into four light beams deflected in different directions. . These four light beams are reflected by the mirror 14 and reach the position of the shutter 15. If the shutter 15 is open, the light enters the filter 16 as it is, and the projection lens system 31 that projects the image of the reticle 30 onto the resist (photosensitive layer) on the wafer 32 by the filter 16 has the best performance. Is selected from the emission spectrum of the mercury lamp 11 so that

【0052】フィルタ−16からの4本の光束は、夫
々、フィ−ルドレンズ105を通過した後、本実施例の
重要な要素であるフィルタ−17a、17b、17c、
17dに入射する。この4個のフィルタ−は、4本の光
束の光量が互いにほぼ同じになるようにし、これにより
インテグレ−タ−19の光出射面及び投影レンズ系31
の瞳面に形成する有効光源の4個の部分間の光量の対称
性を補正する補正部材である。各フィルタ−の光量減衰
作用を調節する場合には、各フィルタ−毎に数種類のN
Dフィルタ−を用意しておきNDフィルタ−を切り換え
て調節してもいいし、各フィルタ−を干渉フィルタ−で
構成し、この干渉フィルタ−の狭帯域性を利用し、この
干渉フィルタ−を傾けることにより調節してもいい。
After passing through the field lens 105, the four light beams from the filter 16 are passed through the field lens 105, respectively, and then the filters 17a, 17b, 17c,
17d. These four filters make the light amounts of the four light beams substantially equal to each other, whereby the light exit surface of the integrator 19 and the projection lens system 31 are formed.
Is a correction member for correcting the symmetry of the amount of light between the four portions of the effective light source formed on the pupil plane of FIG. When adjusting the light attenuation function of each filter, several types of N
A D filter may be prepared and adjusted by switching the ND filter. Alternatively, each filter may be constituted by an interference filter, and the interference filter may be tilted by utilizing the narrow band characteristic of the interference filter. It may be adjusted depending on the situation.

【0053】絞り部材18は、フィルタ−17a、17
b、17c、17dからの4本の光束を受ける。この絞
り部材18は、第6図(B)に示すように4個の円形開
口を備えており、4個の円形開口の夫々と、フィルタ−
17a、17b、17c、17dからの4本の光束と
が、一対一に対応する。そして、絞り部材18の4個の
開口からの光でインテグレ−タ−19が照明され、イン
テグレ−タ−19の光出射面及び投影レンズ系31の瞳
面に、絞り部材18の開口に対応する、第3図(A)で
示した有効光源が形成される。
The diaphragm member 18 includes filters 17a and 17
b, 17c, and 17d. The diaphragm member 18 has four circular openings as shown in FIG. 6 (B), and each of the four circular openings is provided with a filter.
The four light beams from 17a, 17b, 17c, and 17d correspond one-to-one. Then, the integrator 19 is illuminated with light from the four apertures of the aperture member 18, and the light exit surface of the integrator 19 and the pupil surface of the projection lens system 31 correspond to the aperture of the aperture member 18. The effective light source shown in FIG. 3A is formed.

【0054】通常、絞り部材18の開口形状は、インテ
グレ−タ−19を構成する各微小レンズの外形に対応し
た形状に設定される。従って、各微小レンズの断面が六
角形である場合には、開口形状も微小レンズの六角形に
沿った形にする。
Normally, the aperture shape of the aperture member 18 is set to a shape corresponding to the outer shape of each minute lens constituting the integrator 19. Therefore, when the cross section of each microlens is hexagonal, the aperture shape is also formed along the hexagon of the microlens.

【0055】インテ−グレ−タ−19からの光は、レン
ズ20、ミラ−21、レンズ22、ハ−フミラ−23を
介してブレ−ド24に向けられる。この時、前述した様
に、インテグレ−タ−19の各レンズからの光束がブレ
−ド24上で互いに重なり、ブレ−ド24が均一な照度
で照明される。又、ハ−フミラ−23は、インテグレ−
タ−19の各レンズからの光束の一部分づつを反射し
て、反射光により遮光板40を照明する。遮光板40の
開口部からの光がレンズ41により4分割ディテクタ−
42上に集光される。
The light from the integrator 19 is directed to the blade 24 via the lens 20, the mirror 21, the lens 22, and the half mirror 23. At this time, as described above, the light beams from each lens of the integrator 19 overlap each other on the blade 24, and the blade 24 is illuminated with uniform illuminance. Half mirror 23 is an Integra
A part of the light beam from each lens of the lens 19 is reflected, and the light shielding plate 40 is illuminated by the reflected light. The light from the opening of the light shielding plate 40 is divided into four parts by a lens 41.
The light is focused on 42.

【0056】ブレ−ド24の開口部を通過した光は、ミ
ラ−25、レンズ26、ミラ−27及びレンズ28によ
りレチクル30に向けられる。ブレ−ド24の開口部と
レチクル30の回路パタ−ン部とは互いに共役であるか
ら、インテグレ−タ−19の各レンズからの光束がレチ
クル30上でも重なり合い、レチクル30を均一な照度
で照明する。そして、レチクル30の回路パタ−ンの像
が、投影レンズ系31により投影される。
The light passing through the opening of the blade 24 is directed to the reticle 30 by the mirror 25, the lens 26, the mirror 27 and the lens 28. Since the opening of the blade 24 and the circuit pattern of the reticle 30 are conjugate to each other, the light beams from the lenses of the integrator 19 also overlap on the reticle 30, illuminating the reticle 30 with uniform illuminance. I do. Then, an image of the circuit pattern of the reticle 30 is projected by the projection lens system 31.

【0057】4分割ディテクタ−42の各ディテクタ−
は、第3図(A)に示す如き有効光源の互いに分離した
4つの部分の夫々に対応しており、各部分の光量を独立
に検出できる。各ディテクタ−の出力を加え合わせれば
シャッタ−15の開閉制御を行うことができるのは、前
述した通りである。一方、各ディテクタ−の出力を互い
に比較することによって有効光源の個々の部分の光量の
割合がアンバランスになっていないかどうかのチェック
を行う。この時、4分割ディテクタ−42の各ディテク
タ−相互のキャリブレ−ションを行うことがチェックの
際の信頼性を高めることに通じる。このキャリブレ−シ
ョンについては後述する。
Each detector of the quadrant detector 42
Correspond to each of the four parts of the effective light source which are separated from each other as shown in FIG. 3 (A), and the light amount of each part can be detected independently. As described above, the shutter 15 can be opened and closed by adding the outputs of the respective detectors. On the other hand, by comparing the outputs of the detectors with each other, it is checked whether or not the proportions of the light amounts of the individual portions of the effective light source are unbalanced. At this time, performing the calibration between the detectors of the four-divided detector 42 leads to increasing the reliability at the time of checking. This calibration will be described later.

【0058】装置の瞳面に形成される有効光源の形状は
インテグレ−タ−19の形状に対応したものになる。イ
ンテグレ−タ−19自体は微小なレンズの集まりである
為、有効光源の光量分布を細かく見ると、個々の微小レ
ンズの形状に対応した離散的なものとなっているが、マ
クロな観点で見れば第3図(A)に示す光量分布が実現
されている。
The shape of the effective light source formed on the pupil plane of the device corresponds to the shape of the integrator 19. Since the integrator 19 itself is a collection of minute lenses, the light amount distribution of the effective light source is discrete when viewed in detail, corresponding to the shape of each minute lens. For example, the light amount distribution shown in FIG. 3A is realized.

