JP2712529B2 - Projection exposure apparatus and exposure method using the same - Google Patents
Projection exposure apparatus and exposure method using the sameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、投影露光装置、特にその投影光学系に関す
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus, and more particularly to a projection optical system.
従来、LSIや超LSI等の極微細パターンからなる半導体
素子の製造に縮小投影型露光装置が使用されており、一
層微細化するパターンを正確にしかも安定して転写する
ために多大の努力が続けられている。例えば、露光波長
としてより短い波長の光を用いることや、投影光学系の
NA(開口数)を大きくすることの努力が積み重ねられて
いる。そして、このような微細パターンの安定した転写
のためには、投影光学系の解像が優れていることのみな
らず、投影像のコントラストが高いことも必要となって
きており、照明状態を種々検討して最適な露光条件を見
出す努力も払われてきている。照明条件に関して、投影
光学系のNA(開口数)に対する照明光学系のNAの比に相
当する所謂σ値の調節によって、所定のパターンについ
ての解像力とコントラストとの適切なバランスを得るよ
うに両光学系のNAを調整することが、例えば実開昭61−
151号公報等により知られている。Conventionally, reduction projection type exposure equipment has been used to manufacture semiconductor elements consisting of ultra-fine patterns such as LSIs and super LSIs, and a great deal of effort has been made to accurately and stably transfer finer patterns. Have been. For example, the use of shorter wavelength light as the exposure wavelength, or the use of a projection optical system
Efforts are being made to increase NA (numerical aperture). For stable transfer of such a fine pattern, it is necessary not only that the resolution of the projection optical system be excellent, but also that the contrast of the projected image be high. Efforts have been made to find the optimum exposure conditions by studying. Regarding the illumination conditions, by adjusting the so-called σ value corresponding to the ratio of the NA of the illumination optical system to the NA (numerical aperture) of the projection optical system, the two optics are adjusted so as to obtain an appropriate balance between the resolving power and the contrast for a predetermined pattern. Adjusting the NA of the system, for example,
It is known from Japanese Patent Publication No. 151 and the like.
しかしながら、上記の如き従来の装置においては、照
明光学系の最適化はある程度可能になるものの、投影光
学系のNAが増大すればするほど焦点深度が浅くなるた
め、レチクル上の微細パターンをウエハ上に露光転写す
る時の焦点整合条件が極めて厳しくなり、わずかの焦点
変動があってもパターンの転写が正確になされないとい
う問題があった。また、転写パターンは単一の周期構造
のみからなるものではなく、異なる周期構造の微細パタ
ーンが併存するものであるところ、一般の投影光学系に
よっては、微細パターンの線幅によって最適焦点位置
(ベストフォーカス位置)が変動する傾向にあるため、
転写されるパターンの微細度に応じてベストフォーカス
位置が異なるなど、製造上のより厳密な調整と管理が不
可欠となっていた。However, in the conventional apparatus as described above, although the illumination optical system can be optimized to some extent, as the NA of the projection optical system increases, the depth of focus becomes shallower. However, there is a problem that the focus alignment conditions when exposing and transferring the image are extremely strict, and even if there is a slight change in the focus, the pattern cannot be accurately transferred. Further, the transfer pattern is not only composed of a single periodic structure, but a fine pattern having a different periodic structure coexists. However, depending on a general projection optical system, an optimum focus position (the best focus position) depends on the line width of the fine pattern. Focus position) tends to fluctuate,
Strict adjustment and management in manufacturing were indispensable, such as different best focus positions depending on the fineness of the transferred pattern.
このため、超LSIの製造工程においては、極めて厳密
な焦点検出と確実な焦点位置補正を行うことが常に必要
となり、装置の複雑かつ大型化と、処理時間の長大化を
招きスループットの低下をもたらす原因となっていた。For this reason, in the manufacturing process of the VLSI, it is always necessary to perform extremely strict focus detection and reliable focus position correction, which leads to a complicated and large-sized device, a long processing time, and a reduced throughput. Was causing it.
このような問題点を克服すべく、投影光学系の球面収
差を過剰の状態として、厚みを有するレジスト内部での
多重反射の結果として現れるレジスト像での解像度を向
上させるという提案が、同一出願人によりなされている
(特願昭63−320616号)。In order to overcome such problems, a proposal has been made to improve the resolution of a resist image appearing as a result of multiple reflection inside a resist having a thickness by making the spherical aberration of the projection optical system excessive, by the same applicant. (Japanese Patent Application No. 63-320616).
しかしながら、上記先の出願の発明では、非常に細か
いパターンではレジストの『膜減り』が生じてしまうと
いう欠点があることが明らかになった。この『膜減り』
という現象は、第4図に示す如く、ウエハ6上に塗布さ
れたレジスト60が、露光現像後において、図中破線で示
した如く、理想的には矩形形状の所定の厚さTで未露光
領域が残るべきところ(ポジレジストの場合)、膜厚が
ΔTだけ小さくなることであり、微細パターンの露光に
おける不完全性を目安となっている。However, it has been clarified that the invention of the above-mentioned application has a disadvantage that a very fine pattern causes "film loss" of the resist. This "film loss"
As shown in FIG. 4, the phenomenon that the resist 60 applied on the wafer 6 is unexposed at a predetermined thickness T of an ideal rectangular shape after exposure and development, as indicated by a broken line in the figure, as shown in FIG. Where a region should remain (in the case of a positive resist), the film thickness is reduced by ΔT, which is a measure of incompleteness in exposure of a fine pattern.
