JP3357928B2 - Exposure method, device formation method, and exposure apparatus - Google Patents

Exposure method, device formation method, and exposure apparatus

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JP3357928B2
JP3357928B2 JP17516493A JP17516493A JP3357928B2 JP 3357928 B2 JP3357928 B2 JP 3357928B2 JP 17516493 A JP17516493 A JP 17516493A JP 17516493 A JP17516493 A JP 17516493A JP 3357928 B2 JP3357928 B2 JP 3357928B2
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    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路、液晶
ディスプレイ等の微細パターンの形成に使用される投影
露光装置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 exposure apparatus used for forming fine patterns in semiconductor integrated circuits, liquid crystal displays and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】この種の投影露光装置に使われている投
影光学系は、高度な光学設計、硝材の厳選、超精密加
工、及び精密な組立調整を経て装置内に組み込まれる。
現在、半導体製造工程では水銀ランプのｉ線（波長３６
５ｎｍ）を照明光としてレチクル（マスク）を照射し、
そのレチクル上の回路パターンの透過光を投影光学系を
介して感光基板（ウェハ等）上に結像するステッパーが
主に使われている。また、最近ではエキシマレーザ（波
長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ）を照明光とするエキシマ
ステッパーも使われている。エキシマステッパー用の投
影光学系は屈折レンズのみで構成した場合、使用できる
硝材が石英やホタル石等に限定される。2. Description of the Related Art A projection optical system used in a projection exposure apparatus of this kind is incorporated into the apparatus after advanced optical design, careful selection of glass materials, ultra-precision processing, and precise assembly adjustment.
At present, in the semiconductor manufacturing process, the i-line (wavelength 36
Reticle (mask) with 5 nm) as illumination light,
A stepper that forms an image of transmitted light of a circuit pattern on the reticle on a photosensitive substrate (a wafer or the like) via a projection optical system is mainly used. Also, recently, an excimer stepper using an excimer laser (KrF laser having a wavelength of 248 nm) as illumination light has been used. When the projection optical system for an excimer stepper is constituted by only a refraction lens, usable glass materials are limited to quartz, fluorite and the like.

【０００３】一般に、投影光学系を用いた露光によって
微細なレチクルパターンを感光基板へ忠実に転写するた
めには、投影光学系の解像力と焦点深度（ＤＯＦ）とが
重要なファクタとなっている。現在実用化されている投
影光学系のうち、ｉ線用のもので、開口数（ＮＡ）とし
て０．６程度のものが得られている。使用する照明光の
波長が同じであるとき、投影光学系の開口数を大きくす
ると、それに応じて解像力も向上する。しかしながら、
焦点深度（ＤＯＦ）は開口数ＮＡの増大に伴って減少す
る。焦点深度は照明光の波長をλとしたとき、ＤＯＦ＝
±λ／ＮＡ2 によって定義される。尚、照明光を短波長
化しても解像力は向上するが、同様に短波長化に伴って
焦点深度は減少する。In general, in order to faithfully transfer a fine reticle pattern onto a photosensitive substrate by exposure using a projection optical system, the resolution and depth of focus (DOF) of the projection optical system are important factors. Among projection optical systems currently in practical use, those having an aperture of about 0.6 for i-line are available. When the wavelength of the illumination light to be used is the same, if the numerical aperture of the projection optical system is increased, the resolving power is correspondingly improved. However,
The depth of focus (DOF) decreases as the numerical aperture NA increases. When the wavelength of the illumination light is λ, DOF =
Defined by ± λ / NA 2 . Although the resolving power is improved by shortening the wavelength of the illumination light, the depth of focus also decreases with the shortening of the wavelength.

【０００４】さて、投影光学系の開口数ＮＡを大きくし
て解像力を向上させても、焦点深度（フォーカスマージ
ン）ＤＯＦは開口数の２乗に反比例して減少してしまう
ため、たとえ高開口数の投影光学系が製造できたとして
も、必要な焦点深度が得られないことになり、実用上の
大きな障害となる。例えば照明光の波長をｉ線の３６５
ｎｍとし、開口数を０．６とすると、焦点深度ＤＯＦは
幅で約１μｍ（±０．５μｍ）になってしまい、ウェハ
上の１つのショット領域（２０ｍｍ角〜３０ｍｍ角程
度）内で表面の凹凸や湾曲がＤＯＦ以上の部分について
は解像不良を起こすことになる。またステッパーのシス
テム上でも、ウェハのショット領域毎のフォーカス合わ
せ、レベリング等を格段に高精度に行う必要が生じ、メ
カ系、電気系、ソフトウェアの負担（計測分解能、サー
ボ制御精度、設定時間等の向上努力）が増大することに
なる。Even if the numerical aperture NA of the projection optical system is increased to improve the resolution, the depth of focus (focus margin) DOF decreases in inverse proportion to the square of the numerical aperture. Even if the projection optical system can be manufactured, the required depth of focus cannot be obtained, which is a serious obstacle to practical use. For example, if the wavelength of the illumination light is 365
When the numerical aperture is 0.6 and the numerical aperture is 0.6, the depth of focus DOF is about 1 μm (± 0.5 μm) in width, and the surface of the wafer within one shot area (about 20 mm to 30 mm square) on the wafer. A portion having irregularities or curvatures equal to or larger than DOF causes poor resolution. Also, on the stepper system, it is necessary to perform focusing, leveling, etc. for each shot area of the wafer with extremely high accuracy, and the burden on the mechanical system, electrical system, and software (measurement resolution, servo control accuracy, setting time, etc.) Improvement efforts).

【０００５】そこで本件出願人は、このような投影光学
系の諸問題を解決し、しかも特公昭６２−５０８１１号
公報に開示されているような位相シフトレチクルを使わ
なくとも、高解像力と大きな焦点深度との両方を得るこ
とができる新たな投影露光技術を、例えば特開平４−１
０１１４８号公報、特開平４−２２５３５８号公報で提
案した。この露光技術は、投影光学系は既存のままで、
レチクルへの照明方法を特殊な形体に制御することで見
かけ上の解像力と焦点深度とを増大させるものであり、
ＳＨＲＩＮＣ（Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔ
ｉｏｎ ｂｙＩｌｌｕｍｉＮａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌ）法と呼んでいる。ＳＨＲＩＮＣ法は、レチクルＲ上
のラインアンドスペースパターン（Ｌ＆Ｓパターン）の
ピッチ方向に対称的に傾斜した２つの照明光（又は４つ
の照明光）をレチクルへ照射し、Ｌ＆Ｓパターンから発
生する０次回折光成分と±１次回折光成分の一方とを、
投影光学系の瞳内で光軸に関して対称的に通し、２光束
干渉（一方の１次回折光と０次回折光との干渉）の原理
を利用して、Ｌ＆Ｓパターンの投影像（干渉縞）を生成
するものである。このように２光束干渉を利用した結像
によると、デフォーカス時の波面収差の発生が従来の方
法（通常の垂直照明）の場合よりも押さえられるため、
見かけ上焦点深度が大きくなるのである。Therefore, the present applicant has solved the problems of such a projection optical system, and has a high resolution and a large focus without using a phase shift reticle as disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-50811. A new projection exposure technique that can obtain both the depth and the depth is disclosed in, for example,
No. 01148 and JP-A-4-225358. In this exposure technology, the projection optical system remains the same,
By controlling the illumination method for the reticle to a special shape, the apparent resolution and the depth of focus are increased,
SHRINC (S uper H igh R esolut
ion by I llumi N ation C ontro
l) It is called the law. The SHRINC method irradiates a reticle with two illumination lights (or four illumination lights) symmetrically inclined in a pitch direction of a line-and-space pattern (L & S pattern) on a reticle R, and a zero-order diffracted light generated from the L & S pattern. Component and one of the ± 1st-order diffracted light components,
The projection image (interference fringe) of the L & S pattern is generated using the principle of two-beam interference (interference between one-order diffracted light and zero-order diffracted light) in the pupil of the projection optical system symmetrically with respect to the optical axis. Is what you do. According to the imaging using the two-beam interference as described above, the occurrence of the wavefront aberration at the time of defocus is suppressed as compared with the case of the conventional method (normal vertical illumination).
Apparently, the depth of focus increases.

【０００６】ところが、ＳＨＲＩＮＣ法はレチクル上で
比較的近接したパターン間での光の干渉性を利用して、
解像度や焦点深度の向上を図るものである。すなわち、
レチクル上に形成されるパターンがＬ＆Ｓパターン（格
子）のように周期構造を持つときに所期の効果が得られ
るのであり、例えばコンタクトホールパターン（微小角
パターン）のように孤立的なパターン（他のパターンと
の間隔が比較的離れているパターン）に対してはその効
果が得られない。一般に孤立した微小パターンの場合、
そこからの回折光は回折角度方向にほとんど一様な分布
として発生するため、投影光学系の瞳内では０次回折光
と高次回折光とに明確に分離しないためである。However, the SHRINC method utilizes the coherence of light between relatively close patterns on a reticle,
It is intended to improve resolution and depth of focus. That is,
The desired effect can be obtained when the pattern formed on the reticle has a periodic structure like an L & S pattern (lattice). For example, an isolated pattern (such as a contact hole pattern (micro-angle pattern)) No effect can be obtained for the pattern whose pattern is relatively far from the pattern of FIG. Generally, in the case of isolated minute patterns,
This is because the diffracted light therefrom is generated as a substantially uniform distribution in the direction of the diffraction angle, so that the 0th-order diffracted light and the higher-order diffracted light are not clearly separated in the pupil of the projection optical system.

【０００７】そこで、コンタクトホール等の孤立パター
ンに対して見かけ上の焦点深度を拡大させる露光方法と
して、ウェハ上の１つのショット領域に対する露光を複
数回に分け、各露光の間にウェハを光軸方向に一定量だ
け移動させる方法が、例えば特開昭６３−４２１２２号
公報で提案された。この露光方法はＦＬＥＸ（Ｆｏｃｕ
ｓ Ｌａｔｉｔｕｄｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ＥＸ
ｐｏｓｕｒｅ）法と呼ばれ、コンタクトホール等の孤立
パターンに対しては十分な焦点深度拡大効果を得ること
ができる。しかしながら、ＦＬＥＸ法はわずかにデフォ
ーカスしたコンタクトホール像を多重露光することを必
須とするため、この多重露光で得られる合成光学像、及
び現像後に得られるレジスト像は必然的に鮮鋭度が低下
したものになることは否めない。このため、近接したコ
ンタクトホールパターンの解像度が劣化したり、あるい
は露光量変動に対するマージン（露光量裕度）が低下し
てしまうという問題がある。As an exposure method for increasing the apparent depth of focus for an isolated pattern such as a contact hole, exposure to one shot area on a wafer is divided into a plurality of exposures, and the wafer is moved along the optical axis between each exposure. A method of moving the lens by a certain amount in the direction has been proposed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-42122. This exposure method FLEX (F ocu
s L attitude enhancement EX
This method is called a “posture” method, and a sufficient effect of increasing the depth of focus can be obtained for isolated patterns such as contact holes. However, since the FLEX method requires multiple exposure of a slightly defocused contact hole image, the combined optical image obtained by this multiple exposure and the resist image obtained after development necessarily have reduced sharpness. It cannot be denied. For this reason, there is a problem that the resolution of the adjacent contact hole pattern is degraded, or the margin (exposure amount tolerance) for the exposure amount fluctuation is reduced.

【０００８】最近になって投影光学系の瞳面、すなわち
レチクルパターン面とウェハ表面の双方に対してフーリ
エ変換の関係となる投影光学系の面内に瞳フィルターを
設け、解像度や焦点深度を向上させる提案がなされてい
る。例えば、１９９１年春季応用物理学会の予稿集２９
ａ−ＺＣ−８、９で発表されたＳｕｐｅｒ−ＦＬＥＸ法
がある。Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法は、投影光学系の瞳面
に透明な位相板を設け、この位相板によって結像光に与
えられる複素振幅透過率が光軸から周辺に向かって順次
変化するような特性を持たせたものである。このように
すると、投影光学系によって結像された像はベストフォ
ーカス面（レチクルと共役な面）を中心に光軸方向に一
定の幅（従来よりは広い）でシャープさを保つことにな
り、焦点深度が増大するのである。尚、Ｓｕｐｅｒ Ｆ
ＬＥＸ法のような瞳フィルター、いわゆる多重焦点フィ
ルターについては、昭和３６年１月２３日付で発行され
た機械試験所報告第４０号の「光学系における結像性能
とその改良方法に関する研究」と題する論文中の第４１
頁〜第５５頁に詳しく述べられている。Recently, a pupil filter is provided in the pupil plane of the projection optical system, that is, in the plane of the projection optical system which has a Fourier transform relationship with respect to both the reticle pattern surface and the wafer surface, to improve resolution and depth of focus. Proposals have been made to make this happen. For example, Proceedings 29 of 1991 Spring Applied Physics Society
There is the Super-FLEX method published in a-ZC-8, 9. In the Super FLEX method, a transparent phase plate is provided on a pupil plane of a projection optical system, and a characteristic is provided such that the complex amplitude transmittance given to the imaging light by the phase plate sequentially changes from the optical axis toward the periphery. It is a thing. In this way, the image formed by the projection optical system is kept sharp at a certain width (wider than the conventional one) in the optical axis direction around the best focus plane (a plane conjugate with the reticle), The depth of focus increases. In addition, Super F
A pupil filter such as the LEX method, a so-called multifocal filter, is entitled "Study on Imaging Performance in Optical System and Improvement Method thereof" in Mechanical Testing Laboratory Report No. 40 issued on January 23, 1961. No. 41 in the paper
Details are provided on pages 55-55.

