JP3243818B2 - Projection exposure apparatus and method, and element manufacturing method - Google Patents

Projection exposure apparatus and method, and element manufacturing method

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JP3243818B2
JP3243818B2 JP02710792A JP2710792A JP3243818B2 JP 3243818 B2 JP3243818 B2 JP 3243818B2 JP 02710792 A JP02710792 A JP 02710792A JP 2710792 A JP2710792 A JP 2710792A JP 3243818 B2 JP3243818 B2 JP 3243818B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は投影型露光装置に関し、
特に半導体集積回路や液晶デバイス製造用の投影型露光
装置の投影光学系の結像特性の変更に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type exposure apparatus,
In particular, the present invention relates to changing the imaging characteristics of a projection optical system of a projection type exposure apparatus for manufacturing a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来この種の装置は、レチクル上のパタ
ーンが存在する面に対する照明光学系中のフーリエ変換
面(以後、照明光学系の瞳面と言う)、もしくはその近
傍の面内において、照明光束を照明光学系の光軸を中心
としたほぼ円形(或いは矩形)に制限してレチクルを照
明していた(以後、通常照明と言う)。このよう通常照
明において、レチクルパターンへの照明光の入射角度範
囲(照明光束の開口数)内での各方向からの照明光の強
度はほぼ一様となっており、照明光束の開口数と投影光
学系のレチクル側開口数との比(σ値)は0.5〜0.
7程度であった。通常照明では、露光波長をλ、投影光
学系のウエハ側開口数をNAW とすると、解像度はほぼ
0.7×λ/NAW で与えられ、焦点深度は±λ/2
(NA)2 で与えられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of apparatus has a Fourier transform plane (hereinafter referred to as a pupil plane of the illumination optical system) in an illumination optical system with respect to a plane on which a pattern on a reticle exists, or a plane in the vicinity thereof. The reticle is illuminated by restricting the illumination light flux to a substantially circular (or rectangular) centered on the optical axis of the illumination optical system (hereinafter referred to as normal illumination). As described above, in the normal illumination, the intensity of the illumination light from each direction within the range of the incident angle of the illumination light to the reticle pattern (the numerical aperture of the illumination light flux) is substantially uniform, and the numerical aperture of the illumination light flux and the projection The ratio (σ value) of the optical system to the reticle-side numerical aperture is 0.5 to 0.5.
It was about 7. In normal illumination, assuming that the exposure wavelength is λ and the numerical aperture on the wafer side of the projection optical system is NA W , the resolution is given by approximately 0.7 × λ / NA W and the depth of focus is ± λ / 2.
(NA) 2 given.

【0003】通常照明において、より微細なパターンを
露光するためには、より短い波長の露光光源を使用する
か、或いはより開口数の大きな投影光学系を使用する必
要があった。しかしながら、露光光源を現在より短波長
化(例えば200nm以下)することは、適当な光学材
料が存在しないこと、大光量の得られる安定した光源が
ないこと等の理由により現時点では困難である。また、
投影光学系の開口数を大きくすると、その2乗に反比例
して焦点深度が減るため、高解像度、かつ十分な焦点深
度を得る光学系の実現は困難であった。
In ordinary illumination, in order to expose a finer pattern, it is necessary to use an exposure light source having a shorter wavelength or a projection optical system having a larger numerical aperture. However, it is difficult at present at present to shorten the wavelength of the exposure light source (for example, 200 nm or less) because of the absence of a suitable optical material and the lack of a stable light source capable of obtaining a large amount of light. Also,
When the numerical aperture of the projection optical system is increased, the depth of focus is inversely proportional to the square of the numerical aperture, so that it has been difficult to realize an optical system that achieves high resolution and a sufficient depth of focus.

【0004】そこで、レチクルの回路パターンの透過部
分のうち、特定部分からの透過光の位相を、他の透過部
からの透過光に対してπ(rad)だけずらす、位相シ
フターを備えた位相シフトレチクルを使用することも提
案されている。位相シフトレチクルについては、例えば
特公昭62−50811号公報に開示されており、この
位相シフトレチクルを使用すると解像力を向上させる効
果がある。
Therefore, a phase shifter provided with a phase shifter for shifting the phase of the transmitted light from a specific portion of the reticle circuit pattern by π (rad) with respect to the transmitted light from another transmitting portion. The use of reticles has also been proposed. A phase shift reticle is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. Sho 62-50811. Use of this phase shift reticle has the effect of improving resolution.

【0005】また、最近ではレチクルパターンへの照明
光束の入射角度範囲内の中心部のみを遮光する(照明光
学系の瞳面上での光量分布を輪帯状に制限する)輪帯照
明やレチクルパターンに対して複数の方向から特定の
(離散的な)照明光束を入射させる(照明光学系の瞳面
上での光量分布が、照明光学系の光軸から偏心した離散
的な複数の位置で極大値を持つように、照明光束を制限
する)変形光源が提案されている。輪帯照明や変形光源
を使用すると、光量損失や照度均一性は劣化するもの
の、投影光学系の解像度や焦点深度を改善することがで
きる。
Recently, annular illumination or reticle patterns that shield only the central portion of the illuminating light beam on the reticle pattern within the incident angle range (restrict the light quantity distribution on the pupil plane of the illumination optical system into an annular shape) A specific (discrete) illumination light beam is incident on the illumination optical system from a plurality of directions (the light amount distribution on the pupil plane of the illumination optical system is maximized at a plurality of discrete positions decentered from the optical axis of the illumination optical system) A modified light source (which limits the luminous flux to have a value) has been proposed. When the annular illumination or the deformed light source is used, the resolution and the depth of focus of the projection optical system can be improved, though the light amount loss and the illuminance uniformity are deteriorated.

【0006】ここで、半導体集積回路の製造に当たって
は、高解像度は当然必要であるが、焦点深度(フォーカ
スマージン)も極めて重要な要素である。一方、前述の
変形光源等を用いずに、投影光学系に特定の収差(特に
球面収差)を与えて焦点深度を増大する方法も特開平2
−234411号公報で提案されている。これは、ウエ
ハ上の被感光材(フォトレジスト)に、1μm前後の厚
さがあることを利用するものであり、若干のコントラス
トの低下はあるものの焦点深度は増大する。
Here, in manufacturing a semiconductor integrated circuit, high resolution is naturally required, but the depth of focus (focus margin) is also an extremely important factor. On the other hand, a method of increasing the depth of focus by giving a specific aberration (particularly, spherical aberration) to a projection optical system without using the above-mentioned deformed light source or the like is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 2 (1994) -209873.
No. 2,344,411. This utilizes the fact that the photosensitive material (photoresist) on the wafer has a thickness of about 1 μm, and the depth of focus is increased although the contrast is slightly lowered.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、投影光学系の収差、特に球面収差について
は、製造時または調整時に固定されており、その後は容
易に変動させることができなかった。また、焦点深度増
大のために通常照明に合わせて所定の球面収差を持たせ
た投影光学系に対して、前述の輪帯照明、変形光源、位
相シフトレチクルを適用すると、この所定の球面収差が
悪影響を及ぼす。つまり、輪帯照明、変形光源、位相シ
フトレチクル使用時には球面収差によって逆に、焦点深
度が減少したり、線幅(ピッチ)によるフォーカス位置
変化が発生する。このため、実効的な焦点深度は所定の
球面収差を持たせない場合より減少してしまうという問
題点があった。
In the prior art as described above, the aberration of the projection optical system, particularly the spherical aberration, is fixed at the time of manufacture or adjustment and cannot be easily changed thereafter. Was. Further, when the above-described annular illumination, deformed light source, and phase shift reticle are applied to a projection optical system having a predetermined spherical aberration in accordance with normal illumination to increase the depth of focus, the predetermined spherical aberration is reduced. Adversely affect. That is, when the annular illumination, the deformed light source, and the phase shift reticle are used, the spherical aberration causes a reduction in the depth of focus and a change in the focus position due to the line width (pitch). For this reason, there is a problem that the effective depth of focus is reduced as compared with a case where a predetermined spherical aberration is not provided.

【0008】また、特に球面収差を与えていない光学系
であっても、照明条件の変化に伴ってディストーション
等が発生することもある。本発明は以上の問題点に鑑み
てなされたもので、通常照明と変形光源や輪帯照明、及
び位相シフトレチクルとを切替えて使用でき、かつ各照
明条件下で焦点深度を最大とする投影型露光装置の実現
を目的とする。
[0008] Even in an optical system having no particular spherical aberration, distortion or the like may occur with a change in illumination conditions. The present invention has been made in view of the above problems, and can be used by switching between normal illumination and deformed light source or annular illumination, and phase shift reticle, and a projection type that maximizes the depth of focus under each illumination condition. It is intended to realize an exposure apparatus.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置で
は、照明光学系内でマスク(R)のパターン面に対して
実質的にフーリエ変換の関係となる所定面(照明光学系
の瞳面)上での照明光の光量分布を可変とし、感光基板
(W)上に転写すべきパターンの少なくとも一部が周期
性を有するとき、パターンの微細度(ピッチP)に応じ
た入射角(ψ)で照明光学系の光軸(AX)に対して照
明光が傾いてマスクに入射するように、所定面上で照明
光学系の光軸から偏心した位置に中心を有し、かつパタ
ーンの微細度に応じて照明光学系の光軸との距離(α、
β)がほぼ等しく定められる複数の領域内で光量分布を
高める変更手段(例えば、多面プリズム60a、60
b、複数のオプチカルインテグレータ系、駆動系54な
ど)と、光量分布の変更に応じて投影光学系(PL)の
結像特性を調整する調整手段(例えば、駆動素子25、
27、29、57、58の少なくとも1つと制御部53
など)とを設けることとした。
According to the projection exposure apparatus of the present invention, a predetermined plane (a pupil plane of the illumination optical system) substantially having a Fourier transform relationship with the pattern surface of the mask (R) in the illumination optical system. ) Is variable, and when at least a part of a pattern to be transferred onto the photosensitive substrate (W) has periodicity, an incident angle (ψ) corresponding to the fineness (pitch P) of the pattern. In (2), the center is located at a position decentered from the optical axis of the illumination optical system on a predetermined surface so that the illumination light is incident on the mask while being inclined with respect to the optical axis (AX) of the illumination optical system. The distance from the optical axis of the illumination optical system (α,
changing means (for example, polyhedral prisms 60a, 60a) for increasing the light amount distribution in a plurality of regions where β) is determined to be substantially equal
b, a plurality of optical integrator systems, drive system 54, etc.) and adjustment means (for example, drive element 25,
27, 29, 57, 58 and control unit 53
Etc.).

【0010】[0010]

【作用】通常照明と輪帯照明との切替え、通常照明と変
形光源との切替え、通常照明(通常レチクル)と位相シ
フトレチクルとの切替え、輪帯照明と変形光源との切替
えを可能とし、切替えに応じて投影光学系のレンズエレ
メントを移動することで、ディストーションや球面収差
を変更し、各照明条件に応じて最適な投影光学系の結像
特性とすることができる。
[Function] Switching between normal illumination and annular illumination, switching between normal illumination and deformed light source, switching between normal illumination (normal reticle) and phase shift reticle, and switching between annular illumination and deformed light source are possible. By moving the lens element of the projection optical system according to the above, distortion and spherical aberration can be changed, and the optimum imaging characteristics of the projection optical system can be obtained according to each illumination condition.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明の一実施例による投影露光装置
の概略的な構成を示す平面図である。図1において、超
高圧水銀ランプ1はレジスト層を感光するような波長域
の照明光(i線等)ILを発生する。露光用照明光源1
としては、水銀ランプ等の輝線の他、KrF、ArFエ
キシマレーザ等のレーザ光源、あるいは金属蒸気レーザ
やYAGレーザ等の高調波等を用いても構わない。照明
光ILは楕円鏡2で反射してその第2焦点f0 に集光し
た後、ミラー3、及びリレーレンズ4を介してオプチカ
ルインテグレータブロック6に入射する。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, an extra-high pressure mercury lamp 1 generates illumination light (i-line or the like) IL in a wavelength range such that the resist layer is exposed. Illumination light source for exposure 1
For example, a laser light source such as a KrF or ArF excimer laser, or a harmonic such as a metal vapor laser or a YAG laser may be used in addition to an emission line such as a mercury lamp. The illumination light IL is reflected by the elliptical mirror 2 and condensed at its second focal point f 0 , and then enters the optical integrator block 6 via the mirror 3 and the relay lens 4.

