JP2980125B2 - Circuit element manufacturing method - Google Patents
Circuit element manufacturing methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体メモリ素子
や液晶素子の製造に用いられる露光装置を使って試料基
板上にマスクのパターンを転写する露光方法に関し、詳
しくはマスクに形成された微細パターンの規則性を利用
して、該微細パターンで発生する回折光を積極的に活用
することにより、試料基板上に形成される転写パターン
の解像度（レジスト像の微細度）を向上させる技術に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method for transferring a mask pattern onto a sample substrate using an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor memory device or a liquid crystal device, and more particularly to a fine pattern formed on a mask. The present invention relates to a technique for improving the resolution (fineness of a resist image) of a transfer pattern formed on a sample substrate by positively utilizing diffracted light generated in the fine pattern using the regularity of the pattern.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体メモリや液晶素子の回路パターン
の形成には、一般的に、フォトリソグラフィ技術と呼ば
れる、マスクパターンを試料基板上に転写する方法が採
用される。ここでは、感光レジスト層が形成された試料
基板上に、紫外線等の露光光を、マスクパターンを形成
したマスクを介して照射することにより、試料基板上に
はマスクパターンが写真的に転写される。2. Description of the Related Art For forming a circuit pattern of a semiconductor memory or a liquid crystal element, a method of transferring a mask pattern onto a sample substrate, which is generally called a photolithography technique, is adopted. Here, the mask pattern is photographically transferred onto the sample substrate by irradiating exposure light such as ultraviolet rays onto the sample substrate on which the photosensitive resist layer is formed through a mask on which the mask pattern is formed. .
【０００３】近年、半導体メモリや液晶素子の回路構成
の微細化に伴って、マスクパターンを縮小して試料基板
上に投影転写できる、ステッパー等の投影型露光装置が
多用され、露光光としても、より短い波長を有する波長
分布幅の狭い特殊な紫外線が使用されるようになった。In recent years, with the miniaturization of circuit structures of semiconductor memories and liquid crystal elements, a projection type exposure apparatus such as a stepper capable of reducing a mask pattern and projecting and transferring it onto a sample substrate has been widely used. Special ultraviolet light having a shorter wavelength distribution and a shorter wavelength has been used.
【０００４】ここで、波長分布幅を狭くする理由は、投
影型露光装置の投影光学系の色収差による投影像のぼけ
を除くためであり、より短い波長を選択する理由は、投
影像のコントラストを向上させるためである。しかし、
この露光光の短波長化も、要求されるマスクパターンの
一層の微細化に対しては、適当な光源が無く、レンズ材
料やレジスト材料の制約から限界を迎えているのが現状
である。Here, the reason for narrowing the wavelength distribution width is to remove the blur of the projected image due to the chromatic aberration of the projection optical system of the projection type exposure apparatus. The reason for selecting a shorter wavelength is to reduce the contrast of the projected image. It is to improve. But,
At present, the shortening of the wavelength of the exposure light has reached the limit due to the lack of an appropriate light source and the limitations of the lens material and the resist material for further miniaturization of the required mask pattern.
【０００５】このような微細化されたマスクパターンに
おいては、パターンの解像線幅が露光光の波長に接近す
るため、パターン透過時に発生する回折光の影響が無視
できず、試料基板上のマスクパターン投影像における十
分な明暗の光量差の確保が困難となり、明暗境界のコン
トラストも低下する。In such a miniaturized mask pattern, since the resolution line width of the pattern approaches the wavelength of the exposure light, the influence of diffracted light generated at the time of transmission of the pattern cannot be ignored, and the mask on the sample substrate cannot be ignored. It is difficult to ensure a sufficient light-dark difference in the pattern projection image, and the contrast at the light-dark boundary is also reduced.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】即ち、マスクに対して
上方から種々の入射角度で入射する露光光がマスクパタ
ーン上の各点において発生する０次、±１次、±２次、
…の各回折光は、投影光学系を経て、この各点と共役な
試料基板上のそれぞれの点に再集合して結像する。しか
し、より微細なマスクパターンに対して±１次、±２
次、…の回折光は、回折角度がさらに大きくなるため、
試料基板上により浅い角度で入射するようになり、投影
像の焦点深度を著しく低下させて、レジスト層の厚み全
部を露光できなくなるという問題を発生させた。That is, the 0th order, ± 1st order, ± 2nd order, and 0th order, ± 1st order, ± 2nd order, exposure light incident on the mask at various incident angles from above are generated at each point on the mask pattern.
Are diffracted through the projection optical system and are re-aggregated to respective points on the sample substrate conjugate with the respective points to form an image. However, ± 1 order, ± 2
Next, since the diffracted light of ... has a larger diffraction angle,
The light is incident on the sample substrate at a shallower angle, and the depth of focus of the projected image is remarkably reduced, thereby causing a problem that the entire thickness of the resist layer cannot be exposed.
【０００７】このような観点から、本願出願人は、先
に、特開平２−５０４１７号において、照明光学系と投
影光学系に絞りを設けて、露光光のマスクに対する入射
角度を制約すると共に、マスクパターンに応じて該絞り
の開口量を調整して、試料基板上の投影像の明暗の光量
差を維持しつつ焦点深度を確保する発明を提案した。From such a viewpoint, the applicant of the present application disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-50417 that the illumination optical system and the projection optical system are provided with apertures to restrict the incident angle of the exposure light with respect to the mask. The present invention proposes an invention in which the aperture amount of the stop is adjusted according to the mask pattern to secure the depth of focus while maintaining the difference in the amount of light and dark between the projected image on the sample substrate.
【０００８】しかし、この発明においても、ほぼ垂直に
試料基板に達する０次回折光に対して、±１次、±２
次、…回折光の回折角度が大きいため、レンズからはみ
出して試料基板まで達しなくなり、結果的に試料基板上
のマスクパターン投影像は、０次光成分のみが強調され
たコントラストの悪い平坦なものとなった。However, in the present invention, the 0th-order diffracted light that reaches the sample substrate almost perpendicularly has ± 1 order and ± 2 order.
Next, because the diffraction angle of the diffracted light is large, it does not reach the sample substrate out of the lens. As a result, the projected image of the mask pattern on the sample substrate is a flat image with only the 0th-order light component emphasized and poor contrast. It became.
【０００９】また、レンズに納まって試料基板に達する
部分の±１次回折光は、０次光がほぼ垂直に入射するの
に対して、浅い角度で試料基板に入射することになるた
め、やはり十分な焦点深度が確保できないことが指摘さ
れた。Further, the ± 1st-order diffracted light that reaches the sample substrate after being accommodated in the lens is incident on the sample substrate at a shallow angle while the 0th-order light is incident almost perpendicularly. It was pointed out that a high depth of focus could not be secured.
【００１０】ところで、このような微細なマスクパター
ンの一般的なものは、縦または横に等間隔で配列された
格子パターンと見なすことができる。言い換えれば、マ
スクパターンにおける最もパターンが密集した場所に
は、試料基板上に形成可能な最小の線幅を実現する、等
間隔の透明、不透明ラインを交互に配置した格子パター
ンが採用されるが、その他の場所では比較的にゆるい微
細度のパターンであり、斜めのパターンは例外的であ
る。By the way, such general fine mask patterns can be regarded as grid patterns arranged at equal intervals in the vertical or horizontal direction. In other words, in a place where the pattern is most dense in the mask pattern, a lattice pattern in which evenly spaced transparent and opaque lines are alternately arranged to realize the minimum line width that can be formed on the sample substrate, Elsewhere, the pattern is relatively loose and fine, with diagonal patterns being exceptional.
【００１１】また、一般的なレジスト層材料の性質は、
非線形の感光特性を有し、あるレベル以上の受光量を与
えると急速に化学変化が進むが、それ以下の受光量で
は、ほとんど化学変化が進行しない。従って、試料基板
上におけるマスクパターンの投影像については、明部と
暗部の光量差が確保されていさえすれば、明部と暗部の
境界のコントラストは多少低くても、マスクパターンど
おりの所要のレジスト像が得られる。The properties of general resist layer materials are as follows:
It has a non-linear photosensitive characteristic, and when a received light amount exceeding a certain level is applied, a chemical change progresses rapidly. However, when the received light amount is less than that, the chemical change hardly progresses. Therefore, as for the projected image of the mask pattern on the sample substrate, as long as the light amount difference between the bright part and the dark part is ensured, even if the contrast at the boundary between the bright part and the dark part is slightly lower, the required resist according to the mask pattern is required. An image is obtained.
【００１２】本発明は、このように露光項が狭い波長分
布をもち、マスクパターンが実質的に回折格子と見な
せ、レジスト材料が受光量のコンパレータ的性質を有す
ることを積極的に利用して、露光光の波長を維持したま
まで、更に微細なレジスト像を形成可能とするもので、
従来、試料基板上で十分な光量差が得られなかった微細
なマスクパターンでも、十分に露光転写できるリソグラ
フィ工程を含む回路素子の製造方法を提供することを目
的としている。The present invention positively utilizes the fact that the exposure term has a narrow wavelength distribution, the mask pattern can be substantially regarded as a diffraction grating, and the resist material has a comparator-like property of the amount of received light. , Making it possible to form a finer resist image while maintaining the wavelength of the exposure light,
Conventionally, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a circuit element including a lithography step capable of sufficiently exposing and transferring a fine mask pattern in which a sufficient light amount difference cannot be obtained on a sample substrate.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係る回路素子製造方法は、
照明光学系（１〜１０）を通してマスク（１１）に照明
光（Ｌｉ）を照射するとともに、マスクと投影光学系
（１３）を介して照明光で感光性の基板（１７）を露光
するリソグラフィ工程を含む回路素子の製造方法におい
て、マスクに形成されるパターン（１２）の微細度と方
向性とに基づいて、投影光学系の瞳面（１４）と共役な
照明光学系内の所定面（瞳面）上での照明光の光量分布
を、照明光学系の光軸からその距離がほぼ等しくなるよ
うに偏心した少なくとも第１及び第２領域（６ａ、６
ｂ）内でそれぞれ高めるとともに、投影光学系の瞳面上
で第１領域と共役な局所領域（２２ｌ）を通る互いに次
数が異なる第１及び第２回折光（Ｌｒ０、Ｌｌ１）と、
第２領域と共役な局所領域（２２ｒ）を通る互いに次数
が異なる第３及び第４回折光（Ｌｌ０、Ｌｒ１）とを基
板上に導くことを特徴とするものである。In order to achieve the above object, a method for manufacturing a circuit element according to the present invention comprises:
A lithography step of irradiating the mask (11) with illumination light (Li) through the illumination optical systems (1 to 10) and exposing the photosensitive substrate (17) with the illumination light through the mask and the projection optical system (13). In the method for manufacturing a circuit element including: a predetermined plane (pupil) in the illumination optical system conjugate to the pupil plane (14) of the projection optical system based on the fineness and directionality of the pattern (12) formed on the mask; At least in the first and second regions (6a, 6a) decentered so that the distance from the optical axis of the illumination optical system becomes substantially equal.
b) first and second diffracted lights (Lr0, L11) having different orders from each other and passing through a local area (221) conjugate with the first area on the pupil plane of the projection optical system,
The third and fourth diffracted lights (L10, Lr1) having different orders passing through the local region (22r) conjugate with the second region are guided on the substrate.