【０００９】さらに瞳フィルターの別の形態として、瞳
面の中心部（光軸近傍）を通る照明光を遮光する瞳フィ
ルターが、例えば特開平４−１７９９５８号公報で提案
されている。この瞳フィルターは、投影光学系の瞳面の
半径（開口数ＮＡに相当）に対して０．５〜０．７倍程
度の半径の円形遮光部を有するものであり、コンタクト
ホールパターンに対して焦点深度を増大させる効果があ
る。Further, as another form of the pupil filter, a pupil filter that blocks illumination light passing through the center of the pupil plane (near the optical axis) is proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-179958. This pupil filter has a circular light-shielding portion having a radius of about 0.5 to 0.7 times the radius (corresponding to the numerical aperture NA) of the pupil plane of the projection optical system. This has the effect of increasing the depth of focus.

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法では、孤立的なコンタクトホー
ルパターンに対して十分な焦点深度増大効果が得られる
ものの、本来のコンタクトホールパターン（暗下地中の
微小明パターン）の近傍に副次的に生じるサブピーク
（リンギング）の強度が比較的強くなってしまう。この
ため、ある程度近接した複数のコンタクトホールパター
ンでは、ホール間のリンギングが重なり合う場所に不必
要なゴーストパターンが転写され、フォトレジストに不
要な膜べりを生じさせてしまうという問題があった。ま
た、投影光学系の瞳面の中心部を遮光する遮光型瞳フィ
ルターにおいては、十分な焦点深度増大効果を得るため
には中心遮光部の面積を大きくする必要があるが、この
場合には遮光による照明光量低下と、前述のＳｕｐｅｒ
ＦＬＥＸ法と同様にリンギングの強度が強くなるとい
う問題があり、十分な焦点深度と近接ホール間での誤転
写防止の両者を同時に満足することは難しい。However, in the conventional Super FLEX method, although a sufficient effect of increasing the depth of focus can be obtained with respect to an isolated contact hole pattern, the original contact hole pattern (a minute bright pattern in a dark background) can be obtained. The intensity of the sub-peak (ringing) which is generated in the vicinity of the pattern) becomes relatively strong. For this reason, in a plurality of contact hole patterns that are somewhat close to each other, an unnecessary ghost pattern is transferred to a place where ringing between the holes overlaps, causing a problem that unnecessary film loss occurs in the photoresist. In a light-shielding pupil filter that shields the center of the pupil plane of the projection optical system, it is necessary to increase the area of the central light-shielding portion in order to obtain a sufficient effect of increasing the depth of focus. And the above-mentioned Super
As with the FLEX method, there is a problem that the strength of ringing is increased, and it is difficult to simultaneously satisfy both a sufficient depth of focus and prevention of erroneous transfer between adjacent holes.

【００１１】本発明はこの様な問題点を鑑みてなされた
ものであり、コンタクトホール等の孤立的なパターンに
対して焦点深度や露光量裕度を増大させるとともに、比
較的近接した複数の孤立パターンの間に誤転写（不要パ
ターンの転写）を生じさせない投影露光装置を提供する
ことを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and increases the depth of focus and the exposure allowance for isolated patterns such as contact holes. It is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus that does not cause erroneous transfer (transfer of an unnecessary pattern) between patterns.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】 上記問題点を解決する
ために請求項１に記載の発明では、パターンが形成され
たマスク（Ｒ）に照明光を照射し、投影光学系（ＰＬ）
を介してパターンを基板（Ｗ）上に転写する露光方法に
おいて、マスクと基板との間の結像光路内のフーリエ変
換面（ＦＴＰ）、又はその近傍において、投影光学系の
光軸（ＡＸ）を中心とした、前記投影光学系の瞳面（Ｆ
ＴＰ）の半径（ｒ２またはｒ３）の０．３〜０．５倍程
度の半径（ｒ１）の円形領域内（Ｓ１）に分布する照明
光を遮光し、パターンの基板上への転写を開始してから
該転写が完了するまでの間に、投影光学系の結像面と基
板とを、前記瞳面の半径と前記円形領域の半径とに基づ
いて定められる量だけ、投影光学系の光軸方向に沿って
相対的に移動することとした。また請求項１５に記載の
発明では、照明光学系（１〜１４）を通してマスク
（Ｒ）上のデバイスパターンに照明光を照射し、投影光
学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上にデバイスパターン
を転写してデバイスを形成する方法であって、基板とし
てフォトレジストが塗布されたウェハ（Ｗ）を用意する
第１工程と、マスクとウェハとの間の結像光路内のフー
リエ変換面（ＦＴＰ）、又はその近傍において、投影光
学系の光軸を中心とした、投影光学系の瞳面の半径の
０．３〜０．５倍程度の半径の円形領域内に分布する照
明光を遮光した状態でデバイスパターンのフォトレジス
ト上への転写を行う第２工程と、第２工程におけるデバ
イスパターンのフォトレジスト上への転写を開始してか
ら該転写が完了するまでの間に、投影光学系の結像面と
ウェハとを、前記瞳面の半径と前記円形領域の半径とに
基づいて定められる量だけ、投影光学系の光軸方向に沿
って相対的に移動する第３工程とを含むこととした。ま
た請求項１６に記載の発明では、パターンが形成された
マスク（Ｒ）を露光用の照明光で照明する照明手段（１
〜１４）と、マスクのパターンから発生した光を入射し
てパターンの像を基板（Ｗ）上に結像投影する投影光学
系（ＰＬ）とを備えた露光装置に、マスクと基板との間
の結像光路内のフーリエ変換面（ＦＴＰ）、又はその近
傍において、投影光学系の光軸（ＡＸ）を中心とした、
前記投影光学系の瞳面（ＦＴＰ）の半径（ｒ２またはｒ
３）の０．３〜０．５倍程度の半径（ｒ１）の円形領域
内に分布する前記照明光を遮光する遮光部材（Ｓ１）
と、パターンの前記基板上への転写を開始してから該転
写が完了するまでの間に、投影光学系の結像面と基板と
を、前記瞳面の半径と前記円形領域の半径とに基づいて
定められる量だけ、投影光学系の光軸方向に沿って相対
的に移動する可動部材（ＷＳＴ）と、を構成することと
した。In order to solve the above problems, according to the first aspect of the present invention, a mask (R) on which a pattern is formed is irradiated with illumination light to form a projection optical system (PL).
In an exposure method for transferring a pattern onto a substrate (W) via a mask, the optical axis (AX) of the projection optical system is located at or near the Fourier transform plane (FTP) in the imaging optical path between the mask and the substrate. Pupil plane of the projection optical system (F
The illumination light distributed in the circular region (S1) having a radius (r1) of about 0.3 to 0.5 times the radius (r2 or r3) of the TP) is shielded, and the transfer of the pattern onto the substrate is started. Before the transfer is completed, the imaging plane of the projection optical system and the substrate are adjusted based on the radius of the pupil plane and the radius of the circular area.
Is relatively moved along the optical axis direction of the projection optical system. In the invention according to claim 15 , the device pattern on the mask (R) is irradiated with illumination light through the illumination optical system (1 to 14), and the device pattern is projected onto the substrate (W) via the projection optical system (PL). A method of transferring a pattern to form a device, comprising: a first step of preparing a wafer (W) coated with a photoresist as a substrate; and a Fourier transform surface (F) in an imaging optical path between the mask and the wafer. (FTP) or in the vicinity thereof, shields illumination light distributed in a circular area centered on the optical axis of the projection optical system and having a radius of about 0.3 to 0.5 times the radius of the pupil plane of the projection optical system. A second step of transferring the device pattern onto the photoresist in a state where the transfer is completed, and a projection optical system between the start of the transfer of the device pattern onto the photoresist in the second step and the completion of the transfer. And the imaging plane And E c, to the radius of said circular area of the pupil plane
A third step of relatively moving along the optical axis direction of the projection optical system by an amount determined based on the third step. In the invention according to claim 16 , the mask (R) on which the pattern is formed is illuminated with illumination light for exposure (1).
To 14) and a projection optical system (PL) for projecting light generated from the pattern of the mask and projecting an image of the pattern onto the substrate (W). At or near a Fourier transform plane (FTP) in the imaging optical path of the projection optical system with the optical axis (AX) of the projection optical system as the center,
The radius (r2 or r2) of the pupil plane (FTP) of the projection optical system
(3) a light shielding member (S1) for shielding the illumination light distributed in a circular area having a radius (r1) of about 0.3 to 0.5 times of (3).
And between the start of the transfer of the pattern onto the substrate and the completion of the transfer, the imaging plane of the projection optical system and the substrate are adjusted to the radius of the pupil plane and the radius of the circular area. On the basis of
A movable member (WST) that relatively moves along the optical axis direction of the projection optical system by a determined amount is configured.

【００１３】[0013]

【００１４】[0014]

【００１５】[0015]

【作用】本発明においては、遮光型瞳フィルターの円形
遮光部の半径を、投影光学系の瞳面半径（投影光学系の
開口数ＮＡに相当する）に対して０．３〜０．５倍程度
に設定したため、従来の瞳フィルターで問題となってい
たリンギングを極めて小さくすることができる。一方、
遮光部半径が小さいために、従来の遮光型瞳フィルター
に比べて光量損失は低減できる反面、焦点深度は低下す
るが、これについてはＦＬＥＸ法の併用により十分な焦
点深度を得ることができる。According to the present invention, the radius of the circular light-shielding portion of the light-shielding pupil filter is 0.3 to 0.5 times the radius of the pupil plane of the projection optical system (corresponding to the numerical aperture NA of the projection optical system). The ringing, which has been a problem in the conventional pupil filter, can be extremely reduced. on the other hand,
Since the light-shielding portion radius is small, the light amount loss can be reduced as compared with the conventional light-shielding pupil filter, but the depth of focus decreases. However, a sufficient depth of focus can be obtained by using the FLEX method in combination.

【００１６】[0016]

【実施例】図１は本発明の実施例による投影露光装置の
全体的な構成を示す。図１において、水銀ランプ１から
放射された高輝度光は楕円鏡２によって第２焦点に収斂
した後、発散光となってコリメータレンズ４に入射す
る。その第２焦点の位置にはロータリーシャッター３が
配置され、照明光の通過、遮断を制御する。コリメータ
レンズ４によってほぼ平行光束に変換された照明光は、
短波長カットフィルター５、干渉フィルター６に入射
し、ここで露光に必要とされる所望のスペクトル、例え
ばｉ線のみが抽出される。干渉フィルター６を射出した
照明光（ｉ線）は、オプチカルインテグレータとしての
フライアイレンズ７に入射する。もちろんｉ線以外の波
長、あるいは複数の波長を使用してもよく、また光源自
体もレーザ等でもよい。FIG. 1 shows the overall configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, high-luminance light emitted from a mercury lamp 1 is converged to a second focal point by an elliptical mirror 2 and then becomes divergent light and enters a collimator lens 4. A rotary shutter 3 is disposed at the position of the second focal point, and controls passage and cutoff of illumination light. The illumination light converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 4 is
The light enters the short-wavelength cut filter 5 and the interference filter 6, where a desired spectrum required for exposure, for example, only i-line, is extracted. The illumination light (i-line) emitted from the interference filter 6 enters a fly-eye lens 7 as an optical integrator. Of course, a wavelength other than the i-line or a plurality of wavelengths may be used, and the light source itself may be a laser or the like.

【００１７】さて、フライアイレンズ７に入射した照明
光（ほぼ平行光束）は、フライアイレンズ７の複数のレ
ンズエレメントによって分割され、各レンズエレメント
の夫々の射出側には２次光源像（水銀ランプ１の発光点
の像）が形成される。従って、フライアイレンズ７の射
出側にはレンズエレメントの数と同じ数の点光源像が分
布し、面光源像が作られる。フライアイレンズ７の射出
側には、面光源像の大きさを調整するための可変絞り８
が設けられる。この絞り８を通った照明光（発散光）は
ミラー９で反射され、集光レンズ系１０に入射した後、
レチクルブラインド１１の矩形の開口部を均一な照度分
布で照射する。図１では、フライアイレンズ７の射出側
に形成される複数の２次光源像（点光源）のうち、光軸
ＡＸ上に位置する１つの２次光源像からの照明光のみを
代表的に図示してある。また、集光レンズ系１０によっ
て、フライアイレンズ７の射出側（２次光源像が形成さ
れる面）はレチクルブラインド１１の矩形開口面に対す
るフーリエ変換面になっている。従って、フライアイレ
ンズ７の複数の２次光源像の夫々から発散して集光レン
ズ系１０に入射した各照明光は、レチクルブラインド１
１上で互いにわずかずつ入射角が異なる平行光束となっ
て重畳される。The illumination light (substantially parallel light beam) incident on the fly-eye lens 7 is divided by a plurality of lens elements of the fly-eye lens 7, and a secondary light source image (mercury) is provided on each exit side of each lens element. An image of the light emitting point of the lamp 1) is formed. Therefore, the same number of point light source images as the number of lens elements are distributed on the exit side of the fly-eye lens 7, and a surface light source image is created. A variable aperture 8 for adjusting the size of the surface light source image is provided on the exit side of the fly-eye lens 7.
Is provided. The illumination light (divergent light) passing through the stop 8 is reflected by a mirror 9 and enters a condenser lens system 10.
The rectangular opening of the reticle blind 11 is irradiated with a uniform illuminance distribution. In FIG. 1, of the plurality of secondary light source images (point light sources) formed on the emission side of the fly-eye lens 7, only illumination light from one secondary light source image located on the optical axis AX is representatively shown. It is shown. The exit side (the surface on which the secondary light source image is formed) of the fly-eye lens 7 is a Fourier transform surface with respect to the rectangular opening surface of the reticle blind 11 by the condenser lens system 10. Therefore, each illumination light diverging from each of the plurality of secondary light source images of the fly-eye lens 7 and entering the condenser lens system 10 is reflected by the reticle blind 1.
1 are superimposed as parallel light beams having slightly different incident angles from each other.