【0059】本実施例では光量モニター(23、40〜
42)と測定ユニット(35〜37)を用いて有効光源
の光量分布のチェックを行う。この為に、XYステージ
34を動かして測定ユニット(35〜37)を投影レン
ズ系31の真下に持ってくる。この測定ユニットで、ガ
ラス板35の開口部35a及びケース36の開口部を介
して、照明系を出て投影レンズ系31の像面に達した光
を光電変換器37へ導く。開口部35aの受光面は投影
レンズ系31の像面位置に設定されている。ガラス板3
5はケース36に取り付けられており、ケース36は前
述の通り中央に開口部が開いているが、ここでは、この
ケース36の開口部がガラス板35の開口部と所定量だ
けずらせるように、測定ユニットが組まれている。本実
施例の照明系により照明を行った場合、ケース36の上
面では、第3図(A)に示す有効光源の4つの部分が分
離して現れる。ケース36の開口は、ブレード24の開
口部と同じように形状及び大きさが変更可能にできてお
り、不図示の駆動系により開口の大きさを変えることに
より、有効光源の4つの部分を個別に検出することと、
有効光源の4つの部分を一度に検出することができる。
一方、光電変換器37はガラス板35の開口35aを通
過する光束を全て受光し得る面積の受光部を持ってい
る。尚、光電変換器37の受光部の面積が大きくなりす
ぎて電気系の応答特性が劣化する場合には、ガラス板3
5と光電変換器37の間に集光レンズを入れ、このレン
ズによりガラス板35の開口35aからの光束を集光
し、光電変換器37の受光部の面積を小さくして応答特
性を改善することができる。又、ケース36の開口を有
効光源の4つの部分を一度に検出することができるよう
に設定している状態で、XYステージ34を像面に沿っ
て動かすことにより、像面照度の均一性を測ることもで
きる。
In this embodiment, the light amount monitors (23, 40 to
42) and the measurement unit (35 to 37) is used to check the light amount distribution of the effective light source. For this purpose, the XY stage 34 is moved to bring the measurement units (35 to 37) directly below the projection lens system 31. In this measurement unit, the light that exits the illumination system and reaches the image plane of the projection lens system 31 is guided to the photoelectric converter 37 through the opening 35a of the glass plate 35 and the opening of the case 36. The light receiving surface of the opening 35a is set at the image plane position of the projection lens system 31. Glass plate 3
5 is attached to a case 36, and the case 36 has an opening at the center as described above. Here, the opening of the case 36 is shifted from the opening of the glass plate 35 by a predetermined amount. , Measuring unit. When illumination is performed by the illumination system of the present embodiment, four portions of the effective light source shown in FIG. The shape and size of the opening of the case 36 can be changed in the same manner as the opening of the blade 24. By changing the size of the opening using a drive system (not shown), the four portions of the effective light source can be individually formed. To detect
Four parts of the effective light source can be detected at once.
On the other hand, the photoelectric converter 37 has a light receiving portion having an area capable of receiving all light beams passing through the opening 35a of the glass plate 35. If the response area of the electric system deteriorates due to the area of the light receiving section of the photoelectric converter 37 becoming too large, the glass plate 3
A condensing lens is inserted between the photoelectric conversion device 5 and the photoelectric converter 37, and the light beam from the opening 35a of the glass plate 35 is condensed by the lens to reduce the area of the light receiving portion of the photoelectric converter 37 to improve the response characteristics. be able to. In addition, by moving the XY stage 34 along the image plane while the opening of the case 36 is set so that the four portions of the effective light source can be detected at one time, the uniformity of the image plane illuminance is improved. You can also measure.

【0060】ケ−ス36の開口を動かして有効光源の各
部分の光量(強度)を測った結果は、照明系側にある4
分割ディテクタ−42の対応するディテクタ−の出力と
の比較が行われる。つまり、XYステ−ジ34側にある
光電変換器37を参照ディテクタ−として使用し、4分
割ディテクタ−42の出力をキヤリブレ−ションできる
ため、安定した状態で有効光源の経時変化をモニタ−し
ていくことができる。そして4分割ディテクタ−42又
は光電変換器37によって有効光源の各部分間の光量の
アンバランスを検出し、その結果に基づいて、フィルタ
−17a、17b、17c、17dが、有効光源の各部
分の光量のマッチングが図られるよう調整される。
The result of measuring the light amount (intensity) of each part of the effective light source by moving the opening of the case 36 is shown in FIG.
A comparison with the output of the corresponding detector of the split detector 42 is made. That is, since the photoelectric converter 37 on the XY stage 34 side is used as a reference detector and the output of the four-divided detector 42 can be calibrated, the change over time of the effective light source can be monitored in a stable state. I can go. Then, the imbalance of the light amounts between the respective portions of the effective light source is detected by the four-division detector 42 or the photoelectric converter 37, and based on the result, the filters 17a, 17b, 17c, and 17d determine the respective portions of the effective light source. The adjustment is performed so that the light amount is matched.

【0061】本実施例では、第6図(B)の絞り部材1
8の作用により、投影レンズ系31の瞳面に、第3図
(A)に示す、レチクル30の縦横パタ−ンの方向に相
当するxy軸上及び瞳中心(光軸)上に光量分布のピ−
クを持たない有効光源を形成しつつ、照明系(11、1
2、13、14、15、16、17、18、19、2
0、21、22、23、24、25、26、27、2
8)により、レチクル30の回路パタ−ンを均一な照度
で照明し、投影レンズ系31により回路パタ−ン像をウ
エハ−32上に投影して、ウエハ−32のレジストに回
路パタ−ン像を転写している。このような投影露光によ
る効果は先に第3図及び第4図を使って説明した通りで
あり、ウエハ−32のレジストに、i線で、安定して、
大きな焦点深度で、鮮明な0.4μmの微細パタ−ンを
記録できる。
In this embodiment, the diaphragm member 1 shown in FIG.
Due to the operation of 8, the light amount distribution on the xy axis and the pupil center (optical axis) corresponding to the vertical and horizontal patterns of the reticle 30 shown in FIG. Bee
The illumination system (11, 1) is formed while forming an effective light source having no
2, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 2,
0, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 2
8), the circuit pattern of the reticle 30 is illuminated with uniform illuminance, the circuit pattern image is projected on the wafer 32 by the projection lens system 31, and the circuit pattern image is formed on the resist of the wafer 32. Is being transcribed. The effect of such projection exposure is as described above with reference to FIGS. 3 and 4, and the resist on the wafer 32 is stably applied with i-line.
A sharp fine pattern of 0.4 μm can be recorded with a large depth of focus.

【0062】第7図は本発明の第4実施例を示す図であ
り、第6図の半導体製造用投影露光装置の改良例を示す
部分的概略図である。従って、第7図では、第6図の実
施例と同じ部材については第6図と全く同じ番号が付け
られている。
FIG. 7 is a view showing a fourth embodiment of the present invention, and is a partial schematic view showing an improved example of the projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor shown in FIG. Accordingly, in FIG. 7, the same members as those in the embodiment of FIG. 6 are given the same numbers as those in FIG.

