JPH05267122A - Projection exposure device - Google Patents

Projection exposure device

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Publication number
JPH05267122A
JPH05267122A JP4095863A JP9586392A JPH05267122A JP H05267122 A JPH05267122 A JP H05267122A JP 4095863 A JP4095863 A JP 4095863A JP 9586392 A JP9586392 A JP 9586392A JP H05267122 A JPH05267122 A JP H05267122A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
light source
eccentric
photomask
Prior art date
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Pending
Application number
JP4095863A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Matsumoto
宏一 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP4095863A priority Critical patent/JPH05267122A/en
Publication of JPH05267122A publication Critical patent/JPH05267122A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a projection exposure device, from which an image having the deep depth of focus and a high contrast is obtained. CONSTITUTION:A light source 1 shifted from the optical axis of an illumination optical system 5 is mounted movably in a plane orthogonal to the optical axis AX, and light from the eccentric light source 1 is projected obliquely to a photo- mask 2. +primary light D+1 in diffracted light from the photo-mask 2 is diffracted outside a projection optical system (a pre-stage optical system 6 and a post-stage optical system 8), and zero-order light D0 and -primary light D-1 are projected to a projection optical system. A filter 7, where the ratio of amplitude transmittance at the positions of the passage of zero-order light D0 and -primary light D-1 reaches approximately 2/pi:1, is disposed onto the pupil plane of the projection optical system, and moved synchronized with the eccentric light source 1. Accordingly, the pattern of the photo-mask 2 is imaged by two luminous flux having equal amplitude and symmetric to the optical axis AX.

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、LSI等の集積回路を
製造する際に、フォトレジストを塗布したウエハ上にフ
ォトマスク(レチクルともいう)のパターンを投影露光
する為の投影露光装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a photomask (also called a reticle) on a wafer coated with a photoresist when manufacturing an integrated circuit such as an LSI. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来の投影露光装置の構成を説明
するための概念図である。従来のこの種の装置では、照
明光学系の絞り位置に実質的な面光源101が形成さ
れ、この面光源101からの光束でフォトマスク102
が照明される。これにより、フォトマスク102のパタ
ーン形成面から回折光が発生する。回折光は図示しない
投影光学系によって再び感光基板104上に集光される
が、回折角の大きい高次回折光は投影光学系の開口絞り
103で遮光される。ここでは、パターンとしてライン
・アンド・スペースパターンを想定し(つまり2次光の
振幅が零)、3次以上の回折光が遮光されるものとする
と、フォトマスク102のパターンは、0次光D0 、±
1次光D+1,D-1の3つの光束によって感光基板104
上に結像される。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the structure of a conventional projection exposure apparatus. In this type of conventional device, a substantial surface light source 101 is formed at the stop position of the illumination optical system, and the photomask 102 is formed by the light flux from the surface light source 101.
Is illuminated. As a result, diffracted light is generated from the pattern formation surface of the photomask 102. The diffracted light is condensed again on the photosensitive substrate 104 by the projection optical system (not shown), but the high-order diffracted light having a large diffraction angle is blocked by the aperture stop 103 of the projection optical system. Here, assuming that the pattern is a line-and-space pattern (that is, the amplitude of the secondary light is zero), and the diffracted light of the third order or higher is shielded, the pattern of the photomask 102 is the 0th order light D. 0 , ±
The photosensitive substrate 104 is formed by the three light beams of the primary lights D +1 and D -1.
Imaged above.

【0003】又、図2では透明部と遮光部からなる通常
のフォトマスクを用いる場合を説明したが、透明部の特
定の位置に透過光の位相を変化させる位相部材を設けた
いわゆる位相シフトマスクを用いる場合もある。この位
相シフトマスクを用いる方法では、光の干渉効果によっ
て高コントラストの像が得られるが、マスクの製造や検
査が困難であるという欠点がある。
Further, in FIG. 2, the case where a normal photomask consisting of a transparent portion and a light shielding portion is used is explained, but a so-called phase shift mask in which a phase member for changing the phase of transmitted light is provided at a specific position of the transparent portion. May be used. This method using a phase shift mask can obtain a high-contrast image due to the interference effect of light, but has a drawback that it is difficult to manufacture and inspect the mask.