【００１８】レチクルブラインド１１の矩形開口を通過
した照明光はレンズ系１２、ミラー１３を介してコンデ
ンサーレンズ１４に入射し、コンデンサーレンズ１４を
射出する光が照明光ＩＬＢとなってレチクルＲに達す
る。ここでレチクルブラインド１１の矩形開口面とレチ
クルＲのパターン面とは、レンズ系１２とコンデンサー
レンズ１４との合成系によって互いに共役に配置され、
レチクルブラインド１１の矩形開口の像が、レチクルＲ
のパターン面内に形成された矩形のパターン形成領域を
含むように結像される。図１に示すように、フライアイ
レンズ７の２次光源像のうち光軸ＡＸ上に位置する１つ
の２次光源像からの照明光ＩＬＢは、レチクルＲ上では
光軸ＡＸに対して傾きのない平行光束になっているが、
これは投影光学系ＰＬのレチクル側がテレセントリック
だからである。もちろん、フライアイレンズ７の射出側
には光軸ＡＸ上からずれて位置する多数の２次光源像
（軸外の点光源）が形成されるから、それらからの照明
光はいずれもレチクルＲ上では光軸ＡＸに対して傾いた
平行光束となってパターン形成領域内で重畳される。
尚、レチクルＲのパターン面とフライアイレンズ７の射
出側面とが、集光レンズ系１０、レンズ系１２、コンデ
ンサーレンズ１４の合成系によって光学的にフーリエ変
換の関係になっていることは言うまでもない。また、レ
チクルＲへの照明光ＩＬＢの入射角度範囲ψは絞り８の
開口径によって変化し、絞り８の開口径を小さくして面
光源の実質的な面積を小さくすると、入射角度範囲ψも
小さくなる。そのため絞り８は、照明光の空間的コヒー
レンシィを調整することになる。その空間的コヒーレン
シィの度合いを表すファクタとして、照明光ＩＬＢの最
大入射角ψ／２の正弦と投影光学系ＰＬのレチクル側の
開口数ＮＡｒとの比（σ値）が用いられている。このσ
値は通常、σ＝sin(ψ／２）／ＮＡｒで定義され、現在
稼動中のステッパーの多くは、σ＝０．５〜０．７程度
の範囲で使われている。本発明では、そのσ値がどのよ
うな値であってもよく、極端な場合σ＝０．１〜０．３
程度であってもよい。また、必要によっては前述のＳＨ
ＲＩＮＣ法による変形絞りや輪帯絞りを用いてもよい。The illumination light having passed through the rectangular opening of the reticle blind 11 enters the condenser lens 14 via the lens system 12 and the mirror 13, and the light emitted from the condenser lens 14 reaches the reticle R as illumination light ILB. Here, the rectangular opening surface of the reticle blind 11 and the pattern surface of the reticle R are conjugated to each other by a combined system of the lens system 12 and the condenser lens 14,
The image of the rectangular opening of the reticle blind 11 is the reticle R
The image is formed so as to include a rectangular pattern formation region formed in the pattern plane of FIG. As shown in FIG. 1, among the secondary light source images of the fly-eye lens 7, the illumination light ILB from one secondary light source image located on the optical axis AX has a tilt relative to the optical axis AX on the reticle R. There is no parallel light flux,
This is because the reticle side of the projection optical system PL is telecentric. Of course, a large number of secondary light source images (off-axis point light sources) that are offset from the optical axis AX are formed on the exit side of the fly-eye lens 7, and any of the illumination light from them is on the reticle R. In this case, a parallel light beam inclined with respect to the optical axis AX is superimposed in the pattern formation region.
It goes without saying that the pattern surface of the reticle R and the emission side surface of the fly-eye lens 7 are optically Fourier-transformed by the combined system of the condenser lens system 10, the lens system 12, and the condenser lens 14. . Further, the incident angle range の of the illumination light ILB to the reticle R changes depending on the aperture diameter of the stop 8. When the aperture diameter of the stop 8 is reduced to reduce the substantial area of the surface light source, the incident angle range ψ is also reduced. Become. Therefore, the aperture 8 adjusts the spatial coherency of the illumination light. The ratio (σ value) between the sine of the maximum incident angle ψ / 2 of the illumination light ILB and the numerical aperture NAr on the reticle side of the projection optical system PL is used as a factor representing the degree of the spatial coherency. This σ
The value is usually defined as σ = sin (ψ / 2) / NAr, and most of the currently operating steppers are used in the range of σ = about 0.5 to 0.7. In the present invention, the σ value may be any value. In an extreme case, σ = 0.1 to 0.3.
Degree. Also, if necessary, the SH
A deformed stop or an annular stop by the RINC method may be used.

【００１９】さて、レチクルＲのパターン面にはクロム
層によって所定のレチクルパターンが形成されている
が、ここではクロム層が全面に蒸着され、その中に微小
な矩形開口部（クロム層のない透明部）で形成された複
数のコンタクトホールパターンが存在するものとする。
コンタクトホールパターンはウェハＷ上に投影したと
き、０．５μｍ角（又は径）以下の寸法になるように設
計されていることもあり、投影光学系ＰＬの投影倍率Ｍ
を考慮してレチクルＲ上での寸法が決められている。ま
た、互いに隣接するコンタクトホールパターン間の寸法
は、通常１つのコンタクトホールパターンの開口部寸法
に対してかなり大きくなっているため、孤立的な微小パ
ターンとして存在する。すなわち、隣接する２つのコン
タクトホールパターンは、それぞれから発生した光（回
折、散乱光）が、回折格子のように互いに強く影響し合
うことがない程度に離れていることが多い。ところが後
で詳しく述べるが、かなり接近した配置でコンタクトホ
ールパターンを形成したレチクルも存在する。A predetermined reticle pattern is formed on the pattern surface of the reticle R by a chromium layer. Here, a chromium layer is vapor-deposited on the entire surface, and a minute rectangular opening (a transparent film without a chromium layer) is formed therein. It is assumed that there are a plurality of contact hole patterns formed in section (1).
The contact hole pattern may be designed to have a dimension of 0.5 μm square (or diameter) or less when projected onto the wafer W.
In consideration of the above, the size on the reticle R is determined. Further, since the dimension between the contact hole patterns adjacent to each other is usually much larger than the dimension of the opening of one contact hole pattern, the dimension is present as an isolated minute pattern. That is, two adjacent contact hole patterns are often separated to such an extent that light (diffraction, scattered light) generated from each does not strongly influence each other unlike a diffraction grating. However, as will be described in detail later, there is also a reticle in which a contact hole pattern is formed in a very close arrangement.

【００２０】図１において、レチクルＲはレチクルステ
ージＲＳＴに保持され、レチクルＲのコンタクトホール
パターンの光学像（光強度分布）は投影光学系ＰＬを介
してウェハＷの表面のフォトレジスト層に結像される。
ここで、図１中のレチクルＲからウェハＷまでの光路
は、結像光束の主光線のみで示す。そして、投影光学系
ＰＬ内のフーリエ変換面ＦＴＰには、遮光型の瞳フィル
ターＰＦが設けられる。この瞳フィルターＰＦは、瞳面
の最大径をカバーする直径を有し、スライダー機構２０
によって光路外へ退出したり、光路内に進入したりする
ことができる。In FIG. 1, a reticle R is held on a reticle stage RST, and an optical image (light intensity distribution) of a contact hole pattern of the reticle R is formed on a photoresist layer on the surface of the wafer W via a projection optical system PL. Is done.
Here, the optical path from the reticle R to the wafer W in FIG. 1 is indicated only by the principal ray of the imaging light beam. A light-shielding pupil filter PF is provided on the Fourier transform plane FTP in the projection optical system PL. The pupil filter PF has a diameter covering the maximum diameter of the pupil plane, and has a slider mechanism 20.
Can be moved out of the optical path or enter the optical path.

【００２１】仮りにそのステッパーが専らコンタクトホ
ールパターンを露光するために使われるのであれば、瞳
フィルターＰＦは投影光学系ＰＬ内に固定しておいても
よい。しかしながら、複数台のステッパーによってリソ
グラフィ工程の露光作業を行う場合、各ステッパーの最
も効率的な運用を考えると、特定の一台のステッパーを
コンタクトホールパターン専用の露光に割り当てること
は躊躇される。そのため、瞳フィルターＰＦは投影光学
系ＰＬの瞳面（フーリエ変換面）ＦＴＰに対して挿脱可
能に設け、コンタクトホールパターン以外のレチクルパ
ターンの露光時にも、そのステッパーが使えるようにし
ておくことが望ましい。尚、投影光学系によっては、そ
の瞳位置（フーリエ変換面ＦＴＰ）に実効的な瞳径を変
えるための円形開口絞り（ＮＡ可変絞り）を設けること
もある。この場合、ＮＡ絞りと瞳フィルターＰＦは機械
的に干渉しないように、かつできるだけ接近して配置さ
れる。If the stepper is used exclusively for exposing a contact hole pattern, the pupil filter PF may be fixed in the projection optical system PL. However, when performing the exposure operation in the lithography process using a plurality of steppers, it is hesitant to assign a specific one stepper to the exposure dedicated to the contact hole pattern in consideration of the most efficient operation of each stepper. Therefore, the pupil filter PF is provided so as to be insertable into and removable from the pupil plane (Fourier transform plane) FTP of the projection optical system PL so that the stepper can be used even when exposing a reticle pattern other than the contact hole pattern. desirable. Note that, depending on the projection optical system, a circular aperture stop (NA variable stop) for changing the effective pupil diameter may be provided at the pupil position (Fourier transform plane FTP). In this case, the NA stop and the pupil filter PF are arranged so as not to interfere mechanically and as close as possible.

【００２２】さて、ウェハＷは、光軸ＡＸと垂直な面内
で２次元移動（以下、ＸＹ移動とする）するとともに、
光軸ＡＸと平行な方向に微動（以下、Ｚ移動とする）す
るウェハステージＷＳＴ上に保持される。ウェハステー
ジＷＳＴのＸＹ移動、Ｚ移動はステージ駆動ユニット２
２によって行われ、ＸＹ移動に関してはレーザ干渉計２
３による座標計測値に従って制御され、Ｚ移動に関して
はオートフォーカス用のフォーカスセンサー２４の検出
値に従って制御される。ステージ駆動ユニット２２、ス
ライダー機構２０等は、主制御ユニット２５からの指令
で動作する。この主制御ユニット２５は、さらにシャッ
タ駆動ユニット２６へ指令を送り、シャッター３の開閉
を制御するとともに、開口制御ユニット２７へ指令を送
り、絞り８、又はレチクルブラインド１１の各開口の大
きさを制御する。また主制御ユニット２５は、レチクル
ステージＲＳＴへのレチクルの搬送路中に設けられたバ
ーコードリーダー２８が読み取ったレチクル名を入力で
きるようになっている。従って主制御ユニット２５は、
入力したレチクル名に応じてスライダー機構２０の動
作、開口駆動ユニット２７の動作等を統括的に制御し、
絞り８、レチクルブラインド１１の各開口寸法、及び瞳
フィルターＰＦの要、不要を、そのレチクルに合わせて
自動的に調整することができる。The wafer W moves two-dimensionally (hereinafter, referred to as XY movement) in a plane perpendicular to the optical axis AX.
It is held on wafer stage WST that slightly moves (hereinafter, referred to as Z movement) in a direction parallel to optical axis AX. The XY movement and the Z movement of the wafer stage WST are performed by the stage driving unit 2.
2 with respect to the XY movement.
3 and the Z movement is controlled according to the detection value of the focus sensor 24 for autofocus. The stage drive unit 22, the slider mechanism 20, and the like operate according to a command from the main control unit 25. The main control unit 25 further sends a command to the shutter drive unit 26 to control the opening and closing of the shutter 3 and sends a command to the aperture control unit 27 to control the size of each aperture of the aperture 8 or the reticle blind 11. I do. Further, the main control unit 25 can input a reticle name read by a bar code reader 28 provided in a reticle conveyance path to the reticle stage RST. Therefore, the main control unit 25
In accordance with the input reticle name, the operation of the slider mechanism 20, the operation of the aperture drive unit 27, and the like are comprehensively controlled,
The aperture size of the aperture 8 and the reticle blind 11 and the necessity / unnecessity of the pupil filter PF can be automatically adjusted according to the reticle.

