JP3074843B2 - Projection exposure apparatus and an exposure method and the circuit pattern forming method - Google Patents

Projection exposure apparatus and an exposure method and the circuit pattern forming method

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JP3074843B2
JP3074843B2 JP25804991A JP25804991A JP3074843B2 JP 3074843 B2 JP3074843 B2 JP 3074843B2 JP 25804991 A JP25804991 A JP 25804991A JP 25804991 A JP25804991 A JP 25804991A JP 3074843 B2 JP3074843 B2 JP 3074843B2
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祐司 工藤
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株式会社ニコン
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Exposure apparatus for microlithography
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Description

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

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路、又は液晶デバイス等のパターン形成に使用するパターンを投影露光する装置に関するものである。 The present invention relates to relates to a semiconductor integrated circuit, or apparatus which projects and exposes the pattern used for patterning of the liquid crystal device or the like.

【0002】 [0002]

【従来の技術】半導体素子等の回路パターン形成には、 The circuit pattern formation, such as the Prior Art Semiconductor devices,
一般にフォトリソグラフ技術と呼ばれる工程が必要である。 In general it is necessary process called photolithography. この工程には通常、レチクル(マスク)パターンを半導体ウエハ等の基板上に転写する方法が採用される。 This is the process normally, a method of transferring a reticle (mask) pattern on a substrate such as a semiconductor wafer is employed.
基板上には、感光性のフォトレジストが塗布されており、照射光像、すなわちレチクルパターンの透明部分のパターン形状に応じて、フォトレジストに回路パターンが転写される。 On the substrate, a photosensitive photoresist has been coated, irradiated light image, i.e. in accordance with the pattern shape of the transparent portions of the reticle pattern, the circuit pattern is transferred to the photoresist. 投影露光装置(例えばステッパー)では、レチクル上に描画された転写すべき回路パターンの像が、投影光学系を介して基板(ウエハ)上に投影、結像される。 In the projection exposure apparatus (e.g. stepper), an image of a circuit pattern to be transferred that is drawn on the reticle is projected onto a substrate (wafer) via a projection optical system to form an image.

【0003】また、レチクルを照明するための照明光学系中には、フライアイレンズ、ファイバー等のオプチカルインテグレーターが使用されており、レチクル上に照射される照明光の強度分布が均一化される。 [0003] Further, in the illumination optical system for illuminating the reticle, a fly-eye lens, Opti Cal integrator fibers such as are are used, the intensity distribution of the illumination light irradiated on the reticle is made uniform. その均一化を最適に行なうためにフライアイレンズを用いた場合、 When using the fly-eye lens in order to perform the uniform optimally,
レチクル側焦点面(射出面側)とレチクル面(パターン面)とはほぼフーリエ変換の関係で結ばれており、さらにレチクル側焦点面と光源側焦点面(入射面側)ともフーリエ変換の関係で結ばれている。 In almost are connected by a Fourier transformation relationship, further Fourier transformation relationship with the reticle-side focal plane and the light source-side focal plane (incident surface side) of the reticle-side focal surface (exit surface side) reticle surface (pattern surface) It is linked. 従って、レチクルのパターン面と、フライアイレンズの光源側焦点面(正確にはフライアイレンズの個々のレンズの光源側焦点面) Thus, the pattern surface of the reticle, the light source-side focal plane of the fly-eye lens (the light source side focal plane of each lens precisely fly-eye lens)
とは、結像関係(共役関係)で結ばれている。 And it is connected by imaging relationship (conjugate relation). このため、レチクル上では、フライアイレンズの各光学エレメント(2次光源像)からの照明光がコンデンサーレンズ等を介することによってそれぞれ加算(重畳)されることで平均化され、レチクル上の照度均一性を良好とすることが可能となっている。 Therefore, on the reticle is averaged by being respectively added (superposed) by the illumination light from the respective optical element (secondary light source image) of the fly-eye lens is via a condenser lens, etc., illuminance uniformity on the reticle it is possible to sex good.

【0004】従来の投影露光装置では、上述のフライアイレンズ等のオプチカルインテグレータ入射面に入射する照明光束の光量分布を、照明光学系の光軸を中心とするほぼ円形内(あるいは矩形内)でほぼ一様になるようにしていた。 [0004] In the conventional projection exposure apparatus, the light amount distribution of the illumination light beam incident on the optical integrator entrance face of such aforementioned fly-eye lens, at approximately a circular around the optical axis of the illumination optical system (or the rectangle) It had to be substantially uniform. 図9は上述の如き従来の投影露光装置(ステッパー)の概略的な構成を示しており、照明光束L1 Figure 9 shows a schematic configuration of above-described conventional projection exposure apparatus (stepper), the illumination light beam L1
40は照明光学系中のフライアイレンズ414、空間フィルター(開口絞り)S、及びコンデンサーレンズ9を介してレチクル10のパターン10aを照射する。 40 fly's eye lens 414 in the illumination optical system, (aperture) spatial filter through S, and the condenser lens 9 irradiates the pattern 10a of the reticle 10. ここで、空間フィルターSはフライアイレンズ414のレチクル側焦点面414a、すなわちレチクルパターン10 Here, the reticle-side focal surface 414a of the spatial filter S fly-eye lens 414, i.e. the reticle pattern 10
aに対するフーリエ変換面F(以後、瞳面と略す)、もしくはその近傍に配置されており、投影光学系11の光軸AXを中心としたほぼ円形領域の開口を有し、瞳面内にできる2次光源(面光源)像を円形に制限する。 Fourier transform plane F (hereinafter, abbreviated as the pupil plane) for a, or is disposed near the has an opening of substantially circular area around the optical axis AX of the projection optical system 11 can be in the pupil plane secondary light source to limit the (surface light source) image in a circular. こうしてレチクル10のパターン10aを通過した照明光は、投影光学系11を介してウエハ12のレジスト層に結像される。 Thus the illumination light passing through the pattern 10a of the reticle 10 is imaged on the resist layer of the wafer 12 via the projection optical system 11. このとき、照明光学系(414、S、9) At this time, the illuminating optical system (414, S, 9)
の開口数と投影光学系11のレチクル側開口数との比、 The ratio of the number of openings and the reticle side numerical aperture of the projection optical system 11,
いわゆるσ値は開口絞り(例えば空間フィルター5aの開口径)により決定され、その値は0.3〜0.6程度が一般的である。 So-called σ values ​​is determined by the aperture stop (e.g., the opening diameter of the spatial filter 5a), its value is about 0.3 to 0.6 is common.

【0005】さて、照明光L140はレチクル10にパターニングされたパターン10aにより回折され、パターン10aからは0次回折光D 0 、+1次回折光D P [0005] Now, the illumination light L140 is diffracted by the patterned pattern 10a on the reticle 10, from the pattern 10a 0-order diffracted light D 0, + 1-order diffracted light D P,
及び−1次回折光D mが発生する。 And -1-order diffracted light D m is generated. それぞれの回折光(D 0 、D m 、D P )は投影光学系11により集光され、ウエハ(基板)12上に干渉縞を発生させる。 Each diffracted light (D 0, D m, D P) is condensed by the projection optical system 11, to generate interference fringes on the wafer (substrate) 12. この干渉縞がパターン10aの像である。 The interference pattern is an image of the pattern 10a. このとき、0次回折光D 0と±1次回折光D At this time, the 0-order diffracted light D 0 and ± 1-order diffracted light D P 、D mとのなす角θ(レチクル側)は sinθ=λ/P(λ:露光波長、P:パターンピッチ)により決まる。 P, D the angle theta (reticle side) and m is sinθ = λ / P (λ: exposure wavelength, P: pattern pitch) determined by.

【0006】ところで、パターンピッチが微細化すると [0006] By the way, the pattern pitch becomes finer
sinθが大きくなり、 sinθが投影光学系11のレチクル側開口数(NA R )より大きくなると、±1次回折光D P 、D mは投影光学系11内の瞳(フーリエ変換面) sin [theta increases, sin [theta reticle side numerical aperture of the projection optical system 11 when (NA R) becomes larger than, ± 1-order diffracted light D P, D m is the pupil in the projection optical system 11 (Fourier transform plane)
Puの有効径で制限され、投影光学系11を透過できなくなる。 Is limited by the effective diameter of pu, it can not be transmitted through the projection optical system 11. このとき、ウエハ12上には0次回折光D 0のみしか到達せず干渉縞は生じない。 At this time, the wafer 12 on the 0 interference fringes do not occur without only reach only order diffracted light D 0. つまり、 sinθ>N In other words, sinθ> N
Rとなる場合にはパターン10aの像は得られず、パターン10aをウエハ12上に転写することができなくなってしまう。 When the A R is not obtained image of the pattern 10a, it becomes impossible to transfer the pattern 10a on the wafer 12.

【0007】以上のことから、今までの投影露光装置においては、 sinθ=λ/P≒NA RとなるピッチPは次式で与えられていた。 [0007] From the above, in the projection exposure apparatus to date, the pitch P to be sinθ = λ / P ≒ NA R was given by the following equation. P≒λ/NA R (1) これより、最小パターンサイズはピッチPの半分であるから、最小パターンサイズは0.5・λ/NA R程度となるが、実際のフォトリソグラフィ工程においてはウエハの湾曲、プロセスによるウエハの段差等の影響、またはフォトレジスト自体の厚さのために、ある程度の焦点深度が必要となる。 From P ≒ λ / NA R (1 ) which, because the minimum pattern size is half the pitch P, the minimum pattern size is a 0.5 · λ / NA R about, in the actual photolithography process wafer curvature, the influence of the step or the like of the wafer by a process, or due to the thickness of the photoresist itself requires a certain degree of depth of focus. このため、実用的な最小解像パターンサイズは、k・λ/NA Rとして表される。 Therefore, a minimum resolution pattern size practical is expressed as k · λ / NA R. ここで、 here,
kはプロセス係数と呼ばれ0.6〜0.8程度となる。 k is called the process coefficient is about 0.6 to 0.8.
レチクル側開口数NA Rとウエハ側開口数NA wとの比は、投影光学系の結像倍率と同じであるので、レチクル上における最小解像パターンサイズはk・λ/NA R The ratio of the reticle-side numerical aperture NA R and the wafer-side numerical aperture NA w are the same as the imaging magnification of the projection optical system, a minimum resolution pattern size on the reticle is k · λ / NA R,
ウエハ上の最小パターンサイズは、k・λ/NA w =k The minimum pattern size on the wafer, k · λ / NA w = k
・λ/B・NA R (但しBは結像倍率(縮小率))となる。 · Λ / B · NA R (where B is the imaging magnification (reduction ratio)) becomes.

【0008】従って、より微細なパターンを転写するためには、より短い波長の露光光源を使用するか、あるいはより開口数の大きな投影光学系を使用するかを選択する必要があった。 Accordingly, in order to transfer a finer pattern, it is necessary to choose to use either the exposure light source of shorter wavelength, or a numerical aperture greater projection optical system from. もちろん、露光波長と開口数の両方を最適化する努力も考えられる。 Of course, efforts are also contemplated to optimize both the exposure wavelength and numerical aperture. しかしながら、上記の如き従来の投影露光装置において、照明光源を現在より短波長化(例えば200nm以下)することは、透過光学部材として使用可能な適当な光学材料が存在しない等の理由により現時点では困難である。 However, in such conventional projection exposure apparatus of the above, to shorten the wavelength of the current illumination light source (e.g., 200nm or less) is difficult at present because, for example a suitable optical material is not present can be used as transmissive optical member it is. また、投影光学系の開口数は、現状でも既に理論的限界に近く、これ以上の大開口化はほぼ望めない状態である。 The numerical aperture of the projection optical system, close to the already theoretically limit at present, no more large opening of is a state can not be expected almost. さらに、もし現状以上の大開口化が可能であるとしても、±λ/2NA 2で表わされる焦点深度は開口数の増加に伴なって急激に減少し、実使用に必要な焦点深度がますます少なくなるという問題が顕著になってくる。 Furthermore, Even if it is possible to more large opening of current, depth of focus represented by ± λ / 2NA 2 decreases abruptly turned with the increase of the numerical aperture, depth of focus necessary for practical use more and more a problem that the less becomes significant.

【0009】また、レチクルの回路パターンの透過部分のうち、特定の部分からの透過光の位相を、他の透過部分からの透過光の位相よりπだけずらす、いわゆる位相シフトレチクルが、例えば特公昭62−50811号公報等で提案されている。 Further, among the transmitting portion of the circuit pattern of the reticle, the light transmitted through the phase from a particular portion, shifted by π from the phase of light transmitted through the other transparent portion, a so-called phase shift reticle, for example Japanese Patent Publication It proposed in 62-50811 Patent Publication. この位相シフトレチクルを使用すると、従来よりも微細なパターンの転写が可能となる。 With this phase shift reticle, than conventional it is possible to transfer a fine pattern.

【0010】ところが、位相シフトレチクルについては、その製造工程が複雑になる分コストも高く、また検査及び修正方法も未だ確立されていないので、多くの問題が残されている。 [0010] However, the phase shift reticle, higher partial cost manufacturing process becomes complicated, and since not established inspection and correction method still even, many problems remain. そこで、位相シフトレチクルを使用しない投影露光技術として、レチクルの照明方法を改良することで転写解像力を向上させる試みがなされている。 Therefore, as a projection exposure technique that does not use a phase shift reticle, an attempt to improve the transfer resolution by improving the illumination method of the reticle it has been made. その1つの照明方法は、例えば図9の空間フィルターSを輪帯状の開口にし、フーリエ変換面F上で照明光学系の光軸の回りに分布する照明光束をカットすることにより、レチクル10に達する照明光束に一定の傾斜を持たせるものである。 One illumination method, for example, a spatial filter S in FIG. 9 to annular opening by cutting the illuminating light beam distributed around the optical axis of the illumination optical system on a Fourier transform plane F, reaches the reticle 10 it is intended to have a constant slope in the illumination light beam.

【0011】 [0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、照明光学系のフーリエ変換面内での照明光束分布を輪帯状にするような特殊な照明方法を採用すると、確かに通常のレチクルでも解像力の向上は認められるが、レチクルの全面に渡って均一な照度分布を保証することが難しくなるといった問題点が生じた。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, when the illumination light flux distribution on the Fourier transform plane of the illumination optical system adopting a special lighting manner that zonal, certainly also improve the resolution in the usual reticle observed it is but a problem that it is difficult to ensure a uniform illuminance distribution over the entire surface of the reticle has occurred. また、図9のように単に空間フィルター等のような部分的に照明光束をカットする部材を設けた系では、当然のことながらレチクル上、又はウエハ上での照明強度(照度)を大幅に低下させることになり、照明効率の低下に伴う露光処理時間の増大という問題に直面する。 Further, merely partially illuminating light beam system in which a member to cut, such as a spatial filter, of course on the reticle, or significantly decrease the illumination intensity (illuminance) on the wafer as shown in FIG. 9 is allowed will be faced with the problem of increased exposure time with decreasing illumination efficiency. さらに、照明光学系中のフーリエ変換面には、光源からの光束が集中して通るため、空間フィルター等の遮光部材の光吸収による温度上昇が著しくなり、照明光学系の熱的な変動による性能劣化の対策(空冷等)も考える必要がある。 Further, the Fourier transform plane of the illumination optical system, for passing concentrated light beam from the light source, the temperature rise due to light absorption of the light-shielding member such as a spatial filter is remarkable performance due to thermal variations of the illumination optical system measures of deterioration (air cooling, etc.) it is also necessary to think.

