JPH04268715A - Method of exposure - Google Patents

Method of exposure

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JPH04268715A
JPH04268715A JP3030352A JP3035291A JPH04268715A JP H04268715 A JPH04268715 A JP H04268715A JP 3030352 A JP3030352 A JP 3030352A JP 3035291 A JP3035291 A JP 3035291A JP H04268715 A JPH04268715 A JP H04268715A
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light
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light beam
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Abstract

PURPOSE:To improve the contrast of the projected image of pattern by using the patterned reticle of pattern composed of a semi-transmission part having the prescribed phase difference and a transmittance against the transmitted light from a transmission part. CONSTITUTION:An almost (2n+1-1)pi (n is an integral number) phase difference is given to the light flux passing through a transmitting part 12a. A mask 11 is composed of a transmitting part 12a and a semi-transmitting part 12b having the transmission factor against the light flux of about 1/4 or lower than the transmitting part 12a. A light flux, which is limited to pass through a local region having the center point at the position which is made eccentric from the optical axis AX of an illuminating optical system on the plane in the illuminating optical system, which becomes the Fourie surface, where the microscopic pattern group 12 of a mask 11 is present, or the plane in the vicinity of the above-mentioned surface, is used. As a result, the light flux can be made incident by tilting it at an angle, corresponding to the degree of minuteness of a microscopic pattern group 12, in the prescribed direction against the mask 11.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子等の回路パ
ターンの形成技術における投影露光方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure method for forming circuit patterns of semiconductor devices and the like.

【0002】0002

【従来の技術】従来の露光方法では、マスク(レチクル
)上のパターンが存在する面のフーリエ面となる照明光
学系の面(以後、照明光学系の瞳面と称す)、若しくは
その近傍の面において、光量分布が照明光学系の光軸を
中心とするような円形断面の光束でレチクルを照明する
構成の投影型露光装置を用いてレチクルを照明する方法
をとっていた。また、この装置に使用されるレチクル上
には、照明光束に対する透過率がほぼ100%である透
過部と、透過率がほぼ0%である遮光部とで構成された
回路パターンが描かれていた。
[Prior Art] In conventional exposure methods, the surface of the illumination optical system (hereinafter referred to as the pupil surface of the illumination optical system), which is the Fourier plane of the surface on which the pattern on the mask (reticle) exists, or a surface near the surface In the above, a method was used to illuminate a reticle using a projection type exposure apparatus configured to illuminate the reticle with a light beam having a circular cross section such that the light intensity distribution was centered on the optical axis of the illumination optical system. Furthermore, a circuit pattern was drawn on the reticle used in this device, which consisted of a transmitting part with a transmittance of almost 100% for the illumination light flux and a light-blocking part with a transmittance of almost 0%. .

【0003】さらに、透過部のうちの所定の領域に、他
の透過部からの透過光に対して、透過光の位相をπ(r
ad)だけずらすような所謂位相シフター(誘電体薄膜
)を設けた位相シフト用レチクルを使用することも提案
されている。この位相シフト用レチクルを使用すると、
前述の透過部と遮光部のみからなるレチクル(以後、通
常レチクルと称す)を使用する場合に比べてより微細な
パターンの転写が可能となる。即ち、解像力を向上させ
る効果がある。
Furthermore, in a predetermined region of the transmitting section, the phase of the transmitted light is set by π(r
It has also been proposed to use a phase shift reticle provided with a so-called phase shifter (dielectric thin film) that shifts the phase by an amount of ad). With this phase shift reticle,
It is possible to transfer a finer pattern than when using a reticle (hereinafter generally referred to as a reticle) consisting only of a transmitting part and a light blocking part. That is, it has the effect of improving resolution.

【0004】その他、露光中に被露光物(ウェハ等)を
投影光学系の光軸方向に移動又は振動することにより、
露光装置の見かけ上の焦点深度を増大する方法(以後、
累進焦点露光方法と称す)も提案されている。
In addition, by moving or vibrating the object to be exposed (wafer, etc.) in the optical axis direction of the projection optical system during exposure,
A method for increasing the apparent depth of focus of an exposure device (hereinafter referred to as
A progressive focus exposure method (referred to as a progressive focus exposure method) has also been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の露
光方法においては、前述の通常レチクルを使用した場合
、ウェハ上に解像できるレチクル上の回路パターンの微
細度(幅、ピッチ)は、使用する露光装置の露光光の波
長をλ(μm)、投影光学系のレチクル側開口数をNA
として、λ/NA(μm)程度が限界であった。これは
、光が波動である為に生じる回折、及び干渉現象によっ
て像を形成しているためであり、この限界以下のサイズ
のパターンからの回折光の投影光学系の瞳面での通過位
置は、図6に示すようになっていた。即ち、投影光学系
の瞳面18を通過できる光束は0次回折光Dovしかな
く、+1次回折光Dpv、及び−1次回折光Dmvは投
影光学系の瞳面18を透過することができない。従って
ウェハに達する光束は0次回折光Dovのみとなり、干
渉縞(即ちパターンの像)は生じないことになる。
However, in conventional exposure methods, when the above-mentioned normal reticle is used, the fineness (width, pitch) of the circuit pattern on the reticle that can be resolved on the wafer depends on the exposure method used. The wavelength of the exposure light of the device is λ (μm), and the numerical aperture on the reticle side of the projection optical system is NA.
The limit was approximately λ/NA (μm). This is because images are formed by diffraction and interference phenomena that occur because light is a wave, and the passing position of diffracted light from a pattern with a size below this limit on the pupil plane of the projection optical system is , as shown in FIG. That is, the only light beam that can pass through the pupil plane 18 of the projection optical system is the 0th-order diffracted light Dov, and the +1st-order diffracted light Dpv and -1st-order diffracted light Dmv cannot pass through the pupil plane 18 of the projection optical system. Therefore, the light flux that reaches the wafer is only the 0th-order diffracted light Dov, and no interference fringes (that is, pattern images) are generated.

【0006】一方、位相シフト用レチクルを使用すると
、通常レチクルを使用した場合より微細なパターンの転
写が可能ではあるが、位相シフト用レチクルは製造が困
難である。例えば、通常のレチクルは遮光部を形成する
だけで良いが、位相シフトレチクルは遮光部を形成した
後、さらに位相シフターを形成する必要がある。従って
少なくとも合計2回のパターニングと、それら各パター
ンの位置合わせが必要である。しかも位相シフト用レチ
クルの検査方法は未だ確立されておらず、実用化は難し
いのが現状である。
On the other hand, when a phase shift reticle is used, it is possible to transfer a finer pattern than when a normal reticle is used, but the phase shift reticle is difficult to manufacture. For example, for a normal reticle, it is sufficient to simply form a light shielding part, but for a phase shift reticle, after forming a light shielding part, it is necessary to further form a phase shifter. Therefore, it is necessary to perform patterning at least twice in total and to align each pattern. Moreover, a method for inspecting a phase shift reticle has not yet been established, and it is currently difficult to put it into practical use.

【0007】さらに、前述の累進焦点露光方法において
は、特に単独で存在するパターン(遮光部等のパターン
のライン部の幅とスペース部の幅との比が1:3程度以
上であるパターン、言い換えればパターンのピッチがパ
ターンのライン部の幅の4倍程度以上であるパターンで
あり、以後、孤立パターンと称する)に対しては、通常
の露光方法に比べて見かけ上大きな焦点深度が得られる
が、孤立パターン以外のパターンには効果が低い。また
、この方法のみでは解像度を向上することは原理的に不
可能であった。
Furthermore, in the above-mentioned progressive focus exposure method, a pattern that exists alone (a pattern in which the ratio of the width of a line part of a pattern such as a light shielding part to the width of a space part is about 1:3 or more, in other words, For example, for patterns in which the pitch of the pattern is about four times or more the width of the line portion of the pattern (hereinafter referred to as an isolated pattern), an apparently larger depth of focus can be obtained compared to the normal exposure method. , it is less effective for patterns other than isolated patterns. Furthermore, it is theoretically impossible to improve the resolution using this method alone.