実験結果に基づく具体例からすると、投影光学系の開
口数をNA、露光波長をλとして、対象パターンのライン
アンドスペース(L&S)を、 L&S=k・λ/NA なる式のkにて表現する時、k=0.8〜0.6程度のパター
ンに対しては良好なレジスト像を形成するものの、より
微細なパターンであるk=0.5〜0.4程度のパターンに対
しては、『膜減り』を生じ、実質的な解像力が低下する
ことが明らかになってきた。According to a specific example based on the experimental results, the numerical aperture of the projection optical system is set to NA and the exposure wavelength is set to λ, and the line and space (L & S) of the target pattern is expressed by k in the equation L & S = k · λ / NA. At this time, a good resist image is formed for a pattern with k = about 0.8 to 0.6, but “a film loss” occurs for a finer pattern of about k = 0.5 to 0.4, and It has become clear that the overall resolution is reduced.
本発明の目的は、上述の如き問題点を解消して、より
微細なパターンのレジストへの転写においても、投影光
学系の有する解像力をさ程低下することなく、極めて安
定して転写を行うことができる投影露光装置を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems and to perform extremely stable transfer even when transferring a finer pattern to a resist without significantly reducing the resolving power of the projection optical system. It is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus.
本発明者らは、上述の如き問題点を克服すべく、種々
の照明条件において、また種々のレジストに対する露光
状態について、鋭意試験研究を行った結果以下のような
知見を得た。すなわち、フォトリソグラフィーによって
ウエハ上に最終的に形成される微細パターンの解像度に
関して、レジストという厚さのある感光体に対してはレ
ジスト内部での多重反射が存在するために、投影光学系
のもつ結像性能が無収差の状態では解像度の向上には限
界があり、ある程度縦の球面収差が過剰の状態である方
が解像度が向上すること、そして、無収差の投影光学
系、若しくは本願と同一出願人による上記特願昭63−32
0616号に開示した如く3次の収差領域においてのみ球面
収差を発生させた投影光学系にあっては、パターンの微
細度によって最適焦点位置が変動する傾向にあり、種々
の微細度のパターンに対するいわば総合焦点深度の安定
性には却って不利であることを見出し、本発明に至った
ものである。The present inventors have conducted intensive tests and researches on various exposure conditions and various resists in order to overcome the above problems, and have obtained the following findings. In other words, regarding the resolution of the fine pattern finally formed on the wafer by photolithography, since there is multiple reflection inside the resist for a photoreceptor with a thickness of resist, the connection of the projection optical system There is a limit to the improvement of the resolution when the image performance is astigmatic, and the resolution is improved when the longitudinal spherical aberration is excessive to some extent, and the aberration-free projection optical system or the same application as this application The above Japanese Patent Application No. 63-32
In a projection optical system in which spherical aberration is generated only in the tertiary aberration region as disclosed in Japanese Patent No. 0616, the optimum focus position tends to fluctuate depending on the fineness of the pattern. The present inventors have found that the stability of the total depth of focus is rather disadvantageous, and have arrived at the present invention.
すなわち、本発明は所定パターンを有するレチクルを
照明するための照明光学系と、該レチクル上のパターン
をウエハ面上に投影するための所定の開口数を持つ投影
光学系とを有する投影露光装置において、投影光学系に
よるレチクル上パターンのウエハ面上への結像に関する
球面収差の最適補正状態として、球面収差の3次領域に
おいて補正過剰の正の傾向を持ち、5次領域において補
正不足の負の傾向を持つ状態を見出したものである。That is, the present invention relates to a projection exposure apparatus having an illumination optical system for illuminating a reticle having a predetermined pattern, and a projection optical system having a predetermined numerical aperture for projecting a pattern on the reticle onto a wafer surface. As an optimal correction state of spherical aberration relating to the image formation of the pattern on the reticle on the wafer surface by the projection optical system, the spherical aberration has a positive tendency of overcorrection in the tertiary region and a negative correction of insufficient correction in the tertiary region. I found a state with a tendency.