【0012】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、通常のレチクルを使用しても、高解像度かつ大焦点深度が得られるとともに、照度均一性の優れた投影露光装置を提供することを目的とする。 [0012] The present invention has been made in view of the above problems, the use of conventional reticle, with high resolution and large depth of focus is obtained, providing an excellent projection exposure apparatus of the illuminance uniformity With the goal.

【0013】 [0013]

【課題を解決する為の手段】本発明は、例えば図1に示す如く、照明光学系の光路中において、照明光を分割する光分割光学系4と、その光分割光学系4によって分割された各光束に対応した複数の面光源をレチクル10に対するフーリエ面、もしくはその近傍での照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に形成する多面光源形成光学系(5a,5b,6a,6b,7a,7b)と、その多面光源形成光学系(5a,5b,6a,6b,7a, Means for Solving the Problems The present invention is, for example, as shown in FIG. 1, in the optical path of the illumination optical system, a light splitting optical system 4 splits the illumination light, split by the light splitting optical system 4 multifaceted source forming optical system (5a to form a plurality of position eccentric from the optical axis of the illumination optical system of a plurality of surface light source corresponding to each beam Fourier plane for the reticle 10, or at the vicinity thereof, 5b, 6a, 6b, 7a, and 7b), the multi source forming optical system (5a, 5b, 6a, 6b, 7a,
7b)による複数の面光源からの光束をレチクルへ集光するコンデンサーレンズ9とを有し、前記多面光源形成光学系(5a,5b,6a,6b,7a,7b)は、少なくともロッド型オプティカルインテグレータ(6a, The light beams from the plurality of surface light source according 7b) and a condenser lens 9 for converging the reticle, the multi source forming optical system (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) is at least a rod-type optical integrator (6a,
6b)を含むようにしたものである。 6b) is obtained to include the.

【0014】そして、上記の基本構成に基づいて、多面光源形成光学系は、照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に各々の中心が配置される複数のロッド型オプティカルインテグレータを有するようにしても良い。 [0014] Then, based on the above basic configuration, multifaceted source forming optical system to have a plurality of rod type optical integrator, each of the center are arranged in a plurality of positions eccentric from the optical axis of the illumination optical system and it may be. また、多面光源形成光学系は、光分割光学系により分割された光束を集光する第1集光レンズと、その集光レンズによる集光点に入射面が位置するロッド型オプティカルインテグレータと、そのロッド型オプティカルインテグレータからの光束を集光して複数の面光源をレチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍に形成する第2集光レンズとを有するようにしても良い。 Moreover, multi-light-source forming optical system includes a first condenser lens for the light beam split by the light splitting optical system for focusing, and the rod-type optical integrator to position the incident surface at the focal point due to the condenser lens, the Fourier plane a plurality of surface light source with respect to the reticle by condensing the light from the rod-type optical integrator, or may be a second condensing lens for forming the vicinity thereof. また、本発明 In addition, the present invention
は、例えば図7に示す如く、光源(1)からの照明光を , For example as shown in FIG. 7, the illumination light from the light source (1)
照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスク Mask having a predetermined pattern through a illumination optical system is formed
(10)に照射し、前記パターンの像を投影光学系(1 Irradiating (10), the projection optical system an image of the pattern (1
1)を介して感光基板(12)上に結像する投影露光装 Projection exposure instrumentation for imaging on the photosensitive substrate (12) through a 1)
置において、 前記照明光学系は、前記光源からの光を内 In location, the illumination optical system, the inner light from the light source
面反射させることにより2次光源を形成するロッド型イ Rod type b to form a secondary light source by the surface reflection
ンテグレータ(71)と、前記光源と前記ロッド型イン And integrators (71), wherein the light source rod type in
テグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレ The rod type is arranged between the integrators Integre
ータへ入射する光の入射角を可変にする光学系(41, Optical system (41 to the incident angle of light entering the over data variable,
42,70)とを有するものである。 42,70) and those having a. また、本発明は、 In addition, the present invention is,
例えば図1又は図7に示す如く、光源(1)からの照明 For example, as shown in FIG. 1 or FIG. 7, the illumination from the light source (1)
光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマ Ma in which a predetermined pattern of light through the illumination optical system is formed
スク(10)に照射し、前記パターンの像を投影光学系 Irradiating the disk (10), the projection optical system an image of the pattern
(11)を介して感光基板(12)上に結像する投影露 (11) a projection exposure for imaging on the photosensitive substrate (12) via the
光装置であって、前記照明光学系は、前記光源からの光 An optical device, the illumination optical system, the light from the light source
を内面反射させるロッド型インテグレータ(6A,6 The rod type integrator to internal reflection (6A, 6
B,71)と、前記光源と前記ロッド型インテグレータ B, 71), wherein the light source rod type integrator
との間に配置されて前記ロッド型インテグレータと協働 The rod type integrator in cooperation disposed between the
して前記照明光学系の光軸から離れた位置に2次光源を The secondary light source at a position away from the optical axis of the illumination optical system and
形成するプリズム部材(41,42)とを有するもので Those having a prism member (41, 42) to form
ある。 is there. また、本発明は、例えば図1及び図7に示す如 Further, the present invention is, for example如shown in FIGS. 1 and 7
く、光源(1)からの照明光を照明光学系を通してマス Ku, trout illumination light from a light source (1) through an illumination optical system
ク(10)上のパターンに照射し、前記パターンの像を Irradiating a pattern on the click (10), an image of the pattern
投影光学系(11)を介して感光基板(12)上に結像 Imaged onto a photosensitive substrate (12) via a projection optical system (11)
する投影露光装置であって、前記光源からの光を内面反 A projection exposure apparatus that the light from the light source inside surface reaction
射させることにより2次光源を形成するロッド型 インテ Rod-type integrin to form a secondary light source by causing Isa
グレータ(6A,6B,71)と、前記2次光源の分布 A grater (6A, 6B, 71), the distribution of the secondary light source
を変更するための手段(4)とを有し、前記分布を変更 And means for changing the (4), changes the distribution
するための手段は、前記光源と前記ロッド型インテグレ Means for the said light source and said rod-type Integre
ータとの間に配置され、かつ移動可能なプリズム(4 It is disposed between the over motor and movable prism (4
1,42)を有するものである。 1,42) are those having a. また、本発明は、例え In addition, the present invention is, for example
ば図1及び図7に示す如く、光源(1)からの照明光を As shown in situ FIGS. 1 and 7, the illumination light from the light source (1)
照明光学系を通してマスク(10)上のパターンに照射 Illuminated through the illumination optical system to the pattern on the mask (10)
し、前記パターンの像を投影光学系(11)を介して感 And sensitive via a projection optical system (11) an image of the pattern
光基板(12)上に結像する投影露光装置であって、前 A projection exposure apparatus for imaging on the optical substrate (12), before
記光源からの光を内面反射させることにより2次光源を The secondary light source by internal reflection light from the serial source
形成するロッド型インテグレータ(6A,6B,71) Forming rod integrator (6A, 6B, 71)
と、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配 If, distribution between the light source rod type integrator
置されて、前記2次光源の分布を変更するための手段 Is location, means for changing the distribution of the secondary light source
(4)とを有し、前記分布を変更するための手段は、互 (4) and has a means for changing the distribution, each other
いに間隔可変なプリズム(41,42)を有するもので Those having a pitch adjusting prism (41, 42) to have
ある。 is there. また、本発明による露光方法は、内面反射型のロ The exposure method according to the invention, the internal reflection type b
ッド型インテグレータを含む照明光学系を用いて所定の It is given with reference to the illumination optical system including a head type integrator
パターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マ A step of illuminating a mask on which a pattern is formed, said Ma
スクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と、 A step of exposing an image of the pattern of the disk on the photosensitive substrate,
前記ロッド型インテグレータに入射する光の入射角を可 Yes an incident angle of light incident on the rod integrator
変にする工程とを含むものである。 It is intended to include a step to change. また、本発明による In addition, according to the present invention
露光方法は、光源からの光を照明光学系を用いて所定の Exposure method, a predetermined light from a light source by using the illumination optical system
パターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マ A step of illuminating a mask on which a pattern is formed, said Ma
スクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程とを And exposing an image of the pattern of the disk on the photosensitive substrate
含み、前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光 Wherein the step of illuminating the mask, the light from the light source
をプリズム部材へ導く工程と、該プリズム部材からの光 A step of directing the prism member, the light from the prism member
を内面反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、 A step of directing to the internal reflection type rod integrator,
前記プリズム部材及び前記ロッド型インテグレータによ Said prism member and the rod type integrator
り前記照明光学系の光軸から離れた位置に形成される2 Ri 2 is formed at a position distant from the optical axis of the illumination optical system
次光源からの光を前記マスクへ導く工程とを含むもので Those containing the step of directing light from the next source to the mask
ある。 is there. また、本発明は、光源からの光を照明光学系を用 The present invention also use an illumination optical system light from a light source
いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程 The step of illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed have
と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光す When, it is exposed to an image of the pattern of the mask on the photosensitive substrate
る工程とを含む回路の形成方法であって、前記マスクを A method of forming a circuit including the that step, the mask
照明する工程は、前記光源からの光をプリズム部材へ導 The step of illuminating the conductive light from the light source to the prism member
く工程と、該プリズム部材からの光を内面反射型のロッ Ku process and, internal reflection type of lock the light from the prism member
ド型インテグレータへ導く工程と、該ロッド型インテグ A step leading to de type integrator, the rod-type integrase
レータからの光を前記マスクへ導く工程とを含み、前記 And a step of guiding light from regulator to the mask, the
プリズム部材を移動させて前記ロッド型 インテグレータ The rod type integrator to move the prism member
が形成する2次光源の分布の調整を行う工程をさらに含 Further including but the step of adjusting the distribution of the secondary light source to form
むものである。 Is Dressings. また、本発明は、光源からの光を照明光 Further, the present invention is that the light from the light source illuminating light
学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明 Illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed by using a Manabu system
する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板 A step of, photosensitive substrate an image of the pattern of the mask
に露光する工程とを含む回路の形成方法であって、前記 A method of forming a circuit comprising a step of exposing to the
マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリズム The step of illuminating a mask, the prism light from the light source
手段へ導く工程と、該プリズム手段からの光を内面反射 A step of directing the means, internal reflection light from the prism means
型のロッド型インテグレータへ導く工程と、該ロッド型 A step leading to the type of the rod-type integrator, the rod-type
インテグレータからの光を前記マスクへ導く工程とを含 Including the step of directing light from the integrator to the mask
み、前記プリズム手段は、互いに間隔が調整可能な第1 Seen, the prism means includes a first adjustable spacing from one another
及び第2プリズムを含み、前記間隔を調整して前記ロッ And includes a second prism, said lock by adjusting the distance
ド型インテグレータが形成する2次光源の分布の調整を The adjustment of the distribution of secondary light sources de integrator forms
行う工程をさらに含むものである。 In which further comprises the step of performing.

【0015】 [0015]

【作用】本発明による作用を図8を用いて説明する。 [Action] The effect of the present invention will be described with reference to FIG. 図8中、多面光源形成光学系中の各面光源形成光学6a, In Figure 8, in multi source forming optical system planar light source forming optical 6a,
6bを介した各々の光束は、第2集光レンズ7a,7b Each of the light flux through 6b, the second condenser lens 7a, 7b
により、これのレチクル側焦点距離f 7位置の光軸AX By this the reticle side focal length f 7 position of the optical axis AX
と垂直な面F内において均一化された2つの面光源が形成される。 Two surface light source which is uniform within a plane perpendicular F and is formed. この第2集光レンズ7a,7bは光軸AXに対する垂直な面内に並び、これより射出される光束は、 The second condenser lens 7a, the light beam 7b are aligned in a plane perpendicular with respect to the optical axis AX, which is emitted from this,
コンデンサーレンズ9によりレチクル10に照射される。 It is irradiated on the reticle 10 by the condenser lens 9.

【0016】ここで、各多面光源形成光学系中の第2集光レンズ7a,7bの光軸は共に、光軸AXより離れた位置に存在している。 [0016] are present here, the second condenser lens 7a in each polygon source forming optical system, the optical axis of 7b are both distant from the optical axis AX position. また、各第2集光レンズ7a,7 Further, each of the second condenser lens 7a, 7
bのレチクル側焦点距離f 7の位置の光軸AXと垂直な面は、レチクルパターン10aのフーリエ変換面Fとほぼ一致しているので、光軸AXと各第2集光レンズ7 plane perpendicular to the optical axis AX of the position of b of the reticle-side focal length f 7, since substantially coincides with the Fourier transform plane F of the reticle pattern 10a, the optical axis AX and the second condenser lens 7
a,7bの光軸との距離は、各第2集光レンズ7a,7 a, 7b of the distance between the optical axis, the second condenser lens 7a, 7
bを射出した光束のレチクル10への入射角に相当する。 And b corresponding to the angle of incidence to the reticle 10 of light beams emitted.

【0017】レチクル(マスク)上に描画された回路パターン10aは、一般に周期的なパターンを多く含んでいる。 The reticle (mask) circuit pattern 10a which has been written on contains more generally periodic pattern. 従って1つの第2集光レンズ7aからの照明光が照射されたレチクルパターン10aからは0次回折光成分D O及び±1次回折光成分D P 、D m 、及びより高次の回折光成分が、パターンの微細度に応じた方向に発生する。 Thus one second condenser lens 7a 0-order diffracted light component from the illumination light illuminated reticle pattern 10a from D O and ± 1-order diffracted light component D P, D m, and more diffracted light components of higher order, generated in the direction corresponding to the fineness of the pattern.

