JP5103995B2 - Exposure method and apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

Exposure method and apparatus, and device manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP5103995B2
JP5103995B2 JP2007103342A JP2007103342A JP5103995B2 JP 5103995 B2 JP5103995 B2 JP 5103995B2 JP 2007103342 A JP2007103342 A JP 2007103342A JP 2007103342 A JP2007103342 A JP 2007103342A JP 5103995 B2 JP5103995 B2 JP 5103995B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
pattern
regions
illumination
diffracted light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007103342A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008262997A (en
Inventor
威人 工藤
光一 藤井
茂 蛭川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2007103342A priority Critical patent/JP5103995B2/en
Publication of JP2008262997A publication Critical patent/JP2008262997A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5103995B2 publication Critical patent/JP5103995B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

本発明は、所定パターンをウエハ等の基板上に転写するために使用される露光技術に関し、更に詳しくは所謂変形照明に関連した照明技術を用いる露光技術に関する。更に本発明は、その露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。   The present invention relates to an exposure technique used for transferring a predetermined pattern onto a substrate such as a wafer, and more particularly to an exposure technique using an illumination technique related to so-called modified illumination. The present invention further relates to a device manufacturing technique using the exposure technique.

半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス(電子デバイス又はマイクロデバイス)を製造するためのリソグラフィ工程で、レチクル(又はフォトマスク等)のパターンを被露光基板としてのウエハ(又はガラスプレート等)上に転写するために、ステッパーのような一括露光型又はスキャニング・ステッパーのような走査露光型の露光装置が使用されている。この種の露光装置では、様々のパターンをそれぞれ十分な焦点深度を確保しつつ高解像度でウエハ上に転写するために、様々の照明方式を用いた露光方法が提案されている。   In a lithography process for manufacturing a device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element (electronic device or microdevice), a pattern of a reticle (or photomask) is transferred onto a wafer (or glass plate or the like) as a substrate to be exposed. For this purpose, a batch exposure type exposure apparatus such as a stepper or a scanning exposure type exposure apparatus such as a scanning stepper is used. In this type of exposure apparatus, exposure methods using various illumination methods have been proposed in order to transfer various patterns onto a wafer with high resolution while ensuring a sufficient depth of focus.

例えば、転写対象のパターンが実質的に単独開口からなる孤立的パターンである場合には、露光装置の照明光学系の瞳面において、光軸を中心とする1つの比較的小さい円形領域で照明光の光量を大きくする照明方式、即ち照明光学系のコヒーレンスファクタ(σ値)を比較的小さくする照明方式(小σ照明方式)が有効である。また、転写対象のパターンが、直交する2つの方向に微細な周期(ピッチ)で配列された密集パターンである場合、この密集パターンを深い焦点深度でかつ高解像度でウエハ上に転写するためには、照明光学系の瞳面において、光軸に対して斜め方向に偏心した4個の領域で照明光の光量を大きくする所謂4極照明よりなる変形照明方式(変形光源方式)が有効である(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−176766号公報
For example, when the pattern to be transferred is an isolated pattern substantially consisting of a single aperture, the illumination light is emitted from one relatively small circular area centered on the optical axis on the pupil plane of the illumination optical system of the exposure apparatus. An illumination method that increases the amount of light, that is, an illumination method (small σ illumination method) that relatively reduces the coherence factor (σ value) of the illumination optical system is effective. In addition, when the pattern to be transferred is a dense pattern arranged in two orthogonal directions with a fine cycle (pitch), in order to transfer the dense pattern onto the wafer with a deep focal depth and high resolution. On the pupil plane of the illumination optical system, a modified illumination method (modified light source method) comprising so-called quadrupole illumination is effective in which the amount of illumination light is increased in four regions that are decentered obliquely with respect to the optical axis. For example, see Patent Document 1).
JP 2001-176766 A

最近は、転写対象のパターンとして、所定方向に周期性を持つ密集パターンと、その所定方向にその密集パターンの周期よりも大きい周期で配置された複数のラインパターンとが混在するパターンが用いられることがある。この場合、その密集パターン用の照明光は開口数が大きい方がよいのに対して、そのラインパターン用の照明光は、その密集パターン用の照明光なみに開口数を大きくすると、デフォーカスによる転写像の強度分布の変動が大きくなるという問題があった。そのため、その2種類のパターンを同時にウエハ上に転写する際に、十分な焦点深度が確保できない恐れがあった。   Recently, as a pattern to be transferred, a pattern in which a dense pattern having periodicity in a predetermined direction and a plurality of line patterns arranged in a predetermined direction with a period larger than the period of the dense pattern is used. There is. In this case, the illumination light for the dense pattern should have a large numerical aperture, whereas the illumination light for the line pattern can be defocused if the numerical aperture is increased as much as the illumination light for the dense pattern. There has been a problem that the fluctuation of the intensity distribution of the transferred image becomes large. Therefore, when transferring the two types of patterns onto the wafer at the same time, there is a possibility that a sufficient depth of focus cannot be secured.

本発明は斯かる点に鑑み、周期又は間隔の異なる複数の周期的なパターンを同時に良好に基板上に転写できる露光技術を提供することを目的とする。
また、本発明は、その露光技術を用いて、様々な周期又は間隔で形成された複数のパターンを有するデバイスを高精度に、かつ効率的に製造できるデバイス製造技術を提供することをも目的とする。
In view of the above, an object of the present invention is to provide an exposure technique capable of simultaneously and successfully transferring a plurality of periodic patterns having different periods or intervals onto a substrate.
Another object of the present invention is to provide a device manufacturing technology that can manufacture a device having a plurality of patterns formed at various periods or intervals with high accuracy and efficiency using the exposure technology. To do.

本発明による露光方法は、照明系(12)からの光束でパターンを照明し、その光束でそのパターン及び投影系(PL)を介して基板を露光する露光方法において、そのパターンは、第1方向(X方向)に周期的に形成された第1パターン(32XA)と、その第1方向にその第1パターンの周期よりも長い周期で形成された第2パターン(34X)とを含み、その投影系に、その照明系からの光束がその第2パターンにほぼ垂直に入射したときに、その第2パターンから発生する2次回折光が通過可能な開口絞り(AS)が配置され、その照明系に関する所定面(Q1)におけるその光束の光量分布を、その照明系の光軸に関してその第1方向に対応する方向にほぼ対称に離れて配置された第1及び第2領域(41A,41B)と、その光軸に関してその第1方向に直交する第2方向に対応する方向にほぼ対称に離れて配置された第3及び第4領域(42A,42B)とからなる4つの領域における光量がそれ以外の領域における光量よりも大きくなるように設定するとともに、その第3及び第4領域の位置を、その第3及び第4領域からの光束によってその第2パターンから発生する0次光及び回折光のうち、±1次回折光のうちの少なくとも一方の回折光及び0次光がその投影系を通過し、2次以上の回折光がその投影系を通過しないように設定するものである。 An exposure method according to the present invention illuminates a pattern with a light beam from the illumination system (12), and exposes the substrate with the light beam through the pattern and the projection system (PL). and (X direction) periodically formed first pattern (32XA), and a second pattern formed by a cycle longer than the cycle of the first pattern in a first direction (34X), the projection An aperture stop (AS) through which a second-order diffracted light generated from the second pattern can pass when a light beam from the illumination system is incident on the second pattern substantially perpendicularly to the system. A first and second region (41A, 41B) disposed substantially symmetrically apart in a direction corresponding to the first direction with respect to the optical axis of the illumination system, the light amount distribution of the luminous flux on the predetermined surface (Q1); The light The light quantity in the four areas consisting of the third and fourth areas (42A, 42B) arranged substantially symmetrically in the direction corresponding to the second direction orthogonal to the first direction is the light quantity in the other areas. And the positions of the third and fourth regions are ± 1 out of 0th order light and diffracted light generated from the second pattern by the light flux from the third and fourth regions. It is set so that at least one of the second-order diffracted light and 0th-order light pass through the projection system, and second-order or higher-order diffracted light does not pass through the projection system .

また、本発明による露光装置は、照明系(12)からの光束でパターンを照明し、その光束でそのパターン及び投影系(PL)を介して基板を露光する露光装置において、その照明系に関する所定面におけるその光束の光量分布を設定する光量分布設定機構(4,21,71,72)と、そのパターンに応じてその光量分布設定機構を制御する制御装置(17)とを備え、そのパターンが、第1方向(X方向)に周期的に形成された第1パターン(32XA)と、その第1方向にその第1パターンの周期よりも長い周期で形成された第2パターン(34X)とを含み、その投影系に、その照明系からの光束がその第2パターンにほぼ垂直に入射したときに、その第2パターンから発生する2次回折光が通過可能な開口絞り(AS)が配置されているときに、その制御装置はその光量分布設定機構を制御して、その所定面におけるその光束の光量分布を、その照明系の光軸に関してその第1方向に対応する方向にほぼ対称に離れて配置された第1及び第2領域(41A,41B)と、その光軸に関してその第1方向に直交する第2方向に対応する方向にほぼ対称に離れて配置された第3及び第4領域(42A,42B)とからなる4つの領域における光量がそれ以外の領域における光量よりも大きくなるように設定するとともに、その第3及び第4領域の位置を、その第3及び第4領域からの光束によってその第2パターンから発生する0次光及び回折光のうち、±1次回折光のうちの少なくとも一方の回折光及び0次光がその投影系を通過し、2次以上の回折光がその投影系を通過しないように設定するものである。 An exposure apparatus according to the present invention illuminates a pattern with a light beam from the illumination system (12), and exposes the substrate with the light beam through the pattern and the projection system (PL). A light amount distribution setting mechanism (4, 21, 71, 72) for setting the light amount distribution of the luminous flux on the surface, and a control device (17) for controlling the light amount distribution setting mechanism in accordance with the pattern. The first pattern (32XA) periodically formed in the first direction (X direction) and the second pattern (34X) formed in the first direction with a period longer than the period of the first pattern. seen including, in the projection system, the light beam from the illumination system when incident substantially perpendicularly to the second pattern, that is generated from the second pattern second-order diffracted light aperture passable opening (aS) is arranged When you are, the control unit controls the light intensity distribution setting mechanism, the light amount distribution of the light beam in the predetermined plane, away almost symmetrically in a direction corresponding to the first direction with respect to the optical axis of the illumination system The first and second regions (41A, 41B) arranged and the third and fourth regions (a and b) arranged substantially symmetrically apart in a direction corresponding to the second direction orthogonal to the first direction with respect to the optical axis ( 42A, 42B) is set so that the light quantity in the four areas is larger than the light quantity in the other areas, and the positions of the third and fourth areas are set to the luminous fluxes from the third and fourth areas. Among the 0th-order light and diffracted light generated from the second pattern, at least one of the ± 1st-order diffracted light and 0th-order light pass through the projection system, and the second-order or higher-order diffracted light is projected. Go through the system It is set so that there is no.

また、本発明のデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、そのリソグラフィ工程で本発明の露光方法又は露光装置を用いてパターンを感光体に転写するものである。
なお、以上の本発明の所定要素に付した括弧付き符号は、本発明の一実施形態を示す図面中の部材に対応しているが、各符号は本発明を分かり易くするために本発明の要素を例示したに過ぎず、本発明をその実施形態の構成に限定するものではない。
The device manufacturing method of the present invention is a device manufacturing method including a lithography process, and a pattern is transferred to a photoreceptor using the exposure method or exposure apparatus of the present invention in the lithography process.
In addition, although the reference numerals in parentheses attached to the predetermined elements of the present invention correspond to members in the drawings showing an embodiment of the present invention, each reference numeral of the present invention is provided for easy understanding of the present invention. The elements are merely illustrative, and the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.

本発明の露光方法及び装置によれば、第1及び第2領域からの開口数の大きい照明光によって、第1パターンが変形照明方式で照明されて、基板上に良好に(高解像度にかつ深い焦点深度で)転写される。
また、第3及び第4領域は、照明系の光軸から第2方向(周期方向に直交する方向)に対応する方向に離れているため、その第3及び第4領域からの照明光の第1方向(周期方向)に対する開口数は実質的に小さくなる。従って、その第3及び第4領域からの照明光によって、その第1パターンよりも粗い第2パターンが良好にその基板上に転写される。
According to the exposure method and apparatus of the present invention, the first pattern is illuminated by the modified illumination method with illumination light having a large numerical aperture from the first and second regions, and the substrate is satisfactorily (high resolution and deep). Transferred at depth of focus.
Further, since the third and fourth regions are separated from the optical axis of the illumination system in the direction corresponding to the second direction (direction orthogonal to the periodic direction), the third and fourth regions of the illumination light from the third and fourth regions are separated. The numerical aperture for one direction (periodic direction) is substantially reduced. Accordingly, the second pattern rougher than the first pattern is favorably transferred onto the substrate by the illumination light from the third and fourth regions.