【0008】本発明は上記の問題点に鑑みて成されたも
ので、製造の容易な通常レチクルを使用して、より微細
なパターンを転写可能とする(即ち、より高い解像度の
得られる)露光方法の実現を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and is an exposure method that enables transfer of finer patterns (that is, higher resolution) using a regular reticle that is easy to manufacture. The purpose is to realize the method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的の為に本発明で
は、照明光学系(1〜10)からの光束でマスク(14
)上の微細パターン群(12)を照明し、微細パターン
群(12)を投影光学系(13)を介して感光性基板(
14)に投影露光する露光方法において、微細パターン
群(12)中の各微細パターンは、光束に対する透過率
がほぼ1である透過部(12a)と、透過部(12a)
を透過する光束に対してほぼ(2n+1)π(nは整数
)の位相差を与えるとともに、光束に対する透過率が透
過部(12a)の1/4程度以下である半透過部(12
b)とで構成され、マスク(11)の微細パターン群(
12)が存在する面のフーリエ面となる照明光学系中の
面(15)、若しくはその近傍の面内の、照明光学系の
光軸(AX)から偏心した位置に中心を有する局所領域
を通過するように制限された光束を用いることによって
、光束をマスク(11)に対して所定の方向に微細パタ
ーン群(12)の微細度に応じた角度だけ傾けて入射さ
せることとした。
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the present invention uses a mask (14) using the light flux from the illumination optical system (1 to 10).
) on the photosensitive substrate (
14), each fine pattern in the fine pattern group (12) has a transparent part (12a) whose transmittance to the light beam is approximately 1, and a transparent part (12a).
The semi-transparent part (12
b), and the fine pattern group (
12) passes through a local area centered at a position eccentric from the optical axis (AX) of the illumination optical system within the plane (15) in the illumination optical system, which is the Fourier plane of the plane where 12) exists, or a plane in the vicinity thereof. By using a luminous flux that is so limited, the luminous flux is incident on the mask (11) in a predetermined direction at an angle corresponding to the degree of fineness of the fine pattern group (12).

【0010】0010

【作用】本発明においては、照明光束に対して高い透過
率を有する透過部と、この透過部を透過する光束に対し
てほぼ(2n+1)π(nは整数)の位相差を与えると
ともに、照明光束に対する透過率が上記透過部の1/4
程度以下である半透過部とで構成された回路パターンを
有するレチクルを使用する。半透過部の透過率を制御す
ることによってレチクルパターンから発生する回折光の
強度(例えば周期的パターンから発生する0次回折光と
1次回折光の強度)、及びその比を制御することができ
る。従って、各パターンの線幅、周期性(ピッチ)、方
向性等に応じた最適の透過率を与えることで、各パター
ンに最適の結像状態を与えることができる。
[Function] In the present invention, a transmitting portion having a high transmittance for the illumination light beam, a phase difference of approximately (2n+1)π (n is an integer) for the light beam passing through this transmitting portion, and the illumination The transmittance for the luminous flux is 1/4 of the above transmission part.
A reticle is used that has a circuit pattern consisting of semi-transparent parts that are less than 100% translucent. By controlling the transmittance of the semi-transparent part, the intensity of the diffracted light generated from the reticle pattern (for example, the intensity of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated from the periodic pattern) and the ratio thereof can be controlled. Therefore, by providing the optimum transmittance according to the line width, periodicity (pitch), directionality, etc. of each pattern, the optimum imaging state can be provided to each pattern.

【0011】また、照明光学系の瞳面内での照明光束の
通過する局所領域の中心位置を可変としたため、パター
ンの線幅や方向性等に応じた最適な照明を行うことがで
きる。これにより、パターンの解像度、及び焦点深度を
向上することができる。さらに、ウェハの露光中にウェ
ハを投影光学系の光軸方向に移動、又は振動させるよう
にしたため、ウェハ表面上の段差の上部から下部に渡っ
て夫々を最適な焦点位置に設定することが可能となる。
Furthermore, since the center position of the local region through which the illumination light flux passes within the pupil plane of the illumination optical system is made variable, it is possible to perform optimal illumination according to the line width, directionality, etc. of the pattern. Thereby, the resolution of the pattern and the depth of focus can be improved. Furthermore, since the wafer is moved or vibrated in the direction of the optical axis of the projection optical system during wafer exposure, it is possible to set the optimum focus position from the top to the bottom of the step on the wafer surface. becomes.

【0012】0012

【実施例】図1は、本発明の実施例による露光方法を適
用するのに最適な投影型露光装置の概略的な構成を示す
図である。光源1で発生した光束は楕円鏡2、反射鏡3
で反射され、レンズ系4を介してフライアイレンズ5に
入射する。フライアイレンズ5を射出した光束はレンズ
系6を介して、光ファイバー等の光分割器7に入射する
。光分割器7は、入射部7iより入射した光束を複数に
分割して複数の射出部7a,7bより射出する。射出部
7a,7bの射出面は、レチクル11上のパターン12
の存在する面に対してレンズ系8,10、及び反射鏡9
を介してフーリエ面となる面(照明光学系の瞳面)15
、若しくはその近傍の面内に設けられている。これら射
出部7a,7bの位置の光軸AXからの距離は、照明光
束のレチクル11への入射角に応じて決まるものである
。射出部7a、7bから射出した複数の光束は、レンズ
系8、反射鏡9、及びレンズ系10を介して夫々所定の
入射角を以てレチクル11を照明する。レチクル11上
のパターン12で発生した回折光は、投影光学系13を
介してウェハ14上に結像し、パターン12の像を転写
する。尚、この露光装置は、レチクル11に照射される
光量を制御するシャッター、及び照射量計等を照明光学
系中に有しているものとする。また光源1としては、水
銀ランプ等の輝線ランプやレーザ光源が用いられる。 さらに、本実施例では照明光束を分割する光分割器7と
して光ファイバーを用いたが、他の部材、例えば回折格
子や多面プリズムなどを用いてもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection type exposure apparatus most suitable for applying an exposure method according to an embodiment of the present invention. The light flux generated by light source 1 is sent to elliptical mirror 2 and reflecting mirror 3.
and enters the fly-eye lens 5 via the lens system 4. The light beam exiting the fly's eye lens 5 passes through a lens system 6 and enters a light splitter 7 such as an optical fiber. The light splitter 7 divides the light flux incident from the input section 7i into a plurality of parts, and outputs the divided light beams from the plurality of emission parts 7a and 7b. The exit surfaces of the exit units 7a and 7b are arranged in a pattern 12 on the reticle 11.
The lens systems 8, 10 and the reflecting mirror 9
A plane that becomes a Fourier plane (pupil plane of the illumination optical system) 15
, or in the vicinity thereof. The distances of the positions of these emission parts 7a and 7b from the optical axis AX are determined according to the angle of incidence of the illumination light beam onto the reticle 11. The plurality of light beams emitted from the emission sections 7a and 7b illuminate the reticle 11 through a lens system 8, a reflecting mirror 9, and a lens system 10 at respective predetermined incident angles. The diffracted light generated by the pattern 12 on the reticle 11 forms an image on the wafer 14 via the projection optical system 13, and the image of the pattern 12 is transferred. It is assumed that this exposure apparatus has a shutter for controlling the amount of light irradiated onto the reticle 11, a irradiance meter, etc. in the illumination optical system. Further, as the light source 1, a bright line lamp such as a mercury lamp or a laser light source is used. Further, in this embodiment, an optical fiber is used as the light splitter 7 that splits the illumination light beam, but other members such as a diffraction grating or a polygonal prism may also be used.

