JPH023907A - Projection aligner - Google Patents
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は照明状態、特に被照明物体上での照度分布の制
御を行うことのできる投影型露光装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a projection exposure apparatus capable of controlling illumination conditions, particularly illuminance distribution on an illuminated object.
露光装置は、半導体素子、特に超LSI等の高集積度の
半導体素子の製造や微細なバターニングを必要とする表
示素子等の製造に用いられており、その露光のための照
明光学系として種々のものが知られている0例えば、米
国特許第3,296,923号の如く、楕円鏡、コール
ドミラー、発散性コリメーションレンズ、2個のフライ
アイレンズ、収斂性コリメーシロンレンズを基本構成と
し、被照明物体面を均一に照明する構成がある。このよ
うなフライアイレンズを用いることによって、被照明物
体面をフライアイレンズの個数に相当する数の2次光源
が形成でき、これらにより被照明物体面を複数の方向か
ら重畳的に照明することができ、被照明物体面上での照
度分布の不均一性を数%以下にすることが可能である。Exposure equipment is used in the manufacture of semiconductor devices, particularly highly integrated semiconductor devices such as VLSIs, and display devices that require fine patterning, and is used in various illumination optical systems for exposure. For example, as in U.S. Pat. No. 3,296,923, the basic structure is an elliptical mirror, a cold mirror, a divergent collimation lens, two fly-eye lenses, and a convergent collimation lens. There is a configuration that uniformly illuminates the object surface to be illuminated. By using such fly-eye lenses, it is possible to form a number of secondary light sources corresponding to the number of fly-eye lenses on the object surface to be illuminated, and these can illuminate the object surface to be illuminated in a superimposed manner from multiple directions. It is possible to reduce the non-uniformity of the illuminance distribution on the surface of the object to be illuminated to several percent or less.
しかしながら、最近の超LSIの一層の高集積度化に伴
い、回路パターンの焼付露光に要求される照明の均一性
にはより優れた一様性が要求されてきており、フライア
イ・インテグレータの採用のみでは十分な均一性を得る
ことが困難になってきている。しかも、レチクル上の回
路パターンを投影レンズを介して被照明物体、例えばウ
ェハ上に投影露光する所謂縮小投影型露光装置において
は、ウェハ面、レチクル面、照明光学系、投影光学系の
間で生ずる反射によってウェハ面上に達するフレア光は
一般に光軸を中心として中央部に集中し、様々な面での
反射光が積算されて中心部の照度が高くなるという照度
の不均一を発生する恐れがある。これは所謂6ホツトス
ポツト”と呼ばれており、これに起因する照度ムラも無
視し得ない場合があり、このようなフレアによる照度分
布の不均一性をも補正することが必要となってきている
。However, with the recent increase in the degree of integration of VLSIs, greater uniformity of illumination is required for printing exposure of circuit patterns, and fly-eye integrators are being adopted. It is becoming difficult to obtain sufficient uniformity by using only the following methods. Moreover, in a so-called reduction projection exposure apparatus that projects and exposes a circuit pattern on a reticle onto an illuminated object, such as a wafer, through a projection lens, problems occur between the wafer surface, reticle surface, illumination optical system, and projection optical system. Flare light that reaches the wafer surface due to reflection is generally concentrated in the center around the optical axis, and there is a risk that the reflected light from various surfaces will be integrated, resulting in uneven illuminance where the illuminance at the center will be high. be. This is called the so-called 6-hot spot, and the illuminance unevenness caused by this cannot be ignored in some cases, and it has become necessary to correct the uneven illuminance distribution caused by such flare. .
そして、このフレアの原因となる反射光を生ずる種々の
面のうち、レチクルの透過率及びウェハ面での反射率が
最も大きな要素となっており、フレア光の強度はレチク
ルの透過率とウェハの反射率によって大きく変化する。Of the various surfaces that produce the reflected light that causes this flare, the reticle transmittance and the reflectance on the wafer surface are the most important factors, and the intensity of the flare light is determined by the reticle transmittance and the wafer surface reflectance. It varies greatly depending on the reflectance.
レチクルはそのパターンが異なる毎に透過率が変化し、
またウェハはその材質が異なる場合や同一の材質からな
っていても異なるレジストが塗布されている場合にはそ
の反射率が変化し、これらの変化によってウェハ面上で
の照度は大きく変化する。このため、使用するレチクル
及びウェハの状態によって照度分布が大きく影響を受け
、使用されるレチクルやウェハの状態に応じた照度分布
の補正が必要となってきている。The transmittance of the reticle changes depending on its pattern,
Further, when the wafer is made of different materials, or when the wafer is made of the same material but coated with a different resist, its reflectance changes, and these changes cause a large change in the illuminance on the wafer surface. For this reason, the illuminance distribution is greatly affected by the conditions of the reticle and wafer used, and it has become necessary to correct the illuminance distribution according to the conditions of the reticle and wafer used.
そこで本発明の目的は、使用されるレチクル等の投影原
板やウェハ等の被照明物体に応じて最適な照明状態を維
持し、よ′り均一性に優れた照明が可能な投影型露光装
置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus that can maintain an optimal illumination state depending on the projection original plate such as a reticle used, or an object to be illuminated such as a wafer, and can provide more uniform illumination. It is about providing.
本発明による投影型露光装置は、所定のパターンを有す
るレチクルやマスク等の投影原板を照明する照明光学系
と、投影原板上のパターンの像をウェハ等の被照明物体
上に投影するための投影光学系と、被照明物体上での照
度分布を補正するために前記照明光学系中に配置され被
照明物体上での照度分布を補正する照度分布補正手段と
、投影原板の透過率の値と被照明物体の反射率の値とか
ら被照明物体面上の照度分布状態を求める演算手段と、
該演算手段による出力に応じて前記照度分布補正手段に
よる補正状態を変換する制御手段とを有するものである
。A projection exposure apparatus according to the present invention includes an illumination optical system for illuminating a projection original plate such as a reticle or a mask having a predetermined pattern, and a projection system for projecting an image of the pattern on the projection original plate onto an illuminated object such as a wafer. an optical system, an illuminance distribution correction means arranged in the illumination optical system for correcting the illuminance distribution on the illuminated object, and a transmittance value of the projection original plate; calculation means for determining the illuminance distribution state on the surface of the illuminated object from the reflectance value of the illuminated object;
and control means for converting the correction state by the illuminance distribution correction means in accordance with the output from the calculation means.
上記の如き本発明は、一般の露光装置では照明光学系及
び投影光学系が固定的に設けられており、また種々交換
される投影原板としてのレチクルやマスク及び被照明物
体としてのウェハは常にほぼ平面であるため、所謂ホッ
トスポットといわれるウェハ面上での照度分布ほぼは一
定の傾向を有しており、レチクルやウェハが交換されて
も照度分布は同一の傾向を有しつつその強度のみが変化
する傾向にあること、すなわちウェハ面上での照度分布
はレチクルやウェハの交換にともなって変化するものの
、その分布の規格化した特性にはあまり変化がないとい
う知見に基づいている。In the present invention as described above, an illumination optical system and a projection optical system are fixedly provided in a general exposure apparatus, and a reticle or mask as a projection original plate and a wafer as an object to be illuminated are always exchanged. Because it is a flat surface, the illuminance distribution on the wafer surface, known as the so-called hot spot, has a nearly constant tendency, and even if the reticle or wafer is replaced, the illuminance distribution will have the same tendency, but only the intensity will change. This is based on the knowledge that although the illuminance distribution on the wafer surface tends to change as the reticle or wafer is replaced, the standardized characteristics of that distribution do not change much.