【0012】図1中では、オプチカルインテグレータブ
ロック6中に、2種類のオプチカルインテグレータ系を
含んでいる場合を示しており、この2種類のオプチカル
インテグレータ系は交換可能となっている。第1のオプ
チカルインテグレータ系はインプットレンズ5とフライ
アイレンズ7とで構成され、フライアイレンズ7の射出
側の面7aでの光量分布は光軸AXに垂直な面内の円形
領域内でほぼ一様な分布となる(通常照明)。フライア
イレンズ7の射出面7aはレチクルRのレチクルパター
ンに対して光学的にフーリエ変換の関係となっている。
従って、フライアイレンズ7の射出面7aでの光量分布
は、レチクルパターン面では照明光量の入射角度範囲内
での分布に相当する。
FIG. 1 shows a case where two types of optical integrator systems are included in the optical integrator block 6, and these two types of optical integrator systems are interchangeable. The first optical integrator system includes the input lens 5 and the fly-eye lens 7, and the light quantity distribution on the exit-side surface 7a of the fly-eye lens 7 is substantially uniform within a circular area in a plane perpendicular to the optical axis AX. Distribution (normal illumination). The exit surface 7a of the fly-eye lens 7 has an optical Fourier transform relationship with the reticle pattern of the reticle R.
Therefore, the light amount distribution on the exit surface 7a of the fly-eye lens 7 corresponds to the distribution of the illumination light amount within the incident angle range on the reticle pattern surface.

【0013】第2のオプチカルインテグレータ系はイン
プット光学系として多面プリズム60とインプットレン
ズ61と2つのフライアイレンズ62A、62Bとで構
成される。多面プリズム6はV型凹プリズム60aとV
型凸プリズム60bとからなり、光源1からの照明光I
Lを2分割する。多面プリズム60からの夫々の光束
は、インプットレンズ61a、61bを介してフライア
イレンズ62A、62Bに入射する。フライアイレンズ
62A、62Bの射出面62a、62bもレチクルRの
レチクルパターンに対して光学的にフーリエ変換の関係
となっている。このようにして、照明光学系の瞳面、ま
たはその共役面、もしくはその近傍の面内を通る照明光
束を、照明光学系の光軸AXから所定量だけ偏心した位
置に中心を有する少なくとも2つの局所領域に規定する
ことによって、レチクルRに照射される照明光束を所定
の方向にレチクルパターンの微細度に応じた角度だけ傾
けたものである(以下、簡単に複数傾斜照明法と呼
ぶ)。
The second optical integrator system comprises a polyhedral prism 60, an input lens 61, and two fly-eye lenses 62A and 62B as an input optical system. The polygonal prism 6 is composed of the V-shaped concave prism 60a and the V-shaped concave prism 60a.
Illumination light I from the light source 1
L is divided into two. Each light beam from the polygonal prism 60 enters the fly-eye lenses 62A and 62B via the input lenses 61a and 61b. The exit surfaces 62a, 62b of the fly-eye lenses 62A, 62B also have an optical Fourier transform relationship with the reticle pattern of the reticle R. In this way, the illuminating light flux passing through the pupil plane of the illumination optical system, or its conjugate plane, or a plane near the pupil plane, has at least two centers having centers at positions decentered by a predetermined amount from the optical axis AX of the illumination optical system. By defining the local area, the illumination light beam applied to the reticle R is tilted in a predetermined direction by an angle corresponding to the fineness of the reticle pattern (hereinafter, simply referred to as a multiple tilt illumination method).

【0014】図1では第1のオプチカルインテグレータ
系が光路中に配置されており、通常照明の状態を示して
いる。フライアイレンズ7の射出面(レチクル側焦点
面)7a近傍には、照明光学系の開口数NAILを可変と
するための開口絞り8が配置されている。フライアイレ
ンズ7を射出した照明光ILは、リレーレンズ9、1
1、可変ブラインド10、及びメインコンデンサーレン
ズ12を通過してミラー13に至り、ここでほぼ垂直に
下方に反射された後、レチクルRのパターン領域PAを
ほぼ均一な照度で照明する。可変ブラインド10の面は
レチクルRと共役関係にあるので、モータ(不図示)に
より可変ブラインド10を構成する複数の可動ブレード
を開閉させて開口部の大きさ、形状を変えることによっ
て、レチクルRの照明視野を任意に設定することができ
る。レチクルRはレチクルホルダ14に保持され、ホル
ダ14は伸縮可能な複数(図1では2つのみ図示)の駆
動素子29によって、水平面内で2次元移動可能なレチ
クルステージRS上に載置されている。従って、駆動素
子制御部53によって駆動素子29の各伸縮量を制御す
ることによって、レチクルRを光軸方向に平行移動させ
るとともに、光軸と垂直な面に対して任意方向に傾斜さ
せることが可能となっている。詳しくは後で述べるが、
上記構成によって投影光学系の結像特性、特に糸巻型や
樽型のディストーションを補正することができる。尚、
レチクルRはパターン領域PAの中心点が光軸AXと一
致するように位置決めされる。
In FIG. 1, the first optical integrator system is arranged in the optical path, and shows a state of normal illumination. The exit surface (reticle side focal plane) 7a vicinity of the fly eye lens 7, the aperture stop 8 for varying the numerical aperture NA IL of the illumination optical system is disposed. The illumination light IL emitted from the fly-eye lens 7 is transmitted to the relay lenses 9 and 1
1. After passing through the variable blind 10 and the main condenser lens 12 to reach the mirror 13, where it is reflected almost vertically downward, the pattern area PA of the reticle R is illuminated with substantially uniform illuminance. Since the surface of the variable blind 10 is in a conjugate relationship with the reticle R, a plurality of movable blades constituting the variable blind 10 are opened and closed by a motor (not shown) to change the size and shape of the opening, thereby changing the shape of the reticle R. The illumination visual field can be set arbitrarily. The reticle R is held by a reticle holder 14, and the holder 14 is mounted on a reticle stage RS that can move two-dimensionally in a horizontal plane by a plurality of extendable and contractible (only two are shown in FIG. 1) drive elements 29. . Therefore, by controlling the amount of expansion and contraction of the drive element 29 by the drive element control unit 53, the reticle R can be translated in the optical axis direction and tilted in an arbitrary direction with respect to a plane perpendicular to the optical axis. It has become. Details will be described later,
With the above configuration, it is possible to correct the imaging characteristics of the projection optical system, particularly, the pincushion type and barrel type distortion. still,
Reticle R is positioned such that the center point of pattern area PA coincides with optical axis AX.

【0015】さて、パターン領域PAを通過した照明光
ILは、両側テレセントリックな投影光学系PLに入射
し、投影光学系PLはレチクルRの回路パターンの投影
像を、表面にレジスト層が形成され、その表面が最良結
像面とほぼ一致するように保持されたウエハW上の1つ
のショット領域に重ね合わせて投影(結像)する。尚、
本実施例では投影光学系PLを構成する一部のレンズエ
レメント(図中では20、21、22、23)の各々を
独立に駆動することが可能となっており、投影光学系P
Lの結像特性、例えば投影倍率、球面収差、ディストー
ション、像面湾曲、非点収差等を調整することができる
(詳細後述)。
The illumination light IL that has passed through the pattern area PA is incident on a projection optical system PL that is telecentric on both sides, and the projection optical system PL forms a projected image of the circuit pattern of the reticle R, and a resist layer is formed on the surface. Projection (imaging) is performed so as to be superimposed on one shot area on the wafer W held so that its surface substantially coincides with the best imaging plane. still,
In this embodiment, it is possible to independently drive each of a part of the lens elements (20, 21, 22, and 23 in the figure) constituting the projection optical system PL.
The imaging characteristics of L, such as projection magnification, spherical aberration, distortion, field curvature, astigmatism, etc., can be adjusted (details will be described later).

【0016】また、投影光学系PLの瞳面Ep、もしく
はその近傍面内には可変開口絞り32が設けられてお
り、これによって投影光学系PLの開口数NAを変更で
きるように構成されている。ウエハWはウエハホルダ
(θテーブル)16に真空吸着され、このホルダ16を
介してウエハステージWS上に保持されている。ウエハ
ステージWSは、モータ17により投影光学系PLの最
良結像面に対して任意方向に傾斜可能で、かつ光軸方向
(Z方向)に微動可能である。また、このステージWS
はステップ・アンド・リピート方式で2次元移動可能に
構成されており、ウエハW上の1つのショット領域に対
するレチクルRの転写露光が終了すると、次のショット
位置までステッピングされる。尚、ウエハステージWS
の構成等については、例えば特開昭62−274201
号公報に開示されている。ウエハステージWSの端部に
は干渉計18からのレーザビームを反射する移動鏡19
が固定されており、ウエハステージWSの2次元的な位
置は干渉計18によって、例えば0.01μm程度の分
解能で常時検出される。
A variable aperture stop 32 is provided in the pupil plane Ep of the projection optical system PL or in the vicinity thereof, so that the numerical aperture NA of the projection optical system PL can be changed. . The wafer W is vacuum-sucked on a wafer holder (θ table) 16 and is held on the wafer stage WS via the holder 16. The wafer stage WS can be tilted in any direction with respect to the best image forming plane of the projection optical system PL by the motor 17, and can be finely moved in the optical axis direction (Z direction). Also, this stage WS
Is configured to be two-dimensionally movable by a step-and-repeat method. When transfer exposure of the reticle R to one shot area on the wafer W is completed, stepping is performed to the next shot position. Incidentally, the wafer stage WS
Is described in, for example, JP-A-62-274201.
No. 6,086,045. A movable mirror 19 for reflecting a laser beam from the interferometer 18 is provided at an end of the wafer stage WS.
Is fixed, and the two-dimensional position of the wafer stage WS is always detected by the interferometer 18 with a resolution of, for example, about 0.01 μm.

【0017】さらに、図1中には投影光学系PLの最良
結像面に向けてピンホール、あるいはスリットの像を形
成するための結像光束を、光軸AXに対して斜め方向よ
り供給する照射光学系30と、その結像光束のウエハW
の表面での反射光束をビームを介して受光する受光光学
系31から成る斜入射方式の焦点検出系が設けられてい
る。この焦点検出系の構成等については、例えば特開昭
60−168112号公報に開示されており、ウエハ表
面の結像面に対する上下方向(Z方向)の位置を検出
し、ウエハWと投影光学系PLとの合焦状態を検出する
ものである。
Further, in FIG. 1, an image forming light beam for forming an image of a pinhole or a slit is supplied to the best image forming plane of the projection optical system PL from an oblique direction with respect to the optical axis AX. Irradiation optical system 30 and wafer W of the image forming light beam
An oblique incidence type focus detection system including a light receiving optical system 31 that receives a light beam reflected by the surface through a beam is provided. The configuration and the like of this focus detection system are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. S60-168112. This is for detecting the in-focus state with the PL.

【0018】ところで、図1には装置全体を統括制御す
る主制御装置50と、レチクルRが投影光学系PLの直
上に搬送される途中でレチクルパターンの脇に形成され
た名称を表すバーコードBCを読み取るバーコードリー
ダ52と、オペレータからのコマンドやデータを入力す
るキーボード51と、フライアイレンズ7を含む複数の
フライアイレンズ群が固定されたオプチカルインテグレ
ータブロック6を駆動するための駆動系(モータ、ギャ
トレン等)54とが設けられている。主制御装置50内
には、この投影露光装置(例えばステッパー)で扱うべ
き複数枚のレチクルの名称と、各名称に対応したステッ
パーの動作パラメータとが予め登録されている。そし
て、主制御装置50はバーコードリーダ52がレチクル
バーコードBCを読み取ると、その名称に対応した動作
パラメータの1つとして、予め登録されている照明条件
(レチクルの種類やレチクルパターンの周期性等に対
応)に最も見合ったフライアイレンズ群をオプチカルイ
ンテグレータブロック6の中から1つ選択して、所定の
駆動指令を駆動系54に出力する。さらに、上記名称に
対応した動作パラメータとして、先に選択されたフライ
アイレンズ群のもとでの可変開口絞り8、32及び可変
ブラインド10の最適な設定条件、及び投影光学系PL
の結像特性を後述の補正機構によって補正するために用
いられる演算パラメータ(各照明条件での最適な結像特
性、各結像特性変化量のレンズエレメントの駆動量に対
する変化率を表す定数)も登録されており、これらの条
件設定もフライアイレンズ群の設定と同時に行われる。
これによって、レチクルステージRS上に載置されたレ
チクルRに対して最適な照明条件が設定されることにな
る。以上の動作は、キーボード51からオペレータがコ
マンドとデータを主制御装置50へ直接入力することに
よっても実行できる。
FIG. 1 shows a main controller 50 for controlling the entire apparatus, and a bar code BC representing the name formed beside the reticle pattern while the reticle R is being conveyed immediately above the projection optical system PL. , A keyboard 51 for inputting commands and data from an operator, and a drive system (motor) for driving the optical integrator block 6 to which a plurality of fly-eye lens groups including the fly-eye lens 7 are fixed. , Gatlen, etc.) 54 are provided. In the main controller 50, names of a plurality of reticles to be handled by the projection exposure apparatus (for example, a stepper) and operation parameters of the stepper corresponding to each name are registered in advance. Then, when the barcode reader 52 reads the reticle barcode BC, the main control device 50 determines, as one of the operation parameters corresponding to the name, the lighting conditions (such as the type of the reticle and the periodicity of the reticle pattern, etc.) that are registered in advance. Is selected from the optical integrator block 6, and a predetermined drive command is output to the drive system 54. Further, as operation parameters corresponding to the above-mentioned names, optimal setting conditions of the variable aperture stops 8, 32 and the variable blind 10 under the fly-eye lens group previously selected, and the projection optical system PL
The calculation parameters (optimum imaging characteristics under each illumination condition, constants representing the rate of change of the amount of change of each image formation characteristic with respect to the drive amount of the lens element) used to correct the image formation characteristics of the above by the correction mechanism described later are also described. These conditions are registered, and these conditions are set simultaneously with the setting of the fly-eye lens group.
As a result, an optimal illumination condition is set for the reticle R mounted on the reticle stage RS. The above operation can also be executed by the operator directly inputting commands and data to main controller 50 from keyboard 51.