【0004】更に、近年においては、図2の面光源を輪
帯光源として投影露光を行なう技術が注目を集めてい
る。この輪帯光源を採用した投影露光装置による結像を
図3を参照して説明する。ここでは、図2、図3のフォ
トマスク102には同じパターンが形成されており、1
次光の回折角はほぼ同じθであるとする。図において、
111は従来の面光源の中央部分を遮光したドーナツ状
の輪帯光源であり、この輪帯光源111からの光束はフ
ォトマスク102に対して斜めに、具体的には光軸AX
に対してほぼθ/2の角度をなす方向から入射する。従
って、図3の場合、フォトマスク102からの0次光D
0 は光軸AXに対してほぼθ/2の角度をなす方向に進
み、±1次光D+1,D-1は0次光D0 に対してθの角度
をなす方向に進む。即ち、図3では、+1次光は光軸A
Xに対してほぼ(θ+θ/2)という大きな傾角をもつ
ことになり、開口絞り103の開口外に進み、0次光D
0 と−1次光の2光束だけが開口絞り103を通過して
感光基板104上にパターンの像を結ぶ。
Further, in recent years, the technique of performing projection exposure using the surface light source of FIG. 2 as an annular light source has been attracting attention. Imaging by a projection exposure apparatus that employs this annular light source will be described with reference to FIG. Here, the same pattern is formed on the photomask 102 of FIGS.
The diffraction angle of the next light is assumed to be approximately the same θ. In the figure,
Reference numeral 111 is a donut-shaped annular light source that shields the central portion of a conventional surface light source, and the light flux from this annular light source 111 is oblique to the photomask 102, specifically, the optical axis AX.
Is incident from a direction that forms an angle of approximately θ / 2 with respect to. Therefore, in the case of FIG. 3, the 0th-order light D from the photomask 102
0 travels in a direction that forms an angle of approximately θ / 2 with respect to the optical axis AX, and the ± first-order lights D +1 and D −1 travel in a direction that forms an angle of θ with respect to the 0th-order light D 0 . That is, in FIG. 3, the + 1st order light is the optical axis A.
Since it has a large inclination angle of approximately (θ + θ / 2) with respect to X, it travels outside the aperture of the aperture stop 103, and the 0th-order light D
Only two light fluxes of 0th and −1st order light pass through the aperture stop 103 and form a pattern image on the photosensitive substrate 104.

【0005】ここで、図2と図3の結像を比較すると、
まず図3の場合、結像に関与する2光束は光軸AXに対
して対称であるため、感光基板104の光軸AX方向の
位置が変わっても2光束の位相差は同じであり、焦点深
度が非常に大きい。これに対し、図2の場合は光軸AX
方向に位置によって0次光と1次光の位相差が変わって
しまうため、図3の場合に比べて焦点深度が浅い。この
ように、輪帯照明による投影露光は、焦点深度の点で非
常に有利であるといえる。
Here, comparing the image formations of FIGS. 2 and 3,
First, in the case of FIG. 3, since the two light fluxes involved in image formation are symmetrical with respect to the optical axis AX, the phase difference between the two light fluxes is the same even if the position of the photosensitive substrate 104 in the optical axis AX direction is changed, and The depth is very large. On the other hand, in the case of FIG. 2, the optical axis AX
Since the phase difference between the 0th-order light and the 1st-order light changes depending on the position in the direction, the depth of focus is shallower than in the case of FIG. Thus, it can be said that the projection exposure by the annular illumination is very advantageous in terms of the depth of focus.