そして上記の如き本発明の構成によれば、ある投影型露
光装置における固有の照度分布特性、すなわちその装置
の照明光学系や投影光学系によって決まる照度分布の固
有の特性に対して、投影原板の透過率と被照明物体の反
射率との2つの要素を与えることによって、被照明物体
面上での照度分布を推定することができ、照度補正手段
によってその照度分布を的確に補正することが可能であ
る。According to the configuration of the present invention as described above, the illuminance distribution characteristic unique to a certain projection type exposure apparatus, that is, the characteristic characteristic of the illuminance distribution determined by the illumination optical system and projection optical system of the apparatus, is By providing two elements, the transmittance and the reflectance of the illuminated object, it is possible to estimate the illuminance distribution on the surface of the illuminated object, and it is possible to accurately correct the illuminance distribution using the illuminance correction means. It is.
すなわち、レチクルの透過率と、ウェハの反射率とに基
づいて、その投影型露光装置に固有の照度分布特性にお
いてどのような照度分布の状態にあるかを演算手段によ
り推定し、この演算結果に基づいて照度分布補正手段を
制御しているため、被照明物体面上の照度分布を直接測
定する必要なしに被照明物体面上での均一性の補正を行
うことが可能である。従って、使用する投影原板の透過
率と露光される被照明物体の反射率とを与えることによ
って、どのようなレチクルやウェハを用いる場合にも、
常に均一性の優れた照度分布を安定して維持することが
可能となる。That is, based on the transmittance of the reticle and the reflectance of the wafer, a calculation means estimates what kind of illuminance distribution is in the illuminance distribution characteristics specific to the projection exposure apparatus, and the calculation result is used to estimate the illuminance distribution state. Since the illuminance distribution correction means is controlled based on this, it is possible to correct the uniformity on the illuminated object surface without directly measuring the illuminance distribution on the illuminated object surface. Therefore, by giving the transmittance of the projection original plate used and the reflectance of the illuminated object to be exposed, no matter what reticle or wafer is used,
It becomes possible to always stably maintain a highly uniform illuminance distribution.
そして、本発明による露光装置の照明光学系においては
、ホントスポットといわれる被照明物体面の中央部分で
の照度の高まりを補正する目的であるために、照度分布
補正手段としては光軸中心の照度を低下させることが必
要であり、このためには均一照明のために使用されてい
るフライアイ・インテグレータの入射面の一部を遮光す
ることによって照度分布の補正を行うことが有効である
。In the illumination optical system of the exposure apparatus according to the present invention, since the purpose is to correct the increase in illuminance at the central part of the object surface to be illuminated, which is called the real spot, the illuminance distribution correction means uses the illuminance at the center of the optical axis. To this end, it is effective to correct the illuminance distribution by shielding a portion of the entrance surface of the fly's eye integrator used for uniform illumination.
このために本発明における照明光学系として、ほぼ平行
光束の照明光を供給する光源手段と、該光源手段からの
平行光束中に配置され複数の集光点を形成して被照明物
体面を重畳的に照明するための小レンズ群を有するフラ
イアイ・インテグレータと、該フライアイ・インテグレ
ータの入射面と被照明物体面とをほぼ共役にし、フライ
アイ・インテグレータからの光束を被照明物体面に導く
ためのコンデンサーレンズとを有する構成を採ることが
好ましい。そして、照度分布補正手段としては、プライ
アイ・インテグレータの小レンズ群のうちの少なくとも
1つに入射する光束を部分的に遮光する遮光部が形成さ
れた平行平面透明部材を、フライアイ・インテグレータ
の入射光側に所定の距離を隔てて配置したものとするこ
とが有効である。For this purpose, the illumination optical system in the present invention includes a light source means that supplies illumination light of a substantially parallel light flux, and a light source means arranged in the parallel light flux from the light source means to form a plurality of light converging points and superimpose the object surface to be illuminated. A fly's eye integrator has a small lens group for illuminating the object, and the incident surface of the fly's eye integrator is made almost conjugate with the surface of the object to be illuminated, and the light flux from the fly's eye integrator is guided to the surface of the object to be illuminated. It is preferable to adopt a configuration having a condenser lens for As illuminance distribution correction means, a parallel plane transparent member on which a light shielding part is formed that partially blocks the light beam incident on at least one of the small lens groups of the fly's eye integrator is used. It is effective to arrange them at a predetermined distance on the light side.
この場合、フライアイ・インテグレータを構成する小レ
ンズ群のうちで遮光部により遮光される小レンズの数N
を増加すれば、照度の低下度を強めることが可能となる
。従って、遮光する小レンズの数Nが異なる平行平面部
材に適宜変換することによって、使用されるレチクルや
ウェハの状態が変化しても常に均一な照明状態を維持す
ることが可能となる。In this case, the number N of small lenses that are blocked by the light blocking part among the small lens groups that make up the fly-eye integrator
By increasing , it is possible to increase the degree of decrease in illuminance. Therefore, by appropriately converting to a parallel plane member having a different number N of small lenses for blocking light, it is possible to always maintain a uniform illumination state even if the state of the reticle or wafer used changes.
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.
第1図は本発明による投影型露光装置の一実施例の概蛎
構成を示す光学構成図である。超高圧水銀ランプ11か
らの光束は楕円鏡12で反射されて楕円鏡12の第2焦
点F上に集光され、収斂性のコリメーションレンズ14
によって平行光束に変換される。FIG. 1 is an optical configuration diagram showing a general configuration of an embodiment of a projection type exposure apparatus according to the present invention. The luminous flux from the ultra-high pressure mercury lamp 11 is reflected by the elliptical mirror 12 and condensed onto the second focal point F of the elliptical mirror 12, and is focused by the convergent collimation lens 14.
is converted into a parallel beam of light by
この平行光束中には被照明物体としてのウェハW上に塗
布されたレジストを露光するための所定の波長域の光を
通過する干渉フィルター15が配置され、また同一頂角
の円錐状凸面と円錐状凹面とを有するコーンプリズムC
Pが配置されている。このコーンプリズムCPは、楕円
鏡14による集光光束の軸上での強度が弱いのを補正す
るために、入射する平行光束の周辺光束を中心部へ変位
させて、稠密な均一な光量分布の光束に変換する機能を
存している。これら超高圧水銀ランプ11、楕円鏡12
、コリメーションレンズ14、干渉フィルター15及び
コーンプリズムCPが、ほぼ平行光束の照明光を供給す
る光源手段1を構成している。尚、第2焦点F上に斜設
されたミラーシャッタMsの回転により光路の開閉が行
われ、ウェハに対する露光時間が制御TJされる。An interference filter 15 that passes light in a predetermined wavelength range for exposing a resist coated on a wafer W as an object to be illuminated is disposed in this parallel light beam, and a conical convex surface and a conical convex surface having the same apex angle are disposed. A cone prism C having a concave surface
P is placed. This cone prism CP displaces the peripheral light flux of the incident parallel light flux to the center in order to compensate for the weak intensity on the axis of the light flux condensed by the elliptical mirror 14, thereby creating a dense and uniform light intensity distribution. It has the function of converting it into luminous flux. These ultra-high pressure mercury lamps 11 and elliptical mirrors 12
, the collimation lens 14, the interference filter 15, and the cone prism CP constitute a light source means 1 that supplies illumination light of a substantially parallel beam. The optical path is opened and closed by rotating a mirror shutter Ms obliquely disposed above the second focal point F, and the exposure time for the wafer is controlled TJ.
