JPH0547630A - Fine pattern projection aligner - Google Patents

Fine pattern projection aligner

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JPH0547630A
JPH0547630A JP3225335A JP22533591A JPH0547630A JP H0547630 A JPH0547630 A JP H0547630A JP 3225335 A JP3225335 A JP 3225335A JP 22533591 A JP22533591 A JP 22533591A JP H0547630 A JPH0547630 A JP H0547630A
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optical axis
resolution
exposure apparatus
projection exposure
pattern
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Katsuyuki Harada
勝征 原田
Seitaro Matsuo
誠太郎 松尾
Yoshinobu Takeuchi
良亘 竹内
Emi Tamechika
恵美 為近
Kazuhiko Komatsu
一彦 小松
Yoshiaki Mimura
義昭 三村
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Abstract

PURPOSE:To control the resolution at will in the direction from the optical axis to a light source on a plane vertical to the optical axis, in an oblique incident illumination method wherein a prism and a grating are employed. CONSTITUTION:When seeing in a plane vertical to an optical axis, this device is provided with a device for oblique incident illumination from one direction out of the optical axis or from two directions outside the optical axis which are symmetrical about the optical axis and a special diaphragm 18 having an aperture 19 around a straight line which is located at right angles with a straight line to connect the one direction or the two directions and the optical axis that passes the optical axis. Therefore, the resolution of an L and an S pattern which cross at right angles can be controlled at will by combining the device for oblique incident illumination from one or two directions outside the optical axis and the special diaphragm 18 and by selecting the requirements for oblique incident illumination for these two devices.

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等の微細パタン
をマスクと投影レンズを用いてウエハ(基板)上に形成
する微細パタン形成装置いわゆる投影露光装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called projection exposure apparatus for forming a fine pattern of an LSI or the like on a wafer (substrate) using a mask and a projection lens.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりLSI等の微細パタンを形成す
るための投影露光装置には、高い解像力が要求されてい
る。そのため、最近の投影露光装置の投影レンズは、光
の波長から決まる理論限界に近い解像度を有している。
それにもかかわらず、近年のLSIパタンの微細化に対
応するため、さらに高解像化が要求されている。この要
求に答えるため近年、レチクル上の隣合う光透過部に1
80度に近い位相差を設けることにより遮光部での光強
度を零に近づける位相シフト法が提案され、解像度が向
上することが示された。
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection exposure apparatus for forming a fine pattern such as an LSI is required to have a high resolution. Therefore, the projection lens of the recent projection exposure apparatus has a resolution close to the theoretical limit determined by the wavelength of light.
Nevertheless, in order to cope with the recent miniaturization of LSI patterns, higher resolution is required. In order to meet this demand, in recent years, it has been necessary to add 1 to the adjacent light transmitting parts on the reticle.
A phase shift method has been proposed in which a phase difference close to 80 degrees is provided to bring the light intensity in the light-shielding portion close to zero, and it has been shown that the resolution is improved.

【0003】しかし、位相シフト法は、L&Sパタン
(ラインアンドスペースパタン)のように隣合う光透過
部で180度の位相差を容易に設けることができるパタ
ンでは高い微細化の効果が得られるのに対して、ランダ
ムパタンではこの条件を満たすことが困難となるため効
果が低下する、すなわちパタンの種類により解像性向上
の効果が異なる。このため、ランダムパタンに対する効
果的なシフタ配置法やシフタ製作および検査,修正など
の技術的な困難性やレチクル製作費が大幅に増加するな
どの欠点ががあった。
However, in the phase shift method, a high miniaturization effect can be obtained in a pattern such as an L & S pattern (line and space pattern) which can easily provide a phase difference of 180 degrees between adjacent light transmitting portions. On the other hand, in the case of a random pattern, it is difficult to satisfy this condition, so the effect is reduced, that is, the effect of improving the resolution differs depending on the type of pattern. For this reason, there are drawbacks such as an effective shifter placement method for random patterns, technical difficulties in shifter fabrication, inspection, and correction, and a large increase in reticle fabrication cost.