【0063】図中、11は超高圧水銀灯、12は楕円ミ
ラ−である。ここでは楕円ミラ−12から出た光をビ−
ムスプリッタ−群(51、53)で分割している。第3
図(A)に示す4つの部分を持つ有効光源を形成する為
に、楕円ミラ−12から出た光を第1ビ−ムスプリッタ
−51、第2ビ−ムスプリッタ−53で順次分割してい
る。52は光路の折り曲げミラ−である。第2ビ−ムス
プリッタ−53は第1ビ−ムスプリッタ−51で分割さ
れた2本の光束の双方の光路にまたがって斜設されてお
り、紙面に沿って進行する2本の光束を夫々分割し、夫
々の光束の一部を紙面と垂直方向に曲げる。夫々の光束
の他の部分は図示する通り紙面に沿って進む。又、第2
ビ−ムスプリッタ−53から前記一部の光束の光路には
ミラ−光学系があって、前記一部の光束を反射して前記
他の部分の光路と平行な別な光路に向ける。こうしてビ
−ムスプリッタ−群(51、53)及びミラ−52と不
図示のミラ−光学系とにより4つに分けられた光路は、
インテグレ−タ−19の光出射面で第3図(A)に示す
ような光分布の2次光源を作るよう結合される。これに
より、投影レンズ系31の瞳面に第3図(A)に示す有
効光源が形成される。
In the figure, 11 is an extra-high pressure mercury lamp, and 12 is an elliptical mirror. Here, the light emitted from the elliptical mirror 12 is beamed.
It is divided by a group of splitters (51, 53). Third
In order to form an effective light source having four parts shown in FIG. 3A, the light emitted from the elliptical mirror 12 is sequentially divided by a first beam splitter 51 and a second beam splitter 53. I have. 52 is a bending mirror for the optical path. The second beam splitter 53 is disposed obliquely over both optical paths of the two light beams split by the first beam splitter 51, and each of the two light beams travels along the paper surface. The light is split and a part of each light beam is bent in a direction perpendicular to the plane of the drawing. The other part of each light beam travels along the paper as shown. Also, the second
A mirror optical system is provided in the optical path of the part of the light beam from the beam splitter 53 to reflect the part of the light beam and direct it to another light path parallel to the optical path of the other part. Thus, the optical paths divided into four by the beam splitter group (51, 53) and the mirror 52 and the mirror optical system (not shown) are as follows.
The light exit surface of the integrator 19 is coupled to form a secondary light source having a light distribution as shown in FIG. Thus, an effective light source shown in FIG. 3A is formed on the pupil plane of the projection lens system 31.

【0064】紙面内にある分割された2つの光路には、
夫々、リレ−レンズ61a、61bが置かれ、このリレ
−レンズ61a、61bの作用で、各光路を進む光がイ
ンテグレ−タ−19上に集光せしめられる。第1ビ−ム
スプリッタ−の挿入の結果、両光路の光路長が互いに異
なる為、リレ−レンズ61a、61bの構成及び焦点距
離は互いに少しずつ異なっている。これは紙面内にない
一対の光路に置かれる不図示の一対のリレ−レンズにつ
いても同様である。
In the two divided optical paths in the paper,
The relay lenses 61a and 61b are placed, respectively, and the light traveling in each optical path is converged on the integrator 19 by the action of the relay lenses 61a and 61b. As a result of the insertion of the first beam splitter, since the optical path lengths of the two optical paths are different from each other, the configurations and the focal lengths of the relay lenses 61a and 61b are slightly different from each other. The same applies to a pair of relay lenses (not shown) placed in a pair of optical paths not in the plane of the drawing.

【0065】63はビ−ムスプリッタ−群(51、5
3)により得た4本の光束の夫々について開閉制御がで
きるシャッタ−、16a、16bは紙面内にある分割さ
れた2つの光路に置いた波長選択フィルタ−で、紙面外
の他の2つの光路の夫々にも同様のフィルタ−が置かれ
る。これらのフィルタ−は、前記実施例のフィルタ−1
6と同様、水銀灯11からの光からi線を取り出す。1
7a、17bが、紙面内にある分割された2つの光路に
置いた、有効光源の各部分の光量を調整する為のフィル
タ−であり、紙面外の他の2つの光路の夫々にも同様の
フィルタ−が置かれる。そして、、これらのフィルタ−
の機能は前記実施例のフィルタ−17a、17b、17
c、17dと同様の機能を持つ。
Reference numeral 63 denotes a beam splitter group (51, 5).
Shutters that can control opening and closing of each of the four light beams obtained in 3), 16a and 16b are wavelength selection filters placed on two divided light paths in the drawing, and the other two light paths outside the drawing. Are also provided with similar filters. These filters are the filter-1 of the above embodiment.
As in 6, i-line is extracted from the light from the mercury lamp 11. 1
Reference numerals 7a and 17b denote filters for adjusting the amounts of light of the respective portions of the effective light source, which are placed in two divided optical paths in the plane of the paper. The same applies to each of the other two optical paths outside the plane of the paper. A filter is placed. And these filters-
Functions of the filters 17a, 17b, 17
It has the same functions as c and 17d.

【0066】又、本実施例では、インテグレ−タ−に至
る光路を空間的に4つ分割した為、インテグレ−タを4
個の小型インテグレ−タ−の集合により構成した。光路
の重なり具合の関係から、ここではインテグレ−タ−1
9a、19bのみを図示している。インテグレ−タ−以
降の構成は前記実施例と同じなので、これ以上の説明は
省略する。
In this embodiment, since the optical path leading to the integrator is spatially divided into four, the integrator is divided into four.
It consisted of a set of small integrators. Because of the degree of overlap of the optical paths, here the integrator-1
Only 9a and 19b are shown. Since the configuration after the integrator is the same as that of the above-described embodiment, further description is omitted.

【0067】第8図は本発明の第5実施例を示す図であ
り、本発明の方法で微細パタ−ンの像を投影する半導体
製造用投影露光装置の、更に他の例を示す部分的概略図
である。
FIG. 8 is a view showing a fifth embodiment of the present invention, and is a partial view showing still another example of a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor for projecting a fine pattern image by the method of the present invention. It is a schematic diagram.

【0068】本実施例の装置は、有効光源の位置を時間
的に移動させることにより等価的に第3図(A)に示す
ような有効光源を瞳面に形成ながら回路パタ−ン像を投
影露光する。第8図では前記各実施例と同じ部材につい
ては前記各実施例と同じ番号が付けられている。従っ
て、図中、11は超高圧水銀灯、12楕円ミラ−、14
は折り曲げミラ−、15はシャッタ−、16は波長選択
用干渉フィルタ−、19がオプティカルインテグレ−タ
−を示し、不図示の、投影レンズ系31以降の系は前記
各実施例のものと同一である。
The apparatus of this embodiment projects a circuit pattern image while moving the position of the effective light source over time to form an effective light source as shown in FIG. 3A on the pupil plane. Expose. In FIG. 8, the same members as those in the above embodiments are given the same numbers as those in the above embodiments. Therefore, in the figure, reference numeral 11 denotes an ultra-high pressure mercury lamp, 12 an elliptical mirror, 14
Denotes a bending mirror, 15 denotes a shutter, 16 denotes an interference filter for wavelength selection, 19 denotes an optical integrator, and a system (not shown) after a projection lens system 31 is the same as that of each of the above embodiments. is there.

【0069】本実施例の特徴的な構成は、インテグレ−
タ−19の後ろに時間的に動く平行平板71を置いたこ
とにある。平行平板71は照明光学系の光軸に対して斜
めに配置されており、図示する通り光軸に対する傾角が
変化するよう揺動して光軸をずらす役割を行う。従っ
て、レチクル30側から、平行平板71を通してインテ
グレ−タ−19を観察すると、平行平板71の揺動に伴
ってインテグレ−タ−19が上下又は左右に移動する様
に見える。ここでは平行平板71が光軸を中心にした回
転運動もできるように平行平板を支持しているので、平
行平板71を光軸に対して所定角度傾けた状態で回転さ
せることにより、投影レンズ系31の瞳面において、単
一有効光源が光軸(瞳中心)から離れたある半径の円周
上の任意の位置に配置できることになる。そして実際の
露光時には、平行平板71を動かして単一有効光源が所
定の位置に来た時、平行平板71の姿勢が固定され、所
定の時間露光が行われる。この動作を第3図(A)に示
した有効光源の4個の部分の各々に単一有効光源ができ
るよう4回行なうことによって1つのショットの露光が
完了する。
The characteristic structure of this embodiment is the
That is, a parallel flat plate 71 that moves with time is placed behind the tar 19. The parallel flat plate 71 is disposed obliquely with respect to the optical axis of the illumination optical system, and plays a role of shifting the optical axis by swinging so as to change the inclination angle with respect to the optical axis as shown in the figure. Therefore, when the integrator 19 is observed from the reticle 30 side through the parallel plate 71, it appears that the integrator 19 moves up and down or left and right with the swing of the parallel plate 71. Here, since the parallel flat plate 71 supports the parallel flat plate so as to be capable of rotating around the optical axis, the parallel flat plate 71 is rotated at a predetermined angle with respect to the optical axis to thereby rotate the projection lens system. In the 31 pupil planes, a single effective light source can be arranged at any position on the circumference of a certain radius away from the optical axis (pupil center). At the time of actual exposure, when the single effective light source comes to a predetermined position by moving the parallel flat plate 71, the attitude of the parallel flat plate 71 is fixed, and exposure is performed for a predetermined time. This operation is performed four times so that a single effective light source is formed in each of the four portions of the effective light source shown in FIG. 3A, thereby completing the exposure of one shot.