【0013】上記構成において、光源1とフライアイレ
ンズ5の射出面(照明光学系の瞳面15)、光ファイバ
ー7の射出面、及び投影光学系13の瞳面18は互いに
共役であり、また、フライアイレンズ5の入射面と光フ
ァイバー7の入射面、レチクル11のパターン面、及び
ウェハ14の転写面は互いに共役である。その他、光分
割器7よりレチクル11側、即ち射出部7a,7bの射
出面近傍に、照明均一化のためさらに別のフライアイレ
ンズを追加してもよい。このとき、フライアイレンズは
単独のものであっても、複数のフライアイレンズ群より
構成されたものであってもよい。また、投影光学系13
、及び照明光学系1〜10の色収差の補正状態によって
は、照明光学系中に波長選択素子(干渉フィルターなど
)を加えてもよい。
In the above configuration, the light source 1 and the exit surface of the fly-eye lens 5 (pupil surface 15 of the illumination optical system), the exit surface of the optical fiber 7, and the pupil surface 18 of the projection optical system 13 are conjugate with each other, and The entrance surface of the fly's eye lens 5, the entrance surface of the optical fiber 7, the pattern surface of the reticle 11, and the transfer surface of the wafer 14 are conjugate with each other. In addition, another fly's eye lens may be added closer to the reticle 11 than the light splitter 7, that is, near the exit surfaces of the exit sections 7a and 7b, for uniform illumination. At this time, the fly's eye lens may be a single lens or may be composed of a plurality of fly's eye lens groups. In addition, the projection optical system 13
, and depending on the state of correction of chromatic aberration of the illumination optical systems 1 to 10, a wavelength selection element (such as an interference filter) may be added to the illumination optical system.

【0014】従来の装置を用いて解像限界以下のピッチ
のパターンを有するレチクルを照明した場合には、パタ
ーンで発生した回折光のうち0次光しか投影光学系13
を通過することができず、パターンを解像することがで
きなかった場合でも、上記の装置を用いたレチクルの照
明を行えば、光分割器7の射出部7a,7bより射出し
た照明光束はレチクル11に所定の角度を以て入射する
ので、レチクルのパターンから発生した±1次回折光の
うち何れか1光束と0次回折光との合わせて2光束が投
影光学系を通過することが可能となり、よりピッチの小
さい(微細な)パターンまで解像することが可能となる
When a conventional apparatus is used to illuminate a reticle having a pattern with a pitch below the resolution limit, only the 0th-order light of the diffracted light generated by the pattern is transmitted to the projection optical system 13.
Even if the pattern cannot be resolved, if the reticle is illuminated using the above device, the illumination light flux emitted from the emission parts 7a and 7b of the light splitter 7 will be Since the light is incident on the reticle 11 at a predetermined angle, a total of two light fluxes, including one of the ±1st-order diffracted lights generated from the reticle pattern and the 0th-order diffracted light, can pass through the projection optical system. It becomes possible to resolve even small pitch (fine) patterns.

【0015】次に本発明の実施例に用いられるレチクル
のパターンについて図4を用いて説明する。図4は、本
発明の実施例による露光方法に用いられるレチクルのパ
ターンの様子を示す図である。光透過性のガラス基板で
あるレチクル11の一表面には回路パターン12として
所定の透過率を有する半透過部12bと高い透過率を有
する透過部12aとが形成されている。半透過部12b
を透過する透過光は、透過部12aを透過する透過光に
対してほぼ(2n+1)π(nは整数)だけ位相差を有
し、且つ透過エネルギーは1/4程度以下となるように
なっている。この透過部12aはレチクル11の裸面で
あればよい。また半透過部12bは、金属薄膜、誘電体
薄膜(特に吸収性誘電体薄膜)、或いはこれらの材料の
多層膜で形成されている。尚、図4のうち、A部は所謂
ラインアンドスペースパターンを、またB部は孤立スペ
ースパターン、C部は孤立ラインパターンを夫々表わし
ている。
Next, the pattern of the reticle used in the embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing the pattern of a reticle used in the exposure method according to the embodiment of the present invention. On one surface of the reticle 11, which is a light-transmitting glass substrate, a semi-transparent part 12b having a predetermined transmittance and a transmitting part 12a having a high transmittance are formed as a circuit pattern 12. Semi-transparent part 12b
The transmitted light that passes through the transmitting portion 12a has a phase difference of approximately (2n+1)π (n is an integer) with respect to the transmitted light that passes through the transmitting portion 12a, and the transmitted energy is approximately 1/4 or less. There is. This transparent portion 12a may be any bare surface of the reticle 11. Further, the semi-transparent part 12b is formed of a metal thin film, a dielectric thin film (particularly an absorptive dielectric thin film), or a multilayer film of these materials. In FIG. 4, portion A represents a so-called line and space pattern, portion B represents an isolated space pattern, and portion C represents an isolated line pattern.

【0016】これらのパターンは、レチクル11の一表
面に上記の材料の膜を成膜した後、1度のパターニング
により形成可能である。従って位相シフトレチクルが、
遮光部材と位相シフターの2度のパターニングと、それ
らパターン間のアライメントを要するのに比べ、格段に
製造が容易である。以上のように、透過部と、透過光の
位相を透過部からの透過光に対して(2n+1)π異な
らせ、且つ透過エネルギーが1/4程度以下である半透
過部とで構成されたパターンを有するレチクルを、照明
光学系の瞳面において光軸から偏心した位置に中心を有
する局所領域を通過する光束で照明し、投影光学系を介
してウェハ上に投影露光する。この露光方法について図
5を参照して説明する。
These patterns can be formed by forming a film of the above material on one surface of the reticle 11 and then patterning it once. Therefore, the phase shift reticle
It is much easier to manufacture than the case where the light shielding member and the phase shifter are patterned twice and the alignment between these patterns is required. As described above, the pattern is composed of a transmitting part and a semi-transmitting part in which the phase of transmitted light is different from the transmitted light from the transmitting part by (2n+1)π and the transmitted energy is about 1/4 or less. A reticle having a reticle is illuminated with a light beam that passes through a local region centered at a position offset from the optical axis in the pupil plane of the illumination optical system, and is projected onto the wafer through the projection optical system for exposure. This exposure method will be explained with reference to FIG.