そして、このようなレチクル上パターンのウエハ面上
への結像に関する投影光学系の縦の球面収差量に関し
て、10割の開口に相当する球面収差量をΔS10とし、7
割の開口に相当する球面収差量をΔS7とするとき、 0<ΔS7<2.5λ/NA2 (1) −0.5ΔS7<ΔS10<1.5ΔS7 (2) の条件を満足する範囲とすることか望ましいことを見出
した。ここで、λはレチクル上パターンがウエハ上に投
影される露光光の波長であり、NAは投影光学系の開口数
である。Then, with respect to the longitudinal spherical aberration of such a projection optical system relating to an imaging onto the wafer surface of the reticle on the pattern, and [Delta] S 10 the spherical aberration amount corresponding to 10% of the opening, 7
Assuming that the amount of spherical aberration corresponding to the aperture is ΔS 7 , the range satisfying the condition of 0 <ΔS 7 <2.5λ / NA 2 (1) −0.5ΔS 7 <ΔS 10 <1.5ΔS 7 (2) I found something to do or desirable. Here, λ is the wavelength of the exposure light on which the pattern on the reticle is projected onto the wafer, and NA is the numerical aperture of the projection optical system.
そして、照明条件、レチクルパターンの微細度やレジ
ストの厚さ等に応じて投影光学系の球面収差曲線の形状
を可変とするための球面収差可変手段を設ける構成とす
ることが望ましい。It is preferable to provide a spherical aberration varying means for varying the shape of the spherical aberration curve of the projection optical system according to the illumination conditions, the fineness of the reticle pattern, the thickness of the resist, and the like.
投影光学系によって形成される光学像は感光体である
厚みを持つレジスト内部での多重反射の結果生ずるレジ
スト像として観測されるため、無収差光学系による光学
像が必ずしも最良のレジスト像を形成するとは限らな
い。投影光学系の球面収差を上記本願発明の如く補正過
剰状態とすることによって、解像度をさほど低下させる
ことなしに実質的な焦点深度が深くなる。Since the optical image formed by the projection optical system is observed as a resist image resulting from multiple reflections inside the resist having the thickness of the photoconductor, it is not always necessary that the optical image formed by the aberration-free optical system forms the best resist image. Not necessarily. By setting the spherical aberration of the projection optical system in an overcorrected state as in the present invention, the substantial depth of focus is increased without significantly lowering the resolution.
球面収差の補正状態とレジスト像による評価との関係
を第2図及び第3図に示した。第2図は球面収差の形状
を示し(A)は球面収差が全く無い無収差の状態、
(B)は主に3次の球面収差がプラス側に発生している
状態、(C)は3次の球面収差がプラス側に発生してい
るが5次収差がマイナス側に発生している状態をそれぞ
れ示している。FIGS. 2 and 3 show the relationship between the correction state of the spherical aberration and the evaluation by the resist image. FIG. 2 shows the shape of spherical aberration, and FIG.
(B) shows a state where the third-order spherical aberration mainly occurs on the plus side, and (C) shows a state where the third-order spherical aberration occurs on the plus side but fifth-order aberration occurs on the minus side. Each state is shown.
また、第3図はその横軸に焦点変動量ΔDFを、縦軸に
ウエハ面上での転写パターンの線幅Lをとって、ウエハ
面上に露光転写されるパターンの線幅と焦点変動との関
係を示している。この曲線は一般にCD−フォーカス曲線
(Critical Dimension−Focus Curve)と呼ばれてい
る。第3図の(A)(B)(C)は、それぞれ第2図の
(A)(B)(C)の収差補正状態に対応しており、第
3図においては線幅の異なる3つのパターンとして、1.
6λ/NA,0.8λ/NA,0.5λ/NAの各ラインアンドスペースに
ついての特性をそれぞれ示した。FIG. 3 shows the focus variation ΔDF on the horizontal axis and the line width L of the transfer pattern on the wafer surface on the vertical axis. Shows the relationship. This curve is generally called a CD-focus curve. (A), (B), and (C) of FIG. 3 correspond to the aberration correction states of (A), (B), and (C) of FIG. 2, respectively. In FIG. As a pattern, 1.
The characteristics of each line and space of 6λ / NA, 0.8λ / NA, and 0.5λ / NA are shown.
尚、第3図の各CD−フォーカス曲線においては、横軸
のとり方が第2図の如き一般的な収差図の表示と異なっ
ており、横軸の正方向(+)は投影対物レンズのバック
フォーカスが短くなる方向(第1図に示した実施例の構
成においてウエハを載置するステージ5が上昇する方
向)であり、横軸の負方向(−)は投影対物レンズのバ
ックフォーカスが長くなる方向(ウエハを載置するステ
ージ5が下降する方向)を示している。In each CD-focus curve shown in FIG. 3, the way of setting the horizontal axis is different from the display of a general aberration diagram as shown in FIG. 2, and the positive direction (+) of the horizontal axis is the back of the projection objective lens. This is the direction in which the focus becomes shorter (the direction in which the stage 5 on which the wafer is mounted rises in the configuration of the embodiment shown in FIG. 1). In the negative direction (-) on the horizontal axis, the back focus of the projection objective becomes longer. Direction (the direction in which the stage 5 on which the wafer is placed is lowered).
第2図(A)に示した無収差の状態では、0.8λNAよ
り細かいパターンにおいては、第3図(A)に見られる
如く、CD−フォーカス曲線が右上がりの傾向を有して非
対称になってしまう。これは、線幅変化量が一定値以内
に入る焦点範囲内を焦点深度と考える場合に、その焦点
深度を著しく低下させる要因となってしまっている。In the aberration-free state shown in FIG. 2 (A), in a pattern finer than 0.8λNA, as shown in FIG. 3 (A), the CD-focus curve has a tendency to rise to the right and becomes asymmetric. Would. This is a factor that remarkably lowers the depth of focus when the focus range in which the line width variation falls within a certain value is considered as the depth of focus.