【0070】本実施例では、光源として水銀灯11を使
用しているが、光源がエキシマレ−ザ−の様にパルス発
光を行うようなものである時には、平行平板71の動き
を連続的な動きとし、平行平板71が所定の位置に来た
時に光源を発光させるといった、露光制御を行ってもい
い。この時、光源としてエキシマレ−ザ−を使用し、平
行平板71の光軸回りの回転の周期をエキシマレ−ザ−
の発光の繰り返し周期とマッチングさせると都合が良
い。例えば、レ−ザ−が200Hzで発光しているとす
ると、1回の発光ごとに有効光源が隣の象限に移る様に
平行平板71の回転数を制御すれば、効率の良い露光を
行うことができる。
In this embodiment, the mercury lamp 11 is used as the light source. However, when the light source emits a pulse light like an excimer laser, the movement of the parallel flat plate 71 is set as a continuous movement. Exposure control may be performed such that the light source emits light when the parallel plate 71 reaches a predetermined position. At this time, an excimer laser is used as a light source, and the period of rotation of the parallel plate 71 around the optical axis is adjusted by the excimer laser.
It is convenient to match with the light emission repetition period. For example, assuming that the laser emits light at 200 Hz, efficient exposure can be performed by controlling the rotation speed of the parallel plate 71 so that the effective light source moves to the next quadrant each time light emission is performed. Can be.

【0071】このように時間的に単一有効光源が移動す
る方式を採る場合、瞳上の幾つかの部分に形成される有
効光源部が同一光源からの光エネルギ−で作られる為、
瞳面上で分離された有効光源部の強度を互いに常に同じ
に設定することが容易である。本実施例で前記各実施例
にあるような有効光源光量補正用のフィルタ−17を置
かなかったのは、この理由によっている。
In the case where a method in which a single effective light source moves in time as described above is employed, the effective light source portions formed in several parts on the pupil are made of light energy from the same light source.
It is easy to always set the intensities of the effective light source sections separated on the pupil plane to be always the same. It is for this reason that the filter 17 for correcting the effective light source light amount as in the above embodiments is not provided in this embodiment.

【0072】さて、平行平板71を通過した光は、レン
ズ72、ハ−フミラ−73、レンズ74を介してレチク
ル30を均一照明する。本実施例では前記各実施例では
置いてた第1結像光学系がない為に、前記各実施例のブ
レ−ド24とは違うブレ−ド78をレチクル30の近く
に配置した。このブレ−ド78は、ブレ−ド24と構成
及び機能が同じであり、レチクル30上に形成した回路
パタ−ンの大きさに応じてその開口部の大きさが可変で
ある。
The light passing through the parallel flat plate 71 uniformly illuminates the reticle 30 via the lens 72, the half mirror 73, and the lens 74. In this embodiment, a blade 78 different from the blade 24 of each embodiment is arranged near the reticle 30 because there is no first imaging optical system set in each embodiment. The blade 78 has the same configuration and function as the blade 24, and the size of the opening is variable according to the size of the circuit pattern formed on the reticle 30.

【0073】ミラー73は入射光の大部分を反射する一
方、入射光の一部分を透過させて露光量制御用の光量モ
ニターに光を導く。75はコンデンサレンズ、76はレ
チクル30と光学的に等価な位置にあるピンホール板
で、ミラー73からの光がレンズ75によりピンホール
板76に集光され、ピンホール板76のピンホールを通
過した光がフォトディテクター77で受光され、フォト
ディテクター77から入射光の強度に応じた信号が出力
される。装置の不図示のコンピュータは、この信号に基
づいてシャッター15の開閉制御を行う。尚、本実施例
では有効光源間の各部分の光量比をモニターする必要が
ないので、フォトディテクター77は特に4分割ディテ
クターである必要はない。
The mirror 73 reflects most of the incident light while transmitting a part of the incident light to guide the light to a light amount monitor for controlling the exposure amount. 75 is a condenser lens, and 76 is a pinhole plate at a position optically equivalent to the reticle 30. Light from the mirror 73 is condensed on the pinhole plate 76 by the lens 75 and passes through the pinhole of the pinhole plate 76. The light thus detected is received by the photodetector 77, and a signal corresponding to the intensity of the incident light is output from the photodetector 77. A computer (not shown) of the apparatus controls opening and closing of the shutter 15 based on this signal. In this embodiment, since it is not necessary to monitor the light amount ratio of each portion between the effective light sources, the photodetector 77 does not need to be a four-divided detector.

【0074】本実施例では、投影レンズ系31の瞳面に
第3図(A)で示す有効光源を形成しつつ、レチクル3
0の回路パタ−ンを均一な照度で照明し、投影レンズ系
31により回路パタ−ン像をウエハ−上に投影して、ウ
エハ−のレジストに回路パタ−ン像を転写している。こ
のような投影露光による効果は先に説明した通りであ
り、ウエハ−のレジストに、安定して、鮮明な0.4μ
mの微細パタ−ンを記録できる。
In this embodiment, the reticle 3 is formed while forming an effective light source shown in FIG.
The circuit pattern of No. 0 is illuminated with uniform illuminance, the circuit pattern image is projected on the wafer by the projection lens system 31, and the circuit pattern image is transferred to the resist on the wafer. The effect of such projection exposure is as described above, and a stable and clear 0.4 μm
m fine patterns can be recorded.

【0075】第9図は本発明の第6実施例を示す図であ
り、本発明の方法で微細パタ−ンの像を投影する半導体
製造用投影露光装置の、更に他の例を示す部分的概略図
である。
FIG. 9 is a view showing a sixth embodiment of the present invention, and is a partial view showing still another example of a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor for projecting a fine pattern image by the method of the present invention. It is a schematic diagram.

【0076】本実施例では光源としてKrFエキシマレ
−ザ−81(中心波長248.4nm、バンド幅0.0
03〜0.005nm)を用いた場合の例を示してい
る。エキシマレ−ザ−81はパルス発光する為、シャッ
タ−を設けずにレ−ザ−自身の駆動制御により露光制御
を行うこと、及び、レ−ザ−自身がフィルタ−を持ちレ
−ザ−光のバンド幅が狭帯域化されている為、波長選択
用干渉フィルタ−を配置しないことが特徴となってい
る。ビ−ムスプリッタ−群(51、53)、ミラ−5
2、フィルタ−17及びインテグレ−タ19の働きは、
第7図に示した実施例と同じである。又、インテグレ−
タ−19以降の系は第6図(A)のものと同じで、但し
不図示の投影レンズ系は、波長248.4nmに関して
設計された、合成石英のみ主成分としたレンズアセンブ
リで構成されている。
In this embodiment, a KrF excimer laser 81 (center wavelength: 248.4 nm, bandwidth: 0.0) was used as a light source.
3 to 0.005 nm). The excimer laser 81 emits pulses, so that exposure control is performed by driving the laser itself without providing a shutter, and that the laser itself has a filter and emits laser light. Since the bandwidth is narrowed, the feature is that no interference filter for wavelength selection is provided. Beam splitter group (51, 53), mirror-5
2. The functions of the filter 17 and the integrator 19 are as follows.
This is the same as the embodiment shown in FIG. Also, Integra
6A is the same as that shown in FIG. 6A, except that the projection lens system (not shown) comprises a lens assembly designed for a wavelength of 248.4 nm and containing only synthetic quartz as a main component. I have.