【0017】図5は、本発明の実施例による露光方法を
用いたレチクルの照明を行ったときの回路パターンから
の回折光の発生、及び結像の様子を示す図である。レチ
クル11の投影光学系13側には、透過部分12a、半
透過部分12bから成る1次元の所謂1:1ラインアン
ドスペースパターンが描画されている。本発明で使用す
る投影型露光装置では、前述のように、照明光束の通過
する局所領域は、照明光学系の瞳面内において光軸から
偏心した位置に中心を有する構成となっている。従って
、レチクル11を照明する照明光束L0は、レチクル1
1のパターンが描画されている方向に対してほぼ垂直な
方向(X方向)からレチクル11に対して所定の入射角
を以て入射する。尚、この入射角、及び入射方向は、レ
チクル上のパターンで生じる回折光の投影光学系の瞳面
内での位置によって一義的に決まるものである。レチク
ル上のパターンからはパターンの微細度(幅、ピッチ)
に応じた回折角の方向に0次光Dov、+1次光Dpv
、−1次光Dmvが発生する。図5では、投影光学系1
3を透過しウェハ14に達するものは上記3光束のうち
0次光Dovと+1次光Dpvの2光束となっており、
これら2光束はウェハ14上で干渉縞、即ちパターン1
2の像を形成する。この場合、投影光学系13の瞳面1
8における0次回折光Dovと+1次回折光Dpvの位
置を図7に示す。使用するパターンのピッチは図6に示
す従来の技術による露光方法に用いたレチクルのパター
ンと同一であり、従って0次回折光Dovと+1次回折
光Dpvとの間隔は図6に示すものと等しい。
FIG. 5 is a diagram showing the generation of diffracted light from a circuit pattern and image formation when a reticle is illuminated using the exposure method according to the embodiment of the present invention. A one-dimensional so-called 1:1 line-and-space pattern is drawn on the projection optical system 13 side of the reticle 11, consisting of a transparent portion 12a and a semi-transparent portion 12b. In the projection exposure apparatus used in the present invention, as described above, the local region through which the illumination light flux passes is centered at a position eccentric from the optical axis within the pupil plane of the illumination optical system. Therefore, the illumination light flux L0 that illuminates the reticle 11 is
The light enters the reticle 11 at a predetermined angle of incidence from a direction (X direction) substantially perpendicular to the direction in which one pattern is drawn. Note that this angle of incidence and direction of incidence are uniquely determined by the position of the diffracted light generated by the pattern on the reticle within the pupil plane of the projection optical system. The fineness of the pattern (width, pitch) from the pattern on the reticle
0th order light Dov, +1st order light Dpv in the direction of the diffraction angle according to
, −1st order light Dmv is generated. In FIG. 5, the projection optical system 1
Of the three light beams, two light beams, the 0th-order light Dov and the +1st-order light Dpv, pass through the light beam 3 and reach the wafer 14.
These two beams form interference fringes on the wafer 14, that is, pattern 1.
2 images are formed. In this case, the pupil plane 1 of the projection optical system 13
FIG. 7 shows the positions of the 0th-order diffracted light Dov and the +1st-order diffracted light Dpv in 8. The pitch of the pattern used is the same as the reticle pattern used in the conventional exposure method shown in FIG. 6, and therefore the interval between the 0th-order diffracted light Dov and the +1st-order diffracted light Dpv is equal to that shown in FIG.

【0018】尚、従来の露光方法によるパターンの解像
限界は±1次回折光が投影光学系を透過することが可能
か否かで決定される。即ち、従来ではパターンのピッチ
をPとしたときにP>λ/NA程度で与えられるパター
ンサイズが解像限界となっていた。これに対して、本発
明の実施例による露光方法では、ほぼP>λ/2NAが
解像限界となる。このことは、本発明の実施例による露
光方法に使用されるレチクルのパターンの場合に限らず
、従来のレチクルのパターンの場合にも言えることであ
る。
The resolution limit of a pattern according to the conventional exposure method is determined by whether or not the ±1st-order diffracted light can pass through the projection optical system. That is, conventionally, when the pitch of the pattern is P, the pattern size given by P>λ/NA has been the resolution limit. In contrast, in the exposure method according to the embodiment of the present invention, the resolution limit is approximately P>λ/2NA. This is true not only for the reticle pattern used in the exposure method according to the embodiment of the present invention, but also for the conventional reticle pattern.

【0019】上述のような本発明による露光方法を用い
たレチクルの照明を行ったとき、0次回折光Dovと+
1次回折光Dpvとの強度比は、半透過部12bの振幅
透過率に応じて変化する。例えば透過部12aの振幅透
過率を1としたとき、半透過部の振幅透過率が0(透過
率が0%の遮光部)であれば上記強度比はほぼ1:0.
4となる。一般にウェハ14上に生じるパターン12の
像のコントラスト、即ち2光束(0次回折光Dovと+
1次回折光Dpv)の干渉縞のコントラストは、2光束
の強度が等しいとき、即ち強度比が1:1のとき最大(
100%)となり、強度比が1:1よりずれるに従って
コントラストは低下する。従って、透過部と遮光部とか
らなる従来の1:1ラインアンドスペースパターンのよ
うに、0次光と1次光との強度比が1:0.4では像の
コントラストは低下することになる。
When the reticle is illuminated using the exposure method according to the present invention as described above, the 0th order diffracted light Dov and +
The intensity ratio with the first-order diffracted light Dpv changes depending on the amplitude transmittance of the semi-transparent section 12b. For example, when the amplitude transmittance of the transmissive part 12a is 1, if the amplitude transmittance of the semi-transmissive part is 0 (light-shielding part with a transmittance of 0%), the above intensity ratio is approximately 1:0.
It becomes 4. In general, the contrast of the image of the pattern 12 generated on the wafer 14, that is, the contrast of two light beams (0th-order diffracted light Dov and +
The contrast of the interference fringes of the first-order diffracted light Dpv) is maximum (
100%), and as the intensity ratio deviates from 1:1, the contrast decreases. Therefore, if the intensity ratio of the 0th-order light and the 1st-order light is 1:0.4, as in the conventional 1:1 line-and-space pattern consisting of a transmitting part and a light-blocking part, the contrast of the image will decrease. .

【0020】本発明で使用するレチクルのパターン(1
次元パターン)においては、例えば透過部12aの振幅
透過率を1として、この透過部12aに対して半透過部
12bの振幅透過率が−0.222(透過部12aを通
過する光束に対する位相差π、透過率4.93%)であ
ると、0次回折光Dovと+1次回折光Dpvの強度比
を1:1とすることができ、従って像のコントラストを
100%とすることができる。また、半透過部の透過率
4.93%は、フォトレジストの感光特性を考慮すれば
、従来の遮光部材と置き換えるのに十分な遮光性を有し
ている。
[0020] Reticle pattern used in the present invention (1
For example, when the amplitude transmittance of the transmissive part 12a is set to 1, the amplitude transmittance of the semi-transmissive part 12b is -0.222 (phase difference π for the light beam passing through the transmissive part 12a). , transmittance of 4.93%), the intensity ratio of the 0th-order diffracted light Dov and the +1st-order diffracted light Dpv can be set to 1:1, and therefore the contrast of the image can be set to 100%. Further, the transmittance of the semi-transparent part is 4.93%, which is sufficient to replace a conventional light shielding member, considering the photosensitive characteristics of the photoresist.