【0018】このとき、照明光束(主光線)が傾いた角度でレチクル10に入射するから、発生した各次数の回折光成分も、垂直に照明された場合に比べ、傾き(角度ずれ)をもってレチクルパターン10aから発生する。 [0018] At this time, since the illuminating light beam (main beam) is incident on the reticle 10 at an oblique angle, the diffracted light components of respective orders generated also, compared with a case that is vertically illuminated with an inclination (angle deviation) reticle generated from the pattern 10a.
図8中の照明光L130は、光軸に対してψだけ傾いてレチクル10に入射する。 Illumination light L130 in FIG. 8 is inclined by ψ with respect to the optical axis is incident on the reticle 10. 照明光L130はレチクルパターン10aにより回折され、光軸AXに対してψだけ傾いた方向に進む0次回折光D 0 、0次回折光に対してθ Pだけ傾いた+1次回折光D P 、及び0次回折光D 0 Illumination light L130 is diffracted by the reticle pattern 10a, 0-order diffracted light D which proceeds only inclined direction ψ with respect to the optical axis AX 0, 0 +1 order diffracted light D P inclined by theta P relative order diffracted light, and zero-order diffracted light D 0
に対してθ mだけ傾いて進む−1次回折光D mを発生する。 Inclined -1 generates diffracted light D m traveling only theta m against. しかしながら、照明光L130は両側テレセントリックな投影光学系11の光軸AXに対して角度ψだけ傾いてレチクルパターンに入射するので、0次回折光D 0 However, since the illumination light L130 is incident on the reticle pattern inclined at an angle ψ with respect to the optical axis AX of the double telecentric projection optical system 11, zero-order diffracted light D 0
もまた投影光学系の光軸AXに対して角度ψだけ傾いた方向に進行する。 Also it travels in a direction inclined by an angle ψ with respect to the optical axis AX of the projection optical system.

【0019】従って、+1次光D Pは光軸AXに対してθ P +ψの方向に進行し、−1次回折光D mは光軸AX [0019] Accordingly, + 1-order light D P proceeds toward the theta P + [psi with respect to the optical axis AX, -1-order diffracted light D m is the optical axis AX
に対してθ m −ψの方向に進行する。 Traveling in the direction of θ m -ψ respect. このとき回折角θ Diffraction angle this time θ
P 、θ mはそれぞれ sin(θ P +ψ)− sinψ=λ/P (2) sin(θ m −ψ)+ sinψ=λ/P (3) である。 P, theta m is sin (θ P + ψ), respectively - a sinψ = λ / P (2) sin (θ m -ψ) + sinψ = λ / P (3).

【0020】ここでは、+1次回折光D P 、−1次回折光D mの両方が投影光学系11の瞳Puを透過しているものとする。 [0020] Here, + 1-order diffracted light D P, -1 both-order diffracted light D m is assumed to transmit the pupil Pu of the projection optical system 11. レチクルパターン10aの微細化に伴って回折角が増大すると先ず角度θ P +ψの方向に進行する+1次回折光D Pが投影光学系10の瞳Puを透過できなくなる。 When the diffraction angle with the miniaturization of the reticle pattern 10a is increased first angle theta P + +1 order diffracted light D P traveling in the direction of ψ can not be transmitted through the pupil Pu of the projection optical system 10. すなわち sin(θ P +ψ)>NA Rの関係になってくる。 That becomes a relationship of sin (θ P + ψ)> NA R. しかし照明光L130が光軸AXに対して傾いて入射している為、このときの回折角でも−1次回折光D mは、投影光学系11を透過可能となる。 But since the illumination light L130 is incident inclined with respect to the optical axis AX, -1-order diffracted light D m at a diffraction angle in this case is permeable to the projection optical system 11. すなわち sin(θ m −ψ)<NA Rの関係になる。 That is, the relationship sin (θ m -ψ) <NA R.

【0021】従って、ウエハ12上には0次回折光D 0 [0021] Therefore, the wafer 12 on the 0-order diffracted light D 0
と−1次回折光D mの2光束による干渉縞が生じる。 If -1 interference fringes caused by two light beams of the diffracted light D m occurs. この干渉縞はレチクルパターン10aの像であり、レチクルパターン10aが1:1のラインアンドスペースの時、約90%のコントラストとなってウエハ12上に塗布されたレジストに、レチクルパターン10aの像をパターニングすることが可能となる。 This interference pattern is an image of the reticle pattern 10a, the reticle pattern 10a is 1: When 1 line and space, the resist applied is approximately 90% of the contrast on the wafer 12, the image of the reticle pattern 10a it is possible to patterning.

【0022】このときの解像限界は、 sin(θ m −ψ)=NA R (4) となるときであり、従って NA R + sinψ=λ/P P=λ/(NA R + sinψ) (5) が転写可能な最小パターンのレチクル側でのピッチである。 The resolution limit at this time is when the sin (θ m -ψ) = NA R (4), thus NA R + sinψ = λ / P P = λ / (NA R + sinψ) ( 5) is a pitch of the reticle side of the smallest possible pattern transfer.

【0023】一例として今 sinψを0.5×NA R程度に定めるとすれば、転写可能なレチクル上のパターンの最小ピッチは P=λ(NA R +0.5NA R ) =2λ/3NA R (6) となる。 [0023] If the determined now sinψ as an example to approximately 0.5 × NA R, the minimum pitch of the pattern on the transferable reticle P = λ (NA R + 0.5NA R) = 2λ / 3NA R (6 ) and a.

【0024】一方、図9に示したように、照明光の瞳F On the other hand, as shown in FIG. 9, the pupil F of the illumination light
上での分布が投影光学系11の光軸AXを中心とする円形領域内である従来の露光装置の場合、解像限界は(1)式に示したようにP≒λ/NA Rであった。 For conventional exposure apparatus is in the circular area distribution in the above around the optical axis AX of the projection optical system 11, the resolution limit is met P ≒ λ / NA R as shown in equation (1) It was. 従って、従来の露光装置より高い解像度が実現できることがわかる。 Therefore, it is understood that the above conventional exposure apparatus resolutions can be realized. 次に、レチクルパターンに対して特定の入射方向と入射角で露光光を照射して、0次回折光成分と1次回折光成分とを用いてウエハ上に結像パターンを形成方法によって、焦点深度も大きくなる理由について説明する。 Next, by irradiating the exposure light at an incident angle and a specific incident direction relative to the reticle pattern, 0 by the formation method of the imaging patterns on a wafer by using the diffracted light component and one order diffracted light component, also the depth of focus the reason why the increase is explained.

【0025】図8のようにウエハ12が投影光学系11 The wafer 12 as shown in FIG. 8 is the projection optical system 11
の焦点位置(最良結像面)に一致している場合は、レチクルパターン10a中の1点を出てウエハ12上の一点に達する各回折光は、投影光学系11のどの部分を通るものであってもすべて等しい光路長を有する。 If they match the focal position of the (best image plane), each diffracted light to reach a point on the wafer 12 out of the one point in the reticle pattern 10a is intended through the portion of the projection optical system 11 throat even with all equal optical path lengths. このため従来のように0次回折光成分が投影光学系11の瞳面P Pupil plane P of this for a conventional manner 0-order diffracted light component projection optical system 11
uのほぼ中心(光軸近傍)を貫通する場合でも、0次回折光成分とその他の回折光成分とで光路長は相等しく、 Even when passing through the approximate center (near the optical axis) of u, 0 optical path length equal to one another in order diffracted light component and other diffracted light components,
相互の波長収差も零である。 Wavelength aberration of each other is also zero. しかし、ウエハ12が投影光学系11の焦点位置に一致していないデフォーカス状態の場合、斜めに入射する高次の回折光の光路長は光軸近傍を通る0次回折光に対して焦点前方(投影光学系1 However, in the case of a defocused state in which the wafer 12 does not coincide with the focal position of the projection optical system 11, the optical path length of the high-order diffracted light that is incident obliquely focus forwardly relative zero-order diffracted light passing through the vicinity of the optical axis ( projection optical system 1
1から遠ざかる方)では短く、焦点後方(投影光学系1 In one) away from the 1 short, focus backward (projection optical system 1
1に近づく方)では長くなりその差は入射角の差に応じたものとなる。 The difference approaches towards) the longer one is in accordance with the difference in angle of incidence. 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ボケを生じることとなる。 Therefore, zero-order, first-order, the diffracted light ... becomes to cause blur before and after the focal position to form a wavefront aberration to one another.

【0026】前述のデフォーカスによる波面収差は、ウエハ12の焦点位置からのずれ量をΔF、各回折光がウエハ上の1点に入射するときの入射角θ wの正弦をr The wavefront aberration due to defocusing of the foregoing, the amount of shift from the focus position of the wafer 12 [Delta] F, the sine of the incident angle theta w when the diffracted light is incident on one point on the wafer r
(r=sinθ w )とすると、ΔFr 2 /2で与えられる量である。 When (r = sinθ w), it is an amount given by ΔFr 2/2. (このときrは各回折光の、瞳面Puでの光軸AXからの距離を表わす。)従来の図9に示した投影露光装置では、0次回折光D 0は光軸AXの近傍を通るので、r(0次)=0となり、一方±1次回折光D P (In this case r represents each diffracted light, the distance from the optical axis AX on the pupil plane Pu.) In the projection exposure apparatus shown in the prior art of FIG. 9, 0-order diffracted light D 0 passes through the vicinity of the optical axis AX since, r (0-order) = 0, whereas ± 1-order diffracted light D P,
mは、r(1次)=M・λ/Pとなる(Mは投影光学系の倍率)。 D m is, r (1-order) = the M · λ / P (M is the magnification of the projection optical system). 従って、0次回折光D 0と±1次回折光D Therefore, zero-order diffracted light D 0 and ± 1-order diffracted light D
P 、D mとのデフォーカスによる波面収差は ΔF・M 2 (λ/P) 2 /2となる。 P, the wavefront aberration due to defocus of the D m is the ΔF · M 2 (λ / P ) 2/2.

【0027】一方、本発明における投影露光装置では、 On the other hand, in the projection exposure apparatus of the present invention,
図8に示すように0次回折光成分D 8 0-order diffracted light component D 0は光軸AXから角度ψだけ傾いた方向に発生するから、瞳面Puにおける0次回折光成分の光軸AXからの距離はr(0次)=M Since 0 is generated in a direction inclined from the optical axis AX by an angle [psi, the distance from the optical axis AX of 0-order diffracted light component on the pupil plane Pu is r (0-order) = M
・ sinψである。 - it is a sinψ. 一方、−1次回折光成分D mの瞳面における光軸からの距離はr(−1次)=M・ sin(θ m On the other hand, the distance from the optical axis in the -1 pupil plane of the diffracted light component D m is r (-1 order) = M · sin (θ m
−ψ)となる。 -ψ) to become. そしてこのとき、 sinψ= sin(θ m And this time, sinψ = sin (θ m -
ψ)となれば、0次回折光成分D 0と−1次回折光成分D mのデフォーカスによる相対的な波面収差は零となり、ウエハ12が焦点位置より光軸方向に若干ずれてもパターン10aの像ボケは従来程大きく生じないことになる。 if the [psi), 0-order diffracted light component D 0 and -1 relative wavefront aberration due to defocusing of the order diffracted light component D m becomes zero, the wafer 12 is slightly displaced even pattern 10a in the optical axis direction from the focal position image blur will be no large as conventional. すなわち、焦点深度が増大することになる。 That is, the depth of focus is increased. また、(3)式のように、sin(θ m −ψ)+ sinψ=λ Further, as shown in (3), sin (θ m -ψ) + sinψ = λ
/Pであるから、照明光束L130のレチクル10への入射角ψが、ピッチPのパターンに対して、 sinψ=λ / Because it is P, the angle of incidence ψ of the reticle 10 of the illumination light beam L130 is, the pattern pitch P, sinψ = λ
/2Pの関係にすれば焦点深度をきわめて増大させることが可能である。 If the relationship / 2P is possible to increase the depth of focus extremely.

【0028】さらに、本発明は光源より発せられる照明光束を複数の光束に分割してコンデンサーレンズに導くために、光源からの光束を光量的にわずかの損失のみで利用して、上記の高解像、大焦点深度の投影露光方式を実現することができる。 Furthermore, the present invention is to guide the illumination light beam emitted from the light source into a plurality of condenser lenses are divided into light beams, the light beam from the light source by utilizing only the amount of light to slight losses, said high resolution image, it is possible to realize a projection exposure system having a large focal depth.

【0029】 [0029]

【実施例】図1は本発明の第1実施例であって、光分割光学系として2個の多面体プリズムを使用したものである。 DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 is a first embodiment of the present invention is obtained by using two polyhedron prism as the light splitting optical system. 水銀灯等の光源1より放射される照明光束は楕円鏡2で焦光され、インプットレンズ(コリメータレンズ) Illumination light beam emitted from the light source 1 of the mercury lamp or the like is focused light by the elliptical mirror 2, an input lens (collimator lens)
3によりほぼ平行光束となって光分割光学系4に入射する。 It enters the light splitting optical system 4 becomes substantially parallel light flux by 3. ここでは光分割光学系4は、V型の凹部を持つ第1 Here light splitting optical system 4, first with a V-shaped recess of the
の多面体プリズム41と、V型の凸部を持つ第2の多面体プリズム42とで構成されている。 A polyhedral prism 41, and a second polyhedron prism 42 having a convex portion of the V-type. これら2つのプリズムの屈折作用によって照明光束は2つの光束に分割される。 Illumination light beam by the refractive action of these two prisms is divided into two beams. そして、それぞれの光束は別々の第1の面光源形成光学系(5a,6a,7a)及び第2の面光源形成光学系(5b,6b,7b)に入射する。 Then, each of the light beams are incident on separate first surface light source forming optical system (5a, 6a, 7a) and a second surface light source forming optical system (5b, 6b, 7b).

【0030】ここでは面光源形成光学系を2コとしたが、この数量は任意でよい。 [0030] Having two co a surface light source forming optical system here, this quantity may be arbitrary. また、光分割光学系も、面光源形成光学系の個数に合わせて2分割とするものとしたが、多面光源形成光学系の個数に応じていくつに分割してもよい。 Further, the light splitting optical system also, it is assumed to be divided into two according to the number of the surface light source forming optical system may be divided into a number according to the number of multi-light-source forming optical system. 例えば面光源形成光学系が4個より成れば、図2(a)及び(b)に示す如く、光分割光学系4 For example if the surface light source forming optical system than four, as shown in FIG. 2 (a) and (b), the light splitting optical system 4
1、42はそれぞれ4角錐型(ピラミッド型)の凹部を有する第1の多面体プリズム41と、4角錐型(ピラミッド型)の凸部を有する第2の多面体プリズム42とより構成すればよい。 1,42 the first polyhedron prism 41, each having a recess 4 pyramid (pyramid), may be more configuration and the second polyhedron prism 42 having a convex portion of the quadrangular pyramid type (pyramid).