【００１４】本願の請求項２に記載の回路素子製造方法
は、請求項１に記載の回路素子製造方法において、マス
クパターンは所定方向に沿って延びる直線部を含み、前
記第１及び第２領域は照明光学系の光軸と所定方向とを
含む入射面に関してほぼ対称に配置されることを特徴と
するものである。 本願の請求項３に記載の回路素子製造方法は、請求項１
に記載の回路素子製造方法において、前記第１及び第２
領域はその配列方向がマスクパターンの周期方向とほぼ
一致するように配置されることを特徴とするものであ
る。 本願の請求項４に記載の回路素子製造方法は、請求項２
又は３に記載の回路素子製造方法において、マスクパタ
ーンは１次元の格子パターンを含むことを特徴とするも
のである。According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a circuit element according to the first aspect, the mask pattern includes a linear portion extending along a predetermined direction, and the first and second regions are provided. Are characterized by being arranged substantially symmetrically with respect to an incident surface including the optical axis of the illumination optical system and a predetermined direction. The method for manufacturing a circuit element according to claim 3 of the present application is directed to claim 1.
3. The method of manufacturing a circuit element according to claim 1, wherein the first and second
The regions are arranged such that the arrangement direction thereof substantially coincides with the periodic direction of the mask pattern. The method for manufacturing a circuit element according to claim 4 of the present application is directed to claim 2.
Alternatively, in the method of manufacturing a circuit element according to item 3, the mask pattern includes a one-dimensional lattice pattern.
【００１５】本願の請求項５に記載の回路素子製造方法
は、請求項１〜４のいずれかに記載の回路素子製造方法
において、前記第１及び第２領域は、投影光学系の光軸
方向に関してその結像面から基板がずれても、第１及び
第２回折光と第３及び第４回折光とでその波面収差がほ
ぼ等しくなるように配置されることを特徴とするもので
ある。 本願の請求項６に記載の回路素子製造方法は、請求項１
〜４のいずれかに記載の回路素子製造方法において、前
記第１及び第２領域は、投影光学系の瞳面上でマスクパ
ターンのフーリエ変換のエネルギー分布がその開口数以
内でピークとなる位置の１／２である位置を前記局所領
域が含むように配置されることを特徴とするものであ
る。According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a circuit element according to any one of the first to fourth aspects, the first and second regions are arranged in an optical axis direction of the projection optical system. Is characterized in that the first and second diffracted lights and the third and fourth diffracted lights are arranged so that their wavefront aberrations are substantially equal even if the substrate is displaced from the image plane. The method for manufacturing a circuit element according to claim 6 of the present application is directed to claim 1.
In the method for manufacturing a circuit element according to any one of Items (1) to (4), the first and second regions are located at positions where the energy distribution of the Fourier transform of the mask pattern on the pupil plane of the projection optical system has a peak within the numerical aperture. The local area is arranged so as to include a position that is 1/2.
【００１６】本願の請求項７に記載の回路素子製造方法
は、請求項１〜３のいずれかに記載の回路素子製造方法
において、照明光の光量分布は、前記第１及び第２領域
を含み、かつ照明光学系の光軸に関してほぼ９０°間隔
で配置される４つの領域内でそれぞれ高められることを
特徴とするものである。 本願の請求項８に記載の回路素子製造方法は、請求項１
〜３のいずれかに記載の回路素子製造方法において、照
明光の光量分布は、前記第１及び第２領域を含む２ｎ個
の領域内でそれぞれ高められることを特徴とするもので
ある。 本願の請求項９に記載の回路素子製造方法は、請求項７
又は８に記載の回路素子製造方法において、マスクパタ
ーンは周期方向が異なる格子パターンを含むことを特徴
とするものである。 本願の請求項１０に記載の回路素子製造方法は、請求項
１〜９のいずれかに記載の回路素子製造方法において、
第１及び第３回折光は０次光であることを特徴とするも
のである。 本願の請求項１１に記載の回路素子製造方法は、請求項
１０に記載の回路素子製造方法において、第２及び第４
回折光は同次数でその符号が異なることを特徴とするも
のである。 本願の請求項１２に記載の回路素子製造方法は、請求項
１１に記載の回路素子製造方法において、第２及び第４
回折光は１次光であることを特徴とするものである。According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a circuit element according to any one of the first to third aspects, the light amount distribution of the illumination light includes the first and second regions. And in each of four regions arranged at approximately 90 ° intervals with respect to the optical axis of the illumination optical system. The method for manufacturing a circuit element according to claim 8 of the present application is directed to claim 1.
3. The circuit element manufacturing method according to any one of items 1 to 3, wherein a light amount distribution of the illumination light is increased in each of 2n areas including the first and second areas. The method for manufacturing a circuit element according to claim 9 of the present application is directed to claim 7.
Alternatively, in the method of manufacturing a circuit element according to item 8, the mask pattern includes a lattice pattern having different periodic directions. The circuit element manufacturing method according to claim 10 of the present application is the circuit element manufacturing method according to any one of claims 1 to 9,
The first and third diffracted lights are zero-order light. The circuit element manufacturing method according to claim 11 of the present application is the same as the circuit element manufacturing method according to claim 10, except that
The diffracted lights are characterized by having the same order and different signs. The circuit element manufacturing method according to claim 12 of the present application is the circuit element manufacturing method according to claim 11,
The diffracted light is a primary light.
【００１７】本願の請求項１３に記載の回路素子製造方
法は、請求項１〜１２のいずれかに記載の回路素子製造
方法において、照明光学系は、照明光を射出する２次光
源を所定面上に形成し、２次光源の形状を調整して前記
少なくとも第１及び第２領域を規定することを特徴とす
るものである。 本願の請求項１４に記載の回路素子製造方法は、請求項
１〜１３のいずれかに記載の回路素子製造方法におい
て、前記少なくとも第１及び第２領域を規定するため
に、前記所定面もしくはその近傍に遮光板、又は減光板
を配置することを特徴とするものである。 本願の請求項１５に記載の回路素子製造方法は、請求項
１４に記載の回路素子製造方法において、前記遮光板、
又は減光板は、前記照明光学系を構成するオプチカルイ
ンテグレータの端面に近接して配置されることを特徴と
するものである。 本願の請求項１６に記載の回路素子製造方法は、請求項
１５に記載の回路素子製造方法において、前記オプチカ
ルインテグレータはその射出面に近接して前記遮光板、
又は減光板が配置されるフライアイレンズであることを
特徴とするものである。 本願の請求項１７に記載の回路素子製造方法は、請求項
１４〜１６のいずれかに記載の回路素子製造方法におい
て、前記遮光板、又は減光板は、前記少なくとも第１及
び第２領域を規定する光透過部を有する開口絞りである
ことを特徴とするものである。 本願の請求項１８に記載の回路素子製造方法は、請求項
１４〜１６のいずれかに記載の回路素子製造方法におい
て、前記開口絞りは、前記光透過部の形状、大きさ、又
は位置を変更可能な電気光学素子を含むことを特徴とす
るものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a circuit element according to any one of the first to twelfth aspects, the illumination optical system includes a secondary light source that emits illumination light and a predetermined surface. And forming at least the first and second regions by adjusting the shape of the secondary light source. The method for manufacturing a circuit element according to claim 14 of the present application is the method for manufacturing a circuit element according to any one of claims 1 to 13, wherein the predetermined surface or the predetermined surface thereof is defined in order to define the at least first and second regions. A light shielding plate or a dimming plate is arranged in the vicinity. The circuit element manufacturing method according to claim 15 of the present application is the circuit element manufacturing method according to claim 14, wherein the light shielding plate,
Alternatively, the dimming plate is disposed close to an end face of an optical integrator constituting the illumination optical system. The method for manufacturing a circuit element according to claim 16 of the present application is the method for manufacturing a circuit element according to claim 15, wherein the optical integrator is provided with the light shielding plate close to an emission surface thereof.
Alternatively, it is a fly-eye lens on which a dimming plate is arranged. The circuit element manufacturing method according to claim 17 of the present application is the circuit element manufacturing method according to any one of claims 14 to 16, wherein the light shielding plate or the dimming plate defines the at least first and second regions. And an aperture stop having a light transmitting portion. The circuit element manufacturing method according to claim 18 of the present application is the circuit element manufacturing method according to any one of claims 14 to 16, wherein the aperture stop changes the shape, size, or position of the light transmitting portion. It is characterized by including possible electro-optical elements.
【００１８】本願の請求項１９に記載の回路素子製造方
法は、請求項１〜１９のいずれかに記載の回路素子製造
方法において、照明光の光量分布は、前記少なくとも第
１及び第２領域以外でその光量がほぼ零となることを特
徴とするものである。 本願の請求項２０に記載の回路素子製造方法は、請求項
１〜１９のいずれかに記載の回路素子製造方法におい
て、基板上に転写すべきマスクパターンに応じて前記少
なくとも第１及び第２領域の位置を変更することを特徴
とするものである。A circuit element manufacturing method according to a nineteenth aspect of the present invention is the circuit element manufacturing method according to any one of the first to nineteenth aspects, wherein the light quantity distribution of the illumination light is different from the at least first and second regions. In this case, the light amount becomes substantially zero. A circuit element manufacturing method according to claim 20 of the present application is the circuit element manufacturing method according to any one of claims 1 to 19, wherein the at least first and second regions are arranged in accordance with a mask pattern to be transferred onto a substrate. Is changed.
【００１９】本願の請求項２１に記載の回路素子製造方
法は、請求項１〜２０のいずれかに記載の回路素子製造
方法において、投影光学系の瞳面もしくはその近傍に光
学フィルタを配置することを特徴とするものである。 本願の請求項２２に記載の回路素子製造方法は、請求項
２１に記載の回路素子製造方法において、光学フィルタ
は部分的に光学特性が異なることを特徴とするものであ
る。 本願の請求項２３に記載の回路素子製造方法は、請求項
２２に記載の回路素子製造方法において、光学フィルタ
はその一部に光透過部が形成されていることを特徴とす
るものである。According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a circuit element according to any one of the first to twentieth aspects, wherein an optical filter is disposed on or near a pupil plane of the projection optical system. It is characterized by the following. A method of manufacturing a circuit element according to a twenty-second aspect of the present invention is the method of manufacturing a circuit element according to the twenty-first aspect, wherein the optical filters partially have different optical characteristics. A circuit element manufacturing method according to a twenty-third aspect of the present invention is the circuit element manufacturing method according to the twenty-second aspect, wherein the optical filter has a light transmitting portion formed in a part thereof.
【００２０】[0020]
【００２１】従来の投影型露光装置では、マスクに対し
て上方から種々の入射角で入射する露光光が無差別に用
いられ、マスクパターンで発生した０次、±１次、±２
次、…の各回折光がほぼ無制限に投影光学系を透過して
試料基板上に結像していた。In a conventional projection type exposure apparatus, exposure light incident on a mask from above at various incident angles is used indiscriminately, and 0th order, ± 1st order, ± 2th order generated in a mask pattern are used.
Next, each of the diffracted light beams transmitted through the projection optical system almost indefinitely to form an image on the sample substrate.
【００２２】これに対して、本発明の露光方法では、マ
スクパターンに対して特定の方向と角度で斜めに入射す
る露光光が選択的に用いられており、この選択された露
光光がマスクパターンで発生する０次回折光と１次回折
光とを試料基板に優先的に到達させ、干渉させ、結像さ
せる。On the other hand, in the exposure method of the present invention, the exposure light which is obliquely incident on the mask pattern at a specific direction and at an angle is selectively used. The 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated in step (1) reach the sample substrate preferentially, interfere with each other, and form an image.