【0021】前述のように図5、及び図7に示す場合に
用いられるレチクルにおいては、パターンは1次元方向
のラインアンドスペースパターンとしたが、実際のレチ
クルのパターンは例えば上記ラインアンドスペースパタ
ーンに直交する方向(X方向)のラインアンドスペース
パターンをも含んでいる。この方向のラインアンドスペ
ースパターンの例を図8に示す。このパターンは図5に
示したパターンと同じ構成であり、パターンの描画され
た方向が直交するものである。このパターンに、図7に
示す例の場合の照明と同様な方向、即ちパターンの描か
れた方向と同じ方向(X方向)から照明光束を照射した
場合にパターン12で生じる回折光の投影光学系の瞳面
18での通過位置を示したのが図9である。この場合、
0次回折光Dohのみが投影光学系13を透過可能であ
るが、±1次回折光Dph,Dmhはいずれも瞳面18
内を通過することができず、投影光学系を透過できない
。従って、ウェハ上には0次回折光Dohのみが到達し
、干渉縞、即ち像は形成されない。図8に示す方向性(
X方向)を持つラインアンドスペースパターンに対して
は、パターンの描かれた方向に対してほぼ垂直な方向(
Y方向)から照明光束を照射すればよい。この場合のパ
ターンから生じる回折光の投影光学系の瞳面18の通過
位置を図10に示す。このとき、0次回折光Dohと、
−1次回折光Dmhが投影光学系を透過するため、ウェ
ハ上には2光束の干渉縞、即ち、パターンの像が形成さ
れる。以上のことから、直交する2方向(2次元)のラ
インアンドスペースパターンを有するレチクルパターン
を照明する照明光束は、図11の如く、2つの0次回折
光、Dov,Dohを生じるようなものであればよいこ
とになる。尚、図11中の回折光Dovは、図8に示す
ような方向の、且つ図5に示すパターンと同様に、透過
部の振幅透過率に対する半透過部の振幅透過率が例えば
−0.222であるようなパターンに対しては結像に効
果を与えず、かえって逆効果を与えてしまう。つまり0
次回折光のみがウェハに達するため、位置についてコン
スタントなオフセット(露光領域の全面に渡って一定の
光量)を与えてしまう。このオフセットにより、ウェハ
上に生じるパターンの像のコントラストは低下してしま
う。
As mentioned above, the pattern of the reticle used in the cases shown in FIGS. 5 and 7 is a one-dimensional line and space pattern, but the actual reticle pattern is, for example, the line and space pattern described above. It also includes a line and space pattern in the orthogonal direction (X direction). An example of a line and space pattern in this direction is shown in FIG. This pattern has the same configuration as the pattern shown in FIG. 5, and the directions in which the pattern is drawn are perpendicular to each other. A projection optical system for diffracted light generated in the pattern 12 when this pattern is irradiated with an illumination light beam from the same direction as the illumination in the example shown in FIG. 7, that is, the same direction (X direction) as the direction in which the pattern is drawn. FIG. 9 shows the passing position on the pupil plane 18. in this case,
Only the 0th order diffracted light Doh can pass through the projection optical system 13, but both the ±1st order diffracted lights Dph and Dmh pass through the pupil plane 18.
cannot pass through the projection optical system. Therefore, only the 0th-order diffracted light Doh reaches the wafer, and no interference fringes, that is, no images are formed. The direction shown in Figure 8 (
For line-and-space patterns that have a direction (
The illumination light beam may be irradiated from the Y direction). FIG. 10 shows the passing position of the diffracted light generated from the pattern on the pupil plane 18 of the projection optical system in this case. At this time, the 0th order diffracted light Doh,
Since the −1st-order diffracted light Dmh passes through the projection optical system, interference fringes of two light beams, that is, a pattern image is formed on the wafer. From the above, the illumination light flux that illuminates a reticle pattern having a line and space pattern in two orthogonal directions (two-dimensional) may be such that it produces two 0th-order diffracted lights, Dov and Doh, as shown in Figure 11. It's a good thing. Incidentally, the diffracted light Dov in FIG. 11 is in the direction as shown in FIG. 8, and similarly to the pattern shown in FIG. For patterns where , it does not have any effect on imaging, but rather has the opposite effect. In other words, 0
Since only the second-order diffracted light reaches the wafer, a constant positional offset (a constant amount of light over the entire exposed area) is given. This offset reduces the contrast of the pattern image produced on the wafer.

【0022】図13は、従来のように透過部と遮光部の
みから成る1次元の1:1ラインアンドスペースパター
ン(振幅透過率が1の透過部に対して遮光部の振幅透過
率が0)に対して、図11に示すような本発明による2
方向からの照明を行なった場合の像強度の計算結果の例
を示す図である。このとき、像強度はE13で示され、
像のコントラストは約53%となっている。これは、前
述のように0次回折光のオフセットによってコントラス
トが低下したものである。現状のフォトレジストにおい
ては、ラインアンドスペースパターンを形成するのに必
要な像コントラストは約60%であるので、従来の構成
のパターンではレジスト上に像を形成することはできな
い。このオフセットによるコントラストの低下を避ける
ためには、0次回折光と1次回折光との強度比を0次回
折光の方が1次回折光に比べて相対的に小さくなるよう
にすれば良いと考えられる。そこで、振幅透過率が1の
透過部に対して半透過部の振幅透過率を−0.3(透過
部を通過する光束に対する位相差π、透過率9%)とし
たフォトマスクに、本発明による照明を行った場合の像
強度の計算結果の例を図12に示す。このとき、像強度
はE12で示される。またこの像は約70%のコントラ
ストを有しており、現状のフォトレジストにパターンを
形成するのに十分である。これは、レチクルの半透過部
の振幅透過率を−0.3程度としたために、ラインアン
ドスペースパターンより発生する0次回折光が従来に比
べ減少する、即ちオフセットが減少するためである。一
方、1次回折光の強度は従来に比べて増加する。尚、こ
こで計算結果の例を示したパターンの方向に直交する方
向の1次元1:1ラインアンドスペースパターンも同様
のコントラストで結像することは明らかである。つまり
2次元の1:1ラインアンドスペースパターンを有する
レチクルを夫々のパターンの方向性に適した2方向から
の光束で照明する場合は、レチクルのパターンの半透過
部の振幅透過率を−0.3程度(透過部の振幅透過率を
1とする)にすれば0次回折光のオフセットによるコン
トラストの低下を極力抑えることが可能となる。
FIG. 13 shows a conventional one-dimensional 1:1 line-and-space pattern consisting of only a transmitting part and a light shielding part (the amplitude transmittance of the light shielding part is 0 for the transmitting part having an amplitude transmittance of 1). 2 according to the present invention as shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a calculation result of image intensity when illumination is performed from a certain direction. At this time, the image intensity is indicated by E13,
The contrast of the image is approximately 53%. This is because the contrast is lowered due to the offset of the 0th order diffracted light as described above. In current photoresists, the image contrast required to form a line-and-space pattern is about 60%, so it is not possible to form an image on the resist with a pattern of conventional configuration. In order to avoid a decrease in contrast due to this offset, it is considered that the intensity ratio between the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light should be set such that the 0th-order diffracted light is relatively smaller than the 1st-order diffracted light. Therefore, the present invention is applied to a photomask in which the amplitude transmittance of the semi-transmissive part is -0.3 (phase difference π for the light flux passing through the transmitting part, transmittance 9%) with respect to the transmitting part having an amplitude transmittance of 1. FIG. 12 shows an example of the calculation results of the image intensity when illumination is performed using the method. At this time, the image intensity is indicated by E12. This image also has a contrast of about 70%, which is sufficient to pattern existing photoresists. This is because the amplitude transmittance of the semi-transparent part of the reticle is set to about -0.3, so that the 0th order diffracted light generated from the line-and-space pattern is reduced compared to the conventional one, that is, the offset is reduced. On the other hand, the intensity of the first-order diffracted light increases compared to the conventional method. Note that it is clear that a one-dimensional 1:1 line-and-space pattern in a direction perpendicular to the direction of the pattern shown here as an example of the calculation result is also imaged with a similar contrast. In other words, when illuminating a reticle with a two-dimensional 1:1 line-and-space pattern with light beams from two directions suitable for the directionality of each pattern, the amplitude transmittance of the semi-transparent part of the reticle pattern should be -0. If it is set to about 3 (assuming the amplitude transmittance of the transmitting part to be 1), it becomes possible to suppress the decrease in contrast due to the offset of the 0th order diffracted light as much as possible.

