JPH06318542A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

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JPH06318542A
JPH06318542A JP5106400A JP10640093A JPH06318542A JP H06318542 A JPH06318542 A JP H06318542A JP 5106400 A JP5106400 A JP 5106400A JP 10640093 A JP10640093 A JP 10640093A JP H06318542 A JPH06318542 A JP H06318542A
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JP
Japan
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wavelength
light
illumination light
optical system
exposure
Prior art date
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Pending
Application number
JP5106400A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Ozawa
稔彦 小澤
Masato Shibuya
眞人 渋谷
Masaya Komatsu
雅也 小松
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to JP5106400A priority Critical patent/JPH06318542A/en
Publication of JPH06318542A publication Critical patent/JPH06318542A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • 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
    • G03F7/70191Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable exposure of isolated pattern such as a contact hole keeping a high resolution, high focal depth and high throughput. CONSTITUTION:The light from a mercury lamp 1 is converted into almost parallel light flux with an input lens 5, a reticle 1 R1 or R2 is lit with an exposure light of the wavelength band selected from such parallel light flux through a condenser lens 9 with a narrow band interference filter plate 15A or a broad band interference filter plate 15B and a pattern image of the reticle R1 or R2 is exposed on a wafer W through a projected optical system 11. On the occasion of exposing the isolated pattern of the reticle R2, chromatic aberration on the axis is set larger than the width of the focal depth of the projected optical system 11 using the broad band interference filter plate 15B.

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、例えば半導体素子や液
晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際
に、レチクルのパターンを感光性の基板上に投影露光す
るために使用される投影露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus used for projecting and exposing a pattern of a reticle onto a photosensitive substrate when manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device or the like by a photolithography process. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子又
は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造す
る際に、フォトマスク又はレチクル(以下、「レチク
ル」と総称する)のパターンを投影光学系を介して感光
材が塗布された基板(ウエハ、ガラスプレート等)上に
投影露光する投影露光装置が使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, or the like is manufactured by a photolithography process, a pattern of a photomask or a reticle (hereinafter referred to as a "reticle") is projected by an optical projection system. There is used a projection exposure apparatus that performs projection exposure on a substrate (wafer, glass plate, etc.) to which a photosensitive material is applied via.

【0003】図7は従来の投影露光装置を示し、この図
7において、水銀ランプ1から射出された光が楕円鏡2
により集光され、このように集光された光がミラー3で
反射されてインプットレンズ5に入射する。楕円鏡2の
第2焦点の近傍には、水銀ランプ1からの光を随時遮断
するためのシャッター4が配設されている。そのインプ
ットレンズ5によりほぼ平行光束に変換された光が干渉
フィルター板6に入射する。この干渉フィルター板6で
選択された波長帯の光(以下、「露光光IL1」とい
う)が、オプティカルインテグレータとしてのフライア
イレンズ7に入射し、フライアイレンズ7の後側(レチ
クル側)焦点面に多数の2次光源が形成される。これら
多数の2次光源からの露光光IL1が、ミラー8に反射
された後、コンデンサーレンズ9により集光されてレチ
クルステージ10上のレチクルRをほぼ均一な照度で照
明する。
FIG. 7 shows a conventional projection exposure apparatus. In FIG. 7, the light emitted from a mercury lamp 1 is elliptical mirror 2.
The light thus collected is reflected by the mirror 3 and enters the input lens 5. In the vicinity of the second focus of the elliptical mirror 2, a shutter 4 for blocking the light from the mercury lamp 1 at any time is arranged. The light converted into the substantially parallel light flux by the input lens 5 enters the interference filter plate 6. Light in the wavelength band selected by the interference filter plate 6 (hereinafter, referred to as "exposure light IL1") enters a fly-eye lens 7 as an optical integrator, and a focal plane on the rear side (reticle side) of the fly-eye lens 7 is formed. A large number of secondary light sources are formed in the. The exposure light IL1 from these many secondary light sources is reflected by the mirror 8 and then condensed by the condenser lens 9 to illuminate the reticle R on the reticle stage 10 with a substantially uniform illuminance.

【0004】その露光光IL1のもとで、レチクルR上
に形成された回路パターン像が、投影光学系11を介し
てウエハステージ12上に保持されたウエハWの各ショ
ット領域に投影される。ウエハステージ12は、投影光
学系11の光軸に垂直な面(これをXY平面とする)で
ウエハWの位置決めを行うXYステージ、及び投影光学
系11の光軸に平行なZ方向にウエハWの位置決めを行
うZステージ等より構成されている。
Under the exposure light IL1, the circuit pattern image formed on the reticle R is projected onto each shot area of the wafer W held on the wafer stage 12 via the projection optical system 11. The wafer stage 12 is an XY stage that positions the wafer W on a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 11 (this plane is referred to as an XY plane), and the wafer W in the Z direction parallel to the optical axis of the projection optical system 11. It is composed of a Z stage and the like for positioning.