【0077】エキシマレ−ザ−81の場合、レ−ザ−光
のコヒ−レンシ−が高いので、スペックルパタ−ンの発
生を押さえる必要がある。この為、本実施例では、イン
コヒ−レント化ユニット82が、ビ−ムスプリッタ−群
51〜53で光が分離された後に置かれている。エキシ
マレ−ザ−を用いた照明光学系のスペックル除去の方法
については過去いろいろな手法が発表されているが、本
発明の有効光源を作ることはそれらと本質的な矛盾はな
く、公知の様々な手法が適用可能である。従って、ここ
ではユニット82についての詳細は説明しない。
In the case of the excimer laser 81, since the coherency of the laser light is high, it is necessary to suppress the generation of the speckle pattern. For this reason, in this embodiment, the incoherent unit 82 is placed after the light is split by the beam splitter groups 51 to 53. Various methods have been disclosed in the past for the method of removing speckles in an illumination optical system using an excimer laser. However, the production of an effective light source according to the present invention is not essentially contradictory thereto, and various known methods are known. Various methods can be applied. Therefore, the details of the unit 82 will not be described here.

【0078】本実施例では、図示する光学系(17、1
9、51、52、53、82)の作用により不図示の投
影レンズ系の瞳面に第3図(A)で示す有効光源を形成
しつつ、レチクルの回路パタ−ンを均一な照度で照明
し、投影レンズ系により回路パタ−ン像をウエハ−上に
投影して、ウエハ−のレジストに回路パタ−ン像を転写
している。このような投影露光による効果は先に説明し
た通りであり、ウエハ−のレジストに、安定して、鮮明
な0.3〜0.4umの微細パタ−ンを記録できる。
In this embodiment, the illustrated optical system (17, 1
9, 51, 52, 53, and 82), while illuminating the circuit pattern of the reticle with uniform illuminance while forming an effective light source shown in FIG. Then, the circuit pattern image is projected onto the wafer by the projection lens system, and the circuit pattern image is transferred to the resist on the wafer. The effect of such projection exposure is as described above, and a clear and fine pattern of 0.3 to 0.4 μm can be stably recorded on the resist on the wafer.

【0079】第10図は本発明の第7実施例を示す図で
あり、第9図に示した第6実施例を改良した装置を示す
部分的概略図である。
FIG. 10 is a view showing a seventh embodiment of the present invention, and is a partial schematic view showing an apparatus improved from the sixth embodiment shown in FIG.

【0080】本実施例は、レ−ザ−81からのレ−ザ−
光を反射型4角錐プリズムで4個の光束に分離してい
る。第6図の装置では透過型の4角錐プリズム13を用
いて光束の分離をしていたが、同様のことは反射型でも
行える。本発明の構成は、勿論、超高圧水銀灯を光源に
用いても実現できるが、ここでは光源としてKrFエキ
シマレ−ザ−を用いた例が示してある。レ−ザ−81か
ら出たレ−ザ−光はアフォ−カルコンバ−タ−91で適
切なビ−ムサイズに拡大変換された後、4角錐プリズム
92に入射する。4角錐プリズムの配置は、その4個の
反射面が、結果として不図示の投影レンズ系の瞳位置に
第3図(B)のような有効光源を形成できる方向に向く
よう設定する。93は4角錐プリズム92の各反射面で
分割・反射された光を曲げるミラ−であり、ミラ−93
以降の構成は第9図の装置と同じで、インテグレ−タ−
19以降の系は第6図(A)のものと同じである。但し
不図示の投影レンズ系は、波長248.4nmに関して
設計された、合成石英のみ主成分としたレンズアセンブ
リで構成されている。
In this embodiment, the laser from the laser 81 is used.
The light is separated into four light beams by a reflection type quadrangular pyramid prism. In the apparatus shown in FIG. 6, a light beam is separated by using a transmission type four-sided pyramid prism 13, but the same can be performed by a reflection type. Of course, the configuration of the present invention can be realized by using an ultra-high pressure mercury lamp as a light source, but here, an example using a KrF excimer laser as a light source is shown. The laser light emitted from the laser 81 is enlarged and converted to an appropriate beam size by the afocal converter 91, and then enters the quadrangular pyramid prism 92. The arrangement of the four-sided pyramid prism is set so that the four reflecting surfaces are oriented in a direction in which an effective light source as shown in FIG. 3B can be formed at the pupil position of the projection lens system (not shown). Numeral 93 denotes a mirror for bending the light divided / reflected on each reflecting surface of the quadrangular pyramid prism 92.
The subsequent configuration is the same as that of the device shown in FIG.
The system after 19 is the same as that of FIG. 6 (A). However, the projection lens system (not shown) is composed of a lens assembly mainly composed of synthetic quartz, which is designed for a wavelength of 248.4 nm.

【0081】本実施例でも、図示する光学系(17、1
9、91、92、93、82)の作用により不図示の投
影レンズ系の瞳面に第3図(A)で示す有効光源を形成
しつつ、レチクルの回路パタ−ンを均一な照度で照明
し、投影レンズ系により回路パタ−ン像をウエハ−上に
投影して、ウエハ−のレジストに回路パタ−ン像を転写
している。このような投影露光による効果は先に説明し
た通りであり、ウエハ−のレジストに、安定して、鮮明
な0.3〜0.4μmの微細パタ−ンを記録できる。
Also in this embodiment, the illustrated optical system (17, 1
9, 91, 92, 93, 82), while forming an effective light source shown in FIG. 3A on the pupil plane of the projection lens system (not shown), illuminates the circuit pattern of the reticle with uniform illuminance. Then, the circuit pattern image is projected onto the wafer by the projection lens system, and the circuit pattern image is transferred to the resist on the wafer. The effect of such projection exposure is as described above, and a clear and fine pattern of 0.3 to 0.4 μm can be stably recorded on the resist on the wafer.

【0082】第11図は本発明の第8実施例を示す図で
あり、本発明の方法で微細パタ−ンの像を投影する半導
体製造用投影露光装置の、更に他の例を示す部分的概略
図である。
FIG. 11 is a view showing an eighth embodiment of the present invention, and is a partial view showing still another example of a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor for projecting a fine pattern image by the method of the present invention. It is a schematic diagram.