【0006】なお、輪帯照明法については、例えば日経
マイクロデバイス1991年11月号P73〜77、日
経マイクロデバイス1992年1月号P79〜80、日
経マイクロデバイス1992年2月号P66〜67に紹
介されている。
The ring illumination method is introduced, for example, in Nikkei Microdevices November 1991 issue P73-77, Nikkei Microdevices January 1992 issue P79-80, Nikkei Microdevice February 1992 issues P66-67. Has been done.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来提案され
ている輪帯照明による投影露光装置においては、以下の
ような問題点があった。上述のように+1次光D+1を投
影光学系の入射瞳の外に回折させて0次光D0 と−1次
光D-1の2光束によって結像する場合を考える。この2
光束による結像は上述の如く焦点深度の点では非常に有
利であるが、0次光と1次光の振幅は異なるため(詳細
後述)、十分なコントラストが得られない。像のコント
ラストについて位相シフトマスクを用いる場合と比較す
ると次のようになる。ここでは、ラインアンドスペース
パターンを想定し、一つおきの透過部に位相部材を設
け、透過光の位相をπ(又はλ/2:但しλは波長)だ
けずらすとすると、0次光は相殺されて±1次光の2光
束で結像されることになる。従って、位相シフトマスク
を用いることによっても深い焦点深度が得られる。更
に、この場合は振幅の同じ±1次光が結像に関与するの
で、理論上は100%のコントラストが得られることに
なる。これに対して、図3の輪帯照明の場合には0次光
と1次光の振幅の差だけ像のコントラストが低下するこ
とになる。
However, the conventionally proposed projection exposure apparatus using annular illumination has the following problems. Consider the case where the + 1st-order light D +1 is diffracted out of the entrance pupil of the projection optical system and imaged by two light fluxes of the 0th-order light D 0 and the -1st-order light D -1 , as described above. This 2
The image formation by the light flux is very advantageous in terms of the depth of focus as described above, but since the 0th-order light and the 1st-order light have different amplitudes (described later in detail), sufficient contrast cannot be obtained. The image contrast is as follows when compared with the case where a phase shift mask is used. Here, assuming a line-and-space pattern, if a phase member is provided in every other transmission part and the phase of the transmitted light is shifted by π (or λ / 2: where λ is the wavelength), the 0th-order light is canceled. Then, the images are formed with two light beams of ± first-order light. Therefore, a deep depth of focus can be obtained by using the phase shift mask. Further, in this case, since ± 1st order lights having the same amplitude participate in the image formation, theoretically, 100% contrast can be obtained. On the other hand, in the case of the annular illumination shown in FIG. 3, the contrast of the image is reduced by the difference between the amplitudes of the 0th order light and the 1st order light.

【0008】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、焦点深度が深く、かつコントラストの高い像が
得られる投影露光装置を提供することを目的とするもの
である。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of obtaining an image having a deep depth of focus and a high contrast.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置
は、フォトマスクを照明する照明光学系と、前記フォト
マスク上のパターンを感光基板上に転写する投影光学系
を具備する投影露光装置において、上記の課題を達成す
るために、前記照明光学系に、前記投影光学系の光軸と
直交する平面内を移動可能に設けられた、前記照明光学
系の光軸から偏心した光源を形成する偏心光源形成手段
を設けるとともに、該偏心光源形成手段からの照明光が
前記フォトマスクを介することにより発生する回折光に
対して所定の透過率分布を有するフィルターを前記投影
光学系の瞳面内で移動可能に設け、前記偏心光源形成手
段の移動に同期して前記フィルターを移動させるもので
ある。
A projection exposure apparatus according to the present invention comprises an illumination optical system for illuminating a photomask and a projection optical system for transferring a pattern on the photomask onto a photosensitive substrate. In order to achieve the above object, the illumination optical system is provided with a light source eccentric from the optical axis of the illumination optical system, the light source being movably provided in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system. An eccentric light source forming unit is provided, and a filter having a predetermined transmittance distribution with respect to the diffracted light generated by the illumination light from the eccentric light source forming unit passing through the photomask is provided in the pupil plane of the projection optical system. The filter is movably provided and the filter is moved in synchronization with the movement of the eccentric light source forming means.