【0005】この投影露光装置は、水銀ランプのi線を
露光光として使用するものとすると、投影光学系11の
アクロマート設計の軸上色収差は図8の曲線13のよう
になる。図8において、横軸は露光光の波長(露光波
長)λ[nm]であり、主波長であるi線の波長(36
5nm)をλi として、波長λi の左右の数値(+1,
−1,‥‥)はその波長λi からのずれ量を示してい
る。また、図8の縦軸は波長λの露光光に対する投影光
学系11の像面の光軸方向の結像位置Z[μm]を示
し、結像位置Z0 は主波長λi の光に対する結像位置で
あり、その上下の数値(+1,−1,‥‥)はその結像
位置Z0 からのずれ量を示している。図8の曲線13か
ら分かるように、従来の投影光学系11の軸上色収差
は、主波長λi を対称軸として下側(図7のウエハW
側)に凸の2次曲線状になっている。
If this projection exposure apparatus uses the i-line of a mercury lamp as the exposure light, the axial chromatic aberration of the achromatic design of the projection optical system 11 is as shown by the curve 13 in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents the wavelength of the exposure light (exposure wavelength) λ [nm], and the wavelength of the i-line (36
5 nm) is λ i , and the numerical values on the left and right of the wavelength λ i (+1,
-1, ... Shows the amount of deviation from the wavelength λ i . Further, the vertical axis of FIG. 8 indicates the image forming position Z [μm] in the optical axis direction of the image plane of the projection optical system 11 with respect to the exposure light of the wavelength λ, and the image forming position Z 0 is the result for the light of the main wavelength λ i. The image position, and the numerical values (+1, -1, ...) At the top and bottom of the image position indicate the amount of deviation from the image forming position Z 0 . As can be seen from the curve 13 in FIG. 8, the on-axis chromatic aberration of the conventional projection optical system 11 is on the lower side (wafer W in FIG. 7) with the main wavelength λ i as the axis of symmetry.
It has a quadratic curve convex to the side).

【0006】図9は、i線を露光光とする場合の干渉フ
ィルター板6の選択波長域を示し、この図9において、
干渉フィルター板6は主波長λi を中心として幅2・Δ
λ1の範囲の光を通過させる。その幅2・Δλ1 はほぼ
2nmである。即ち、図7において、干渉フィルター板
6は、波長が(λi-Δλ1)〜(λi+Δλ1)の光を露光光
IL1としてフライアイレンズ7側に通過させる。この
場合、投影光学系11の開口数をNA、プロセス定数を
2 とすると、投影光学系11の焦点深度Fdは次のよ
うに露光波長λi に比例し、開口数NAの2乗に反比例
する。 Fd =K2・λi /NA2 (1)
FIG. 9 shows the selected wavelength range of the interference filter plate 6 when the exposure light is the i-line. In FIG.
The interference filter plate 6 has a width of 2 · Δ around the main wavelength λ i.
Passes light in the range of λ 1 . The width 2 · Δλ 1 is approximately 2 nm. That is, in FIG. 7, the interference filter plate 6 passes light having a wavelength of (λ i −Δλ 1 ) to (λ i + Δλ 1 ) to the fly-eye lens 7 side as the exposure light IL1. In this case, assuming that the numerical aperture of the projection optical system 11 is NA and the process constant is K 2 , the depth of focus F d of the projection optical system 11 is proportional to the exposure wavelength λ i and becomes the square of the numerical aperture NA as follows. Inversely proportional. F d = K 2 · λ i / NA 2 (1)

【0007】そして、図9に軸上色収差を表す曲線13
を重ねて示すように、主波長λi における結像位置Z0
と波長(λi ±Δλ1)における結像位置との差ΔZ
1 は、次のようにほぼ焦点深度Fd の1/2より小さい
値に設定されていた。 ΔZ1 <Fd /2 (2) 最近は半導体素子等の回路パターンが益々微細化してお
り、投影露光装置においては解像力の向上が求められて
いる。投影露光装置の投影光学系11の限界解像力R
は、露光の主波長λi 、投影光学系の開口数NA、プロ
セス定数K1 を用いて次式のように表すことができる。
即ち、限界解像力Rは、波長λi に比例し、開口数NA
に反比例する。 R=K1・λi /NA (3)
Then, FIG. 9 shows a curve 13 representing the axial chromatic aberration.
, The image forming position Z 0 at the dominant wavelength λ i is shown.
Difference ΔZ between the image forming position at the wavelength (λ i ± Δλ 1 )
1 was set to a value smaller than ½ of the depth of focus F d as follows. ΔZ 1 <F d / 2 (2) Recently, circuit patterns of semiconductor elements and the like have become finer and finer, and projection exposure apparatuses are required to have improved resolution. Limiting resolution R of the projection optical system 11 of the projection exposure apparatus
Can be expressed as the following equation using the exposure main wavelength λ i , the numerical aperture NA of the projection optical system, and the process constant K 1 .
That is, the limiting resolution R is proportional to the wavelength λ i and the numerical aperture NA
Inversely proportional to. R = K 1 · λ i / NA (3)