【0004】これに対して、同一出願人は、微細パタン
投影露光装置においてレチクルに入射する光を投影光学
系の開口数に対応した角度だけ光軸から傾けて照射する
ことにより、位相シフト法と同等の解像性を実現する方
法を提案している(特願平3−135317号)。この
方法は、位相シフト法とは異なり、解像度の向上がパタ
ンの種類によらず、しかも従来マスクがそのまま使える
ため、位相シフト法に比べて大きな利点を有している。
この方法について図10を用いて簡単に説明する。
On the other hand, the same applicant applies the phase shift method by irradiating the light incident on the reticle in the fine pattern projection exposure apparatus at an angle corresponding to the numerical aperture of the projection optical system from the optical axis. A method for achieving equivalent resolution has been proposed (Japanese Patent Application No. 3-135317). Unlike the phase shift method, this method has a great advantage over the phase shift method because the improvement in resolution does not depend on the type of pattern and the conventional mask can be used as it is.
This method will be briefly described with reference to FIG.

【0005】図10(a) は同一出願人にて提案された前
述の斜入射投影法(特願平3−135317号)を示
し、図10(b) は従来の投影法を示している。従来の投
影法においては、図10(b)に示すように、入射光I
(波数k0)はレチクル31の面に垂直に入射し、光軸
の両側に回折光(波数k1 )を生ずる。レチクル31下
部の開口絞り(アパーチャ)32により、投影系を通過
することの出来る最大波数はk1 となり、これにより波
数の大きい光すなわち2π/k1 より短い周期のパタン
による回折光は遮られてしまう。ここで回折角をαとす
ると
FIG. 10 (a) shows the above-mentioned oblique incidence projection method (Japanese Patent Application No. 3-135317) proposed by the same applicant, and FIG. 10 (b) shows a conventional projection method. In the conventional projection method, as shown in FIG.
The (wave number k 0 ) enters perpendicularly to the surface of the reticle 31 and produces diffracted light (wave number k 1 ) on both sides of the optical axis. Due to the aperture stop (aperture) 32 below the reticle 31, the maximum wave number that can pass through the projection system is k 1 , which blocks light with a large wave number, that is, diffracted light with a pattern shorter than 2π / k 1. I will end up. Where the diffraction angle is α

【0006】 k1=k0・sinα ・・・・・(1)K 1 = k 0 · sin α (1)

【0007】であるから、最小解像寸法は2π/(k0
・sinα)の1/2となる。一方、図10(a)に示す
斜入射投影法においては、入射光I(波数k0)の直進
により得られる0次光が投影系開口絞り32の最外周を
通るような傾きを持つ時、図に示すごとく回折角2αを
もつ回折光と0次光とが最も高い解像度を与える。この
回折光の波数は
Therefore, the minimum resolution dimension is 2π / (k 0
・ It becomes 1/2 of sin α). On the other hand, in the grazing incidence projection method shown in FIG. 10A, when the 0th-order light obtained by going straight on the incident light I (wave number k 0 ) has an inclination such that it passes through the outermost periphery of the projection system aperture stop 32, As shown in the figure, the diffracted light having the diffraction angle 2α and the 0th-order light give the highest resolution. The wave number of this diffracted light is

【0008】k1′=k0・sin(2α) ≒2k0・sin(α) ・・・・・(2)K 1 ′ = k 0 · sin (2α) ≈ 2k 0 · sin (α) (2)

【0009】と近似できるから最小解像寸法は2π/
(2k0 ・sinα)の1/2、すなわち従来の露光法
に比べて1/2の寸法が解像できることになる。ここ
で、sinαは投影レンズの開口数:NAであるので、
この斜入射照明方式は照射光を光軸に対してNAに対応
した角度だけ傾けることによって、より大きな回折角の
光を通過させ解像度を上げることができるものである。
この斜入射照明の具体的な実現方法として、同一出願人
の出願に係る特願平3−142782号の「マスク照明
光学系及びそれを用いる投影露光装置並びに方法」でプ
リズムやグレーティングなどの光学素子を照明光学系の
一部に設ける方法が示されている。この方法を説明する
前に、従来の代表的な微細パタン投影露光装置つまりス
テッパーの光学系の構成を図2を用いて説明する。
Therefore, the minimum resolution dimension is 2π /
Half of (2k 0 · sin α), that is, half the size of the conventional exposure method can be resolved. Here, since sin α is the numerical aperture of the projection lens: NA,
This oblique-incidence illumination system can increase the resolution by inclining the irradiation light by an angle corresponding to NA with respect to the optical axis to allow light having a larger diffraction angle to pass therethrough.
As a specific method of realizing this oblique incidence illumination, an optical element such as a prism or a grating is disclosed in Japanese Patent Application No. 3-142782 “Mask illumination optical system and projection exposure apparatus and method using the same” filed by the same applicant. Is shown in a part of the illumination optical system. Before describing this method, the configuration of a conventional typical fine pattern projection exposure apparatus, that is, the optical system of a stepper will be described with reference to FIG.