それを、第2図(B)に示した如く、球面収差をプラ
スに状態とすると、0.8λ/NAラインアンドスペースにつ
いてのCD−フォーカス曲線の対称性は良くなり、前述と
同様の焦点深度を考える時、その値は大きくなることが
理解される。As shown in FIG. 2 (B), when the spherical aberration is made positive, the symmetry of the CD-focus curve for 0.8λ / NA line and space is improved, and the same depth of focus as described above is obtained. When thinking, it is understood that the value increases.
しかしながら、1.6λ/NA及び0.5λ/NAラインアンドス
ペースのベストフォーカスの位置が、0.8λ/NAラインア
ンドスペースについてのベストフォーカスの位置とはズ
レてきてしまうという欠点を生じてしまう。この現象は
0.5λ/NAラインアンドスペースの場合の±1次回折光、
及び1,6λ/NAラインアンドスペースの場合の±3次回折
光が球面収差曲線の開口値の大きな所を通るために、0.
8λ/NAラインアンドスペースのベストフォーカス位置と
はズレてしまうと理解される。また、CD−フォーカス曲
線からは読み取れないが、0.5λ/NAラインアンドスペー
スの場合のような細かいパターンは、±1次回折光の有
している収差が大きいため、光学像のコントラストが悪
化し、膜減りを生ずるという欠点もある。However, there is a disadvantage that the best focus position of 1.6λ / NA and 0.5λ / NA line and space is different from the best focus position of 0.8λ / NA line and space. This phenomenon
± 1st order diffracted light at 0.5λ / NA line and space,
Since the ± 3rd-order diffracted light in the case of 1,6λ / NA line-and-space passes through a place where the aperture value of the spherical aberration curve is large, the order of 0.
It is understood that it deviates from the best focus position of 8λ / NA line and space. In addition, although it cannot be read from the CD-focus curve, a fine pattern such as the case of 0.5λ / NA line and space has a large aberration of ± 1st-order diffracted light, so that the contrast of the optical image deteriorates. There is also a disadvantage that the film is reduced.
そこで、球面収差曲線の形状を第2図(C)の如く、
3次領域において補正過剰の正の傾向を有し、5次領域
において補正不足の負の傾向を有する構成とすると、CD
フォーカス曲線は第3図(C)に見られるように、0.8
λ/NAラインアンドスペースでのCD−フォーカス曲線の
対称性を良好に保ったまま、1.6λ/NA及び0.5λ/NAライ
ンアンドスペースのベストフォーカス位置を0.8λ/NAラ
インアンドスペースのそれと一致させることが可能とな
る。Therefore, the shape of the spherical aberration curve is changed as shown in FIG.
If the configuration has a positive tendency of overcorrection in the tertiary region and a negative tendency of undercorrection in the tertiary region, CD
The focus curve is 0.8 as shown in Fig. 3 (C).
The best focus position of 1.6λ / NA and 0.5λ / NA line and space is matched with that of 0.8λ / NA line and space while maintaining good symmetry of CD-focus curve at λ / NA line and space. It becomes possible.
また、第3図(C)からは読み取れないが、0.5λ/NA
ラインアンドスペースでの膜減りの現象も激減してい
る。In addition, although it cannot be read from FIG. 3 (C), 0.5λ / NA
The phenomenon of film thinning in line and space has also been drastically reduced.
以上の如き、球面収差の補正状態とCD−フォーカス曲
線との関係は、照明条件や、投影光学系の開口数、そし
て被露光体としてのウエハ及びレジスの種類によって種
々変化するものの、上述した傾向はほぼ保存される。こ
のような球面収差の補正状態とCD−フォーカス曲線との
関係について種々検討した結果により、上記(1)式及
び(2)式の如き球面収差量の適切な範囲を見出したも
のである。As described above, the relationship between the correction state of the spherical aberration and the CD-focus curve varies depending on the illumination conditions, the numerical aperture of the projection optical system, and the types of the wafer and the resist as the object to be exposed, but the above-described tendency. Is almost preserved. From the results of various studies on the relationship between the state of correction of spherical aberration and the CD-focus curve, an appropriate range of the amount of spherical aberration is found as in the above equations (1) and (2).