この光源手段1からの平行光束中には、パターンドフィ
ルター16とこれに隣接してフライアイ・インテグレー
タ20が配置されている。パターンドフィルタ−16に
ついては後述するが、フライアイ・インテグレータ20
によりその射出光側面P、の近傍にこれを構成する小レ
ンズの数と等しい数の2次光源が形成される。この2次
光源からの光束はグイクロインクミラー13で反射され
た後、第1リレーレンズL1によってほぼ平行光束に変
換され、ブラインドBを通って第2リレーレンズLzに
よって面P!上に集光される。そして、光路屈曲ミラー
17で反射された後、収斂性のコンデンサーレンズ18
によって集光され、投影原板としてのレチクルRを照明
する。そして、投影原板としてのレチクル上に形成され
た所定のパターンが、投影対物レンズL0によって被照
明物体としてのウェハW面上に所定の倍率で投射され、
ウェハ面上に塗布されたレジストを露光させるのである
。In the parallel light beam from the light source means 1, a patterned filter 16 and a fly's eye integrator 20 are arranged adjacent to the patterned filter 16. The patterned filter 16 will be described later, but the fly-eye integrator 20
Therefore, a number of secondary light sources equal to the number of small lenses constituting this side surface P are formed in the vicinity of the light emitting side surface P. The light beam from this secondary light source is reflected by the microink mirror 13, then converted into a substantially parallel light beam by the first relay lens L1, passes through the blind B, and is directed to the surface P! by the second relay lens Lz. The light is focused on the top. After being reflected by the optical path bending mirror 17, the converging condenser lens 18
The light is focused by and illuminates a reticle R serving as a projection original plate. Then, a predetermined pattern formed on the reticle as a projection original plate is projected at a predetermined magnification onto the surface of the wafer W as an object to be illuminated by a projection objective lens L0,
The resist coated on the wafer surface is exposed to light.
ここで、フライアイ・インテグレータ20の射出面P1
の近傍に形成される複数の光源像が実質的な面光源とな
り、リレーレンズL+、Lxにより面P2に形成された
面光源の像はコンデンサーレンズ18を介して投影対物
レンズL0の入射瞳面P0上に投影され、被照明物体と
してのウェハW面に対して所謂ケーラー照明を行う。そ
して、投影対、物レンズL0の射出瞳はほぼ無限遠にあ
り、ウェハ側においてテレセンドリンクに形成されてい
ることは言うまでもない、そして、第′1と第2リレー
レンズL+、Lg間に配置されたブラインドBは、複数
の可動羽根からなり、第2リレーレンズL2とコンデン
サーレンズ18とによってレチクルR面上にその像が形
成され、レチクルR面上での露光に必要な領域を規制す
る可変視野絞りとして機能している。Here, the exit surface P1 of the fly-eye integrator 20
A plurality of light source images formed in the vicinity of become a substantial surface light source, and the image of the surface light source formed on the surface P2 by the relay lenses L+ and Lx is transferred to the entrance pupil plane P0 of the projection objective lens L0 via the condenser lens 18. The light is projected onto the wafer W surface as an object to be illuminated to perform so-called Koehler illumination. The exit pupil of the projection pair and object lens L0 is located at almost infinity, and it goes without saying that it is formed into a telescopic link on the wafer side. The blind B consists of a plurality of movable blades, and has a variable field of view whose image is formed on the reticle R surface by the second relay lens L2 and the condenser lens 18, and which regulates the area necessary for exposure on the reticle R surface. It functions as an aperture.
第1図中においては、光源と対物レンズの入射瞳P、と
の共役関係を表す光線を実線で示し、ブラインドBとレ
チクルR及びウェハWとの共役関係を表す光線を破線で
示した。また上記の構成において、光源手段1から収斂
性のコンデンサーレンズ18までが照明光学系を構成し
ている。In FIG. 1, the light rays representing the conjugate relationship between the light source and the entrance pupil P of the objective lens are shown by solid lines, and the light rays representing the conjugate relationship between the blind B, reticle R, and wafer W are shown by broken lines. Further, in the above configuration, the illumination optical system is configured from the light source means 1 to the converging condenser lens 18.
ところで、パターンドフィルター16とフライアイ・イ
ンテグレータ20とをその入射光側からみた平面図を第
2A図にそれらの側面図を第2B図に示す、フライアイ
・インテグレータ20は断面が四角形状の多数の小レン
ズが組み合わされてなり、その入射光側レンズ面20a
の後便焦点はほぼ射出光側レンズ面20bの位置にあり
、射出光側のレンズ面20bの前側焦点は入射光側レン
ズ面20aの位置にある。このため、フライアイ・イン
テグレータに入射する平行光束は各小レンズの射出光側
レンズ面の近傍に集光され、フライアイ・インテグレー
タの射出面近傍には、小レンズの数に等しい数の2次光
源が形成される。各小レンズの射出光側レンズ面20b
は各2次光源に対してフィールドレンズとして機能し、
フライアイ・インテグレータ20の入射面20aがリレ
ーレンズL+、LxによりブラインドBと共役に形成さ
れ、またコンデンサーレンズ1Bにより、レチクルR及
び被照明物体としてのウェハW面とほぼ共役に構成され
ている。Incidentally, a plan view of the patterned filter 16 and the fly's eye integrator 20 as seen from the incident light side is shown in FIG. 2A, and a side view thereof is shown in FIG. 2B. The lens surface 20a on the incident light side is made up of a combination of small lenses.
The rear focal point is approximately at the position of the exit light side lens surface 20b, and the front focal point of the exit light side lens surface 20b is located at the position of the input light side lens surface 20a. Therefore, the parallel light beam incident on the fly's eye integrator is focused near the exit light side lens surface of each small lens, and near the exit surface of the fly's eye integrator, a number of secondary A light source is formed. Outgoing light side lens surface 20b of each small lens
functions as a field lens for each secondary light source,
The entrance surface 20a of the fly's eye integrator 20 is formed to be conjugate with the blind B by the relay lenses L+ and Lx, and is substantially conjugate with the reticle R and the surface of the wafer W as the object to be illuminated by the condenser lens 1B.
従って、フライアイ・インテグレータ20の射出面近傍
に形成される多数の2次光源からの光束がそれぞれ被照
明物体としてのレチクルR及び被照明物体としてのウェ
ハWを照明することにより、ウェハ面は重畳的に均一照
明される。Therefore, the light beams from a large number of secondary light sources formed near the exit surface of the fly-eye integrator 20 illuminate the reticle R as an object to be illuminated and the wafer W as an object to be illuminated, so that the wafer surface is overlapped. evenly illuminated.
そして、平行平面透明部材としての石英ガラス製のパタ
ーンドフィルター16には、第2A図に例示する如く、
多数の小レンズのうちの2つの小レンズ21.22に入
射する光束の中央部分を遮光するための遮光部材として
円形の遮光部31.32が形成されている。このため、
この遮光部の作用を受ける小レンズを通過した光束によ
って被照明物体面の中央では円形の低照度部を生じ、フ
レアによって中心部が高くなる不均一な照度分布(所謂
ホットスポット)を補正して、被照明物体面全域にわた
って均一な照度分布にすることができる。遮光部30.
31は平行平面透明部材にクロム等の金属を蒸着により
形成されている。As illustrated in FIG. 2A, the patterned filter 16 made of quartz glass as a parallel plane transparent member includes:
A circular light-shielding portion 31.32 is formed as a light-shielding member for shielding the central portion of the light beam incident on two of the many small lenses 21.22. For this reason,
The light flux that passes through the small lens that is affected by this light shielding part creates a circular low-illuminance area at the center of the object surface to be illuminated, and the uneven illuminance distribution (so-called hot spot) where the center area becomes higher due to flare is corrected. , uniform illuminance distribution can be achieved over the entire illuminated object surface. Light shielding part 30.