【0023】ところで、使用するレチクルのパターンの
線幅や方向性は一種類に特定されるものではないため、
本発明の実施例で使用する投影型露光装置の照明光学系
の瞳面15内において照明光束の通過する局所領域の中
心位置、即ち図1に示す光分割器(光ファイバー)7の
射出部7a,7bの照明光学系の瞳面15での位置は、
パターンの種類に応じて可変であることが望ましい。つ
まりこれは、レチクルへの照明光束の入射方向や入射角
が、夫々パターンの描かれた方向や幅、ピッチによって
決定されるからである。例えば、前述の図5に示すよう
なX方向に垂直な方向に伸びた1次元のラインアンドス
ペースパターンの場合、照明光束L0はパターン12に
対して、図に示すような方向から入射すればよい。即ち
照明光束L0は、紙面に平行にレチクル11に入射する
ものである。また、パターン12から発生する0次回折
光Dovと1次回折光Dpvとが、瞳面18において光
軸AXからほぼ等距離となる位置を通るように照明光束
L0の入射角を決定すると、ウェハ14上での像の焦点
深度を大きくすることができる。
By the way, since the line width and directionality of the reticle pattern used are not specific to one type,
The center position of the local area through which the illumination light flux passes in the pupil plane 15 of the illumination optical system of the projection exposure apparatus used in the embodiment of the present invention, that is, the exit part 7a of the light splitter (optical fiber) 7 shown in FIG. The position of the illumination optical system 7b on the pupil plane 15 is
It is desirable that it is variable depending on the type of pattern. In other words, this is because the direction and angle of incidence of the illumination light beam onto the reticle are determined by the direction, width, and pitch in which the pattern is drawn, respectively. For example, in the case of a one-dimensional line-and-space pattern extending in a direction perpendicular to the X direction as shown in FIG. . That is, the illumination light beam L0 is incident on the reticle 11 parallel to the plane of the paper. Furthermore, if the incident angle of the illumination light beam L0 is determined so that the 0th-order diffracted light Dov and the 1st-order diffracted light Dpv generated from the pattern 12 pass through positions that are approximately equidistant from the optical axis AX on the pupil plane 18, The depth of focus of the image can be increased.

【0024】このようにして決定された入射方向に応じ
て照明光学系の瞳内での照明光束の通過する局所領域の
中心位置の光軸AXからの偏心方向を決定し、またパタ
ーンの線幅や周期性で決定される入射角に応じて光軸A
Xからの偏心量を決定することになる。照明光学系の瞳
面内での照明光束の通過する局所領域の中心位置は、以
上のように決定される。
In accordance with the incident direction determined in this manner, the eccentric direction from the optical axis AX of the center position of the local area through which the illumination light flux passes within the pupil of the illumination optical system is determined, and the line width of the pattern is determined. Optical axis A depending on the angle of incidence determined by
The amount of eccentricity from X will be determined. The center position of the local area through which the illumination light beam passes within the pupil plane of the illumination optical system is determined as described above.

【0025】2次元方向に描かれたパターンを照明する
場合、前にも述べたように、照明光束の方向も各パター
ンの方向に合わせて2方向から照明するとよい。このと
き使用するレチクルパターンの半透過部は振幅透過率と
して−0.3程度であるとよい。また、照明光束は2方
向、即ち2本であるよりも、その2光束に対して夫々、
投影光学系の光軸について対称となる2光束を加えた計
4光束を用いると良い。その場合、これらの光束の光量
重心方向は投影光学系の光軸と一致するため、ウェハが
微小にデフォーカスした際に生じる像の横方向の位置ず
れ(テレセンずれ)を防止することができる。また、図
5に示すような1次元のラインアンドスペースパターン
を有するレチクルを照明する場合も、同様に投影光学系
の光軸について対称な2光束で照明を行なうとよい。 尚、1次元のパターンを照明する場合、パターンから発
生する0次回折光と1次回折光との強度比が正確に1:
1になるのであれば、光軸に対称な方向からの2光束で
照明する必要はない。但し、これはパターンのピッチが
1通りの場合に限定される。
When illuminating patterns drawn in two-dimensional directions, it is preferable to illuminate from two directions in accordance with the direction of each pattern, as described above. The semi-transparent part of the reticle pattern used at this time preferably has an amplitude transmittance of about -0.3. In addition, since the illumination light beams are in two directions, that is, two, for each of the two light beams,
It is preferable to use a total of four light beams, including two light beams that are symmetrical about the optical axis of the projection optical system. In this case, since the direction of the center of gravity of the light quantity of these light beams coincides with the optical axis of the projection optical system, it is possible to prevent a lateral positional shift (telecentering shift) of the image that occurs when the wafer is slightly defocused. Furthermore, when illuminating a reticle having a one-dimensional line-and-space pattern as shown in FIG. 5, it is preferable to similarly illuminate with two light beams that are symmetrical about the optical axis of the projection optical system. Note that when illuminating a one-dimensional pattern, the intensity ratio of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated from the pattern is exactly 1:
1, there is no need to illuminate with two light beams from directions symmetrical to the optical axis. However, this is limited to the case where the pattern has only one pitch.

【0026】以上のことから、本発明の実施例による露
光方法を適用する露光装置には図2、及び図3に示すよ
うな光量分布調整機能を有していることが望ましい。こ
こで、この射出部と駆動部材との構成の一例を図2,図
3に基づいて説明する。図2及び図3は、本発明の実施
例による露光方法を適用するのに最適な投影型露光装置
の光分割器及び駆動部材の概略的な構成を示す図である
。図2は、露光装置の光軸に対して垂直な方向から見た
構成を示したものであり、図3は、光軸方向から見た構
成を示したものである。これらは、照明光学系の瞳面に
おける照明光束の主光線の通過点を4点とした場合の構
成を示してある。射出部7a,7b,7c,7dは、夫
々可変長支持棒17a,17b,17c,17dを介し
て駆動部材16a,16b,16c,16dに接続され
、矢印Aの方向に移動可能になっている。また駆動部材
16a,16b,16c,16dは、支持部材16e上
に移動可能に支持され、光軸AXを中心とした円周(図
2においては紙面に垂直な面内)上を移動可能になって
いる。これらの機構により、主光線の通過する点はフー
リエ面15の任意の位置に移動可能となる。尚、射出部
7a,7b,7c,7dの数は4個に限定されるもので
はなく、使用するレチクルのパターンの種類に応じて最
適な数にすればよい。
From the above, it is desirable that the exposure apparatus to which the exposure method according to the embodiment of the present invention is applied has a light amount distribution adjustment function as shown in FIGS. 2 and 3. Here, an example of the configuration of the injection section and the driving member will be explained based on FIGS. 2 and 3. FIGS. 2 and 3 are diagrams showing a schematic configuration of a light splitter and a driving member of a projection type exposure apparatus most suitable for applying the exposure method according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the configuration of the exposure apparatus as seen from a direction perpendicular to the optical axis, and FIG. 3 shows the configuration as seen from the optical axis direction. These diagrams show a configuration in which the number of passing points of the chief ray of the illumination light beam on the pupil plane of the illumination optical system is four. The injection parts 7a, 7b, 7c, and 7d are connected to drive members 16a, 16b, 16c, and 16d via variable length support rods 17a, 17b, 17c, and 17d, respectively, and are movable in the direction of arrow A. . Further, the drive members 16a, 16b, 16c, and 16d are movably supported on the support member 16e, and are movable on the circumference around the optical axis AX (in a plane perpendicular to the paper in FIG. 2). ing. These mechanisms allow the point through which the chief ray passes to move to any position on the Fourier plane 15. It should be noted that the number of emitting portions 7a, 7b, 7c, and 7d is not limited to four, but may be an optimal number depending on the type of reticle pattern used.