【００２３】即ち、マスクパターンの微細度に応じた遮
光板を用いて、最適な０次回折光と１次回折光とを選択
することにより、従来よりも明暗の光量差および焦点深
度が大きい結像パターンを得ることができる。That is, by selecting the optimal 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light by using a light shielding plate corresponding to the fineness of the mask pattern, an image forming pattern having a greater light-dark difference and a greater depth of focus than conventional ones. Can be obtained.
【００２４】ここで、マスクに入射する露光光を選択す
るには、照明光学系の瞳面およびその近傍、またはその
共役面に、「マスクパターンに対して特定の方向と角度
で入射する露光光は透過するが、他の不要な露光光は遮
断するように透光部を配置した遮光板」を設ければ良
い。Here, to select the exposure light incident on the mask, the exposure light incident on the pupil plane of the illumination optical system and its vicinity or its conjugate plane at a specific direction and angle with respect to the mask pattern is selected. , A light-shielding plate having a light-transmitting portion so as to block other unnecessary exposure light may be provided.
【００２５】しかし、投影光学系の瞳面およびその近傍
に、「この特定の方向と角度の露光光がマスクパターン
で発生する０次回折光と１次回折光とは無事透過する
が、他の不要な露光光による回折光は遮断されるように
透光部を配置した遮光板」を設けても、試料基板上に達
して結像に関与する回折光はほぼ等しいものとなり、同
様な効果を期待できる。However, at the pupil plane of the projection optical system and in the vicinity thereof, "the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated in the mask pattern are transmitted through the exposure light in this specific direction and angle, but other unnecessary light is transmitted. Even if a light-shielding plate with a light-transmitting portion arranged so as to block the diffracted light due to the exposure light is provided, the diffracted light that reaches the sample substrate and participates in image formation is almost equal, and similar effects can be expected. .
【００２６】また、投影光学系の瞳面およびその近傍に
設けた遮光板は、照明光学系の瞳面およびその近傍、ま
たはその共役面に配置された遮光板により選択された露
光光がマスクパターンで発生する０次回折光と１次回折
光以外の回折光を取り除く作用も兼ね備える。The light shielding plate provided on the pupil plane of the projection optical system and in the vicinity thereof is provided with a mask pattern for exposing light selected by the light shielding plate disposed on the pupil plane of the illumination optical system and in the vicinity thereof or on a conjugate plane thereof. Also has the function of removing the diffracted light other than the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated in the above.
【００２７】照明光学系の瞳面およびその近傍、または
その共役面に遮光板を配置した場合、所定の波長を有す
る露光光が、特定の入射方向と入射角で回折格子状のマ
スクパターンに入射し、投影光学系の瞳面にはフーリエ
展開された０次、１次、２次、３次、…の各回折光によ
るスポット列が形成される。ただし、通常、２次、３
次、…の高次回折光のスポットは投影光学系の外側には
みだす（ケラレる）。When a light-shielding plate is arranged on the pupil plane of the illumination optical system and its vicinity or a conjugate plane thereof, exposure light having a predetermined wavelength is incident on the diffraction grating mask pattern in a specific incident direction and incident angle. Then, spot rows are formed on the pupil plane of the projection optical system by Fourier-expanded 0th, 1st, 2nd, 3rd,... Diffracted light. However, usually, secondary, 3
Next, spots of high-order diffracted light protrude outside the projection optical system (vignetting).
【００２８】照明光学系の瞳面およびその近傍、または
その共役面に配置した遮光板は、またマスクに対してほ
ぼ垂直に入射する露光光を遮断し、特定の入射方向と入
射角の露光光だけをマスクに選択入射させる。ここで、
高次の回折光が邪魔な場合には、更に、投影光学系の瞳
面およびその近傍に遮光板を設けてこれを遮断する。こ
れにより、試料基板上には好ましい入射角の露光光がマ
スクパターンで発生する０次回折光と１次回折光とを重
点的に用いた投影パターン像が形成される。A light-shielding plate disposed on the pupil plane of the illumination optical system and its vicinity or a conjugate plane thereof blocks exposure light incident almost perpendicularly to the mask, and exposes light in a specific incident direction and incident angle. Is selectively incident on the mask. here,
If the higher-order diffracted light is an obstacle, a light-shielding plate is further provided on the pupil plane of the projection optical system and in the vicinity thereof to block it. As a result, a projected pattern image is formed on the sample substrate, in which the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light, in which the exposure light having a preferable incident angle is generated in the mask pattern, are emphasized.
【００２９】ここで、マスクパターンにおける高解像度
を必要とする部分、即ち等間隔の透明、不透明ラインを
交互に配置した格子パターンは、デューティ０．５の矩
形波状のものとみなせ、照明光学系の瞳面およびその近
傍、またはその共役面に遮光板を設けた場合、この格子
パターンで発生する回折光は、投影光学系の瞳面におい
て、格子を横断する方向に分布する０次、±１次、±２
次、…の各次数の回折光のスポットを形成する。Here, a portion of the mask pattern requiring high resolution, that is, a lattice pattern in which transparent and opaque lines at equal intervals are alternately arranged, can be regarded as a rectangular wave having a duty of 0.5, and the illumination optical system has When a light-shielding plate is provided on the pupil plane and its vicinity or a conjugate plane thereof, diffracted light generated by this grating pattern is distributed on the pupil plane of the projection optical system in the 0th order and ± 1st order distributed in the direction crossing the grating. , ± 2
Next, spots of diffracted light of the respective orders of... Are formed.
【００３０】このとき、矩形波のフーリエ展開として知
られるように、０次回折光は試料基板上の投影像におけ
るバイアス成分、±１次回折光は格子と同周期の正弦波
成分であり、この２つの成分の干渉によって、試料基板
上には、レジスト層の感光に必要な十分な明暗の光量差
をもった結像パターンが得られる。At this time, as is known as a Fourier expansion of a rectangular wave, the 0th-order diffracted light is a bias component in the projected image on the sample substrate, and the ± 1st-order diffracted light is a sine wave component having the same period as the grating. Due to the interference of the components, an image pattern having a sufficient difference in light intensity between dark and light necessary for exposing the resist layer is obtained on the sample substrate.
【００３１】また、一般的なマスクパターンは、マスク
上に配置された縦方向または横方向の格子を複数個組み
合わせたものとみなせるから、各格子に対して最適な入
射方向と入射角の露光光がそれぞれ確保されるようにす
れば、投影光学系の瞳面に形成されるフーリエパターン
は、各格子の方向に応じた角度方向に並んだ、露光光の
波長と格子のピッチとに応じた相互間隔のスポット群を
形成し、各スポットの強度は、格子のピッチ数と回折光
の次数に依存している。Further, a general mask pattern can be regarded as a combination of a plurality of vertical or horizontal gratings arranged on the mask. Is ensured, the Fourier patterns formed on the pupil plane of the projection optical system are aligned in angular directions corresponding to the directions of the respective gratings, and are mutually dependent on the wavelength of the exposure light and the pitch of the gratings. Spot groups at intervals are formed, and the intensity of each spot depends on the pitch number of the grating and the order of the diffracted light.
【００３２】従って、必要なスポット位置に透光部を設
けた遮光板を投影光学系に設けて同様な回折光の選択を
行ってもよい。投影光学系の瞳面に遮光板を設けた場合
には、有用な回折光のスポット位置に透光部を設けた遮
光板が採用されて、有用な回折光を選択的に透過させ、
邪魔になる回折光を遮断する。Therefore, a similar light beam may be selected by providing a light-shielding plate having a light-transmitting portion at a necessary spot position in the projection optical system. When a light-shielding plate is provided on the pupil plane of the projection optical system, a light-shielding plate provided with a light-transmitting portion at a spot position of a useful diffracted light is adopted to selectively transmit a useful diffracted light,
Blocks diffracted light that is in the way.
【００３３】このように、遮光板上の透光部の個数と配
置はマスクパターンに応じたそれぞれ異なる固有なもの
であるから、遮光板は、当然、マスクと一緒に交換さ
れ、かつマスクに対して厳密に位置調整されるべきもの
である。As described above, the number and arrangement of the light-transmitting portions on the light-shielding plate are different from each other depending on the mask pattern. Therefore, the light-shielding plate is naturally replaced together with the mask, and Should be precisely adjusted.
【００３４】次に、マスクパターンに対して特定の入射
方向と入射角の露光光を入射して、０次回折光と１次回
折光とを用いて試料基板上に結像パターンを形成するこ
とにより、焦点深度が大きくなる理由を説明する。Next, an exposure light having a specific incident direction and an incident angle is incident on the mask pattern, and an image forming pattern is formed on the sample substrate by using the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light. The reason why the depth of focus is increased will be described.
【００３５】試料基板が投影光学系の焦点位置に一致し
ている場合には、マスク上の１点を出て、試料基板上の
１点に達する各回折光は、投影光学系のどの部分を通る
ものであっても全て等しい光路長を有する。よって、従
来のように０次回折光が投影光学系瞳面のほぼ中心を貫
通する場合でも、０次回折光とそのほかの回折光とで光
路長は相等しく、相互の波面収差も０である。When the sample substrate is coincident with the focal position of the projection optical system, each diffracted light that exits one point on the mask and reaches one point on the sample substrate irradiates any part of the projection optical system. Even though they pass, they all have the same optical path length. Therefore, even when the zero-order diffracted light penetrates substantially the center of the pupil plane of the projection optical system as in the related art, the optical path lengths of the zero-order diffracted light and the other diffracted lights are equal, and the mutual wavefront aberration is zero.
【００３６】しかし、試料基板が投影光学系の焦点位置
に一致していない場合、斜めに入射する高次の回折光の
光路長は、最短距離を通る０次回折光に対して、焦点前
方では短く、焦点後方では長くなり、その差は入射角の
差に応じたものとなる。従って、０次、１次、…の各回
折光は相互に波面収差を形成して、焦点位置の前後にお
ける結像パターンのぼけを発生する。この波面収差△Ｗ
は次の式（１）で表される。However, when the sample substrate does not coincide with the focal position of the projection optical system, the optical path length of the high-order diffracted light obliquely incident is shorter before the focal point than the 0th-order diffracted light passing through the shortest distance. Behind the focal point, the distance becomes longer, and the difference depends on the difference in the incident angle. Therefore, each of the 0th-order, 1st-order,... Diffracted light forms a wavefront aberration mutually, and blurs the imaging pattern before and after the focal position. This wavefront aberration △ W
Is represented by the following equation (1).
【００３７】[0037]
【数１】 (Equation 1)
【００３８】 △ｆ：デフォーカス量 ＮＡ：瞳面上の中心からの距離を開口数で表した値Δf: Defocus amount NA: A value representing the distance from the center on the pupil plane by numerical aperture
【００３９】従って、瞳面のほぼ中心を通過する０次回
折光（△Ｗ＝０）に対して、瞳面の周囲、半径ｒ1を通
る１次回折光では、次式（２）で表される波面収差をも
つことになり、焦点位置の前後での解像度、即ち焦点深
度を低くしている。[0039] Thus, for passing through the approximate center of the pupil plane 0-order diffracted light (△ W = 0), 1 in order diffracted light passing through the periphery of the pupil plane, a radius r 1, represented by the following formula (2) This has a wavefront aberration and lowers the resolution before and after the focal position, that is, the depth of focus.