以下、本発明の好ましい第1の実施形態につき図1〜図5を参照して説明する。
図1(A)は、本例のスキャニング・ステッパーよりなる走査露光型の露光装置(投影露光装置)の構成を示し、この図1(A)において、その露光装置は、露光光源1と、露光光源1からの照明光IL(露光用の光束又は露光ビーム)で転写用のパターンが形成されたレチクルRを照明する照明光学系12と、レチクルRの位置及び速度を制御するレチクルステージ系と、レチクルRのパターンの像を基板としてのフォトレジスト(感光材料)が塗布されたウエハW上に投影する投影光学系PLと、ウエハWの位置及び速度を制御するウエハステージ系と、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系17とを含んで構成されている。露光光源1としてはArFエキシマレーザ光源(波長193nm)が使用されている。
Hereinafter, a preferred first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A shows the configuration of a scanning exposure type exposure apparatus (projection exposure apparatus) comprising the scanning stepper of this example. In FIG. 1A, the exposure apparatus includes an exposure light source 1 and an exposure light source. An illumination optical system 12 that illuminates a reticle R on which a transfer pattern is formed with illumination light IL (exposure light beam or exposure beam) from a light source 1; a reticle stage system that controls the position and speed of the reticle R; Projection optical system PL for projecting a pattern image of reticle R onto wafer W coated with a photoresist (photosensitive material) as a substrate, wafer stage system for controlling the position and speed of wafer W, and operation of the entire apparatus And a main control system 17 composed of a computer for overall control. An ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm) is used as the exposure light source 1.

なお、露光光源1としては、KrFエキシマレーザ光源(波長248nm)、F2 レーザ光源(波長157nm)などのレーザ光源、水銀ランプ、又はYAGレーザの高調波発生光源若しくは固体レーザ(例えば半導体レーザ等)等の高調波発生装置なども使用することができる。以下、投影光学系PLの光軸AXに平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内でレチクルR及びウエハWの走査方向に直交する非走査方向(ここでは図1(A)の紙面に平行な方向)にX軸を取り、その走査方向(ここでは図1(A)の紙面に垂直な方向)にY軸を取って説明する。 As the exposure light source 1, a laser light source such as a KrF excimer laser light source (wavelength 248 nm), an F 2 laser light source (wavelength 157 nm), a mercury lamp, a harmonic generation light source of a YAG laser, or a solid-state laser (for example, a semiconductor laser) Harmonic generators such as can also be used. Hereinafter, the Z-axis is parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, and the non-scanning direction (here, the paper surface of FIG. 1A) orthogonal to the scanning direction of the reticle R and the wafer W in a plane perpendicular to the Z-axis. In the following description, the X axis is taken in the direction parallel to the Y axis, and the Y axis is taken in the scanning direction (here, the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1A).

露光光源1から射出された紫外パルス光よりなる照明光ILは、ビームエキスパンダ2により光束の断面形状が所望の形状に変換された後、光路折り曲げ用のミラー3を介して光軸BXに沿って第1の回折光学素子21に入射して、後述のように所定面(本例では、フライアイレンズ5の射出面で、照明光学系12の瞳面Q1に等しい)で所定の光量分布が得られるように複数の方向に回折する光束DLに変換される。回折光学素子21は、駆動部23で回転されるレボルバ24に取り付けられており、レボルバ24には、別の回折特性を持つ第2の回折光学素子22及び他の回折光学素子(不図示)も取り付けられている。主制御系17が、駆動部23を介してレボルバ24の回転角を制御して、照明光ILの光路上に回折光学素子21,22等の何れかを設置することによって、照明条件(照明光学系12の瞳面上での照明光ILの光量分布)を切り替えることができるように構成されている。   The illumination light IL composed of ultraviolet pulse light emitted from the exposure light source 1 is converted into a desired shape by the beam expander 2 and then along the optical axis BX via the optical path bending mirror 3. Then, the light enters the first diffractive optical element 21 and has a predetermined light amount distribution on a predetermined surface (in this example, the exit surface of the fly-eye lens 5 and equal to the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12) as described later. It is converted into a light beam DL that is diffracted in a plurality of directions so as to be obtained. The diffractive optical element 21 is attached to a revolver 24 that is rotated by a drive unit 23. The revolver 24 also includes a second diffractive optical element 22 having other diffraction characteristics and other diffractive optical elements (not shown). It is attached. The main control system 17 controls the rotation angle of the revolver 24 via the drive unit 23 and installs any one of the diffractive optical elements 21, 22, etc. on the optical path of the illumination light IL, so that illumination conditions (illumination optics) The light amount distribution of the illumination light IL on the pupil plane of the system 12 can be switched.

回折光学素子21は、一例として、光透過性の基板上に2方向に規則性を持つ凹凸の格子を形成することによって製造することができる。また、回折光学素子21は、複数枚の位相型の回折格子を組み合わせたものでもよい。これらの場合、回折光学素子21は、位相型であるため、光の利用効率が高いという利点がある。なお、回折光学素子21としては、屈折率分布を回折格子状の分布で変化させた光学素子を使用することも可能である。なお、特定の回折特性を持つ回折光学素子の構造及び製造方法については、例えば本出願人による特開2001−176766号公報に詳細に開示されている。   As an example, the diffractive optical element 21 can be manufactured by forming an uneven grating having regularity in two directions on a light-transmitting substrate. The diffractive optical element 21 may be a combination of a plurality of phase type diffraction gratings. In these cases, since the diffractive optical element 21 is a phase type, there is an advantage that the light use efficiency is high. As the diffractive optical element 21, it is possible to use an optical element in which the refractive index distribution is changed by a diffraction grating distribution. The structure and manufacturing method of a diffractive optical element having specific diffraction characteristics are disclosed in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-176766 by the present applicant.

図1(A)において、回折光学素子21により回折された光束DLは、リレーレンズ4により集光され、第1プリズム71及び第2プリズム72(可動プリズム)を経てオプティカル・インテグレータとしてのフライアイレンズ5の入射面に集光される。この場合、回折光学素子21は、リレーレンズ4の前側焦点よりも僅かに露光光源1側にずれた位置に配置され、フライアイレンズ5の入射面はほぼリレーレンズ4の後側焦点の位置に配置されている。そして、回折光学素子21から互いに異なる方向に回折された複数の光束は、フライアイレンズ5の入射面上で互いに異なる領域に集光されており、フライアイレンズ5の射出面(射出側焦点面)には、ほぼその入射面の光量分布に対応する分布の面光源(本例では多数の光源像からなる2次光源)が形成される。その射出面が照明光学系12の瞳面Q1であり、リレーレンズ4とフライアイレンズ5とからなる合成レンズ系によって、回折光学素子21の射出面とフライアイレンズ5の射出面(瞳面Q1)とはほぼ共役(結像関係)となっている。   In FIG. 1A, a light beam DL diffracted by the diffractive optical element 21 is collected by a relay lens 4 and passes through a first prism 71 and a second prism 72 (movable prism), and a fly-eye lens as an optical integrator. 5 is focused on the incident surface. In this case, the diffractive optical element 21 is arranged at a position slightly shifted to the exposure light source 1 side from the front focal point of the relay lens 4, and the incident surface of the fly-eye lens 5 is substantially at the position of the rear focal point of the relay lens 4. Has been placed. A plurality of light beams diffracted from the diffractive optical element 21 in different directions are collected in different regions on the entrance surface of the fly-eye lens 5, and the exit surface (exit-side focal plane) of the fly-eye lens 5 is collected. ) Is formed with a surface light source (in this example, a secondary light source composed of a large number of light source images) having a distribution substantially corresponding to the light amount distribution on the incident surface. The exit plane is the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12, and the exit plane of the diffractive optical element 21 and the exit plane of the fly-eye lens 5 (pupil plane Q1) are combined by a synthetic lens system including the relay lens 4 and the fly-eye lens 5. ) Is almost conjugate (imaging relationship).

本例では、リレーレンズ4、回折光学素子21、第1プリズム71、及び第2プリズム72を含んで、その所定面での照明光ILを所定の光量分布に設定するための光量分布設定系(成形光学系)が構成されている。なお、この成形光学系はズーム光学系(例えばアフォーカル系)も含んでよく、例えばコヒーレンスファクタ(σ値)などを連続的に変更することができる。さらに、前述の所定面またはその共役面に、例えば交換可能な開口絞りを配置し、回折光学素子との組み合わせで光量損失を抑えつつ特殊な形状の光量分布を設定することとしてもよい。なお、その光量分布が設定される所定面は、瞳面Q1との共役面、又はこれらの近傍の面でもよい。   In this example, the light quantity distribution setting system (including the relay lens 4, the diffractive optical element 21, the first prism 71, and the second prism 72) for setting the illumination light IL on the predetermined surface to a predetermined light quantity distribution ( Molding optical system). Note that this shaping optical system may also include a zoom optical system (for example, an afocal system). For example, the coherence factor (σ value) can be continuously changed. Further, for example, a replaceable aperture stop may be disposed on the predetermined surface or its conjugate surface, and a light amount distribution having a special shape may be set while suppressing loss of light amount in combination with the diffractive optical element. Note that the predetermined plane on which the light quantity distribution is set may be a conjugate plane with the pupil plane Q1 or a plane in the vicinity thereof.

図1(B)に示すように、図1(A)中の第1プリズム71は、照明光学系12の光軸BXを中心とする円形領域で平行平面板71aとなり、その周辺部で凹の円錐体71bとなる部材であり、第2プリズム72は、第1プリズム71に対して凹凸が逆になると共に、第1プリズム71と合わせたときに全体として平行平面板を構成する部材である。プリズム71,72の周辺の円錐部(斜面)を通る光束は、フライアイレンズ5の射出面Q1上で光量が高められる複数の領域を通過する。また、プリズム71,72の少なくとも一方、例えば本例では第2プリズム72のみが光軸BXに沿って不図示の駆動機構によって変位可能に支持されている。本例では、第2プリズム72を光軸BXに沿って変位させて、プリズム71及び72の間隔を変えることによって、フライアイレンズ5の射出面(瞳面Q1)における光量の大きい複数の領域の位置を半径方向に調整できる。即ち、レチクルRのパターン面がほぼ平行に配置されるXY平面のX方向、Y方向に対応する、その射出面又は瞳面Q1(所定面)上での直交2軸方向に関する複数の領域の位置(光軸BXとの距離)を可変としている。なお、図1(A)ではその直交2軸方向がY、Z方向となるが、以下の説明では、XY平面におけるレチクルRのパターンの周期方向(配列方向)と、瞳面Q1における複数の領域の配置との対応付けを明確にして説明を分かり易くするため、瞳面Q1においてもその直交2軸方向を、パターンの周期方向などと対応させてX、Y方向と呼ぶものとする。   As shown in FIG. 1 (B), the first prism 71 in FIG. 1 (A) becomes a parallel plane plate 71a in a circular area centered on the optical axis BX of the illumination optical system 12, and is concave in the periphery. The second prism 72 is a member that becomes a conical body 71 b, and the concave and convex portions are reversed with respect to the first prism 71 and constitutes a plane-parallel plate as a whole when combined with the first prism 71. The light beam that passes through the conical portions (slopes) around the prisms 71 and 72 passes through a plurality of areas where the light amount is increased on the exit surface Q1 of the fly-eye lens 5. In addition, at least one of the prisms 71 and 72, for example, in this example, only the second prism 72 is supported by a drive mechanism (not shown) so as to be displaceable along the optical axis BX. In this example, the second prism 72 is displaced along the optical axis BX, and the interval between the prisms 71 and 72 is changed, thereby allowing a plurality of regions having a large amount of light on the exit surface (pupil plane Q1) of the fly-eye lens 5 to be changed. The position can be adjusted in the radial direction. That is, the positions of a plurality of regions in the orthogonal biaxial directions on the exit plane or pupil plane Q1 (predetermined plane) corresponding to the X and Y directions of the XY plane in which the pattern surface of the reticle R is arranged substantially in parallel. The (distance from the optical axis BX) is variable. In FIG. 1A, the orthogonal biaxial directions are the Y and Z directions, but in the following description, the periodic direction (arrangement direction) of the pattern of the reticle R on the XY plane and a plurality of regions on the pupil plane Q1 In order to clarify the correspondence with the arrangement and make the explanation easy to understand, the orthogonal biaxial directions on the pupil plane Q1 are also referred to as the X and Y directions in correspondence with the periodic direction of the pattern.

なお、プリズム71及び72の代わりに、円錐体の部分が角錐体(又はピラミッド状)となったプリズム、光軸近傍が中空のプリズム、又は複数の部分を別々に加工して一体に固定したもの等を用いてもよい。また、2つのプリズム71,72を用いることなく、第1プリズム71のみを用いてこの位置を光軸BXに沿って可変としてもよい。更に、可動プリズムとしては、図1(C)に示すように、一方向に屈折力がありそれに直交する方向には屈折力の無い1対のV字型の間隔可変のプリズム71A,71Bを用いてもよい。   Instead of the prisms 71 and 72, a prism in which the cone portion is a pyramid (or a pyramid shape), a prism having a hollow near the optical axis, or a plurality of portions processed separately and fixed integrally. Etc. may be used. Further, this position may be made variable along the optical axis BX by using only the first prism 71 without using the two prisms 71 and 72. Further, as the movable prism, as shown in FIG. 1 (C), a pair of V-shaped prisms 71A and 71B having a refractive power in one direction and no refractive power in a direction perpendicular thereto are used. May be.