【0027】以上の照明方法を用いると同時に、回路パ
ターン12をウェハ14上に露光する際には、1つの露
光中にウェハ14を投影光学系13の光軸AX方向に移
動、又は振動させる累進焦点露光方法を用いる。これは
、先ず投影光学系13の焦点深度、及びウェハ表面の段
差を考慮して設定されたウェハの移動範囲、若しくは振
動範囲を例えば下部、中部、上部といった複数のステッ
プに分割する。そして1ステップ毎に1つの露光をその
ステップ数に分割した露光を行い、全ステップの露光が
終了した時点で1つの露光を完了するようにすればよい
。この方法を用いれば、特に孤立パターンについて投影
光学系の見かけ上の焦点深度を増大させることが可能で
あることは広く知られている。この累進焦点露光方法は
、ウェハを移動することに限定されることはなく、例え
ば、投影光学系を構成する光学部材のうち少なくとも1
つを移動することによって投影光学系の結像面が移動す
るような構成としても構わない。
When using the above illumination method and simultaneously exposing the circuit pattern 12 onto the wafer 14, the wafer 14 is progressively moved or vibrated in the direction of the optical axis AX of the projection optical system 13 during one exposure. Use the focus exposure method. First, the wafer movement range or vibration range, which is set in consideration of the depth of focus of the projection optical system 13 and the level difference on the wafer surface, is divided into a plurality of steps, such as a lower part, a middle part, and an upper part. Then, one exposure is divided into the number of steps for each step, and one exposure is completed when the exposure of all steps is completed. It is widely known that by using this method, it is possible to increase the apparent depth of focus of the projection optical system, especially for isolated patterns. This progressive focus exposure method is not limited to moving the wafer; for example, at least one of the optical members constituting the projection optical system
It is also possible to adopt a configuration in which the imaging plane of the projection optical system is moved by moving the two.

【0028】一般にラインアンドスペースパターンのよ
うな密な連続パターンに対しては、既に述べたように、
0次回折光と1次回折光とが投影光学系の瞳面で光軸か
ら等距離の位置を通過するように照明すれば焦点深度が
増大する。しかしながら実際のレチクルのパターンはラ
インアンドスペースパターンのような密な連続パターン
と所謂孤立パターンとを共に含んでいる。従ってこのよ
うなレチクルに対しては、上記照明法と同時に、露光中
にウェハを移動又は振動させる累進焦点露光方法を併用
すれば、いずれのパターンについても見かけ上の焦点深
度を増大することが可能である。これには例えば図1の
露光装置中に、ウェハ14を保持し、且つ投影光学系1
3の光軸方向にウェハ14を移動、又は振動させる可動
ステージWSを設け、この可動ステージWSと照明光学
系中に設けられたシャッター19とを共に制御する制御
回路20を設けることで実現できる。この制御回路20
は、シャッター19の開閉の指令に連動して可動ステー
ジWSに動作指令を与えるものである。
Generally, for dense continuous patterns such as line and space patterns, as already mentioned,
If the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light are illuminated so that they pass through positions equidistant from the optical axis on the pupil plane of the projection optical system, the depth of focus increases. However, actual reticle patterns include both dense continuous patterns such as line-and-space patterns and so-called isolated patterns. Therefore, for such reticles, if a progressive focus exposure method in which the wafer is moved or vibrated during exposure is used in conjunction with the above illumination method, it is possible to increase the apparent depth of focus for any pattern. It is. For example, the wafer 14 is held in the exposure apparatus shown in FIG. 1, and the projection optical system 1 is
This can be realized by providing a movable stage WS that moves or vibrates the wafer 14 in the direction of the optical axis 3, and a control circuit 20 that controls both the movable stage WS and the shutter 19 provided in the illumination optical system. This control circuit 20
is used to give an operation command to the movable stage WS in conjunction with the command to open and close the shutter 19.

【0029】尚、本発明において使用する投影型露光装
置では、レチクルを照明する光束、或いは複数の光束の
夫々の開口数は、露光装置としてのコヒーレンスファク
ター(σ値)が0.1<σ<0.3程度であることが望
ましい。σ値が小さすぎると近接効果等によって像の忠
実度が低下し、また反対に大きすぎると、透過部を透過
する光束と半透過部を透過する光束との間の可干渉性が
低下し、本発明の効果が減少する。このため例えば図1
に示す装置の場合、光ファイバー射出部7a、7bの径
を、0.1<σ<0.3の条件を満たすような大きさに
するとよい。或いは照明光学系中に可変絞りを設けてσ
を調整可能としても良い。
In the projection exposure apparatus used in the present invention, the numerical aperture of the light beam illuminating the reticle or each of the plurality of light beams satisfies the coherence factor (σ value) of the exposure apparatus such that 0.1<σ< It is desirable that it be about 0.3. If the σ value is too small, the fidelity of the image will decrease due to the proximity effect, and on the other hand, if it is too large, the coherence between the light flux that passes through the transmissive part and the light flux that passes through the semi-transmissive part will decrease. The effectiveness of the invention is reduced. For this reason, for example, Figure 1
In the case of the apparatus shown in , the diameters of the optical fiber emitting portions 7a and 7b may be set to a size that satisfies the condition of 0.1<σ<0.3. Alternatively, a variable aperture may be provided in the illumination optical system to
may be adjustable.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、透過部と
この透過部からの透過光に対して所定の位相差と透過率
とを有する半透過部とで構成されたパターンの描画され
たレチクルを使用することによって0次回折光と1次回
折光との強度比を任意に制御するため、パターンの投影
像のコントラストを向上させることができる。また、製
造の容易な従来と同等の構造のパターンを有するレチク
ルを使用して、位相シフト用レチクルと同等の解像度を
得ることができる。
As described above, according to the present invention, a pattern consisting of a transmitting part and a semi-transmitting part having a predetermined phase difference and transmittance for light transmitted from the transmitting part is drawn. By using a reticle, the intensity ratio between the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light can be arbitrarily controlled, so that the contrast of the projected image of the pattern can be improved. Furthermore, it is possible to obtain a resolution equivalent to that of a phase shift reticle by using a reticle that is easy to manufacture and has a pattern with a structure similar to that of a conventional reticle.

【0031】また、特に2次元のパターンを有するレチ
クルを夫々のパターンの方向に適した2方向からの光束
で照明する場合は、透過部に対する半透過部の振幅透過
率を適当な値にすることで0次回折光と1次回折光との
強度比を0次回折光の方が1次回折光に比べて相対的に
小さくなるようにすれば、オフセットとなる0次回折光
を減少させることができ、像のコントラストの低下を防
ぐことができる。
Furthermore, especially when illuminating a reticle having a two-dimensional pattern with light beams from two directions suitable for the direction of each pattern, the amplitude transmittance of the semi-transmissive part relative to the transmissive part should be set to an appropriate value. If the intensity ratio of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light is set such that the 0th-order diffracted light is relatively smaller than the 1st-order diffracted light, the 0th-order diffracted light that becomes an offset can be reduced, and the image Decrease in contrast can be prevented.

【0032】さらに、使用するレチクルのパターンに応
じて照明光束の入射方向を変えることができ、従ってレ
チクルの種類に応じて最適な露光方法を実現できる。そ
の他、露光中に基板を投影光学系の光軸方向に移動、又
は振動させることにより、特に孤立パターンについて焦
点深度の増大が可能となる。
Furthermore, the direction of incidence of the illumination light beam can be changed depending on the pattern of the reticle used, and therefore an optimal exposure method can be realized depending on the type of reticle. Additionally, by moving or vibrating the substrate in the optical axis direction of the projection optical system during exposure, it is possible to increase the depth of focus, especially for isolated patterns.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の実施例による露光方法を適用するのに
最適な投影型露光装置の概略的な構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus most suitable for applying an exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図2】
本発明の実施例による露光方法を適用するのに最適な投
影型露光装置の光分割器及び駆動部材の概略的な構成を
示す図
[Figure 2]
A diagram showing a schematic configuration of a light splitter and a driving member of a projection exposure apparatus suitable for applying an exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例による露光方法を適用するのに
最適な投影型露光装置の光分割器及び駆動部材の概略的
な構成を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a light splitter and a driving member of a projection exposure apparatus that is most suitable for applying the exposure method according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例に用いられるレチクルのパター
ンの様子を示す図
FIG. 4 is a diagram showing the pattern of a reticle used in an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例による露光方法を用いたレチク
ルの照明を行ったときの回路パターンからの回折光の発
生、及び結像の様子を示す図
FIG. 5 is a diagram showing the generation of diffracted light from a circuit pattern and image formation when a reticle is illuminated using the exposure method according to the embodiment of the present invention.