【0031】各面光源形成光学系は、第1集光レンズ(5a,5b)と、ロッド型オプティカルインテグレータ(6a,6b)と、第2集光レンズ(7a,7b)とから構成され、まず光分割光学系4により2分割された各光束は、第1集光レンズ(5a,5b)により集光され、ロッド型オプティカルインテグレータ(6a,6 The planar light source forming optical system includes a first condenser lens (5a, 5b), a rod-type optical integrator (6a, 6b), is configured from a second condenser lens (7a, 7b), first each light beam bisected by the optical splitting optical system 4 is converged by the first converging lens (5a, 5b), a rod-type optical integrator (6a, 6
b)に入射する。 Incident to b). このロッド型オプティカルインテグレータ(6a,6b)は、四角柱状の棒状光学部材で構成され、この入射側面A2は、第1集光レンズ(5a,5 The rod-type optical integrator (6a, 6b) is composed of a quadrangular prism shape of the rod-shaped optical member, the incident side A2, the first condensing lens (5a, 5
b)の集光位置もくしはその近傍に配置され、楕円鏡2 Condensing position of b) is also comb is disposed near the elliptical mirror 2
により形成される光源像位置A1と実質的に共役に配置されている。 It is arranged in substantially conjugate with the light source image position A1 formed by. ロッド型オプティカルインテグレータ(6 Rod type optical integrator (6
a,6b)を入射した光束はこれの内部で内面反射して射出面B1から射出するため、射出面側B1からの射出光は、あたかもこれの入射側面A2に複数の光源像(面光源)があるかの如く射出する。 a, since the light beam incident to 6b) to exit from the exit face B1 by internal reflection within the As, light emitted from the outgoing side B1 is as if a plurality of light source images on the incident side surface A2 of this (surface light source) injection as is whether or not there. この事については特開平1−271718号公報に詳しい。 About this in detail in JP-A-1-271718 is.

【0032】ロッド型オプティカルインテグレータ(6 The rod-type optical integrator (6
a,6b)を射出した照明光はそれぞれ第2集光レンズ(7a、7b)により集光されて、このレンズ系の射出側(後側)焦点位置A3にそれぞれ2つの2次光源が形成され、ここには実質的に2つの面光源が形成される。 a, a second condenser lens (7a each illumination light emitted from the 6b), 7b) it is condensed by, each of the two secondary light sources on the exit side (rear side) focal position A3 of the lens system is formed , wherein substantially two surface light source is formed in the.
この2次光源が形成される位置A3には、2つの開口を持つ開口絞り8が設けられており、この開口絞り8の各開口を介した各光束はコンデンサーレンズ9により集光されてレチクル10を所定の傾きで均一な傾斜照明する。 The position A3 where the secondary light source is formed, and an aperture stop 8 with two openings are provided, the reticle 10 the light beams through each opening of the aperture stop 8 is condensed by the condenser lens 9 the to uniform oblique illumination with a predetermined gradient.

【0033】レチクル10の下面には、所定の回路パターンが形成されており、傾斜照明によりレチクルのパターンを透過、回折した光は投影光学系11により集光結像され、ウエハ12上に、レチクル10のパターンの像を形成する。 [0033] On the lower surface of the reticle 10 is formed with a predetermined circuit pattern, transmitting a pattern of a reticle by oblique illumination, the diffracted light is condensed light imaged by the projection optical system 11, the wafer 12 on the reticle 10 to form an image of the pattern of. なお、図1に示した照明光学系中において、楕円鏡2による光源像A1,ロッド型オプティカルインテグレータ6a,6bの入射側面A2,第2集光レンズ7a,7bの射出側(後側)焦点位置A3は、投影光学系の入射瞳面Pu(開口絞り11a)と互いに共役に設けられており、換言すれば、A1,A2,A3は、 Incidentally, in the illumination optical system in which as shown in FIG. 1, a light source image A1 by the elliptical mirror 2, a rod-type optical integrator 6a, 6b entrance surface A2 of the second condenser lens 7a, 7b exit side of (rear) focal point position A3 is an entrance pupil plane Pu of the projection optical system (aperture stop 11a) is provided on the conjugate to each other, in other words, A1, A2, A3 is
物体面(レチクル10及びウエハ12)のフーリエ変換面となっている。 Has a Fourier transform plane of the object plane (reticle 10 and the wafer 12). また、ロッド型オプティカルインテグレータ6a,6bの射出側面B1は、物体面(レチクル10及びウエハ12)と互いに共役に設けられている。 Also, exit surface B1 of the rod-type optical integrator 6a, 6b are provided on the mutually conjugate with the object plane (reticle 10 and the wafer 12).

【0034】以上の如く、第1の面光源形成光学系(5 The above as the first surface light source forming optical system (5
a,6a,7a)及び第2の面光源形成光学系(5b, a, 6a, 7a) and a second surface light source forming optical system (5b,
6b,7b)は光軸AXより離れた位置にあるため、レチクル10のパターン中で特定の方向及びピッチを有するパターンの投影像の焦点深度を極めて大きくすることが可能となっている。 6b, 7b) is because of the position away from the optical axis AX, it is possible to significantly increase the depth of focus of the projected image of the pattern having a specific direction and the pitch in the pattern of the reticle 10. ただし、レチクル10のパターンの方向やピッチは、使用するレチクル10により異なることが予想される。 However, the direction and the pitch of the pattern of the reticle 10 are expected to differ by a reticle 10 to be used. 従って各レチクル10に対して最適となるように、駆動系23により第1の面光源形成光学系(5a,6a,7a)及び第2の面光源形成光学系(5b,6b,7b)の位置等を変更可能としておくと良い。 Therefore to be optimum for each reticle 10, the position of the drive system 23 first surface light source forming optical system (5a, 6a, 7a) and a second surface light source forming optical system (5b, 6b, 7b) like a good idea to be changed to. なお、駆動系23は主制御系22の動作命令により動作するが、このときの位置等の設定条件はキーボード等の入力手段24より入力する。 The drive system 23 is operated by the main control system 22 of the operation command, setting conditions such as the position at this time is input from the input means 24 such as a keyboard. あるいはバーコードリーダー21によりレチクル10上のバーコードパターンBCを読み、その情報に基づいて設定を行なってもよい。 Or read the bar code pattern BC on the reticle 10 by the bar code reader 21 may perform setting based on the information. レチクル10上のバーコードパターンBCに、上記照明条件を記入しておいてもよいし、あるいは主制御系22は、レチクル名とそれに対応する照明条件を記憶(予め入力)しておき、バーコードパターンBCに記されたレチクル名と、上記記憶内容とを照合して、照明条件を決定してもよい。 The bar code pattern BC on the reticle 10 may be allowed to enter the illumination conditions or the main control system 22, the reticle name and storing the corresponding illumination condition thereto (previously entered); then, the bar code a reticle name marked pattern BC, by matching and the stored content, it may be determined lighting conditions.

【0035】図3は、図1中の光分割光学系4(41, [0035] Figure 3, the light splitting optical system 4 (41 in Figure 1,
42)から第2集光レンズ7a,7bまでの拡大図である。 The second condenser lens 7a from 42) is an enlarged view of up to 7b. ここでは、第1の多面体プリズム41と第2の多面体プリズム42との互いに対向する面は平行であるものとし、プリズム41の入射面とプリズム42の射出面とは光軸AXと垂直であるものとする。 Here, opposing surfaces of the first polyhedron prism 41 and the second polyhedron prism 42 is assumed to be parallel, that is an entrance surface and an exit surface of the prism 42 of the prism 41 is perpendicular to the optical axis AX to. その第1の多面体プリズム41は保持部材43により保持され、第2の多面体プリズム42は保持部材44により保持される。 Its first polyhedron prism 41 is held by the holding member 43, the second polyhedron prism 42 is held by the holding member 44. 各保持部材43、44はそれぞれ可動部材45a、45 Each holding member 43 is movable members 45a, 45
b、及び46a、46bにより保持され、固定部材47 b is held, and 46a, by 46b, the fixing member 47
a、47b上を図中左右方向、すなわち光軸AXに沿った方向に可動となっている。 a, it has a movable upper 47b in the horizontal direction in, i.e. in a direction along the optical axis AX. この動作はモータ等の駆動部材48a、48b、49a、49bによって行なわれる。 This operation driving member 48a such as a motor, 48b, 49a, is performed by 49b. また、第1の多面体プリズム41と第2の多面体プリズム42は独立に移動可能であるので、2つのプリズムの間隔の変更により射出する2光束の間隔を光軸AX Further, since the first polyhedron prism 41 second polyhedron prism 42 can be moved independently, the optical axis spacing of the two light beams emitted by changing the two prisms interval AX
を中心として放射方向に変更することができる。 It can be changed in the radial direction around the.

【0036】多面体プリズム42から射出する複数の光束は、第1集光レンズ5a,5bに入射する。 The plurality of light beams emitted from the polyhedron prism 42, a first condensing lens 5a, enters the 5b. 図3では第1の面光源形成光学系(5a,6a,7a)が保持部材50aに保持され、第2の面光源形成光学系(5b, In Figure 3 the first surface light source forming optical system (5a, 6a, 7a) is held by the holding member 50a, the second surface light source forming optical system (5b,
6b,7b)が50bに保持されている。 6b, 7b) is held in 50b. また、これらの保持部材50a,50bはそれぞれ可動部材51a、 These holding members 50a, respectively 50b movable member 51a,
51bにより保持されている為に、固定部材52a、5 For held by 51b, the fixing member 52a, 5
2bに対して可動となっている。 And it has a movable relative to 2b. この動作は駆動部材5 This operation driving member 5
3a、53bによりおこなわれる。 3a, it is performed by 53b.

【0037】第1の面光源形成光学系(5a,6a,7 The first surface light source forming optical system (5a, 6a, 7
a)と第2の面光源形成光学系(5b,6b,7b)とを一体に保持及び移動することにより、第1の面光源形成光学系(5a,6a,7a)と第2の面光源形成光学系(5b,6b,7b)の光学的な位置関係をずらすことなく、第2集光レンズ7a,7bから射出する光束の位置を光軸AXと垂直な面内で任意に変更することができる。 a) a second surface light source forming optical system (5b, 6b, 7b) and by holding and moving together the first surface light source forming optical system (5a, 6a, 7a) and a second surface light source forming optical system (5b, 6b, 7b) without displacing the optical positional relationship, changing the second condenser lens 7a, a position of the light beam emitted from 7b arbitrarily a plane perpendicular to the optical axis AX can. 尚、保持部材50a、50bより突き出た部材5 Incidentally, the holding member 50a, member protruding from 50b 5
4a、54bは遮光板である。 4a, 54b are light blocking plates. これにより、光分割光学系より発生する迷光を遮断し、不必要な光がレチクルへ達することを防止する。 Thus, blocking the stray light generated from the light splitting optical system, unnecessary light is prevented from reaching the reticle. また、遮光版54a、54bが光軸AX方向に各々ずれていることにより、保持部材5 Further, the light shielding plate 54a, 54b are respectively shifted in the optical axis AX direction, the holding member 5
0a、50bの可動範囲の制限を少なくすることができる。 0a, it is possible to reduce the limit of the movable range of 50b.

【0038】図3中では、光分割光学系(多面体プリズム)41、42の光軸方向の間隔を変更することで、分割した各光束の位置を光軸AXに対して放射方向に変更可能としたが、各光束を光軸AXを中心とする同心円方向に変更することも可能である。 [0038] In Figure 3, by changing the distance between the optical axis of the light splitting optical system (polyhedral prism) 41, 42, can be changed in the radial direction the position of each light beam splitting with respect to the optical axis AX It was, but it is also possible to change the light beams concentrically direction around the optical axis AX. さて、露光すべきレチクルパターンに応じて、これらの系をどのように最適にするかを説明する。 Now, according to the reticle pattern to be exposed, explaining how best to these systems. 第1の面光源形成光学系(5a,6 The first surface light source forming optical system (5a, 6
a,7a)と第2の面光源形成光学系(5b,6b,7 a, 7a) and a second surface light source forming optical system (5b, 6b, 7
b)との各位置(光軸と垂直な面内での位置)は、転写すべきレチクルパターンに応じて決定(変更)するのが良い。 Each position of the b) (position in the plane perpendicular to the optical axis), the better to determine (changed) in accordance with the reticle pattern to be transferred. この場合の位置決定方法は作用の項で述べた通り、各面光源形成光学系からの照明光束が転写すべきパターンの微細度(ピッチ)に対して最適な解像度、及び焦点深度の向上効果を得られるようにレチクルパターンに入射する位置(入射角ψ)とすればよい。 As the position determining method described in the section of the action in this case, the best resolution relative fineness of the pattern illumination light beam is to be transferred from the planar light source forming optical system (pitch), and the effect of improving the depth of focus it may be position (incident angle [psi) incident on the reticle patterns to be obtained.

【0039】そこで、各面光源形成光学系の位置決定の具体例を、図4、及び図5(A)、(B)、(C)、 [0039] Therefore, a specific example of the positioning of each surface light source forming optical system, FIG. 4, and FIG. 5 (A), (B), (C),
(D)を用いて説明する。 It will be described with reference to (D). 図4は各面光源形成光学系の第2集光レンズ7a,7bから投影光学系11までの部分を模式的に表わす図であり、第2集光レンズ7a,7 Figure 4 is a diagram schematically showing a portion of the second condenser lens 7a of each surface light source forming optical system, from 7b to the projection optical system 11, the second condenser lens 7a, 7
bのレチクル側焦点位置、即ち2次光源像が形成される位置が、レチクルパターン10aのフーリエ変換面Fと一致している。 b reticle side focal position, that is the position where the secondary light source images are formed, coincides with the Fourier transform plane F of the reticle pattern 10a. またこのとき両者をフーリエ変換の関係とならしめるコンデンサーレンズ9を一枚のレンズとして表わしてある。 Also it is represented the condenser lens 9 occupying become Fourier transformation relationship both as a single lens that time. さらに、コンデンサーレンズ9の第2 Furthermore, the second condenser lens 9
集光レンズ側(前側)主点から第2集光レンズのレチクル側(後側)焦点位置までの距離と、コンデンサーレンズ9のレチクル側(後側)主点からレチクルパターン1 The condenser lens side (front side) and the distance from the principal point to the reticle side (rear side) focal position of the second condenser lens, a reticle pattern 1 from the reticle side (rear side) the principal point of the condenser lens 9
0aまでの距離は共にfであるとする。 Distance to 0a are both assumed to be f.

【0040】図5(A)、(C)は共にレチクルパターン10a中に形成される一部分のパターンの例を表わす図であり、図5(B)は図5(A)のレチクルパターンの場合に最適な各面光源形成光学系の光軸(X 7a [0040] FIG. 5 (A), (C) is a diagram together represent examples of a pattern of a portion that is formed in the reticle pattern 10a, in the case of the reticle pattern in Fig. 5 (B) Figure 5 (A) optimal planar light source forming optical system of the optical axis (X 7a,
7b )のフーリエ変換面F(投影光学系の瞳面)での位置を示し、図5(D)は図5(C)のレチクルパターンの場合に最適な各面光源形成光学系の位置(最適な各面光源形成光学系の光軸の位置)を表わす図である。 Indicates the position of the Fourier transform plane F (pupil plane of the projection optical system) of the X 7b), FIG. 5 (D) is optimal planar light source forming optical position of the system in the case of the reticle pattern in Fig. 5 (C) ( is a diagram representing the position) of the optical axis of the optimal planar light source forming optical system.