この構成では、プリズム71A,71Bの間隔可変によって、図1(C)の紙面内上下方向(例えば、照明光学系12の瞳面における照明光の光量分布を示す図3(A)ではY方向に対応)に関する光量の大きい領域の位置(光軸BXとの距離)が変化する。さらに、それに直交する方向(図1(C)の紙面と垂直な方向で、図3(A)ではX方向に対応)に関する光量の大きい領域の位置(光軸BXとの距離)を調整するために、1対のプリズム71A,71Bを光軸BXの回りに90°回転した構成の別の1対のプリズム71C,71Dを配置してもよい。これによって、互いに直交する2つの方向の光量の大きい領域の位置(光軸BXとの距離)を独立に調整できる。   In this configuration, the distance between the prisms 71A and 71B can be changed in the vertical direction in FIG. 1C (for example, in the Y direction in FIG. 3A showing the light quantity distribution of illumination light on the pupil plane of the illumination optical system 12). The position (distance from the optical axis BX) of the region with a large amount of light with respect to the correspondence) changes. Furthermore, in order to adjust the position (distance from the optical axis BX) of a region with a large amount of light in a direction perpendicular to the direction (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1C and corresponding to the X direction in FIG. 3A). Alternatively, another pair of prisms 71C and 71D having a configuration in which the pair of prisms 71A and 71B is rotated by 90 ° around the optical axis BX may be disposed. This makes it possible to independently adjust the position (distance from the optical axis BX) of a region with a large amount of light in two directions orthogonal to each other.

ただし、図1(A)において、照明光学系12の瞳面Q1における光量の大きい複数の領域の位置を半径方向に変化させる必要の無い場合には、第1プリズム71及び第2プリズム72は省略することも可能である。また、フライアイレンズ5としては、一例として縦横の幅が数mm程度の長方形の断面形状を持つ多数のレンズエレメントを束ねたものの他に、断面形状が幅数10μm程度の四角形又は直径が数10μm程度の円形の多数の微小レンズを束ねた構成のマイクロ・フライアイレンズを用いることも可能である。   However, in FIG. 1A, the first prism 71 and the second prism 72 are omitted when it is not necessary to change the positions of a plurality of regions having a large amount of light on the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12 in the radial direction. It is also possible to do. The fly-eye lens 5 includes, for example, a bundle of a large number of lens elements having a rectangular cross-sectional shape with a width and width of about several millimeters, as well as a quadrangle with a cross-sectional shape of about several tens of μm or a diameter of several tens of μm. It is also possible to use a micro fly's eye lens having a configuration in which a large number of micro lenses having a circular shape are bundled.

フライアイレンズ5から射出された光束よりなる照明光ILは、コンデンサレンズ系6によって面Q2上に一度集光される。面Q2の僅かに手前側に、被照明体としてのレチクルR上の照明領域を走査方向に直交する非走査方向に細長い形状に規定するための固定視野絞り(固定ブラインド)7が配置され、面Q2上に可動視野絞り(可動ブラインド)8が配置されている。可動視野絞り8は、走査露光の前後でその照明領域の走査方向の幅を制御して不要な露光を防止すると共に、走査露光中のその照明領域の非走査方向の幅を規定するために使用される。一例として、後述のレチクルステージ駆動系16が、レチクルステージ14の動作と同期して駆動部13を介して可動視野絞り8の開閉動作を制御する。   The illumination light IL composed of the light beam emitted from the fly-eye lens 5 is once condensed on the surface Q2 by the condenser lens system 6. A fixed field stop (fixed blind) 7 for defining an illumination area on the reticle R as an object to be illuminated in an elongated shape in a non-scanning direction orthogonal to the scanning direction is disposed slightly on the front side of the surface Q2. A movable field stop (movable blind) 8 is disposed on Q2. The movable field stop 8 is used to control the width in the scanning direction of the illumination area before and after scanning exposure to prevent unnecessary exposure and to define the width in the non-scanning direction of the illumination area during scanning exposure. Is done. As an example, a reticle stage drive system 16 to be described later controls the opening / closing operation of the movable field stop 8 via the drive unit 13 in synchronization with the operation of the reticle stage 14.

視野絞り7及び8を通過した照明光ILは、結像用レンズ系9、光路折り曲げ用のミラー10、及び主コンデンサレンズ系11を介して、レチクルRのパターン面(以下、レチクル面という)の回路パターン領域上でスリット状(本例では矩形状)に規定される照明領域を一様な強度分布で照明する。ビームエキスパンダ2、ミラー3、回折光学素子21等、リレーレンズ4、プリズム71,72、フライアイレンズ5、コンデンサレンズ系6、視野絞り7,8、結像用レンズ系9、ミラー10、及び主コンデンサレンズ系11を含んで、光軸BXを持つ照明光学系12が構成されている。この場合、フライアイレンズ5の射出面は、照明光学系12の瞳面Q1、即ちレチクル面に対して光学的なフーリエ変換面と一致しており、可動視野絞り8の配置されている面Q2は、そのレチクル面の共役面である。なお、固定視野絞り7は、例えばレチクル面の近傍に配置してもよい。   The illumination light IL that has passed through the field stops 7 and 8 passes through the imaging lens system 9, the optical path bending mirror 10, and the main condenser lens system 11 to form a pattern surface of the reticle R (hereinafter referred to as a reticle surface). An illumination area defined in a slit shape (rectangular shape in this example) on the circuit pattern area is illuminated with a uniform intensity distribution. A beam expander 2, a mirror 3, a diffractive optical element 21, etc., a relay lens 4, prisms 71 and 72, a fly-eye lens 5, a condenser lens system 6, a field stop 7, 8, an imaging lens system 9, a mirror 10, and An illumination optical system 12 having an optical axis BX is configured including the main condenser lens system 11. In this case, the exit surface of the fly-eye lens 5 coincides with the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12, that is, the optical Fourier transform plane with respect to the reticle plane, and the plane Q2 on which the movable field stop 8 is disposed. Is the conjugate plane of the reticle plane. Note that the fixed field stop 7 may be disposed in the vicinity of the reticle surface, for example.

また、照明光学系12において、転写されるパターンの解像度をより向上させるために、駆動部74と偏光状態設定板73とを含み、その瞳面Q1における照明光ILの偏光状態を制御する偏光制御系を設けてもよい。主制御系17が駆動部74を介して偏光状態設定板73を瞳面Q1の近傍の照明光ILの光路上に配置することによって、照明光ILの偏光状態が所望の状態に設定される。   The illumination optical system 12 includes a drive unit 74 and a polarization state setting plate 73 in order to further improve the resolution of the transferred pattern, and polarization control that controls the polarization state of the illumination light IL on the pupil plane Q1. A system may be provided. The main control system 17 places the polarization state setting plate 73 on the optical path of the illumination light IL in the vicinity of the pupil plane Q1 via the drive unit 74, so that the polarization state of the illumination light IL is set to a desired state.

照明光ILのもとで、レチクルRの照明領域内の所定の回路パターンの像が、両側テレセントリックの投影光学系PLを介して投影倍率β(βは例えば1/4,1/5等)で、投影光学系PLの結像面に配置されたウエハW上の複数のショット領域の内の一つのショット領域のフォトレジスト層に転写される。ウエハWは、例えば半導体(シリコン等)又はSOI(silicon on insulator)等の直径が200mm又は300mm等の円板状の基板である。   Under the illumination light IL, an image of a predetermined circuit pattern in the illumination area of the reticle R is projected at a projection magnification β (β is, for example, 1/4, 1/5, etc.) via the bilateral telecentric projection optical system PL. Then, the image is transferred to the photoresist layer of one shot region among the plurality of shot regions on the wafer W arranged on the imaging plane of the projection optical system PL. The wafer W is a disk-shaped substrate having a diameter of 200 mm or 300 mm, such as a semiconductor (silicon or the like) or SOI (silicon on insulator).

投影光学系PLの光軸AXは、レチクルR上で照明光学系12の光軸BXと合致している。また、投影光学系PLの瞳面Q3(レチクル面に対する光学的なフーリエ変換面)は、照明光学系12の瞳面Q1と共役であり、瞳面Q3の近傍に開口絞りASが設置されている。本例の投影光学系PLとしては、屈折系の他に、例えば特開2000−47114号公報に開示されているように、互いに交差する光軸を持つ複数の光学系を持つ反射屈折投影光学系、又は例えば国際公開(WO)01/065296号パンフレットに開示されているように、レチクルからウエハに向かう光軸を持つ光学系と、その光軸に対してほぼ直交する光軸を持つ反射屈折系とを有し、内部で中間像を2回形成する反射屈折投影光学系等を使用できる。さらに、例えば国際公開(WO)2004/107011号パンフレットに開示されているように、複数の反射面を有しかつ中間像を少なくとも1回形成する光学系(反射系または反屈系)がその一部に設けられ、単一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折投影光学系も使用できる。   The optical axis AX of the projection optical system PL coincides with the optical axis BX of the illumination optical system 12 on the reticle R. The pupil plane Q3 (optical Fourier transform plane with respect to the reticle plane) of the projection optical system PL is conjugate with the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12, and an aperture stop AS is provided in the vicinity of the pupil plane Q3. . As the projection optical system PL of this example, in addition to the refractive system, a catadioptric projection optical system having a plurality of optical systems having optical axes intersecting each other as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-47114. Or an optical system having an optical axis from the reticle to the wafer and a catadioptric system having an optical axis substantially perpendicular to the optical axis, as disclosed in, for example, International Publication (WO) 01/065296 And a catadioptric projection optical system that forms an intermediate image twice inside can be used. Furthermore, as disclosed in, for example, International Publication (WO) 2004/107011, an optical system (a reflective system or a reflex system) having a plurality of reflective surfaces and forming an intermediate image at least once is one of them. A so-called in-line catadioptric projection optical system that is provided in the unit and has a single optical axis can also be used.

次に、レチクルRは、そのレチクル面がXY平面と平行な投影光学系PLの物体面(第1面)に配置されるようにレチクルステージ14上に吸着保持され、レチクルステージ14は、レチクルベース15上にY方向に等速移動できると共に、少なくともX方向、Y方向、及びZ軸の周りの回転方向に微動できるように載置されている。レチクルステージ14の位置(回転角も含む)は、レチクルステージ駆動系16内のレーザ干渉計によって計測されている。レチクルステージ駆動系16は、その計測情報及び主制御系17からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構を介してレチクルステージ14の位置及び速度を制御する。レチクルステージ14、レチクルベース15、及びその駆動機構を含んでレチクルステージ系が構成されている。   Next, the reticle R is sucked and held on the reticle stage 14 so that the reticle surface is arranged on the object surface (first surface) of the projection optical system PL parallel to the XY plane. The reticle stage 14 is a reticle base. 15 can be moved at a constant speed in the Y direction, and can be finely moved at least in the X direction, the Y direction, and the rotation direction around the Z axis. The position (including the rotation angle) of reticle stage 14 is measured by a laser interferometer in reticle stage drive system 16. The reticle stage drive system 16 controls the position and speed of the reticle stage 14 via a drive mechanism (not shown) based on the measurement information and the control information from the main control system 17. A reticle stage system is configured including the reticle stage 14, the reticle base 15, and a driving mechanism thereof.

一方、ウエハWは、その表面(露光面)がXY平面と平行な投影光学系PLの結像面(第2面)に配置されるように、不図示のウエハホルダを介してウエハステージ18上に吸着保持され、ウエハステージ18は、ウエハベース19上にX方向、Y方向に移動自在に載置されている。ウエハステージ18の位置(回転角も含む)は、ウエハステージ駆動系20内のレーザ干渉計によって計測されている。ウエハステージ駆動系20は、その計測情報及び主制御系17からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構を介してウエハステージ18の位置及び速度を制御する。また、ウエハステージ18には、不図示のオートフォーカスセンサの計測情報に基づいて、走査露光中に投影領域(投影光学系PLに関して照明領域と共役な照明光ILの照射領域)内でウエハWの表面を投影光学系PLの結像面に合わせ込むための合焦機構が組み込まれている。ウエハステージ18、ウエハベース19、及びその駆動機構を含んでウエハステージ系が構成されている。   On the other hand, the wafer W is placed on the wafer stage 18 via a wafer holder (not shown) so that the surface (exposure surface) thereof is disposed on the imaging surface (second surface) of the projection optical system PL parallel to the XY plane. The wafer stage 18 is sucked and held, and is placed on the wafer base 19 so as to be movable in the X and Y directions. The position of the wafer stage 18 (including the rotation angle) is measured by a laser interferometer in the wafer stage drive system 20. The wafer stage drive system 20 controls the position and speed of the wafer stage 18 via a drive mechanism (not shown) based on the measurement information and the control information from the main control system 17. Further, the wafer stage 18 has a wafer W 18 in the projection area (irradiation area of the illumination light IL conjugate to the illumination area with respect to the projection optical system PL) during scanning exposure based on measurement information of an autofocus sensor (not shown). A focusing mechanism for aligning the surface with the imaging plane of the projection optical system PL is incorporated. A wafer stage system is configured including the wafer stage 18, the wafer base 19, and a driving mechanism thereof.