【0010】図2において、楕円反射鏡2の第1焦点に
光源ランプ1を置き、楕円反射鏡2の第2焦点3付近に
コールドミラー12を経て一旦光束を集める。そして第
2焦点3とほぼ焦点を共有するインプットレンズ4によ
り光束を平行光束に直す。フィルタ10を通過した光線
は、コーンレンズ5により光束を中心部に集め光強度分
布を均一化して、レチクル面での照射強度分布を均一と
するオプチカルインテグレータ6に入る。これを出た光
は、アウトプットレンズ7,コールドミラー13および
コンデンサレンズ群8によって、レチクル9を均一に照
明する。オプチカルインテグレータ6の射出側には開口
絞り11が置かれ、射出寸法を決めている。レチクル9
を照射した光は投影光学系14を通り、レチクル9上の
微細パタンの像がウエハ15上のレジストに投影露光さ
れる。投影光学系14の中には開口数を決定する絞り1
6が存在する。
In FIG. 2, the light source lamp 1 is placed at the first focal point of the elliptical reflecting mirror 2, and the luminous flux is once collected near the second focal point 3 of the elliptic reflecting mirror 2 via the cold mirror 12. Then, the light flux is converted into a parallel light flux by the input lens 4 which shares a focus substantially with the second focus 3. The light rays that have passed through the filter 10 enter the optical integrator 6 that collects the light flux at the central portion by the cone lens 5 to make the light intensity distribution uniform and makes the irradiation intensity distribution on the reticle surface uniform. The light emitted therefrom uniformly illuminates the reticle 9 by the output lens 7, the cold mirror 13 and the condenser lens group 8. An aperture stop 11 is placed on the exit side of the optical integrator 6 to determine the exit dimension. Reticle 9
The light irradiating the laser beam passes through the projection optical system 14, and the image of the fine pattern on the reticle 9 is projected and exposed on the resist on the wafer 15. In the projection optical system 14, there is a diaphragm 1 that determines the numerical aperture.
There are six.

【0011】図11は、上記特願平3−142782号
を適用した一例で、図2のレチクル9の上に光学素子1
7として傾斜角9.2°の片プリズムを載せ、かつコヒ
ーレンスファクタσ=0.2とする開口絞り11を適用
した場合と、従来法のコントラストをシミュレーション
により求めたものである。同図において横軸が照明光の
波数で規格化した空間周波数、縦軸はコントラスト:M
TFを表す。図11から明らかなように、片側プリズム
の傾斜方向と垂直なL&SパタンP:L(Y)の解像性
は大幅に向上しているが、並行なL&SパタンP:L
(X)の解像性は従来法のS:L(X),S:L(Y)
より低下している。前者は前述した斜入射照明の効果で
あるが、後者の解像性低下の理由は、瞳空間において、
光源が瞳円周近くにあるため、光源−光軸とは直角な方
向のNAが小さくなることによる。
FIG. 11 is an example in which the above-mentioned Japanese Patent Application No. 3-142782 is applied, and the optical element 1 is provided on the reticle 9 in FIG.
7 is a case where a one-sided prism having an inclination angle of 9.2 ° is mounted as 7 and a case where the aperture stop 11 having a coherence factor σ = 0.2 is applied and the contrast of the conventional method are obtained by simulation. In the figure, the horizontal axis is the spatial frequency normalized by the wave number of the illumination light, and the vertical axis is the contrast: M
Represents TF. As is clear from FIG. 11, the resolution of the L & S pattern P: L (Y) perpendicular to the tilt direction of the one-sided prism is significantly improved, but the parallel L & S pattern P: L is reduced.
The resolution of (X) is S: L (X), S: L (Y) of the conventional method.
It is lower. The former is the effect of the grazing incidence illumination described above, but the reason for the lower resolution in the latter is that in the pupil space,
Since the light source is near the pupil circumference, the NA in the direction perpendicular to the light source-optical axis becomes small.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】このように、片プリズ
ムや両プリズムあるいはL&Sパタンからなるグレーテ
ィングを用いる1方向あるいは光軸に垂直な平面で光軸
に対称な2方向からの斜入射照明方式では、光軸に垂直
な平面で光軸を結ぶ方向と並行なL&Sパタンでは解像
性が大幅に劣化する欠点があった。
As described above, in the grazing incidence illumination system from one direction using the prism including one prism, both prisms or a grating consisting of L & S patterns, or from two directions symmetrical with the optical axis on a plane perpendicular to the optical axis. The L & S pattern, which is parallel to the direction connecting the optical axes on the plane perpendicular to the optical axis, has a drawback that the resolution is significantly deteriorated.