【0041】図5(A)は、いわゆる1次元ラインアンドスペースパターンであって、透過部と遮光部が等しい幅でY方向に帯状に並び、それらがX方向にピッチPで規則的に並んでいる。 [0041] FIG. 5 (A), a so-called one-dimensional line and space pattern, the transmissive portion and aligned in a strip shape in the Y direction at equal width shielding portion, they regularly arranged at a pitch P in the X direction there. このとき、個々の面光源形成光学系の最適位置は図5(B)に示すようにフーリエ変換面内に仮定したY方向の線分Lα上、及び線分Lβ上の任意の位置となる。 At this time, the optimum position of each of the surface light source forming optical system FIG. 5 (B) are shown as Fourier transform assumed Y direction on the line Lα the plane, and the arbitrary position on the line segment L?. 図5(B)はレチクルパターン10a FIG. 5 (B) the reticle pattern 10a
に対するフーリエ変換面Fを光軸AX方向から見た図であり、かつ、面F内の座標系X、Yは、同一方向からレチクルパターン10aを見た図5(A)と同一にしてある。 Is a diagram viewed Fourier transform plane F from the optical axis AX direction with respect to, and the coordinate system X plane F, Y is are the same as FIG. 5 (A) from the same direction viewed reticle pattern 10a.

【0042】さて、図5(B)において、光軸AXが通る中心Cから各線分Lα、Lβまでの距離α、βはα= [0042] Now, in FIG. 5 (B), the distance from the center C of the optical axis AX passes each line segment L [alpha, until L? Alpha, beta is alpha =
βであり、λを露光波長としたとき、α=β=f・(1 Is a β, when the λ the exposure wavelength, α = β = f · (1
/2)・(λ/P)に等しい。 / 2) equal to · (λ / P). この距離α・βをf・si The distance α · β f · si
n ψと表わせれば、sin ψ=λ/2Pであり、これは作用の項で述べた数値と一致している。 If Re expressed as n [psi, a sin ψ = λ / 2P, which is consistent with the numerical values ​​stated in the action. 従って、各面光源形成光学系の各光軸(各第2集光レンズのレチクル側焦点位置に夫々形成される2次光源像の光量分布の各重心)位置が線分Lα、Lβ上にあれば、図5(A)に示す如きラインアンドスペースパターンに対して、各面光源形成光学系からの照明光により発生する0次回折光と±1次回折光のうちのどちらか一方との2つの回折光は、投影光学系の瞳面Puにおいて光軸AXからほぼ等距離となる位置を通る。 Therefore, each surface light source forming optical system the optical axes of (the centroid of light intensity distribution of the secondary light source images are respectively formed on the reticle-side focal position of the second condenser lens) position line segment L [alpha, on Lβ any if, with respect to such a line-and-space pattern shown in FIG. 5 (a), generated by the illumination light from the planar light source forming optical system 0 two diffraction with either of the diffracted light and ± 1-order diffracted light light passes through a substantially equal distance between a position from the optical axis AX on the pupil plane Pu of the projection optical system. 従って、図5(A)に示した1 Therefore, as shown in FIG. 5 (A) 1
次元パターンの場合、図4に示した各面光源形成光学系の光軸(X 7a ,X 7b )は、周期的なレチクルパターンの方向Xでの各面光源形成光学系の光軸間の距離の半分をL(α=β)、コンデンサーレンズ9の射出側(後側) If dimension pattern, the optical axis of each surface light source forming optical system shown in FIG. 4 (X 7a, X 7b), the distance between the optical axis of each surface light source forming optical system in the direction X of the periodic reticle pattern half of L (alpha = beta), the exit side of the condenser lens 9 (rear)
の焦点距離をf、照明光の波長をλ、レチクルパターンの周期的なピッチをPとするとき、L=λf/2Pの関係をほぼ満足するように配置されることによって、ラインアンドスペースパターン(図5(A))に対する焦点深度を最大とすることができ、かつ高解像度を得ることができる。 When focal length f, and the wavelength of the illumination light lambda, the periodic pitch of the reticle pattern is P, by being arranged so as to substantially satisfy the relationship L = λf / 2P, line and space pattern ( 5 focal depth for the (a)) can be maximized, and it is possible to obtain a high resolution.

【0043】次に、図5(C)はレチクルパターンがいわゆる孤立スペースパターンである場合であり、パターンのX方向(横方向)ピッチがPx、Y方向(縦方向) Next, FIG. 5 (C) shows the case reticle pattern is the so-called isolated space pattern, X-direction of the pattern (the lateral direction) pitch Px, Y direction (vertical direction)
ピッチがPyとなっている。 Pitch has become a Py. 図5(D)は、この場合の各面光源形成光学系の最適位置を表わす図であり、図5 FIG. 5 (D) is a diagram showing the optimum location of each surface light source forming optical system in this case, 5
(C)との位置、回転関係は図5(A)、(B)の関係と同じである。 (C) the position of the rotational relationship FIG. 5 (A), the is the same as the relationship (B). 図5(C)の如き、2次元パターンに照明光が入射するとパターンの2次元方向の周期性(X: FIG such 5 (C), when the illumination light to the two-dimensional pattern is incident pattern two-dimensional directions of the periodicity of the (X:
Px、Y:Py)に応じた2次元方向に回折光が発生する。 Px, Y: Py) diffracted light in a two-dimensional direction is generated in accordance with the. 図5(C)の如き2次元パターンにおいても回折光中の±1次回折光のうちのいずれか一方と0次回折光とが投影光学系の瞳面Puにおいて光軸AXからほぼ等距離となるようにすれば、焦点深度を最大とすることができる。 Figure 5 so as to be substantially equidistant from the optical axis AX even in either the 0-order diffracted light pupil plane Pu of the projection optical system of the ± 1-order diffracted light in the diffraction light in two-dimensional pattern such as (C) if, it is possible to maximize the depth of focus. 図5(C)のパターンではX方向のピッチはPx Pitch in the X direction in the pattern of FIG. 5 (C) Px
であるから、図5(D)に示す如く、α=β=f・(1 Since it is, as shown in FIG. 5 (D), α = β = f · (1
/2)・(λ/Px)となる線分Lα、Lβ上に各面光源形成光学系の光軸があれば、パターンのX方向成分について焦点深度を最大とすることができる。 / 2) · (λ / Px) and becomes the line segment L [alpha, if the optical axis of each surface light source forming optical system on the L?, It is possible to maximize the depth of focus in the X-direction component of the pattern. 同様に、r Similarly, r
=ε=f・(1/2)・(λ/Py)となる線分Lγ、 = Ε = f · (1/2) · (λ / Py) to become the segment Lγ,
Lε上に各面光源形成光学系の光軸があれば、パターンY方向成分について焦点深度を最大とすることができる。 If the optical axis of each surface light source forming optical system on the Eruipushiron, it is possible to maximize the depth of focus for pattern Y direction component.

【0044】以上、図5(B)、又は(D)に示した各位置に配置した面光源形成光学系からの照明光束がレチクルパターン10aに入射すると、0次光回折光成分D The above, FIG. 5 (B), the or the illumination light from the surface light source forming optical system disposed in the position shown is incident on the reticle patterns 10a to (D), 0-order diffraction light components D
0と、+1次回折光成分D Pまたは−1次回折光成分D 0, + 1-order diffracted light component D P or -1-order diffracted light component D
mのいずれか一方とが、投影光学系11内の瞳面Puでは光軸AXからほぼ等距離となる光路を通る。 either one bets m is, passes through the optical path substantially equal distance from the pupil plane Pu in the optical axis AX of the projection optical system 11. 従って作用の項で述べたとおり、高解像及び大焦点深度の投影露光装置が実現できる。 Thus as described in the section of the action, the projection exposure apparatus of high resolution and large depth of focus can be achieved.

【0045】また、レチクルパターン10aが図5 Further, the reticle pattern 10a in FIG. 5
(D)の如く2次元の周期性パターンを含む場合、特定の1つの0次回折光成分に着目したとき、投影光学系の瞳面Pu上ではその1つの0次回折光成分を中心としてX方向(第1方向)に分布する1次以上の高次回折光成分と、Y方向(第2方向)に分布する1次以上の高次回折光成分とが存在し得る。 If it contains a two-dimensional periodic pattern as (D), when focusing on one specific 0th-order diffracted light component, on the pupil plane Pu of the projection optical system X direction around the single 0th-order diffracted light component thereof ( and 1 or higher-order diffracted light components distributed in the first direction), and the Y-direction (second direction) distributed in 1 or higher-order diffracted light component may be present. そこで、特定の1つの0次回折光成分に対して2次元のパターンの結像を良好に行うものとすると、第1方向に分布する高次回折光成分の1 Therefore, assuming that satisfactorily performs imaging of a two-dimensional pattern for a particular one of 0-order diffracted light component, of higher-order diffracted light components distributed in the first direction 1
つと、第2方向に分布する高次回折光成分の1つと、特定の0次回折光成分との3つが、瞳面Pu上で光軸AX Bract, one of the higher-order diffracted light components distributed in the second direction, are three and a specific zero-order diffracted light components, the optical axis AX on the pupil plane Pu
からほぼ等距離に分布するように、特定の0次回折光成分(1つの面光源形成光学系)の位置を調節すればよい。 So as to be distributed substantially equidistant from, it may be adjusted to the position of a particular zero-order diffracted light component (one surface light source forming optical system). 例えば、図5(D)中で面光源形成光学系の光軸位置を点Pζ、Pη、Pκ、Pμのいずれかと一致させるとよい。 For example, FIG. 5 (D) a point the position of the optical axis of the surface light source forming optical system in Pζ, Pη, Pκ, may match with any of P.mu.. 点Pζ、Pη、Pκ、Pμはいずれも線分Lα Point Pζ, Pη, Pκ, none of the Pμ line segment Lα
またはLβ(X方向の周期性について最適な位置、すなわち0次回折光とX方向の±1次回折光の一方とが投影光学系瞳面Pu上で光軸からほぼ等距離となる位置)及び線分Lγ、Lε(Y方向の周期性について最適な位置)の交点であるためX方向、Y方向のいずれのパターン方向についても最適な光源位置となる。 Or L? (X direction periodicity optimal position for, i.e. 0 one-order diffracted light and the X-direction of the ± 1-order diffracted light and is substantially equidistant from the optical axis on the projection optical system pupil surface Pu position) and the line segment Eruganma, X-direction because it is the intersection of Eruipushiron (optimal position for periodicity in the Y-direction), the optimum light source position for any of pattern direction in the Y direction.

【0046】特に、図5(C)の如き2次元の周期性パターンの場合において最もバランスの良い最適な傾斜照明を達成するには、図5(D)に示す如きフーリエ変換面F上の点Pζ、Pη、Pκ、Pμの4つの位置に各々の2次光源像(面光源)の中心を位置されることが好ましい。 [0046] In particular, the most to achieve a balance good optimal oblique illumination, as shown in FIG. 5 (D) to a point on the Fourier transform plane F as shown in the case of a two-dimensional periodic pattern such shown in FIG. 5 (C) Pζ, Pη, Pκ, be located the center of each of the secondary light source images in four positions P.mu. (surface light source) preferred. このための好適な構成としては、図1の光分割光学系4を図2に示す如き四角錐型(ピラミッド型)の凹部を有する第1の多面体プリズムと、四角錐型(ピラミッド型)の凸部を有する第2の多面体プリズムとで構成して、この光分割光学系4により4分割される光束の数に対応する4つの面光源形成光学系を並列的に設けることが良い。 The preferred configuration for this, the first polyhedron prism having a recess as shown the light splitting optical system 4 of FIG. 1 in FIG. 2 quadrangular pyramid type (pyramid), convex pyramids type (pyramid) parts constituted by the second polyhedron prism having, it is better to four surface light source forming optical system corresponding to the number of the light beam 4 divided by the light splitting optical system 4 provided in parallel. このとき、図5(D)に示す如きフーリエ変換面F上の点Pζ、Pη、Pκ、Pμの4つの位置に各面光源形成光学系の光軸を一致されることが肝要である。 At this time, it is important to be consistent FIG 5 (D) to the on the Fourier transform plane F as shown respect Pζ, Pη, Pκ, the optical axis of each surface light source forming optical system into four locations P.mu..

【0047】そして、この構成の場合、コンデンサーレンズ9の射出側(後側)の焦点距離をf、照明光の波長をλ、周期的なレチクルパターンのX方向に対応する方向での各面光源形成光学系の光軸間の距離の半分をLx [0047] In the case of this configuration, the planar light source of the focal length of the exit side of the condenser lens 9 (the rear side) f, the wavelength of the illumination light lambda, in a direction corresponding to the X-direction periodic reticle pattern half the distance between the optical axis Lx of forming optical system
(α=β)、周期的なレチクルパターンのX方向に対応する方向での各面光源形成光学系の光軸間の距離の半分をLy(γ=ε)、レチクルパターンのX方向での周期的なピッチをPx、レチクルパターンのY方向での周期的なピッチをPyとするとき、Lx=λf/2Px及びLy=λf/2Pyの関係を満足するように4つの面光源形成光学系の光軸を配置すれば良い。 (Α = β), the half of the distance between the optical axis of each surface light source forming optical system in a direction corresponding to the X-direction periodic reticle pattern Ly (γ = ε), the period in the X direction of the reticle pattern specific when pitch Px, the periodic pitch in the Y direction of the reticle pattern and Py, Lx = λf / 2Px and Ly = λf / 2Py of so as to satisfy the relationship of four surface light source forming optical system of the optical it may be disposed axis.

【0048】また、図5(C)に示した2次元パターンの各方向での周期的なピッチが等しく(Px=Py= [0048] In addition, equal periodic pitch in each direction of the two-dimensional pattern shown in FIG. 5 (C) (Px = Py =
P)、しかも上述の如く面光源形成光学系を4つで構成した場合、フーリエ変換面Fの大きさを最大限利用(投影光学系の開口数NAを最大限利用)した最もバランスの良い傾斜照明を達成するには、各周期的なレチクルパターン方向X,Yでの各面光源形成光学系の光軸間の距離の半分をL(α=β=γ=ε)、コンデンサーレンズ9の射出側(後側)の焦点距離をf、照明光の波長をλ、レチクルパターンの周期的なピッチをPとするとき、L=λf/2Pの関係をほぼ満足するように4つの面光源形成光学系の光軸を配置することが望ましい。 P), moreover in the case of a configuration using four surface light source forming optical system as described above, maximum use of the size of the Fourier transform plane F (good most balanced maximum use) was the numerical aperture NA of the projection optical system inclined to achieve the lighting, the half the distance between the optical axis of each surface light source forming optical system in each periodic reticle pattern directions X, Y L (α = β = γ = ε), the exit of the condenser lens 9 the focal length of the side (rear side) f, the wavelength of the illumination light lambda, when a periodic pitch of the reticle pattern and P, L = λf / 2P substantially satisfactory manner four surface light source forming optical relationships of it is desirable to place the optical axis of the system.