【0019】次に、投影光学系PLの結像特性の補正機
構について説明する。図1に示すように、本実施例では
駆動素子制御部53によってレチクルRとレンズエレメ
ント20、21、22、23の各々を独立に駆動するこ
とにより、投影光学系PLの結像特性を補正することが
可能となっている。投影光学系PLの結像特性として
は、焦点位置、投影倍率、球面収差、ディストーショ
ン、像面湾曲、非点収差等があり、これらの値を個々に
調整することは可能であるが、本実施例では説明を簡単
にするため、特に両側テレセントリックな投影光学系に
おける焦点位置、投影倍率、ディストーション、球面収
差及び像面湾曲の調整を行う場合について説明する。
尚、本実施例ではレチクルRの移動により樽型または糸
巻型のディストーションを補正する。
Next, a mechanism for correcting the imaging characteristics of the projection optical system PL will be described. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the driving element controller 53 drives the reticle R and each of the lens elements 20, 21, 22, and 23 independently to correct the imaging characteristics of the projection optical system PL. It has become possible. As the imaging characteristics of the projection optical system PL, there are a focus position, a projection magnification, spherical aberration, distortion, field curvature, astigmatism, and the like. These values can be individually adjusted, but this embodiment In the example, in order to simplify the description, a case will be described in which the focus position, the projection magnification, the distortion, the spherical aberration, and the curvature of field in the double-sided telecentric projection optical system are particularly adjusted.
In this embodiment, the barrel or pincushion distortion is corrected by the movement of the reticle R.

【0020】さて、レンズエレメント20は支持部材2
4に固定され、レンズエレメント21(21a、21
b)は支持部材26に固定されている。そして、レンズ
エレメント22は支持部材55に固定され、レンズエレ
メント23は支持部材56に固定されている。レンズエ
レメント20、21、22、23以外のレンズエレメン
トは投影光学系PLの鏡筒部28に固定されており、本
実施例において投影光学系PLの光軸AXとは、鏡筒部
28に固定されているレンズエレメントの光軸を指すも
のとする。
Now, the lens element 20 is mounted on the support member 2.
4 and is fixed to the lens element 21 (21a, 21a).
b) is fixed to the support member 26. The lens element 22 is fixed to the support member 55, and the lens element 23 is fixed to the support member 56. Lens elements other than the lens elements 20, 21, 22, and 23 are fixed to the lens barrel 28 of the projection optical system PL. In this embodiment, the optical axis AX of the projection optical system PL is fixed to the lens barrel 28. It indicates the optical axis of the lens element.

【0021】支持部材24は伸縮可能な複数(例えば3
つで、図中では2つの図示)の駆動素子25によって支
持部材26に連結され、支持部材26は伸縮可能な複数
の駆動素子27によって鏡筒部28に連結されている。
さらに、支持部材55は伸縮可能な駆動素子57によっ
て支持部材56に連結され、支持部材56は駆動素子5
8によって鏡筒部28に連結されている。駆動素子2
5、27、29、57、58としては、例えば電歪素
子、磁歪素子が用いられ、駆動素子に与える電圧または
磁界に応じた駆動素子の変位量を予め求めておく。ここ
では図示していないが、駆動素子のヒステリシス性を考
慮し、容量型変位センサ、差動トランス等の位置検出器
を駆動素子に設け、駆動素子に与える電圧または磁界に
対応した駆動素子の位置をモニタして高精度な駆動を可
能としている。以上の構成によって、駆動素子制御部5
3は主制御装置50から与えられる駆動指令に対応した
量だけレンズエレメント20、21、22、23及びレ
チクルRの周縁3点乃至4点を独立して光軸方向に移動
できる。この結果、レンズエレメント20、21、2
2、23及びレチクルRの各々を光軸方向に平行移動さ
せるとともに、光軸AXと垂直な面に対して任意方向に
傾斜させることが可能となっている。また、光軸と垂直
な方向に移動可能な駆動素子を設けて、各レンズエレメ
ント、及びレチクルを光軸と垂直な面内で移動可能とし
てもよい。
A plurality of support members 24 (for example, 3
(Two illustrations are shown in the drawing.) The driving member 25 is connected to the support member 26, and the support member 26 is connected to the lens barrel 28 by a plurality of expandable and contractible driving elements 27.
Further, the supporting member 55 is connected to the supporting member 56 by an extendable driving element 57, and the supporting member 56 is connected to the driving element 5.
The lens 8 is connected to the lens barrel 28. Drive element 2
As 5, 27, 29, 57, and 58, for example, an electrostrictive element or a magnetostrictive element is used, and a displacement amount of the drive element according to a voltage or a magnetic field applied to the drive element is obtained in advance. Although not shown here, in consideration of the hysteresis of the drive element, a position detector such as a capacitive displacement sensor or a differential transformer is provided in the drive element, and the position of the drive element corresponding to the voltage or magnetic field applied to the drive element is provided. To enable high-precision driving. With the above configuration, the driving element control unit 5
Reference numeral 3 allows the lens elements 20, 21, 22, and 23 and the peripheral edges 3 to 4 of the reticle R to be independently moved in the optical axis direction by an amount corresponding to a drive command given from the main controller 50. As a result, the lens elements 20, 21, 2
Each of the reticle R and the reticle R can be moved in parallel in the optical axis direction, and can be inclined in an arbitrary direction with respect to a plane perpendicular to the optical axis AX. Further, a drive element that can move in a direction perpendicular to the optical axis may be provided so that each lens element and the reticle can move in a plane perpendicular to the optical axis.

【0022】ここで、レンズエレメント20、21の各
々を光軸方向に移動した場合、その移動量に対応した変
化率で投影倍率M、像面湾曲C、及び焦点位置Fの各々
が変化する。また、レンズエレメント22、23の各々
を光軸方向に移動した場合球面収差Sが変化する。レン
ズエレメント20の駆動量をx1 、レンズエレメント2
1の駆動量をx2 、レンズエレメント22の駆動量をx
3 、レンズエレメント22の駆動量をx4 とすると、投
影倍率M、像面湾曲C、焦点位置F及び球面収差Sの変
化量ΔM、ΔC、ΔF、ΔSの各々は、次式で表され
る。
Here, when each of the lens elements 20 and 21 is moved in the optical axis direction, each of the projection magnification M, the curvature of field C, and the focal position F changes at a change rate corresponding to the amount of movement. Further, when each of the lens elements 22 and 23 is moved in the optical axis direction, the spherical aberration S changes. The driving amount of the lens element 20 is x 1 , the lens element 2 is
The drive amount of 1 is x 2 , and the drive amount of the lens element 22 is x
3, when the drive amount of the lens element 22 and x 4, the projection magnification M, curvature C, the change amount of the focal position F and the spherical aberration S .DELTA.M, [Delta] C, [Delta] F, each ΔS is represented by the following formula .

【0023】 ΔM=CM1×x1 +CM2×x2 (1) ΔC=CC1×x1 +CC2×x2 (2) ΔF=CF1×x1 +CF2×x2 (3) ΔS=CS1×x3 +CS2×x4 (4) 尚、CM1、CM2、CC1、CC2、CF1、CF2、CS1、CS2
は各変化量のレンズエレメントの駆動量に対する変化率
を表す定数である。
ΔM = C M1 × x 1 + C M2 × x 2 (1) ΔC = C C1 × x 1 + C C2 × x 2 (2) ΔF = C F1 × x 1 + C F2 × x 2 (3) ΔS = C S1 × x 3 + C S2 × x 4 (4) C M1 , C M2 , C C1 , C C2 , C F1 , C F2 , C S1 , C S2
Is a constant representing the rate of change of each change amount with respect to the drive amount of the lens element.

【0024】ところで、上述した如く焦点検出系30、
31は投影光学系の最適焦点位置を零点基準として、最
適焦点位置に対するウエハ表面のずれ量を検出するもの
である。従って、焦点検出系30、31に対して電気
的、または光学的に適当なオフセット量x5 を与えて、
この焦点検出系30、31を用いてウエハ表面の位置決
めを行うことによって、レンズエレメント20、21、
22、23の駆動に伴う焦点位置ずれを補正することが
可能となる。このとき、上記数式3は次式のように表さ
れる。
Incidentally, as described above, the focus detection system 30,
Numeral 31 is for detecting the amount of deviation of the wafer surface from the optimum focus position using the optimum focus position of the projection optical system as a zero point reference. Thus, it is given an electrical or an optically appropriate offset x 5 with respect to the focal detection system 30 and 31,
By positioning the wafer surface using the focus detection systems 30, 31, the lens elements 20, 21,
It is possible to correct the focal position shift due to the driving of the lens 22 and 23. At this time, Equation 3 is represented by the following equation.

【0025】 ΔF=CF1×x1 +CF2×x2 +x5 (5) 同様に、レチクルRを光軸方向に平行移動した場合、そ
の移動量に対応した変化率でディストーションD、及び
焦点位置Fの各々が変化する。レチクルRの駆動量をx
6 とすると、ディストーションD、及び焦点位置Fの変
化量ΔD、ΔFの各々は、次式で表される。
ΔF = C F1 × x 1 + C F2 × x 2 + x 5 (5) Similarly, when the reticle R is moved in parallel in the optical axis direction, the distortion D and the focus position are changed at a rate of change corresponding to the amount of movement. Each of F changes. The driving amount of reticle R is x
Assuming that 6 , the distortion D and the change amounts ΔD and ΔF of the focal position F are expressed by the following equations.

【0026】 ΔD=CD6×x6 (6) ΔF=CF1×x1 +CF2×x2 +x5 +CF6×x6 (7) 尚、CD6、CF6は各変化量のレチクルRの駆動量に対す
る変化率を表す定数である。以上のことから、数式1、
2、4、6、7において駆動量x1 〜x6 を設定するこ
とによって、変化量ΔM、ΔC、ΔD、ΔF、ΔSを任
意に調整することができる。尚、ここでは5種類の結像
特性を同時に調整(所定の結像特性に設定)、補正する
場合について述べた。ここで、補正については投影光学
系の結像特性のうち照明条件の変更による結像特性の変
化量が無視し得る程度のものであれば、結像特性の補正
を行う必要がなく、また本実施例で述べた5種類以外の
結像特性が大きく変化する場合には、その結像特性につ
いての補正を行う必要がある。また、本実施例では結像
特性調整機構としてレチクルR及びレンズエレメントの
移動により補正する例を示したが、本実施例で好適な調
整機構は他のいかなる方式であっても良く、例えば2つ
のレンズエレメントに挟まれた空間を密封し、この密封
空間の圧力を調整する方式を採用しても構わない。
ΔD = C D6 × x 6 (6) ΔF = C F1 × x 1 + C F2 × x 2 + x 5 + C F6 × x 6 (7) Here, C D6 and C F6 are the reticle R of each change amount. It is a constant representing the rate of change with respect to the drive amount. From the above, Equation 1,
By setting the drive amounts x 1 to x 6 in 2, 4, 6, and 7, the amounts of change ΔM, ΔC, ΔD, ΔF, and ΔS can be arbitrarily adjusted. Here, a case has been described in which five types of imaging characteristics are simultaneously adjusted (set to predetermined imaging characteristics) and corrected. Here, as for the correction, if the change amount of the imaging characteristic due to the change of the illumination condition among the imaging characteristics of the projection optical system is negligible, it is not necessary to correct the imaging characteristic. If the imaging characteristics other than the five types described in the embodiment change significantly, it is necessary to correct the imaging characteristics. Further, in the present embodiment, an example in which correction is performed by moving the reticle R and the lens element as the imaging characteristic adjusting mechanism has been described. However, any other suitable adjusting mechanism may be used in the present embodiment. A method may be adopted in which the space between the lens elements is sealed and the pressure in the sealed space is adjusted.