【0013】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、プリズムやグレーティングを用いる斜入射照明方式
において光軸に垂直な平面で光軸と光源を結ぶ方向を取
る場合、これと並行するL&Sパタンと直交するL&S
パタンで解像性の向上と劣化が生じることに対して、こ
れらの解像性を任意に制御可能にした微細パタン投影露
光装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and in the oblique incidence illumination system using a prism or a grating, when the direction connecting the optical axis and the light source is taken on a plane perpendicular to the optical axis, the L & S parallel to this is taken. L & S orthogonal to the pattern
It is an object of the present invention to provide a fine pattern projection exposure apparatus capable of arbitrarily controlling the resolving ability of the pattern even though the resolving ability is improved and deteriorated.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、パタンの描かれた物面マスクを照射する
光線が光軸が対して投影レンズの開口数に対応した角度
の傾きを与える手段を有する投影露光装置において、光
軸に垂直な面内で見たとき、光軸外からの1方向もしく
は光軸に対して軸対称な光軸外からの2方向から斜入射
照明する手段と、これら1方向もしくは2方向と光軸を
結ぶ直線とは直角な光軸を通る直線上周辺に開口を持つ
特殊絞りを具備するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is directed to an inclination of an angle corresponding to the numerical aperture of a projection lens with respect to an optical axis of a light beam irradiating an object surface mask on which a pattern is drawn. In a projection exposure apparatus having a means for providing the light, when viewed in a plane perpendicular to the optical axis, oblique incidence illumination is performed from one direction from the outside of the optical axis or from two directions from the outside of the optical axis that are axially symmetric with respect to the optical axis. The means and the straight line connecting the optical axis to these one or two directions are equipped with a special diaphragm having an opening on the periphery of the straight line passing through the optical axis at right angles.

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、光軸外からの1方向もしくは
2方向からの斜入射照明と特殊絞りとを組み合わ、両者
の斜入射照明条件を選ぶことにより直交するL&Sパタ
ンの解像性を任意に制御することができる。
According to the present invention, by combining oblique incidence illumination from one direction or two directions off the optical axis and a special diaphragm, and selecting the oblique incidence illumination conditions of both, the resolution of orthogonal L & S patterns can be improved. It can be controlled arbitrarily.

【0016】[0016]

【実施例】以下本発明を実施例と共に詳細に説明する。
光学素子による斜入射照明は、光軸に垂直な平面でみた
場合、照明する方向が特定されているので解像性向上の
効果にも方向性を生じる。説明を容易にするため、ここ
では、光軸に垂直な平面に、光軸を原点として直交する
X軸とY軸をとり、斜入射照明はX軸方向に傾斜を持つ
プリズムか、あるいはY軸に並行なL&Sパタンよりな
るグレーティングを用いるものとする。これは、光軸外
のX軸上の方向から斜入射で照明されていることと同等
である。また、評価パタンは、次の記述によりX軸およ
びY軸に並行なL&Sパタンで代表させて説明する。 L(X):X軸に並行なL&Sパタン L(Y):Y軸に並行なL&Sパタン
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples.
Oblique incidence illumination by an optical element causes directionality in the effect of improving resolution because the illumination direction is specified when viewed in a plane perpendicular to the optical axis. For ease of explanation, here, an X-axis and a Y-axis that are orthogonal to each other with the optical axis as the origin are set on a plane perpendicular to the optical axis, and the oblique incidence illumination is a prism having an inclination in the X-axis direction or the Y-axis. A grating consisting of parallel L & S patterns is used. This is equivalent to illumination with oblique incidence from the direction on the X axis, which is off the optical axis. Further, the evaluation pattern will be described by using the L & S pattern parallel to the X axis and the Y axis as a representative in the following description. L (X): L & S pattern parallel to the X axis L (Y): L & S pattern parallel to the Y axis

【0017】このような系において、規格化入射角R
X,RYおよび入射光の広がり角σD を次のように定義す
る。 RX=m・sinαx/NA RY=m・sinαy/NA σD=m・sinβ/NA ここで、mは縮小倍率、NAは投影レンズの開口数、β
はレチクル照明光束の広がり角、αx は光軸とX座標を
含む平面に投影した光束中心線の光軸となす角、αyは
光軸とY座標を含む平面に投影した光束中心線の光軸と
なす角である。
In such a system, the normalized incident angle R
X, RY and the spread angle σ D of incident light are defined as follows. RX = m · sin αx / NA RY = m · sin αy / NA σ D = m · sin β / NA where m is the reduction magnification, NA is the numerical aperture of the projection lens, β
Is the divergence angle of the reticle illumination light beam, αx is the angle between it and the optical axis of the light beam center line projected on the plane containing the optical axis and the X coordinate, and αy is the optical axis of the light beam center line projected on the plane containing the optical axis and the Y coordinate. Is an angle.