【0049】また、この場合において、投影光学系のレチクル側の開口数をNA R 、周期的なレチクルパターンの各方向に対応する方向での各面光源形成光学系の光軸間の距離の半分をL(α=β=γ=ε)、コンデンサーレンズ9の射出側(後側)の焦点距離をfとするとき、 0.35NA R ≦L/f≦0.7 NA Rの関係を満足するように4つの面光源形成光学系の光軸を配置することが好ましい。 [0049] Also, in this case, half the distance between the aperture of the reticle side of the projection optical system NA R, of each surface light source forming optical system in a direction corresponding to the direction of the periodic reticle pattern optical axis the L (α = β = γ = ε), the focal length of the exit side of a condenser lens 9 (the rear side) is f, so as to satisfy the relationship of 0.35NA R ≦ L / f ≦ 0.7 NA R 4 it is preferable to arrange the optical axes of the One of the surface light source forming optical system. この関係式の下限を越えると、傾斜照明による効果が薄れてしまい、仮に傾斜照明をしたとしても大きな焦点深度を維持しつつ高解像度を達成することは困難となる。 If the lower limit of this relationship, will be faded effect by the inclined illumination also it becomes difficult to achieve high resolution while maintaining a large depth of focus as if was a oblique illumination. 逆に、上記の関係式の上限を越えると、フーリエ面上に形成される分離光源からの光束が投影光学系を通過できなくなるため好ましくない。 Conversely, if the upper limit of the above relation, the light beam from the separation light source formed on the Fourier plane is not preferable because it becomes impossible to pass through the projection optical system.

【0050】以上、レチクルパターン10aとして図5 [0050] above, Figure 5 a reticle pattern 10a
(A)、又は(C)に示した2例のみを考えたが、他のパターンであってもその周期性(微細度)に着目し、そのパターンからの+1次回折光成分または−1次回折光成分のいずれか一方と0次回折光成分との2光束が、投影光学系内の瞳面Puでは光軸AXからほぼ等距離になる光路を通るような位置に各面光源形成光学系の光軸を配置すればよい。 (A), or was considered only two examples shown (C), the even another pattern focused on the periodicity (fineness), + 1st-order diffracted light component or -1 order diffracted light from the pattern two beams of one and zero order diffracted light component of the component, the optical axis of each surface light source forming optical system in a position such as to pass through the optical path substantially equidistant from the pupil plane Pu in the optical axis AX of the projection optical system it may be arranged.

【0051】また、図5(A)、(C)のパターン例は、ライン部とスペース部の比(デューティ比)が1: [0051] Further, FIG. 5 (A), the pattern example of (C), the ratio of the line portion and the space portion (duty ratio) is 1:
1のパターンであった為、発生する回折光中では±1次回折光が強くなる。 1 of the pattern in which was for, ± 1-order diffracted light is strong in the generated diffraction light. このため、±1次回折光のうちの一方と0次回折光との位置関係に着目したが、パターンがデューティ比1:1から異なる場合等では他の回折光、 Therefore, although focused on the positional relationship between the one and the zero-order diffracted light of the ± 1-order diffracted light, the pattern is the duty ratio of 1: other diffracted light in different cases and the like from 1,
例えば±2次回折光のうちの一方と0次回折光との位置関係が、投影光学系瞳面Puにおいて光軸AXからほぼ等距離となるようにしてもよい。 For example ± 2 the positional relationship between the one and the zero-order diffracted light of diffracted light may be set to be approximately equidistant from the optical axis AX in the projection optical system pupil plane Pu.

【0052】尚、以上において2次元パターンとしてレチクル上の同一箇所に2次元の方向性を有するパターンを仮定したが、同一レチクルパターン中の異なる位置に異なる方向性を有する複数のパターンが存在する場合にも上記の方法を適用することができる。 [0052] Incidentally, if it is assumed a pattern having a two-dimensional direction to the same location on the reticle as a two-dimensional pattern, where a plurality of patterns having different directionality in different locations of the same reticle pattern in present at least You can also apply the above method to. レチクル上のパターンが複数の方向性又は微細度を有している場合、フライアイレンズ群の最適位置は、上述の様にパターンの各方向性及び微細度に対応したものとなるが、或いは各最適位置の平均位置に各面光源形成光学系の光軸を配置してもよい。 If the pattern on the reticle has a plurality of directional or fineness, the optimum position of the fly-eye lens unit is becomes to correspond to the respective directional and fineness of the pattern as described above, or the the average position of the optimum position may be located on the optical axis of each surface light source forming optical system. また、この平均位置は、パターンの微細度や重要度に応じた重みを加味した荷重平均としてもよい。 Further, the average position may be a weighted average in consideration of the weight according to the fineness and importance of the patterns.

【0053】また、各面光源形成光学系を射出した光束の0次光成分は、それぞれウエハに対して傾いて入射する。 [0053] Further, the zero-order light component of the light beam emitted from the planar light source forming optical system is incident is inclined with respect to the wafer, respectively. このときこれらの傾いた入射光束(複数)の光量重心の方向がウエハに対して垂直でないと、ウエハ12の微小デフォーカス時に、転写像の位置がウエハ面内方向にシフトするという問題が発生する。 When the direction of the light quantity gravity center of the incident light beam inclined of these this time (s) is not perpendicular to the wafer, the time of a small defocus of the wafer 12, the position of the transferred image is a problem that a shift in the wafer plane direction . これを防止する為には、各面光源形成光学系からの照明光束(複数)の結像面、もしくはその近傍の面上での光量重心の方向は、 In order to prevent this, the direction of the light quantity gravity center of the image plane, or on the surface of the vicinity of the illumination light beam (s) from the planar light source forming optical system,
ウエハと垂直、すなわち光軸AXと平行であるようにする。 Wafer and vertical, i.e. to be parallel to the optical axis AX.

【0054】つまり、投影光学系11の光軸AXを基準とした各面光源形成光学系の光軸のフーリエ変換面内での位置ベクトルと、各面光源形成光学系から射出される光量との積のベクトル和が零になる様にすればよい。 [0054] That is, the planar light source forming optical system based on the optical axis AX of the projection optical system 11 and the position vector of the Fourier transform plane of the optical axis, the amount of light emitted from the planar light source forming optical system the vector sum of the product may be so as to become zero.
尚、以上の系において、各動作部にはエンコーダ等の位置検出器を備えておくと良い。 In the above system, it may in each operation unit is provided beforehand with a position detector such as an encoder. 図1中の主制御系22または駆動系23は、これらの位置検出器からの位置情報を基に各構成要素の移動、回転、交換を行なう。 The main control system 22 or the drive system 23 in FIG. 1, the movement of each component on the basis of the position information from these position detector, rotation, to exchange.

【0055】次に、第2実施例について図6を参照しながら説明する。 Next, it will be described with reference to FIG. 6 for the second embodiment. 第1実施例を示す図1と同じ機能を持つ部材には同じ符号を付している。 The members having the same functions as those in FIG. 1 showing the first embodiment are denoted by the same reference numerals. 本実施例が第1実施例と異なる所は、第1集光レンズ5a,5bの代わりに、 Where this embodiment is different from the first embodiment, the first condensing lens 5a, instead of 5b,
フライアイレンズ60a,60bを配置した点である。 Fly-eye lens 60a, a point obtained by placing 60b.
図6に示す如く、水銀灯等の光源1より放射される照明光束は楕円鏡2で焦光され、インプットレンズ(コリメータレンズ)3によりほぼ平行光束となって光分割光学系4にて2分割される。 As shown in FIG. 6, the illumination light beam emitted from the light source 1 of the mercury lamp or the like is focused light by the elliptical mirror 2, is divided into two by the optical splitting optical system 4 becomes substantially parallel light flux by the input lens (collimator lens) 3 that. この2分割された平行光束は、 The two divided parallel light flux,
矩形状断面(例えば正方形状断面)の棒状レンズ素子の集合体でなるフライアイレンズ60a,60bに入射し、これの射出側面A2もしくはこれの近傍で集光され、複数の点光源が各々形成される。 Rectangular cross-section (e.g. square cross-section) of the rod-like lens elements of the assembly in made fly-eye lens 60a, is incident on the 60b, is condensed by the injection side A2 or near the this of this, a plurality of point light sources are each formed that. ここには、実質的に2次光源としての面光源が形成される。 Here, the surface light source as substantially secondary light source is formed. フライアイレンズ60a,60bの射出側面A2にロッド型オプティカルインテグレータ6a,6bの入射側面が近接して設けられている。 Fly-eye lens 60a, a rod-type optical integrator 6a on the exit side A2 of 60b, are 6b incident side surface of the provided close. 従って、ロッド型オプティカルインテグレータ6a,6bの入射側面は、楕円鏡2により形成される光源像位置A1と実質的に共役に配置されている。 Thus, the rod-type optical integrator 6a, 6b entrance surface of the are arranged in a substantially conjugate with the light source image position A1 formed by the elliptical mirror 2.
このロッド型オプティカルインテグレータ6a,6b The rod-type optical integrator 6a, 6b
は、四角柱状の棒状光学部材で構成され、前述した如く、これに入射した光束はこれの内部で内面反射して射出面B1から射出するため、射出面側B1からの射出光は、あたかもこれの入射側面A2に複数の光源像(面光源)があるかの如く射出する。 Is composed of a square pillar-shaped rod-shaped optical member, as described above, for ejecting from the exit face B1 is a light beam incident thereto internally reflected inside the hand, light emitted from the outgoing side B1 is as if this injection as if the incident side A2 there are multiple light source image (surface light source) of.

【0056】そして、ロッド型オプティカルインテグレータ6a,6bを射出した照明光はそれぞれ集光レンズ7a、7bにより集光されて、このレンズの射出側焦点位置A3には、光軸AXから偏心した位置に3次光源としての2つの面光源像が形成される。 [0056] Then, the rod-type optical integrator 6a, 6b injection and illumination light each condenser lens 7a, is condensed by 7b, on the exit side focal position A3 of the lens, the offset from the optical axis AX position two surface light source image as a tertiary light source is formed. 従って、フライアイレンズ60a,60bの射出側面での光束の照度分布はこれの積分効果により均一化され、さらにロッド型オプティカルインテグレータ6a,6bと集光レンズ7 Accordingly, the fly-eye lens 60a, the illuminance distribution of the light beam at 60b exit surface of the uniform by which the integration effect, further rod-type optical integrator 6a, 6b and the condenser lens 7
a、7bとにより集光レンズ7a、7bの射出側焦点位置A3での光束の照度分布は、さらに均一化される。 a, the illuminance distribution of the light beam by the 7b condenser lens 7a, the injection-side focal position A3 of 7b is more uniform.

【0057】この3次光源としての2つの面光源が形成される位置A3には、2つの開口を持つ開口絞り8が設けられており、この開口絞り8の開口を介した各光束は、コンデンサーレンズ9により集光されてレチクル1 [0057] The position A3 in which the two surface light source as the tertiary light sources are formed, the aperture stop 8 with two openings are provided, the light beams through the opening of the aperture stop 8, a condenser the reticle is focused by lens 9 1
0を所定の傾きで均一な傾斜照明する。 0 to uniform oblique illumination with a predetermined gradient. レチクル10の下面には、所定の回路パターンが形成されており、傾斜照明によりレチクルのパターンを透過、回折した光は投影光学系11により集光結像され、ウエハ12上に、レチクル10のパターンの像を形成する。 The lower surface of the reticle 10 is formed with a predetermined circuit pattern, transmitting a pattern of a reticle by oblique illumination, the diffracted light is condensed light imaged by the projection optical system 11, the wafer 12 on the pattern of the reticle 10 forming an image.

【0058】以上の如く、第1の面光源形成光学系(6 [0058] The above as the first surface light source forming optical system (6
0a,6a,7a)及び第2の面光源形成光学系(60 0a, 6a, 7a) and a second surface light source forming optical system (60
b,6b,7b)は光軸AXより離れた位置にあるため、レチクル10のパターン中で特定の方向及びピッチを有するパターンの投影像の焦点深度を極めて大きくすることが可能となっている。 b, 6b, 7b) is because of the position away from the optical axis AX, it is possible to significantly increase the depth of focus of the projected image of the pattern having a specific direction and the pitch in the pattern of the reticle 10. なお、図6に示した照明光学系中において、楕円鏡2による光源像A1,フライアイレンズ60a,60bの射出側面(ロッド型オプティカルインテグレータ6a,6bの入射側面)A2,第2 Incidentally, in the illumination optical system in which as shown in FIG. 6, the light source image A1 by the elliptical mirror 2, the fly-eye lens 60a, the exit side of 60b (rod type optical integrator 6a, 6b incident side of) A2, second
集光レンズ7a,7bの射出側焦点位置A3は、投影光学系の入射瞳面Pu(開口絞り11a)と互いに共役に設けられており、換言すれば、A1,A2,A3は、物体面(レチクル10及びウエハ12)のフーリエ変換面となっている。 Condenser lens 7a, the exit-side focal position A3 of 7b is an entrance pupil plane Pu of the projection optical system (aperture stop 11a) is provided on the conjugate to each other, in other words, A1, A2, A3 are the object plane ( It has a reticle 10 and the Fourier transform plane of the wafer 12). また、フライアイレンズ60a,60b Further, the fly-eye lens 60a, 60b
の入射側面B11,ロッド型オプティカルインテグレータ6a,6bの射出側面B1は、物体面(レチクル10 Of the incident side surface B11, exit surface B1 of the rod-type optical integrator 6a, 6b is the object plane (reticle 10
及びウエハ12)と互いに共役に設けられている。 And the wafer 12) and is provided in conjugation with one another.

【0059】また、図6に示した第2実施例では、光分割光学系4で光束を2分割した例を示したがこれに限ることなく、図2に示したプリズムを用いると共に、そのプリズムのレチクル側に面光源形成光学系を4つ並列的に配置して、フーリエ変換面に4つの面光源を形成する構成としても良い。 [0059] In the second embodiment shown in FIG. 6, without an example is shown in which the light beam 2 is split by the light splitting optical system 4 limited to this, the use of the prism shown in FIG. 2, the prism the reticle side by disposing the surface light source forming optical system in four parallel to, may be configured to form four surface light source on the Fourier transform plane. 次に、第3実施例について図7を参照しながら説明する。 Will be explained with reference to FIG third embodiment. 第1実施例を示す図1と同じ機能を持つ部材には同じ符号を付している。 The members having the same functions as those in FIG. 1 showing the first embodiment are denoted by the same reference numerals. 本実施例が第1 This embodiment is first
実施例と異なる所は、第1の面光源形成光学系(60 Example differs from the a first surface light source forming optical system (60
a,6a,7a)及び第2の面光源形成光学系(60 a, 6a, 7a) and a second surface light source forming optical system (60
b,6b,7b)と等価な機能を、1つの光学系(第1 b, 6b, 7b) and the equivalent feature, one optical system (first
集光レンズ70 ,ロッド型オプティカルインテグレータ71,第2集光レンズ72 )に持たせた点である。 A condenser lens 70, a rod-type optical integrator 71, a point which gave the second condenser lens 72).