【0010】[0010]

【作用】以下本発明の作用を説明する。先ず、前述した
図3の従来例における結像を考えてみる。ここでは、フ
ォトマスク102のパターンとして格子状のライン・ア
ンド・スペースパターンを想定する。前述したように、
フォトマスク102から発生する回折光のうち、0次光
0 と−1次光D-1が投影光学系の入射瞳に入り、+1
次光D+1は入射瞳外に進むものとする。この場合、0次
光と1次光の振幅は、物体パターンのフーリエ・スペク
トルで与えられる。n次光スペクトルをan とすると、
n は式1で与えられる。式1において、Pは格子の周
期、△は明部の幅である。
The operation of the present invention will be described below. First, consider the image formation in the conventional example shown in FIG. Here, a grid line-and-space pattern is assumed as the pattern of the photomask 102. As previously mentioned,
Of the diffracted light generated from the photomask 102, the 0th-order light D 0 and the −1st-order light D −1 enter the entrance pupil of the projection optical system, and +1
It is assumed that the next light D +1 goes out of the entrance pupil. In this case, the amplitudes of the 0th-order light and the 1st-order light are given by the Fourier spectrum of the object pattern. When the n-th order light spectrum and a n,
a n is given by Equation 1. In Equation 1, P is the period of the grating and Δ is the width of the bright portion.

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】今、△/P=1/2(暗部と明部の幅が同
じ)とすると、a0 =1/2 ,a±1 =1/πであ
る。従って像強度分布I(x) は、式2となる。
Assuming now that Δ / P = 1/2 (the width of the dark portion is the same as the width of the bright portion), then a 0 = 1/2 and a ± 1 = 1 / π. Therefore, the image intensity distribution I (x) is given by Expression 2.

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】式2より暗部と明部の光強度を各々、I
min ,Imax とするとき、コントラスト(Imax −I
min )/(Imax +Imin )は、4π/(4+π2 )=
0.906となる。即ち、像のコントラストは約90.
6%となる。本発明では、投影光学系の瞳面にフォトマ
スクからの回折光に対して所定の透過率分布を有するフ
ィルターを配置し、0次光と1次光の振幅をほぼ等しく
することにより、上記のコントラストを向上させてい
る。
From equation 2, the light intensity in the dark part and the light intensity in the bright part are respectively expressed by I
When min and I max are set, the contrast (I max −I
min ) / (I max + I min ) is 4π / (4 + π 2 ) =
It becomes 0.906. That is, the image contrast is about 90.
It will be 6%. In the present invention, a filter having a predetermined transmittance distribution with respect to the diffracted light from the photomask is arranged on the pupil plane of the projection optical system, and the amplitudes of the 0th-order light and the 1st-order light are made substantially equal to each other. It improves the contrast.

【0015】具体的には、0次光が通過する部分のフィ
ルターの振幅透過率を2/π(≒0.637)、1次光
が通過する部分のフィルターの振幅透過率を1とする
と、上記の式2は式3のようにかき直され、理論上10
0%のコントラストが達成されることが理解される。
Specifically, assuming that the amplitude transmittance of the filter in the portion through which the 0th order light passes is 2 / π (≈0.637) and the amplitude transmittance of the filter in the portion through which the 1st order light passes is 1. Equation 2 above has been rewritten as Equation 3 to give a theoretical 10
It is understood that 0% contrast is achieved.

【0016】[0016]

【数3】 [Equation 3]

【0017】さてここで、本発明において光源を輪帯光
源とせずに、照明光学系の光軸から偏心した光源を投影
光学系の光軸と直交する面内で移動可能に設け、投影光
学系の瞳面に配置したフィルターを偏心光源に同期して
移動させる構成とした理由について説明する。先ず、光
源が輪帯光源である場合、図3中黒丸で示した位置から
の光によって生じる回折光は図に示されたような方向に
進むが、輪帯の別の位置からの光によって生じる回折光
は図3とは異なる方向に進む。即ち、どの方向から照明
光が入射するかによって0次光と1次光の投影光学系の
瞳面を通過する位置が変わるため、同時に異なる方向か
ら照明される場合には0次光と1次光の振幅透過率を個
別に制御することが困難である。逆の言い方をすれば、
1方向からフォトマスクが照射されるのであれば、投影
光学系の瞳面において0次光と1次光は夫々決まった位
置を通るので、この部分の振幅透過率比を2/π:1と
すれば、感光基板上に至る0次光と1次光の振幅を等し
くすることが可能となる。
Now, in the present invention, the light source which is decentered from the optical axis of the illumination optical system is provided so as to be movable in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system without using the annular light source as the light source. The reason why the filter arranged on the pupil plane is moved in synchronization with the eccentric light source will be described. First, when the light source is an annular light source, the diffracted light generated by the light from the position indicated by the black circle in FIG. 3 proceeds in the direction as shown in the figure, but is generated by the light from another position of the annular zone. The diffracted light travels in a direction different from that in FIG. That is, since the positions of the 0th-order light and the 1st-order light that pass through the pupil plane of the projection optical system change depending on from which direction the illumination light enters, when the 0th-order light and the 1st-order light are illuminated simultaneously from different directions, It is difficult to individually control the amplitude transmittance of light. In other words,
If the photomask is irradiated from one direction, the 0th-order light and the 1st-order light pass through predetermined positions on the pupil plane of the projection optical system, so the amplitude transmittance ratio of this portion is set to 2 / π: 1. Then, it is possible to equalize the amplitudes of the 0th-order light and the 1st-order light reaching the photosensitive substrate.