【００４０】[0040]
【数２】 (Equation 2)
【００４１】一方、照明光学系の瞳面もしくはその近
傍、またはその共役面に遮光板を設けて、マスクパター
ンからの０次回折光と１次回折光とが瞳面上でほぼ中心
対称な位置（共に半径ｒ2とする）を通るようにした本
発明の露光方法の場合、焦点の前後における０次回折光
と１次回折光の波面収差は等しく、次式（３）となり、
デフォーカスに伴う波面収差によるボケがない。即ち、
この分だけ焦点深度が大きくなっている。On the other hand, a light-shielding plate is provided on the pupil plane of the illumination optical system or in the vicinity thereof, or on a conjugate plane thereof, so that the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light from the mask pattern are substantially center-symmetrical on the pupil plane (both are symmetrical). In the case of the exposure method of the present invention in which the light passes through the radius r 2 ), the wavefront aberrations of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light before and after the focal point are equal, and the following equation (3) is obtained.
There is no blur due to wavefront aberration due to defocus. That is,
The depth of focus is increased by that much.
【００４２】[0042]
【数３】 (Equation 3)
【００４３】また、遮光板の透光部を通った一対の露光
光はマスクパターンの格子に対して、斜めかつ対称に入
射する平行光となるが、±１次回折光のどちらか一方は
投影光学系の光軸について０次光と対称な経路を通り、
試料基板に０次光と同程度の深い角度で入射する。これ
により、結像に関与する投影光学系の実質的な開口数が
小さくなり、より深い焦点深度が得られる。Further, a pair of exposure light passing through the light transmitting portion of the light shielding plate becomes parallel light obliquely and symmetrically incident on the lattice of the mask pattern. The optical axis of the system passes through a path symmetrical to the zero-order light,
The light is incident on the sample substrate at an angle as deep as the 0-order light. As a result, the substantial numerical aperture of the projection optical system involved in image formation is reduced, and a deeper depth of focus can be obtained.
【００４４】また、本発明の露光方法においては、照明
光学系に配置した遮光板を用いてマスクパターンの格子
に対して２方向から対称な入射角の露光光を入射させ
る。ここで、入射角は、遮光板の透光部の相互間隔によ
り調整され、マスク透過後、一方の露光光の０次光は他
方の露光光の１次光とほぼ同一の方向に進み投影光学系
の瞳面では、ほぼ同一位置にスポットを形成するように
している。Further, in the exposure method of the present invention, the exposure light having a symmetrical incident angle from two directions is incident on the lattice of the mask pattern by using the light shielding plate arranged in the illumination optical system. Here, the angle of incidence is adjusted by the distance between the light-transmitting portions of the light-shielding plate. After transmission through the mask, the zero-order light of one of the exposure lights travels in substantially the same direction as the primary light of the other exposure light, and the projection optics On the pupil plane of the system, spots are formed at almost the same position.
【００４５】このような回折光の選択は、マスクに対し
て上方から種々の入射角で入射する露光光を用い、上記
スポット位置に透光部を形成した遮光板を投影光学系の
瞳面に配置して、上記一対の入射角以外の露光光による
回折光を遮断した場合にも同様に実行される。The selection of such diffracted light is performed by using exposure light incident on the mask from above at various angles of incidence, and placing a light-shielding plate having a light-transmitting portion at the spot position on the pupil plane of the projection optical system. The same operation is performed in the case where the diffracted light due to the exposure light other than the above-mentioned pair of incident angles is blocked.
【００４６】また、格子を複数組み合わせた一般的なマ
スクパターンに対しては、それぞれの格子に対して定め
た角度位置と相互間隔とをもたせた一対づつの透光部が
遮光板に配置される。Further, for a general mask pattern in which a plurality of gratings are combined, a pair of light-transmitting portions having an angular position and a mutual interval determined for each grating are arranged on the light shielding plate. .
【００４７】照明光学系に備えられる遮光板における一
対の透光部は、一方の透光部からの露光光が１つの格子
で発生する一次回折光と、他方の透光部からの露光光が
同じ格子で発生する０次回折光とが投影光学系の瞳面の
ほぼ同一位置を透過するように相互間隔を定めたもので
ある。The pair of light-transmitting portions of the light-shielding plate provided in the illumination optical system is composed of first-order diffracted light in which exposure light from one light-transmitting portion is generated by one grating and exposure light from the other light-transmitting portion. The intervals are determined so that the 0th-order diffracted light generated by the same grating passes through substantially the same position on the pupil plane of the projection optical system.
【００４８】投影光学系に備えられる遮光板における一
対の透光部は、１つの格子に対して上述の入射角を有す
る一対の露光光が発生する０次回折光と１次回折光とを
透過させるように相互間隔を定めたものである。The pair of light-transmitting portions of the light-shielding plate provided in the projection optical system transmit the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light, which generate the pair of exposure light having the above-mentioned incident angle with respect to one grating. The distance between them is determined.
【００４９】更に、本発明の露光方法においては、調整
機構を用いて、遮光板を回転または平行移動させれば、
格子に対する遮光板の位置ずれを補正できる。また、透
光部の相互間隔を適正に調整して、格子のピッチにより
良く適合させることができる。Further, in the exposure method of the present invention, if the light shielding plate is rotated or translated by using the adjusting mechanism,
The displacement of the light shielding plate with respect to the grid can be corrected. In addition, it is possible to appropriately adjust the mutual interval between the light-transmitting portions so as to better match the pitch of the grating.
【００５０】更にまた、本発明の露光方法においては、
液晶素子等の電気光学素子を組み込んだ遮光板が採用さ
れ、電気信号により透光部の位置調整を行うことができ
る。Further, in the exposure method of the present invention,
A light-shielding plate incorporating an electro-optical element such as a liquid crystal element is employed, and the position of the light transmitting portion can be adjusted by an electric signal.
【００５１】[0051]
【発明の実施の形態】本発明の一つの実施の形態を図面
を参照して以下に説明する。図１には、本実施の形態の
露光方法を実現するために用いられる投影型露光装置の
斜視図が示されている。図１において、マスク１１に
は、代表的な微細パターンの一例として、デューティ比
０．５の１次元の格子状パターン１２が形成されてい
る。このマスク１１を照明する照明光学系は、水銀ラン
プ１、楕円面鏡２、コールドミラー３、集光光学素子
４、光学的インテグレータ素子５、リレーレンズ８（瞳
リレー系）、ミラー９、コンデンサーレンズ１０からな
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a projection type exposure apparatus used for realizing the exposure method of the present embodiment. In FIG. 1, a one-dimensional lattice pattern 12 having a duty ratio of 0.5 is formed on the mask 11 as an example of a typical fine pattern. An illumination optical system for illuminating the mask 11 includes a mercury lamp 1, an ellipsoidal mirror 2, a cold mirror 3, a condenser optical element 4, an optical integrator element 5, a relay lens 8 (pupil relay system), a mirror 9, and a condenser lens. Consists of ten.
【００５２】照明光学系のフーリエ変換面、即ち、ここ
では水銀ランプ１の２次光源像が形成されるインテグレ
ータ素子５の射出端面の近傍（換言すれば、照明光学系
の瞳面またはその共役面、およびそれらの近傍の位置）
には、遮光板（空間フィルタ）６が配置されている。こ
の遮光板６には、マスクパターン１２の２次元フーリエ
変換に基づいて位置と大きさが定められる一対の透光部
６ａ、６ｂが設けられている。The Fourier transform plane of the illumination optical system, that is, in the vicinity of the exit end face of the integrator element 5 where the secondary light source image of the mercury lamp 1 is formed (in other words, the pupil plane of the illumination optical system or its conjugate plane) , And locations near them)
, A light shielding plate (spatial filter) 6 is arranged. The light shielding plate 6 is provided with a pair of light transmitting portions 6a and 6b whose positions and sizes are determined based on the two-dimensional Fourier transform of the mask pattern 12.
【００５３】また、パターン１２の像をウエハ１７上に
投影する投影光学系１３の瞳面１４にも、同様に透光部
１５ａ、１５ｂを備えた遮光板（空間フィルタ）１５が
配置されている。Similarly, a light-shielding plate (spatial filter) 15 having light-transmitting portions 15a and 15b is arranged on a pupil surface 14 of a projection optical system 13 for projecting an image of the pattern 12 onto a wafer 17. .
【００５４】ここで、本実施の形態では、マスクパター
ン１２として、１次元の回折格子パターンを用いている
ので、遮光板６および１５には、共に一対の透光部６
ａ、６ｂまたは１５ａ、１５ｂとが形成されており、そ
れぞれ瞳面内で一対の透光部が光学系の光軸を挟んでほ
ぼ対称位置に、かつその配列方向が格子パターン１２の
ピッチ方向とほぼ一致するように配置されている。Here, in the present embodiment, since a one-dimensional diffraction grating pattern is used as the mask pattern 12, both the light shielding plates 6 and 15 have a pair of light transmitting portions 6
a, 6b or 15a, 15b are formed, and a pair of light-transmitting portions are respectively substantially symmetrical with respect to the optical axis of the optical system in the pupil plane, and the arrangement direction is the same as the pitch direction of the lattice pattern 12. They are arranged to almost match.
【００５５】また、遮光板６および１５には、それぞれ
モータやカム等で構成される駆動機構７または１６が設
けられており、マスクパターンに応じて遮光板６および
１５が別のものと交換可能で、かつ瞳面内での透光部６
ａ、６ｂまたは１５ａ、１５ｂの位置の微調整が可能と
なっている。なお、遮光板６および１５の透光部６ａ、
６ｂおよび１５ａ、１５ｂの開口形状は任意でよく、図
１では共に円形開口の場合として図示されている。Each of the light shielding plates 6 and 15 is provided with a driving mechanism 7 or 16 composed of a motor, a cam or the like, and the light shielding plates 6 and 15 can be replaced with another according to the mask pattern. And the light transmitting portion 6 in the pupil plane
Fine adjustment of the positions of a, 6b or 15a, 15b is possible. In addition, the light transmitting portions 6a of the light shielding plates 6 and 15,
The opening shapes of 6b and 15a, 15b may be arbitrary, and both are shown as circular openings in FIG.
【００５６】このように構成された露光装置において、
楕円面鏡２の第１焦点に配置された水銀ランプ１から発
生された露光光は、楕円面鏡２とコールドミラー３で反
射されて、楕円面鏡２の第２焦点に集光された後に、コ
リメータレンズや光束分布補正用のコーン状プリズムな
どからなる集光光学素子４を通過して、フライアイレン
ズ群からなるインテグレータ素子５により、遮光板６の
配置面上に実質的な面光源を形成する。In the exposure apparatus configured as described above,
Exposure light generated from the mercury lamp 1 arranged at the first focal point of the ellipsoidal mirror 2 is reflected by the ellipsoidal mirror 2 and the cold mirror 3, and after being condensed at the second focal point of the ellipsoidal mirror 2. After passing through a condensing optical element 4 composed of a collimator lens and a cone-shaped prism for correcting light flux distribution, a substantial surface light source is placed on the surface on which the light shielding plate 6 is arranged by an integrator element 5 composed of a fly-eye lens group. Form.