Reference numeral 31 is formed by vapor depositing metal such as chromium on a parallel plane transparent member.
ここで、第3図に示す如く、フライアイ・インテグレー
タを構成する小レンズ群のうちで遮光部材により遮光す
る小レンズの数Nが増加すれば、ウェハ面上での照度は
露光領域の中心での低下度が高まる。具体的には、前述
の如くフライアイインテグレータの入射面は被照明物体
面としてのレチクル及びウェハ面と共役に構成されてい
るため、フライアイ・インテグレータを構成する個々の
小レンズの入射面がレチクル及びウェハ面の露光領域と
共役であり、これら各小レンズの入射面の中央部分の光
束を遮光することによってレチクルとよびウェハ面上で
の中心部の光強度を低下させることができる。そして、
中央部の光束を遮光する小レンズの数を増す程、被照明
物体面上の露光領域における中心部の光強度を低下させ
ることができるのである。Here, as shown in Fig. 3, if the number N of small lenses shielded by the light shielding member among the small lens groups constituting the fly's eye integrator increases, the illuminance on the wafer surface will decrease at the center of the exposure area. The degree of decline increases. Specifically, as mentioned above, the entrance surface of the fly's eye integrator is configured to be conjugate with the reticle and wafer surface, which are the object surfaces to be illuminated, so the entrance surface of each small lens making up the fly's eye integrator is conjugate with the reticle and the wafer surface. and the exposure area on the wafer surface, and by blocking the light beam at the center of the incident surface of each of these small lenses, it is possible to reduce the light intensity at the center on the reticle and wafer surface. and,
The more the number of small lenses that block the light beam at the center increases, the more the light intensity at the center can be reduced in the exposure area on the surface of the object to be illuminated.
従って、第2A図に示したパターンドフィルター16で
は、2つの小レンズにおいて遮光部材を設ける構成とし
たが、この数を増すことによって所望の照度分布に補正
することもできる。このために本実施例では、第4図の
平面図に示す如く、遮光部材の数が異なる3つのパター
ンドフィルタ−Nol 、 No2. No3を交換可
能に構成し、レチクルやウェハの交換に応じて適切な照
明状態となるように構成されている。Therefore, although the patterned filter 16 shown in FIG. 2A has a configuration in which light shielding members are provided in two small lenses, it is also possible to correct the illuminance distribution to a desired one by increasing the number of light shielding members. For this reason, in this embodiment, as shown in the plan view of FIG. 4, three patterned filters having different numbers of light shielding members are used - No. 1, No. 2. No. 3 is configured to be replaceable, and is configured to provide an appropriate illumination state depending on the replacement of the reticle or wafer.
パターンドフィルター16は、第4図の平面図に示す如
くであり、軸16aを中心として駆動モータMにより回
転可能な支持体16bに収納された3つのパターンドフ
ィルタ−Nol、No2.No3から構成されている。The patterned filter 16 is as shown in the plan view of FIG. 4, and includes three patterned filters No. 1, No. 2, and 3, housed in a support body 16b that can be rotated by a drive motor M around a shaft 16a. It is composed of No.3.
Nol フィルターはフライアイ・インテグレータ20
を構成する複数のレチクル要素のうちの4個について中
心部を遮光し、No2フイルターは2個を遮光し、No
3フイルターは遮光部材を持たないものである。第5図
は、Nol + No2. No3の各フィルターそれ
ぞれによる照度分布の補正特性を示す図である。図示の
とおり、Nolフィルターは最も補正効果が大きく 、
No3フイルターは補正効果を持たず、No2フイルタ
ーは中間程度の補正効果を有している。照度分布は光軸
を中心として回転対称であるため、第5図の特性図では
原点を光軸として光軸からの距離を横軸として示した。Nol filter is Fly Eye Integrator 20
The center part of four of the plurality of reticle elements constituting the reticle is shielded from light, the No. 2 filter shields two of them, and the No.
The third filter does not have a light shielding member. FIG. 5 shows Nol + No2. FIG. 7 is a diagram showing correction characteristics of illuminance distribution by each of No. 3 filters. As shown in the figure, the Nol filter has the greatest correction effect,
The No. 3 filter has no correction effect, and the No. 2 filter has an intermediate correction effect. Since the illuminance distribution is rotationally symmetrical about the optical axis, the characteristic diagram of FIG. 5 shows the origin as the optical axis and the distance from the optical axis as the horizontal axis.
後記する第6図の照度分布説明図も同様である。The same applies to the illuminance distribution explanatory diagram of FIG. 6, which will be described later.
尚、パターンドフィルターに必要な遮光部はいずれも、
石英ガラス等の平行平面透明部材にクロム等の金属を所
望の形状にて蒸着により形成することが望ましい。光吸
収性の塗料を所定の形状に塗布することも可能であるが
、光吸収により発生する熱に十分耐え得る材料であるこ
とが必要である。In addition, all the light shielding parts necessary for the patterned filter are
It is desirable to form a metal such as chromium in a desired shape on a parallel plane transparent member such as quartz glass by vapor deposition. Although it is possible to apply a light-absorbing paint to a predetermined shape, the material must be able to sufficiently withstand the heat generated by light absorption.
次に、このような構成からなる投影型露光装置における
照度分布の補正について説明する。Next, correction of the illuminance distribution in the projection exposure apparatus having such a configuration will be explained.
上記の如き露光装置の実用においては、前述した如く、
照明光学系や投影光学系の各レンズ面での反射及びレチ
クルRやウェハW面での反射によって生ずるフレア光に
よって、ホットスポットと言われる照度の不均一を生ず
る場合がある。照明光学系及び投影光学系を構成するレ
ンズ構成によってフレア光の発生する状態が決まるため
、ホットスポットといわれる照度分布の特性は、光学系
の構成によってほぼ決定され、投影型露光装置はその光
学系の構成で決まる固有の照度分布特性を有している。In the practical use of the above exposure apparatus, as mentioned above,
Flare light generated by reflection on each lens surface of the illumination optical system and projection optical system and reflection on the reticle R and wafer W surface may cause non-uniform illuminance called a hot spot. The conditions in which flare light is generated are determined by the lens configurations that make up the illumination optical system and the projection optical system, so the characteristics of the illuminance distribution, known as a hot spot, are largely determined by the configuration of the optical system. It has unique illuminance distribution characteristics determined by the configuration.
そして、ホットスポットの強度は主にレチクルのi3過
率とウェハの反射率とによって決定される。The intensity of the hot spot is determined mainly by the i3 pass rate of the reticle and the reflectance of the wafer.
そこで、ウェハ面上での照明光量に対するフレアの率F
を
F=kxT、xR。Therefore, the flare rate F with respect to the amount of illumination light on the wafer surface is
F=kxT, xR.
と定義することができる。ここで、kはその投影型露光
装置の光学系の構成で決まる固有の照度分布特性に対応
する定数であり、TIlはレチクルの透過率、R8はウ
ェハの反射率である。It can be defined as Here, k is a constant corresponding to the unique illuminance distribution characteristic determined by the configuration of the optical system of the projection exposure apparatus, TI1 is the transmittance of the reticle, and R8 is the reflectance of the wafer.
そして、レチクルRが全くパターンを持たない全面透明
なものであって、ブラインドの各羽根を移動して最大に
露光可能な領域を照明するようにした状態、即ちレチク
ルの透過率が最大の状態でフレアの率Fが最大となる。Then, the reticle R is fully transparent with no pattern at all, and each blade of the blind is moved to illuminate the maximum exposed area, that is, the reticle has maximum transmittance. The flare rate F is maximum.