【0018】この際、ある特定の配列方向のパターンの
みを投影するのであれば、そのパターン応じた位置に偏
心光源及びフィルターを固定したとしても、図3の如く
0次光と−1次光(又は+1次光)の2光束によって結
像させることができる。しかし、パターンの配列方向が
変わった場合、同じ位置からの照明では、図3のような
結像は実現されず、場合によっては0次光だけが投影光
学系の入射瞳に入り、1次光が除去されるということも
起こる。本発明では、このような不都合を避け、パター
ンの配列方向にかかわらず、深い焦点深度と高コントラ
ストを実現するために偏心光源移動可能とし、光源に同
期してフィルターを移動させる構成としている。
At this time, if only a pattern in a specific arrangement direction is projected, even if the eccentric light source and the filter are fixed at positions corresponding to the pattern, the 0th-order light and the -1st-order light ( Alternatively, an image can be formed by two light fluxes (or + 1st order light). However, when the arrangement direction of the pattern is changed, the image formation as shown in FIG. 3 is not realized by the illumination from the same position, and in some cases, only the 0th-order light enters the entrance pupil of the projection optical system. Can also be removed. In the present invention, in order to avoid such an inconvenience and to realize a deep depth of focus and high contrast regardless of the pattern arrangement direction, the eccentric light source can be moved, and the filter is moved in synchronization with the light source.

【0019】なお、偏心光源及びフィルタは、円を描く
ように移動させる必要はなく、投影光学系の光軸と直交
する面内をどのような軌跡で移動させても良いものであ
る。又、偏心光源及びフィルタの移動は連続的であって
も良いし、断続的であっても良い。更に、光源は連続し
て発光させても良いし、特定の位置でのみ離散的に発光
させても良い。
The eccentric light source and the filter do not have to be moved so as to draw a circle, but may be moved in any plane within a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system. The movement of the eccentric light source and the filter may be continuous or intermittent. Furthermore, the light source may emit light continuously or may emit light discretely only at a specific position.

【0020】[0020]

【実施例】図1は本発明実施例による投影露光装置を説
明するための模式的な構成図である。光源1は照明光学
系5の光軸AXから偏心した位置にあり、光軸AXと直
交する面内で移動可能となっている。この偏心光源1は
発光装置自体が図の位置になくとも良いことは言うまで
もなく、例えば光ファイバーの射出端であっても良い。
本実施例では偏心光源1は、図示しない駆動手段によっ
て光軸AXを中心とした所定半径rの円を描くように回
転運動される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. The light source 1 is located at a position decentered from the optical axis AX of the illumination optical system 5, and is movable in a plane orthogonal to the optical axis AX. It goes without saying that the eccentric light source 1 does not need to have the light emitting device itself at the position shown in the figure, and may be, for example, the exit end of an optical fiber.
In the present embodiment, the eccentric light source 1 is rotated by a driving unit (not shown) so as to draw a circle with a predetermined radius r centered on the optical axis AX.