(1)式の条件の下限を外れる場合には、0.8λ/NAラ
インアンドスペース程度のパターンについてのCDフォー
カス曲線が著しく右上がりの非対称となり、十分な焦点
深度を確保することが難しくなり、(1)式の上限を越
える場合には、球面収差量が大きくなり過ぎて解像力そ
のものが著しく低下してしまう。また、(2)式の上限
を越える場合には、標準的なラインアンドスペースであ
る。0.8λ/NAよりも荒いパターン(1.6λ/NAラインアン
ドスペース程度)及び、より細かいパターン(0.5λ/NA
ラインアンドスペース程度)でのベストフォーカス位置
が、0.8λ/NAラインアンドスペースのそれよりもCD−フ
ォーカス曲線においてマイナス側にズレてしまい、様々
な線幅まで含めた総合的な焦点深度の低下を招いてしま
う。また、(2)式の下限を外れる場合には、そのフォ
ーカスズレの方向が逆になり、同様に総合的な焦点深度
の低下を来してしまう。When the value falls outside the lower limit of the condition of the expression (1), the CD focus curve for the pattern of about 0.8λ / NA line and space becomes remarkably upwardly asymmetric, and it becomes difficult to secure a sufficient depth of focus. If the upper limit of the expression (1) is exceeded, the amount of spherical aberration becomes too large and the resolving power itself is significantly reduced. If the value exceeds the upper limit of the expression (2), it is a standard line and space. Rougher pattern than 0.8λ / NA (1.6λ / NA line and space) and finer pattern (0.5λ / NA
The best focus position in the line and space is shifted to the minus side in the CD-focus curve than that of 0.8λ / NA line and space, and the overall depth of focus including various line widths is reduced. I will invite you. If the value falls outside the lower limit of the expression (2), the direction of the focus shift is reversed, and the overall depth of focus similarly decreases.
以上の如き本発明による投影型露光装置を、第1図に
示した実施例の構成に基づいて説明する。The projection type exposure apparatus according to the present invention as described above will be described based on the configuration of the embodiment shown in FIG.
第1図に示す如く、照明光学装置1から供給される露
光用照明光は、コンデンサーレンズ2を介して所定の投
影パターンを有するレチクル3を均一照明する。レチク
ル3上のパターンは、縮小投影対物レンズ4によって、
ステージ5に載置されたウエハ6上に縮小投影される。
ここで、照明光学装置1において、露光光の波長λ、照
明系としての開口数(NA)等の照明情報が照明情報入力
手段11を介して演算手段20に入力され、レチクル3上に
形成されているパターンの線幅に関する投影パターンの
情報が投影パターン情報入力手段12から演算手段20に入
力される。また、ウエハの材質及びレジスト材料及びレ
ジストの厚さ等被露光体の情報が、被露光体情報入力手
段14により演算手段20に入力される。そして、縮小投影
対物レンズ4の絞り値(NA)情報も絞り情報入力手段13
を介して演算手段20に入力される。As shown in FIG. 1, the illumination light for exposure supplied from the illumination optical device 1 uniformly illuminates a reticle 3 having a predetermined projection pattern via a condenser lens 2. The pattern on the reticle 3 is
The image is reduced and projected on the wafer 6 placed on the stage 5.
Here, in the illumination optical device 1, illumination information such as the wavelength λ of the exposure light and the numerical aperture (NA) as an illumination system is input to the arithmetic unit 20 via the illumination information input unit 11 and formed on the reticle 3. Information on the projection pattern relating to the line width of the pattern is input from the projection pattern information input means 12 to the calculation means 20. Further, information on the object to be exposed, such as the material of the wafer, the resist material, and the thickness of the resist, is input to the arithmetic unit 20 by the object information input unit 14. The aperture value (NA) information of the reduction projection objective lens 4 is also transmitted to the aperture information input means 13.
Is input to the calculation means 20 via the.
このような種々の情報に基づいて、演算手段20は最適
な球面収差曲線の形状を求め、収差可変駆動手段30を介
して収差可変手段40により所望の球面収差を発生させ、
線幅に応じた適切な焦点深度の状態とすることが可能で
ある。Based on such various information, the calculating means 20 determines the shape of the optimum spherical aberration curve, and generates the desired spherical aberration by the aberration varying means 40 via the aberration varying driving means 30,
It is possible to set an appropriate depth of focus according to the line width.
ところで、投影パターン情報入力手段12からのレチク
ル上パターンの微細度や、照明情報入力手段11からの照
明条件の情報により、演算手段20は、縮小投影対物レン
ズ4の最適絞り値を演算により求め、絞り制御手段21に
よって縮小投影対物レンズ4の絞りを最適値に設定し、
或いは照明NA制御手段22を連動させてσ値を最適値に設
定することができる。そして、この場合には、絞り情報
入力手段13を介することなく演算手段20によって求めら
れた最適絞り値に基づいて収差可変手段30によって、球
面収差曲線の形状を最適値に設定することができる。By the way, based on the fineness of the pattern on the reticle from the projection pattern information input unit 12 and the information on the illumination condition from the illumination information input unit 11, the arithmetic unit 20 calculates the optimal aperture value of the reduced projection objective lens 4 by calculation. The aperture of the reduction projection objective lens 4 is set to an optimum value by the aperture control means 21,
Alternatively, the σ value can be set to an optimum value by linking the illumination NA control means 22. In this case, the shape of the spherical aberration curve can be set to the optimum value by the aberration varying means 30 based on the optimum aperture value obtained by the calculating means 20 without passing through the aperture information input means 13.