【0083】本実施例ではファイバ−束101を用いた
照明系を示す。ファイバ−束101の光入射面は超高圧
水銀灯11の光が楕円ミラ−12によって集光する位置
に配置され、各ファイバ−を介して光束が引き回され
て、インテグレ−タ19の光入射面に導かれている。フ
ァイバ−束101の超高圧水銀灯11と逆側の端、即ち
光出射面は4つ束に分岐され、その一つ一つが第3図
(A)の有効光源の各部分に対応している。各ファイバ
−束の出口には有効光源の各部分の光量を調整するフィ
ルタ−17が配置されている。これ以降の光学系は第8
図の実施例の構成がそのまま流用されている。但し、光
量モニタ−のフォトディテクタ−に、各ファイバ−束の
からの光の光量(2次光源の4個の部分及び有効光源の
4個の部分)のバランスを測定する為、4分割ディテク
タ−102が用いられている。4分割ディテクタ−10
2の個々のディテクタ−は、夫々、4個のインテグレ−
タ−19の出口に対応している。
In this embodiment, an illumination system using the fiber bundle 101 is shown. The light incident surface of the fiber bundle 101 is arranged at a position where the light of the ultra-high pressure mercury lamp 11 is condensed by the elliptical mirror 12, the light beam is led through each fiber, and the light incident surface of the integrator 19. Is led to. The end of the fiber bundle 101 on the side opposite to the ultrahigh pressure mercury lamp 11, that is, the light emitting surface, is branched into four bundles, each of which corresponds to each part of the effective light source in FIG. 3 (A). At the outlet of each fiber bundle, a filter 17 for adjusting the light amount of each part of the effective light source is arranged. The optical system after this is the eighth
The configuration of the embodiment shown in FIG. However, in order to measure the balance of the light amount (four portions of the secondary light source and the four portions of the effective light source) of the light from each fiber bundle, the four-divided detector 102 is used for the photodetector of the light amount monitor. Is used. 4-split detector-10
Each of the two detectors has four integrators
It corresponds to the exit of Tar-19.

【0084】本実施例では、投影レンズ系31の瞳面に
第3図(A)で示す有効光源を形成しつつ、レチクル3
0の回路パタ−ンを均一な照度で照明し、投影レンズ系
31により回路パタ−ン像をウエハ−上に投影して、ウ
エハ−のレジストに回路パタ−ン像を転写している。こ
のような投影露光による効果は先に説明した通りであ
り、ウエハ−のレジストに、安定して、鮮明な0.4μ
mの微細パタ−ンを記録できる。
In this embodiment, the reticle 3 is formed while forming an effective light source shown in FIG.
The circuit pattern of No. 0 is illuminated with uniform illuminance, the circuit pattern image is projected on the wafer by the projection lens system 31, and the circuit pattern image is transferred to the resist on the wafer. The effect of such projection exposure is as described above, and a stable and clear 0.4 μm
m fine patterns can be recorded.

【0085】第12図は本発明の第9実施例を示す図で
あり、本発明の方法で微細パタ−ンの像を投影する半導
体製造用投影露光装置の、更に他の例を示す部分的概略
図である。
FIG. 12 is a view showing a ninth embodiment of the present invention, and is a partial view showing still another example of a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor for projecting a fine pattern image by the method of the present invention. It is a schematic diagram.

【0086】本実施例では複数の光源を用いて照明系を
構成している。ここでは、光源として超高圧水銀灯11
a、11bを用いているが、光源としてエキシマレ−ザ
−を使用し、レ−ザ−光学系即ち平行で発散角の少ない
ビ−ムに対する光学系を組むことも可能である。
In this embodiment, an illumination system is constituted by using a plurality of light sources. Here, an ultra-high pressure mercury lamp 11 is used as a light source.
Although a and 11b are used, it is also possible to use an excimer laser as a light source and build a laser optical system, that is, an optical system for a beam that is parallel and has a small divergence angle.

【0087】本実施例では、重なりの為図示されていな
いが、超高圧水銀灯を4個置いてあり、4個の超高圧水
銀灯の夫々からの光束が凹レンズ103に入射して、凹
レンズ103により統合されて、波長選択用干渉フィル
タ−16、有効光源の各部分の光量を調整する4個のフ
ィルタ−17を介してインテグレ−タ−19に到達す
る。インテグレ−タ−19以降の光学系の構成は第11
図の装置と同様で、投影レンズ系31の瞳面に第3図
(A)に示す有効光源を形成する。従って、本実施例で
も、投影レンズ系31により回路パタ−ン像をウエハ−
上に投影して、ウエハ−のレジストに回路パタ−ン像を
転写している。このような投影露光による効果は先に説
明した通りであり、ウエハ−のレジストに、安定して、
鮮明な0.4umの微細パタ−ンを記録できる。
In this embodiment, although not shown because of overlap, four ultra-high pressure mercury lamps are placed, and light beams from each of the four ultra-high pressure mercury lamps enter the concave lens 103 and are integrated by the concave lens 103. Then, the light reaches an integrator 19 via a wavelength selection interference filter 16 and four filters 17 for adjusting the light amount of each portion of the effective light source. The configuration of the optical system after the integrator 19 is 11th.
The effective light source shown in FIG. 3A is formed on the pupil plane of the projection lens system 31 in the same manner as in the apparatus shown in FIG. Therefore, also in this embodiment, the circuit pattern image is projected on the wafer by the projection lens system 31.
The circuit pattern image is transferred to the resist on the wafer by projecting the image onto the resist. The effect of such projection exposure is as described above.
A clear 0.4 μm fine pattern can be recorded.

【0088】以上述べた半導体製造用投影露光装置では
瞳面での有効光源の配置を固定としてきた。しかしなが
ら、実施例の最初の部分で述べた様に、有効光源の各部
分の中心位置を表わすパラメ−タ−pとその半径或はそ
れに外接する円の半径を表わすパラメ−タ−q、又有効
光源の各部分の形状は、投影露光の対象となる回路パタ
−ンの種類によって最適値が異なる。従って、例えば、
各実施例の装置で有効光源の形状を表すパラメ−タ−
p、qを可変にする系を構成するといい。例えば、各実
施例の内絞り部材18を使用するものは、絞り部材18
として開口形状が可変なものを使用したり、或は複数個
の互いに開口形状が異なるの絞りを用意しておくとかす
る。
In the projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing described above, the arrangement of the effective light source on the pupil plane is fixed. However, as described in the first part of the embodiment, the parameter p indicating the center position of each part of the effective light source and the parameter q indicating its radius or the radius of a circle circumscribing the parameter p, The optimum value of the shape of each portion of the light source differs depending on the type of circuit pattern to be subjected to projection exposure. So, for example,
Parameters representing the shape of the effective light source in the apparatus of each embodiment
It is advisable to construct a system that makes p and q variable. For example, the one using the inner drawing member 18 of each embodiment is different from the one using the drawing member 18.
It is assumed that an aperture having a variable aperture shape is used, or a plurality of diaphragms having different aperture shapes are prepared.

【0089】又、以上述べた装置は半導体製造用の装置
であったが、本発明は集積回路パタ−ン像を投影する場
合に限定されない。即ち、本発明は、主として縦横パタ
−ンからなる微細パタ−ンを持つ物品の像を光学系によ
り投影する様々な場合に適用される。
Although the apparatus described above is an apparatus for manufacturing a semiconductor, the present invention is not limited to the case of projecting an integrated circuit pattern image. That is, the present invention is applied to various cases in which an image of an article having a fine pattern mainly composed of vertical and horizontal patterns is projected by an optical system.

【0090】又、以上述べた装置は、像投影用光学系と
してレンズ系を使用するものであったが、本発明は、ミ
ラ−系を使用する場合にも適用される。
Although the apparatus described above uses a lens system as an optical system for image projection, the present invention is also applicable to a case where a mirror system is used.

【0091】又、以上述べた装置は、像投影に使用する
光として、i線、波長248.4nmのレ−ザ−光を用
いていたが、本発明は波長の種類に関係なく適用され
る。従って、例えばg線(436nm)を露光波長とす
る半導体製造用投影露光装置にも適用されうる。
Although the apparatus described above uses i-line laser light having a wavelength of 248.4 nm as light used for image projection, the present invention is applicable regardless of the type of wavelength. . Therefore, the present invention can be applied to, for example, a projection exposure apparatus for semiconductor manufacturing using g-line (436 nm) as an exposure wavelength.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上、本発明では、像投影用光学系の瞳
に予め決めた有効光源を形成してやることにより、空間
周波数が非常に高い微小パターンの像を、簡単な手法
で、投影できるという効果がある。
As described above, according to the present invention, by forming a predetermined effective light source on the pupil of the image projection optical system, an image of a minute pattern having a very high spatial frequency can be formed by a simple method.
Thus, there is an effect that projection can be performed.