【0021】フォトマスク2は照明光学系5の光軸AX
に対して直交するように水平に保持されており、フォト
マスク2の下方には投影光学系(前段光学系6、後段光
学系8)が配置されている。この投影光学系の瞳面(入
射瞳面)上には、フォトマスク2からの回折光に対して
所定の透過率分布(後述)を有するフィルター7が光軸
AXを中心として回転可能に配置されており、ここには
偏心光源1の光源像が形成される。即ち、偏心光源1と
フィルター7は互いに共役になっている。また、後段光
学系8の結像面にはウエハ(感光基板)4が保持されて
いる。
The photomask 2 is an optical axis AX of the illumination optical system 5.
The projection optical system (pre-stage optical system 6 and post-stage optical system 8) is disposed below the photomask 2 so as to be orthogonal to the photomask 2. On the pupil plane (incident pupil plane) of this projection optical system, a filter 7 having a predetermined transmittance distribution (described later) for diffracted light from the photomask 2 is rotatably arranged around the optical axis AX. The light source image of the eccentric light source 1 is formed here. That is, the eccentric light source 1 and the filter 7 are conjugated with each other. A wafer (photosensitive substrate) 4 is held on the image forming surface of the post-stage optical system 8.

【0022】上記のような投影露光装置において、偏心
光源1からの光は、照明光学系5を介して、フォトマス
ク2に斜めに入射する。前述したように、偏心光源1は
光軸AXを中心として回転運動可能に構成されており、
偏心光源1の回転運動によってフォトマスク2は円錐側
面に沿って入射する照明光で走査される。フォトマスク
2上にはウエハ4上に転写すべきパターンが形成されて
おり、フォトマスク2からはパターンに応じた回折光が
発生する。説明のため、1次光の回折角がθ1であると
すると、照明光の傾角がほぼθ1 /2となるように偏心
光源1の回転運動の半径rを設定しておけば、0次光D
0 及び−1次光D-1は光軸AXに対してほぼθ1 /2、
+1次光D +1 は光軸AXに対してほぼ(θ1 +θ1
2)の角度をなす方向に進む。即ち図1に示されるよう
に、傾角の大きな+1次光は前段光学系6の入射瞳の外
側に回折され、0次光と−1次光は光軸AXに対して対
称に前段光学系6に入射して投影光学系の瞳面上に回折
像を形成する。なお、図では説明上、+1次光が投影光
学系入射瞳の外側に回折され、−1次光が投影光学系入
射瞳内に入る場合を示しているが、逆の場合も同ように
考えられることは言うまでもない。
In the projection exposure apparatus as described above, the light from the eccentric light source 1 is obliquely incident on the photomask 2 via the illumination optical system 5. As described above, the eccentric light source 1 is configured to be rotatable about the optical axis AX,
Due to the rotational movement of the eccentric light source 1, the photomask 2 is scanned with the incident illumination light along the side surface of the cone. A pattern to be transferred onto the wafer 4 is formed on the photomask 2, and diffracted light corresponding to the pattern is generated from the photomask 2. For the sake of explanation, assuming that the diffraction angle of the first-order light is θ 1 , if the radius r of the rotational movement of the eccentric light source 1 is set so that the inclination angle of the illumination light is approximately θ 1/2 , Light D
The 0 and −1st order light D −1 is approximately θ 1/2 with respect to the optical axis AX,
The + 1st order light D +1 is approximately (θ 1 + θ 1 /
Proceed in the direction of 2). That is, as shown in FIG. 1, the + 1st-order light having a large tilt angle is diffracted to the outside of the entrance pupil of the pre-stage optical system 6, and the 0th-order light and the -1st-order light are symmetrical with respect to the optical axis AX. To form a diffraction image on the pupil plane of the projection optical system. In the figure, for the sake of explanation, the + 1st-order light is diffracted to the outside of the projection optical system entrance pupil, and the -1st-order light enters the projection optical system entrance pupil, but the reverse case is also considered. It goes without saying that it will be done.