球面収差可変手段としては、複数枚のレンズにより構
成される光学系にて、その空気間隔を変える構成とする
ことが可能である。又は、球面収差の形状に応じて、複
数種の球面収差可変光学系を準備しておき、それらを入
れ替えることによっても可能である。もしくは直接的
に、投影レンズ4を構成しているレンズ群の空気間隔を
ピエゾ素子等により微小量変化させることによっても、
球面収差曲線の形状を変えることが可能となる。As the spherical aberration varying means, it is possible to adopt a configuration in which the air gap is changed by an optical system composed of a plurality of lenses. Alternatively, it is also possible to prepare a plurality of types of spherical aberration variable optical systems according to the shape of the spherical aberration, and replace them. Alternatively, it is also possible to directly change the air spacing of the lens groups constituting the projection lens 4 by a minute amount using a piezo element or the like.
It is possible to change the shape of the spherical aberration curve.
以上の如く本発明の投影露光装置によれば、投影光学
系の有する解像力をさ程低下することなく、線幅が種々
のものからなる場合にも、極めて安定して微細パターン
の転写を行うことができる。このため、焦点検出と焦点
位置補正手段の負担を軽減することができ、簡単な構成
でありながら、種々の線幅の微細パターンの投影の場合
においてもスループットを低下させることなく効率良く
露光を行うことが可能となる。As described above, according to the projection exposure apparatus of the present invention, it is possible to transfer a fine pattern extremely stably even when the line width is various without significantly reducing the resolving power of the projection optical system. Can be. Therefore, the burden on the focus detection and the focus position correction means can be reduced, and the exposure can be performed efficiently without reducing the throughput even in the case of projecting a fine pattern with various line widths, with a simple configuration. It becomes possible.
第1図は本発明による縮小投影露光装置の一実施例を示
す概略構成図、第2図は投影対物レンズの球面収差の様
子を示す収差図、第3図は投影対物レンズのCD−フォー
カス曲線図、第4図は膜減りの様子を示す説明図であ
る。 〔主要部分の符号の説明〕 1…照明光学装置、4…投影対物レンズ 3…レチクル、6…ウエハ 20…演算手段 30…収差可変駆動手段 40…収差可変手段FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of a reduction projection exposure apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an aberration diagram showing a state of spherical aberration of a projection objective lens, and FIG. 3 is a CD-focus curve of the projection objective lens. FIG. 4 and FIG. 4 are explanatory diagrams showing the state of film thinning. [Description of Signs of Main Parts] 1 ... Illumination optical device, 4 ... Projection objective lens 3 ... Reticle, 6 ... Wafer 20 ... Computing means 30 ... Aberration variable driving means 40 ... Aberration variable means
フロントページの続き (72)発明者 土屋 博幸 東京都品川区西大井1丁目6番3号 株 式会社ニコン大井製作所内 (56)参考文献 特開 平2−166719(JP,A) 特開 平2−234411(JP,A) 特開 昭63−177124(JP,A) 特開 昭63−12134(JP,A) 特開 昭63−29505(JP,A)Continuation of front page (72) Inventor Hiroyuki Tsuchiya 1-6-3 Nishioi, Shinagawa-ku, Tokyo Nikon Oi Works Co., Ltd. (56) References JP-A-2-166719 (JP, A) JP-A-2- 234411 (JP, A) JP-A-63-177124 (JP, A) JP-A-63-12134 (JP, A) JP-A-63-29505 (JP, A)
Claims (8)
るための照明光学系と、該レチクル上のパターンをウエ
ハ面上に投影するための所定の開口数を持つ投影光学系
とを有する投影露光装置において、前記投影光学系は、
前記レチクル上パターンの前記ウエハ面上への結像に関
して、開口に依存する球面収差の3次領域において補正
過剰の正の傾向を有し、5次領域において補正不足の負
の傾向を有していることを特徴とする投影露光装置。A projection exposure apparatus having an illumination optical system for illuminating a reticle having a predetermined pattern and a projection optical system having a predetermined numerical aperture for projecting a pattern on the reticle onto a wafer surface. In the projection optical system,
Regarding the image formation of the pattern on the reticle on the wafer surface, the tertiary region of the spherical aberration depending on the aperture has a positive tendency of overcorrection, and the quintic region has a negative tendency of undercorrection. A projection exposure apparatus.