【００２３】ここで図１中の投影光学系ＰＬの一部分の
構造を、図２を参照して説明する。図２は全て屈折性硝
材で作られた投影光学系ＰＬの部分的な断面を示し、前
群のレンズ系ＧＡの最下部のレンズＧＡ1 と後群のレン
ズ系ＧＢの最上部のレンズＧＢ1 との間の空間中にフー
リエ変換面（瞳面）ＦＴＰが存在する。投影光学系ＰＬ
は複数枚のレンズを鏡筒で保持しているが、瞳フィルタ
ーＰＦの挿脱のために、鏡筒の一部に開口部を設ける。
また、瞳フィルターＰＦ及びスライダー機構２０の全
部、又は一部を、外気に直接露出させないようなカバー
２０Ｂを、鏡筒の開口部から延設する。このカバー２０
Ｂは外気に浮遊する微小なダストが投影光学系ＰＬの瞳
空間内に進入するのを防ぐ。スライダー機構２０には、
回転モータ、ペンシリンダー、ソレノイド等のアクチュ
エータ２０Ａが結合されている。さらに、鏡筒の一部に
瞳空間に連通する流路Ａｆを設け、パイプ２９を介して
温度制御されたクリーンエアを瞳空間へ供給すること
で、瞳フィルターＰＦの露光光の吸収による温度上昇、
及び瞳空間全体の温度上昇を押さえるようにする。尚、
瞳空間へ強制的に供給されたクリーンエアを、スライダ
ー機構２０、アクチュエータ２０Ａを介して強制的に排
出するようにすれば、スライダー機構２０等で発生した
埃塵が瞳空間内に進入することを防止することができ
る。Here, the structure of a part of the projection optical system PL in FIG. 1 will be described with reference to FIG. Figure 2 shows a partial cross section of the projection optical system PL made in all refractive glass material, the top of the lens GB 1 lens system GB at the bottom of the lens GA 1 and the rear group lens system GA of the front lens group And a Fourier transform plane (pupil plane) FTP exists in the space between. Projection optical system PL
Holds a plurality of lenses in a lens barrel, but an opening is provided in a part of the lens barrel for inserting and removing the pupil filter PF.
Further, a cover 20B that does not directly expose all or a part of the pupil filter PF and the slider mechanism 20 to the outside air is provided from the opening of the lens barrel. This cover 20
B prevents minute dust floating in the outside air from entering the pupil space of the projection optical system PL. The slider mechanism 20 includes
An actuator 20A such as a rotary motor, a pen cylinder, and a solenoid is connected. Further, a channel Af communicating with the pupil space is provided in a part of the lens barrel, and clean air whose temperature is controlled is supplied to the pupil space via the pipe 29, whereby the temperature rise due to the absorption of the exposure light of the pupil filter PF increases. ,
And the temperature rise in the entire pupil space is suppressed. still,
If the clean air forcedly supplied to the pupil space is forcibly discharged through the slider mechanism 20 and the actuator 20A, dust generated by the slider mechanism 20 and the like enters the pupil space. Can be prevented.

【００２４】図３は、本発明による遮光型瞳フィルター
（遮光部材）の構成の一例を示し、本実施例では遮光部
材（例えば金属板等）から輪帯状の領域（正確には４つ
の扇状領域）をくり抜いて光透過部を形成したものであ
る。図３において、４本の遮光部Ｓ2 は中心の円形遮光
部Ｓ1 を外側の輪帯遮光部Ｓ3 に保持するための保持部
材となっている。また、破線円Ｐｕは投影光学系ＰＬの
瞳面を示しており、その半径（最大径、又はＮＡ可変絞
りで規定される径）ｒ2 は投影光学系ＰＬの開口数ＮＡ
に比例する。ここで、輪帯遮光部Ｓ3 の内半径（透過部
の外半径）ｒ3は投影光学系ＰＬの瞳面Ｐｕの最大径よ
りも大きくなるように定められているものとする。従っ
て、瞳面Ｐｕを通過する結像光が輪帯遮光部Ｓ3 で遮光
されることがなくなる。さらに円形遮光部Ｓ1 の半径は
ｒ1 であり、これは前述の瞳面半径ｒ2 に対して０．３
〜０．５倍程度とする。すなわち、半径比ｒ1 ／ｒ2 は
０．３≦ｒ1 ／ｒ2 ≦０．５に定められる。また、円形
遮光部Ｓ1 の中心を投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致さ
せるものとする。FIG. 3 shows an example of the configuration of a light-shielding pupil filter (light-shielding member) according to the present invention. In this embodiment, a light-shielding member (for example, a metal plate or the like) extends from a ring-shaped area (more precisely, four fan-shaped areas). ) Is hollowed out to form a light transmitting portion. 3, four light shielding portion S 2 has a holding member for holding the circular light shielding portion S 1 of the center to the outside of the annular light-blocking portion S 3. The broken circle Pu indicates the pupil plane of the projection optical system PL, and its radius (the maximum diameter or the diameter defined by the NA variable stop) r 2 is the numerical aperture NA of the projection optical system PL.
Is proportional to Here, it is assumed that the inner radius (outer radius of the transmission portion) r 3 of the annular light shielding portion S 3 is determined to be larger than the maximum diameter of the pupil plane Pu of the projection optical system PL. Therefore, it is unnecessary to imaging light passing through the pupil plane Pu is shielded by the annular light-blocking portion S 3. Further, the radius of the circular light shielding portion S 1 is r 1 , which is 0.3 to the aforementioned pupil surface radius r 2 .
About 0.5 times. That is, the radius ratio r 1 / r 2 is determined to be 0.3 ≦ r 1 / r 2 ≦ 0.5. Further, it is assumed to match the center of the circular light shielding portion S 1 to the optical axis AX of the projection optical system PL.

【００２５】ところで、図３では瞳フィルターＰＦの光
透過部の外半径ｒ3 が瞳面半径ｒ2よりも大きいものと
したが、その外半径（輪帯遮光部Ｓ3 の内半径）ｒ3 を
瞳面半径ｒ2 よりも小さくすることで、前述のＮＡ可変
絞りの代わりに、瞳フィルターＰＦによって投影光学系
ＰＬの開口数ＮＡを絞ることもできる。この場合には、
半径比ｒ1 ／ｒ3 を０．３≦ｒ1 ／ｒ3 ≦０．５となる
ようにする。尚、円形遮光部Ｓ1 とＮＡ可変絞りとを組
み合わせて、輪帯遮光部Ｓ3 をＮＡ可変絞りで代用する
ようにしてもよい。また、図３では保持部材Ｓ2 によっ
て結像光の一部が遮光されることになるが、この遮光に
よる悪影響は保持部材Ｓ2 の面積が小さいため、特に問
題となることはない。さらに、本実施例とは別の形態
で、例えば石英基板等の透明基板上に、金属膜等の蒸着
等で中心遮光部Ｓ1 を形成した瞳フィルターを使用して
もよい。但し、この場合には瞳フィルターを投影光学系
ＰＬの光路外に退避させて使用する場合、代わりに、瞳
フィルターと同程度の厚さの透明基板を挿入して、光学
系の収差変動を防止する必要がある。In FIG. 3, the outer radius r 3 of the light transmitting portion of the pupil filter PF is larger than the pupil surface radius r 2 , but the outer radius (the inner radius of the annular light shielding portion S 3 ) r 3. Is smaller than the pupil plane radius r 2 , the numerical aperture NA of the projection optical system PL can be reduced by the pupil filter PF instead of the NA variable stop described above. In this case,
The radius ratio r 1 / r 3 is set to satisfy 0.3 ≦ r 1 / r 3 ≦ 0.5. Incidentally, in combination with the diaphragm circular light shielding portion S 1 and the NA variable, the annular light-blocking portion S 3 may be replaced by NA variable throttle. Although so that a part of the imaging light is shielded by the holding member S 2 in FIG. 3, adverse effects of the shading, because the area of the holding member S 2 is small, not be particularly problematic. Further, in another form the present embodiment, for example, on a transparent substrate such as a quartz substrate, may be used pupil filter forming the central light shielding part S 1 by vapor deposition or the like of the metal film or the like. However, in this case, when the pupil filter is retracted outside the optical path of the projection optical system PL and used, instead, a transparent substrate having a thickness similar to that of the pupil filter is inserted to prevent aberration fluctuation of the optical system. There is a need to.

【００２６】さて、本発明では前述の遮光型瞳フィルタ
ーＰＦ（図３）と従来のＦＬＥＸ法とを併用すること
で、リンギングを極めて小さくし、かつ十分な焦点深度
を得ようとするものである。そこで本実施例では、図１
中のウェハＷを保持するウェハステージＷＳＴが、従来
のＦＬＥＸ法の機能、すなわち露光中にウェハＷを光軸
ＡＸ方向に移動、又は振動させる機能を有する。ここ
で、本発明で用いるＦＬＥＸ法、例えば特開昭６３−４
２１２２号公報に開示されたように１つのショット領域
に対する露光を複数回に分け、各露光の間にウェハを光
軸方向に一定量だけ移動させる方式では、照明光ＩＬＢ
の波長をλ、投影光学系ＰＬのウェハＷ側の開口数をＮ
Ａ、瞳フィルターＰＦの中心遮光部Ｓ1 の半径ｒ1 と投
影光学系ＰＬの開口数ＮＡに相当する瞳面半径ｒ2 との
比をｒ（＝ｒ1 ／ｒ2 、０．３≦ｒ≦０．５）とする
と、光軸方向に関して離散的な複数の露光位置の相互間
隔（すなわちウェハＷの１回当たりの移動量）を、In the present invention, ringing is extremely reduced and a sufficient depth of focus is obtained by using the above-mentioned light-blocking pupil filter PF (FIG. 3) in combination with the conventional FLEX method. . Therefore, in this embodiment, FIG.
The wafer stage WST holding the middle wafer W has a function of the conventional FLEX method, that is, a function of moving or vibrating the wafer W in the optical axis AX direction during exposure. Here, the FLEX method used in the present invention,
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2122, the exposure for one shot area is divided into a plurality of times and the wafer is moved by a fixed amount in the optical axis direction between each exposure.
Is λ, and the numerical aperture on the wafer W side of the projection optical system PL is N.
A, the ratio of the radius r 1 of the center light shielding portion S 1 of the pupil filter PF to the pupil surface radius r 2 corresponding to the numerical aperture NA of the projection optical system PL is r (= r 1 / r 2 , 0.3 ≦ r) ≦ 0.5), the mutual interval between the plurality of exposure positions discrete in the optical axis direction (that is, the movement amount of the wafer W per one time)

【００２７】[0027]

【数１】 (Equation 1)

【００２８】程度に定めることとした。但し、αは０．
８５≦α≦０．９０なる実数である。これは、本件発明
者によってこの移動量が本方式の最適値であることが見
出されたためである。さらに本発明で用いるＦＬＥＸ法
が、露光中にウェハＷを光軸方向に連続的に移動させる
方式である場合には、その移動範囲を、It was decided to the extent. Here, α is 0.
It is a real number satisfying 85 ≦ α ≦ 0.90. This is because the inventor has found that this movement amount is the optimum value of the present method. Further, when the FLEX method used in the present invention is a method of continuously moving the wafer W in the optical axis direction during exposure, the moving range is

【００２９】[0029]

【数２】 (Equation 2)

【００３０】程度以上に定めることとした。但し、αは
０．８５≦α≦０．９０なる実数であり、半径比ｒ（＝
ｒ1 ／ｒ2 ）は０．３≦ｒ≦０．５なる関係を満足す
る。これも、この移動範囲が本方式の最適値であること
が見出されたためである。また、特にウェハＷを振動さ
せる場合には、その振幅を上記２つの移動量の中間程度
以上に定めるとよい。It was decided to be more than the extent. Here, α is a real number satisfying 0.85 ≦ α ≦ 0.90, and the radius ratio r (=
r 1 / r 2 ) satisfies the relationship of 0.3 ≦ r ≦ 0.5. This is also because this moving range was found to be the optimum value of the present method. In particular, when the wafer W is vibrated, it is preferable that the amplitude is set to be equal to or more than the middle between the two movement amounts.

【００３１】また、前述の如くウェハを連続的に移動さ
せつつも、ウェハの移動速度を適切に制御することで段
階的（離散的）な移動方式とほぼ同等の効果が得られる
方式が、例えば特開平５−１３３０５号公報、特開平５
−４７６２５号公報で提案されている。本方式を採用す
る場合には、その移動量は前述した段階的な移動方式に
おける離散的な複数の露光位置の相互間隔と同程度、も
しくはそれ以上とする。As described above, there is a method in which the same effect as a stepwise (discrete) moving method can be obtained by appropriately controlling the moving speed of the wafer while continuously moving the wafer, as described above. JP-A-5-13305, JP-A-5-5305
No. -47625. In the case of employing this method, the amount of movement is approximately equal to or greater than the mutual interval between a plurality of discrete exposure positions in the stepwise movement method described above.

【００３２】尚、前述の如くウェハＷを段階的、又は連
続的に移動しながら露光を行う場合には、投影光学系Ｐ
Ｌのベストフォーカス位置を中心として、光軸方向にほ
ぼ対称になる範囲でウェハＷを移動するものとする。ま
た、以上の説明では０．８５≦α≦０．９０とする、す
なわちＦＬＥＸ法での相対移動量がその最適値に対して
幅で５％変化してもよいものとした。これが最適範囲で
はあるが、例えば±１０％程度変化しても実用上問題な
い。When exposure is performed while moving the wafer W stepwise or continuously as described above, the projection optical system P
It is assumed that the wafer W is moved in a range that is substantially symmetric in the optical axis direction with the L best focus position as the center. In the above description, it is assumed that 0.85 ≦ α ≦ 0.90, that is, the relative movement amount in the FLEX method may vary by 5% with respect to the optimum value. Although this is the optimum range, there is no practical problem even if it changes by about ± 10%, for example.