【0060】図7に示す如く、水銀灯等の光源1より放射される照明光束は楕円鏡2で焦光され、インプットレンズ(コリメータレンズ)3によりほぼ平行光束となって光分割光学系4にて2分割される。 [0060] As shown in FIG. 7, the illumination light beam emitted from the light source 1 of the mercury lamp or the like is focused light by the elliptical mirror 2, by the light splitting optical system 4 becomes substantially parallel light flux by the input lens (collimator lens) 3 It is divided into two parts. この2分割された平行光束は、第1集光レンズ70によりこれの射出側(後側)焦点位置に集光される。 The two divided parallel beam is converged which the exit side (rear side) focal position by the first condenser lens 70. この集光点位置A2には、ロッド型オプティカルインテグレータ71の入射側面が位置しており、これの入射側面は、楕円鏡2により形成される光源像位置A1と実質的に共役に配置されている。 The focal position A2, the incident side of the rod-type optical integrator 71 has a position, which the entrance surface is arranged on the light source image position A1 substantially conjugate formed by the elliptical mirror 2 .

【0061】そして、前述した如く、ロッド型オプティカルインテグレータ71に入射した光束はこれの内部で内面反射して射出面B1から射出するため、射出面側B [0061] Then, as described above, since the light beams incident on the rod-type optical integrator 71 is emitted from the exit surface B1 and internally reflected inside the hand, the exit side B
1からの射出光は、あたかもこれの入射側面A2に複数の光源像(面光源)があるかの如く射出し、第2集光レンズ72により集光されて、このレンズ72の射出側(後側)焦点位置A3には2次光源としての互いに分離した(光軸AXから等しい距離だけ偏心した)2つの面光源像が形成される。 Light emitted from 1 to as if emitted as if there is a plurality of light source images (planar light source) on the incident side surface A2 of this, is condensed by the second condenser lens 72, the exit side of the lens 72 (after separated from each other as a secondary light source (eccentric distance equal from the optical axis AX) 2 single surface light source image is formed on the side) focal position A3. これは、光分割光学系4によりロッド型オプティカルインテグレータ71に入射する各光は分離された状態で互いに等しい角度で入射するためである。 This is the light incident on the rod-type optical integrator 71 by the light splitting optical system 4 is for incident at mutually equal angles in isolation.

【0062】さて、この2次光源としての2つの面光源像が形成される位置A3には、2つの開口を持つ開口絞り8が設けられており、この開口絞り8を介した各光束は、コンデンサーレンズ9により集光されてレチクル1 [0062] Now, the position A3 in which the two surface light source images as the secondary light source is formed, the aperture stop 8 with two openings are provided, the light beams through the aperture stop 8, It is condensed by the condenser lens 9 reticle 1
0を所定の傾きで均一な傾斜照明する。 0 to uniform oblique illumination with a predetermined gradient. そして、レチクル10の下面には、所定の回路パターンが形成されており、傾斜照明によりレチクルのパターンを透過、回折した光は投影光学系11により集光結像され、ウエハ12 Then, on the lower surface of the reticle 10 is formed a predetermined circuit pattern, transmitting a pattern of a reticle by oblique illumination, the diffracted light is condensed light imaged by the projection optical system 11, the wafer 12
上に、レチクル10のパターンの像を形成する。 Above, to form an image of the pattern of the reticle 10.

【0063】以上の如く、多面光源形成光学系(70, [0063] As mentioned above, multi source forming optical system (70,
71,72)により形成される2つの面光源(2次光源)の重心位置は各々光軸AXより離れた位置にあるため、レチクル10のパターン中で特定の方向及びピッチを有するパターンの投影像の焦点深度を極めて大きくすることが可能となっている。 Because of the position the position of the center of gravity which each distant from the optical axis AX of the two surface light source formed by 71, 72) (secondary light source), the projected image of the pattern having a specific direction and the pitch in the pattern of the reticle 10 it is possible to significantly increase the depth of focus. 本実施例では、光分割光学系4を構成する2つの多面体プリズム41,42との空気間隔を変化させるだけで、ロッド型オプティカルインテグレータ71の入射側面A2に入射する分割光の入射角を可変にできる。 In this embodiment, only changing the air space between two polyhedra prisms 41 and 42 constituting the light splitting optical system 4, to vary the angle of incidence of the split light incident on the incident side surface A2 of the rod-type optical integrator 71 it can. このため、第2集光レンズ72の射出側(後側)焦点位置A3上に形成される2次光源像の光軸Axに対する位置をコントロールできる。 Thus, it controls the position with respect to the optical axis Ax of the secondary light source image formed on the exit side (rear side) focal position A3 of the second condenser lens 72.

【0064】なお、図7に示した照明光学系中において、楕円鏡2による光源像A1,ロッド型オプティカルインテグレータ71の入射側面A2,第2集光レンズ7 [0064] Incidentally, in the illumination optical system in shown in Figure 7, the light source image A1 by the elliptical mirror 2, the incident side surface A2 of the rod-type optical integrator 71, second condenser lens 7
2の射出側焦点位置A3は、投影光学系の入射瞳(開口絞り11a)と互いに共役に設けられており、換言すれば、A1,A2,A3は、物体面(レチクル10及びウエハ12)のフーリエ変換面となっている。 The exit-side focal position A3 of 2, the entrance pupil of the projection optical system (aperture stop 11a) is provided on the conjugate together, in other words, A1, A2, A3, the object plane (reticle 10 and wafer 12) and has a Fourier transform plane. また、ロッド型オプティカルインテグレータ71の射出側面B1 Also, exit surface B1 of the rod-type optical integrator 71
は、物体面(レチクル10及びウエハ12)と互いに共役に設けられている。 It is provided in mutually conjugate with the object plane (reticle 10 and the wafer 12).

【0065】また、図7に示した第3実施例では、光分割光学系4で光束を2分割した例を示したがこれに限ることなく、図2に示したプリズムを用いて、フーリエ変換面に4つの面光源を形成する構成としても良い。 [0065] In the third embodiment shown in FIG. 7, without an example is shown in which the light beam is divided into two limited thereto by the light splitting optical system 4, using a prism as shown in FIG. 2, a Fourier transform it may be configured to form four surface light source to the surface. ところで、図1,図6,図7に示した各実施例では、各多面光源形成光学系により形成される2次的もしくは3次的な複数の面光源位置に設けらた可変開口絞り8は、口径を変化させることにより、光源像の大きさを可変としている。 Incidentally, FIG. 1, FIG. 6, in the embodiment shown in FIG. 7, a variable aperture stop provided et the secondarily or tertiary specific plurality of surface light source position is formed by the multi-light-source forming optical system 8 , by varying the diameter, it is made variable in the size of the light source images. 従って、投影光学系の瞳面上に形成される光源像の大きさをコントロールすることにより、適切なσ値の下で最適な傾斜照明が達成できる。 Thus, by controlling the size of the light source image formed on the pupil plane of the projection optical system, the optimum oblique illumination can be achieved under appropriate σ values.

【0066】ここで、各多面光源形成光学系により形成される面光源像の大きさは、射出する各光束の1つあたりの開口数(レチクル上の角度分布の片幅)が、投影光学系のレチクル側開口数に対して0.1から0.3倍程度であるとよい。 [0066] Here, the size of the surface light source image formed by each polygon source forming optical system, the numerical aperture per one of the light flux emitted (one width of the angular distribution on the reticle) is the projection optical system may is approximately 0.3 times 0.1 relative to the reticle-side numerical aperture. これは0.1倍以下では転写パターン(像)の忠実度が低下し、0.3倍以上では、高解像度かつ大焦点深度の効果が薄らぐからである。 This reduces the fidelity of the transferred pattern (image) is 0.1 times or less, in the 0.3 times or more, the effect of high resolution and large depth of focus fade.

【0067】なお、可変開口絞りの代わりに複数の異なる口径を円板上に設けこれを適宜回転される所謂、ターレット方式等により光源像の大きさを変化させて最適なσ値に変更しても良い。 [0067] Incidentally, by changing a plurality of different diameters, instead of the variable aperture stop called rotated it appropriately provided on the disc, the optimal σ value by changing the size of the light source image by turret method, etc. it may be. また、図1,図6及び図7に示した各実施例では、水銀灯等の光源1を楕円鏡2で集光し、インプットレンズ3で平行光束としている構成としているが、エキシマ等の平行光束を供給するレーザー等を光源を使用し、このレーザーからの平行光束を光分割光学系4に入射させる構成としても良い。 Further, FIG. 1, in each of the embodiments shown in FIGS. 6 and 7, the light source 1 of a mercury lamp or the like is condensed with the elliptical mirror 2 has a configuration that a parallel beam by the input lens 3, parallel beam excimer such using a light source a laser which delivers, it may be configured to be incident parallel light beam from the laser light splitting optical system 4. 特に、図6に示す第2実施例の場合、フライアイレンズ60a,60 In particular, in the case of the second embodiment shown in FIG. 6, the fly-eye lens 60a, 60
bの射出側面A2に形成される光源像は実質的に大きさのない点光源が形成されるためフライアイレンズ60 b light source image formed on the exit surface A2 of the fly-eye lens for a point light source substantially free of size are formed 60
a,60bの射出側面A2の形状を平面としても良い。 a, the shape of the exit surface A2 of 60b may be flat.
しかもエキシマレーザー等の出力の高い光源を使用した場合にはフライアイレンズ60a,60bの射出側面A Moreover excimer laser outputs high when using a light source fly-eye lens 60a of, 60b exit surface A of
2には光エネルギーが集中するため、フライアイレンズ60a,60bの耐久性を維持するには、それの入射側面B1の焦点位置がその射出側面A1より外側の空間上に位置するように構成することが良い。 Because the light energy is concentrated in two, to maintain the fly-eye lens 60a, the durability of the 60b, the focal position of the incident side surface B1 it is configured to be positioned from the exit surface A1 on the outer space it is good.

【0068】 [0068]

【発明の効果】以上、本発明によれば、通常の透過及び遮光パターンから成るレチクルを使用しながら、従来より高解像度かつ大焦点深度の投影露光装置を実現することが可能である。 Effect of the Invention] According to the present invention, while using a reticle consisting of normal transmission and light-shielding pattern, it is possible to realize a projection exposure apparatus conventionally high resolution and large depth of focus. しかも本発明によれば、すでに半導体生産現場で稼動中の投影露光装置の照明光学系の1部分を替えるだけで良く、稼動中の装置の投影光学系をそのまま利用してそれまで以上の高解像度化、すなわち大集積化が可能となる。 Moreover, according to the present invention, already it is only changing a portion of the illumination optical system of the projection exposure apparatus in operation in the semiconductor manufacturing site, as utilized to or higher resolution far a projection optical system of the apparatus in operation reduction, that is, can have a large integration.

【0069】また、光分割光学系は照明光束を効率良く導くために、照明光量も従来の装置に比べて大きく損失することはない。 [0069] In order light splitting optical system for guiding the illumination light beam efficiently, is not losing larger than the amount of illumination light is also conventional devices. 従って、露光時間の増大もほとんどなく、その結果処理能力(スループット)の低下もない。 Thus, almost no increase in the exposure time, there is no decrease in the resulting capacity (throughput).

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1実施例による投影露光装置の構成を示す図。 Diagram illustrating the configuration of a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention; FIG.

【図2】光分割光学系の1例を示す斜示図。 Figure 2 obliquely shows an example of the light splitting optical system 示図.

【図3】図1中の照明光学系の1部を示す図。 FIG. 3 shows a part of the illumination optical system in FIG.

【図4】多面光源形成光学系の照明光学系内での配置の原理を示す図。 4 is a diagram showing the principle of the arrangement in the multi-light-source forming optical system illumination optical system.

【図5】多面光源形成光学系の配置方法を説明する図。 Figure 5 is a diagram illustrating a method of arranging multi source forming optical system.

【図6】本発明の第2実施例による投影露光装置の構成を示す図。 6 is a diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施例による投影露光装置の構成を示す図。 7 is a diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の原理を説明するための装置構成を示す図。 Figure 8 shows an apparatus arrangement for explaining the principle of the present invention.

【図9】従来の投影露光装置での投影原理を説明する図。 9 illustrates the projection principle of a conventional projection exposure apparatus.

【主要部分の符号の説明】 Description of the main part of the code]

1・・・光源 2・・・楕円鏡 3・・・インプットレンズ 4・・・光分割光学系 5a、5b、70・・・第1集光レンズ 6a、6b、71・・・ロッド型オプティカルインテグレータ 7a、7b、72・・・第2集光レンズ 9・・・コンデンサーレンズ 10・・・レチクル 11・・・投影レンズ 12・・・ウエハ 60a、60b・・・フライアイレンズ 1 ... light source 2 ... elliptical mirror 3 ... input lens 4 ... beam splitting optical system 5a, 5b, 70 ... first condenser lens 6a, 6b, 71 ... rod type optical integrator 7a, 7b, 72 ... second condenser lens 9 ... condenser lens 10 ... reticle 11 ... projection lens 12 ... wafer 60a, 60b ... fly-eye lens