るための照明光学系と、該レチクル上のパターンをウエ
ハ面上に投影するための所定の開口数を持つ投影光学系
とを有する投影露光装置において、前記照明光学系か
ら、前記レチクル上に照射され前記投影光学系によって
レチクル上パターンが前記ウエハ上に投影される露光光
の波長をλとし、前記投影光学系の開口数をNAとすると
き、前記レチクル上パターンの前記ウエハ面上への結像
に関する投影光学系の縦の球面収差量に関して、10割の
開口に相当する球面収差量をΔS10とし、7割の開口に
相当する球面収差量をΔS7とするとき、 0<ΔS7<2.5λ/NA2 (1) −0.5ΔS7<ΔS10<1.5ΔS7 (2) の条件を満足することを特徴とする投影露光装置。2. A projection exposure apparatus comprising: an illumination optical system for illuminating a reticle having a predetermined pattern; and a projection optical system having a predetermined numerical aperture for projecting a pattern on the reticle onto a wafer surface. In the illumination optical system, when the wavelength of exposure light is projected on the wafer by the projection optical system is projected on the wafer by irradiating the reticle onto the reticle, and the numerical aperture of the projection optical system is NA , relative to the longitudinal spherical aberration of the projection optical system relating to an imaging onto the wafer surface of the reticle on the pattern, a spherical aberration amount of spherical aberration corresponding to 10% of the opening and [Delta] S 10, which corresponds to 70% of the opening A projection exposure apparatus characterized by satisfying a condition of 0 <ΔS 7 <2.5λ / NA 2 (1) −0.5ΔS 7 <ΔS 10 <1.5ΔS 7 (2) when the amount is ΔS 7 .
るための照明光学系と、該レチクル上のパターンをウエ
ハ面上に投影するための所定の開口数を持つ投影光学系
とを有する投影露光装置において、前記投影光学系は、
前記レチクル上パターンの前記ウエハ面上への結像に関
して、開口に依存する球面収差の3次領域において補正
過剰の正の傾向を有し、5次領域において補正不足の負
の傾向を有し、前記投影光学系は上記の収差傾向の範囲
において前記レチクル上パターンの前記ウエハ面上への
結像に関する縦の球面収差の収差量を可変とする収差可
変手段を有することを特徴とする投影露光装置。3. A projection exposure apparatus having an illumination optical system for illuminating a reticle having a predetermined pattern, and a projection optical system having a predetermined numerical aperture for projecting a pattern on the reticle onto a wafer surface. In the projection optical system,
With respect to the imaging of the pattern on the reticle on the wafer surface, the third-order region of the aperture-dependent spherical aberration has a positive tendency of overcorrection, and the fifth-order region has a negative tendency of undercorrection, A projection exposure apparatus, wherein the projection optical system includes an aberration varying unit that varies an amount of vertical spherical aberration relating to the imaging of the pattern on the reticle onto the wafer surface within the range of the aberration tendency. .
るための照明光学系と、該レチクル上のパターンをウエ
ハ面上に投影するための所定の開口数を持つ投影光学系
とを有する投影露光装置において、前記照明光学系から
前記レチクル上に照射され前記投影光学系によってレチ
クル上パターンが前記ウエハ上に投影される露光光の波
長をλとし、前記投影光学系の開口数をNAとするとき、
前記レチクル上パターンの前記ウエハ面上への結像に関
する投影光学系の縦の球面収差量に関して、10割の開口
に相当する球面収差量をΔS10とし、7割の開口に相当
する球面収差量をΔS7とするとき、 0<ΔS7<2.5λ/NA2 (1) −0.5ΔS7<ΔS10<1.5ΔS7 (2) の条件の範囲において、前記投影光学系は前記レチクル
上パターンの前記ウエハ面上への結像に関する縦の球面
収差の収差量を可変とする収差可変手段を有することを
特徴とする投影露光装置。4. A projection exposure apparatus having an illumination optical system for illuminating a reticle having a predetermined pattern and a projection optical system having a predetermined numerical aperture for projecting a pattern on the reticle onto a wafer surface. In, when the wavelength of the exposure light is projected from the illumination optical system onto the reticle and projected on the wafer by the projection optical system by the projection optical system is λ, and the numerical aperture of the projection optical system is NA,
With respect to the longitudinal spherical aberration of the projection optical system relating to an imaging onto the wafer surface of the reticle on the pattern, a spherical aberration amount of spherical aberration amount corresponding to 10% of the opening and [Delta] S 10, which corresponds to 70% of the opening when to the [Delta] S 7, 0 <the range of the condition of ΔS 7 <2.5λ / NA 2 ( 1) -0.5ΔS 7 <ΔS 10 <1.5ΔS 7 (2), the projection optical system of the reticle on the pattern A projection exposure apparatus, comprising: an aberration varying unit that varies an amount of vertical spherical aberration associated with image formation on the wafer surface.