【0018】本発明における特殊絞りはY軸上周辺に開
口を持つものであることから、RXはプリズムの傾斜角
または、グレーティングのL&Sパタンピッチにより決
められ、RYは特殊絞りの開口位置によって決められ
る。さらに、σDは特殊絞りの開口の大きさにより決め
られる。以下、これらのパラメータを使用し、いくつか
の実施例について図を用いて説明する。
Since the special diaphragm according to the present invention has an opening around the Y-axis, RX is determined by the tilt angle of the prism or the L & S pattern pitch of the grating, and RY is determined by the opening position of the special diaphragm. .. Further, σ D is determined by the size of the aperture of the special diaphragm. Hereinafter, using these parameters, some embodiments will be described with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明による特殊絞り18の一例
で、光軸と垂直な平面でみたY軸上に光軸に対称な位置
に円形の開口19を持つものである。この特殊絞り18
を、使用光源がg線で、投影レンズの開口数NA=0.
54、縮小倍率m=5の投影露光装置に適用した。実際
には、特殊絞り18を前述した図2の投影露光装置の開
口絞り11と入れ替え、光学素子17を適用した。
FIG. 1 shows an example of a special diaphragm 18 according to the present invention, which has a circular aperture 19 at a position symmetrical with respect to the optical axis on the Y axis when viewed in a plane perpendicular to the optical axis. This special diaphragm 18
, The light source used is the g-line, and the numerical aperture of the projection lens NA = 0.
54, and a projection exposure apparatus having a reduction ratio m = 5. In practice, the special diaphragm 18 was replaced with the aperture diaphragm 11 of the projection exposure apparatus shown in FIG. 2 and the optical element 17 was applied.

【0020】図3〜図5は本実施例で、プリズムまたは
グレーティングと特殊絞りの条件を種々変えた場合得ら
れた瞳空間20での光源21の位置と大きさを示したも
のである。それぞれに対するRX,RYおよびσD の値は
表1に一括して挙げた。
FIGS. 3 to 5 show the position and size of the light source 21 in the pupil space 20 obtained by variously changing the conditions of the prism or the grating and the special diaphragm in this embodiment. The values of RX, RY and σ D for each are listed together in Table 1.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】また、図3および表1にはコヒーレンスフ
ァクタσ=0.5とする従来法S(図3(a))とRX=
0.9からなる特願平3ー142782号記載の斜入射
照明方式P(図3(b) )の一例も併記してあり、両者か
ら得られるコントラストのシミュレーション結果が前述
した図11である。
Further, in FIG. 3 and Table 1, the conventional method S (FIG. 3 (a)) with RX coherence factor σ = 0.5 and RX =
An example of the oblique incidence illumination method P (FIG. 3 (b)) described in Japanese Patent Application No. 3-142782 having a ratio of 0.9 is also shown, and the simulation result of the contrast obtained from both is shown in FIG.

【0023】本実施例における瞳条件A(図3(c)),
B(図3(d)),C(図4(a) )は、光源21をX軸に
対し30°,45°,60°の位置で瞳周辺に外接する
よう配置した場合で、これにより得られるコントラスト
のシミュレーション結果を図6に示す。図6においてA
(図3(c) )では図11の斜入射照明方式Pに比べ、L
(X)で大幅に解像性が改善されていることがわかる。
さらに、BではL(X)とL(Y)に対して丁度Aと逆
の解像性が得られている。
Pupil condition A (FIG. 3 (c)) in this embodiment,
B (FIG. 3 (d)) and C (FIG. 4 (a)) are the cases where the light source 21 is arranged to circumscribe the pupil periphery at the positions of 30 °, 45 °, and 60 ° with respect to the X axis. The obtained contrast simulation result is shown in FIG. In FIG. 6, A
In Fig. 3 (c), compared to the oblique incidence illumination method P in Fig. 11, L
It can be seen that the resolution is greatly improved in (X).
Further, in B, the resolution just opposite to A is obtained for L (X) and L (Y).