【0027】ここで、本実施例では駆動素子制御部53
によって、レチクルR、及びレンズエレメント20、2
1、22、23を移動可能としているが、特にレンズエ
レメント20、21は投影倍率、ディストーション、像
面湾曲及び非点収差等の各特性に与える影響が他のレン
ズエレメントに比べて大きく制御し易くなっており、レ
ンズエレメント22、23は球面収差に与える影響が他
のレンズエレメントに比べて大きく制御し易くなってい
る。
Here, in this embodiment, the driving element control unit 53
The reticle R and the lens elements 20, 2
Although the lens elements 1, 22, and 23 are movable, the lens elements 20, 21 are particularly easy to control because their effects on projection magnification, distortion, curvature of field, astigmatism, and the like are larger than those of other lens elements. The effect on the spherical aberration of the lens elements 22 and 23 is larger than that of the other lens elements, so that the lens elements 22 and 23 can be easily controlled.

【0028】また、本実施例では投影倍率、ディストー
ション等を制御するレンズエレメントを2群構成(レン
ズエレメント20、21)としたが、3群以上としても
良い。3群以上とすることにより、他の諸収差の変動を
抑えつつレンズエレメントの移動範囲を大きくでき、し
かも種々の形状歪み(台形、菱形等のディストーショ
ン)、像面湾曲、及び非点収差に対応可能となる。ま
た、球面収差を制御するレンズエレンメントも2群構成
(レンズエレメント22、23)に限定されるものでは
ない。上記構成の調整機構を採用することによって、照
明条件の変更に対しても十分対応できる。
In this embodiment, two lens elements (lens elements 20 and 21) for controlling the projection magnification, distortion and the like are used. However, three or more lens elements may be used. By using three or more groups, the range of movement of the lens element can be increased while suppressing variations in other aberrations, and various types of distortion (trapezoidal, rhombic, etc.), field curvature, and astigmatism are supported. It becomes possible. Further, the lens element for controlling the spherical aberration is not limited to the two-group configuration (the lens elements 22 and 23). By employing the adjustment mechanism having the above configuration, it is possible to sufficiently cope with a change in illumination conditions.

【0029】さて、以上では第1のオプチカルインテグ
レータ系と第2のオプチカルインテグレータ系とを備え
た装置としたが、オプチカルインテグレータブロック6
は2種の照明状態の切替えのみではなく、図2に示すよ
うに複数種類のオプチカルインテグレータ系を備えたブ
ロックとしてもよい。図2では、第1のオプチカルイン
テグレータ系と第2のオプチカルインテグレータ系との
間に第3のオプチカルインテグレータ系と第4のオプチ
カルインテグレータ系とを設けた例を示してある。第3
のオプチカルインテグレータ系は中心部が遮光されフラ
イアイレンズ63とインプットレンズ5a(不図示)と
で構成され、輪帯照明を実現する。第4のオプチカルイ
ンテグレータ系は4つのフライアイレンズ64A、64
B、64C、64Dとインプットレンズ61a1 、61
1 、61c1 、61d1 と多面プリズム60Aとで構
成され、2次光源が4つに分割された変形光源を実現す
る(複数傾斜照明を実現する)。多面プリズム60Aは
4角錐(ピラミッド型)の凹型のプリズム60Aaと凸
型のプリズム60Abとで構成されている。尚、第3オ
プチカルインテグレータ系と第4のオプチカルインテグ
レータ系の夫々のフライアイレンズの射出面もレチクル
パターン面に対して光学的にフーリエ変換の関係となっ
ている。
In the above description, the apparatus is provided with the first optical integrator system and the second optical integrator system.
May be a block provided with a plurality of types of optical integrator systems as shown in FIG. FIG. 2 shows an example in which a third optical integrator system and a fourth optical integrator system are provided between the first optical integrator system and the second optical integrator system. Third
The optical integrator system includes a fly-eye lens 63 whose central portion is shielded from light, and an input lens 5a (not shown) to realize annular illumination. The fourth optical integrator system includes four fly-eye lenses 64A and 64A.
B, 64C, 64D and input lenses 61a 1 , 61
The secondary light source is constituted by b 1 , 61c 1 , 61d 1 and a polygonal prism 60A, and realizes a deformed light source in which a secondary light source is divided into four (realizes a plurality of oblique illuminations). The polyhedral prism 60A includes a quadrangular pyramid (pyramid type) concave prism 60Aa and a convex prism 60Ab. The exit surfaces of the fly-eye lenses of the third optical integrator system and the fourth optical integrator system also have an optical Fourier transform relationship with respect to the reticle pattern surface.

【0030】これらのオプチカルインテグレータ系が設
けられたオプチカルインテグレータブロック6を移動さ
せることにより、照明条件を切替え可能となっている。
また、照明条件の切替えはオプチカルインテグレータ系
を切り換えることとしたが、これに限るものではない。
例えば、フライアイレンズ7の射出面の近傍に輪帯状の
開口部を設けた遮光板や複数個の開口部を設けた遮光板
を交換可能に設けるようにしてもよい。
The illumination conditions can be switched by moving the optical integrator block 6 provided with these optical integrator systems.
In addition, the switching of the illumination condition is performed by switching the optical integrator system, but is not limited to this.
For example, a light-shielding plate provided with a ring-shaped opening near the exit surface of the fly-eye lens 7 or a light-shielding plate provided with a plurality of openings may be replaceably provided.

【0031】また、第2、第4のオプチカルインテグレ
ータ系でフライアイレンズに光束を入射する光学系は多
面プリズムに限らず、ミラー、ファイバー、回折格子等
を設けるようにしてもよい。さらに、前述の如く、複数
傾斜照明法ではレチクルパターンの周期性(ピッチ)に
応じてフライアイレンズの位置(照明光束の通過位置)
が変化するため、フライアイレンズの位置が異なる複数
個のオプチカルインテグレータ系をブロック6に設ける
ようにしてもよい。また、輪帯照明においても、フライ
アイレンズ63の大きさや遮光部の大きさが異なる複数
のオプチカルインテグレータ系をブロック6内に設ける
ようにしてもよい。
In the second and fourth optical integrator systems, the optical system for inputting a light beam to the fly-eye lens is not limited to a polygonal prism, but may be provided with a mirror, a fiber, a diffraction grating or the like. Further, as described above, in the multiple oblique illumination method, the position of the fly-eye lens (the position where the illumination light beam passes) according to the periodicity (pitch) of the reticle pattern.
Therefore, a plurality of optical integrator systems having different positions of the fly-eye lens may be provided in the block 6. Also, in the annular illumination, a plurality of optical integrator systems having different sizes of the fly-eye lens 63 and the size of the light shielding portion may be provided in the block 6.

【0032】次に、図6を参照して投影光学系PLの結
像特性の測定機構について説明する。図6(B)に示す
ように、基準部材15の表面には2組のスリットパター
ンGx、Gyからなる格子パターン15mが形成されて
おり、この格子パターン15mはミラー80、レンズ8
1、光ファイバー82、レンズ83及びミラー84によ
って伝送された照明光によりその下方から照明される。
この照明光は露光用照明光ILとほぼ同一波長域の光で
あることが望ましく、例えばビームスプリッターにより
光源1からの照明光ILの一部を分岐して導くように構
成しても良い。基準部材15を透過した照明光は投影光
学系PLを介してレチクルRに達し、その裏面(パター
ン面)によって反射され、再び投影光学系PLを介して
基準部材15に戻る。さらに格子パターン15mを透過
した反射光は再び光ファイバー82等を通った後、フォ
トマル、もしくはSPD等からなる光検出器85に入射
し、ここで光電変換されてその光強度に応じた光電信号
を出力する。主制御装置50は光検出器85からの光電
信号とともに、例えば焦点検出系(受光光学系31)か
らの検出信号を入力する。そして、ウエハステージWS
をZ方向に移動させ、そのときの光検出器85の光電信
号のレベル変化を求める。この結果を図6(C)に示
す。同図において信号レベルがピークとなっている位置
fが、イメージフィールド内の任意の1点での最適焦点
位置(ベストフォーカス位置)であり、例えば基準部材
15をイメージフィールド内で移動させながら上記計測
を繰り返し行うことによって、投影光学系PLの結像特
性として焦点位置、像面湾曲、非点収差等を求めること
ができる。尚、上記構成では投影倍率やディストーショ
ンを計測することができないので、例えばレチクルRの
複数の位置に形成されたマークを、ウエハステージ上に
設けられた基準マークを介して光電検出するように構成
しておくことが望ましい。
Next, a mechanism for measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6B, on the surface of the reference member 15, a grid pattern 15m including two sets of slit patterns Gx and Gy is formed.
1. Illuminated from below by the illumination light transmitted by the optical fiber 82, lens 83 and mirror 84.
This illumination light is desirably light in the same wavelength range as the exposure illumination light IL, and may be configured to branch and guide a part of the illumination light IL from the light source 1 by a beam splitter, for example. The illumination light transmitted through the reference member 15 reaches the reticle R via the projection optical system PL, is reflected by the back surface (pattern surface), and returns to the reference member 15 via the projection optical system PL again. Further, the reflected light transmitted through the grating pattern 15m again passes through the optical fiber 82 and the like, and then enters the photodetector 85 composed of a photomultiplier or an SPD or the like, where it is photoelectrically converted and converted into a photoelectric signal corresponding to the light intensity. Output. Main controller 50 receives, for example, a detection signal from a focus detection system (light receiving optical system 31) together with the photoelectric signal from photodetector 85. Then, the wafer stage WS
Is moved in the Z direction, and the level change of the photoelectric signal of the photodetector 85 at that time is obtained. The result is shown in FIG. In the figure, a position f where the signal level has a peak is an optimum focus position (best focus position) at an arbitrary point in the image field. For example, the measurement is performed while the reference member 15 is moved in the image field. Are repeatedly performed, the focus position, the curvature of field, the astigmatism, and the like can be obtained as the imaging characteristics of the projection optical system PL. In the above configuration, since the projection magnification and distortion cannot be measured, for example, a mark formed at a plurality of positions on the reticle R is photoelectrically detected via a reference mark provided on the wafer stage. It is desirable to keep.

【0033】ここで、図6(A)には示していないが、
本実施例では光ファイバー82の射出面(基準部材側)
近傍に、複数の空間フィルターを交換可能に配置できる
ように構成しているものとする。これによって、照明光
学系の照明条件の変更に対応して、基準部材15に対す
る照明条件(例えば光ファイバー82の開口数(σ
値)、輪帯照明、後述の複数傾斜照明等)も任意に変更
することができる。この際、基準部材15の表面にはレ
チクルパターンに対応して、複数のピッチのスリットパ
ターンを設けておくことが望ましい。
Although not shown in FIG. 6A,
In the present embodiment, the exit surface of the optical fiber 82 (reference member side)
It is assumed that a plurality of spatial filters can be interchangeably arranged in the vicinity. Thereby, in response to the change of the illumination condition of the illumination optical system, the illumination condition (for example, the numerical aperture (σ
Value), annular illumination, multiple tilt illumination described below, etc.) can also be arbitrarily changed. At this time, it is desirable to provide a slit pattern with a plurality of pitches on the surface of the reference member 15 corresponding to the reticle pattern.