【0023】この瞳面上には前述の如くフィルター7が
回転可能に配置されており、0次光D0 と+1次光D+1
の通過部分の振幅透過率比がほぼ2/π:1になるよう
に場所による透過率差が設けられている。本実施例では
フィルター7は図示しない駆動手段によって偏心光源1
の回転運動に同期して回転され、これにより0次光D0
と1次光D-1の振幅透過率が常時一定となる。フィルタ
ー7を透過した0次光D0 と1次光D-1は、等振幅の2
光束となり、投影光学系の後段光学系8を介して感光基
板4上に結像する。即ち、図1の装置で投影露光を行な
えば、フォトマスク2のパターンは光軸AXに対して対
称、かつ等振幅の2光束で結像されることになるので、
焦点深度が非常に深く、かつ高コントラストの像が得ら
れる。
The filter 7 is rotatably arranged on the pupil plane as described above, and the 0th order light D 0 and the + 1st order light D +1 are provided.
The difference in the transmittance depending on the location is provided so that the amplitude transmittance ratio of the passage portion of is about 2 / π: 1. In this embodiment, the filter 7 is an eccentric light source 1 driven by a driving means (not shown).
It is rotated in synchronism with the rotational movement of the zero-order light D 0,
And the amplitude transmittance of the primary light D −1 is always constant. The 0th-order light D 0 and the 1st-order light D −1 that have passed through the filter 7 are equal amplitude 2
It becomes a light flux and forms an image on the photosensitive substrate 4 through the rear optical system 8 of the projection optical system. That is, if projection exposure is performed with the apparatus of FIG. 1, the pattern of the photomask 2 is imaged with two light fluxes of equal amplitude and symmetrical with respect to the optical axis AX.
Images with a very deep depth of focus and high contrast can be obtained.

【0024】さてここで、上記の実施例において、偏心
光源1を回転運動させているのは次のような理由によ
る。まず、第1にはフォトマスク2上のパターンの向き
にかかわらず、深い焦点深度とコントラストの向上を実
現するためである。第2には、偏心光源1を回転させる
事によりウエハ4側での実質的テレセントリシィティを
確保する為である。テレセントリシィティは図1に示し
てある例に限れば偏心光源1を回転させなくとも確保さ
れているが、色々なパターンサイズ及び形状を想定した
場合、テレセントリシィティを確保してウエハ4表面が
結像面からずれた場合にも転写されるパターンの寸法が
変化しないようにするには光源1を回転することが好ま
しい。
The reason why the eccentric light source 1 is rotated in the above embodiment is as follows. First, it is for realizing a deep depth of focus and improvement of contrast regardless of the orientation of the pattern on the photomask 2. Secondly, by rotating the eccentric light source 1, a substantial telecentricity on the wafer 4 side is secured. The telecentricity is ensured without rotating the eccentric light source 1 in the example shown in FIG. It is preferable to rotate the light source 1 so that the dimension of the transferred pattern does not change even when it is displaced from the image plane.

【0025】但し、フォトマスク2のパターンがある程
度限られている場合などにおいては、偏心光源1は必ず
しも回転運動させる必要はない。例えば、フォトマスク
2の辺に平行なライン・アンド・スペースパターンがほ
とんどであるような場合、0次光だけが投影光学系内に
入射することを避けるためにフォトマスク2の4つの辺
の略中央に対応する4箇所でのみ発光させるようにして
も良い。この場合には、光源1を回転運動させる必要は
なく、発光させるべき4箇所にどのような順序で移動さ
せても良い。
However, when the pattern of the photomask 2 is limited to some extent, the eccentric light source 1 does not necessarily have to rotate. For example, in the case where most of the line-and-space patterns parallel to the sides of the photomask 2 are almost the same as the four sides of the photomask 2, in order to prevent only 0th-order light from entering the projection optical system. You may make it light-emit only in four places corresponding to the center. In this case, it is not necessary to rotate the light source 1, and the light source 1 may be moved in any order to the four places to emit light.

【0026】また、フィルター7についても0次光と1
次光の通過位置に前述した振幅透過率比が2/π:1の
部分を追従させることができれば、必ずしも回転運動さ
せる必要はない。フィルタ−の形状も円板状のものに限
定されるものではない。
Further, the filter 7 has a 0th-order light and a 1st-order light.
If it is possible to make the above-mentioned portion having the amplitude transmittance ratio of 2 / π: 1 follow the passing position of the next light, it is not always necessary to perform the rotational movement. The shape of the filter is not limited to the disk shape.