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

【図1】微小パターン像の投影原理を示す説明図であ
る。
[1] Description view showing a projection principle of micropattern image
You.

【図2】瞳上での光分布を示す図で、(A)は従来マス
クを用いた時の瞳上での光分布を示す図、(B)は位相
シフトマスクを用いた時の瞳上での光分布を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a light distribution on a pupil , (A) is a diagram showing a light distribution on a pupil when a conventional mask is used, and (B) is a diagram on a pupil when a phase shift mask is used. Figure der showing a light distribution in the
You.

【図3】本発明の第1実施例を示す図で、(A)は本発
明の第1実施例の瞳上での有効光源の一例を示す説明
、(B)は本発明の第1実施例の瞳上での有効光源の
別の例を示す説明図である。
In view of a first embodiment of the present invention; FIG, (A) is an explanatory view showing an example of the effective light source on the pupil of the first embodiment of the present invention, (B) the first of the present invention It is explanatory drawing which shows another example of the effective light source on the pupil of an Example .

【図4】図3(A)の有効光源を形成する投影系と従来
の投影系の周波数特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of a projection system forming the effective light source of FIG. 3A and a conventional projection system .

【図5】本発明の第2実施例を示す図で、(A)は本発
明の第2実施例を示す投影露光装置の概略図、(B)
本発明の第2実施例で用いる絞り部材の正面図、(C)
は本発明の第2実施例で用いるクロスフィルターの説明
である。
[5] a diagram showing a second embodiment of the present invention, (A) a schematic view of a projection exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention, (B) a stop used in the second embodiment of the present invention Front view of member , (C)
FIG. 8 is an explanatory diagram of a cross filter used in a second embodiment of the present invention .

【図6】本発明の第3実施例を示す図で、(A)は本発
明の第3実施例を示す投影露光装置の概略図、(B)
本発明の第3実施例で用いる絞り部材の正面図である。
A diagram showing a third embodiment of the invention; FIG, (A) a schematic view of a projection exposure apparatus according to the third embodiment of the present invention, (B) a stop used in the third embodiment of the present invention It is a front view of a member .

【図7】本発明の第4実施例を示す投影露光装置の部分
的概略図である。
FIG. 7 is a partial schematic view of a projection exposure apparatus showing a fourth embodiment of the present invention .

【図8】本発明の第5実施例を示す投影露光装置の部分
的概略図である。
FIG. 8 is a partial schematic view of a projection exposure apparatus showing a fifth embodiment of the present invention .

【図9】本発明の第6実施例を示す投影露光装置の部分
的概略図である。
FIG. 9 is a partial schematic view of a projection exposure apparatus showing a sixth embodiment of the present invention .

【図10】本発明の第7実施例を示す投影露光装置の部
分的概略図である。
FIG. 10 is a partial schematic view of a projection exposure apparatus showing a seventh embodiment of the present invention .

【図11】本発明の第8実施例を示す投影露光装置の部
分的概略図である。
FIG. 11 is a partial schematic view of a projection exposure apparatus showing an eighth embodiment of the present invention .

【図12】本発明の第9実施例を示す投影露光装置の部
分的概略図である。
FIG. 12 is a partial schematic view of a projection exposure apparatus showing a ninth embodiment of the present invention .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 投影光学系の瞳 2a 有効光源 2b 有効光源 2c 有効光源 2d 有効光源 x 横パターンが延びる方向に沿う軸 y 縦パターンが延びる方向に沿う軸 Reference Signs List 1 pupil of projection optical system 2a effective light source 2b effective light source 2c effective light source 2d effective light source x axis along direction in which horizontal pattern extends y axis along direction in which vertical pattern extends

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−27516(JP,A) 特開 昭61−91662(JP,A) 特開 昭61−44150(JP,A) 特開 平1−257327(JP,A) 特開 昭59−160134(JP,A) 特開 昭60−230629(JP,A) 特開 昭61−169815(JP,A) DIGEST OF PAPERS 1991 4TH MICRO PROCE SS CONFERENCE,PP.70 −71 SPIE VOL.1674 OPTIC AL/LASER MICROLITH OGRAPHY V(1992) PP. 741−752Continuation of the front page (56) References JP-A-3-27516 (JP, A) JP-A-61-91662 (JP, A) JP-A-61-44150 (JP, A) JP-A-1-257327 (JP) JP-A-59-160134 (JP, A) JP-A-60-230629 (JP, A) JP-A-61-169815 (JP, A) DIGEST OF PAPERS 1991 4TH MICRO PROCESS SS CONFERENCE, PP. 70-71 SPIE VOL. 1674 OPTIC AL / LASER MICROLITH OGRAPHY V (1992) PP. 741-752