この最大のフレア率F maxを予め求めておき、所望
のパターンのレチクルを用いて露光を行う場合のフレア
率Fとの比(F/F、□)を求めることによって、照度
分布の状態を推定することができる。すなわち、第6図
に示す如く、最大のフレア率F、1あの時のウェハ面上
での照度分布が曲線aのように表されるとすると、F/
F□8の値が0.6の場合は曲線すで、0.2の場合は
曲線Cで示されるように、図の縦軸が比の値に応じて低
減した状態にあることとなる。The state of the illuminance distribution is estimated by calculating this maximum flare rate F max in advance and calculating the ratio (F/F, □) to the flare rate F when performing exposure using a reticle with a desired pattern. can do. That is, as shown in FIG. 6, if the illuminance distribution on the wafer surface at the time of maximum flare rate F, 1 is expressed as curve a, then F/
When the value of F□8 is 0.6, it is a curve, and when it is 0.2, as shown by a curve C, the vertical axis of the figure is in a state of being reduced in accordance with the value of the ratio.
そして、曲線aとbとの間の領域を1、曲NIAbとC
との間の傾城をnとし、曲線C以下の領域を■として、
照度分布の状態をこれら3つの状態に大別して、これら
に応じた照度分布補正手段を講する。Then, the area between curves a and b is 1, and the songs NIAb and C
Let n be the slope between , and let ■ be the area below curve C,
The state of the illuminance distribution is roughly divided into these three states, and illuminance distribution correction means corresponding to these conditions are provided.
この照度分布補正手段としては、前述した3つのパター
ンドフィルターNol、No2.No3を用いる。As this illuminance distribution correction means, the above-mentioned three patterned filters No. 1, No. 2. Use No.3.
各フィルターによる照度分布の補正特性は第5図に示し
た如くであるが、NolがF/F、□=−0゜8に対応
する照度分布を均一に補正し得るような特性を有し、N
o2がF/FoX=−0,4に対応する照度分布を均一
に補正し得るような特性を有しているものとする。これ
により、F/F□、 −0゜6〜1.0の領域■の場合
にはNolのパターンドフィルターを用いることによっ
てフレア率の比F/F□つを±20%以下に補正するこ
とができ、F/F、□=0.2〜0.6の領域■の場合
にはNo2のパターンドフィルターを用いることによっ
てフレア率の比F/FoXを±20%以下に補正するこ
とができる。そして、F/F、、、=0.2以下の領域
■の場合には、No3のフィルターにより格別補正しな
くともフレア率の比F/F□、を20%以下に保つこと
ができる。ここで、一般に生ずる恐れのあるホントスポ
ットによるウェハ面上での照度分布のムラは中心部が周
辺部に対して数%以下程度であるため、上記の如くホン
トスポットによるフレア率の比F/F□8を±20%以
下に補正されるならば、ウェハ面上での実際の照度ムラ
は2%以下に補正されることとなり、極めて均一な照度
分布に補正されることが明らかである。The correction characteristics of the illuminance distribution by each filter are as shown in FIG. N
It is assumed that o2 has such a characteristic that the illuminance distribution corresponding to F/FoX=-0, 4 can be uniformly corrected. As a result, in the case of F/F□, -0°6 to 1.0 region ■, the flare rate ratio F/F□ can be corrected to ±20% or less by using the Nol patterned filter. In the case of region ■ where F/F, □ = 0.2 to 0.6, the flare rate ratio F/FoX can be corrected to below ±20% by using No. 2 patterned filter. . In the case of region (2) where F/F, . Here, since the unevenness of the illuminance distribution on the wafer surface due to the true spot that may generally occur is about a few percent or less in the center compared to the peripheral area, the flare rate ratio F/F due to the true spot is as described above. It is clear that if □8 is corrected to ±20% or less, the actual illuminance unevenness on the wafer surface is corrected to 2% or less, and the illuminance distribution is corrected to be extremely uniform.
次に、上記の如き照度分布の補正手法について説明する
。第7図は上記の如きパターンドフィルターによるウェ
ハ面上での照度分布の補正に関するシーケンスを示すフ
ローチャートである。Next, a method of correcting the illuminance distribution as described above will be explained. FIG. 7 is a flowchart showing a sequence related to correction of the illuminance distribution on the wafer surface using the patterned filter as described above.
まず露光に用いるレチクルを投影型露光装置の所定位置
にローディングしく51)、予め測定されたそのレチク
ルの透過率T、を入力する(S2)、そして、このレチ
クルのパターンが転写されるように所定のレジストが塗
布されたウェハをローディングしくS3)、そのウェハ
が一連のロフトの先頭であれば(S4)ウェハの予め測
定された反射率Rwを入力しくS5)、フレア率F及び
F/F、、ヨを計算する($6)。そして、F/F、、
8の値を前述した如<、0.6及び0.2を境界とした
3つの領域の何れにあるかを判別しく571872)、
それぞれの領域に必要な照度分布補正フィルターが設置
されているか否かを判別しくS81゜S82. 383
) 、必要なフィルターに交換する(S91、 S9
2. 393) 。First, a reticle to be used for exposure is loaded into a predetermined position of a projection exposure device (51), and the pre-measured transmittance T of the reticle is input (S2). Load the wafer coated with the resist (S3), and if the wafer is the first of a series of lofts (S4), input the pre-measured reflectance Rw of the wafer (S5), flare rate F and F/F, , calculate yo ($6). And F/F...
As mentioned above, the value of 8 is determined to be in one of the three regions with boundaries of 0.6 and 0.2 (571872),
It is determined whether or not the necessary illuminance distribution correction filter is installed in each area.S81°S82. 383
), replace with the necessary filter (S91, S9
2. 393).
このような操作によって、ホントスポットの存在にもか
かわらすウェハ面上の照度分布が適切に補正され、露光
が行われる( S 10)。この露光は−Mに1枚のウ
ェハに対して数十レジストの露光が順次繰り返されるも
のであり、ステージによりウェハが搬送されて1枚のウ
ェハの露光を終了し、露光済として露光位置から露光領
域以外の所定位置に搬送される(S 11)。ウェハの
一連のロフトの先頭のウェハについては上記の如き演算
に基づいてパターンドフィルターNof 、 No2+
No3のうち適切なものが用いられ、一連のロットが
終了するまでは(312) 1枚目のウェハと同一条
件で露光がなされる。Through such operations, the illuminance distribution on the wafer surface is appropriately corrected despite the presence of the real spot, and exposure is performed (S10). In this exposure, exposure of several tens of resists is sequentially repeated on one wafer at -M, and the wafer is transported by a stage, the exposure of one wafer is completed, and the exposure is performed from the exposure position, assuming that the wafer has been exposed. It is transported to a predetermined position outside the area (S11). For the first wafer in a series of wafer lofts, patterned filters Nof, No2+ are applied based on the calculations described above.
An appropriate one among No. 3 is used, and exposure is performed under the same conditions as the first wafer until the series of lots is completed (312).
1つのロフトの露光が終了して、レチクルを交換する必
要がなければ露光が終了し、レチクルを交換して再度露
光を行う場合には(S13)、レチクルがアンロードさ
れて別のレチクルがコーディングされ(31)、上記の
操作が繰り返される。If the exposure of one loft is completed and there is no need to replace the reticle, the exposure ends, and if the reticle is replaced and exposure is performed again (S13), the reticle is unloaded and another reticle is used for coding. (31), and the above operation is repeated.