【0034】尚、本実施例では結像面が零点基準となる
ように、予め受光光学系31の内部に設けられた不図示
の平行平板ガラス(プレーンパラレル)の角度が調整さ
れ、焦点検出系のキャリブレーションが行われるものと
する。また、例えば特開昭58−113706号公報に
開示されているような水平位置検出系を用いる、あるい
は投影光学系PLのイメージフィールド内の任意の複数
の位置での焦点位置を検出可能できるように焦点検出系
を構成する(例えば複数のスリット像をイメージフィー
ルド内に形成する)ことによって、ウエハW上の所定領
域の結像面に対する傾きを検出可能に構成しているもの
とする。次に図3、図4を参照して、複数傾斜照明法
(変形光源)の一例とその原理について説明する。
In this embodiment, the angle of a parallel flat glass (not shown) provided beforehand in the light receiving optical system 31 is adjusted so that the image plane becomes the zero point reference, and the focus detection system is used. Is assumed to be performed. Further, for example, a horizontal position detection system as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-113706 may be used, or the focus positions at arbitrary plural positions in the image field of the projection optical system PL may be detected. By configuring a focus detection system (for example, forming a plurality of slit images in an image field), the inclination of a predetermined area on the wafer W with respect to the imaging plane can be detected. Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, an example of the multiple oblique illumination method (deformed light source) and its principle will be described.

【0035】図3は、複数傾斜照明法を用いてレチクル
の照明を行ったときの回路パターンからの回折光の発
生、及び結像の様子を示す図である。レチクルRの下面
(投影光学系PL側)には、回路パターンとして透過部
Raと遮光部Rbから成る1次元のラインアンドスペー
スパターンが描画されている。本実施例で使用する投影
露光装置(図1)では、後述するように照明光束の通過
する局所領域は、照明光学系の瞳面内において光軸から
偏心した位置に中心を有する構成となっている。従っ
て、レチクルRを照明する照明光束L0は、レチクルR
の回路パターンが描画されている方向(周期方向)に対
してほぼ垂直な方向(X方向)から、レチクルRに対し
て所定の入射角ψを以て入射する。尚、入射角ψ、及び
入射方向は、レチクル上のパターンで生じる回折光の投
影光学系の瞳面内での位置によって一義的に決まるもの
である。
FIG. 3 is a diagram showing the state of generation of diffracted light from a circuit pattern and image formation when a reticle is illuminated using the multiple oblique illumination method. On the lower surface of the reticle R (on the side of the projection optical system PL), a one-dimensional line-and-space pattern composed of a transmission part Ra and a light-shielding part Rb is drawn as a circuit pattern. In the projection exposure apparatus (FIG. 1) used in the present embodiment, a local area through which the illumination light beam passes has a center at a position decentered from the optical axis in the pupil plane of the illumination optical system as described later. I have. Therefore, the illumination light beam L0 illuminating the reticle R is
Is incident on the reticle R at a predetermined incident angle ψ from a direction (X direction) substantially perpendicular to the direction in which the circuit pattern is drawn (periodic direction). The incident angle ψ and the incident direction are uniquely determined by the position of the diffracted light generated in the pattern on the reticle in the pupil plane of the projection optical system.

【0036】さて、レチクル上のパターンからはパター
ンの微細度(幅、ピッチ)に応じた回折角の方向に0次
回折光Do 、+1次回折光Dp 、−1次回折光Dm が発
生する。従来の照明方法によるパターンの解像限界は、
±1次回折光が投影光学系を透過することが可能か否か
で決定される。図3では、投影光学系PLを透過してウ
エハWに到達するものは、上記3光束のうち0次回折光
o と+1次回折光D p の2光束となり、これら2光束
はウエハW上で干渉縞、すなわち回路パターンの像を形
成する。つまり、見かけ上のNAが増大する。従って、
従来ではパターンピッチをPとしたときにP>λ/NA
程度で与えられるパターンサイズが解像限界となってい
たのに対して、本実施例における複数傾斜照明法では、
ほぼP>λ/2NAが解像限界となる。
Now, from the pattern on the reticle,
0th order in the direction of the diffraction angle according to the fineness (width, pitch) of the
Diffracted light Do, + 1st order diffracted light Dp, -1st order diffracted light DmDeparts
Live. The resolution limit of the pattern by the conventional illumination method is
Whether ± 1st order diffracted light can pass through the projection optical system
Is determined. In FIG. 3, the light transmitted through the projection optical system PL
The light that reaches Eha W is the zero-order diffracted light of the three light beams.
DoAnd + 1st order diffracted light D pAnd these two luminous fluxes
Represents an interference fringe, ie, an image of a circuit pattern, on the wafer W.
To achieve. That is, the apparent NA increases. Therefore,
Conventionally, when the pattern pitch is P, P> λ / NA
The pattern size given by the degree is the resolution limit
On the other hand, in the multiple oblique illumination method in this embodiment,
Almost P> λ / 2NA is the resolution limit.

【0037】また、図3中において0次回折光Do と+
1次回折光Dp は光軸AXに対してほぼ対称な光路を通
るものとした。これは、照明光束Loの入射角ψを sin
ψ=sinθ/2=λ/2Pとすることにより実現でき
る。このとき、ウエハWのデフォーカス時において、0
次回折光Do と+1次回折光Dp とはほぼ同量の波面収
差(デフォーカスによる)を生じる。これはデフォーカ
ス量ΔFに対する波面収差は1/2×ΔF sin2 t(但
し、tは各回折光のウエハへの入射角)であり、ここで
は0次回折光と+1次回折光とでウエハへの入射角tが
ほぼ等しいためである。ところで、ウエハ上でのパター
ン像を崩す(ボケさせる)原因は、各光束間の波面収差
の差である。しかしながら、本実施例で使用する装置
(例えば図5)では、ウエハ上に照射される0次回折光
o と+1次回折光Dp の波面収差がほぼ等しくなるた
め、同等のデフォーカス量ΔFであっても、従来の露光
装置に比べてボケの程度が少ない。すなわち焦点深度が
深いことになる。
In FIG. 3, the 0th-order diffracted light Do and +
1-order diffracted light D p is assumed to pass through the substantially symmetrical optical paths with respect to the optical axis AX. This is because the incident angle の of the illumination light beam Lo is sin
ψ = sin θ / 2 = λ / 2P. At this time, when the wafer W is defocused, 0
Next time produce the diffracted light D o and +1 approximately the same amount of the wavefront aberration and-order diffracted light D p (due to defocus). This means that the wavefront aberration with respect to the defocus amount ΔF is ×× ΔF sin 2 t (where t is the angle of incidence of each diffracted light on the wafer). This is because the incident angles t are almost equal. By the way, the cause of distorting (blurring) the pattern image on the wafer is a difference in wavefront aberration between light beams. However, the apparatus used in the present embodiment (e.g., FIG. 5), for 0 wavefront aberration of the diffracted light D o and + 1st-order diffracted light D p to be irradiated onto the wafer is substantially equal, met equivalent defocus amount ΔF However, the degree of blur is smaller than that of a conventional exposure apparatus. That is, the depth of focus is deep.

【0038】また、図3においては0次回折光Do と+
1次回折光Dp とが光軸AXに対してほぼ対称となるも
のとしたが、焦点深度を増大させるためには、瞳面Ep
内でこの2つの回折光が光軸AXに関して対称となって
いる必要はなく、光軸AXからほぼ等距離となる位置を
通過すればよい。ここで、露光装置で使用するレチクル
のパターンの微細度(線幅、ピッチ)や方向性は一種類
に特定されるものではないため、本実施例で使用する投
影露光装置の照明光学系の瞳面において照明光束が通過
する局所領域の中心位置、例えば図1に示す2つのフラ
イアイレンズ群62A、62Bの照明光学系の瞳面内で
の位置は、パターンの種類に応じて可変(交換可能)で
あることが望ましい。
In FIG. 3, the 0th-order diffracted light Do and +
Although the first-order diffracted light D p is assumed to be substantially symmetric with respect to the optical axis AX, in order to increase the depth of focus, the pupil plane Ep is required.
The two diffracted lights need not be symmetrical with respect to the optical axis AX, but only need to pass through a position that is approximately equidistant from the optical axis AX. Here, since the fineness (line width, pitch) and directionality of the pattern of the reticle used in the exposure apparatus are not specified to one type, the pupil of the illumination optical system of the projection exposure apparatus used in the present embodiment is not specified. The center position of the local region through which the illumination light beam passes on the surface, for example, the position in the pupil plane of the illumination optical system of the two fly-eye lens groups 62A and 62B shown in FIG. 1 is variable (exchangeable) according to the type of pattern. ) Is desirable.

【0039】フライアイレンズの最適な位置について簡
単に説明する。図4(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Ra及び遮光部
RbがY方向に伸び、かつX方向にピッチPで規則的に
並んでいる。このとき、例えば図1の個々のフライアイ
レンズ群62A、62B(すなわち2次光源群の位置)
の最適位置は、図4(B)に示すように照明光学系の瞳
面70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。図4(B)はレチクルパターン
RP1 に対応する照明光学系の瞳面70を光軸AX方向
から見た図であって、瞳面70内の規定した座標系XY
は、同一方向からレチクルパターンRP1 を見た図4
(A)と同一にしてある。
The optimum position of the fly-eye lens will be briefly described. FIG. 4A shows a so-called one-dimensional line-and-space pattern in which transmissive portions Ra and light-shielding portions Rb extend in the Y direction and are regularly arranged at a pitch P in the X direction. At this time, for example, the individual fly-eye lens groups 62A and 62B of FIG. 1 (that is, the position of the secondary light source group)
Are located on the line segment Lα in the Y direction assumed in the pupil plane 70 of the illumination optical system and the line segment Lβ as shown in FIG.
Any position above. FIG. 4 (B) a view of the pupil plane 70 of the illumination optical system corresponding to the reticle pattern RP 1 from the optical axis AX direction, the coordinate system XY as defined in the pupil plane 70
FIG saw reticle pattern RP 1 from the same direction 4
Same as (A).

【0040】さて、図4(B)に示すように瞳面70に
おいて、光軸AX(瞳中心)から各線分Lα、Lβまで
の距離α、βはα=βである。α、βはレチクルに対す
る照明光のX方向の入射角ψX に対応しており、λを露
光波長としたとき、前述の sinψX =λ/2Pxを満た
す距離である。従って、フライアイレンズ群62A、6
2Bの各中心(すなわち2次光源群の光量分布の各重
心)位置が線分Lα、Lβ上にあれば、図4(A)に示
す如きラインアンドスペースパターンに対して、フライ
アイレンズ群62A、62Bの各々からの照明光により
発生する0次回折光と±1次回折光のうちのいずれか一
方との2つの回折光は、投影光学系PLの瞳面Epにお
いて光軸AXからほぼ等距離となる位置を通ることにな
る。従って、前述の如くラインアンドスペースパターン
(図4(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。
Now, as shown in FIG. 4B, in the pupil plane 70, the distances α and β from the optical axis AX (pupil center) to the line segments Lα and Lβ are α = β. alpha, beta corresponds to the incident angle [psi X in the X direction of the illumination light with respect to the reticle, when the lambda and the exposure wavelength is the distance that satisfies sinψ X = λ / 2Px described above. Therefore, the fly-eye lens groups 62A, 62A
If the center of 2B (that is, each center of gravity of the light quantity distribution of the secondary light source group) is on the line segments Lα and Lβ, the fly-eye lens group 62A for the line-and-space pattern as shown in FIG. , 62B, the two diffracted lights of the 0th-order diffracted light and one of the ± 1st-order diffracted lights generated by the illumination light from the pupil plane Ep of the projection optical system PL are substantially equidistant from the optical axis AX. Will pass through a certain position. Therefore, as described above, the depth of focus with respect to the line and space pattern (FIG. 4A) can be maximized, and high resolution can be obtained.

【0041】一方、図4(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、かつパ
ターンRP2 のX方向(横方向)ピッチがPx、Y方向
(縦方向)ピッチがPyとなっているものとする。図4
(D)は、この場合の各フライアイレンズ群の最適位置
を表す図であり、図4(C)との位置、回転関係は図4
(A)、(B)の関係と同じである。尚、2次元パター
ンRP2 の場合には照明光学系の瞳面70において4つ
の局所領域(照明光束)を形成しておくことが望まし
く、従って上記構成の装置(図1)では第4のオプチカ
ルインテグレータ系(図2)のようにフライアイレンズ
群を4つ設けておけば良い。
On the other hand, FIG. 4 (C) shows the case reticle pattern is the so-called isolated space pattern, and the pattern RP 2 in the X direction (lateral direction) pitch Px, Y direction (vertical direction) pitch becomes Py It is assumed that FIG.
FIG. 4D is a diagram showing the optimum position of each fly-eye lens group in this case, and the position and rotational relationship with FIG.
This is the same as the relationship between (A) and (B). Incidentally, it is desirable to be formed of four local regions in the pupil plane 70 of the illumination optical system (illumination light beam) in the case of a two-dimensional pattern RP 2, thus device having the above structure (Fig. 1) In the fourth Optical What is necessary is just to provide four fly-eye lens groups like an integrator system (FIG. 2).