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】縦のパターンと横のパターンを備える微細
パターンの像を投影光学系により投影する方法におい
て、前記投影光学系の瞳の中心部分及び前記瞳の中心を
通り前記縦と横の方向へ延びる一対の軸の部分よりも他
の部分の光強度が大きい強度分布を備える有効光源を前
記瞳に形成するパターン照明段階を有し、前記一対の軸
をxy座標のx軸とy軸、前記瞳の中心を前記xy座標
の原点、前記瞳の半径を1とした時、前記有効光源が、
各々の中心位置の座標が(p,p)、(−p,p)、
(−p,−p)、(p,−p)である4つの部分を有
し、0.25<p<0.6 の条件を満たすことを特徴
とする像投影方法。
1. A fine pattern having a vertical pattern and a horizontal pattern.
In the method of projecting the image of the pattern by the projection optical system
The center of the pupil of the projection optical system and the center of the pupil.
Other than a pair of shafts extending in the vertical and horizontal directions
In front of an effective light source with a large intensity distribution
Forming a pattern illumination stage on the pupil, wherein said pair of axes
Are the x and y axes of the xy coordinates, and the center of the pupil is the xy coordinates
When the origin and the radius of the pupil are 1, the effective light source is
The coordinates of each center position are (p, p), (-p, p),
It has four parts, (-p, -p) and (p, -p).
And an image projection method characterized by satisfying a condition of 0.25 <p <0.6 .
【請求項2】前記中心位置は各々の部分の光強度分布に
おける重心位置であることを特徴とする請求項1の像投
影方法。
2. The center position corresponds to the light intensity distribution of each part.
2. The image projection method according to claim 1, wherein the position of the center of gravity is a center of gravity .
【請求項3】 前記瞳の半径を1とした時、前記有効光
源の前記4つの部分の夫々の形状は半径qの円形で、
0.15<q<0.3を満たすことを特徴とする請求項
の像投影方法。
3. The effective light when the radius of the pupil is set to 1.
The shape of each of the four parts of the source is a circle of radius q,
Wherein 0.15 <q <0.3 is satisfied.
1. An image projection method.
【請求項4】 前記瞳の半径を1とした時、前記有効光
源の前記4つの部分の夫々の形状は半径qの外接円が描
ける非円形であり、0.15<q<0.3を満たすこと
を特徴とする請求項の像投影方法。
4. The effective light when a radius of the pupil is set to 1.
The shape of each of the four parts of the source is a circumscribed circle of radius q
Non-circular and, 0.15 <image projection method of claim 1, characterized in that satisfy q <0.3 kick.
【請求項5】前記投影光学系の瞳の中心部分及び前記瞳
の中心を通り前記縦と横の方向へ延びる一対の軸の部分
の光強度がゼロであることを特徴とする請求項の像投
影方法。
5. A central portion of a pupil of the projection optical system and the pupil.
A pair of shaft portions extending in the vertical and horizontal directions through the center of
2. The image projection method according to claim 1 , wherein the light intensity of the image is zero .
【請求項6】前記微細パターンは回路パターンである
と特徴とする請求項1の像投影方法。
6. The image projection method according to claim 1, wherein said fine pattern is a circuit pattern .
【請求項7】前記微細パターンは半導体の集積回路のパ
ターンであることを特徴とする請求項1の像投影方法。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the fine pattern is a semiconductor integrated circuit.
2. The image projection method according to claim 1, wherein the method is a turn.
【請求項8】前記微細パターンを照明する光はi線、g
線、又はエキシマレーザーからの光であることを特徴と
する請求項1の像投影方法
8. Light for illuminating said fine pattern is i-line, g
2. The image projection method according to claim 1, wherein the light is a line or light from an excimer laser .
【請求項9】投影光学系により回路パターンを基板に投
影して転写する段階を有する回路製造方法において、前
記投影光学系の瞳の中心部分及び前記瞳の中心を通り前
記回路パターンの縦と横の各パターンの方向へ延びる一
対の軸の部分 よりも他の部分の光強度が大きい強度分布
を備える有効光源を前記瞳に形成するパターン照明段階
を有し、前記一対の軸をxy座標のx軸とy軸、前記瞳
の中心を前記xy座標の原点、前記瞳の半径を1とした
時、前記有効光源が、各々の中心位置の座標が(p,
p)、(−p,p)、(−p,−p)、(p,−p)で
ある4つの部分を有し、0.25<p<0.6 の条件
を満たすことを特徴とする回路製造方法
9. A circuit pattern projected onto a substrate by a projection optical system.
A method of manufacturing a circuit having a step of transferring by shading.
Passing through the center of the pupil of the projection optical system and the center of the pupil
Extending in the direction of each of the vertical and horizontal circuit patterns
Intensity distribution where the light intensity of the other part is larger than that of the pair axis
Forming an effective light source on the pupil comprising:
Wherein the pair of axes are an x-axis and an y-axis of xy coordinates, and the pupil is
Is the origin of the xy coordinates, and the radius of the pupil is 1.
When the effective light source has coordinates (p,
p), (-p, p), (-p, -p), (p, -p)
It has certain four parts and the condition of 0.25 <p <0.6
A circuit manufacturing method characterized by satisfying the following .
【請求項10】 前記中心位置は各々の部分の光強度分10. The center position corresponds to the light intensity of each part.
布における重心位置であることを特徴とする請求項8の9. The position of the center of gravity of the cloth.
回路製造方法。Circuit manufacturing method.
【請求項11】 前記瞳の半径を1とした時、前記有効11. When the radius of the pupil is 1, the effective value is
光源の前記4つの部分の夫々の形状は半径qの円形で、The shape of each of the four parts of the light source is a circle of radius q,
0.15<q<0.3を満たすことを特徴とする請求項Wherein 0.15 <q <0.3 is satisfied.
8の回路製造方法。8. The circuit manufacturing method according to 8.
【請求項12】 前記瞳の半径を1とした時、前記有効
光源の前記4つの部分の夫々の形状は半径qの外接円が
描ける非円形であり、0.15<q<0.3を満たす
とを特徴とする請求項9の像投影方法。
12. When the radius of the pupil is 1, the effective
The shape of each of the four parts of the light source is a circumscribed circle of radius q
Non-circular and, 0.15 <image projection method of claim 9, wherein the this <br /> satisfying q <0.3 draw.
【請求項13】 前記投影光学系の瞳の中心部分及び前13. A central part and a front part of a pupil of the projection optical system.
記瞳の中心を通り前記縦と横の方向へ延びる一対の軸のA pair of axes extending in the vertical and horizontal directions through the center of the pupil
部分の光強度がゼロであることを特徴とする請求項9のThe light intensity of the portion is zero.
回路製造方法。Circuit manufacturing method.
【請求項14】 前記回路パターンを照明する光はi14. The light illuminating the circuit pattern is i
線、g線又はエキシマレーザーからの光であることを特G-line or light from an excimer laser.
徴とする請求項9の回路製造方法。10. The circuit manufacturing method according to claim 9, wherein:
【請求項15】 レチクルのパターンを投影する投影光15. A projection light for projecting a reticle pattern.
学系と、前記パターンと所定の関係となるように前記投The academic system and the pattern are set so as to have a predetermined relationship with the pattern.
影光学系の瞳の中心部分及び前記瞳の中心を通る互いにThe center part of the pupil of the shadow optics and each other passing through the center of the pupil
直交する一対の軸の部分よりも他の部分の光強度が大きThe light intensity of the other part is higher than that of the pair of orthogonal axes
い強度分布を備える有効光源を前記瞳に形成するレチクReticle forming an effective light source having a strong intensity distribution on the pupil
ル照明光学系とを有し、前記一対の軸をxy座標のx軸An illumination optical system, wherein the pair of axes is an x-axis of xy coordinates.
とy軸、前記瞳の中心を前記xy座標の原点、前記瞳のAnd the y axis, the center of the pupil is the origin of the xy coordinates,
半径を1とした時、前記有効光源が、各々の中心位置のWhen the radius is set to 1, the effective light source is positioned at each center position.
座標が(p,p)、(−p,p)、(−p,−p)、Coordinates are (p, p), (-p, p), (-p, -p),
(p,−p)である4つの部分を有し、0.25<p<(P, -p) with 0.25 <p <
0.6 の条件を満たすことを特徴とする投影露光装0.6, which satisfies the condition of 0.6.
置。Place.
【請求項16】 前記中心位置は各々の部分の光強度分16. The center position corresponds to the light intensity of each part.
布における重心位置であることを特徴とする請求項1516. The position of the center of gravity of the cloth.
の投影露光装置。Projection exposure equipment.
【請求項17】 前記瞳の半径を1とした時、前記有効17. When the radius of the pupil is 1, the effective value is
光源の前記4つの部分の夫々の形状は半径qの円形で、The shape of each of the four parts of the light source is a circle of radius q,
0.15<q<0.3を満たすことを特徴とする請求項Wherein 0.15 <q <0.3 is satisfied.
15の投影露光装置。15 projection exposure apparatuses.
【請求項18】 前記回路パターンを照明する光はi18. The light illuminating the circuit pattern is i
線、g線又はエキシマレーザーからの光であることを特G-line or light from an excimer laser.
徴とする請求項15の投影露光装置。16. The projection exposure apparatus according to claim 15, wherein:
【請求項19】 前記照明光学系は前記pの値を変える19. The illumination optical system changes the value of p.
変更手段を有することを特徴とする請求項15又は1718. The method according to claim 15, further comprising changing means.
の投影露光装置。Projection exposure equipment.
【請求項20】 前記照明光学系は前記p、qの夫々の20. The illumination optical system according to claim 1, wherein each of the p and q
値を変える変更手段を有することを特徴とする請求項12. The method according to claim 1, further comprising changing means for changing the value.
7の投影露光装置。7. Projection exposure apparatus.
【請求項21】 前記変更手段は開口形状が可変な絞り21. An aperture having a variable aperture shape.
を有することを特徴とする請求項19又は20の投影露21. The projection dew according to claim 19 or 20, wherein
光装置。Light device.
【請求項22】 前記変更手段は開口形状が異なる複数22. A plurality of changing means having different opening shapes.
の絞りを有することを特徴とする請求項19又は20の21. The diaphragm according to claim 19, wherein
投影露光装置。Projection exposure equipment.
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