上記のシーケンスにおいては、フレア率及びF/F、□
の計算ステップ(S6)からフレア率の値を3つの領域
に判別するステップ(571,372)までが演算手段
2によってなされ、所定のフィルターが配置されている
か否かの判断ステップ(S81、 S82. 583
)及び各フィルターの交換ステップ(391,392,
393)が制御手段3によって成される。In the above sequence, the flare rate and F/F, □
The calculation step (S6) to the step (571, 372) of determining the value of the flare rate into three regions are performed by the calculation means 2, and the step of determining whether a predetermined filter is arranged (S81, S82. 583
) and each filter replacement step (391, 392,
393) is performed by the control means 3.
尚、以上の説明においてはレチクルの透過率T7及びウ
ェハの反射率R11が予め判っている場合とし、これら
の値をマニュアルで入力したり、レチクル及びウェハの
交換の際に所定の記憶手段4から自動的に読み取って入
力することが可能であるが、正確を朋するために露光の
直前にそれらを測定することも可能である。また一連の
ロフトの露光中に各値に変動がないか適宜モニターする
ための、レチクルl率及びウェハ反射率を測定するため
のモニター装置を備えることも可能である。In the above explanation, it is assumed that the reticle transmittance T7 and the wafer reflectance R11 are known in advance, and these values can be entered manually or saved from the predetermined storage means 4 when replacing the reticle and wafer. It is possible to read and input them automatically, but it is also possible to measure them just before exposure to ensure accuracy. It is also possible to provide a monitoring device for measuring the reticle l ratio and wafer reflectance in order to appropriately monitor whether there are any fluctuations in each value during exposure of a series of lofts.
また上記実施例においては、パターンドフィルターとし
て3段階の補正を行うために3つのフィルターを用いた
が、さらに多くのフィルターに交換する構成として多段
階の補正によってより均一な照度分布に補正することが
可能である。そして各フィルターの交換方法も上記実施
例の如くターレット式に限ることなく、スライド式に構
成することも可能である。さらに、上記の実施例におい
ては1つのロフトのウェハの最初のものについてフレア
率の比を計算して補正することとしたが、1つのロット
内においてもブラインドを移動させて露光領域を変更す
る場合にはその時点で、フレア率の比を求めて最適な補
正を行うことが好ましい。Furthermore, in the above embodiment, three filters are used as patterned filters to perform three-stage correction, but as a configuration in which more filters can be replaced, correction can be made to a more uniform illuminance distribution by multi-stage correction. is possible. The method of replacing each filter is not limited to the turret type as in the above embodiments, but may also be configured as a sliding type. Furthermore, in the above embodiment, the flare rate ratio was calculated and corrected for the first wafer in one loft, but when changing the exposure area by moving the blind even within one lot. At that point, it is preferable to calculate the ratio of flare rates and perform optimal correction.
以下には、レチクルの通過率測定及びウェハの反射率測
定のだめの具体的構成例について、第8図に基づいて説
明する。第8図はレチクルの透過率及びウェハの反射率
を測定するための装置を説明するために、第1図に示し
た光学構成のうちブラインドBからウェハWまでの構成
に各測定装置の構成を加えて示したものである。Below, a specific example of the structure for measuring the pass rate of a reticle and the reflectance of a wafer will be explained based on FIG. 8. In order to explain the apparatus for measuring the transmittance of the reticle and the reflectance of the wafer, FIG. 8 shows the configuration of each measuring device in the optical configuration shown in FIG. This is shown in addition.
まずレチクルの透過率T、は、全くパターンを有しない
全面透明なレチクルを配置して露光領域が最大となる範
囲にブラインドBを拡げた状態の時のウェハ面上での照
射光量を1とし、実際の露光に用いられるパターンを有
するレチクル(以下、実使用のレチクルという、)を配
置してブラインドBをそのレチクルの露光時と同一の範
囲の大きさに調節した時のウェハ面上での照射光量の割
合で表わされる。このため、全面透明なレチクルで露光
可能な最大範囲に露光光を照射した場合の照射光量と、
実使用のレチクルをその露光時と同一の照明状態とした
場合の照射光量とを、それぞれウェハステージ40上に
配置された照度計50を露光位置に配置して測定し、各
々の場合の測定出力の比からレチクルの透過率Tmが演
算される。First, the transmittance T of the reticle is defined as the amount of light irradiated on the wafer surface when a completely transparent reticle with no pattern is placed and the blind B is expanded to the maximum exposure area, and Irradiation on the wafer surface when a reticle with a pattern used for actual exposure (hereinafter referred to as the reticle in actual use) is placed and blind B is adjusted to the same size range as that during exposure of the reticle. It is expressed as a percentage of the amount of light. For this reason, the amount of irradiation light when irradiating the maximum exposure range with a completely transparent reticle,
The illuminance meter 50 placed on the wafer stage 40 is placed at the exposure position to measure the amount of irradiation light when the reticle in actual use is placed in the same illumination state as that at the time of exposure, and the measurement output in each case is calculated. The transmittance Tm of the reticle is calculated from the ratio.
ここで照度計50の受光面が露光領域よりも小さい場合
には、ウェハステージ40によって照度計50を露光領
域内で移動して複数個所で分割計測を繰り返し、露光領
域全面における照度をそれらの和として求めることによ
って容易に測定することが可能である。If the light-receiving surface of the illuminance meter 50 is smaller than the exposure area, the illuminance meter 50 is moved within the exposure area by the wafer stage 40 and divided measurements are repeated at multiple locations, and the illuminance over the entire exposure area is determined by the sum of the illuminances. It can be easily measured by finding it as .
ところで、上記の如き測定においては、実使用レチクル
のif率測測定たびにパターンを持たない全面透明なレ
チクルを必要とするが、パターンを持たない全面透明な
レチクルを配置した場合のウェハ面上での照射光量は、
光源手段から供給される光量が変化しない限り変わるこ
とがない。そこで、ある規格化された光量の時における
全面透明なレチクルを配置した場合のウェハ面上での照
射光量を装置定数として持たせることとすれば、全面透
明なレチクルを配置した場合の測定をすることなしに、
レチクル通過率T7を求めることができる。このために
、光源手段から供給される光量を、例えば光路屈曲ミラ
ー17の透過光路上に配置された光量検出器51で検出
し、実使用のレチクルを配置した場合の測定値の規格化
を行うことが必要である。即ち、実使用のレチクルを配
置した場合の照射光量の測定と、光源手段からの供給光
量の測定とを行って、両側定値の演算から規格化された
照明光量における実使用レチクルでのウェハ面上の照射
光量を求め、この値と予め得られている規格化された光
量の時における全面透明なしチクルを配置した場合のウ
ェハ面上での照射光量との比からレチクル透過率TRが
求められる。By the way, in the above-mentioned measurements, a completely transparent reticle without a pattern is required for each IF rate measurement of the actual reticle, but when a completely transparent reticle without a pattern is placed, The amount of light irradiated is
It does not change unless the amount of light supplied from the light source means changes. Therefore, if we set the irradiation light amount on the wafer surface when a completely transparent reticle is placed at a certain standardized light amount as an equipment constant, we can measure when a completely transparent reticle is placed. Without a doubt,
The reticle passing rate T7 can be determined. For this purpose, the amount of light supplied from the light source means is detected, for example, by a light amount detector 51 placed on the transmitted light path of the optical path bending mirror 17, and the measured value is normalized when a reticle for actual use is placed. It is necessary. That is, by measuring the amount of irradiated light when the reticle in actual use is placed and measuring the amount of light supplied from the light source means, the amount of light on the wafer with the reticle in actual use is determined by calculating the constant values on both sides. The reticle transmittance TR is determined from the ratio of this value to the amount of light irradiated on the wafer surface when a non-transparent particle is placed on the entire surface at a predetermined standardized light amount.