【0024】つぎに、本実施例を使用し、0.5μmの
レジストを塗布したウエハに種々の寸法を持つL&Sパ
タンを露光・現像し、形成されたパタンを走査形電子顕
微鏡で観察し、限界解像パタン寸法を求めた。限界解像
パタン寸法は、20本からなるL&Sパタンでパタンの
崩れやパタン間にレジスト残りがなく、正常に形成され
たパタンのなかで最も小さいパタンの寸法である。結果
を表1に示す。シミュレーション結果と良い対応をして
いる。表1には同様にして求めた従来法S(図3(a))
および斜入射照明方式P(図3(b))で得られた結果も
併記してある。
Next, using this embodiment, a wafer coated with a resist of 0.5 μm was exposed and developed with L & S patterns having various dimensions, and the formed pattern was observed with a scanning electron microscope to determine the limit. The resolution pattern size was determined. The critical resolution pattern size is the smallest L / S pattern size among the normally formed patterns with no L- and S-patterns and no resist residue between the patterns. The results are shown in Table 1. Good correspondence with the simulation results. Table 1 shows the conventional method S obtained in the same manner (Fig. 3 (a)).
The results obtained with the oblique incidence illumination method P (FIG. 3B) are also shown.

【0025】以上説明したように本実施例は、斜入射照
明と特殊絞りで適切なRXとRYを組み合わせれば、L
(X)およL(Y)の解像性を任意に制御できることを
示している。本実施例における瞳条件A(図3(c)),
D(図4(b)),E(図4(c) )は、光源21をX軸に
対して30°の位置で瞳周辺に外接し、かつその大きさ
をσD=0.1,σD =0.3と変化させた場合で、こ
れにより得られるコントラストのシミュレーション結果
を図7に、上記と同様な方法で実際にパタンを露光・現
像して求めた限界解像性を表1に示す。光源21の大き
さを大きくしていくとL(Y),L(X)ともに解像性
は低下していくことがわかるが、これにより本発明の効
果が失われるものではないことを示している。
As described above, in the present embodiment, if appropriate RX and RY are combined with the oblique incidence illumination and the special diaphragm, L
It is shown that the resolution of (X) and L (Y) can be controlled arbitrarily. Pupil condition A (FIG. 3 (c)) in this embodiment,
D (FIG. 4 (b)) and E (FIG. 4 (c)) circumscribe the light source 21 around the pupil at a position of 30 ° with respect to the X axis, and the size thereof is σ D = 0.1, FIG. 7 shows a simulation result of the contrast obtained by changing σ D = 0.3, and Table 1 shows the limit resolution obtained by actually exposing and developing the pattern by the same method as described above. Shown in. It can be seen that as the size of the light source 21 is increased, the resolution of both L (Y) and L (X) decreases, but this shows that the effects of the present invention are not lost. There is.

【0026】従来から用いられいる投影露光装置では、
最適な解像性を得るため一般にコヒーレンスファクタは
σ=0.5付近を使用している。本発明における瞳条件
F,GおよびH(図5)は、このような従来のσ=0.
5のコヒーレントファクタを持つ投影露光装置に適用し
た実施例である。瞳条件F(図5(a))とG(図5(b))
は、光源21をX軸に対してそれぞれ30°と45°の
位置で、かつ瞳の大きさの1/2の円に外接するような
配置した場合、瞳条件H(図5(c) )はY軸方向が1/
2の円に、X軸方向が1の円に外接するように光源を配
置した場合で、これにより得られるコントラストのシミ
ュレーション結果を図8と図9に、上記と同様な方法で
実際にパタンを露光・現像して求めた限界解像性を表1
に示す。図6の結果に比べて解像性が変化する割合は少
ないが、本発明の効果が確認される。また、図9では従
来の斜入射照明方式である図11の結果に比べ、L
(X)の解像性が大幅に改善できる。
In the conventional projection exposure apparatus,
Generally, a coherence factor of around σ = 0.5 is used to obtain the optimum resolution. The pupil conditions F, G and H (FIG. 5) in the present invention are such a conventional σ = 0.
This is an embodiment applied to a projection exposure apparatus having a coherent factor of 5. Pupil condition F (Fig. 5 (a)) and G (Fig. 5 (b))
Is the pupil condition H (FIG. 5 (c)) when the light source 21 is arranged at positions of 30 ° and 45 ° with respect to the X-axis and circumscribes a circle of 1/2 the size of the pupil. Is 1 in the Y-axis direction
When the light source is arranged so that the X-axis direction circumscribes the circle of 1 in the circle of No. 2, the simulation result of the contrast obtained by this is shown in FIGS. Table 1 shows the limit resolution obtained by exposure and development.
Shown in. The rate of change in resolution is small compared to the result of FIG. 6, but the effect of the present invention is confirmed. Further, in FIG. 9, in comparison with the result of FIG. 11 which is the conventional oblique incidence illumination system, L
The resolution of (X) can be significantly improved.