【００５７】なお、本実施の形態では、インテグレータ
素子５の２次光源像が投影光学系１３の瞳面１４に形成
される、いわゆるケーラー照明となっている。この面光
源自体は、従来同様に、マスクに上方から種々の入射角
で入射する露光光を与えるはずのものである。しかしな
がら、ここではコンデンサ−レンズ１０の手前に遮光板
６が設けられているため、遮光板６の２つの透光部６
ａ、６ｂを通過する平行光束だけがリレーレンズ８、ミ
ラー９、コンデンサレンズ１０を介して、格子パターン
１２のラインをほぼ垂直に横切る面内で光軸対称に斜め
の所定入射角でマスク１１に入射する。In the present embodiment, so-called Koehler illumination is used, in which the secondary light source image of the integrator element 5 is formed on the pupil plane 14 of the projection optical system 13. The surface light source itself is supposed to provide exposure light which is incident on the mask from above at various angles of incidence as in the prior art. However, since the light shielding plate 6 is provided in front of the condenser lens 10 here, the two light transmitting portions 6 of the light shielding plate 6 are provided.
Only the parallel luminous flux passing through a and 6b passes through the relay lens 8, the mirror 9, and the condenser lens 10 to the mask 11 at a predetermined angle of incidence that is obliquely symmetric with respect to the optical axis within a plane substantially perpendicular to the lines of the lattice pattern 12. Incident.
【００５８】前記平行光束がマスク１１のパターン１２
に入射すると、パターン１２からは０次、±１次、±２
次、…の各回折光が生じる。ここで、前記平行光束は、
照明光学系のフーリエ変換面に配置された遮光板６の透
光部６ａ、６ｂにより光軸からの距離と光軸まわりの位
置とが定められ、またコンデンサーレンズ１０によりマ
スク１１のパターン１２への入射角が定められているの
で、投影光学系１３に入射するのは前記各次数の回折光
のうちの±１次回折光のいずれか一方と０次回折光とが
そのほとんどとなり、そのほかの回折光は極く僅かとな
る。The parallel light flux is applied to the pattern 12 of the mask 11.
, The 0th order, ± 1st order, ± 2
Next, the following diffracted lights are generated. Here, the parallel light beam is
The distance from the optical axis and the position around the optical axis are determined by the translucent portions 6a and 6b of the light shielding plate 6 arranged on the Fourier transform surface of the illumination optical system. Since the incident angle is determined, one of the ± 1st-order diffracted lights and the 0th-order diffracted light of the diffracted lights of the respective orders are almost all incident on the projection optical system 13, and the other diffracted lights are Very little.
【００５９】その結果、投影光学系１３の瞳面１４に
は、±１次回折光のいずれか一方と０次回折光との主要
な回折光スポットと、その他の不要な次数の回折光スポ
ットとが、フーリエ展開パターンにしたがって次数別に
形成される。投影光学系１３の瞳面１４に配置された別
の遮光板１５は、前記主要な回折光だけを選択的にウエ
ハ１７側に通過させ、そのほかの次数の不要な回折光を
遮断する。As a result, on the pupil plane 14 of the projection optical system 13, one of the ± 1st-order diffracted lights and the main diffracted light spot of the 0th-order diffracted light, and other unnecessary order diffracted light spots, It is formed for each order according to the Fourier expansion pattern. Another light-shielding plate 15 arranged on the pupil plane 14 of the projection optical system 13 selectively allows only the main diffracted light to pass to the wafer 17 side and blocks other orders of unnecessary diffracted light.
【００６０】この場合、前記±１次回折光のいずれか一
方０次回折光との主要な回折光が最大強度で通過できる
ように、また、前記の不要な回折光が完全に遮断される
ように、駆動機構７、１６を用いて、マスク１１のパタ
ーン１２に対する遮光板６および１５の位置調整が行わ
れる。In this case, either one of the ± 1st-order diffracted lights and the 0th-order diffracted light can be transmitted at the maximum intensity, and the unnecessary diffracted lights can be completely cut off. Using the driving mechanisms 7 and 16, the positions of the light shielding plates 6 and 15 with respect to the pattern 12 of the mask 11 are adjusted.
【００６１】図２は、本実施の形態の露光方法に用いら
れる投影型露光装置における露光光の基本的な光路構成
を模式的に示す図である。ここでは、図示の都合上、遮
光板６がコンデンサレンズ１０の直上に配置されている
が、この位置はリレーレンズ８に対して図１の遮光板６
と共役な面であり、機能と効果に関して、図１の場合と
実質的に同じである。FIG. 2 is a diagram schematically showing a basic optical path configuration of exposure light in a projection type exposure apparatus used in the exposure method of the present embodiment. Here, for the sake of illustration, the light shielding plate 6 is disposed immediately above the condenser lens 10, but this position is relative to the relay lens 8 with respect to the light shielding plate 6 in FIG.
The function and the effect are substantially the same as those in FIG.
【００６２】図２において、投影光学系１３の開口数を
ＮＡ、露光光の波長をλとし、パターン１２のピッチを
λ／ＮＡの０．７５倍、パターン１２のライン・アンド
・スペースの比を１：１（格子のデューティ比を０．
５）とする。このとき、パターン１２の波長λを考慮し
たフーリエ変換ｑ（ｕ，ｖ) は、パターン１２をｐ
(ｘ，ｙ) とすると、次式（４）で表される。In FIG. 2, the numerical aperture of the projection optical system 13 is NA, the wavelength of the exposure light is λ, the pitch of the pattern 12 is 0.75 times λ / NA, and the ratio of the line and space of the pattern 12 is 1: 1 (when the duty ratio of the grating is
5). At this time, the Fourier transform q (u, v) considering the wavelength λ of the pattern 12
If (x, y) is used, it is expressed by the following equation (4).
【００６３】[0063]
【数４】 (Equation 4)
【００６４】ここで、パターン１２が、図４に示される
ように、上下方向すなわちｙ方向には一様で、ｘ方向に
は規則的な変化をもつ場合には、ｘ方向のライン・アン
ド・スペースの比が１：１、ピッチが０．７５λ／ＮＡ
であるとすると、フーリエ変換ｑ(ｕ，ｖ)は次式（５）
のように表すことができる。Here, as shown in FIG. 4, when the pattern 12 is uniform in the vertical direction, that is, in the y direction, and has a regular change in the x direction, the line and 1: 1 space ratio, 0.75λ / NA pitch
, The Fourier transform q (u, v) is given by the following equation (5).
Can be expressed as
【００６５】[0065]
【数５】 (Equation 5)
【００６６】従って、ｑ1(ｕ)およびｑ2(ｖ)のそれぞれ
は、次のように表すことができる。Therefore, each of q 1 (u) and q 2 (v) can be expressed as follows.
【００６７】[0067]
【数６】 (Equation 6)
【００６８】図３と図５は、それぞれ本実施の形態に供
される照明光学系用の遮光板６と、投影光学系用の遮光
板１５の平面図である。ここで、上記フーリエ変換のエ
ネルギー分布、即ちFIGS. 3 and 5 are plan views of the light shielding plate 6 for the illumination optical system and the light shielding plate 15 for the projection optical system provided in the present embodiment, respectively. Here, the energy distribution of the Fourier transform, that is,
【００６９】[0069]
【数７】 (Equation 7)
【００７０】のピーク値を与える位置は、 （ｕ,ｖ）＝（０,０）、（±ＮＡ／0.75,０）、（±３
ＮＡ／0.75,0）、… である。The positions giving the peak value of (u, v) = (0,0), (± NA / 0.75,0), (± 3
NA / 0.75,0), ...
【００７１】従って、遮光板６および１５は、上記ピー
ク位置の１／２であるところの (ｕ，ｖ)＝(０，０)、(±ＮＡ／１.５，０)、( ±２Ｎ
Ａ，０)、… のうち、投影光学系１３の開口数以内に入る位置 (ｕ，ｖ)＝(±ＮＡ／１.５，０) およびその近傍位置を透光部６ａ、６ｂと１５ａ、１５
ｂとし、 (ｕ，ｖ)＝(０，０) の位置を遮光部としたものである。Therefore, the light-shielding plates 6 and 15 have (u, v) = (0, 0), (± NA / 1.5, 0), (± 2N
A, 0),..., (U, v) = (± NA / 1.5, 0) and positions in the vicinity thereof that are within the numerical aperture of the projection optical system 13 and the light-transmitting portions 6a, 6b and 15a, Fifteen
b, and the position of (u, v) = (0, 0) is used as a light shielding portion.
【００７２】なお、遮光板６および１５は、その位置 (ｕ，ｖ)＝(０，０) がそれぞれ照明光学系（１〜１０）および投影光学系１
３の光軸と一致するように、図１の駆動機構７または１
６により位置調整される。The positions of the light shielding plates 6 and 15 (u, v) = (0, 0) are respectively set to the illumination optical system (1 to 10) and the projection optical system 1.
The driving mechanism 7 or 1 shown in FIG.
6, the position is adjusted.
【００７３】ここで、遮光板６および１５は、金属板の
一部を取り去って透過部を形成したものでも、またガラ
ス等の透明保持体上に、金属薄膜などをパターンニング
して透過部を形成したものでもよい。また、図１に示し
た例では、照明光源として水銀ランプ１を想定したが、
これはレーザ光源等の別の光源であってもよい。更に、
この例では、マスク１１のパターン１２としてｘ方向の
みにデューティ１：１で変化するライン・アンド・スペ
ース・パターンを示したが、任意のパターンについて本
発明は適用可能である。Here, the light-shielding plates 6 and 15 may be formed by removing a part of the metal plate to form a transmission part, or by patterning a metal thin film or the like on a transparent support such as glass to form the transmission part. It may be formed. In the example shown in FIG. 1, the mercury lamp 1 is assumed as the illumination light source.
This may be another light source such as a laser light source. Furthermore,
In this example, the pattern 12 of the mask 11 is a line-and-space pattern that changes at a duty of 1: 1 only in the x direction, but the present invention is applicable to any pattern.
【００７４】図２において、ピッチ０．７５λ／ＮＡで
あるパターン１２に対して、照明光学系中のパターン１
２のフーリエ変換面に、図示のような遮光板６を設ける
ことにより、パターン１２を照明する照明光Ｌｉは、平
行光束Ｌｉｌ、Ｌｉｒのごとく制限される。この照明光
Ｌｉｌ、Ｌｉｒがパターン１２に照射されると、パター
ン１２からその回折光が発生する。In FIG. 2, a pattern 12 having a pitch of 0.75λ / NA corresponds to a pattern 1 in the illumination optical system.
By providing the light-shielding plate 6 as shown in the drawing on the Fourier transform surface of No. 2, the illumination light Li for illuminating the pattern 12 is restricted like parallel light beams Lil and Lir. When the illumination light Lil, Lir is applied to the pattern 12, the pattern 12 generates a diffracted light.
【００７５】照明光Ｌｉｌの０次回折光をＬｌ０、＋１
次回折光をＬｌ１とし、照明光Ｌｉｒの０次回折光をＬ
ｒ０、−１次回折光をＬｒ１とする。このとき、回折光
Ｌｌ０と回折光Ｌｌ１、回折光Ｌｒ０と回折光Ｌｒ１の
離角は共に、次式（６）で表せる。The 0th-order diffracted light of the illumination light Lil is expressed as L10, +1
The first-order diffracted light is L11, and the zero-order diffracted light of the illumination light Lir is L1.
r0, the -1st-order diffracted light is Lr1. At this time, the separation angles of the diffracted light L10 and the diffracted light L11 and the diffracted light Lr0 and the diffracted light Lr1 can be both expressed by the following equation (6).