【００３３】ところで、前述したウェハＷの移動に際し
ては、ウェハステージＷＳＴ内部のウェハ移動機構にエ
ンコーダ等の位置測定器を設けて、その測定値を基にウ
ェハステージＷＳＴの移動を制御してもよく、あるいは
図１中のフォーカスセンサー２４等の検出値を基にウェ
ハステージＷＳＴを制御してもよい。また、露光中にウ
ェハＷの代わりにレチクルＲを移動するようにしてもよ
いが、この場合は投影光学系ＰＬの縦倍率（＝横倍率の
次乗）だけ移動量を大きくする必要がある。すなわち、
例えば投影光学系が５倍系（１／５縮小露光）であれ
ば、レチクルＲの移動量はウェハＷの移動量の２５倍と
なる。尚、投影光学系ＰＬを構成する少なくとも一部の
光学素子を移動する、又はレチクルＲに照射する照明光
ＩＬＢの波長をわずかに変えて、投影光学系ＰＬの結像
面を光軸方向にシフトさせるように構成してもよい。こ
のとき、結像面のシフト量は前述したウェハＷの移動量
と同程度とする。When the wafer W is moved, a position measuring device such as an encoder may be provided in the wafer moving mechanism inside the wafer stage WST, and the movement of the wafer stage WST may be controlled based on the measured value. Alternatively, wafer stage WST may be controlled based on a detection value of focus sensor 24 or the like in FIG. In addition, the reticle R may be moved instead of the wafer W during exposure, but in this case, the movement amount needs to be increased by the vertical magnification (= the next power of the horizontal magnification) of the projection optical system PL. That is,
For example, if the projection optical system is a five-fold system (1/5 reduction exposure), the moving amount of the reticle R is 25 times the moving amount of the wafer W. Incidentally, the imaging plane of the projection optical system PL is shifted in the optical axis direction by moving at least a part of the optical elements constituting the projection optical system PL, or by slightly changing the wavelength of the illumination light ILB irradiating the reticle R. You may be comprised so that it may be performed. At this time, the shift amount of the imaging plane is substantially equal to the movement amount of the wafer W described above.

【００３４】次に、本実施例（図３）の瞳フィルターＰ
ＦとＦＬＥＸ法とを併用した場合のシミュレーション結
果を基に、本発明による効果について説明する。図５
は、図３中の遮光部Ｓ1 の半径ｒ1 をｒ1 ＝０．３５×
ｒ2 （ｒ2 は投影光学系ＰＬの開口数ＮＡに相当する瞳
面半径）に設定したときのコンタクトホールパターンの
光学像シミュレーション結果（断面強度分布）である。
ここで、露光条件として照明光ＩＬＢの波長をｉ線の
０．３６５μｍとし、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを
０．５７とし、照明光学系のσ値を０．６とした。ま
た、離散的な２つの位置の各々で露光を行う段階移動方
式のＦＬＥＸ法を併用するものとし、その２つの位置の
間隔（距離）はα＝０．８７として、以下のように定め
た。Next, the pupil filter P of the present embodiment (FIG. 3)
The effects of the present invention will be described based on simulation results when F and the FLEX method are used together. FIG.
Is the radius r 1 of the light-shielding portion S 1 in FIG. 3 r 1 = 0.35 ×
FIG. 6 shows an optical image simulation result (cross-sectional intensity distribution) of a contact hole pattern when r 2 (r 2 is a pupil surface radius corresponding to the numerical aperture NA of the projection optical system PL).
Here, as the exposure conditions, the wavelength of the illumination light ILB was 0.365 μm of the i-line, the numerical aperture NA of the projection optical system PL was 0.57, and the σ value of the illumination optical system was 0.6. In addition, the FLEX method of the stepwise movement method in which exposure is performed at each of two discrete positions is used together, and the interval (distance) between the two positions is determined as follows, with α = 0.87.

【００３５】[0035]

【数３】 (Equation 3)

【００３６】図５（Ａ）は、図４（Ａ）に示すようにウ
ェハ上換算で０．３μｍ角の２個のコンタクトホール
が、エッジ間距離で０．４５μｍ、すなわち中心間距離
で０．７５μｍ（ウェハ上換算値）だけ離れて並んだパ
ターンの像のＡ−Ａ’断面での像強度分布を示してい
る。図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）に示すようにウェハ上換
算で０．３０μｍ角の２個のコンタクトホールが、エッ
ジ間距離で０．７５μｍ、すなわち中心間距離で１．０
５μｍ（ウェハ上換算値）だけ離れて並んだパターンの
Ｂ−Ｂ’断面での像強度分布を示している。図５
（Ａ）、（Ｂ）では共に、実線がベストフォーカス位置
での像強度分布、一点鎖線が±１μｍのデフォーカス位
置での像強度分布、二点鎖線が±２μｍのデフォーカス
位置での像強度分布を表している。また、図５（Ａ）、
（Ｂ）中のＥthはポジ型フォトレジストを完全に溶解す
るのに必要な露光光強度を表している。従って、図中で
この強度値Ｅthのもとでの光学像のスライス幅が、ウェ
ハ上に形成されるホールパターンの径になると考えられ
る。尚、図５（Ａ）、（Ｂ）中の光学像のゲイン（縦方
向倍率）は、強度値Ｅthのもとでの光学像のスライス幅
が、ベストフォーカス位置での像強度分布（実線）で
０．３μｍとなるように定めている。FIG. 5A shows that, as shown in FIG. 4A, two contact holes each having a size of 0.3 μm square on a wafer have a distance between edges of 0.45 μm , that is, a distance between centers.
5 shows the image intensity distribution on the AA ′ section of the images of the patterns arranged at a distance of 0.75 μm (converted value on the wafer). FIG. 5 (B), two contact holes of 0.30μm angle on the wafer terms as shown in FIG. 4 (B), edge
0.75μm di distance, i.e. at a center-to-center distance 1.0
The image intensity distribution on the BB ′ section of the patterns arranged at a distance of 5 μm (converted value on the wafer) is shown. FIG.
In both (A) and (B), the solid line is the image intensity distribution at the best focus position, the one-dot chain line is the image intensity distribution at the ± 1 μm defocus position, and the two-dot chain line is the image intensity at the ± 2 μm defocus position. Represents the distribution. FIG. 5A,
Eth in (B) represents the intensity of exposure light required to completely dissolve the positive photoresist. Therefore, it is considered that the slice width of the optical image under the intensity value Eth in the drawing becomes the diameter of the hole pattern formed on the wafer. Note that the gain (vertical magnification) of the optical image in FIGS. 5A and 5B is such that the slice width of the optical image under the intensity value Eth is the image intensity distribution at the best focus position (solid line). Is determined to be 0.3 μm.

【００３７】図５（Ａ）、（Ｂ）に示した通り本発明に
おいては、ホールパターンの像がベストフォーカス位置
（実線）と±１μｍのデフォーカス位置（一点鎖線）と
でほとんど変化しない（図では両者がほとんど重なって
いる）、すなわち極めて大きな焦点深度でコンタクトホ
ールパターンを投影露光することが可能である。また、
図５（Ａ）に示すように、近接した２個のホールパター
ンに対しても十分な分離能力（解像力）があり、かつ両
ホール間に不要な転写（明ピーク）が生じないという利
点がある。As shown in FIGS. 5A and 5B, in the present invention, the image of the hole pattern hardly changes between the best focus position (solid line) and the ± 1 μm defocus position (dashed line). Are almost overlapped), that is, it is possible to project and expose the contact hole pattern with an extremely large depth of focus. Also,
As shown in FIG. 5A, there is an advantage that there is sufficient separation capability (resolution) even for two adjacent hole patterns, and unnecessary transfer (bright peak) does not occur between the two holes. .

【００３８】図６、図７は、図５とは異なる条件での光
学像シミュレーション結果を示す。図６では、中心遮光
部の半径ｒ1 はｒ1 ＝０．３５×ｒ2 （図５の場合と同
様）であるが、ＦＬＥＸ法としては光軸方向に２．０μ
ｍずつ離れた離散的な３点の各々で露光を行う方式を採
用するものとした。尚、露光条件（ＮＡ、σ、λ）や使
用するパターン等の他の条件は図５と全く同様である。
図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図５（Ａ）、（Ｂ）と同
様に、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すパターンの光学像を示
す。図６（Ａ）、（Ｂ）では共に、ベストフォーカス位
置（実線）、±１μｍのデフォーカス位置（一点鎖
線）、及び±２μｍのデフォーカス位置（二点鎖線）で
の像が全て重なっている、すなわちフォーカス方向（光
軸方向）の極めて広い範囲にわたって非常に良好な像が
得られることがわかる。もちろん、この場合にも、近接
したコンタクトホールの分離能力は極めて高く、リンギ
ングも十分に低く押さえられている。FIGS. 6 and 7 show the results of an optical image simulation under conditions different from those in FIG. In FIG. 6, the radius r 1 of the central light-shielding portion is r 1 = 0.35 × r 2 (similar to the case of FIG. 5), but the FLEX method uses 2.0 μm in the optical axis direction.
A method of performing exposure at each of three discrete points separated by m is adopted. Other conditions such as exposure conditions (NA, σ, λ) and patterns to be used are exactly the same as those in FIG.
FIGS. 6A and 6B show optical images of the patterns shown in FIGS. 4A and 4B, respectively, similarly to FIGS. 5A and 5B. 6A and 6B, the images at the best focus position (solid line), the ± 1 μm defocus position (dashed-dotted line), and the image at the ± 2 μm defocus position (dotted-dotted line) all overlap. That is, it can be seen that a very good image can be obtained over an extremely wide range in the focus direction (optical axis direction). Of course, also in this case, the separation capability of the adjacent contact hole is extremely high, and the ringing is sufficiently low.

【００３９】図７では、中心遮光部の半径ｒ1 をｒ1 ＝
０．４５×ｒ2 とし、ＦＬＥＸ法としては離散的な３点
の各々で露光を行う方式を採用し、かつ各点の間隔をα
＝０．８９として以下のように定めた。尚、露光条件
（ＮＡ、σ、λ）や使用するパターン等の他の条件は図
５と全く同様である。In FIG. 7, the radius r 1 of the central light shielding portion is defined as r 1 =
0.45 × r 2 , the FLEX method adopts a method of exposing at each of three discrete points, and the interval between the points is α
= 0.89 was determined as follows. Other conditions such as exposure conditions (NA, σ, λ) and patterns to be used are exactly the same as those in FIG.

【００４０】[0040]

【数４】 (Equation 4)

【００４１】図７（Ａ）、（Ｂ）でも、図６と同様に極
めて焦点深度が大きく、かつ近接したコンタクトホール
の分離能力も高く、リンギングも小さい良好な像を得る
ことができる。但し、図６の像と比べると、少々だが、
図７の像の方がリンギングが大きくなっている。その一
方で、図７の像の方が図６の像よりも像のピークの高さ
が高くなっており、これは図７の像の方がより大きな露
光量マージンを持っていることを示している。すなわ
ち、露光量の変動（図中では、光学像のゲインの変動、
又はＥthレベルの変動）に対するコンタクトホールのレ
ジストパターンサイズ（図ではＥthでのスライス幅）の
変動が小さいことを表している。7 (A) and 7 (B), as in FIG. 6, it is possible to obtain a good image having an extremely large depth of focus, a high ability to separate a contact hole in close proximity, and a small ringing. However, compared to the image of FIG.
The ringing is larger in the image of FIG. On the other hand, the image of FIG. 7 has a higher image peak height than the image of FIG. 6, indicating that the image of FIG. 7 has a larger exposure margin. ing. That is, the fluctuation of the exposure amount (in the figure, the fluctuation of the gain of the optical image,
This indicates that the variation of the resist pattern size of the contact hole (slice width at Eth in the figure) with respect to the variation of the Eth level) is small.

【００４２】以上のように、リンギングと露光量マージ
ンとは中心遮光部の半径ｒ1 の値によって変動する性能
であり、すなわち半径ｒ1 の値が小さいと、リンギング
は小さくなる一方で、露光量マージンが減少し、半径ｒ
1 の値が大きいと、リンギングは大きくなるが、露光量
マージンは増大する。従って、使用するレチクルパター
ンに応じて半径ｒ1 の値（及びそれによって変わるＦＬ
ＥＸ法の条件）を変化させるようにしてもよい。すなわ
ち、比較的密集したコンタクトホールパターンに対して
は半径ｒ1 が小さい瞳フィルターを使用し、比較的離散
的（孤立的）なコンタクトホールパターンに対しては半
径ｒ1 が大きい瞳フィルターを使用するとよい。As described above, the ringing and the exposure amount margin are performances that vary depending on the value of the radius r 1 of the central light-shielding portion. That is, when the value of the radius r 1 is small, the ringing is reduced while the exposure amount is reduced. The margin is reduced and the radius r
If the value of 1 is large, the ringing increases, but the exposure margin increases. Therefore, depending on the reticle pattern to be used, the value of the radius r 1 (and the FL that varies accordingly)
EX method) may be changed. That is, using a pupil filter with a small radius r 1 for a relatively dense contact hole pattern and using a pupil filter with a large radius r 1 for a relatively discrete (isolated) contact hole pattern. Good.