【0042】さて、図4(C)の如き2次元パターンR
2 に照明光が入射すると、パターンRP2 の2次元方
向の周期性(ピッチX:Px、ピッチY:Py)に応じ
た2次元方向に回折光が発生する。図4(C)の如き2
次元パターンRP2 においても、回折光中の0次回折光
と±1次回折光のうちのいずれか一方とが投影光学系P
Lの瞳面Epにおいて光軸AXからほぼ等距離となる位
置を通るようにすれば、焦点深度を最大とすることがで
きる。
Now, a two-dimensional pattern R as shown in FIG.
When illumination light P 2 is incident, a two-dimensional direction of the periodicity of the pattern RP 2 (Pitch X: Px, Pitch Y: Py) diffracted light in a two-dimensional direction is generated in accordance with the. 2 as shown in FIG.
Also in the two- dimensional pattern RP2, one of the 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light in the diffracted light is projected by the projection optical system P.
The depth of focus can be maximized by passing through a position that is substantially equidistant from the optical axis AX on the pupil plane Ep of L.

【0043】図4(D)に示す如く線分Lα、Lβ上に
2つのフライアイレンズ群(2次光源群)の各中心があ
れば、2次元パターンRP2 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。同様に、レチクルに対
する照明光のY方向の入射角をψY としたとき、γ、ε
をsinψY =λ/2Pyを満たす距離として、線分L
γ、Lε上に2つのフライアイレンズ群(2次光源群)
の各中心があれば、2次元パターンRP2 の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。
The line segments as shown in FIG. 4 (D) L [alpha, if each center of the two fly-eye lens unit on the L? (2 primary light source group), the depth of focus for the two-dimensional X-direction component of the pattern RP 2 Can be max. Similarly, when the incident angle of the Y-direction of the illumination light to the reticle and the [psi Y, gamma, epsilon
As the distance that satisfies sinψ Y = λ / 2Py, the line segment L
Two fly-eye lens groups (secondary light source groups) on γ and Lε
If each center, the depth of focus can be maximized for two-dimensional pattern RP 2 in the Y direction component.

【0044】以上、図4(B)または(D)に示した瞳
面70内の各位置に配置したフライアイレンズ群(2次
光源群)からの照明光束がレチクルパターンRP1 また
はRP2 に入射すると、レチクルパターンからの+1次
回折光成分Dp または−1次回折成分Dm のいずれか一
方と0次光回折光成分Do とが、投影光学系PLの瞳面
Epにおいて光軸AXからほぼ等距離となる位置を通過
することになる。従って、前述の通り高解像及び大焦点
深度の投影型露光装置が実現できる。
As described above, the illumination light beam from the fly-eye lens group (secondary light source group) arranged at each position in the pupil plane 70 shown in FIG. 4B or 4D becomes the reticle pattern RP 1 or RP 2 . When entering, the one and the zero-order diffraction light component D o of + 1st-order diffracted light component D p or -1 order diffraction component D m from the reticle pattern is from the optical axis AX on the pupil plane Ep of the projection optical system PL It passes through a position that is almost equidistant. Therefore, as described above, a projection type exposure apparatus having a high resolution and a large depth of focus can be realized.

【0045】ここでは、レチクルパターンとして図4
(A)または(C)に示した2例のみについて考えた
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PLの瞳面Epにおいて光軸AXから
ほぼ等距離となる位置を通過するように、照明光学系の
瞳面70における各フライアイレンズ群(2次光源群)
の中心位置を設定すればよい。尚、他の回折光、例えば
±2次回折光のうちのいずれか一方と0次回折光との位
置関係が、投影光学系の瞳面において光源AXからほぼ
等距離となるようにしてもよい。
In this case, the reticle pattern shown in FIG.
Although only the two examples shown in (A) or (C) were considered, attention was paid to the periodicity (fineness) of other patterns, and the + 1st-order diffracted light component or -1 from the pattern was considered.
The pupil plane 70 of the illumination optical system is such that two light beams, one of the zero-order diffracted light components and the zero-order diffracted light component, pass through the pupil plane Ep of the projection optical system PL at a position substantially equidistant from the optical axis AX. Fly-eye lens group (secondary light source group)
What is necessary is just to set the center position of. The positional relationship between the other order of the diffracted light, for example, any one of the ± 2nd-order diffracted light and the 0th-order diffracted light, may be substantially equidistant from the light source AX on the pupil plane of the projection optical system.

【0046】また、レチクルパターンが図4(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PLの瞳面E
p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。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Ep上で光軸AX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2次光源群としてのフライアイレンズ群)の位置を
調節すれば良い。例えば、図4(D)中でフライアイレ
ンズ群(2次光源群)の各中心位置を点Pζ、Pη、P
κ、Pμのいずれかと一致させると良い。点Pζ、P
η、Pκ、Pμはいずれも線分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の瞳面Ep上
で光軸からほぼ等距離となる位置)、及び線分Lγまた
は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方向のいずれかのパターン方向に
ついても最適な光源位置である。
When the reticle pattern includes a two-dimensional periodic pattern as shown in FIG.
Focusing on the second-order diffracted light component, the pupil plane E of the projection optical system PL
On p, higher-order diffracted light components of the first or higher order distributed in the X direction (first direction) around the one 0-order diffracted light component;
There may be first-order or higher-order diffracted light components distributed in the Y direction (second direction). Therefore, assuming that a two-dimensional pattern is favorably imaged with respect to one specific 0th-order diffracted light component, one of the higher-order diffracted light components distributed in the first direction is represented by:
One of the higher-order diffracted light components distributed in the second direction and a specific 0
The specific zero-order diffracted light component (1) is distributed such that the three diffracted light components are distributed at substantially the same distance from the optical axis AX on the pupil plane Ep.
The position of the fly-eye lens group as the two secondary light source groups may be adjusted. For example, in FIG. 4D, the respective center positions of the fly-eye lens group (secondary light source group) are indicated by points Pζ, Pη, P
It is good to match with either κ or Pμ. Point Pζ, P
Each of η, Pκ, and Pμ is a line segment Lα or Lβ (an optimal position for the periodicity in the X direction, ie, 0th-order diffracted light and X
At positions where one of the ± 1st-order diffracted lights in the direction is substantially equidistant from the optical axis on the pupil plane Ep of the projection optical system), and at the intersection of the line segment Lγ or Lε (optimal position for periodicity in the Y direction). Therefore, the light source position is optimal in either the X direction or the Y direction.

【0047】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
は上記の方法を適用することができる。また、レチクル
上のパターンが複数の方向性、または微細度を有してい
る場合、各フライアイレンズ群の最適位置は、上述のよ
う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、あるいは各最適位置の平均位置に各フライアイレ
ンズ群を配置するようにしても良い。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。
In the above description, a two-dimensional pattern having a two-dimensional direction at the same position on the reticle has been assumed, but a plurality of patterns having different directions exist at different positions in the same reticle pattern. To the above method. When the pattern on the reticle has a plurality of directions or finenesses, the optimum position of each fly-eye lens group corresponds to each directionality and fineness of the pattern as described above. Alternatively, each fly-eye lens group may be arranged at an average position of each optimum position. In addition, the average position may be a load average taking into account the weight according to the fineness and importance of the pattern.

【0048】さらに、各フライアイレンズ群を射出した
光束は、それぞれレチクルに対して傾いて入射する。こ
のとき、これらの傾いた入射光束(複数)の光量重心の
方向がレチクルに対して垂直でないと、ウエハW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。これを防止するため
に、各フライアイレンズ群からの照明光束(複数)の光
量重心の方向は、レチクルパターンと垂直、すなわち光
軸AXと平行であるようにする。つまり、各フライアイ
レンズ群に光軸(中心線)を仮定したとき、投影光学系
PLの光軸AXを基準としたその光軸(中心線)のフー
リエ変換面内での位置ベクトルと、各フライアイレンズ
群から射出される光量との積のベクトル和がほぼ零にな
るようにすれば良い。また、より簡単な方法としては、
2次光源を2m個(mは自然数)とし、そのうちのm個
の位置を前述の最適化方法(図4)により決定し、残る
m個は前記m個と光軸AXについてほぼ対称となる位置
に配置すれば良い。
Further, the light beams emitted from the fly-eye lens groups are incident on the reticle at an angle. At this time, if the direction of the center of gravity of the light quantity of these inclined incident light beams (plurality) is not perpendicular to the reticle, the problem that the position of the transferred image shifts in the in-plane direction of the wafer W when the wafer W is slightly defocused occurs. I do. In order to prevent this, the direction of the center of gravity of the light quantity of the illumination light beam (plural) from each fly-eye lens group is set to be perpendicular to the reticle pattern, that is, parallel to the optical axis AX. That is, when an optical axis (center line) is assumed for each fly-eye lens group, a position vector of the optical axis (center line) in the Fourier transform plane with respect to the optical axis AX of the projection optical system PL, and What is necessary is just to make the vector sum of the product of the light amount emitted from the fly-eye lens group and the light amount substantially zero. Another simpler method is
The number of the secondary light sources is 2m (m is a natural number), and the positions of the m light sources are determined by the above-described optimization method (FIG. 4), and the remaining m light sources are positions substantially symmetric with respect to the optical axis AX. It should just be placed in.

【0049】次に本実施例による投影露光装置の動作に
ついて説明する。ここでは、第1のオプチカルインテグ
レータ系と第2のオプチカルインテグレータ系との切替
え動作の一例について説明する。まず最初に、第1のオ
プチカルインテグレータ系を配置する場合について説明
する。通常照明に好適なレチクルR1 がレチクルステー
ジRSにセットされる。このとき、レチクルR1 に設け
られているバーコードBCの情報から照明光学系の光路
中に第1のオプチカルインテグレータ系(5、7)が配
置される。ここで、前述の図6の装置により、フォーカ
スキャリブレーションが行われ、結像位置にウエハWが
配置されたとき、フォーカスセンサ30、31の出力が
零となるように調整される。
Next, the operation of the projection exposure apparatus according to this embodiment will be described. Here, an example of the switching operation between the first optical integrator system and the second optical integrator system will be described. First, the case where the first optical integrator system is arranged will be described. Suitable reticle R 1 is set on the reticle stage RS to normal illumination. In this case, the first optical integrator system (5, 7) are arranged from the information of the bar code BC provided on the reticle R 1 in the optical path of the illumination optical system. Here, the focus calibration is performed by the above-described apparatus of FIG. 6, and when the wafer W is placed at the image forming position, the output of the focus sensors 30 and 31 is adjusted to be zero.

【0050】さて、前述の如く、通常照明においては、
所定量の球面収差を有していた方が焦点深度が向上す
る。このため、ここでは、バーコードBCには調整する
球面収差量に関する情報が記録されており、主制御装置
50は前述の球面収差量に関する定数CS と球面収差量
とからレンズの駆動量(基準位置からのレンズの駆動
量)を演算する。そして、ウエハW側での球面収差が、
例えば、図5に示す球面収差曲線となるようにレンズ2
1、22を移動する。図5は球面収差特性を表す図であ
り、Z軸の向きを光学符号とし、レンズから遠ざかる方
をプラス(+)としてある。ΔSAは所定のNAでの球
面収差量を示すものであり、NAが0.6程度のレンズ
ではΔSAは2〜5μm程度がよい。このように、球面
収差を発生させた場合、ベストフォーカス位置はZ=0
(球面収差のない位置)より若干プラス(+)側にずれ
たZ方向の位置となる。この焦点ずれ量ΔZはフォーカ
スセンサ30、31にオフセットとして加えられる。ウ
エハステージWSはこのオフセット量ΔZだけ光軸方向
にずれた位置にウエハWの表面を一致させる。尚、焦点
ずれ量はレンズ駆動により補正してもよい。尚、バーコ
ードBCに直接レンズの駆動量を記録しておいてもよ
い。
As described above, in normal lighting,
Having a predetermined amount of spherical aberration improves the depth of focus. Therefore, here, the bar code has information about the amount of spherical aberration adjustment is recorded in the BC, the main controller 50 driving amount (reference lens and a constant C S and the spherical aberration related to the spherical aberration of the above From the position). Then, the spherical aberration on the wafer W side becomes
For example, the lens 2 has a spherical aberration curve shown in FIG.
Move 1,22. FIG. 5 is a diagram showing the spherical aberration characteristics, in which the direction of the Z axis is an optical code, and the direction away from the lens is plus (+). ΔSA indicates the amount of spherical aberration at a predetermined NA. For a lens having an NA of about 0.6, ΔSA is preferably about 2 to 5 μm. Thus, when spherical aberration is generated, the best focus position is Z = 0.
The position in the Z direction is slightly shifted to the plus (+) side from (the position without spherical aberration). This defocus amount ΔZ is added to the focus sensors 30 and 31 as an offset. The wafer stage WS makes the surface of the wafer W coincide with a position shifted in the optical axis direction by the offset amount ΔZ. The defocus amount may be corrected by driving the lens. The driving amount of the lens may be recorded directly on the barcode BC.