【００７６】 sinθ＝λ／（パターン１２のピッチ） ＝λ／（０．７５λ／ＮＡ） ＝ＮＡ／０．７５ …（６）Sin θ = λ / (pitch of pattern 12) = λ / (0.75λ / NA) = NA / 0.75 (6)
【００７７】もともと、入射光Ｌｉｌと入射光Ｌｉｒ
は、２ＮＡ／１．５だけ離れているので、回折光Ｌｌ０
と回折光Ｌｒ１が共に同じ第１の光路を通り、また、回
折光Ｌｒ０と回折光Ｌｌ１が共に同じ第２の光路を通る
ことになる。ここで、第１の光路と第２の光路とは、投
影光学系１３の光軸から対称的に等距離だけ離れてい
る。Originally, the incident light Lil and the incident light Lir
Are separated by 2NA / 1.5, so that the diffracted light L10
And the diffracted light Lr1 both pass through the same first optical path, and both the diffracted light Lr0 and the diffracted light L11 pass through the same second optical path. Here, the first optical path and the second optical path are symmetrically separated from the optical axis of the projection optical system 13 by the same distance.
【００７８】図６には、投影光学系１３の瞳面１４での
回折光の強度分布が模式的に示されている。図６におい
て、瞳面１４に形成されたスポット２２ｌは回折光Ｌｒ
０と回折光Ｌｌ１が集光したものであり、また、スポッ
ト２２ｒは回折光Ｌｌ０と回折光Ｌｒ１が集光したもの
である。FIG. 6 schematically shows the intensity distribution of the diffracted light on the pupil plane 14 of the projection optical system 13. In FIG. 6, the spot 221 formed on the pupil plane 14 is the diffracted light Lr.
0 and the diffracted light Ll1 are condensed, and the spot 22r is the condensed light of the diffracted light L10 and the diffracted light Lr1.
【００７９】図６より明らかなように、本実施の形態の
露光方法においては、ピッチがλ／ＮＡより微細な０．
７５λ／ＮＡのパターン１２からの０次回折光と＋１次
また−１次回折光を、投影光学系１３を介して、ほぼ１
００％ウエハ１７上へ集光させることができる。従っ
て、従来の露光方法における解像度の限界であったピッ
チ（λ／ＮＡ）よりも更に細かいパターンの場合も、マ
スクパターンのピッチに応じた透過部を有する遮光板を
用いて露光転写が可能である。As is clear from FIG. 6, in the exposure method according to the present embodiment, the pitch is smaller than .lambda. / NA.
The 0th-order diffracted light and the + 1st-order or -1st-order diffracted light from the 75λ / NA pattern 12 are converted to almost 1 by the projection optical system 13.
The light can be converged on the wafer 17 at 00%. Therefore, even in the case of a pattern finer than the pitch (λ / NA), which is the resolution limit in the conventional exposure method, exposure transfer can be performed using a light-shielding plate having a transmission portion corresponding to the pitch of the mask pattern. .
【００８０】次に、本実施の形態の露光方法における試
料基板１７上のパターン解像度を、種々の参考例の投影
型露光装置を使用した露光方法におけるそれとの比較に
おいて以下に説明する。Next, the pattern resolution on the sample substrate 17 in the exposure method of the present embodiment will be described below in comparison with that in the exposure method using the projection type exposure apparatus of various reference examples.
【００８１】＝参考例の場合＝ 図７と図８は、参考例としてあげる特開平２−５０４１
７号に示された投影型露光装置における露光光の光路構
成（図７）と、投影光学系の瞳面における光量分布（図
８）とをそれぞれ模式的に示した図である。なお、これ
らの図においては、本発明の前記実施の形態による装置
と同じ作用、機能の部材に、図２中の符号と同一の符号
を付してある。= In the case of Reference Example = FIGS. 7 and 8 show a reference example of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-5041.
FIG. 8 is a diagram schematically showing an optical path configuration of exposure light (FIG. 7) and a light quantity distribution on a pupil plane of a projection optical system (FIG. 8) in the projection exposure apparatus shown in No. 7; In these drawings, members having the same functions and functions as those of the device according to the embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
【００８２】図７において、照明光学系の瞳面には開口
絞り（円形の透光部を光軸と同心に備えた遮光板、いわ
ゆる空間フィルタ）６Ａが設けられ、マスク１１に対す
る露光光の入射角を制限している。マスク１１のパター
ン１２から発生した０次回折光（実線）と±１次回折光
（破線）とは、共に投影光学系１３に入射して別々の光
路を進み、ここでは図８に示すごとく瞳面１４において
＋１次回折光のスポット２０ｌと、０次回折光のスポッ
ト２０ｃと、−１次回折光のスポット２２ｒとが別々の
位置に形成される。In FIG. 7, an aperture stop (a light shielding plate having a circular light transmitting portion concentric with the optical axis, a so-called spatial filter) 6A is provided on the pupil plane of the illumination optical system. The corner is limited. The 0th-order diffracted light (solid line) and ± 1st-order diffracted light (dashed line) generated from the pattern 12 of the mask 11 both enter the projection optical system 13 and travel on different optical paths. Here, as shown in FIG. , A spot 201 of the + 1st-order diffracted light, a spot 20c of the 0th-order diffracted light, and a spot 22r of the -1st-order diffracted light are formed at different positions.
【００８３】また、図９と図１０は、別の参考例として
あげる投影型露光装置における露光光の光路構成（図
９）と、投影光学系の瞳面における光量分布（図１０）
とをそれぞれ模式的に示した図である。この別の参考例
では、図７の開口絞り６Ａの代わりに、光軸と同心の円
環状の透光部を設けた遮光板６Ｂが採用されている。FIGS. 9 and 10 show an optical path configuration of exposure light in a projection type exposure apparatus as another reference example (FIG. 9) and a light amount distribution on a pupil plane of a projection optical system (FIG. 10).
FIG. In this other reference example, a light shielding plate 6B provided with an annular light transmitting portion concentric with the optical axis is employed instead of the aperture stop 6A in FIG.
【００８４】図９において、照明光学系の瞳面には、円
環状の透光部を光軸と同心に形成した遮光板６Ｂが設け
られ、マスク１１に対して露光光が斜めに、すなわち逆
円錐状に入射されている。これにより、少なくともパタ
ーン１２の格子をほぼ垂直に横切る面内では、図２に示
した本実施の形態の場合と同様に、０次回折光（実線）
は、１次回折光（破線）並みに斜めに投影光学系に入射
され、反対側からきた別の１次回折光と一部重なって投
影光学系を通過し、ウエハ１７にまで達して投影像を形
成する。In FIG. 9, on the pupil plane of the illumination optical system, there is provided a light-shielding plate 6B in which an annular light-transmitting portion is formed concentrically with the optical axis. It is incident in a conical shape. Thus, at least in a plane substantially perpendicular to the lattice of the pattern 12, as in the case of the present embodiment shown in FIG. 2, the zero-order diffracted light (solid line)
Is incident on the projection optical system obliquely in the same order as the first-order diffracted light (broken line), partially overlaps with another first-order diffracted light coming from the opposite side, passes through the projection optical system, and reaches the wafer 17 to form a projected image. I do.
【００８５】このとき、投影光学系１３の瞳面１４に
は、図１０に示されるように、光軸と同心のドーナツ状
の０次回折光のスポット２１ｃと、それに隣接して一部
重なる＋１次回折光のスポット２１ｌおよび−１次回折
光のスポット２１ｒとが形成される。ここで、スポット
２１ｌと２１ｒとの大部分は、投影光学系１３の外側に
はみ出し、これらはみ出した部分の光は投影光学系の鏡
筒によってケラレてしまう。At this time, on the pupil plane 14 of the projection optical system 13, as shown in FIG. 10, a donut-shaped spot 21c of the 0th-order diffracted light concentric with the optical axis and a + 1st-order light beam which partially overlaps adjacent thereto. A folded light spot 211 and a -1st-order diffracted light spot 21r are formed. Here, most of the spots 21l and 21r protrude outside the projection optical system 13, and the light of the protruding portions is vignetted by the lens barrel of the projection optical system.
【００８６】＝本発明の実施の形態の場合＝ 図１１〜図１４は、図２に示した本実施の形態における
ウエハ１７上の投影像の格子パターンの強度分布を、図
７と図９の場合と比較した線図である。この強度分布
は、投影光学系のＮＡを０．５、露光光の波長λを０．
３６５μｍ、パターンのピッチをウエハ１７上での換算
で０．５μｍ（ほぼ０．６８５λ／ＮＡ）として、基板
上でパターン１２のピッチ方向に光軸を横切る面内につ
いて計算により求めた結果である。FIG. 11 to FIG. 14 show the intensity distribution of the lattice pattern of the projected image on the wafer 17 in the present embodiment shown in FIG. 2 and FIGS. It is a diagram compared with the case. The intensity distribution is such that the NA of the projection optical system is 0.5 and the wavelength λ of the exposure light is 0.5.
Assuming that the pattern pitch is 365 μm and the pattern pitch on the wafer 17 is 0.5 μm (approximately 0.685 λ / NA), this is a result obtained by calculation on a plane crossing the optical axis in the pitch direction of the pattern 12 on the substrate.
【００８７】図１１は、本実施の形態（図２）にしたが
った投影型露光装置によって基板上に形成された投影像
の格子パターンの強度分布の線図である。これは、パタ
ーンのエッジの明部と暗部の光量差を十分に確保した分
布となっている。FIG. 11 is a diagram showing the intensity distribution of the lattice pattern of the projected image formed on the substrate by the projection type exposure apparatus according to the present embodiment (FIG. 2). This is a distribution in which the light amount difference between the bright part and the dark part at the edge of the pattern is sufficiently ensured.
【００８８】図１２は、図７の参考例において、開口絞
り６Ａの径を比較的小さく、照明光学系の開口数と投影
光学系の開口数との比、いわゆるσ値を０．５とした場
合の、基板上の投影像の格子パターンの強度分布の線図
である。ここでは、照明光学系の開口数と投影光学系の
開口数との比（σ値）を０．５としているので、投影像
のパターンの明部と暗部の光量差がほとんど無い平坦な
分布である。FIG. 12 shows that in the reference example of FIG. 7, the diameter of the aperture stop 6A is relatively small, and the ratio between the numerical aperture of the illumination optical system and the numerical aperture of the projection optical system, that is, the σ value is 0.5. FIG. 7 is a diagram of an intensity distribution of a grid pattern of a projected image on a substrate in the case. Here, since the ratio (σ value) between the numerical aperture of the illumination optical system and the numerical aperture of the projection optical system is set to 0.5, the distribution of the projected image has a flat distribution with almost no light quantity difference between the bright and dark parts. is there.
【００８９】図１３は、図７の参考例において、開口絞
り６Ａの孔は比較的大きく、照明光学系の開口数と投影
光学系の開口数との比、いわゆるσ値を０．９とした場
合の、基板上の投影像の格子パターンの強度分布の線図
である。ここでは、照明光学系の開口数と投影光学系の
開口数との比（σ値）を０．９としているので、図１２
の場合よりも投影像のパターンの明部と暗部の光量差が
あるが、やはり０次回折光成分が比較的多いいぜんとし
て平坦な分布であり、レジストの感光特性から見て不十
分であることがわかる。FIG. 13 shows that in the reference example of FIG. 7, the aperture of the aperture stop 6A is relatively large, and the ratio between the numerical aperture of the illumination optical system and the numerical aperture of the projection optical system, that is, the so-called σ value, is 0.9. FIG. 7 is a diagram of an intensity distribution of a grid pattern of a projected image on a substrate in the case. Since the ratio (σ value) between the numerical aperture of the illumination optical system and the numerical aperture of the projection optical system is set to 0.9 here, FIG.