尚、実使用のレチクルについてその露光範囲が変化する
場合には同一のレチクルであっても透過率が異なるため
、露光領域を変更する際には上記と同様にして透過率を
測定し直すことが好ましい。Note that if the exposure range of a reticle in actual use changes, the transmittance will differ even for the same reticle, so when changing the exposure range, it is necessary to remeasure the transmittance in the same way as above. preferable.
そして、レチクルの透過率T、の測定は露光の直前に行
うことも可能であるが、レチクルのパターンが決まれば
透過率が変化することはないので、レチクルに関する露
光のデータを第1図に示した記憶手段4に記憶させてお
くこととすれば、レチクル交換毎に又はブラインドの移
動による露光範囲の変更毎に測定を繰り返す必要がなく
なり、スループットを低下させることがなくなる。It is also possible to measure the reticle transmittance T immediately before exposure, but once the reticle pattern is determined, the transmittance will not change, so the exposure data for the reticle is shown in Figure 1. If it is stored in the storage means 4, it becomes unnecessary to repeat the measurement every time the reticle is replaced or every time the exposure range is changed by moving the blind, and throughput is not reduced.
さて、ウェハの反射率R0の正確な測定のためには、露
光光と同一の波長を用いることが必要となるが、レジス
トを感光甘さでしまうため、一般には感光波長以外の波
長光による反射率を測定して、この値を流用するか又は
補正して換算することが必要となる。このためには、例
えば第8図に示す如く投影対物レンズL0と並列して設
けられた反射率測定装置を用いる。この例では、レジス
トを感光させない波長光を発する所定の光源60からの
光束を正レンズ61によりファイバー62の入射面に集
光してその射出面に導き、集光レンズ63及び半透過鏡
64、ミラー65を介して測定対物レンズ66に導きウ
ェハW上に照射する。ウェハからの反射光を測定対物レ
ンズ66で集光しミラー65を介して半透過鏡64を導
き、半透Pi鏡64の透過光を集光レンズ67によって
光電変換素子68上に集光する。Now, in order to accurately measure the reflectance R0 of a wafer, it is necessary to use the same wavelength as the exposure light, but since the resist is not sensitive to light, it is generally reflected by light of a wavelength other than the sensitive wavelength. It is necessary to measure the ratio and use or correct this value for conversion. For this purpose, for example, a reflectance measuring device is used which is provided in parallel with the projection objective L0 as shown in FIG. In this example, a light beam from a predetermined light source 60 that emits light with a wavelength that does not sensitize the resist is focused by a positive lens 61 on the incident surface of the fiber 62 and guided to the exit surface of the fiber 62. The light is guided through a mirror 65 to a measurement objective lens 66 and irradiated onto the wafer W. The reflected light from the wafer is focused by a measurement objective lens 66 and guided to a semi-transparent mirror 64 via a mirror 65, and the transmitted light of the semi-transparent Pi mirror 64 is focused onto a photoelectric conversion element 68 by a condensing lens 67.
ステージ40上に設けられた基卓反射部材69を測定対
物レンズの下に配置した場合の光電変換素子68の出力
と、露光しようとするウェハをステージ40により測定
対物レンズ66の下に配置した場合の光電変換素子68
の出力との比により、ウェハの反射率R8を求めること
ができる。The output of the photoelectric conversion element 68 when the base reflecting member 69 provided on the stage 40 is placed under the measurement objective lens, and when the wafer to be exposed is placed under the measurement objective lens 66 on the stage 40 photoelectric conversion element 68
The reflectance R8 of the wafer can be determined by the ratio to the output of .
また、上記の反射率測定装置は投影対物レンズとは別の
測定用対物レンズを通して測定する方法であるが、投影
対物レンズを通して測定する所謂TTL測定も可能であ
る。このためには照明光学系中の光路屈曲ミラー17の
透過光路上に光電変換素子51を配置し、投影対物レン
ズL0を通してウェハからの反射光を検出する構成とす
ることによって、ウェハの反射率を測定することが可能
である。Further, although the reflectance measuring apparatus described above is a method of measuring through a measurement objective lens different from the projection objective lens, so-called TTL measurement in which measurement is performed through the projection objective lens is also possible. To this end, a photoelectric conversion element 51 is arranged on the transmitted optical path of the optical path bending mirror 17 in the illumination optical system, and the reflected light from the wafer is detected through the projection objective lens L0, thereby reducing the reflectance of the wafer. It is possible to measure.
尚、ウェハの反射率の測定についても、露光直前に毎回
行うのではなく、ウェハの材質及びレジストが特定され
れば反射率は概ね決定されるため、ウェハの材質とレジ
ストとの組み合わせの各場合について予め反射率を測定
しておき、これらの値を第1図に示した記憶手段に記憶
させておき、これらの記憶値から適宜入力して、フレア
率の計算を行う構成とすることが望ましい。Note that the measurement of the reflectance of the wafer is not performed every time immediately before exposure, but the reflectance is generally determined once the wafer material and resist are specified, so it is necessary to measure the reflectance for each combination of wafer material and resist. It is desirable to have a configuration in which the reflectance is measured in advance, these values are stored in the storage means shown in Figure 1, and the flare rate is calculated by appropriately inputting these stored values. .
以上のようにしてレチクルの透過率及びウェハの反射率
を求めることができ、本願発明により的確な照度分布の
補正を行うことができる。As described above, the transmittance of the reticle and the reflectance of the wafer can be determined, and the illuminance distribution can be accurately corrected according to the present invention.
ところで、上記実施例の説明においては、ある投影型露
光装置における照度分布の特性は、その照明光学系や投
影光学系が一定である限りほぼ一定であるとしたが、何
らかの要求によって照明光学系や投影光学系の構成を変
更した場合にこれに伴って照度分布特性が変化する場合
にも、上記の構成において照度分布を均一にするように
補正することが可能である。すなわち、第9図に示す如
く、遮光部材が形成される平行平面部材とフライアイ・
インテグレータの入射面との距離りが大きくなるほど被
照明物体面上での照度低下の割合を小さくしてその低下
領域を広げることが可能である。このため、フライアイ
・インテグレータの入射面と遮光部が形成された平行平
面部材との距離りを変えることによって、異なる特性の
照度分布の補正を行い常に均一な照度分布を維持するこ
とが可能となる。By the way, in the description of the above embodiment, it was assumed that the characteristics of the illuminance distribution in a certain projection exposure apparatus are almost constant as long as the illumination optical system and the projection optical system are constant. Even if the illuminance distribution characteristics change as a result of changing the configuration of the projection optical system, it is possible to correct the illuminance distribution to make it uniform in the above configuration. That is, as shown in FIG. 9, the parallel plane member on which the light shielding member is formed and the fly's eye
As the distance between the integrator and the incident surface increases, it is possible to reduce the rate of decrease in illuminance on the surface of the object to be illuminated and widen the region of decrease. Therefore, by changing the distance between the incident surface of the fly-eye integrator and the parallel plane member on which the light shielding part is formed, it is possible to correct illuminance distributions with different characteristics and always maintain a uniform illuminance distribution. Become.