【0051】次に、第2のオプチカルインテグレータ系
に切替える場合について説明する。複数傾斜照明を使用
するレチクルR2 がレチクルステージRSにセットさ
れ、レチクルR2 のバーコードBCから情報に基づい
て、主制御系50は駆動系54を制御する。駆動系54
は、オプチカルインテグレータブロックを切替え、照明
光学系の光路中に第2のオプチカルインテグレータ系
(60、61、62)を配置する。また、主制御系50
は照明光学系のσ値を適切な値にセットする。ここで
は、σ値が0.1〜0.3となるようにする。
Next, the case of switching to the second optical integrator system will be described. The reticle R 2 using multiple oblique illumination is set on the reticle stage RS, based on the information from the bar code BC of the reticle R 2, the main control system 50 controls the drive system 54. Drive system 54
Switches the optical integrator block, and arranges the second optical integrator system (60, 61, 62) in the optical path of the illumination optical system. The main control system 50
Sets the σ value of the illumination optical system to an appropriate value. Here, the σ value is set to be 0.1 to 0.3.

【0052】第2のオプチカルインテグレータ系(6
0、61、62)を使用する場合は、球面収差はない方
が焦点深度が大きいため、レンズ21、22は基準位置
に戻される。このとき、フォーカスセンサ30、31の
オフセット量は零となる。 尚、ここでは、フォーカス
センサ30、31のフォーカスキャリブレーションを球
面収差のない状態で行った場合の例であり、球面収差を
与えた場合にキャリブレーションを行えば、球面収差あ
りでオフセット量は零、球面収差無しで所定のオフセッ
ト量を持つこととなる。
The second optical integrator system (6
0, 61, and 62), the lenses 21 and 22 are returned to the reference position because there is no spherical aberration and the depth of focus is large. At this time, the offset amount of the focus sensors 30 and 31 becomes zero. Here, this is an example in which the focus calibration of the focus sensors 30 and 31 is performed without spherical aberration. If the calibration is performed when spherical aberration is given, the offset amount is zero with spherical aberration. Has a predetermined offset amount without spherical aberration.

【0053】同様にして、第1のフライアイレンズ系と
第3、第4のフライアイレンズ系との切替えに応じて球
面収差を調整できる。尚、第1のフライアイレンズ系で
位相シフトレチクルを使用した場合も、同様の動作によ
り球面収差を零とするよう、レンズ系22、23を移動
するようにする。また、照明条件の切替え(第1のオプ
チカルインテグレータ系と第2、第3、第4のオプチカ
ルインテグレータ系との切替え、又は第2、第3、第4
のオプチカルインテグレータ系同士の切替え、通常レチ
クルと位相シフトレチクルとの切替え、さらに、フライ
アイレンズの位置の違うオプチカルインテグレータ系同
士の切替え)により、投影光学系内での光束が通過する
位置が変化し、ディストーションが変動する。この照明
条件の切替えの夫々において、結像特性の変化量はバー
コードBCに登録されており、前述の動作と同様にして
主制御装置50はレンズの駆動量を演算する。これに基
づいて、レチクルR(又はレンズエレメント20、2
1)を移動させるようにすればよい。また、これに伴っ
て、焦点位置が変化する場合は、前述の如くフォーカス
センサ30、31にオフセットを加えて、ウエハステー
ジWSを移動することにより合焦基準位置から所定量だ
けオフセットを加えた位置にウエハWを配置する。又
は、フォーカスオフセットは前述の如くレンズ移動によ
り調整してもよい。
Similarly, the spherical aberration can be adjusted according to the switching between the first fly-eye lens system and the third and fourth fly-eye lens systems. Incidentally, even when the phase shift reticle is used in the first fly-eye lens system, the lens systems 22 and 23 are moved so as to make the spherical aberration zero by the same operation. Switching of illumination conditions (switching between the first optical integrator system and the second, third, and fourth optical integrator systems, or switching between the second, third, and fourth optical integrator systems)
Switching between optical integrator systems, switching between a normal reticle and a phase shift reticle, and switching between optical integrator systems with different fly-eye lens positions) changes the position through which the light beam passes in the projection optical system. , Distortion fluctuates. In each of the switching of the illumination conditions, the amount of change in the imaging characteristics is registered in the barcode BC, and the main controller 50 calculates the amount of lens drive in the same manner as the above-described operation. Based on this, the reticle R (or the lens element 20, 2,
What is necessary is just to move 1). If the focus position changes accordingly, the offset is added to the focus sensors 30 and 31 as described above, and the wafer stage WS is moved to add a predetermined amount of offset from the focus reference position. Is placed on the wafer W. Alternatively, the focus offset may be adjusted by moving the lens as described above.

【0054】また、以上ではディストーションに着目し
た動作を説明したが、他の光学特性の変化、例えば、像
面湾曲、倍率変動等についても、上記のような照明条件
の切替えに応じて、レンズ20、21、22、及びレチ
クルの位置を移動させる。尚、照明条件の切替え毎に、
フォーカスキャリブレーションを行ったり、ディストー
ストーション等の計測を行い、補正をかけるようにして
もよい。
In the above description, the operation focusing on distortion has been described. However, with respect to changes in other optical characteristics, for example, curvature of field, fluctuation in magnification, and the like, the lens 20 is switched in accordance with the switching of the illumination conditions as described above. , 21, 22 and the position of the reticle. Each time the lighting conditions are switched,
Correction may be performed by performing focus calibration or measuring distortion or the like.

【0055】また、以上の実施例では、レチクルR、又
は投影光学系のレンズエレメント20、21、22、2
3を移動することとしたが、投影光学系全体を移動する
ことによっても、収差状態を変えることができる。従っ
て、駆動部材により、投影光学系全体を一括して上下動
しても本発明は実現できる。また、レチクルRや投影光
学系全体の移動と一部のレンズの移動を併せて行っても
よい。
In the above embodiment, the reticle R or the lens elements 20, 21, 22, 2 of the projection optical system are used.
3, the aberration state can be changed by moving the entire projection optical system. Therefore, the present invention can be realized even if the entire projection optical system is moved up and down by the driving member. Further, the movement of the reticle R and the entire projection optical system and the movement of some lenses may be performed together.

【0056】尚、以上では投影型の露光装置について述
べたが、反射型でも、反射屈折型でもよい。さらに、投
影光学系が反射鏡を含む、反射屈折型の場合、レンズの
代わりに反射鏡を移動しても同様の効果が得られる。
Although the projection type exposure apparatus has been described above, it may be a reflection type or a catadioptric type. Further, when the projection optical system is a catadioptric type including a reflecting mirror, the same effect can be obtained by moving the reflecting mirror instead of the lens.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上のように本発明ではレチクルパター
ンに応じて照明条件を可変とでき、それぞれの照明条件
下で最良の結像特性を得ることができる。特に通常照明
と輪帯、変形光源との切替えに応じて球面収差を調整す
ることにより、それぞれの照明条件下で、最適な焦点深
度を得ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the illumination conditions can be varied according to the reticle pattern, and the best imaging characteristics can be obtained under each illumination condition. In particular, by adjusting the spherical aberration in accordance with switching between the normal illumination, the annular zone, and the deformed light source, it is possible to obtain an optimum depth of focus under each illumination condition.

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

【図1】本発明の一実施例による投影露光装置の概略的
な構成を示す図、
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to one embodiment of the present invention;

【図2】本発明の一実施例による複数のオプチカルイン
テグレータ系を交換可能に配置する交換機構を示す図、
FIG. 2 is a diagram showing an exchange mechanism for interchangeably arranging a plurality of optical integrator systems according to one embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施例に採用する複数傾斜照明法の
原理を説明する図、
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of a multiple oblique illumination method employed in one embodiment of the present invention;

【図4】本発明の一実施例に採用する複数傾斜照明法に
おけるフライアイレンズ群の配置を説明する図、
FIG. 4 is a view for explaining the arrangement of fly-eye lens groups in the multiple oblique illumination method employed in one embodiment of the present invention;

【図5】本発明の一実施例に採用する通常照明における
球面収差特性を示す図、
FIG. 5 is a diagram showing spherical aberration characteristics in normal illumination employed in an embodiment of the present invention;