There is a light amount difference between the bright part and the dark part of the pattern of the projected image than in the case of the above, but the distribution is still flat as the amount of the 0th-order diffracted light component is relatively large, which is insufficient from the viewpoint of the photosensitive characteristics of the resist. Recognize.
【００９０】図１４は、図９の別の参考例の場合におい
て、基板上の投影像の格子パターンの強度分布の線図で
ある。ここで、遮光板６Ｂの円環状の透光部の内縁はσ
値で０．７、外縁はσ値で０．９に相当している。この
投影像は、図１２の場合よりもパターンの明部と暗部の
光量差があるが、やはり０次回折光成分が比較的多くて
平坦な分布であり、レジストの感光特性から見て不十分
であることがわかる。FIG. 14 is a diagram showing the intensity distribution of the grid pattern of the projected image on the substrate in the case of another reference example of FIG. Here, the inner edge of the annular light transmitting portion of the light shielding plate 6B is represented by σ.
The value corresponds to 0.7, and the outer edge corresponds to the σ value of 0.9. Although the projected image has a light amount difference between the bright and dark portions of the pattern as compared with the case of FIG. 12, the 0th-order diffracted light component is also relatively large and has a flat distribution, which is insufficient from the viewpoint of the photosensitive characteristics of the resist. You can see that there is.
【００９１】図１１〜図１４から明らかなように、図７
や図９の参考例の場合と比較して、図２に示した本実施
の形態では、基板上の投影像の実質的な解像度が大幅に
向上している。As is apparent from FIGS. 11 to 14, FIG.
In the present embodiment shown in FIG. 2, the substantial resolution of the projected image on the substrate is greatly improved as compared with the case of FIG.
【００９２】ところで、図９の場合において、投影光学
系１３の瞳面１４に、前述の図２の本実施の形態におい
て使用した遮光板と同様な遮光板を配置すれば、図１０
でクロスハッチで示される部分の０次および±１次の回
折光を選択的に透過させて、ウエハ１７上における投影
像の解像度を図１４の場合よりも少しだけ向上させるこ
とも可能である。By the way, in the case of FIG. 9, if a light-shielding plate similar to the light-shielding plate used in the embodiment of FIG.
It is also possible to selectively transmit the 0th-order and ± 1st-order diffracted lights in the portion indicated by the cross hatch, thereby slightly improving the resolution of the projected image on the wafer 17 as compared with the case of FIG.
【００９３】従来においても、マスクパターンにおける
回折光を積極的に利用して投影光学系の解像度を向上す
る技術として、パターンの透過部の一つおきに露光光の
位相を反転させる誘電体、いわゆる位相シフターを設け
る技術が報告されている。しかしながら、複雑な半導体
回路パターン上に位相シフターを設けることは現実的に
難しく、位相シフター付きフォトマスクの検査方法もい
まだに確立されていない。Conventionally, as a technique for positively utilizing the diffracted light in a mask pattern to improve the resolution of a projection optical system, a dielectric material that inverts the phase of exposure light at every other transmission portion of the pattern, a so-called dielectric material. Techniques for providing a phase shifter have been reported. However, it is practically difficult to provide a phase shifter on a complicated semiconductor circuit pattern, and a method of inspecting a photomask with a phase shifter has not yet been established.
【００９４】本発明に従った前記図２の本実施の形態に
おける、投影像の解像度向上の効果は、位相シフターに
匹敵するものでありながら、位相シフターをもたない従
来のフォトマスクがそのまま使用でき、従来のフォトマ
スク検査技術もそのまま踏襲することができる。The effect of improving the resolution of a projected image in the embodiment of FIG. 2 according to the present invention is comparable to a phase shifter, but a conventional photomask without a phase shifter is used as it is. The conventional photomask inspection technology can be followed as it is.
【００９５】また、位相シフターを採用すると、焦点深
度が増大する効果も得られるが、図２の本実施の形態に
おいても、図６に示されるとおり、瞳面１４でのスポッ
ト２２ｌ、２２ｒは、瞳の中心より等距離の位置にあ
り、従って、先に述べたようにデフォーカスによる波面
収差の影響を受けにくく、従って、深い焦点深度が得ら
れるものである。Further, when the phase shifter is employed, the effect of increasing the depth of focus can be obtained. However, also in the present embodiment shown in FIG. 2, the spots 221 and 22r on the pupil plane 14 are formed as shown in FIG. It is located at an equidistant position from the center of the pupil, and is therefore less susceptible to the wavefront aberration due to defocusing, as described above, and therefore, a deep depth of focus can be obtained.
【００９６】なお、本実施の形態では、回路パターンと
してｘ方向に規則的に変化を示すライン・アンド・スペ
ースを取りあげたが、以上の効果はライン・アンド・ス
ペース以外の一般的なパターンについても、それぞれに
適正な遮光板を組み合わせることにより、十分に達成さ
れる。ここで、回路パターンが１次元のライン・アンド
・スペースのときには、遮光板上の透光部は２個である
が、他の任意のパターンの場合は、パターンの空間周波
数に応じて２ｎ個の透光部をもつことになる。例えば、
２次元の回折光子パターンでは十字に配置した２個づつ
計４個の透光部を遮光板に形成すればよい。In the present embodiment, the line and space which regularly changes in the x direction is taken as the circuit pattern. However, the above effect is also obtained for general patterns other than the line and space. This is sufficiently achieved by combining an appropriate light shielding plate with each of them. Here, when the circuit pattern is one-dimensional line-and-space, the number of light-transmitting portions on the light-shielding plate is two. In the case of another arbitrary pattern, 2n pieces of light-transmitting portions are provided according to the spatial frequency of the pattern. It will have a light transmitting part. For example,
In the case of a two-dimensional diffracted photon pattern, a total of four light-transmitting portions, each two arranged in a cross, may be formed on the light-shielding plate.
【００９７】また、本実施の形態では、説明を簡略化す
るため、遮光板の遮光部は露光光を全く透過させないも
のとして扱ってきたが、これを半透過性とする等して、
従来同様の露光を行いながら、特定の微細パターンにつ
いてのみ、その投影像のコントラストを上昇させるよう
にしてもよい。In this embodiment, for the sake of simplicity, the light-shielding portion of the light-shielding plate has been treated as not transmitting the exposure light at all.
The contrast of the projected image of only a specific fine pattern may be increased while performing the same exposure as in the related art.
【００９８】更に、本実施の形態では、特に照明光学系
中の遮光板を中心に説明を行ったが、投影光学系中の遮
光板についても作用および効果は基本的に同様なものと
考えることができる。つまり、照明光学系のほぼ瞳面も
しくはその共役面と、投影光学系のほぼ瞳面との少なく
とも一方に上記条件を満足する空間フィルタを配置すれ
ば、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。Further, in the present embodiment, the description has been made with particular focus on the light shielding plate in the illumination optical system. However, the operation and effect of the light shielding plate in the projection optical system are basically considered to be the same. Can be. That is, if a spatial filter that satisfies the above condition is disposed on at least one of the pupil plane or its conjugate plane of the illumination optical system and the pupil plane of the projection optical system, the same effect as in the present embodiment can be obtained. Can be.
【００９９】また、例えば、照明光学系の瞳面に図３に
示したような空間フィルタを設けると共に、投影光学系
の瞳面に円環状の透光部を備えた空間フィルタを配置し
ても構わない。なお、この場合、後者の円環状の透過部
を備えた空間フィルタにおいては、マスクパターンから
の０次回折光と＋１次（または−１次）回折光とが共に
透過するように、円環状の透光部を配置することが必要
であることは言うまでもない。また、両方の空間フィル
タを併用することにより、投影光学系またはウエハによ
る乱反射光をカットし、迷光を防止する効果もある。Further, for example, a spatial filter as shown in FIG. 3 is provided on the pupil plane of the illumination optical system, and a spatial filter having an annular light transmitting portion is provided on the pupil plane of the projection optical system. I do not care. In this case, in the latter spatial filter having an annular transmission portion, the annular transmission is performed so that the 0th-order diffraction light and the + 1st-order (or -1st-order) diffraction light from the mask pattern are both transmitted. Needless to say, it is necessary to dispose the light unit. Also, by using both spatial filters together, there is also an effect of cutting irregularly reflected light from the projection optical system or the wafer and preventing stray light.
【０１００】更にまた、本実施の形態では、空間フィル
タ（遮光板６および１５）をマスクパターンに応じて機
械的に交換する場合を主に説明したが、例えば液晶表示
素子やＥＣ（エレクトロクロミック）素子などを用いた
フィルタを採用してもよく、この場合には、フィルタ交
換機構がコンパクトになると共に、透光部の大きさ、形
状、位置の調整が簡単に、しかも高速に行うことが可能
になるといった利点がある。Furthermore, in the present embodiment, the case where the spatial filter (light shielding plates 6 and 15) is mechanically replaced according to the mask pattern has been mainly described. However, for example, a liquid crystal display element or an EC (electrochromic) is used. A filter using an element or the like may be used. In this case, the filter exchange mechanism becomes compact, and the size, shape, and position of the light-transmitting portion can be easily and quickly adjusted. There is an advantage that it becomes.
【０１０１】[0101]
【発明の効果】本発明の露光方法においては、遮光板に
より、好ましい入射角の露光光がマスクの微細パターン
で発生する回折光のうちの好ましい次数のものを選択的
に試料基板に到達させて結像させるから、従来解像不能
とされた微細なパターンでも、露光光や投影光学系の変
更なしに、試料基板状の結像パターンにおけるレジスト
層の感光に十分な明暗の光量差と十分に深い焦点深度と
を確保できる。According to the exposure method of the present invention, a light-shielding plate is used to selectively allow a desired order of diffracted light generated by a fine pattern of a mask to reach a sample substrate. Because it forms an image, even with a fine pattern that could not be resolved conventionally, the difference in light intensity between the bright and dark areas sufficient for exposure of the resist layer in the imaging pattern on the sample substrate is sufficient without changing the exposure light or the projection optical system. Deep depth of focus can be secured.
【０１０２】また、本発明の露光方法においては、マス
クの微細パターンに応じた遮光板を選択して、その角度
と中心位置とを適正に調整することにより、試料基板上
の結像パターンにおけるより大きな明暗の光量差と、よ
り深い焦点深度とが達成される。Further, in the exposure method of the present invention, by selecting a light-shielding plate according to the fine pattern of the mask, and appropriately adjusting the angle and the center position, the light-shielding plate can be adjusted in the image formation pattern on the sample substrate. A large light-dark difference and a deeper depth of focus are achieved.
【０１０３】更に、本発明の露光方法においては、調整
機構により、遮光板の透光部の位置または間隔を変化さ
せて、マスクと遮光板の最適な位置関係を得ることが可
能で、また、別のパターンを有するマスクに対しても同
一の遮光板を併用できる。Further, in the exposure method of the present invention, it is possible to obtain the optimum positional relationship between the mask and the light shielding plate by changing the position or interval of the light transmitting portion of the light shielding plate by the adjusting mechanism. The same light-shielding plate can be used for a mask having another pattern.