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】所定のパターンが形成されたレチクルを、 The method according to claim 1 reticle on which a predetermined pattern is formed,
    照明光学系を通した光源からの照明光で照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、 前記照明光学系は、前記照明光を分割する光分割光学系と、該光分割光学系によって分割された各光束に対応した複数の面光源を前記レチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍での前記照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に形成する多面光源形成光学系と、該多面光源形成光学系による複数の面光源からの光束を前記レチクルへ集光するコンデンサーレンズとを有し、 前記多面光源形成光学系は、少なくともロッド型オプティカルインテグレータを含むことを特徴とする投影露光装置。 Illuminated with illumination light from a light source through an illumination optical system, a projection exposure apparatus for imaging onto a photosensitive substrate through a projection optical system an image of the pattern, said illumination optical system divides the illumination light a light dividing optical system, the Fourier plane a plurality of surface light source corresponding to each beam split by the light splitting optical system for the reticle, or a plurality of positions eccentric from the optical axis of the illumination optical system in the vicinity thereof has a multifaceted source forming optical system for forming, and a condenser lens for condensing the light beams from the plurality of surface light source according to said multi-surface light source forming optical system to the reticle, the multi source forming optical system comprises at least a rod-type optical integrator a projection exposure apparatus which comprises a.
  2. 【請求項2】前記多面光源形成光学系は、前記照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に各々の中心が配置される複数のロッド型オプティカルインテグレータを有することを特徴とする請求項1記載の投影露光装置。 Wherein said multi-light-source forming optical system, according to claim 1, characterized in that it comprises a plurality of rod type optical integrator, each of the center are arranged in a plurality of positions eccentric from the optical axis of the illumination optical system projection exposure apparatus as claimed.
  3. 【請求項3】前記多面光源形成光学系は、前記光分割光学系により分割された光束を集光する第1集光レンズと、該集光レンズによる集光点に入射面が位置するロッド型オプティカルインテグレータと、該ロッド型オプティカルインテグレータからの光束を集光して複数の面光源を前記レチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍に形成する第2集光レンズとを有することを特徴とする請求項1記載の投影露光装置。 Wherein the multi source forming optical system, the rod type and the first condenser lens for condensing the light beam split by the light splitting optical system, the incident surface at the focal point by the condenser lens is located claim wherein the optical integrator, the Fourier plane relative to the reticle multiple surface light source by a light beam converged from the rod-type optical integrator, or to have a second condensing lens to be formed near the 1 projection exposure apparatus as claimed.
  4. 【請求項4】光源からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたレチクルに照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、 前記照明光学系は、光源像を形成する第1集光光学系と、該第1集光光学系による光源像位置に入射面が位置決めされたロッド型オプティカルインテグレータと、該ロッド型オプティカルインテグレータからの光束を集光して面光源を前記レチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍に形成する第2集光光学系と、該面光源からの光束を前記レチクルへ集光するコンデンサー光学系とを有し、 前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間には、前記照明光学系の光軸を含む面内において光束を分割する光分割光学系が配置されており、 前記ロッ Wherein irradiating the reticle on which a predetermined pattern is formed with illuminating light through the illumination optical system from a light source, a projection exposure apparatus for imaging onto a photosensitive substrate through a projection optical system an image of the pattern, the illumination optical system includes a first condensing optical system that forms a light source image, a rod-type optical integrator entrance face to the light source image position by the first condensing optical system is positioned, from the rod-type optical integrator a Fourier plane of the surface light source and condensing the light beam with respect to the reticle, or a second condensing optical system for forming in the vicinity thereof and a condenser optical system for condensing the light beam from said surface light source to said reticle, wherein between the light source and the rod-type integrator, and the light splitting optical system for splitting the light beam is disposed in a plane including the optical axis of the illumination optical system, said lock 型インテグレータは、該光分割光学系により分割された光束に基づいて前記光軸に関して偏心した位置に前記面光源を形成することを特徴とする投影露光装置。 Type integrator, a projection exposure apparatus characterized by forming the surface light source at a position eccentric with respect to the optical axis based on the light beam split by the light splitting optical system.
  5. 【請求項5】前記光分割光学系は、V型の凹部を持つ第1のプリズムと、V型の凸部を持つ第2のプリズムとを有し、 前記偏心した面光源の位置を調整するために、前記第1 Wherein said light splitting optical system has a first prism having a V-shaped recess, and a second prism having a convex portion of the V-type, to adjust the position of the eccentric surface light source for the first
    および第2のプリズムの間隔は調整可能であることを特徴とする請求項4記載の投影露光装置。 And the projection exposure apparatus according to claim 4, wherein the distance between the second prism is characterized in that it is adjustable.
  6. 【請求項6】光源からの照明光を照明光学系を通して所 6. place through the illumination optical system illuminating light from a light source
    定のパターンが形成されたマスクに照射し、前記パター Irradiating the mask a constant pattern is formed, the putter
    ンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影 The emission of the image through a projection optical system for imaging onto a photosensitive substrate projection
    露光装置において、 前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させる In the exposure apparatus, the illumination optical system, to the inner surface reflecting light from the light source
    ことにより2次光源を形成するロッド型インテグレータ Rod type integrator for forming a secondary light source by
    と、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配 If, distribution between the light source rod type integrator
    置されて前記ロッド型インテグレータへ入射する光の入 Incident light that enters the location into the rod type integrator
    射角を可変にする光学系とを有することを特徴とする投 Throw, characterized in that it comprises an optical system for the elevation angle variable
    影露光装置。 Shadow exposure apparatus.
  7. 【請求項7】前記入射角を可変にする光学系は、照明光 7. An optical system for the angle of incidence is variable, the illumination light
    学系の光軸から離れた位置に前記2次光源を形成するこ Child forming the secondary light source away from the optical axis of the academic system
    とを特徴とする請求項6記載の投影露光装置。 Projection exposure apparatus according to claim 6, wherein the door.
  8. 【請求項8】前記入射角を可変にする光学系は、間隔が 8. The optical system for the angle of incidence is variable, the distance
    調整可能に設けられた第1及び第2プリズムを有するこ This having first and second prisms provided adjustably
    とを特徴とする請求項6または7記載の投影露光装置。 DOO projection exposure apparatus according to claim 6, wherein.
  9. 【請求項9】光源からの照明光を照明光学系を通して所 9. Where the illumination light from the light source through an illumination optical system
    定のパターンが形成されたマスクに照射し、前記パター Irradiating the mask a constant pattern is formed, the putter
    ンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影 The emission of the image through a projection optical system for imaging onto a photosensitive substrate projection
    露光装置において、 前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させる In the exposure apparatus, the illumination optical system, to the inner surface reflecting light from the light source
    ロッド型インテグレータと、前記光源と前記ロッド型イ A rod type integrator, said light source and said rod type b
    ンテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグ Disposed in the rod-type integrase between the integrators
    レータと協働して前記照明光学系の光軸から離れた位置 Position away from the optical axis of the illumination optical system in cooperation with regulator
    に2次光源を形成するプリズム部材とを有することを特 Japanese to have a prism member for forming a secondary light source
    徴とする投影露光装置。 Projection exposure apparatus according to symptoms.
  10. 【請求項10】前記プリズム部材と前記ロッド型インテ Wherein said rod-type Integrated with the prism member
    グレータとの間に配 置されて、前記プリズム部材からの Is placed between the grater, from said prism member
    光を集光する集光光学系をさらに有することを特徴とす It is characterized in that it further comprises a converging optical system condensing light
    る請求項9記載の投影露光装置。 Projection exposure apparatus according to claim 9, wherein that.
  11. 【請求項11】前記ロッド型インテグレータの射出側面 11. exit surface of the rod type integrator
    と前記マスクとを互いに共役にする光学系をさらに有す Further having a optical system to each other coupled with said mask and
    ることを特徴とする請求項9または10記載の投影露光 Projection exposure according to claim 9 or 10, wherein Rukoto
    装置。 apparatus.
  12. 【請求項12】前記プリズム部材は、前記2次光源の前 12. The prism member, prior to the secondary light source
    記光軸に対する位置をコントロールできるように構成さ Construction of so can control the position relative Kihikarijiku
    れることを特徴とする請求項6記載の投影露光装置。 The projection exposure apparatus according to claim 6, characterized in that.
  13. 【請求項13】前記プリズム部材は、錐型の凹部を持つ Wherein said prism member has a recess of the cone type
    第1プリズムと、錐型の凸部を持つ第2プリズムとを有 A first prism and a second prism having a convex portion of the cone-type organic
    することを特徴とする請求項9、10または11記載の According to claim 9, 10 or 11, wherein that
    投影露光装置。 Projection exposure apparatus.
  14. 【請求項14】前記第1プリズムと前記第2プリズムと 14. and the first prism and the second prism
    の間の間隔は調整可能であることを特徴とする請求項1 Claims spacing between, characterized in that adjustable 1
    3記載の投影露光装置。 3 projection exposure apparatus as claimed.
  15. 【請求項15】光源からの照明光を照明光学系を通して Through 15. The illumination optical system illuminating light from a light source
    マスク上のパターンに照射し、前記パターンの像を投影 Irradiating a pattern on the mask, projects the image of the pattern
    光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置にお Contact projection exposure apparatus for imaging onto a photosensitive substrate via an optical system
    いて、 前記光源からの光を内面反射させることにより2次光源 There are two primary light source by internal reflection of the light from the light source
    を形成するロッド型インテグレータと、 前記2次光源の分布を変更するための手段とを有し、 前記分布を変更するための手段は、前記光源と前記ロッ A rod type integrator that forms a and means for changing the distribution of the secondary light source, means for changing the distribution, said light source and said lock
    ド型インテグレータとの間に配置され、かつ移動可能な Disposed between the de-integrator, and movable
    プリズムを有することを特徴とする投影露光装置。 Projection exposure apparatus characterized by having a prism.
  16. 【請求項16】光源からの照明光を照明光学系を通して Through 16. The illumination optical system illuminating light from a light source
    マスク上のパターンに照射し、前記パターンの像を投影 Irradiating a pattern on the mask, projects the image of the pattern
    光学系を解して感光基板上に結像する投影露光装置にお Contact projection exposure apparatus for imaging onto a photosensitive substrate construed optics
    いて、 前記光源からの光を内面反射させることにより2次光源 There are two primary light source by internal reflection of the light from the light source
    を形成するロッド型インテグレータと、 前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置さ A rod type integrator that forms a is disposed between the light source and the rod type integrator
    れて、前記2次光源の分布を変更するための手段とを有 It is, have a means for changing the distribution of the secondary light source
    し、 前記分布を変更するための手段は、互いに間隔可変なプ And, means for changing the distribution interval variable flop mutually
    リズムを有することを特徴とする投影露光装置。 Projection exposure apparatus characterized by having a rhythm.
  17. 【請求項17】請求項1乃至17の何れか一項記載の投 17. throw of any one of claims 1 to 17
    影露光装置の前記照明光学系を用いてマスクのパターン Pattern of the mask with the illumination optical system of the shadow exposure apparatus
    を照明する工程と、 該マスクのパターンの像を感光基板上に転写する工程と A step of illuminating and a step of transferring the image of the pattern of the mask onto the photosensitive substrate
    を含むことを特徴とする回路パターン形成方法。 Circuit pattern forming method, which comprises a.
  18. 【請求項18】内面反射型のロッド型インテグレータを The 18. internal reflection type rod integrator of
    含む照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマ Ma which a predetermined pattern is formed by using an illumination optical system including
    スクを照明する工程と、 前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工 A step of illuminating the disk, Engineering exposing an image of the pattern of the mask on the photosensitive substrate
    程と、 前記ロッド型インテグレータに入射する光の入射角を可 Yes and extent, the incident angle of light incident on the rod integrator
    変にする工程とを含むことを特徴とする露光方法。 Exposure method characterized by a step of the variable.
  19. 【請求項19】前記入射角を可変にする工程は、前記ロ 19. step of the angle of incidence is variable, the b
    ッド型インテグレータの入射側に配置された2つのプリ Tsu disposed on the incident side of the de integrator two pre
    ズムの間隔を調整することを含むことを特徴とする請求 Claims, characterized in that it comprises adjusting the spacing of prism
    項18記載の露光方法。 The exposure method in claim 18, wherein.
  20. 【請求項20】光源からの光を照明光学系を用いて所定 20. The light from a light source with an illumination optical system prescribed
    のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記 A step of illuminating a mask on which a pattern is formed of, the
    マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と A step of exposing an image of the pattern on the mask onto the photosensitive substrate
    を含み、 前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリ Wherein the step of illuminating said mask, pre-light from the light source
    ズム部材へ導く工程と、該プリズム部材からの光を内面 A step of directing the prism member, the inner surface of the light from the prism member
    反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、前記プ A step of directing to the reflection type rod integrator, the flop
    リズム部材及び前記ロッド型インテグレータにより前記 Wherein the rhythm member and the rod type integrator
    照明光学系の光軸から離れた位置に形成される2次光源 A secondary light source formed at a position away from the optical axis of the illumination optical system
    からの光を前記マスクへ導く工程とを含むことを特徴と And characterized in that it comprises the step of directing light to said mask from
    する露光方法。 Exposure method for.
  21. 【請求項21】前記2次光源の位置をコントロールする 21. control the position of the secondary light source
    工程をさらに含むことを特徴とする請求項20記載の露 Dew claim 20, characterized by further comprising the step
    光方法。 Light method.
  22. 【請求項22】前記コントロールする工程では、前記マ The method according to claim 22, wherein the control to step, said Ma
    スクに応じて前記2次光源の位置をコントロールするこ Control child the position of the secondary light source in accordance with the disk
    とを特徴とする請求項21記載の露光方法。 The exposure method according to claim 21, wherein the door.
  23. 【請求項23】前記プリズム部材は第1及び第2プリズ 23. The prism member includes first and second prism
    ムを含み、前記コントロールする工程では前記第1及び It includes a beam, the first and the said control to step
    第2プリズムの間隔を変更することを特徴とする請求項 Claims, characterized in that to change the distance between the second prism
    21または22記載の露光方法。 21 or 22 exposure method according.
  24. 【請求項24】光源からの光を照明光学系を用いて所定 24. The light from a light source with an illumination optical system prescribed
    のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記 A step of illuminating a mask on which a pattern is formed of, the
    マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と A step of exposing an image of the pattern on the mask onto the photosensitive substrate
    を含み、 前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリ Wherein the step of illuminating said mask, pre-light from the light source
    ズム部材へ導く工程と、該プリズム部材からの光を内面 A step of directing the prism member, the inner surface of the light from the prism member
    反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、該ロッ A step of directing to the reflection type rod integrator, the lock
    ド型インテグレータからの光を前記マスクへ導く工程と A step of guiding light from de type integrator to the mask
    を含み、 前記プリズム部材を移動させて前記ロッド型インテグレ Hints, the rod type Integre by moving the prism member
    ータが形成する2次光源の分布の調整を行う工程をさら Further the step of adjusting the distribution of the secondary light source over data forms
    に含むことを特徴とする回路の形成方法。 Method of forming a circuit, which comprises a.
  25. 【請求項25】光源からの光を照明光学系を用いて所定 25. The light from a light source with an illumination optical system prescribed
    のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記 A step of illuminating a mask on which a pattern is formed of, the
    マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と A step of exposing an image of the pattern on the mask onto the photosensitive substrate
    を含み、 前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリ Wherein the step of illuminating said mask, pre-light from the light source
    ズム手段へ導く工程と、該プリズム手段からの光を内面 A step of directing the prism means, the light from the prism means inside surface
    反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、該ロッ A step of directing to the reflection type rod integrator, the lock
    ド型インテグレータからの光を前記マスクへ導く工程と A step of guiding light from de type integrator to the mask
    を含み、 前記プリズム手段は、互いに間隔が調整可能な第1及び Wherein the said prism means includes first and spacing that can be coordinated with one another
    第2プリズムを含み、 前記間隔を調整して前記ロッド型インテグレータが形成 It includes a second prism, the rod type integrator to adjust the spacing formed
    する2次光源の分布の調整を行う工程をさらに含むこと Further including the step of adjusting the distribution of the secondary light source to
    を特徴とする回路の形成方法。 Method of forming a circuit according to claim.
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