【００４３】また、これらの瞳フィルターのうち、各種
ホールパターンに対して最も有効な瞳フィルターは、半
径ｒ1 の値が０．３×ｒ2 から０．５×ｒ2 （ｒ2 は投
影光学系の開口数ＮＡに相当した瞳面半径）程度の間で
あることがわかった。すなわち、半径ｒ1 が０．３×ｒ
2 よりも小さいと、露光量マージンが少なすぎ、半径ｒ
1 が０．５×ｒ2 よりも大きいと、リンギングが大きく
なり過ぎてしまう。従って、本発明では半径ｒ1 を０．
３×ｒ2 ≦ｒ1 ≦０．５×ｒ2 の範囲内で設定にするこ
ととした。Among these pupil filters, the most effective pupil filter for various hole patterns has a radius r 1 of 0.3 × r 2 to 0.5 × r 2 (r 2 is a projection optical (Pupil plane radius corresponding to the numerical aperture NA of the system). That is, the radius r 1 is 0.3 × r
If it is smaller than 2 , the exposure margin is too small and the radius r
If 1 is larger than 0.5 × r 2 , the ringing will be too large. Therefore, in the present invention, the radius r 1 is set to 0.
The setting was made within the range of 3 × r 2 ≦ r 1 ≦ 0.5 × r 2 .

【００４４】以上のシミュレーションでは、ＦＬＥＸ法
として離散的な複数点の各々で露光を行う方式を採用す
るものとしたが、この複数点の間隔（数１）についても
本件発明者が行った膨大なシミュレーション結果から得
られた最適値であり、間隔がこれよりも小さいと、焦点
深度増大効果が十分でなく、これより大きいと、いわゆ
る二重焦点化（あるいは三重焦点化）してしまい、やは
り十分な焦点深度を得ることができない。また、シミュ
レーションではＦＬＥＸ法で露光を行う離散的な複数点
は２点又は３点としたが、これは４点以上であっても構
わない。さらにＦＬＥＸ法として、離散的な複数点の各
々で露光を行う代わりに、光軸方向のある範囲内で露光
中にウェハを連続的に移動させる方式を採用しても良
い。この場合、連続的な移動を行う範囲は、上記の離散
的な点の間隔の最適値の、２倍程度以上の範囲とすると
よい。In the above simulation, the FLEX method adopts a method in which exposure is performed at each of a plurality of discrete points, but the interval (Equation 1) between the plurality of points is also enormous as determined by the present inventor. This is the optimal value obtained from the simulation result. If the interval is smaller than this, the effect of increasing the depth of focus is not sufficient. If the interval is larger than this, so-called double focus (or triple focus) is obtained. High depth of focus cannot be obtained. In the simulation, two or three discrete points to be exposed by the FLEX method are used, but the number may be four or more. Further, as the FLEX method, instead of performing exposure at each of a plurality of discrete points, a method of continuously moving a wafer during exposure within a certain range in the optical axis direction may be employed. In this case, the range in which the continuous movement is performed may be a range that is about twice or more the optimum value of the interval between the discrete points.

【００４５】図８は比較のために従来の通常露光でのシ
ミュレーション結果（光学像）を示したものであり、図
８（Ａ）は図４（Ａ）のパターンの光学像、図８（Ｂ）
は図４（Ｂ）のパターンの光学像を示している。図８
（Ａ）、（Ｂ）では、瞳フィルター及びＦＬＥＸ法を用
いないため、共に±１μｍのデフォーカス位置（１点鎖
線）での像はベストフォーカス位置での像（実線）に比
べて大きく劣化している。従って、通常の結像方法では
十分な焦点深度が得られないことがわかる。FIG. 8 shows a simulation result (optical image) of a conventional normal exposure for comparison. FIG. 8A shows an optical image of the pattern of FIG. )
Indicates an optical image of the pattern of FIG. FIG.
In (A) and (B), since the pupil filter and the FLEX method are not used, the image at the defocus position (dashed line) of ± 1 μm is significantly deteriorated compared to the image at the best focus position (solid line). ing. Therefore, it can be understood that a sufficient depth of focus cannot be obtained by the ordinary imaging method.

【００４６】図９も比較のために、通常露光（瞳フィル
ター不使用）にＦＬＥＸ法を適用した場合でのシミュレ
ーション結果を示したものである。図９でのＦＬＥＸ法
は離散的な３点の各々で露光を行うものとし、その間隔
は各１．５μｍとした。図９（Ａ）、（Ｂ）に示すよう
に、通常露光とＦＬＥＸ法との併用でも±１μｍのデフ
ォーカス位置での像（一点鎖線）をベストフォーカス位
置での像（実線）に近づけること、すなわち焦点深度を
増大することは可能ではある。しかしながら、図４
（Ｂ）の如きある程度離れて並ぶホールパターンの像
（図９（Ｂ))では両ホールは完全に分離するが、それよ
りも近接した図４（Ａ）のホールパターンの像（図９
（Ａ))では両ホールの分離が十分でなく、両ホールがつ
ながって形成されてしまう恐れがある。これは、図９
（Ａ）中のホール間の像強度がＥth／２に近づいている
ためである。尚、図５〜図１１中のＥth／２は、ポジ型
フォトレジストで膜ベリが生じ始める露光量にほぼ対応
しているものとする。従って、単なるＦＬＥＸ法では、
両ホールの中間のフォトレジストが膜ベリを起こしてし
まう可能性がある。これに対して、前述の本発明による
像（図５〜図７）では両ホールの中間部の光量は十分に
小さく膜ベリの心配は全くない。FIG. 9 also shows, for comparison, a simulation result when the FLEX method is applied to normal exposure (without using a pupil filter). In the FLEX method in FIG. 9, exposure is performed at each of three discrete points, and the interval is 1.5 μm. As shown in FIGS. 9A and 9B, even when the normal exposure and the FLEX method are used together, the image at the defocus position of ± 1 μm (dashed line) approaches the image at the best focus position (solid line). That is, it is possible to increase the depth of focus. However, FIG.
In the image of the hole pattern arranged at a certain distance (FIG. 9B) as shown in FIG. 9B, both holes are completely separated, but the image of the hole pattern of FIG.
In (A)), both holes are not sufficiently separated, and there is a possibility that both holes are connected and formed. This is shown in FIG.
This is because the image intensity between the holes in (A) approaches Eth / 2. It is assumed that Eth / 2 in FIGS. 5 to 11 substantially corresponds to the exposure amount at which film verging starts to occur in the positive photoresist. Therefore, in the simple FLEX method,
There is a possibility that the photoresist in the middle of both holes may cause film erosion. On the other hand, in the above-mentioned images according to the present invention (FIGS. 5 to 7), the light quantity at the intermediate portion between the two holes is sufficiently small, and there is no concern about film burrs.

【００４７】図１０、図１１は比較のために、従来の２
重焦点型瞳フィルター（位相差フィルター）、一例とし
てＳｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法でのシミュレーション結果を
示したものである。図１０、図１１では、シミュレーシ
ョンの条件（λ、ＮＡ、σ、ホールパターン、フォーカ
ス位置）は全て図５〜図９と同様であるが、瞳フィルタ
ーとしては瞳中心部（例えば光軸を中心とした半径ｒ1
の円形領域内）に分布する結像光と、その周辺部（例え
ば内半径ｒ1 、外半径が投影光学系の最大開口数に相当
する瞳面の最大径となる輪帯領域内）に分布する結像光
とにπ〔rad]の位相差を与える２重焦点フィルターを用
いるものとした。また、図１０ではｒ1＝０．４×
ｒ2 、図１１ではｒ1 ＝０．３×ｒ2 とした。但し、ｒ
2 は瞳面半径、すなわち投影光学系の開口数ＮＡに相当
する。FIGS. 10 and 11 show the conventional 2
FIG. 4 shows a simulation result by a super focus pupil filter (phase difference filter), as an example, by the Super FLEX method. 10 and 11, the simulation conditions ([lambda], NA, [sigma], hole pattern, focus position) are all the same as in Figs. 5 to 9, but the pupil filter has a pupil center (for example, with the optical axis at the center). Radius r 1
Image light distributed in the circular region of the projection optical system and its peripheral portion (for example, in an annular region where the inner radius r 1 and the outer radius are the maximum diameter of the pupil plane corresponding to the maximum numerical aperture of the projection optical system). A bifocal filter that gives a phase difference of π [rad] to the imaging light to be used is used. In FIG. 10, r 1 = 0.4 ×
r 2 , and r 1 = 0.3 × r 2 in FIG. Where r
2 corresponds to the pupil plane radius, that is, the numerical aperture NA of the projection optical system.

【００４８】図１０（Ａ）、（Ｂ）では共に焦点深度は
十分に大きくなっている、すなわちベストフォーカス位
置での像（実線）と±１μｍのデフォーカス位置での像
（一点鎖線）とがほとんど重なっているが、リンギング
は非常に大きくなっている。特に図４（Ｂ）の如きある
程度離れて並ぶホールパターンの像（図１０（Ｂ))で
は、両ホールのリンギングがその中間で加算されて極め
て明るいゴースト像を作り出してしまう。このため、両
ホール間に不要なホールパターンが誤転写されることと
なり、このような瞳フィルターは実際には使用すること
ができない。一方、図１１（Ａ）、（Ｂ）では、図１０
の場合に比べて半径ｒ1 の値が小さくなっているので、
図１０よりもリンギングが多少小さくなるが、その一方
で焦点深度は減少する、すなわちベストフォーカス位置
での像（実線）と±１μｍのデフォーカス位置での像
（一点鎖線）との差が大きくなり、実用上十分な焦点深
度を得ることができない。In both FIGS. 10A and 10B, the depth of focus is sufficiently large, that is, the image at the best focus position (solid line) and the image at the defocus position of ± 1 μm (dashed line) are shown. Almost overlap, but ringing is very large. In particular, in an image of a hole pattern which is arranged at a certain distance as shown in FIG. 4B (FIG. 10B), the ringing of both holes is added in the middle to create an extremely bright ghost image. For this reason, an unnecessary hole pattern is erroneously transferred between the two holes, and such a pupil filter cannot be actually used. On the other hand, in FIGS. 11A and 11B, FIG.
Since the value of the radius r 1 is smaller than in the case of,
Although the ringing is slightly smaller than that in FIG. 10, the depth of focus is reduced, that is, the difference between the image at the best focus position (solid line) and the image at the defocus position of ± 1 μm (dash-dot line) is increased. However, practically sufficient depth of focus cannot be obtained.

【００４９】以上のように、従来提案されている二重焦
点フィルター（位相差フィルター）においては、半径ｒ
1 の値によって焦点深度とリンギングとが大きく変動す
るが、どちらも良好とするような半径ｒ1 の最適化は不
可能である。これに対して本発明においては、既に図５
〜図７に示した通り十分大きな焦点深度を持ちながらリ
ンギングも十分小さく、かつ近接したホールパターンの
分離能力も高いといった、極めて優れた投影露光装置を
実現することができる。As described above, in the conventionally proposed bifocal filter (phase difference filter), the radius r
Although the depth of focus and the ringing greatly vary depending on the value of 1 , it is impossible to optimize the radius r 1 so that both are good. On the other hand, in the present invention, FIG.
As shown in FIG. 7, it is possible to realize an extremely excellent projection exposure apparatus having a sufficiently large depth of focus, a sufficiently small ringing, and a high ability to separate adjacent hole patterns.

【００５０】尚、本発明による瞳フィルターとしての遮
光部材は先に述べたもの以外に、例えば特開平４−１７
９９５８号公報に開示されている各種方法を用いてもよ
い。すなわち、遮光部材として露光光は吸収し、この露
光光と異なる波長域のアライメント用照明光は透過する
ようにしてもよく、あるいは金属板の露光光の吸収によ
る発熱防止のため、液体冷却機構等を設けてもよい。ま
た、上記の遮光部材を露光光を吸収するものではなく、
多層膜等により反射するものとしてもよい。The light-shielding member as a pupil filter according to the present invention is not limited to the one described above, but is disclosed in, for example,
Various methods disclosed in Japanese Patent No. 9958 may be used. That is, the exposure light may be absorbed as a light shielding member, and the alignment illumination light in a wavelength range different from that of the exposure light may be transmitted, or a liquid cooling mechanism or the like may be used to prevent heat generated by absorbing the exposure light from the metal plate. May be provided. In addition, the light shielding member does not absorb the exposure light,
The light may be reflected by a multilayer film or the like.

【００５１】また、前述の実施例（シミュレーション）
では、レチクル上のコンタクトホールパターンとしてウ
ェハ上換算で０．３μｍ角（又は径）のパターン、すな
わち１／５縮小系ならレチクル上では１．５μｍ角（又
は径）を、ウェハ上で０．３μｍ角に転写するものとし
たが、レチクルパターンのサイズは必ずしもウェハ上換
算で所望のサイズでなくてもよい。例えば、ウェハ上換
算で０．４μｍ角となるレチクル上の２μｍ角のホール
パターンがウェハ上で０．３μｍ角となるように、露光
量を調整して転写してもよい。The above embodiment (simulation)
Then, as a contact hole pattern on a reticle, a pattern of 0.3 μm square (or diameter) on a wafer, that is, a 1.5 μm square (or diameter) on a reticle for a ５ reduction system, and a 0.3 μm square on a wafer. Although the transfer is performed at the corner, the size of the reticle pattern is not necessarily required to be a desired size on a wafer. For example, the exposure amount may be adjusted and transferred so that a hole pattern of 2 μm square on the reticle which becomes 0.4 μm square on the wafer becomes 0.3 μm square on the wafer.