学系により照明し、該レチクル上のパターンを所定の開
口数を持つ投影光学系によってウエハ面上に投影する露
光方法において、 前記レチクル上のパターンの前記ウエハ面上への結像に
関して、開口に依存する球面収差の3次領域において補
正過剰の正の傾向を有し、5次領域において補正不足の
負の傾向を有している投影光学系を用いることを特徴と
する露光方法。5. An exposure method wherein a reticle having a predetermined pattern is illuminated by an illumination optical system and a pattern on the reticle is projected onto a wafer surface by a projection optical system having a predetermined numerical aperture. Projection optical system having an overcorrected positive tendency in the third-order region of the spherical aberration depending on the aperture and an insufficiently corrected negative tendency in the fifth-order region with respect to the image formation on the wafer surface described above. Exposure method characterized by using:
学系により照明し、該レチクル上のパターンを所定の開
口数を持つ投影光学系によってウエハ面上に投影する露
光方法において、 前記照明光学系から前記レチクル上に照射され前記投影
光学系によってレチクル上パターンが前記ウエハ上に投
影される露光光の波長をλとし、前記投影光学系の開口
数をNAとするとき、前記レチクル上パターンの前記ウエ
ハ面上への結像に関する投影光学系の縦の球面収差量に
関して、10割の開口に相当する球面収差量をΔS10と
し、7割の開口に相当する球面収差量をΔS7とすると
き、 0<ΔS7<2.5λ/NA2 (1) −0.5ΔS7<ΔS10<1.5ΔS7 (2) の条件を満足することを特徴とする露光方法。6. An exposure method for illuminating a reticle having a predetermined pattern by an illumination optical system and projecting a pattern on the reticle onto a wafer surface by a projection optical system having a predetermined numerical aperture. When the wavelength of exposure light that is projected onto the reticle by the projection optical system and projected onto the wafer by the projection optical system is λ, and the numerical aperture of the projection optical system is NA, the wafer of the pattern on the reticle is Regarding the amount of vertical spherical aberration of the projection optical system with respect to image formation on a surface, when the amount of spherical aberration corresponding to 100% of the aperture is ΔS 10 and the amount of spherical aberration corresponding to 70% of the aperture is ΔS 7 , An exposure method characterized by satisfying the following condition: 0 <ΔS 7 <2.5λ / NA 2 (1) −0.5ΔS 7 <ΔS 10 <1.5ΔS 7 (2)
学系により照明し、該レチクル上のパターンを所定の開
口数を持つ投影光学系によってウエハ面上に投影する露
光方法において、 前記レチクル上のパターンの前記ウエハ面上への結像に
関して、開口に依存する球面収差の3次領域において補
正過剰の正の傾向を有し、5次領域において補正不足の
負の傾向を有している投影光学系を用い、 かつ上記の収差傾向の範囲において前記レチクル上のパ
ターンの前記ウエハ面上への結像に関する縦の球面収差
の収差量を可変とすることを特徴とする投影露光方法。7. An exposure method in which a reticle having a predetermined pattern is illuminated by an illumination optical system and a pattern on the reticle is projected onto a wafer surface by a projection optical system having a predetermined numerical aperture. Projection optical system having an overcorrected positive tendency in the third-order region of the spherical aberration depending on the aperture and an insufficiently corrected negative tendency in the fifth-order region with respect to the image formation on the wafer surface described above. And a variable amount of vertical spherical aberration relating to imaging of a pattern on the reticle onto the wafer surface within the range of the above-mentioned aberration tendency.
学系により照明し、該レチクル上のパターンを所定の開
口数を持つ投影光学系によってウエハ面上に投影する露
光方法において、 前記照明光学系から前記レチクル上に照射され前記投影
光学系によってレチクル上パターンが前記ウエハ上に投
影される露光光の波長をλとし、前記投影光学系の開口
数をNAとするとき、前記レチクル上パターンの前記ウエ
ハ面上への結像に関する投影光学系の縦の球面収差量に
関して、10割の開口に相当する球面収差量をΔS10と
し、7割の開口に相当する球面収差量をΔS7とすると
き、 0<ΔS7<2.5λ/NA2 (1) −0.5ΔS7<ΔS10<1.5ΔS7 (2) の条件の範囲において、前記投影光学系の前記レチクル
上パターンの前記ウエハ面上への結像に関する縦の球面
収差の収差量を可変とすることを特徴とする露光方法。8. An exposure method in which a reticle having a predetermined pattern is illuminated by an illumination optical system and a pattern on the reticle is projected onto a wafer surface by a projection optical system having a predetermined numerical aperture. When the wavelength of exposure light that is projected onto the reticle by the projection optical system and projected onto the wafer by the projection optical system is λ, and the numerical aperture of the projection optical system is NA, the wafer of the pattern on the reticle is Regarding the amount of vertical spherical aberration of the projection optical system with respect to image formation on a surface, when the amount of spherical aberration corresponding to 100% of the aperture is ΔS 10 and the amount of spherical aberration corresponding to 70% of the aperture is ΔS 7 , Within the range of 0 <ΔS 7 <2.5λ / NA 2 (1) −0.5ΔS 7 <ΔS 10 <1.5ΔS 7 (2), the pattern on the reticle of the projection optical system is formed on the wafer surface. Vertical sphere about the statue Exposure method characterized by the aberration amount of the aberration is variable.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10063289A JP2712529B2 (en) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | Projection exposure apparatus and exposure method using the same |
US08/070,051 US5311362A (en) | 1989-04-20 | 1993-06-01 | Projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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JP10063289A JP2712529B2 (en) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | Projection exposure apparatus and exposure method using the same |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH02278811A JPH02278811A (en) | 1990-11-15 |
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JPH0582414A (en) * | 1991-09-24 | 1993-04-02 | Nec Kyushu Ltd | Reduced projection exposure |
-
1989
- 1989-04-20 JP JP10063289A patent/JP2712529B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH02278811A (en) | 1990-11-15 |
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