走査露光時には、主制御系17、レチクルステージ駆動系16、及びウエハステージ駆動系20の制御のもとで、レチクルステージ14を介してレチクルRを照明領域に対してY方向に速度VRで走査するのに同期して、ウエハステージ18を介して投影領域に対してウエハW上の一つのショット領域を対応する方向に速度β・VR(βは投影倍率)で走査する動作と、照明光ILの照射を停止して、ウエハステージ18を介してウエハWをX方向及び/又はY方向にステップ移動する動作とが繰り返される。このステップ・アンド・スキャン動作によって、ウエハW上の全部のショット領域にレチクルRの回路パターンの像が転写される。   During scanning exposure, under the control of the main control system 17, the reticle stage drive system 16, and the wafer stage drive system 20, the reticle R is scanned in the Y direction with respect to the illumination area at a speed VR through the reticle stage. In synchronism with this, an operation of scanning one shot area on the wafer W with respect to the projection area through the wafer stage 18 in a corresponding direction at a speed β · VR (β is the projection magnification), and the illumination light IL The operation of stopping the irradiation and moving the wafer W stepwise in the X direction and / or the Y direction via the wafer stage 18 is repeated. By this step-and-scan operation, the image of the circuit pattern of the reticle R is transferred to all shot areas on the wafer W.

次に、本例の露光装置の照明光学系及び露光方法につき詳細に説明する。
図2は、図1(A)中のレチクルRに形成されているX方向に周期性を持つ転写用のパターン31Xを示す拡大図である。このパターン31Xは、例えばSRAM(Static Random Access Memory)の製造過程において、所定の層の回路パターンを形成する際に使用される。なお、説明の便宜上、図2(後述の図6も同様)においては、遮光部を白色部、光透過部を黒色部で表している。ただし、遮光部と光透過部とを反転したパターンであっても同様の結像特性を得ることができる。
Next, the illumination optical system and exposure method of the exposure apparatus of this example will be described in detail.
FIG. 2 is an enlarged view showing a transfer pattern 31X having periodicity in the X direction formed on the reticle R in FIG. This pattern 31X is used when forming a circuit pattern of a predetermined layer, for example, in the manufacturing process of SRAM (Static Random Access Memory). For convenience of explanation, in FIG. 2 (the same applies to FIG. 6 described later), the light shielding portion is represented by a white portion and the light transmitting portion is represented by a black portion. However, the same imaging characteristics can be obtained even with a pattern in which the light shielding portion and the light transmitting portion are reversed.

図2において、そのパターン31Xは、X方向に離れた2箇所に所定の周期(ピッチ)P1で形成されたライン・アンド・スペースパターン(以下、L&Sパターンという。)32XA及び32XBと、これらのL&Sパターン32XA及び32XBの間に、X方向に周期P1よりも大きい周期P2で形成されたラインパターン列34Xとを備えている。前者のL&Sパターン32XA,32XBは、それぞれ遮光部を背景として、X方向の幅がほぼP1/2のY方向に細長い矩形の多数の光透過部33をX方向に周期P1で形成したものである。なお、図2では、L&Sパターン32XA,32XB中の光透過部33の個数は4個であるが、実際には光透過部33の個数は4個よりもかなり多い(例えば32個である)。後者のラインパターン列34Xは、遮光部を背景として、X方向の幅D2が周期P2の1/3〜2/3程度で、Y方向に細長い2つの光透過部(ラインパターン)35をX方向に周期(ここでは隣接する2つの同一パターンの中心の間隔)P2で形成したものである。また、ラインパターン列34XとL&Sパターン32XA及び32XBとの間隔S1は、ほぼ周期P1程度である。なお。ラインパターン列34XとL&Sパターン32XA及び32XBとの間隔は互いに異なってもよい。   In FIG. 2, the pattern 31X includes line-and-space patterns (hereinafter referred to as L & S patterns) 32XA and 32XB formed at a predetermined period (pitch) P1 at two locations separated in the X direction, and these L & S. Between the patterns 32XA and 32XB, a line pattern row 34X formed in the X direction with a period P2 larger than the period P1 is provided. The former L & S patterns 32XA and 32XB are formed by forming a large number of rectangular light-transmitting portions 33 elongated in the Y direction having a width of about P1 / 2 in the X direction with a period P1 with the light shielding portion as a background. . In FIG. 2, the number of the light transmitting portions 33 in the L & S patterns 32XA and 32XB is four, but actually the number of the light transmitting portions 33 is considerably larger than four (for example, 32). The latter line pattern row 34X has two light transmission parts (line patterns) 35 elongated in the Y direction in the X direction, with the width D2 in the X direction being about 1/3 to 2/3 of the period P2, with the light shielding part as the background. And a cycle (here, the interval between the centers of two adjacent identical patterns) P2. Further, the interval S1 between the line pattern row 34X and the L & S patterns 32XA and 32XB is approximately the period P1. Note that. The interval between the line pattern row 34X and the L & S patterns 32XA and 32XB may be different from each other.

また、パターン31Xの各部の寸法は、ウエハ上への投影像の段階で、一例として、周期P1が120nm以下、周期P2が300〜700nm程度、間隔S1が周期P1の1/2〜数倍であり、Y方向の長さが数μm以下である。なお、L&Sパターン32XA,32XBは、少なくとも2つの光透過部33を含んでいればよく、ラインパターン列34Xも、少なくとも2つの光透過部35を含んでいればよい。また、L&Sパターン32XA,32XBは必ずしも同じ(対称な)パターンである必要はなく、かつL&Sパターン32XA,32XBのうちの一方は無くともよい。   The dimensions of each part of the pattern 31X are, for example, at the stage of a projected image on the wafer. For example, the period P1 is 120 nm or less, the period P2 is about 300 to 700 nm, and the interval S1 is 1/2 to several times the period P1. Yes, the length in the Y direction is several μm or less. Note that the L & S patterns 32XA and 32XB only need to include at least two light transmission portions 33, and the line pattern row 34X only needs to include at least two light transmission portions 35. Further, the L & S patterns 32XA and 32XB are not necessarily the same (symmetric) pattern, and one of the L & S patterns 32XA and 32XB may be omitted.

次に、図2のパターン31Xを図1(A)の投影光学系PLを介してウエハW上に投影する場合に、図1(A)の主制御系17は上記の光量分布設定系を介して、照明光学系12の瞳面Q1における光量分布を図3(A)のように設定する。図3(A)は照明光学系12の瞳面Q1における光量分布、図3(B)は投影光学系PLの瞳面Q3における回折光(結像光束)の光量分布を示し、図3(A)において、コヒーレンスファクタ(σ値)が最大(=1)となる光軸BXを中心とする円周を最大σ部40として、図1(A)のレチクルR上でのX方向及びY方向に対応する方向をそれぞれX方向及びY方向としている。この場合、瞳面Q1と瞳面Q3とは共役であるため、最大σ部40の内部を通過した照明光によるレチクルRからの0次光は、図3(B)の投影光学系PLの瞳面Q3において、開口絞りASによって規定される開口数が最大となる最大開口数部50(光軸AXを中心とする円周)の内部を通過してウエハW上に到達する。   Next, when the pattern 31X in FIG. 2 is projected onto the wafer W via the projection optical system PL in FIG. 1A, the main control system 17 in FIG. 1A passes through the light quantity distribution setting system. Then, the light quantity distribution on the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12 is set as shown in FIG. 3A shows a light amount distribution on the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12, and FIG. 3B shows a light amount distribution of diffracted light (imaging light beam) on the pupil plane Q3 of the projection optical system PL. ), The circumference around the optical axis BX where the coherence factor (σ value) is maximum (= 1) is defined as the maximum σ portion 40 in the X direction and the Y direction on the reticle R in FIG. The corresponding directions are the X direction and the Y direction, respectively. In this case, since the pupil plane Q1 and the pupil plane Q3 are conjugate, the zero-order light from the reticle R by the illumination light that has passed through the maximum σ portion 40 is the pupil of the projection optical system PL in FIG. In the surface Q3, it passes through the inside of the maximum numerical aperture portion 50 (circumference centered on the optical axis AX) where the numerical aperture defined by the aperture stop AS is maximized and reaches the wafer W.

図3(A)において、照明光の光量は、光軸BXに関してX方向(図2のL&Sパターン32XA,32XBの周期方向に対応する方向)に対称に離れて、かつ最大σ部40にほぼ内接するように配置された1対のY方向に細長い楕円状の領域41A及び41Bと、最大σ部40の内部で、光軸BXに関してY方向(図2のラインパターン列34Xの周期方向に直交する方向に対応する方向)に対称に離れて配置された1対の円形の領域42A及び42Bとにおける光量が、それ以外の領域の光量よりも大きくなるように設定される。一例として、照明光の光量は、領域41A,41B及び領域42A,42Bでほぼ所定の一定の値となり、それ以外の領域ではほぼ0になるように設定される。   In FIG. 3A, the amount of illumination light is symmetrically separated in the X direction (the direction corresponding to the periodic direction of the L & S patterns 32XA and 32XB in FIG. 2) with respect to the optical axis BX, and substantially within the maximum σ portion 40. A pair of elliptical areas 41A and 41B elongated in the Y direction and arranged in contact with each other, and the maximum σ portion 40, the optical axis BX and the Y direction (perpendicular to the periodic direction of the line pattern row 34X in FIG. 2) The amount of light in the pair of circular regions 42A and 42B arranged symmetrically apart in the direction corresponding to the direction) is set to be larger than the amount of light in the other regions. As an example, the amount of illumination light is set to be approximately a predetermined constant value in the regions 41A and 41B and the regions 42A and 42B, and is substantially 0 in the other regions.

なお、より実用的には、図1(A)の回折光学素子21によって得られる光量分布を、図3(A)の4個の領域41A,41B,42A,42Bを含む領域でほぼ一定の光量となるようにしておき、それらの4個の領域41A〜42Bに対応する部分に開口が形成された開口絞りを、図1(A)のフライアイレンズ5の射出面(瞳面Q1)若しくはその共役面、又はそれらの近傍の面に配置してもよい。この場合にも、照明光ILの利用効率が高いという利点は得られている。なお、領域41A,41Bは光軸BXに関してX方向にほぼ対称であればよく、領域42A,42Bは光軸BXに関してY方向にほぼ対称であればよい。   More practically, the light amount distribution obtained by the diffractive optical element 21 in FIG. 1A is almost constant in the region including the four regions 41A, 41B, 42A, and 42B in FIG. The aperture stop in which openings are formed in portions corresponding to the four regions 41A to 42B is used as the exit surface (pupil surface Q1) of the fly-eye lens 5 in FIG. You may arrange | position to a conjugate surface or the surface of those vicinity. Also in this case, the advantage that the utilization efficiency of the illumination light IL is high is obtained. The regions 41A and 41B need only be substantially symmetric in the X direction with respect to the optical axis BX, and the regions 42A and 42B may be substantially symmetric in the Y direction with respect to the optical axis BX.

また、図3(A)において、最大σ部40の半径をra、領域41A,41Bの中心のX方向の間隔を2×rb、領域42B(領域42Aも同じ)の中心と光軸BXとのY方向の間隔をδaとする。以下では、図3(A)の瞳面Q1及び図3(B)の瞳面Q3上での距離は、照明光のレチクルR上での開口数を単位として表すものとする。この場合、図3(B)の投影光学系PLの瞳面Q3上で、最大開口数部50の半径はraとなり、図3(A)の領域41A,41Bを通過した照明光の0次光のX方向の間隔は2・rbとなり、領域42A,42Bを通過した照明光の0次光の光軸AXからのY方向の間隔はδaとなる。また、照明光ILの波長をλとして、垂直入射及び変形照明(傾斜照明)のもとで投影光学系PLを介して良好に投影される最も微細なL&Sパターンのウエハ上での周期をPmin’及びPminとすると、Pmin=Pmin’/2であり、半径raは次のようになる。   3A, the radius of the maximum σ portion 40 is ra, the distance between the centers of the regions 41A and 41B in the X direction is 2 × rb, the center of the region 42B (the region 42A is the same), and the optical axis BX. Let the interval in the Y direction be δa. Hereinafter, the distance on the pupil plane Q1 in FIG. 3A and the pupil plane Q3 in FIG. 3B is expressed in units of the numerical aperture on the reticle R of the illumination light. In this case, on the pupil plane Q3 of the projection optical system PL in FIG. 3B, the radius of the maximum numerical aperture 50 is ra, and the zero-order light of the illumination light that has passed through the regions 41A and 41B in FIG. The distance in the X direction is 2 · rb, and the distance in the Y direction from the optical axis AX of the zero-order light of the illumination light that has passed through the regions 42A and 42B is δa. Further, the wavelength of the illumination light IL is λ, and the period on the wafer of the finest L & S pattern projected satisfactorily through the projection optical system PL under normal incidence and deformation illumination (tilted illumination) is defined as Pmin ′. And Pmin, Pmin = Pmin ′ / 2, and the radius ra is as follows.

ra=λ/Pmin’=λ/(2・Pmin) …(1)
領域41A,41Bの中心のX方向の間隔2・rbを規定する半径rbは、半径raよりも僅かに小さく設定されている。図2のパターン31X中のL&Sパターン32XA,32XBの周期P1の考えられる最小値をP1min(>Pmin)とすると、一例として半径rbは次のように設定される。以下では、周期P1はその最小値P1minであるとする。
ra = λ / Pmin ′ = λ / (2 · Pmin) (1)
The radius rb that defines the distance 2 · rb in the X direction between the centers of the regions 41A and 41B is set slightly smaller than the radius ra. Assuming that a possible minimum value of the period P1 of the L & S patterns 32XA and 32XB in the pattern 31X of FIG. 2 is P1min (> Pmin), the radius rb is set as follows as an example. Hereinafter, it is assumed that the period P1 is the minimum value P1min.

rb=λ/(2・P1min) …(2)
領域42A,42Bの光軸BXからの間隔δaの範囲については、領域42A,42Bを通過した照明光ILによる図2のラインパターン列34Xからの2次以上の回折光が投影光学系PLの最大開口数部50の内部を通過しないように設定される。以下、間隔δaの範囲について説明する。
rb = λ / (2 · P1min) (2)
Regarding the range of the interval δa from the optical axis BX of the regions 42A and 42B, the second-order or higher-order diffracted light from the line pattern row 34X in FIG. 2 by the illumination light IL that has passed through the regions 42A and 42B is the maximum of the projection optical system PL. It is set so as not to pass through the inside of the numerical aperture 50. Hereinafter, the range of the interval δa will be described.