【0027】なお、図1に示した回折角θ1 は注目する
パターンサイズにより変わるものであるので、結像に関
与する2光束の光軸に対する対称性を確保するために
は、パターンに応じて偏心光源1の光軸からの距離r
(本実施例の場合は回転半径)を変化させることが望ま
しい。本実施例のように偏心光源1を光軸AX回りに回
転運動させる場合でも、半径方向の位置も可変としてお
けば、パターンに応じて照明光の入射方向を容易に最適
化することができる。
Since the diffraction angle θ 1 shown in FIG. 1 varies depending on the size of the pattern of interest, in order to ensure the symmetry of the two light beams involved in the image formation with respect to the optical axis, the diffraction angle θ 1 should be changed according to the pattern. Distance r from the optical axis of the eccentric light source 1
It is desirable to change (the radius of gyration in the case of this embodiment). Even when the eccentric light source 1 is rotated around the optical axis AX as in this embodiment, if the radial position is also variable, the incident direction of the illumination light can be easily optimized according to the pattern.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上のように本発明においては、偏心光
源を投影光学系の光軸と直交する平面内に移動可能に設
けるとともに、フォトマスクからの回折光に対して所定
の透過率分布を有するフィルターを投影光学系の瞳面内
で移動可能に設け、偏心光源の移動に同期してフィルタ
ーを移動させるので、非常に大きな焦点深度を保持しつ
つ、高コントラストの像を達成することが可能である。
As described above, according to the present invention, the eccentric light source is movably provided in the plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system, and a predetermined transmittance distribution is obtained for the diffracted light from the photomask. It has a filter that can be moved in the pupil plane of the projection optical system and moves the filter in synchronization with the movement of the eccentric light source, so it is possible to achieve a high-contrast image while maintaining a very large depth of focus. Is.

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

【図1】本発明実施例による投影露光装置の模式的な構
成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の一般的な投影露光装置を説明するための
概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a conventional general projection exposure apparatus.

【図3】従来の輪体照明による投影露光装置を説明する
ための概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a conventional projection exposure apparatus using ring illumination.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…偏心光源、2…フォトマスク、4…ウエハ、5…照
明光学系、6…投影光学系の前段光学系、7…フィル
タ、8…投影光学系の後段光学系。
1 ... Decentered light source, 2 ... Photomask, 4 ... Wafer, 5 ... Illumination optical system, 6 ... Pre-stage optical system of projection optical system, 7 ... Filter, 8 ... Post-stage optical system of projection optical system.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フォトマスクを照明する照明光学系と、
前記フォトマスク上のパターンを感光基板上に転写する
投影光学系を具備する投影露光装置において、 前記照明光学系は、前記投影光学系の光軸と直交する平
面内を移動可能に設けられた、前記照明光学系の光軸か
ら偏心した光源を形成する偏心光源形成手段を有し、 該偏心光源形成手段からの照明光が前記フォトマスクを
介することにより発生する回折光に対して所定の透過率
分布を有するフィルターを前記投影光学系の瞳面内で移
動可能に設け、 前記偏心光源形成手段の移動に同期して前記フィルター
を移動させることを特徴とする投影露光装置。
1. An illumination optical system for illuminating a photomask,
In a projection exposure apparatus including a projection optical system that transfers a pattern on the photomask onto a photosensitive substrate, the illumination optical system is movably provided in a plane orthogonal to an optical axis of the projection optical system, An eccentric light source forming unit that forms a light source eccentric from the optical axis of the illumination optical system is provided, and the illumination light from the eccentric light source forming unit has a predetermined transmittance with respect to diffracted light generated by passing through the photomask. A projection exposure apparatus, wherein a filter having a distribution is provided so as to be movable in a pupil plane of the projection optical system, and the filter is moved in synchronization with the movement of the eccentric light source forming means.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003107096A3 (en) * 2002-06-18 2004-04-08 Zeiss Carl Smt Ag Method for filtering radiation
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