【図6】基準部材を用いた投影光学系の結像特性の測定
動作を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of measuring an imaging characteristic of a projection optical system using a reference member.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…オプチカルインテグレータブロック 7、62、63、70…フライアイレンズ 8、32…可変開口絞り 20、21、22、23…レンズエレメント 25、27、29、57、58…駆動素子 30、31…フォーカスセンサ 50…主制御装置 53…制御部 54…駆動系 R…レチクル W…ウエハ WS…ウエハステージ 6 Optical integrator block 7, 62, 63, 70 Fly eye lens 8, 32 Variable aperture stop 20, 21, 22, 23 Lens element 25, 27, 29, 57, 58 Drive element 30, 31 Focus Sensor 50: Main controller 53: Controller 54: Drive system R: Reticle W: Wafer WS: Wafer stage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光源からの照明光をマスクに照射する照明
光学系と、前記照明光を感光基板上に投射する投影光学
系とを備えた投影露光装置において、 前記照明光学系内で前記マスクのパターン面に対して実
質的にフーリエ変換の関係となる所定面上での前記照明
光の光量分布を可変とし、前記感光基板上に転写すべき
パターンの少なくとも一部が周期性を有するとき、前記
パターンの微細度に応じた入射角で前記照明光学系の光
軸に対して前記照明光が傾いて前記マスクに入射するよ
うに、前記所定面上で前記パターンの少なくとも一部が
周期的に配列される方向に関して前記照明光学系の光軸
から偏心した位置に中心を有し、かつ前記微細度に応じ
て前記光軸との距離がほぼ等しく定められる複数の領域
内で前記光量分布を高める変更手段と、 前記光量分布の変更に応じて前記投影光学系の結像特性
を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする投影露
光装置。
1. A an illuminating optical system for irradiating the illumination light from the light source to a mask, a projection exposure apparatus having a projection optical system for projecting the illumination light onto a photosensitive substrate, the mask within the illumination optical system Actual pattern surface
The illumination on a predetermined surface qualitatively related to a Fourier transform
The light intensity distribution of light should be variable and should be transferred onto the photosensitive substrate
When at least a part of the pattern has periodicity,
Light of the illumination optical system at an incident angle corresponding to the fineness of the pattern
The illumination light is inclined with respect to the axis and enters the mask.
As described above, at least a part of the pattern is formed on the predetermined surface.
The optical axis of the illumination optical system with respect to the direction periodically arranged
Has a center at a position eccentric from, and according to the fineness
Regions where the distance from the optical axis is determined to be substantially equal
A projection exposure apparatus comprising: a change unit for increasing the light amount distribution within the unit; and an adjustment unit for adjusting the imaging characteristics of the projection optical system according to the change in the light amount distribution .
【請求項2】前記変更手段は、前記複数の領域で前記光
量分布を高めるとき、前記照明光を前記照明光学系の光
軸外に分布させる光学部材を前記光源と前記照明光学系
内のオプチカルインテグレータとの間に配置することを
特徴とする請求項1に記載の投影露光装置。
2. The method according to claim 1, wherein the changing unit is configured to control the light in the plurality of areas.
When increasing the amount distribution, the illumination light is converted to light of the illumination optical system.
An optical member for distributing off-axis the light source and the illumination optical system;
Between the optical integrator in the
The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記変更手段は、前記光量分布を変更する
ために、前記光源と前記照明光学系内のオプチカルイン
テグレータとの間に配置される光学部材を、前記変更後
の光量分布に応じて選択される他の光学部材と交換する
ことを特徴とする請求項に記載の投影露光装置。
3. An optical system according to claim 1, wherein said changing means changes the light amount distribution.
After the change, the optical member disposed between the
2. The projection exposure apparatus according to claim 1 , wherein the optical system is replaced with another optical member selected according to the light amount distribution of the projection light.
【請求項4】前記光学部材はプリズム又は回折素子であ
ることを特徴とする請求項3に記載の投影露光装置。
4. The optical member is a prism or a diffraction element.
4. The projection exposure apparatus according to claim 3, wherein:
【請求項5】前記調整手段は、前記投影光学系の光学素
又は前記マスクを駆動することを特徴とする請求項
〜4のいずれか一項に記載の投影露光装置。
Wherein said adjusting means according to claim 1, characterized in that for driving the optical element or the mask of the projection optical system
The projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
【請求項6】前記複数の領域は、前記所定面上で、前記
パターンの少なくとも一部が周期的に配列される第1方
向と直交する第2方向とほぼ平行で、かつ前記第1方向
に関して前記照明光学系の光軸から前記パターンの前記
第1方向の微細度に応じた距離だけ離れた一対の第1線
分上に配置されることを特徴とする請求項1〜5のいず
れか一項に記載の投影露光装置。
6. The method according to claim 1, wherein the plurality of regions are on the predetermined surface.
First type in which at least a part of the pattern is periodically arranged
Direction substantially parallel to a second direction orthogonal to the first direction, and the first direction
With respect to the pattern of the pattern from the optical axis of the illumination optical system
A pair of first lines separated by a distance corresponding to the fineness in the first direction
6. A method according to claim 1, wherein the first and second parts are arranged on a minute.
The projection exposure apparatus according to claim 1.
【請求項7】前記パターンの少なくとも一部が前記第2
方向にも周期的に配列されるとき、前記複数の領域は、
前記所定面上で前記第1方向とほぼ平行で、かつ前記第
2方向に関して前記照明光学系の光軸から前記パターン
の前記第2方向の微細度に応じた距離だけ離れた一対の
第2線分、及び前記一対の第1線分の各線分上に配置さ
れることを特徴とする請求項6に記載の投影露光装置。
7. The method according to claim 1, wherein at least a part of the pattern is the second pattern.
When also periodically arranged in the direction, the plurality of regions,
On the predetermined surface, substantially parallel to the first direction, and
The pattern from the optical axis of the illumination optical system in two directions
Of a pair separated by a distance corresponding to the fineness in the second direction.
A second segment, and a pair of first segments arranged on each segment;
The projection exposure apparatus according to claim 6, wherein the projection exposure apparatus is used.
【請求項8】前記複数の領域は、前記一対の第1線分と
前記一対の第2線分との交点上に配置されることを特徴
とする請求項7に記載の投影露光装置。
8. The plurality of regions are connected to the pair of first line segments.
It is arranged on the intersection with the pair of second line segments.
The projection exposure apparatus according to claim 7, wherein
【請求項9】前記各領域から射出される光束の照射によ
って前記パターンから発生する互いに次数が異なる2つ
の回折光が、前記投影光学系の瞳面上でその光軸からの
距離がほぼ等しい位置を通るように、前記各領域の位置
を決定することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一
項に記載の投影露光装置。
9. A position where two diffracted lights having different orders generated from the pattern by the irradiation of the light beams emitted from the respective regions are located on the pupil plane of the projection optical system and have substantially equal distances from their optical axes. The projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein the position of each of the regions is determined so as to pass through.
【請求項10】前記照明光の波長をλ、前記パターンの
ピッチをPとして、前記入射角ψsinψ=λ/2P
なる関係を満たすように、前記各領域の位置を決定する
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の
投影露光装置。
10. The incident angle ψ is sinψ = λ / 2P, where λ is the wavelength of the illumination light and P is the pitch of the pattern.
The projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the position of each of the regions is determined so as to satisfy the following relationship .
【請求項11】前記パターンが第1及び第2方向にそれ
ぞれ周期的に配列されるとき、前記各領域から射出され
る光束の照射によって前記パターンから発生する0次回
折光、前記0次回折光を中心として前記第1方向に分布
する高次回折光の1つ、及び前記0次回折光を中心とし
て前記第2方向に分布する高次回折光の1つが、前記投
影光学系の瞳面上で光軸からほぼ等距離に分布するよう
に、前記各領域の位置を決定することを特徴とする請求
1〜10のいずれか一項に記載の投影露光装置。
Wherein said pattern it to the first and second directions
Are respectively periodically arranged Rutoki, said emitted from each region
0-order diffracted light generated from said pattern by the irradiation of Ruhikaritaba, the 0 one of higher-order diffracted light distributed to the first direction about the order diffracted light, and distributed in the second direction about the zero-order diffracted light one of the high-order diffracted light, so as to be distributed substantially equidistant from the optical axis on the pupil plane of the projection optical system, any one of claims 1 to 10, characterized in that to determine the position of each region one Item 6. The projection exposure apparatus according to Item 1.
【請求項12】前記複数の領域は、前記所定面上で前記
照明光学系の光軸に対してほぼ対称に配置されることを
特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の投影
露光装置。
12. The method according to claim 11, wherein the plurality of regions are on the predetermined surface.
That they are arranged almost symmetrically with respect to the optical axis of the illumination optical system.
A projection according to any one of the preceding claims, characterized in that it is a projection.
Exposure equipment.
【請求項13】請求項1〜12のいずれか一項に記載の
投影露光装置を用いた素子製造方法。
13. An element manufacturing method using the projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 12 .
【請求項14】照明光学系を通して光源からの照明光を
マスクに照射するとともに、投影光学系を介して前記照
明光で感光基板を露光する投影露光方法において、 前記感光基板上に転写すべきパターンに応じて、前記照
明光学系内前記マスクのパターン面に対して実質的に
フーリエ変換の関係となる所定面上での前記照明光の光
量分布を変更するとともに、前記光量分布の変化に応じ
て前記投影光学系の結像特性を調整し、前記パターンの
少なくとも一部が周期性を有するとき、前記パターンの
微細度に応じた入射角で前記照明光学系の光軸に対して
前記照明光が傾いて前記マスクに入射するように、前記
所定面上で前記パターンの少なくとも一部が周期的に配
列される方向に関して前記照明光学系の光軸から偏心し
た位置に中心を有し、かつ前記微細度に応じて前記光軸
との距離がほぼ等しく定められる複数の領域内で前記光
量分布を高めることを特徴とする投影露光方法。
14. A projection exposure method for irradiating a mask with illumination light from a light source through an illumination optical system and exposing a photosensitive substrate with the illumination light via a projection optical system, wherein the pattern to be transferred onto the photosensitive substrate is provided. Substantially within the illumination optical system with respect to the pattern surface of the mask.
While changing the light amount distribution of the illuminating light on a predetermined surface that is in the relationship of Fourier transform, adjusting the imaging characteristics of the projection optical system according to the change in the light amount distribution ,
When at least a portion has periodicity, the pattern
With respect to the optical axis of the illumination optical system at an incident angle according to the degree of fineness
The illumination light is inclined so as to enter the mask,
At least a part of the pattern is periodically arranged on a predetermined surface.
Decentered from the optical axis of the illumination optical system with respect to the row direction
The optical axis according to the fineness.
The light within a plurality of regions where the distance between
A projection exposure method characterized by increasing the amount distribution .
【請求項15】前記複数の領域で前記光量分布を高める
とき、前記照明光を前記照明光学系の光軸外に分布させ
る光学部材を前記光源と前記照明光学系内のオプチカル
インテグレータとの間に配置することを特徴とする請求
項14に記載の投影露光方法。
15. The light intensity distribution is enhanced in the plurality of regions.
When distributing the illumination light outside the optical axis of the illumination optical system,
Optical member in the illumination optical system and the light source
Claim to be arranged between the integrator
Item 15. The projection exposure method according to Item 14.
【請求項16】前記光量分布を変更するために、前記光
源と前記照明光学系内のオプチカルインテグレータとの
間に配置される光学部材を、前記変更後の光量分布に応
じて選 択される他の光学部材と交換することを特徴とす
る請求項14に記載の投影露光方法。
16. The light source according to claim 16, wherein said light amount distribution is changed.
Source and an optical integrator in the illumination optical system
The optical member disposed between the light sources is adapted to the changed light amount distribution.
Flip to said be replaced with other optical members to be selected by
15. The projection exposure method according to claim 14, wherein
【請求項17】前記複数の領域は、前記所定面上で、前
記パターンの少なくとも一部が周期的に配列される第1
方向と直交する第2方向とほぼ平行で、かつ前記第1方
向に関して前記照明光学系の光軸から前記パターンの前
記第1方向の微細度に応じた距離だけ離れた一対の第1
線分上に配置されることを特徴とする請求項14〜16
のいずれか一項に記載の投影露光方法。
17. The device according to claim 17, wherein the plurality of regions are located on the predetermined surface in front of the predetermined surface.
A first pattern in which at least a part of the pattern is periodically arranged
A direction substantially parallel to a second direction orthogonal to the direction, and the first direction
Direction from the optical axis of the illumination optical system to the front of the pattern
The first pair of first members separated by a distance corresponding to the fineness in the first direction.
17. The image display device according to claim 14, which is arranged on a line segment.
The projection exposure method according to any one of the above.
【請求項18】前記パターンの少なくとも一部が前記第
2方向にも周期的に配列されるとき、前記複数の領域
は、前記所定面上で前記第1方向とほぼ平行で、かつ前
記第2方向に関して前記照明光学系の光軸から前記パタ
ーンの前記第2方向の微細度に応じた距離だけ離れた一
対の第2線分、及び前記一対の第1線分の各線分上に配
置されることを特徴とする請求項17に記載の投影露光
方法。
18. The method according to claim 18, wherein at least a part of said pattern is
When periodically arranged in two directions, the plurality of areas
Is substantially parallel to the first direction on the predetermined surface, and
The pattern from the optical axis of the illumination optical system in the second direction.
At a distance corresponding to the fineness of the screen in the second direction.
Arranged on each of the pair of second line segments and the pair of first line segments.
18. The projection exposure according to claim 17, wherein the projection exposure is performed.
Method.
【請求項19】前記複数の領域は、前記一対の第1線分
と前記一対の第2線分との交点上に配置されることを特
徴とする請求項18に記載の投影露光方法。
19. The plurality of regions include the pair of first line segments.
And a pair of the second line segments.
19. The projection exposure method according to claim 18, wherein:
【請求項20】前記各領域から射出される光束の照射に
よって前記パターンから発生する互いに次数が異なる2
つの回折光が、前記投影光学系の瞳面上でその光軸から
の距離がほぼ等しい位置を通るように、前記各領域の位
置を決定することを特徴とする請求項14〜19のいず
れか一項に記載の投影露光方法。
20. Irradiation of a light beam emitted from each of the regions
Therefore, two different orders generated from the pattern are used.
Two diffracted light beams from its optical axis on the pupil plane of the projection optical system
Position of each of the above regions so that
20. The method according to claim 14, wherein the position is determined.
13. The projection exposure method according to claim 1.
【請求項21】前記照明光の波長をλ、前記パターンの
ピッチをPとして、前記入射角ψがsinψ=λ/2P
なる関係を満たすように、前記各領域の位置を決定する
ことを特徴とする請求項14〜20のいずれか一項に記
載の投影露光方法。
21. The wavelength of the illumination light is λ,
When the pitch is P, the incident angle ψ is sinψ = λ / 2P
Determine the position of each area so as to satisfy the relationship
The method according to any one of claims 14 to 20, wherein
Projection exposure method.
【請求項22】前記パターンが第1及び第2方向にそれ
ぞれ周期的に配列されるとき、前記各領域から射出され
る光束の照射によって前記パターンから発生する0次回
折光、 前記0次回折光を中心として前記第1方向に分布
する高次回折光の1つ、及び前記0次回折光を中心とし
て前記第2方向に分布する高次回折光の1つが、前記投
影光学系の瞳面上で光軸からほぼ等距離に分布するよう
に、前記各領域の位置を決定することを特徴とする請求
項14〜21のいずれか一項に記載の投影露光方法。
22. The method according to claim 19, wherein the pattern is displaced in first and second directions.
When they are periodically arranged, they are emitted from each of the regions.
0 next time generated from the pattern by irradiation of
Folded light, distributed in the first direction around the zero-order diffracted light
One of the higher-order diffracted lights and the zero-order diffracted light as a center.
One of the higher-order diffracted lights distributed in the second direction
Distributed almost equidistant from the optical axis on the pupil plane of the shadow optical system
And determining a position of each of the regions.
Item 22. The projection exposure method according to any one of items 14 to 21.
JP02710792A 1991-10-08 1992-02-14 Projection exposure apparatus and method, and element manufacturing method Expired - Lifetime JP3243818B2 (en)

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