【０１０４】更にまた、本発明の露光方法においては、
電気光学素子により、遮光板の任意の位置を透明、不透
明に自由に調整できるから、マスクと遮光板の最適な位
置関係を得ることが可能であり、別のパターンを有する
マスクに対しても同一の遮光板を併用できる。Further, in the exposure method of the present invention,
The electro-optical element allows any position of the light-shielding plate to be freely adjusted to be transparent or opaque, so that an optimal positional relationship between the mask and the light-shielding plate can be obtained, and the same is applied to a mask having a different pattern. Can be used together.
【図１】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の構成を示す斜視図
である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a projection type exposure apparatus used to realize an exposure method according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の光路を示す模式図
である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical path of a projection type exposure apparatus used to realize an exposure method according to one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の照明光学系に配置
される遮光板の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a light shielding plate arranged in an illumination optical system of a projection type exposure apparatus used for realizing an exposure method according to one embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置のマスクのパターン
平面図である。FIG. 4 is a plan view of a pattern of a mask of a projection type exposure apparatus used for realizing an exposure method according to an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の投影光学系に配置
される遮光板の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a light shielding plate arranged in a projection optical system of a projection type exposure apparatus used for realizing an exposure method according to one embodiment of the present invention.
【図６】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の投影光学系の瞳面
における回折光の強度分布を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing an intensity distribution of diffracted light on a pupil plane of a projection optical system of a projection type exposure apparatus used for realizing an exposure method according to an embodiment of the present invention.
【図７】本発明の参考例による投影型露光装置の光路を
示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an optical path of a projection type exposure apparatus according to a reference example of the present invention.
【図８】本発明の参考例による投影型露光装置の投影光
学系の瞳面における回折光の強度分布を示す線図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing an intensity distribution of diffracted light on a pupil plane of a projection optical system of a projection type exposure apparatus according to a reference example of the present invention.
【図９】本発明の別の参考例による投影型露光装置の光
路を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic view showing an optical path of a projection type exposure apparatus according to another reference example of the present invention.
【図１０】本発明の別の参考例による投影型露光装置の
投影光学系の瞳面における回折光の強度分布を示す線図
である。FIG. 10 is a diagram showing an intensity distribution of diffracted light on a pupil plane of a projection optical system of a projection type exposure apparatus according to another reference example of the present invention.
【図１１】本発明の一実施の形態における投影像の格子
パターンの光量分布を示す線図である。FIG. 11 is a diagram showing a light amount distribution of a grid pattern of a projected image according to an embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の参考例（σ＝０．５とした）におけ
る投影像の格子パターンの光量分布を示す線図である。FIG. 12 is a diagram showing a light amount distribution of a grid pattern of a projected image in a reference example of the present invention (σ = 0.5).
【図１３】本発明の参考例（σ＝０．９とした）におけ
る投影像の格子パターンの光量分布を示す線図である。FIG. 13 is a diagram showing a light amount distribution of a grid pattern of a projected image in a reference example of the present invention (σ = 0.9).
【図１４】本発明の別の参考例における投影像の格子パ
ターンの光量分布を示す線図である。FIG. 14 is a diagram showing a light quantity distribution of a grid pattern of a projected image in another reference example of the present invention.
１：水銀ランプ、２：楕円面鏡、３：コールドミラー、
４：集光光学素子、５：インテグレータ素子、６：遮光
板、７：駆動機構、８：リレーレンズ、９：ミラー、１
０：コンデンサーレンズ、１１：マスク、１２：パター
ン、１３：投影光学系、１４：瞳面、１５：遮光板、１
６：駆動機構、１７：ウエハ1: Mercury lamp, 2: Ellipsoidal mirror, 3: Cold mirror,
4: condensing optical element, 5: integrator element, 6: light shielding plate, 7: drive mechanism, 8: relay lens, 9: mirror, 1
0: condenser lens, 11: mask, 12: pattern, 13: projection optical system, 14: pupil plane, 15: light shielding plate, 1
6: drive mechanism, 17: wafer
Claims (23)
するとともに、前記マスクと投影光学系を介して前記照
明光で感光性の基板を露光するリソグラフィ工程を含む
回路素子の製造方法において、 前記マスクに形成されるパターンの微細度と方向性とに
基づいて、前記投影光学系の瞳面と共役な前記照明光学
系内の所定面上での前記照明光の光量分布を、前記照明
光学系の光軸からその距離がほぼ等しくなるように偏心
した少なくとも第１及び第２領域内でそれぞれ高めると
ともに、前記投影光学系の瞳面上で前記第１領域と共役
な局所領域を通る互いに次数が異なる第１及び第２回折
光と、前記第２領域と共役な局所領域を通る互いに次数
が異なる第３及び第４回折光とを前記基板上に導くこと
を特徴とする回路素子製造方法。1. A method for manufacturing a circuit element, comprising: a lithography step of irradiating a mask with illumination light through an illumination optical system and exposing a photosensitive substrate with the illumination light through the mask and a projection optical system. Based on the fineness and directionality of the pattern formed on the mask, the light amount distribution of the illumination light on a predetermined surface in the illumination optical system that is conjugate to the pupil plane of the projection optical system, Are increased in at least the first and second regions decentered so that their distances from the optical axis are substantially equal, and the orders passing through a local region conjugate to the first region on the pupil plane of the projection optical system are mutually different. A circuit element manufacturing method, wherein different first and second diffracted lights and third and fourth diffracted lights having different orders passing through a local area conjugate with the second area are guided on the substrate.
線部を含み、前記第１及び第２領域は前記照明光学系の
光軸と前記所定方向とを含む入射面に関してほぼ対称に
配置されることを特徴とする請求項１に記載の回路素子
製造方法。2. The pattern includes a linear portion extending along a predetermined direction, and the first and second regions are arranged substantially symmetrically with respect to an incident surface including the optical axis of the illumination optical system and the predetermined direction. The method according to claim 1, wherein:
記パターンの周期方向とほぼ一致するように配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の回路素子製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the first and second regions are arranged such that their arrangement directions substantially coincide with the periodic direction of the pattern.
むことを特徴とする請求項２又は３に記載の回路素子製
造方法。4. The method according to claim 2, wherein the pattern includes a one-dimensional lattice pattern.
の光軸方向に関してその結像面から前記基板がずれて
も、前記第１及び第２回折光と前記第３及び第４回折光
とでその波面収差がほぼ等しくなるように配置されるこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回
路素子製造方法。5. The first and second regions are arranged such that the first and second diffracted light beams and the third and fourth diffracted light beams are arranged even when the substrate is displaced from an image plane in the optical axis direction of the projection optical system. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the wavefront aberration is arranged to be substantially equal to the diffracted light.
の瞳面上で前記パターンのフーリエ変換のエネルギー分
布がその開口数以内でピークとなる位置の１／２である
位置を前記局所領域が含むように配置されることを特徴
とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回路素子製
造方法。6. The first and second regions are located at a position on the pupil plane of the projection optical system where the energy distribution of the Fourier transform of the pattern is half the peak position within the numerical aperture. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the circuit element is arranged so as to include the local region.
２領域を含み、かつ前記照明光学系の光軸に関してほぼ
９０°間隔で配置される４つの領域内でそれぞれ高めら
れることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記
載の回路素子製造方法。7. A light amount distribution of the illumination light is preferably increased in four regions including the first and second regions and arranged at substantially 90 ° intervals with respect to an optical axis of the illumination optical system. The method for manufacturing a circuit element according to claim 1, wherein:
２領域を含む２ｎ個の領域内でそれぞれ高められること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回路
素子製造方法。8. The circuit according to claim 1, wherein the light quantity distribution of the illumination light is enhanced in each of 2n areas including the first and second areas. Element manufacturing method.
ーンを含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の回
路素子製造方法。9. The method according to claim 7, wherein the pattern includes a lattice pattern having different periodic directions.
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の
回路素子製造方法。10. The method according to claim 1, wherein the first and third diffracted lights are zero-order light.
符号が異なることを特徴とする請求項１０に記載の回路
素子製造方法。11. The method according to claim 10, wherein the second and fourth diffracted lights have the same order and different signs.
ことを特徴とする請求項１１に記載の回路素子製造方
法。12. The method according to claim 11, wherein the second and fourth diffracted lights are primary lights.
る２次光源を前記所定面上に形成し、前記２次光源の形
状を調整して前記少なくとも第１及び第２領域を規定す
ることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記
載の回路素子製造方法。13. The illumination optical system forms a secondary light source for emitting the illumination light on the predetermined surface, and regulates the shape of the secondary light source to define the at least first and second regions. The circuit element manufacturing method according to claim 1, wherein:
するために、前記所定面もしくはその近傍に遮光板、又
は減光板を配置することを特徴とする請求項１〜１３の
いずれか一項に記載の回路素子製造方法。14. A light-shielding plate or a light-attenuating plate is disposed on or near said predetermined surface to define said at least first and second regions. 3. The method for producing a circuit element according to claim 1.
学系を構成するオプチカルインテグレータの端面に近接
して配置されることを特徴とする請求項１４に記載の回
路素子製造方法。15. The method according to claim 14, wherein the light-shielding plate or the light-attenuating plate is disposed close to an end face of an optical integrator constituting the illumination optical system.
出面に近接して前記遮光板、又は減光板が配置されるフ
ライアイレンズであることを特徴とする請求項１５に記
載の回路素子製造方法。16. The method according to claim 15, wherein the optical integrator is a fly-eye lens in which the light-shielding plate or the light-attenuating plate is arranged close to an emission surface.
とも第１及び第２領域を規定する光透過部を有する開口
絞りであることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれ
か一項に記載の回路素子製造方法。17. The light-shielding plate or the light-attenuating plate is an aperture stop having a light transmitting portion that defines the at least first and second regions. The method for manufacturing a circuit element according to the above.
大きさ、又は位置を変更可能な電気光学素子を含むこと
を特徴とする請求項１７に記載の回路素子製造方法。18. The device according to claim 18, wherein the aperture stop has a shape of the light transmitting portion,
18. The method according to claim 17, further comprising an electro-optical element whose size or position can be changed.
も第１及び第２領域以外でその光量がほぼ零となること
を特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の回
路素子製造方法。19. The circuit element according to claim 1, wherein the light quantity distribution of the illumination light is substantially zero in areas other than at least the first and second regions. Production method.
ターンに応じて前記少なくとも第１及び第２領域の位置
を変更することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか
一項に記載の回路素子製造方法。20. The method according to claim 1, wherein the positions of the at least first and second regions are changed according to a pattern of the mask to be transferred onto the substrate. Circuit element manufacturing method.
に光学フィルタを配置することを特徴とする請求項１〜
２０のいずれか一項に記載の回路素子製造方法。21. An optical filter according to claim 1, wherein an optical filter is arranged at or near a pupil plane of said projection optical system.
21. The circuit element manufacturing method according to any one of 20.
異なることを特徴とする請求項２１に記載の回路素子製
造方法。22. The method according to claim 21, wherein the optical filters partially have different optical characteristics.
が形成されていることを特徴とする請求項２２に記載の
回路素子製造方法。23. The method according to claim 22, wherein a light transmitting portion is formed in a part of the optical filter.
Priority Applications (1)
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| JP10339553A JP2980125B2 (en) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | Circuit element manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP10339553A JP2980125B2 (en) | 1998-11-30 | 1998-11-30 | Circuit element manufacturing method |
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|---|---|---|---|
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Citations (1)
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-
1998
- 1998-11-30 JP JP10339553A patent/JP2980125B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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