また、上記の実施例においては照度分布補正手段として
フライアイ・インテグレータの入射光側に所望の数の遮
光部材を設けた平行平面透過部材を配置したが、これに
限らず、第5図の特性曲線に示す如く周辺部に対して中
心部の光量をより大きく減衰させるように連続的に濃度
の変化する種々のNDフィルターを用い、これらをウェ
ハ照射面としてのレチクル及びウェハと共役な位置にお
いて適宜交換する構成とすることも可能である。In addition, in the above embodiment, a parallel plane transmitting member provided with a desired number of light shielding members is arranged on the incident light side of the fly-eye integrator as illuminance distribution correction means, but the invention is not limited to this, and the characteristics shown in FIG. As shown in the curve, various ND filters with continuously changing concentrations are used to attenuate the light intensity at the center more than at the periphery. It is also possible to have a configuration in which they are replaced.
以上の如く本発明によれば、レチクル等の投影原板の透
過率と、ウェハ等の被照明物体の反射率とを与えること
によって、被照明物体面上の照度分布を直接測定する必
要なしに被照明物体面上での照度の均一性を補正するこ
とが可能である。そして、どのような投影原板や被照明
物体を用いる場合にも、使用されるレチクルやウェハに
応じて最適な照度分布補正を行い、常に均一性の優れた
照度分布を安定して得ることが可能となる。As described above, according to the present invention, by providing the transmittance of a projection original plate such as a reticle and the reflectance of an illuminated object such as a wafer, there is no need to directly measure the illuminance distribution on the surface of the illuminated object. It is possible to correct the uniformity of illuminance on the illuminated object plane. No matter what kind of projection original plate or object to be illuminated is used, it is possible to perform optimal illuminance distribution correction according to the reticle or wafer used, and always obtain a stable and highly uniform illuminance distribution. becomes.
第1図は本発明による投影型露光装置の一実施例の機略
を示す光学構成図、第2A図は照度分布補正手段として
の遮光部材を有する平行平面透明部材とフライアイ・イ
ンテグレータとの位置関係を示す平面図、第2B図はそ
の側面図、第3図は平行平面透明部材(照度分布補正手
段)による照度分布の変化特性の説明図、第4図は照度
分布補正手段としてのパターンドフィルターの平面図、
第5図は照度分布補正手段としての3つのパターンドフ
ィルターの特性曲線図、第6図は被照明物体面上での照
度ムラの説明図、第7図は照度分布の補正のためのフロ
ーチャートを示す図、第8図はレチクルのi14率及び
ウェハの反射率を測定するための装置の説明図、第9図
は平行平面透明部材(照度分布補正手段)による照度分
布の変化特性の説明図である。
〔主要部分の符号の説明〕
1・・・光源手段
16・・・照度分布補正手段(平行平面透明部材、パタ
ーンドフィルター)
R・・・投影原板(レチクル)
W・・・被照明物体(ウェハ)
Lo・・・投影対物レンズFIG. 1 is an optical configuration diagram showing an embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention, and FIG. 2A is a position of a parallel plane transparent member having a light shielding member as illuminance distribution correction means and a fly's eye integrator. Figure 2B is a plan view showing the relationship, Figure 2B is a side view thereof, Figure 3 is an explanatory diagram of the change characteristics of illuminance distribution due to the parallel plane transparent member (illuminance distribution correction means), and Figure 4 is a diagram showing the patterned plate as illuminance distribution correction means. Top view of the filter,
Fig. 5 is a characteristic curve diagram of three patterned filters as illuminance distribution correction means, Fig. 6 is an explanatory diagram of illuminance unevenness on the illuminated object surface, and Fig. 7 is a flowchart for correcting the illuminance distribution. Figure 8 is an explanatory diagram of a device for measuring the i14 ratio of the reticle and the reflectance of the wafer, and Figure 9 is an explanatory diagram of the change characteristics of the illuminance distribution by the parallel plane transparent member (illuminance distribution correction means). be. [Explanation of symbols of main parts] 1... Light source means 16... Illuminance distribution correction means (parallel plane transparent member, patterned filter) R... Projection original plate (reticle) W... Illuminated object (wafer) ) Lo...Projection objective lens
Claims (1)
有する投影原板を照明する照明光学系と、投影原板上の
パターンの像を被照明物体上に投影するための投影光学
系と、被照明物体上での照度分布を補正するために前記
照明光学系中に配置され照度分布補正手段と、投影原板
の透過率の値と被照明物体の反射率の値とから被照明物
体上の照度分布状態を求める演算手段と、該演算手段に
よる出力に応じて前記照度分布補正手段による補正状態
を変換する制御手段とを有することを特徴とする投影型
露光装置。 2)前記照明光学系は、ほぼ平行光束の照明光を供給す
る光源手段と、該光源手段からの平行光束中に配置され
複数の集光点を形成して被照明物体面を重畳的に照明す
るための小レンズ群を有するフライアイ・インテグレー
タと、該フライアイ・インテグレータの入射面と被照明
物体面とをほぼ共役にし、該フライアイ・インテグレー
タからの光束を被照明物体面に導くためのコンデンサー
レンズとを有することを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の投影型露光装置。 3)前記照度分布補正手段は、前記フライアイ・インテ
グレータの小レンズ群のうちの少なくとも1つに入射す
る光束を部分的に遮光する遮光部を有し、該フライアイ
・インテグレータの入射光側に所定の距離を隔てて配置
された平行平面透明部材であることを特徴とする特許請
求の範囲第2項記載の投影型露光装置。 4)前記照度分布補正手段は、フライアイ・インテグレ
ータの小レンズ群に入射する光束を遮光する遮光部材の
数が異なる複数の平行平面透明部材を有し、前記制御部
材は前記複数の平行平面透明部材を交換するように構成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載
の投影型露光装置。 5)前記照度分布補正手段の平行平面透明部材は、前記
平行光束の光路に沿って移動可能であることを特徴とす
る特許請求の範囲第2項記載の照明装置。[Scope of Claims] 1) A projection exposure apparatus according to the present invention includes an illumination optical system for illuminating a projection original plate having a predetermined pattern, and a projection system for projecting an image of the pattern on the projection original plate onto an object to be illuminated. an optical system, an illuminance distribution correction means arranged in the illumination optical system for correcting the illuminance distribution on the illuminated object, and 1. A projection type exposure apparatus comprising: a calculation means for determining an illuminance distribution state on an illumination object; and a control means for converting a correction state by the illuminance distribution correction means in accordance with an output from the calculation means. 2) The illumination optical system includes a light source means that supplies illumination light of a substantially parallel light beam, and is arranged in the parallel light beam from the light source means to form a plurality of converging points to illuminate the surface of the object to be illuminated in a superimposed manner. a fly-eye integrator having a small lens group for illuminating the object surface; and a fly-eye integrator for making the incident surface of the fly-eye integrator substantially conjugate with the object surface to be illuminated, and guiding the light flux from the fly-eye integrator to the object surface to be illuminated. Claim 1 characterized in that it has a condenser lens.
Projection type exposure apparatus described in Section 2. 3) The illuminance distribution correction means has a light shielding part that partially blocks the light beam incident on at least one of the small lens groups of the fly's eye integrator, and has a light shielding part on the incident light side of the fly's eye integrator. 3. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein the projection exposure apparatus is a parallel plane transparent member arranged at a predetermined distance. 4) The illuminance distribution correction means includes a plurality of parallel plane transparent members each having a different number of light shielding members that block the light flux incident on the small lens group of the fly's eye integrator, and the control member 3. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein the projection exposure apparatus is configured so that the members can be replaced. 5) The illumination device according to claim 2, wherein the parallel plane transparent member of the illuminance distribution correction means is movable along the optical path of the parallel light beam.
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- 1988-06-21 JP JP63152697A patent/JP2682017B2/en not_active Expired - Fee Related
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