【００５２】さらに本発明による投影露光装置に、例え
ば特開平４−１３６８５４号公報、特開平４−１６２０
３９号公報に開示された、いわゆるハーフトーン型位相
シフトレチクルやエッジ強調型位相シフトレチクル等を
併用して露光を行うようにしても良い。Further, the projection exposure apparatus according to the present invention is disclosed in, for example, JP-A-4-136854 and JP-A-4-1620.
Exposure may be performed using a so-called halftone type phase shift reticle, edge enhancement type phase shift reticle, or the like disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 39-39.

【００５３】[0053]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンタク
トホールパターンの転写に際して十分な焦点深度が得ら
れるのみでなく、近接して並ぶ複数のコンタクトホール
パターンの分離能力（解像度）が高く、かつある程度離
れて並ぶコンタクトホール間に不要な誤転写を生じな
い、すなわちリンギングの小さな投影露光装置を実現す
ることができる。As described above, according to the present invention, not only a sufficient depth of focus can be obtained when transferring a contact hole pattern, but also the separation capability (resolution) of a plurality of contact hole patterns arranged in close proximity is high. In addition, it is possible to realize a projection exposure apparatus which does not cause unnecessary erroneous transfer between contact holes arranged at a certain distance, that is, has small ringing.

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

【図１】本発明の実施例による投影露光装置の全体的な
構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１中の投影光学系の一部分の構造を示す断面
図。FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a part of the projection optical system in FIG.

【図３】図１中の遮光型瞳フィルターの具体的な構成の
一例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of a specific configuration of a light-blocking pupil filter in FIG. 1;

【図４】（Ａ）は近接した２個のコンタクトホールを示
す図、（Ｂ）はある程度離れた２個のコンタクトホール
を示す図。4A is a diagram showing two contact holes that are close to each other, and FIG. 4B is a diagram showing two contact holes that are separated to some extent.

【図５】（Ａ）、（Ｂ）は複数のホールパターンに対す
る本発明による効果を像強度分布としてシミュレーショ
ンしたグラフ。5A and 5B are graphs simulating the effect of the present invention on a plurality of hole patterns as an image intensity distribution.

【図６】（Ａ）、（Ｂ）は複数のホールパターンに対す
る本発明による効果を像強度分布としてシミュレーショ
ンしたグラフ。6A and 6B are graphs simulating the effect of the present invention on a plurality of hole patterns as an image intensity distribution.

【図７】（Ａ）、（Ｂ）は複数のホールパターンに対す
る本発明による効果を像強度分布としてシミュレーショ
ンしたグラフ。FIGS. 7A and 7B are graphs simulating the effect of the present invention on a plurality of hole patterns as an image intensity distribution.

【図８】（Ａ）、（Ｂ）は複数のホールパターンに対す
る従来の通常露光法による効果を像強度分布としてシミ
ュレーションしたグラフ。FIGS. 8A and 8B are graphs simulating the effect of a conventional normal exposure method on a plurality of hole patterns as an image intensity distribution.

【図９】（Ａ）、（Ｂ）は複数のホールパターンに対す
る従来の通常露光法とＦＬＥＸ法との併用による効果を
像強度分布としてシミュレーションしたグラフ。FIGS. 9A and 9B are graphs simulating, as an image intensity distribution, the effect of a combination of a conventional normal exposure method and a FLEX method on a plurality of hole patterns.

【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は複数のホールパターンに対
する従来の２重焦点型フィルター（Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥ
Ｘ法）による効果を像強度分布としてシミュレーション
したグラフ。FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a conventional double focus type filter (Super FLE) for a plurality of hole patterns.
X is a graph simulating the effect obtained by the method X) as an image intensity distribution.

【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は複数のホールパターンに対
する従来の２重焦点型フィルター（Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥ
Ｘ法）による効果を像強度分布としてシミュレーション
したグラフ。FIGS. 11A and 11B are diagrams showing a conventional dual focus type filter (Super FLE) for a plurality of hole patterns.
X is a graph simulating the effect obtained by the method X) as an image intensity distribution.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of Signs of Main Parts]

ＰＦ 瞳フィルター ＰＬ 投影光学系 ＡＸ 光軸 Ｐｕ 投影光学系の瞳面 ＦＴＰ フーリエ変換面 Ｒ レチクル Ｗ ウェハ ＷＳＴ ウェハステージ Ｓ1 〜Ｓ3 遮光部PF pupil filter PL projection optical system AX optical axis Pu pupil plane of projection optical system FTP Fourier transform plane R reticle W wafer WST wafer stage S 1 to S 3 light shielding unit