【図6】従来の技術による露光方法を行ったときにパタ
ーンから生じる回折光の投影光学系の瞳面での通過位置
を示す図
FIG. 6 is a diagram showing the passing position of diffracted light generated from a pattern on the pupil plane of the projection optical system when performing an exposure method according to the conventional technology.

【図7】図5に示すレチクルの照明を行ったときにパタ
ーンから生じる回折光の投影光学系の瞳面での通過位置
を示す図
FIG. 7 is a diagram showing the passing position of the diffracted light generated from the pattern on the pupil plane of the projection optical system when the reticle shown in FIG. 5 is illuminated;

【図8】図5に示すパターンと方向性の異なるラインア
ンドスペースパターンの例を示す図
[Fig. 8] A diagram showing an example of a line and space pattern with a different directionality from the pattern shown in Fig. 5.

【図9】図8に示すパターンを図5に示す露光方法で照
明したときにパターンから生じる回折光の投影光学系の
瞳面での通過位置を示す図
9 is a diagram showing the passage position of the diffracted light generated from the pattern on the pupil plane of the projection optical system when the pattern shown in FIG. 8 is illuminated by the exposure method shown in FIG. 5;

【図10】図8に示すパターンを図5に示す照明光束の
方向と直交した方向からの照明光束で照明したときにパ
ターンから生じる回折光の投影光学系の瞳面での通過位
置を示す図
10 is a diagram showing the passage position of the diffracted light generated from the pattern on the pupil plane of the projection optical system when the pattern shown in FIG. 8 is illuminated with the illumination light beam from a direction perpendicular to the direction of the illumination light beam shown in FIG. 5;

【図11】2次元のラインアンドスペースパターンを2
方向からの照明光束で照明したときにパターンから生じ
る回折光の投影光学系の瞳面での通過位置を示す図
[Figure 11] Two dimensional line and space patterns
Diagram showing the passing position of the diffracted light generated from the pattern on the pupil plane of the projection optical system when illuminated with the illumination light beam from the direction

【図
12】本発明の実施例による露光方法を行ったときのウ
ェハ上でのパターンの像強度分布を示す図
FIG. 12 is a diagram showing the image intensity distribution of a pattern on a wafer when the exposure method according to the embodiment of the present invention is performed.

【図13】従
来の技術による露光方法を行ったときのウェハ上でのパ
ターンの像強度分布を示す図
FIG. 13 is a diagram showing the image intensity distribution of a pattern on a wafer when a conventional exposure method is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7  光分割器(光ファイバー) 11  レチクル 12  パターン 12a  透過部 12b  半透過部 15  レチクルのパターン面に対するフーリエ面(照
明光学系の瞳面) 16a  駆動部材 16b  駆動部材 16c  駆動部材 16d  駆動部材 16e  支持部材 17a  可変長支持棒 17b  可変長支持棒 17c  可変長支持棒 17d  可変長支持棒 18  投影光学系の瞳面 19  シャッター 20  制御回路 L0  照明光束 Dov  0次回折光 Dpv  +1次回折光 Dmv  −1次回折光 Doh  0次回折光 Dph  +1次回折光 Dmh  −1次回折光 E12  パターンの像の強度分布 E13  パターンの像の強度分布 WS  可動ステージ
7 Light splitter (optical fiber) 11 Reticle 12 Pattern 12a Transmissive section 12b Semi-transmissive section 15 Fourier plane for the pattern surface of the reticle (pupil plane of illumination optical system) 16a Drive member 16b Drive member 16c Drive member 16d Drive member 16e Support member 17a Variable length support rod 17b Variable length support rod 17c Variable length support rod 17d Variable length support rod 18 Pupil plane 19 of projection optical system Shutter 20 Control circuit L0 Illumination light flux Dov 0th order diffraction light Dpv +1st order diffraction light Dmv -1st order diffraction light Doh 0th order Dfracted light Dph + 1st-order diffracted light Dmh - 1st-order diffracted light E12 Intensity distribution of pattern image E13 Intensity distribution of pattern image WS Movable stage

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  照明光学系からの光束でマスク上の微
細パターン群を照明し、該微細パターン群を投影光学系
を介して感光性基板に投影露光する露光方法において、
前記微細パターン群中の各微細パターンは、前記光束に
対する透過率がほぼ1である透過部と、該透過部を透過
する光束に対してほぼ(2n+1)π(nは整数)の位
相差を与えるとともに、前記光束に対する透過率が前記
透過部の1/4程度以下である半透過部とで構成され、
前記マスクのフーリエ面となる前記照明光学系中の面、
若しくはその近傍の面内を通る前記光束を、前記照明光
学系の光軸から偏心した位置に中心を有する局所領域に
規定することによって、前記マスクを照射する光束を所
定の方向に前記微細パターン群の微細度に応じた角度だ
け傾けたことを特徴とする露光方法。
1. An exposure method in which a group of fine patterns on a mask is illuminated with a light beam from an illumination optical system, and the group of fine patterns is projected onto a photosensitive substrate via a projection optical system, comprising:
Each fine pattern in the fine pattern group has a transmitting part whose transmittance for the light beam is approximately 1, and a phase difference of approximately (2n+1)π (n is an integer) to the light beam passing through the transmitting part. and a semi-transparent part whose transmittance for the luminous flux is about 1/4 or less of that of the transparent part,
a surface in the illumination optical system that becomes a Fourier surface of the mask;
Alternatively, by defining the light flux passing within a plane in the vicinity thereof to a local area having a center at a position eccentric from the optical axis of the illumination optical system, the light flux that irradiates the mask is directed to the fine pattern group in a predetermined direction. An exposure method characterized by tilting the light by an angle corresponding to the fineness of the image.
【請求項2】  前記角度は前記微細パターン群中の各
微細パターンの線幅、及び周期性によって決定されると
ともに、前記方向は前記パターンの方向性等によって決
定され、前記角度、及び前記方向によって決定される前
記光束の入射方向に応じて前記フーリエ面、若しくはそ
の近傍の面内における前記光束の通過する局所領域の中
心位置を調整することを特徴とする請求項1に記載の露
光方法。
2. The angle is determined by the line width and periodicity of each fine pattern in the fine pattern group, and the direction is determined by the directionality of the pattern, and the direction is determined by the angle and the direction. 2. The exposure method according to claim 1, wherein the center position of a local region through which the light beam passes in the Fourier plane or a plane in the vicinity thereof is adjusted in accordance with the determined incident direction of the light beam.
【請求項3】  前記微細パターン群を前記感光性基板
に投影露光する際に、該感光性基板と前記投影光学系の
結像面とを相対的に光軸方向に移動、若しくは振動させ
ることを特徴とする請求項1,2に記載の露光方法。
3. When projecting and exposing the fine pattern group onto the photosensitive substrate, the photosensitive substrate and the imaging surface of the projection optical system are moved or vibrated relative to each other in the optical axis direction. The exposure method according to claim 1 or 2, characterized in that:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5329336A (en) * 1992-07-06 1994-07-12 Nikon Corporation Exposure method and apparatus
JP2008003520A (en) * 2006-06-26 2008-01-10 Toshiba Corp Photomask and method for manufacturing semiconductor device

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