図3(A)の光量分布の照明光で図2のパターン31Xを照明した場合、このパターン31Xからの回折光(結像光束)の投影光学系PLの瞳面Q3における光量分布は、図3(B)に示すようになる。図3(B)の最大開口数部50内の領域において、図3(A)の領域41Aを通過した照明光による図2のL&Sパターン32XA,32XBからの0次光L1A及び−1次回折光L1Bが、領域41B及び41Aに対応する領域を通過し、図3(A)の領域41Bを通過した照明光による図2のL&Sパターン32XA,32XBからの0次光L2A及び+1次回折光L2Bが、領域41A及び41Bに対応する領域を通過する。すなわち、領域41B及び41Aを通過した照明光によって、L&Sパターン32XA,32XBからは0次光と±1次回折光とがX方向に対称に傾斜して発生する。なお、L&Sパターン32XA,32XBの周期P1がその最小値P1minよりも大きいときには、L&Sパターン32XA,32XBからは0次光と±1次回折光とがX方向にほぼ対称に傾斜して発生する。   When the pattern 31X of FIG. 2 is illuminated with the illumination light of the light quantity distribution of FIG. 3A, the light quantity distribution on the pupil plane Q3 of the projection optical system PL of the diffracted light (imaging light beam) from this pattern 31X is as shown in FIG. As shown in (B). In the region within the maximum numerical aperture portion 50 in FIG. 3B, the 0th-order light L1A and the −1st-order diffracted light L1B from the L & S patterns 32XA and 32XB in FIG. 2 by the illumination light that has passed through the region 41A in FIG. 2 passes through the region corresponding to the regions 41B and 41A, and the 0th-order light L2A and the + 1st-order diffracted light L2B from the L & S patterns 32XA and 32XB in FIG. 2 by the illumination light that has passed through the region 41B in FIG. It passes through the area corresponding to 41A and 41B. That is, the 0th order light and the ± 1st order diffracted light are generated symmetrically in the X direction from the L & S patterns 32XA and 32XB by the illumination light that has passed through the regions 41B and 41A. When the period P1 of the L & S patterns 32XA and 32XB is larger than the minimum value P1min, the 0th-order light and the ± 1st-order diffracted light are generated from the L & S patterns 32XA and 32XB with substantially symmetrical inclination in the X direction.

また、図3(B)の最大開口数部50内の領域において、図3(A)の領域42Aを通過した照明光による図2のラインパターン列34X(周期P2)からの0次光L3A及び±1次回折光L3B,L3Cが、領域42Bに対応する領域、及びこの領域から±X方向にλ/P2だけ離れた領域を通過する。そして、図3(A)の領域42Bを通過した照明光による図2のラインパターン列34Xからの0次光L4A及び±1次回折光L4B,L4Cが、領域42Aに対応する領域、及びこの領域から±X方向にλ/P2だけ離れた領域を通過する。さらに、図3(A)の領域42A,42Bを通過した照明光による図2のラインパターン列34X(周期P2)からの±2次回折光L3D,L3E及びL4D,L4E、並びにこれよりも高次の回折光は、開口絞りASにより遮光される。   Further, in the region within the maximum numerical aperture 50 of FIG. 3B, the zero-order light L3A from the line pattern row 34X (period P2) of FIG. 2 by the illumination light that has passed through the region 42A of FIG. The ± 1st-order diffracted beams L3B and L3C pass through a region corresponding to the region 42B and a region separated from this region by λ / P2 in the ± X direction. Then, the 0th-order light L4A and the ± 1st-order diffracted lights L4B and L4C from the line pattern array 34X in FIG. 2 by the illumination light that has passed through the region 42B in FIG. 3A are the region corresponding to the region 42A, and from this region. It passes through a region separated by λ / P2 in the ± X direction. Further, the ± 2nd order diffracted lights L3D, L3E and L4D, L4E from the line pattern row 34X (period P2) in FIG. 2 by the illumination light that has passed through the regions 42A, 42B in FIG. The diffracted light is shielded by the aperture stop AS.

この場合、図3(B)において、最大開口数部50の半径はraであるため、光軸AXと+1次回折光L4B及び+2次回折光L4Dの中心との間隔をそれぞれrc及びrdとすると、次の関係が成立する。
rc<ra<rd …(3)
また、光軸AXと0次光L4Aの中心とのY方向の間隔はδa、0次光L4Aと+1次回折光L4BとのX方向の中心の間隔はλ/P2、+1次回折光L4Bと+2次回折光L4DとのX方向の中心の間隔はλ/P2であるため、間隔rc及びrdは次のように表すことができる。
In this case, in FIG. 3B, since the radius of the maximum numerical aperture 50 is ra, if the distance between the optical axis AX and the centers of the + 1st order diffracted light L4B and + 2nd order diffracted light L4D is rc and rd, respectively, The relationship is established.
rc <ra <rd (3)
Further, the distance in the Y direction between the optical axis AX and the center of the 0th order light L4A is δa, the distance in the X direction between the 0th order light L4A and the + 1st order diffracted light L4B is λ / P2, and the + 2nd order from the + 1st order diffracted light L4B. Since the center distance in the X direction with respect to the folded light L4D is λ / P2, the distances rc and rd can be expressed as follows.

rc={δa2 +(λ/P2)21/2 …(4A)
rd={δa2 +(2λ/P2)21/2 …(4B)
この式(4A)及び(4B)を式(3)に代入することによって、間隔δaの範囲を求めることができる。
また、図1(A)のウエハW上には、図3(B)の投影光学系PLの開口絞りASを通過する回折光(結像光束)のうちで、0次光L1A,L2A及び1次回折光L1B,L2Bによって図2のL&Sパターン32XA,32XBの像が形成され、0次光L3A,L4A及び1次回折光L3B,L3C,L4B,L4Cによって図2のラインパターン列34Xの像が形成される。この際に、解像限界に近い密集パターンであるL&Sパターン32XA,32XBについては、投影光学系PLの開口数をほぼ限界まで利用した変形照明(傾斜照明)で照明されているため、その像が高い解像度で、かつ深い焦点深度で良好に形成される。一方、それよりも粗いパターンであるラインパターン列34Xについては、図3(B)に示すように、投影光学系PLの開口数が実質的に制限されて、2次以上の回折光は結像に寄与しない。従って、ラインパターン列34Xの像は、デフォーカスした場合の強度変動が少なくなり、深い焦点深度で良好に形成される。その後、ウエハWのフォトレジストの現像を行うことによって、ウエハW上の各ショット領域に図2のパターン31Xに対応するレジストパターンが形成され、このレジストパターンをマスクとしてエッチング等を行うことによって、回路パターンが形成される。
rc = {δa 2 + (λ / P2) 2 } 1/2 (4A)
rd = {δa 2 + (2λ / P2) 2 } 1/2 (4B)
By substituting these equations (4A) and (4B) into equation (3), the range of the interval δa can be obtained.
Further, on the wafer W in FIG. 1A, among the diffracted light (imaging light beam) passing through the aperture stop AS of the projection optical system PL in FIG. 3B, the 0th-order light L1A, L2A and 1 The L & S patterns 32XA and 32XB in FIG. 2 are formed by the next-order diffracted lights L1B and L2B, and the image of the line pattern row 34X in FIG. 2 is formed by the 0th-order lights L3A and L4A and the first-order diffracted lights L3B, L3C, L4B, and L4C. The At this time, the L & S patterns 32XA and 32XB, which are close-packed patterns close to the resolution limit, are illuminated with modified illumination (tilted illumination) that uses the numerical aperture of the projection optical system PL almost to the limit. It is well formed with high resolution and deep depth of focus. On the other hand, with respect to the line pattern row 34X which is a coarser pattern, the numerical aperture of the projection optical system PL is substantially limited as shown in FIG. Does not contribute. Therefore, the image of the line pattern row 34X has less intensity fluctuation when defocused, and is formed well at a deep focal depth. Thereafter, by developing the photoresist on the wafer W, a resist pattern corresponding to the pattern 31X in FIG. 2 is formed in each shot region on the wafer W, and etching or the like is performed using this resist pattern as a mask. A pattern is formed.

このように本例によれば、照明光学系12の瞳面Q1における光量分布を図3(A)のように設定しているため、図2の異なる2つの周期のL&Sパターン32XA,32XB及びラインパターン列34Xの像を同時に良好にウエハW上に形成することができる。従って、種々の周期又は間隔を持つデバイスを効率的に製造できる。
なお、さらに図2のパターン31Xの像の解像度を高めるために、図1(A)の偏光状態設定板73を瞳面Q1の近傍に配置して、図3(B)の領域41A,41B,42A,42Bを通過する照明光ILをY方向の直線偏光に設定してもよい。これは、転写対象のパターン31XがY方向に細長い複数のパターンから構成されているためである。
Thus, according to this example, since the light quantity distribution on the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12 is set as shown in FIG. 3A, the L & S patterns 32XA and 32XB and the lines having two different periods in FIG. An image of the pattern row 34X can be formed on the wafer W at the same time. Therefore, devices having various periods or intervals can be efficiently manufactured.
In order to further increase the resolution of the image of the pattern 31X in FIG. 2, the polarization state setting plate 73 in FIG. 1A is arranged in the vicinity of the pupil plane Q1, and the regions 41A, 41B, The illumination light IL passing through 42A and 42B may be set to linearly polarized light in the Y direction. This is because the pattern 31X to be transferred is composed of a plurality of patterns elongated in the Y direction.

次に、上記の実施形態では、図2のラインパターン列34Xを照明するための二次光源は、図3(A)に示すように、照明光学系12の瞳面Q1上で光軸BXをY方向に挟むように配置された2箇所の領域42A,42Bに設定されている。その代わりに、図4(A)の照明光学系12の瞳面Q1の別の光量分布で示すように、図3(A)の一方の領域42Aを光軸BXを通りY方向に平行な直線に関して対称な2つの領域43A及び43Bに分け、図3(A)の他方の領域42Bを光軸BXを通りY方向に平行な直線に関して対称な2つの領域44A及び44Bに分け、4つの領域43A,43B,44A,44Bを通過した照明光で図2のラインパターン列34Xを照明してもよい。   Next, in the above embodiment, the secondary light source for illuminating the line pattern row 34X in FIG. 2 has the optical axis BX on the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12, as shown in FIG. Two regions 42A and 42B arranged so as to be sandwiched in the Y direction are set. Instead, as shown by another light quantity distribution on the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12 in FIG. 4A, a straight line passing through the optical axis BX and parallel to the Y direction through one region 42A in FIG. 3A is divided into two regions 43A and 43B, and the other region 42B in FIG. 3A is divided into two regions 44A and 44B symmetrical with respect to a straight line passing through the optical axis BX and parallel to the Y direction. , 43B, 44A, 44B, the line pattern row 34X in FIG. 2 may be illuminated with illumination light.

図4(A)において、図2のL&Sパターン32XA,32XBを照明するための二次光源としての領域41A,41Bは図3(A)と同じであり、L&Sパターン32XA,32XBについては図3(A)の光量分布を用いる場合と同様に結像が行われる。また、照明光の波長λ、及び図2のラインパターン列34XのX方向の周期P2を用いると、開口数を単位として、2つの領域43A,43B及び44A,44BのX方向の間隔δcは共通にλ/P2に設定されている。また、2つの領域43A,43B及び44A,44Bの光軸BXからのY方向の間隔δbは、領域43A,43B及び領域44A,44Bを通過した照明光による図2のラインパターン列34Xからの2次以上の回折光が、投影光学系PLの開口絞りASで遮光されるように設定されている。   4A, regions 41A and 41B as secondary light sources for illuminating the L & S patterns 32XA and 32XB in FIG. 2 are the same as those in FIG. 3A, and the L & S patterns 32XA and 32XB are the same as those in FIG. Imaging is performed in the same manner as in the case of using the light amount distribution of A). Further, when the wavelength λ of the illumination light and the period P2 in the X direction of the line pattern row 34X in FIG. 2 are used, the interval δc in the X direction between the two regions 43A, 43B and 44A, 44B is common with the numerical aperture as a unit. Is set to λ / P2. Also, the interval δb in the Y direction from the optical axis BX of the two regions 43A, 43B and 44A, 44B is 2 from the line pattern row 34X in FIG. 2 by the illumination light that has passed through the regions 43A, 43B and the regions 44A, 44B. It is set so that the next or higher diffracted light is shielded by the aperture stop AS of the projection optical system PL.