Claims (28)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 パターンが形成されたマスクに照明光を
照射し、投影光学系を介して前記パターンを基板上に転
写する露光方法において、 前記マスクと前記基板との間の結像光路内のフーリエ変
換面、又はその近傍において、前記投影光学系の光軸を
中心とした、前記投影光学系の瞳面の半径の０．３〜
０．５倍程度の半径の円形領域内に分布する前記照明光
を遮光し、 前記パターンの前記基板上への転写を開始してから該転
写が完了するまでの間に、前記投影光学系の結像面と前
記基板とを、前記瞳面の半径と前記円形領域の半径とに
基づいて定められる量だけ、前記投影光学系の光軸方向
に沿って相対的に移動することを特徴とする露光方法。1. An exposure method of irradiating a mask on which a pattern is formed with illumination light and transferring the pattern onto a substrate via a projection optical system, wherein an image forming optical path between the mask and the substrate is provided. On the Fourier transform plane or in the vicinity thereof, the radius of the pupil plane of the projection optical system, which is centered on the optical axis of the projection optical system, is 0.3 to
Shielding the illumination light distributed in a circular area having a radius of about 0.5 times, and starting the transfer of the pattern onto the substrate until the transfer is completed; The imaging plane and the substrate are adjusted to a radius of the pupil plane and a radius of the circular area.
An exposure method characterized by relatively moving along an optical axis direction of the projection optical system by an amount determined based on the distance. 【請求項２】 前記相対的な移動は、前記結像面と前記
基板とを所定量だけ少なくとも１回相対移動することを
含み、 前記所定量は、前記照明光の波長をλ、前記投影光学系
の前記基板側の開口数をＮＡ、前記円形領域の半径と前
記瞳面の半径との比をｒ（但し、０．３≦ｒ≦０．５）
とすると、 λ・α／｛√（１−ｒ 2 ・ＮＡ 2 ）−√（１−ＮＡ 2 ）｝ （但し、αは０．８５≦α≦０．９０なる実数）程度で
あり、 前記光軸方向に前記所定量だけ離れた離散的な複数の位
置の各々で、前記パターンの前記基板上への転写を行う
ことを特徴とする請求項１ に記載の露光方法。2. The method according to claim 1, wherein the relative movement is performed between the image plane and the image plane.
Relative movement of the substrate by a predetermined amount at least once
The predetermined amount includes a wavelength of the illumination light λ, the projection optical system
Is the numerical aperture on the substrate side of NA, the radius of the circular area and
The ratio to the radius of the pupil plane is r (where 0.3 ≦ r ≦ 0.5)
Then, λ · α / {(1-r 2 · NA 2 ) -{ (1-NA 2 )} (where α is a real number of 0.85 ≦ α ≦ 0.90)
And a plurality of discrete positions separated by the predetermined amount in the optical axis direction.
Transferring the pattern onto the substrate in each of the locations
2. The exposure method according to claim 1 , wherein: 【請求項３】 前記相対的な移動は、前記結像面と前記
基板とを連続的に所定量以上相対移動することを含み、 前記所定量は、前記照明光の波長をλ、前記投影光学系
の前記基板側の開口数をＮＡ、前記円形領域の半径と前
記瞳面の半径との比をｒ（但し、０．３≦ｒ≦０．５）
とすると、 λ・２α／｛√（１−ｒ 2 ・ＮＡ 2 ）−√（１−Ｎ
Ａ 2 ）｝ （但し、αは０．８５≦α≦０．９０なる実数）程度で
あり、 前記結像面と前記基板とを前記光軸方向に相対的に前記
所定量以上連続移動さ せながら、前記パターンの前記基
板上への転写を行うことを特徴とする請求項１ に記載の
露光方法。3. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the relative movement is performed between the image plane and the image plane.
Relative movement of the substrate with the substrate continuously for a predetermined amount or more, wherein the predetermined amount is a wavelength of the illumination light λ, the projection optical system
Is the numerical aperture on the substrate side of NA, the radius of the circular area and
The ratio to the radius of the pupil plane is r (where 0.3 ≦ r ≦ 0.5)
Then, λ · 2α / ｛√ (1-r 2 · NA 2 ) -√ (1-N
A 2 )｝ (where α is a real number satisfying 0.85 ≦ α ≦ 0.90)
And the imaging surface and the substrate are relatively positioned in the optical axis direction.
While continuously moving by a predetermined amount or more ,
2. The exposure method according to claim 1 , wherein the image is transferred onto a plate . 【請求項４】 前記所定量は、前記投影光学系の最良結
像面位置を中心として前記光軸方向にほぼ対称になる範
囲であることを特徴とする請求項２又は３に記載の露光
方法。 4. The method according to claim 1, wherein the predetermined amount is the best result of the projection optical system.
A range that is substantially symmetric with respect to the optical axis direction about the image plane position.
The exposure method according to claim 2, wherein the exposure method is an enclosure . 【請求項５】 前記相対的な移動は、前記結像面と前記
基板とを前記光軸方向に所定移動範囲内で相対的に振動
することを含み、 前記所定移動範囲は、前記照明光の波長をλ、前記投影
光学系の前記基板側の開口数をＮＡ、前記円形領域の半
径と前記瞳面の半径との比をｒ（但し、０．３≦ｒ≦
０．５）、αを０．８５≦α≦０．９０なる実数とする
と、 λ・α／｛√（１−ｒ 2 ・ＮＡ 2 ）−√（１−ＮＡ 2 ）｝
と、 λ・２α／｛√（１−ｒ 2 ・ＮＡ 2 ）−√（１−Ｎ
Ａ 2 ）｝との中間程度以上であり、 前記結像面と前記基板とを、前記所定移動範囲内で前記
光軸方向に相対的に振動させながら、前記パターンの前
記基板上への転写を行うことを特徴とする請求項１ に記
載の露光方法。 5. The image forming apparatus according to claim 5, wherein the relative movement is performed between the image plane and the image plane.
The substrate and the substrate are relatively vibrated in the optical axis direction within a predetermined movement range.
The predetermined moving range is such that the wavelength of the illumination light is λ,
The numerical aperture on the substrate side of the optical system is NA, half of the circular area.
The ratio of the diameter to the radius of the pupil plane is represented by r (where 0.3 ≦ r ≦
0.5), α is a real number satisfying 0.85 ≦ α ≦ 0.90
And λ · α / {(1-r 2 · NA 2 ) -{ (1-NA 2 )}
If, λ · 2α / {√ ( 1-r 2 · NA 2) -√ (1-N
A 2 ) which is at least about the middle of｝, and wherein the imaging surface and the substrate are
While oscillating relatively in the optical axis direction,
2. The exposure method according to claim 1 , wherein the image is transferred onto the substrate . 【請求項６】 前記相対的な移動は、前記結像面と前記
基板とを連続的に所定量以上相対移動することを含み、 前記所定量は、前記照明光の波長をλ、前記投影光学系
の前記基板側の開口数をＮＡ、前記円形領域の半径と前
記瞳面の半径との比をｒ（但し、０．３≦ｒ≦０．
５）、αを０．８５≦α≦０．９０なる実数とすると、 λ・α／｛√（１−ｒ 2 ・ＮＡ 2 ）−√（１−ＮＡ 2 ）｝
程度以上であり、 前記結像面と前記基板とを前記光軸方向に相対的に前記
所定量以上連続移動させながら、且つ前記相対移動時の
速度を適切に制御しながら、前記パターンの前記基板上
への転写を行うことを特徴とする請求項１ に記載の露光
方法。 6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the relative movement is performed between the image plane and the image plane.
Relative movement of the substrate with the substrate continuously for a predetermined amount or more, wherein the predetermined amount is a wavelength of the illumination light λ, the projection optical system
Is the numerical aperture on the substrate side of NA, the radius of the circular area and
The ratio with respect to the radius of the pupil plane is r (provided that 0.3 ≦ r ≦ 0.
5), when α is a real number satisfying 0.85 ≦ α ≦ 0.90, λ · α / {(1-r 2 · NA 2 ) -{ (1-NA 2 )}
Degree or more, the imaging surface and the substrate relative to the optical axis direction relative to the
While continuously moving by a predetermined amount or more, and during the relative movement
While properly controlling the speed, the pattern on the substrate
2. The exposure method according to claim 1, wherein the transfer is performed . 【請求項７】 前記相対的な移動は、前記基板を前記光
軸方向に移動することにより、または前記マスクを前記
光軸方向に移動することにより、または前 記投影光学系
を構成する一部の光学素子を前記光軸方向に移動するこ
とにより、または前記照明光の波長を変更することによ
り行われることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項
に記載の露光方法。7. The method according to claim 7, wherein said relative movement includes moving said substrate to said light.
By moving in the axial direction or by moving the mask
By moving in the optical axis direction or previous SL projection optical system,
Moving some of the optical elements constituting the optical axis in the optical axis direction.
Or by changing the wavelength of the illumination light.
The exposure method according to any one of claims 1 to 6, wherein the exposure is performed. 【請求項８】 前記マスク上に形成された前記パターン
に応じて、前記円形領域の半径を決定することを特徴と
する請求項１〜７の何れか一項に記載の露光方法。 8. The pattern formed on the mask
And determining the radius of the circular area according to
The exposure method according to claim 1 . 【請求項９】 前記マスク上のパターンは複数のコンタ
クトホールパターンを含み、 前記コンタクトホールパターンが比較的密集している際
に使用される前記円形領域の半径は、前記コンタクトホ
ールパターンが比較的離散している際に使用される前記
円形領域の半径よりも小さいことを特徴とする請求項８
に記載の露光方法。9. The pattern on the mask includes a plurality of contours.
Include transfected hole pattern, when the contact hole pattern is relatively dense
The radius of the circular area used for the
Used when the rule pattern is relatively discrete
9. The device according to claim 8, wherein the radius is smaller than the radius of the circular region.
Exposure method according to 1. 【請求項１０】 前記円形領域における前記照明光の遮
光は、前記照明光を吸収、または反射することにより行
われることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記
載の露光方法。 10. A shielding of the illumination light in the circular area.
Light is emitted by absorbing or reflecting the illumination light.
The exposure method according to any one of claims 1 to 9, wherein the exposure method is performed. 【請求項１１】 前記投影光学系の前記瞳面及びその近
傍を含む瞳空間に流体を供給することにより、前記瞳空
間の環境を制御することを特徴とする請求項１〜１０の
何れか一項に記載の露光方法。11. The pupil plane of the projection optical system and its vicinity.
By supplying a fluid to the pupil space including the side, the pupil space
11. The environment according to claim 1, wherein the environment is controlled.
The exposure method according to any one. 【請求項１２】 前記照明光は、前記マスクのパターン
面を傾斜照明することを特徴とする請求項１〜１１の何
れか一項に記載の露光方法。 12. The illumination light according to claim 1 , wherein
12. The method according to claim 1, wherein the surface is illuminated obliquely.
The exposure method according to Re or claim. 【請求項１３】 前記マスクは、そのパターン面におい
て、透過光の位相を部分的に異ならしめる位相シフトマ
スクであることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一
項に記載の露光方法。13. The mask according to claim 1, wherein said mask has a pattern surface.
Phase shifter that partially changes the phase of the transmitted light.
13. A disk according to claim 1, wherein
Exposure method according to item . 【請求項１４】 請求項１〜１３の何れか一項に記載の
露光方法を用いて、前記マスク上に形成されたデバイス
パターンを前記基板上に転写する工程を含むことを特徴
とするデバイス形成方法。14. The method according to claim 1, wherein
Device formed on the mask using an exposure method
Transferring a pattern onto the substrate.
Device forming method . 【請求項１５】 照明光学系を通してマスク上のデバイ
スパターンに照明光を照射し、投影光学系を介して基板
上に前記デバイスパターンを転写してデバイスを形成す
る方法であって、 前記基板としてフォトレジストが塗布されたウェハを用
意する第１工程と、 前記マスクと前記ウェハとの間の結像光路内のフーリエ
変換面、又はその近傍において、前記投影光学系の光軸
を中心とした、前記投影光学系の瞳面の半径の０．３〜
０．５倍程度の半径の円形領域内に分布する前記照明光
を遮光した状態で、前記デバイスパターンの前記フォト
レジスト上への転写を行う第２工程と、 前記第２工程における前記デバイスパターンの前記フォ
トレジスト上への転写を開始してから該転写が完了する
までの間に、前記投影光学系の結像面と前記ウェハと
を、前記瞳面の半径と前記円形領域の半径とに基づいて
定められる量だけ、前記投影光学系の光軸方向に沿って
相対的に移動する第３工程と、を含むことを特徴とする
デバイスの形成方法 。15. A device on a mask through an illumination optical system.
Irradiation light is projected on the substrate and the substrate is projected through the projection optical system.
Forming the device by transferring the device pattern
Using a wafer coated with photoresist as the substrate.
A first step, and a Fourier in an imaging optical path between the mask and the wafer.
At or near the conversion plane, the optical axis of the projection optical system
0.3 to the radius of the pupil plane of the projection optical system
The illumination light distributed in a circular area having a radius of about 0.5 times
The light of the device pattern is
A second step of transferring the resist pattern onto a resist; and forming the device pattern in the second step.
The transfer is completed after starting the transfer onto the photoresist
Between the imaging plane of the projection optical system and the wafer
Based on the radius of the pupil plane and the radius of the circular area
By a determined amount along the optical axis direction of the projection optical system
And a third step of relatively moving.
The method of forming the device . 【請求項１６】 パターンが形成されたマスクを露光用
の照明光で照明する照明手段と、前記マスクのパターン
から発生した光を入射して前記パターンの像を基板上に
結像投影する投影光学系とを備えた露光装置において、 前記マスクと前記基板との間の結像光路内のフーリエ変
換面、又はその近傍において、前記投影光学系の光軸を
中心とした、前記投影光学系の瞳面の半径の０．３〜
０．５倍程度の半径の円形領域内に分布する前記照明光
を遮光する遮光部材と、 前記パターンの前記基板上への転写を開始してから該転
写が完了するまでの間に、前記投影光学系の結像面と前
記基板とを、前記瞳面の半径と前記円形領域の半径とに
基づいて定められる量だけ、前記投影光学系の光軸方向
に沿って相対的に移動する可動部材と、を有することを
特徴とする露光装置 。16. A mask having a pattern formed thereon for exposure.
Illumination means for illuminating with the illumination light, and a pattern of the mask
Incident on the substrate and the image of the pattern
An exposure apparatus having a projection optical system for forming and projecting an image, wherein a Fourier transform in an image forming optical path between the mask and the substrate is provided.
In the replacement surface or its vicinity, the optical axis of the projection optical system is
0.3 to the radius of the pupil plane of the projection optical system as the center
The illumination light distributed in a circular area having a radius of about 0.5 times
A light-shielding member for shielding light from the substrate, and starting the transfer of the pattern onto the substrate.
By the time the imaging is completed, the image plane of the projection optical system and the front
The substrate and the radius of the pupil plane and the radius of the circular region.
Based on the optical axis direction of the projection optical system.
And a movable member that moves relatively along
Exposure equipment characterized . 【請求項１７】 前記遮光部材を前記投影光学系の光路
中に挿脱可能とする能動部材を有することを特徴とする
請求項１６に記載の露光装置。17. The optical path of the projection optical system, wherein the light shielding member is provided.
Characterized by having an active member that can be inserted and removed inside
An exposure apparatus according to claim 16 . 【請求項１８】 前記遮光部材と機械的に干渉せず且つ
前記遮光部材に近接して配置され、前記投影光学系の実
効的な瞳半径を設定する開口絞りを有し、 前記瞳面の半径は前記開口絞りにより規定されることを
特徴とする請求項１６又は１７に記載の 露光装置。18. The light-shielding member does not mechanically interfere with the light-shielding member and
The projection optical system is disposed in close proximity to the light shielding member, and
An aperture stop for setting an effective pupil radius, wherein a radius of the pupil plane is defined by the aperture stop.
The exposure apparatus according to claim 16 or 17, wherein 【請求項１９】 前記瞳面又はその近傍において前記遮
光部材の外側で前記照明光を透過せしめる透過部の領域
を、前記遮光部材と協同して規定する輪帯 状遮光部材を
有し、 前記瞳面の半径は、前記輪帯状遮光部材の内半径により
規定されることを特徴とする請求項１６又は１７ に記載
の露光装置。19. The shielding at or near the pupil plane.
A region of a transmission portion that transmits the illumination light outside the light member
And the annular-shaped shielding member defining in cooperation with the light shielding member
And the radius of the pupil plane is determined by the inner radius of the annular light shielding member.
The exposure apparatus according to claim 16 , wherein the exposure apparatus is defined . 【請求項２０】 前記遮光部材は、透明基板上に遮光性
の膜を前記円形領域内に被着したものであることを特徴
とする請求項１６〜１９の何れか一項に記載の露光装
置。20. The light shielding member has a light shielding property on a transparent substrate.
Characterized in that the film is applied in the circular area.
The exposure apparatus according to any one of claims 16 to 19, wherein 【請求項２１】 前記可動部材は、前記結像面と前記基
板とを所定量だけ少なくとも１回相対移動し、 前記所定量は、前記照明光の波長をλ、前記投影光学系
の前記基板側の開口数をＮＡ、前記円形領域の半径と前
記瞳面の半径との比をｒ（但し、０．３≦ｒ≦０．５）
とすると、 λ・α／｛√（１−ｒ 2 ・ＮＡ 2 ）−√（１−ＮＡ 2 ）｝ （但し、αは０．８５≦α≦０．９０なる実数）程度で
あり、 前記光軸方向に前記所定量だけ離れた離散的な複数の位
置の各々で、前記パターンの前記基板上への転写を行う
ことを特徴とする請求項１６〜２０の何れか一項 に記載
の露光装置。21. The movable member, wherein:
Relative to the plate at least once by a predetermined amount , wherein the predetermined amount is a wavelength of the illumination light λ, the projection optical system
Is the numerical aperture on the substrate side of NA, the radius of the circular area and
The ratio to the radius of the pupil plane is r (where 0.3 ≦ r ≦ 0.5)
Then, λ · α / {(1-r 2 · NA 2 ) -{ (1-NA 2 )} (where α is a real number of 0.85 ≦ α ≦ 0.90)
And a plurality of discrete positions separated by the predetermined amount in the optical axis direction.
Transferring the pattern onto the substrate in each of the locations
The exposure apparatus according to any one of claims 16 to 20, wherein: 【請求項２２】 前記可動部材は、前記結像面と前記基
板とを連続的に所定量以上相対移動し、 前記所定量は、前記照明光の波長をλ、前記投影光学系
の前記基板側の開口数をＮＡ、前記円形領域の半径と前
記瞳面の半径との比をｒ（但し、０．３≦ｒ≦０．５）
とすると、 λ・２α／｛√（１−ｒ 2 ・ＮＡ 2 ）−√（１−Ｎ
Ａ 2 ）｝ （但し、αは０．８５≦α≦０．９０なる実数）程度で
あり、 前記結像面と前記基板とを前記光軸方向に相対的に前記
所定量以上連続移動させながら、前記パターンの前記基
板上への転写を行うことを特徴とする請求項１６〜２０
の何れか一項 に記載の露光装置。22. The movable member comprises :
The plate to move relative to a predetermined amount or more continuous, the predetermined amount, the wavelength of the illumination light lambda, the projection optical system
Is the numerical aperture on the substrate side of NA, the radius of the circular area and
The ratio to the radius of the pupil plane is r (where 0.3 ≦ r ≦ 0.5)
Then, λ · 2α / ｛√ (1-r 2 · NA 2 ) -√ (1-N
A 2 )｝ (where α is a real number satisfying 0.85 ≦ α ≦ 0.90)
And the imaging surface and the substrate are relatively positioned in the optical axis direction.
While continuously moving by a predetermined amount or more,
21. Transfer to a plate is performed.
The exposure apparatus according to claim 1. 【請求項２３】 前記所定量は、前記投影光学系の最良
結像面位置を中心 として前記光軸方向にほぼ対称になる
範囲であることを特徴とする請求項２１又は２２に記載
の露光装置。23. The predetermined amount is the best of the projection optical system.
Becomes almost symmetrical in the optical axis direction about the image plane position
23. The exposure apparatus according to claim 21 , wherein the exposure apparatus is a range. 【請求項２４】 前記可動部材は、前記投影光学系を構
成する一部の光学素子または前記基板または前記マスク
を、前記光軸方向に移動することを特徴とする請求項１
６〜２３の何れか一項に記載の露光装置。24. The movable member comprises the projection optical system.
Some optical elements to be formed or the substrate or the mask
Is moved in the direction of the optical axis.
The exposure apparatus according to any one of claims 6 to 23 . 【請求項２５】 前記遮光部材の半径は、前記マスク上
に形成された前記パターンに応じて定められることを特
徴とする請求項１６〜２４の何れか一項に記載の露光装
置。 25. The light shielding member has a radius above the mask.
Is determined in accordance with the pattern formed in
The exposure apparatus according to any one of claims 16 to 24, characterized in that: 【請求項２６】 前記投影光学系の前記瞳面及びその近
傍を含む瞳空間に、温度制御された流体を供給する供給
手段を有し、 前記流体により前記瞳空間の環境を制御することを特徴
とする請求項１６〜２５の何れか一項 に記載の露光装
置。26. The pupil plane of the projection optical system and its vicinity.
Supply to supply temperature-controlled fluid to the pupil space including the side
Means for controlling an environment of the pupil space by the fluid.
The exposure apparatus according to any one of claims 16 to 25 . 【請求項２７】 前記照明手段は、前記マスクのパター
ン面に対して傾斜した照明光を前記マスクに照射するこ
とを特徴とする請求項１６〜２６の何れか一項に記載の
露光装置。27. The illuminating means comprises a mask putter.
Irradiating the mask with illumination light inclined with respect to the mask surface.
The exposure apparatus according to any one of claims 16 to 26, wherein: 【請求項２８】 前記マスクは、そのパターン面におい
て、透過光の位相を部分的に異ならしめる位相シフトマ
スクであることを特徴とする請求項１６〜２７の何れか
一項に記載の露光装置。28. The mask according to claim 28, wherein the mask has a pattern surface.
Phase shifter that partially changes the phase of the transmitted light.
28. A disk according to any one of claims 16 to 27.
The exposure apparatus according to an item.
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