【0027】なお、上述の実施例では円形の開口を持つ
特殊絞り18を2次光源面の直後に配置する場合につい
て示したが、この特殊絞りとしては、光軸に対称な点を
中心とする2つの合同な円または2つの合同な多角形か
らなる開口を持つものなどであっても、同様に実施する
ことができる。
Although the special diaphragm 18 having a circular aperture is arranged immediately after the secondary light source surface in the above-mentioned embodiment, this special diaphragm has a point symmetrical with respect to the optical axis. The same can be done with an opening having two congruent circles or two congruent polygons.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明の投影露光装
置は、光軸外からの1方向もしくは2方向からの斜入射
照明と特殊絞りとを組み合わせ、両者の斜入射照明条件
を選ぶことにより、従来の投影露光装置に比べ、直交す
るL&Sパタンの解像性を任意に制御できる効果を有す
る。このため本発明の投影露光装置によれば、X方向と
Y方向に解像性を分配できることから、グレーティング
や表面弾性波素子など1方向に高い解像性を必要とする
パタンから、LSI等の微細パタン形成において、特に
ゲートパタンや配線パタンなど直交するパタンで必ずし
も同一の解像性が必要でない場合などに最適な解像性配
分が可能となる。従って、LSI等の集積度やデバイス
性能の大幅な向上が達成できる。
As described above, the projection exposure apparatus of the present invention combines oblique incidence illumination from one or two directions off the optical axis with a special diaphragm and selects both oblique incidence illumination conditions. In comparison with the conventional projection exposure apparatus, the resolution of orthogonal L & S patterns can be arbitrarily controlled. Therefore, according to the projection exposure apparatus of the present invention, the resolution can be distributed in the X direction and the Y direction. Therefore, from a pattern such as a grating or a surface acoustic wave element that requires high resolution in one direction, an LSI or the like can be obtained. In forming a fine pattern, optimum resolution distribution can be performed especially when the same resolution is not necessarily required for orthogonal patterns such as gate patterns and wiring patterns. Therefore, the degree of integration of the LSI and the like and the device performance can be significantly improved.

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

【図1】本発明にかかる特殊絞りの一実施例を示す概略
図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a special diaphragm according to the present invention.

【図2】図1の特殊絞りを通常の投影露光装置に適用し
たときの具体例並びに通常の投影露光装置の一例を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a specific example when the special diaphragm of FIG. 1 is applied to a normal projection exposure apparatus and an example of a normal projection exposure apparatus.

【図3】本実施例を示す説明図で、(a)及び(b)は比較の
ため用いた従来法Sおよび斜入射照明方式Pの瞳空間で
の光源の位置と大きさを示し、(c)及び(d)はプリズムま
たはグレーティングと特殊絞りの条件を変えた場合得ら
れる瞳空間A,Bでの位置と大きさを示したものであ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the present embodiment, where (a) and (b) show the position and size of the light source in the pupil space of the conventional method S and the oblique incidence illumination method P used for comparison, (c) and (d) show the positions and sizes in the pupil spaces A and B obtained when the conditions of the prism or the grating and the special diaphragm are changed.

【図4】同じく本実施例を示す説明図で、(a),(b)およ
び(c) はプリズムまたはグレーティングと特殊絞りの条
件を変えた場合得られる瞳空間C,DおよびEでの位置
と大きさを示したものである。
4 (a), 4 (b) and 4 (c) are also explanatory views showing the present embodiment, where the positions in the pupil spaces C, D and E obtained when the conditions of the prism or the grating and the special diaphragm are changed. And the size is shown.

【図5】同じく本実施例を示す説明図で、(a),(b)およ
び(c) はプリズムまたはグレーティングと特殊絞りの条
件を変えた場合得られる瞳空間F,GおよびHでの位置
と大きさを示したものである。
5 (a), 5 (b) and 5 (c) are positions in the pupil spaces F, G and H obtained by changing the conditions of the prism or the grating and the special diaphragm. And the size is shown.

【図6】本発明における瞳条件A,B,Cおよび比較の
ため用いた従来の投影露光装置から得られるコントラス
トのシミュレーション結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a simulation result of contrasts obtained from a conventional projection exposure apparatus used for comparison with pupil conditions A, B and C in the present invention.