図4(A)の光量分布の照明光で図2のパターン31Xを照明した場合、このパターン31Xからの回折光(結像光束)の投影光学系PLの瞳面Q3における光量分布は、図4(B)に示すようになる。図4(B)の最大開口数部50内の領域において、図4(A)の−Y方向の領域43A及び43Bを通過した照明光による図2のラインパターン列34Xからの0次光L5A及びL6Aは、領域44B及び44Aに対応する領域を通過し、その照明光によるラインパターン列34Xからの−1次回折光L5C及び+1次回折光L6Bは、領域44A及び44Bに対応する領域を通過する。   When the pattern 31X shown in FIG. 2 is illuminated with the illumination light having the light quantity distribution shown in FIG. 4A, the light quantity distribution on the pupil plane Q3 of the projection optical system PL of the diffracted light (imaging light beam) from the pattern 31X is shown in FIG. As shown in (B). In the region within the maximum numerical aperture portion 50 of FIG. 4B, the zero-order light L5A from the line pattern row 34X of FIG. 2 and the illumination light that has passed through the regions 43A and 43B in the −Y direction of FIG. L6A passes through regions corresponding to the regions 44B and 44A, and the −1st order diffracted light L5C and the + 1st order diffracted light L6B from the line pattern row 34X by the illumination light pass through regions corresponding to the regions 44A and 44B.

同様に、図4(A)の+Y方向の領域44A及び44Bを通過した照明光による図2のラインパターン列34Xからの0次光L7A及びL8Aは、領域43B及び43Aに対応する領域を通過し、その照明光によるラインパターン列34Xからの−1次回折光L7C及び+1次回折光L8Bは、領域43A及び43Bに対応する領域を通過する。すなわち、領域43A,43B及び44A,44Bを通過した照明光によって、ラインパターン列34Xからは0次光と±1次回折光とがX方向に対称に傾斜して発生する。さらに、図4(A)の領域43A,43Bを通過した照明光による図2のラインパターン列34Xからの±1次回折光L5B,L6C、−2次回折光L5E、+2次回折光L6D、及び図4(A)の領域44A,44Bを通過した照明光によるラインパターン列34Xからの±1次回折光L7B,L8C、−2次回折光L7E、+2次回折光L8D、並びにこれよりも高次の回折光は、開口絞りASにより遮光される。なお、ラインパターン列34Xの周期P2はλ/δc(δc=λ/P2)に対してある程度異なっていてもよく、この場合には、ラインパターン列34Xからは0次光と±1次回折光とがX方向にほぼ対称に傾斜して発生する。   Similarly, the 0th-order lights L7A and L8A from the line pattern row 34X in FIG. 2 by the illumination light that has passed through the + Y-direction regions 44A and 44B in FIG. 4A pass through the regions corresponding to the regions 43B and 43A. The −1st order diffracted light L7C and the + 1st order diffracted light L8B from the line pattern row 34X by the illumination light pass through regions corresponding to the regions 43A and 43B. That is, the illumination light that has passed through the regions 43A, 43B and 44A, 44B generates 0th-order light and ± 1st-order diffracted light that are symmetrically inclined in the X direction from the line pattern array 34X. Further, the ± first-order diffracted light L5B, L6C, -second-order diffracted light L5E, + second-order diffracted light L6D from the line pattern array 34X in FIG. 2 by the illumination light that has passed through the regions 43A and 43B in FIG. The first-order diffracted light L7B, L8C, -2nd-order diffracted light L7E, + 2nd-order diffracted light L8D, and higher-order diffracted light from the line pattern array 34X by the illumination light that has passed through the regions 44A, 44B of A) Light is shielded by the stop AS. Note that the period P2 of the line pattern row 34X may be somewhat different from λ / δc (δc = λ / P2). In this case, the line pattern row 34X includes zero-order light and ± first-order diffracted light. Are generated in a substantially symmetrical manner in the X direction.

この場合、図4(B)において、最大開口数部50の半径はraであるため、光軸AXと0次光L7A(+1次回折光L8B)及び+1次回折光L7B(+2次回折光L8D)の中心との間隔をそれぞれre及びrfとすると、次の関係が成立する。
re<ra<rf …(5)
また、光軸AXと0次光L7Aの中心とのY方向の間隔はδb、0次光L7Aと光軸AXを通りY方向に平行な直線との間隔はλ/(2・P2)、0次光L7Aと+1次回折光L7BとのX方向の中心の間隔はλ/P2であるため、間隔re及びrfは次のように表すことができる。
In this case, since the radius of the maximum numerical aperture 50 is ra in FIG. 4B, the center of the optical axis AX and the 0th order light L7A (+ 1st order diffracted light L8B) and + 1st order diffracted light L7B (+ 2nd order diffracted light L8D). The following relations are established, where re and rf are the intervals of
re <ra <rf (5)
The interval in the Y direction between the optical axis AX and the center of the 0th order light L7A is δb, and the interval between the 0th order light L7A and the straight line passing through the optical axis AX and parallel to the Y direction is λ / (2 · P2), 0. Since the center distance in the X direction between the next light L7A and the + 1st order diffracted light L7B is λ / P2, the distances re and rf can be expressed as follows.

re={δb2 +(λ/(2・P2))21/2 …(6A)
rf={δb2 +(3λ/(2・P2))21/2 …(6B)
この式(6A)及び(6B)を式(5)に代入することによって、間隔δbの範囲を求めることができる。
図3(A)の光量分布を用いる場合と同様に、図1(A)のウエハW上には、図4(B)の投影光学系PLの開口絞りASを通過する回折光(結像光束)のうちで、0次光L5A,L6A,L7A,L8A及び1次回折光L5C,L6B,L7C,L8Bによって図2のラインパターン列34Xの像が形成される。この際に、ラインパターン列34Xについては、図4(B)に示すように、投影光学系PLの開口数が実質的に制限されて、0次光及びこの0次光とほぼ対称に発生する1次回折光以外の回折光は結像に寄与しない。従って、ラインパターン列34Xの像は、デフォーカスした場合の強度変動が少なくなり、深い焦点深度で良好に形成される。このようにラインパターン列34Xについても変形照明を行うことによって、結像特性をさらに向上できる。
re = {δb 2 + (λ / (2 · P2)) 2 } 1/2 (6A)
rf = {δb 2 + (3λ / (2 · P2)) 2 } 1/2 (6B)
By substituting these equations (6A) and (6B) into equation (5), the range of the interval δb can be obtained.
Similar to the case of using the light amount distribution of FIG. 3A, the diffracted light (imaging light beam) passing through the aperture stop AS of the projection optical system PL of FIG. 4B on the wafer W of FIG. 2), the image of the line pattern row 34X in FIG. 2 is formed by the 0th-order light L5A, L6A, L7A, L8A and the first-order diffracted light L5C, L6B, L7C, L8B. At this time, as shown in FIG. 4B, the numerical aperture of the projection optical system PL is substantially limited, and the line pattern row 34X is generated almost symmetrically with the 0th order light and the 0th order light. Diffracted light other than the first-order diffracted light does not contribute to image formation. Therefore, the image of the line pattern row 34X has less intensity fluctuation when defocused, and is formed well at a deep focal depth. As described above, the image formation characteristic can be further improved by performing the modified illumination on the line pattern row 34X.

次に、図5は、図1(A)の露光装置を用いて、露光量(ドーズ)とデフォーカス量とを次第に変えながら、図3(A)の光量分布を用いて図2(A)のパターン31Xを投影光学系PLを介してウエハW上のフォトレジスト層に投影した場合に、形成される像の線幅を許容範囲に収めるための露光量誤差DE(%)と焦点深度(DOF)(nm)との関係をコンピュータによるシミュレーションで求めた結果の一例を示す。図5のシミュレーションの条件としては、図2のL&Sパターン32XAの周期P1を100nm、ラインパターン列34Xの光透過部35の幅D2を150nm、周期P2を400nm、間隔S1を100nmとして、図2のパターン31Xの描画誤差を±1nmとした。また、図1(A)の投影光学系PLのウエハW側の開口数NAを1(液浸露光)として、図3(A)の領域41A,41Bの外側のσ値を0.98、内側のσ値を0.92とした。   Next, FIG. 5 uses the light amount distribution of FIG. 3 (A) while gradually changing the exposure amount (dose) and the defocus amount using the exposure apparatus of FIG. 1 (A). When the pattern 31X is projected onto the photoresist layer on the wafer W via the projection optical system PL, the exposure amount error DE (%) and the depth of focus (DOF) for keeping the line width of the formed image within an allowable range. ) (Nm) shows an example of a result obtained by computer simulation. The simulation conditions of FIG. 5 are as follows: the period P1 of the L & S pattern 32XA of FIG. 2 is 100 nm, the width D2 of the light transmission part 35 of the line pattern row 34X is 150 nm, the period P2 is 400 nm, and the interval S1 is 100 nm. The drawing error of the pattern 31X was set to ± 1 nm. Further, assuming that the numerical aperture NA on the wafer W side of the projection optical system PL in FIG. 1A is 1 (immersion exposure), the σ value outside the areas 41A and 41B in FIG. The σ value was 0.92.

図5の結果より、周期100nm及び400nmの2つのパターンを、露光量誤差が5%の場合にも、260nm程度の深い焦点深度でウエハ上に投影できることが分かる。
次に、本発明の第2の実施形態につき図6及び図7を参照して説明する。本例でも、図1(A)の露光装置を用いるが、転写対象のパターンが異なっているために、それに応じて照明光学系12の瞳面Q1上での光量分布も異なっている。
From the result of FIG. 5, it can be seen that two patterns with periods of 100 nm and 400 nm can be projected on the wafer with a deep focal depth of about 260 nm even when the exposure dose error is 5%.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example as well, the exposure apparatus of FIG. 1A is used, but since the pattern to be transferred is different, the light amount distribution on the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12 is also different accordingly.

図6は、本例のレチクルR上に形成されている露光対象のパターンを示す拡大図であり、この図6において、そのパターンは、図2の例と同じくX方向に周期性を持つパターン31Xと、このパターン31Xを90°回転したY方向に周期性を持つパターン31Yとを含んでいる。すなわち、パターン31Yは、Y方向に周期P1で形成されたL&Sパターン32YA,32YBと、これらの間にY方向に周期P2で形成されたラインパターン列34Yとから構成されている。   FIG. 6 is an enlarged view showing a pattern to be exposed formed on the reticle R of this example. In FIG. 6, the pattern is a pattern 31X having periodicity in the X direction as in the example of FIG. And a pattern 31Y having a periodicity in the Y direction obtained by rotating the pattern 31X by 90 °. That is, the pattern 31Y includes L & S patterns 32YA and 32YB formed with a period P1 in the Y direction, and a line pattern row 34Y formed with a period P2 in the Y direction therebetween.

このように、本例の図6の転写対象のパターンは、X方向及びY方向に周期性を持つため、図6のパターンを図1(A)の投影光学系PLを介してウエハW上に投影する場合に、図1(A)の主制御系17は上記の光量分布設定系を介して、照明光学系12の瞳面Q1における光量分布を図7のように設定する。図3(A)に対応する部分に同一符号を付して示す図7において、照明光の光量は、光軸BXに関してX方向(図6のパターン31Xの周期方向に対応する方向)に対称に離れて、かつ最大σ部40にほぼ内接するように配置された1対のY方向に細長い楕円状の領域41A,41Bと、最大σ部40の内部で、その領域41A,41Bを光軸BXの周りに90°回転して得られる1対のX方向に細長い領域45A,45Bとにおける光量が、それ以外の領域の光量よりも大きくなるように設定される。一例として、照明光の光量は、領域41A,41B,45A,45Bでほぼ所定の一定の値となり、それ以外の領域ではほぼ0になるように設定される。   Thus, since the pattern to be transferred in FIG. 6 in this example has periodicity in the X direction and the Y direction, the pattern in FIG. 6 is applied onto the wafer W via the projection optical system PL in FIG. When projecting, the main control system 17 in FIG. 1A sets the light quantity distribution on the pupil plane Q1 of the illumination optical system 12 as shown in FIG. 7 via the light quantity distribution setting system. In FIG. 7 in which parts corresponding to FIG. 3A are assigned the same reference numerals, the amount of illumination light is symmetrical in the X direction (the direction corresponding to the periodic direction of the pattern 31X in FIG. 6) with respect to the optical axis BX. A pair of elliptical regions 41A and 41B elongated in the Y direction and arranged so as to be substantially inscribed in the maximum σ portion 40, and the regions 41A and 41B within the maximum σ portion 40 are separated from the optical axis BX. The amount of light in the pair of X-direction elongated regions 45A and 45B obtained by rotating 90 ° around is set so as to be larger than the amount of light in the other regions. As an example, the amount of illumination light is set to be substantially a predetermined constant value in the areas 41A, 41B, 45A, and 45B, and to be almost 0 in other areas.