【図7】本発明における瞳条件A,D,Eおよび比較の
ため用いた従来の投影露光装置から得られるコントラス
トのシミュレーション結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing simulation results of contrasts obtained from a conventional projection exposure apparatus used for comparison with pupil conditions A, D and E in the present invention.

【図8】本発明における瞳条件F,Gおよび比較のため
用いた従来の投影露光装置から得られるコントラストの
シミュレーション結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a simulation result of the pupil conditions F and G in the present invention and the contrast obtained from the conventional projection exposure apparatus used for comparison.

【図9】本発明における瞳条件Hおよび比較のため用い
た従来の投影露光装置から得られるコントラストのシミ
ュレーション結果を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a simulation result of a pupil condition H in the present invention and a contrast obtained from a conventional projection exposure apparatus used for comparison.

【図10】(a) は同一出願人にて提案された斜入射露光
法によるレチクル照射を表わす説明図で、(b)はこれと
比較するための従来法によるレチクル照射の説明図であ
る。
FIG. 10A is an explanatory diagram showing reticle irradiation by an oblique incident exposure method proposed by the same applicant, and FIG. 10B is an explanatory diagram of reticle irradiation by a conventional method for comparison with this.

【図11】従来の投影露光装置および上記斜入射照明方
式を適用した場合の解像度限界をシミュレーションで求
めた結果を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a result of simulation determination of a resolution limit in the case where the conventional projection exposure apparatus and the oblique incidence illumination method are applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源ランプ 4 インプットレンズ 5 コーンレンズ 6 オプチカルインテグレータ 7 アウトプットレンズ 8 コンデンサレンズ群 9 レチクル 14 投影光学系 15 ウエハ 17 光学素子 18 特殊絞り 19 円形の絞り 20 瞳空間 21 光源 1 Light Source Lamp 4 Input Lens 5 Cone Lens 6 Optical Integrator 7 Output Lens 8 Condenser Lens Group 9 Reticle 14 Projection Optical System 15 Wafer 17 Optical Element 18 Special Aperture 19 Circular Aperture 20 Pupil Space 21 Light Source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 為近 恵美 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小松 一彦 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 三村 義昭 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Emi Tamekichi 1-6, Uchiyukicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Kazuhiko Komatsu 1-1-6, Uchiyuki-cho, Chiyoda-ku, Tokyo No. Japan Telegraph and Telephone Corp. (72) Inventor Yoshiaki Mimura 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corp.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パタンの描かれた物面マスクを照射する
光線が光軸が対して投影レンズの開口数に対応した角度
の傾きを与える手段を有する投影露光装置において、 光軸に垂直な面内で見たとき、光軸外からの1方向もし
くは光軸に対して軸対称な光軸外からの2方向から斜入
射照明する手段と、これら1方向もしくは2方向と光軸
を結ぶ直線とは直角な光軸を通る直線上周辺に開口を持
つ特殊絞りを具備することを特徴とする微細パタン投影
露光装置。
1. A projection exposure apparatus having means for imparting a tilt of a light beam illuminating an object surface mask with a pattern drawn with respect to the optical axis, the angle being corresponding to the numerical aperture of a projection lens. When viewed inside, means for obliquely illuminating from one direction from the outside of the optical axis or two directions from the outside of the optical axis that are axially symmetric with respect to the optical axis, and a straight line connecting the one or two directions to the optical axis Is a fine pattern projection exposure apparatus having a special aperture having an opening on the periphery of a straight line passing through a right-angled optical axis.
【請求項2】 請求項1において、特殊絞りが斜入射照
明の1方向もしくは2方向と光軸を結ぶ直線とは直角な
光軸を通る直線上で、かつ光軸に対称な点を中心とする
2つの合同な円または2つの合同な多角形からなる開口
を持つことを特徴とする微細パタン投影露光装置。
2. The optical system according to claim 1, wherein the special diaphragm is on a straight line passing through an optical axis perpendicular to a straight line connecting one direction or two directions of the oblique incidence illumination and the optical axis, and a point symmetrical to the optical axis. A fine pattern projection exposure apparatus having an opening formed of two congruent circles or two congruent polygons.
【請求項3】 請求項1において、特殊絞りが2次光源
面の直後に装着可能であることを特徴とする微細パタン
投影露光装置。
3. The fine pattern projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the special diaphragm can be mounted immediately after the secondary light source surface.
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