また、図7において、最大σ部40の半径をra、領域41A,41B(領域45A,45B)の中心のX方向(Y方向)の間隔を2×rb、領域41A,41B(領域45A,45B)のY方向(X方向)の長さをδdとする。この場合、図6の粗いラインパターン列34X,34Yの周期の予想される最小値をP2minとして、照明光の波長λを用いると、開口数を単位として、長さδdはほぼ次のように設定される。従って、半径rbは、式(7)がほぼ満たされるように設定される。   In FIG. 7, the radius of the maximum σ portion 40 is ra, the distance between the centers of the regions 41A and 41B (regions 45A and 45B) in the X direction (Y direction) is 2 × rb, and the regions 41A and 41B (regions 45A and 45B). ) In the Y direction (X direction). In this case, when the expected minimum value of the period of the rough line pattern rows 34X and 34Y in FIG. 6 is P2min and the wavelength λ of the illumination light is used, the length δd is set as follows with the numerical aperture as a unit. Is done. Accordingly, the radius rb is set so that the expression (7) is substantially satisfied.

δd=λ/P2min …(7)
この結果、図7の領域45A,45Bからの照明光は、図6のX方向のパターン31X中のラインパターン列34Xに対して図4(A)の領域43A,43B,44A,44Bからの照明光と同様に作用する。そして、図7の領域41A,41Bからの照明光は、図6のY方向のパターン31Y中のラインパターン列34Yに対して図4(A)の領域43A,43B,44A,44Bを90°回転した領域からの照明光と同様に作用する。
δd = λ / P2min (7)
As a result, the illumination light from the regions 45A and 45B in FIG. 7 is illuminated from the regions 43A, 43B, 44A, and 44B in FIG. 4A with respect to the line pattern row 34X in the pattern 31X in the X direction in FIG. Acts like light. The illumination light from the areas 41A and 41B in FIG. 7 rotates the areas 43A, 43B, 44A, and 44B in FIG. 4A by 90 ° with respect to the line pattern row 34Y in the pattern 31Y in the Y direction in FIG. It acts in the same way as the illumination light from the area.

従って、図7の光量分布の照明光で図6のパターン31X,31Yを照明した場合、図7のX方向の領域41A,41Bからの照明光によって図6のパターン31X中のL&Sパターン32XA,32XB及びパターン31Y中のラインパターン列34Yの像が投影光学系PLを介して高い解像度で、かつ深い焦点深度で形成される。同様に、図7のY方向の領域45A,45Bからの照明光によって図6のパターン31X中のラインパターン列34X及びパターン31Y中のL&Sパターン32YA,32YBの像が投影光学系PLを介して高い解像度で、かつ深い焦点深度で形成される。   Accordingly, when the patterns 31X and 31Y in FIG. 6 are illuminated with the illumination light having the light amount distribution in FIG. 7, the L & S patterns 32XA and 32XB in the pattern 31X in FIG. 6 are illuminated by the illumination light from the regions 41A and 41B in the X direction in FIG. And the image of the line pattern row 34Y in the pattern 31Y is formed with a high resolution and a deep depth of focus via the projection optical system PL. Similarly, the image of the line pattern row 34X in the pattern 31X in FIG. 6 and the L & S patterns 32YA and 32YB in the pattern 31Y are high via the projection optical system PL by the illumination light from the regions 45A and 45B in the Y direction in FIG. It is formed with a resolution and a deep depth of focus.

言い換えると、解像限界に近い密集パターンであるL&Sパターン32XA,32XB及び32YA,32YBについては、投影光学系PLの開口数をほぼ限界まで利用した変形照明(傾斜照明)で照明されているため、その像が高い解像度で、かつ深い焦点深度で良好に形成される。一方、それよりも粗いパターンであるラインパターン列34X,34Yについては、投影光学系PLの開口数が実質的に制限されており、デフォーカスした場合の強度変動が少なくなり、深い焦点深度で良好に形成される。従って、図6の直交する2方向に周期性を持つとともに、それぞれ異なる2つの周期のパターン(L&Sパターン32XA,32YA及びラインパターン列34X,34Y)を持つパターン31X,31Yの像を同時に良好にウエハW上に形成することができる。従って、種々の周期又は間隔を持つデバイスを効率的に製造できる。   In other words, the L & S patterns 32XA, 32XB and 32YA, 32YB, which are dense patterns close to the resolution limit, are illuminated with modified illumination (tilted illumination) using the numerical aperture of the projection optical system PL to the limit. The image is well formed with high resolution and deep depth of focus. On the other hand, with respect to the line pattern rows 34X and 34Y, which are coarser than that, the numerical aperture of the projection optical system PL is substantially limited, and the intensity variation when defocused is small, and the depth of focus is good. Formed. Accordingly, the images of the patterns 31X and 31Y having periodicity in two orthogonal directions in FIG. 6 and two patterns having different periods (L & S patterns 32XA and 32YA and line pattern rows 34X and 34Y) can be obtained simultaneously with the wafer. It can be formed on W. Therefore, devices having various periods or intervals can be efficiently manufactured.

なお、図1(A)ではオプティカル・インテグレータとしてフライアイレンズ5が使用されているが、オプティカル・インテグレータとして内面反射型インテグレータあるいは回折光学素子などを使用してもよい。内面反射型インテグレータでは、それに入射する照明光の入射角度範囲を変化させることで、照明光学系の瞳面上での照明光の光量分布(2次光源の大きさや形状)を制御できる。   In FIG. 1A, the fly-eye lens 5 is used as an optical integrator, but an internal reflection type integrator or a diffractive optical element may be used as the optical integrator. In the internal reflection type integrator, the light intensity distribution (size and shape of the secondary light source) of the illumination light on the pupil plane of the illumination optical system can be controlled by changing the incident angle range of the illumination light incident thereon.

また、上記の実施形態の投影露光装置を用いてSRAM等の半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンを基板(ウエハ)に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、並びに検査ステップ等を経て製造される。   Further, when a semiconductor device such as SRAM is manufactured using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, the semiconductor device includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on this step, silicon A step of forming a wafer from the material, a step of performing alignment with the exposure apparatus of the above-described embodiment to expose the pattern of the reticle onto the substrate (wafer), a step of developing the exposed substrate, heating (curing) of the developed substrate, and It is manufactured through a substrate processing step including an etching process, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like.

また、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をすると共に、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより上記の実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   In addition, the illumination optical system and projection optical system composed of a plurality of lenses are incorporated into the exposure apparatus main body for optical adjustment, and a reticle stage and wafer stage consisting of a large number of mechanical parts are attached to the exposure apparatus main body for wiring and piping. The exposure apparatus of the above-described embodiment can be manufactured by connecting and further performing general adjustment (electric adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

なお、本発明は、走査露光型の投影露光装置のみならず、一括露光型(ステッパー型)の投影露光装置を用いて露光する場合にも適用することが可能である。また、本発明は、例えば国際公開第99/49504号パンフレット、国際公開第2004/019128号パンフレットで開示されている液浸型の露光装置で露光を行う場合にも適用できる。この場合には、走査露光時に、図1(A)において、不図示の液体回収装置から投影光学系PLとウエハWとの間に純水等の液体が局所的に供給され、供給された液体は不図示の液体回収装置によって回収される。   The present invention can be applied not only to a scanning exposure type projection exposure apparatus but also to exposure using a batch exposure type (stepper type) projection exposure apparatus. The present invention can also be applied to exposure using an immersion type exposure apparatus disclosed in, for example, International Publication No. 99/49504 and International Publication No. 2004/019128. In this case, during scanning exposure, a liquid such as pure water is locally supplied between the projection optical system PL and the wafer W from a liquid recovery apparatus (not shown) in FIG. Is recovered by a liquid recovery device (not shown).

また、例えば特表2004−519850号公報(及び対応する米国特許第 6,611,316号明細書)に開示されているように、2つのレチクルのパターンを投影光学系を介して基板上で合成し、1回の走査露光によって基板上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置を用いる場合にも本発明を適用することができる。さらに、本発明は、波長数nm〜100nm程度の極端紫外光(EUV光)を露光ビームとして用いる投影露光装置で露光を行う場合にも適用できる。EUV光を用いる場合には、マスクは反射型であり、マスクパターンの照明用に反射光学部材からなる照明系が使用され、そのパターンを投影するために反射光学部材からなる投影系が使用される。   Further, as disclosed in, for example, Japanese translations of PCT publication No. 2004-51850 (and corresponding US Pat. No. 6,611,316), two reticle patterns are synthesized on a substrate via a projection optical system. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of one shot area on a substrate almost simultaneously by one scanning exposure. Furthermore, the present invention can also be applied to the case where exposure is performed with a projection exposure apparatus that uses extreme ultraviolet light (EUV light) having a wavelength of about several nm to 100 nm as an exposure beam. When EUV light is used, the mask is a reflection type, and an illumination system composed of a reflective optical member is used for illuminating the mask pattern, and a projection system composed of a reflective optical member is used to project the pattern. .

なお、上述の実施形態においては、転写用のパターンが形成されたマスク(レチクル)を用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6,778,257号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターンまたは反射パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。この電子マスクは、可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)などを含むものである。   In the above-described embodiment, a mask (reticle) on which a transfer pattern is formed is used. Instead of this mask, for example, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257. An electronic mask that forms a transmission pattern or a reflection pattern based on electronic data of a pattern to be exposed may be used. This electronic mask is also called a variable shaping mask, and includes, for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light emitting image display element (spatial light modulator).

また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、MEMS(Microelectromechanical Systems:微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、製造工程にも適用することができる。   In addition, the present invention is not limited to application to a semiconductor device manufacturing process. For example, a manufacturing process of a display device such as a liquid crystal display element or a plasma display formed on a square glass plate, or an imaging element (CCD, etc.), micromachines, MEMS (Microelectromechanical Systems), thin film magnetic heads, and various devices such as DNA chips can be widely applied. Furthermore, the present invention can also be applied to a manufacturing process when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

本発明のデバイス製造方法によれば、露光工程では、1回の露光で周期又は間隔の異なる2つのパターンを良好に基板上に転写できるため、種々な周期又は間隔で配置された複数のパターンを有するデバイスを高精度に、かつ効率的に製造でき。   According to the device manufacturing method of the present invention, in the exposure step, two patterns having different periods or intervals can be satisfactorily transferred onto the substrate by one exposure, and therefore, a plurality of patterns arranged at various periods or intervals can be obtained. The device you have can be manufactured with high precision and efficiency.

(A)は第1の実施形態の露光装置の構成を示す図、(B)は図1(A)中のプリズム71,72を示す拡大斜視図、(C)はプリズム71,72の別の構成例を示す図である。(A) is a diagram showing the configuration of the exposure apparatus of the first embodiment, (B) is an enlarged perspective view showing the prisms 71 and 72 in FIG. 1 (A), and (C) is another diagram of the prisms 71 and 72. It is a figure which shows the example of a structure. 第1の実施形態の転写用のパターンを示す拡大図である。It is an enlarged view showing a pattern for transfer according to the first embodiment. (A)は照明光学系の瞳面上での光量分布の一例を示す図、(B)は図3(A)の光量分布に対応して投影光学系の瞳面上に形成される回折光(結像光束)の光量分布を示す図である。(A) is a figure which shows an example of the light quantity distribution on the pupil plane of an illumination optical system, (B) is the diffracted light formed on the pupil plane of a projection optical system corresponding to the light quantity distribution of FIG. 3 (A). It is a figure which shows light quantity distribution of (imaging light beam). (A)は照明光学系の瞳面上での光量分布の他の例を示す図、(B)は図4(A)の光量分布に対応して投影光学系の瞳面上に形成される回折光(結像光束)の光量分布を示す図である。(A) is a figure which shows the other example of the light quantity distribution on the pupil plane of an illumination optical system, (B) is formed on the pupil plane of a projection optical system corresponding to the light quantity distribution of FIG. 4 (A). It is a figure which shows light quantity distribution of diffracted light (imaging light beam). 図3(A)の光量分布を用いる場合の露光量誤差の許容範囲と焦点深度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the tolerance | permissible_range of the exposure amount error in the case of using the light quantity distribution of FIG. 第2の実施形態の転写用のパターンを示す拡大図である。It is an enlarged view showing a pattern for transfer according to a second embodiment. 第2の実施形態の照明光学系の瞳面上での光量分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of light quantity distribution on the pupil surface of the illumination optical system of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

R…レチクル、PL…投影光学系、W…ウエハ、Q1…照明光学系の瞳面、Q3…投影光学系の瞳面、5…フライアイレンズ、12…照明光学系、21…回折光学素子、31X,31Y…転写用のパターン、32XA,32XB…L&Sパターン、34X…ラインパターン列、40…最大σ部、41A,41B…楕円状の領域、42A,42B…円形の領域、50…最大開口数部、L1A〜L4A…0次光、L1B〜L4B,L3C,L4C…1次回折光、73…偏光状態設定板   R ... reticle, PL ... projection optical system, W ... wafer, Q1 ... pupil plane of illumination optical system, Q3 ... pupil plane of projection optical system, 5 ... fly-eye lens, 12 ... illumination optical system, 21 ... diffractive optical element, 31X, 31Y ... patterns for transfer, 32XA, 32XB ... L & S pattern, 34X ... line pattern row, 40 ... maximum sigma portion, 41A, 41B ... elliptical region, 42A, 42B ... circular region, 50 ... maximum numerical aperture Part, L1A to L4A ... 0th order light, L1B to L4B, L3C, L4C ... 1st order diffracted light, 73 ... polarization state setting plate

Claims (11)

照明系からの光束でパターンを照明し、前記光束で前記パターン及び投影系を介して基板を露光する露光方法において、
前記パターンは、第1方向に周期的に形成された第1パターンと、前記第1方向に前記第1パターンの周期よりも長い周期で形成された第2パターンとを含み、
前記投影系に、前記照明系からの光束が前記第2パターンにほぼ垂直に入射したときに、前記第2パターンから発生する2次回折光が通過可能な開口絞りが配置され、
前記照明系に関する所定面における前記光束の光量分布を、
前記照明系の光軸に関して前記第1方向に対応する方向にほぼ対称に離れて配置された第1及び第2領域と、前記光軸に関して前記第1方向に直交する第2方向に対応する方向にほぼ対称に離れて配置された第3及び第4領域とからなる4つの領域における光量がそれ以外の領域における光量よりも大きくなるように設定するとともに、
前記第3及び第4領域の位置を、前記第3及び第4領域からの光束によって前記第2パターンから発生する0次光及び回折光のうち、±1次回折光のうちの少なくとも一方の回折光及び0次光が前記投影系を通過し、2次以上の回折光が前記投影系を通過しないように設定することを特徴とする露光方法。
In an exposure method of illuminating a pattern with a light beam from an illumination system and exposing the substrate with the light beam through the pattern and the projection system,
The pattern includes a first pattern periodically formed in a first direction and a second pattern formed in the first direction with a period longer than the period of the first pattern,
The projection system is provided with an aperture stop through which the second-order diffracted light generated from the second pattern can pass when a light beam from the illumination system is incident on the second pattern substantially perpendicularly.
A light amount distribution of the light flux on a predetermined surface related to the illumination system,
First and second regions arranged substantially symmetrically apart in a direction corresponding to the first direction with respect to the optical axis of the illumination system, and a direction corresponding to a second direction orthogonal to the first direction with respect to the optical axis Are set so that the amount of light in the four regions composed of the third and fourth regions arranged substantially symmetrically apart from each other is larger than the amount of light in the other regions ,
The position of the third and fourth regions is determined by diffracting light of at least one of ± first-order diffracted light among zero-order light and diffracted light generated from the second pattern by light beams from the third and fourth regions. And an exposure method characterized by setting so that second-order or higher-order diffracted light does not pass through the projection system .
前記所定面は、前記照明系の瞳面又はこの共役面であり、
前記第1及び第2領域の前記第1方向に対応する方向の間隔は、前記第1パターンの周期に応じて設定され、
前記第3及び第4領域の前記第2方向に対応する方向の間隔は、前記第2パターンの周期に応じて設定されることを特徴とする請求項1に記載の露光方法。
The predetermined plane is a pupil plane of the illumination system or a conjugate plane thereof,
An interval in a direction corresponding to the first direction of the first and second regions is set according to a period of the first pattern,
2. The exposure method according to claim 1, wherein an interval between the third and fourth regions in a direction corresponding to the second direction is set according to a period of the second pattern.
前記第1及び第2領域は、前記第1及び第2領域からの光束によって前記第1パターンから0次光及び1次回折光がほぼ対称に発生するように設定されることを特徴とする請求項2に記載の露光方法。 The first and second regions are set so that zero-order light and first-order diffracted light are substantially symmetrically generated from the first pattern by light beams from the first and second regions. 2. The exposure method according to 2. 前記第3及び第4領域は、それぞれ前記光軸を通り前記第2方向に対応する方向に平行な直線に関して対称に配置された2つの部分領域を含み、
前記第1及び第2領域は、それぞれ前記第2方向に対応する方向に細長い楕円状の領域であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の露光方法。
The third and fourth regions each include two partial regions disposed symmetrically with respect to a straight line that passes through the optical axis and is parallel to a direction corresponding to the second direction,
4. The exposure method according to claim 1, wherein each of the first and second regions is an elliptical region elongated in a direction corresponding to the second direction. 5.
前記第3領域の2つの部分領域及び第4領域の2つの部分領域の位置は、前記4つの部分領域からの光束によって前記第2パターンから発生する±1次回折光のうちの一方の回折光も前記投影系を通過しないように設定されることを特徴とする請求項4に記載の露光方法。The positions of the two partial regions of the third region and the two partial regions of the fourth region are such that one of the ± first-order diffracted light generated from the second pattern by the light flux from the four partial regions is also diffracted light. The exposure method according to claim 4, wherein the exposure method is set so as not to pass through the projection system. 照明系からの光束でパターンを照明し、前記光束で前記パターン及び投影系を介して基板を露光する露光装置において、
前記照明系に関する所定面における前記光束の光量分布を設定する光量分布設定機構と、
前記パターンに応じて前記光量分布設定機構を制御する制御装置とを備え、
前記パターンが、第1方向に周期的に形成された第1パターンと、前記第1方向に前記第1パターンの周期よりも長い周期で形成された第2パターンとを含み、
前記投影系に、前記照明系からの光束が前記第2パターンにほぼ垂直に入射したときに、前記第2パターンから発生する2次回折光が通過可能な開口絞りが配置されているときに、
前記制御装置は前記光量分布設定機構を制御して、前記所定面における前記光束の光量分布を、
前記照明系の光軸に関して前記第1方向に対応する方向にほぼ対称に離れて配置された第1及び第2領域と、前記光軸に関して前記第1方向に直交する第2方向に対応する方向にほぼ対称に離れて配置された第3及び第4領域とからなる4つの領域における光量がそれ以外の領域における光量よりも大きくなるように設定するするとともに、
前記第3及び第4領域の位置を、前記第3及び第4領域からの光束によって前記第2パターンから発生する0次光及び回折光のうち、±1次回折光のうちの少なくとも一方の回折光及び0次光が前記投影系を通過し、2次以上の回折光が前記投影系を通過しないように設定することを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus that illuminates a pattern with a light beam from an illumination system and exposes the substrate with the light beam through the pattern and the projection system,
A light amount distribution setting mechanism for setting a light amount distribution of the luminous flux on a predetermined surface related to the illumination system;
A control device for controlling the light amount distribution setting mechanism according to the pattern,
The pattern includes a first pattern periodically formed in a first direction, and a second pattern formed in the first direction with a period longer than the period of the first pattern,
When the projection system is provided with an aperture stop through which the second-order diffracted light generated from the second pattern can pass when the light beam from the illumination system is incident on the second pattern substantially perpendicularly ,
The control device controls the light amount distribution setting mechanism to change the light amount distribution of the light flux on the predetermined surface,
First and second regions arranged substantially symmetrically apart in a direction corresponding to the first direction with respect to the optical axis of the illumination system, and a direction corresponding to a second direction orthogonal to the first direction with respect to the optical axis And the amount of light in the four regions consisting of the third and fourth regions disposed substantially symmetrically apart from each other is set to be larger than the amount of light in the other regions ,
The position of the third and fourth regions is determined by diffracting light of at least one of ± first-order diffracted light among zero-order light and diffracted light generated from the second pattern by light beams from the third and fourth regions. And an exposure apparatus characterized in that the second-order or higher-order diffracted light does not pass through the projection system .
前記所定面は、前記照明系の瞳面又はこの共役面であり、
前記第1及び第2領域の前記第1方向に対応する方向の間隔は、前記第1パターンの周
期に応じて設定され、
前記第3及び第4領域の前記第2方向に対応する方向の間隔は、前記第2パターンの周期に応じて設定されることを特徴とする請求項6に記載の露光装置。
The predetermined plane is a pupil plane of the illumination system or a conjugate plane thereof,
An interval in a direction corresponding to the first direction of the first and second regions is set according to a period of the first pattern,
The exposure apparatus according to claim 6, wherein an interval between the third and fourth regions in a direction corresponding to the second direction is set according to a period of the second pattern.
前記第1及び第2領域は、前記第1及び第2領域からの光束によって前記第1パターンから0次光及び1次回折光がほぼ対称に発生するように設定されることを特徴とする請求項7に記載の露光装置。 The first and second regions are set so that zero-order light and first-order diffracted light are substantially symmetrically generated from the first pattern by light beams from the first and second regions. 8. The exposure apparatus according to 7. 前記第3及び第4領域は、それぞれ前記光軸を通り前記第2方向に対応する方向に平行な直線に関して対称に配置された2つの部分領域を含み、
前記第1及び第2領域は、それぞれ前記第2方向に対応する方向に細長い楕円状の領域であることを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載の露光装置。
The third and fourth regions each include two partial regions disposed symmetrically with respect to a straight line that passes through the optical axis and is parallel to a direction corresponding to the second direction,
9. The exposure apparatus according to claim 6, wherein each of the first and second regions is an elliptical region that is elongated in a direction corresponding to the second direction. 10.
前記第3領域の2つの部分領域及び第4領域の2つの部分領域の位置は、前記4つの部分領域からの光束によって前記第2パターンから発生する±1次回折光のうちの一方の回折光も前記投影系を通過しないように設定されることを特徴とする請求項9に記載の露光装置。The positions of the two partial regions of the third region and the two partial regions of the fourth region are such that one of the ± first-order diffracted light generated from the second pattern by the light flux from the four partial regions is also diffracted light. The exposure apparatus according to claim 9, wherein the exposure apparatus is set so as not to pass through the projection system. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、
前記リソグラフィ工程で請求項1から5のいずれか一項に記載の露光方法を用いてパターンを感光体に転写することを特徴とするデバイス製造方法。
A device manufacturing method including a lithography process,
A device manufacturing method, wherein a pattern is transferred to a photoreceptor using the exposure method according to claim 1 in the lithography process.
JP2007103342A 2007-04-10 2007-04-10 Exposure method and apparatus, and device manufacturing method Active JP5103995B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007103342A JP5103995B2 (en) 2007-04-10 2007-04-10 Exposure method and apparatus, and device manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007103342A JP5103995B2 (en) 2007-04-10 2007-04-10 Exposure method and apparatus, and device manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008262997A JP2008262997A (en) 2008-10-30
JP5103995B2 true JP5103995B2 (en) 2012-12-19

Family

ID=39985267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007103342A Active JP5103995B2 (en) 2007-04-10 2007-04-10 Exposure method and apparatus, and device manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5103995B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013061858A1 (en) * 2011-10-24 2013-05-02 株式会社ニコン Illumination optical assembly, exposure apparatus, and device manufacturing method
JP6323072B2 (en) * 2014-03-04 2018-05-16 セイコーエプソン株式会社 Lighting device and projector

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3194155B2 (en) * 1992-01-31 2001-07-30 キヤノン株式会社 Semiconductor device manufacturing method and projection exposure apparatus using the same
JPH1070070A (en) * 1996-08-28 1998-03-10 Canon Inc Illuminator and projection aligner using the illuminator
JP3337983B2 (en) * 1998-06-30 2002-10-28 キヤノン株式会社 Exposure method and exposure apparatus
JP2004128108A (en) * 2002-10-01 2004-04-22 Oki Electric Ind Co Ltd Optimizing method of aperture shape of projection aligner
US20050225740A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-13 Padlyar Sushil D Light source for photolithography
DE102005003905B4 (en) * 2005-01-27 2007-04-12 Infineon Technologies Ag Arrangement for projecting a pattern into an image plane
JP4591155B2 (en) * 2005-03-30 2010-12-01 株式会社ニコン Exposure method and apparatus, and device manufacturing method
JP2008041710A (en) * 2006-08-01 2008-02-21 Fujitsu Ltd Lighting optical device, exposure method, and design method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008262997A (en) 2008-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6187574B2 (en) Exposure method and apparatus, illumination optical apparatus, and device manufacturing method
JP2011135099A (en) Optical integrator, illumination optical device, photolithographic apparatus, photolithographic method, and method for fabricating device
JP4591155B2 (en) Exposure method and apparatus, and device manufacturing method
KR100823405B1 (en) Exposure apparatus and device manufacturing method
JP5103995B2 (en) Exposure method and apparatus, and device manufacturing method
JP5126646B2 (en) Exposure method and apparatus, and device manufacturing method
JP2009071010A (en) Illumination optical system, exposure apparatus and device-manufacturing method
JP2010062397A (en) Exposure method and equipment, and device manufacturing method
JP2011077439A (en) Exposure method and method of manufacturing device
JP2011103412A (en) Illumination optical apparatus, aligner, and device manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100303

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110301

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120904

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120917

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5103995

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151012

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151012

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250