【0008】従って、解像力を高めるためには、(3)
式より露光波長を短波長化するか、投影光学系の開口数
NAを大きくすることが必要であることが分かる。一
方、そのように露光波長を短波長化するか、又は開口数
NAを大きくすると、(1)式より焦点深度は浅くな
る。即ち、従来は解像力を高めるためには焦点深度を犠
牲にせざるを得なかった。
Therefore, in order to enhance the resolution, (3)
From the equation, it can be seen that it is necessary to shorten the exposure wavelength or increase the numerical aperture NA of the projection optical system. On the other hand, if the exposure wavelength is shortened or the numerical aperture NA is increased as described above, the depth of focus becomes shallower than in the equation (1). That is, conventionally, the depth of focus must be sacrificed in order to increase the resolution.

【0009】このように焦点深度が浅くなると、ウエハ
等の基板の凸凹やフォトレジストの厚さ等により、投影
光学系の露光フィールド内に焦点の合わない部分が生
じ、製造された半導体素子等の歩留まりが低下する。こ
れを解決するために、基板上の1つのショット領域への
露光中に基板を投影光学系の光軸方向に移動して、基板
のその光軸方向の位置(フォーカス位置)を種々に変え
て多重露光を行うことにより、実質的に焦点深度を増大
させる方法が提案されている(例えば特開昭63−64
037号公報、特開昭63−42122号公報参照)。
また、基板を投影光学系の光軸方向に移動させる代わり
に、レチクルをその光軸方向に移動させても、同様の効
果が得られる。
When the depth of focus is reduced as described above, a non-focused portion occurs in the exposure field of the projection optical system due to the unevenness of the substrate such as a wafer or the thickness of the photoresist, so that a manufactured semiconductor device or the like may be damaged. Yield decreases. To solve this, the substrate is moved in the optical axis direction of the projection optical system during exposure to one shot area on the substrate, and the position (focus position) of the substrate in the optical axis direction is changed variously. A method of substantially increasing the depth of focus by performing multiple exposure has been proposed (for example, JP-A-63-64).
037, JP-A-63-42122).
Also, instead of moving the substrate in the optical axis direction of the projection optical system, the same effect can be obtained by moving the reticle in the optical axis direction.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術においては、基板を光軸方向に動かすか、又はレチク
ルを光軸方向に動かして多重露光を行うことにより、即
ちデフォーカスされた像の合成像によって回路パターン
を焼き付けることにより、例えばコンタクトホールのよ
うな孤立的なパターンに対しては焦点深度を深くする効
果が得られる。しかしながら、基板又はレチクルを移動
させて多重露光を行う方法では、1ショット分の回路パ
ターンを焼き終えるのに長い時間がかかり、スループッ
トが低下するという不都合があった。
In the prior art as described above, the substrate is moved in the optical axis direction, or the reticle is moved in the optical axis direction to perform multiple exposure, that is, a defocused image. By burning the circuit pattern with the composite image of, the effect of increasing the depth of focus can be obtained for an isolated pattern such as a contact hole. However, in the method of performing multiple exposure by moving the substrate or reticle, it takes a long time to finish the circuit pattern for one shot, and there is a disadvantage that the throughput is reduced.

【0011】なお、従来のように基板又はレチクルを移
動して多重露光を行う方法では、ライン・アンド・スペ
ースパターンのように周期的で密集したパターンを焼き
付ける際には、却って逆効果であり解像度が悪くなる。
本発明は斯かる点に鑑み、例えばコンタクトホールのよ
うな孤立的なパターンを高解像度を保ちつつ高焦点深度
で且つ高いスループットで露光できる投影露光装置を提
供することを目的とする。
In the conventional method of moving a substrate or a reticle to perform multiple exposure, when printing a periodic and dense pattern such as a line-and-space pattern, it is rather an adverse effect and the resolution is rather increased. Becomes worse.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a projection exposure apparatus capable of exposing an isolated pattern such as a contact hole at a high depth of focus and a high throughput while maintaining a high resolution.

【0012】[0012]

【問題を解決するための手段】本発明による第1の投影
露光装置は、例えば図1及び図2に示すように、平行光
束化された照明光を供給する光源系(1,2,5)と、
その照明光より複数の2次光源を形成する2次光源形成
手段(7)と、それら複数の2次光源からの照明光を集
光して転写用のパターンが形成されたマスク(R2)を
ほぼ均一な照度で照明するコンデンサーレンズ系(9)
と、その照明光のもとでマスク(R2)のパターン像を
感光性の基板(W)上に投影する投影光学系(11)と
を有する投影露光装置において、その光源系と2次光源
形成手段(7)との間に、その光源系から供給される照
明光の内の所定の波長帯の照明光(IL2)を選択して
2次光源形成手段(7)に供給する波長選択手段(15
B)を配置し、波長選択手段(15B)により選択する
波長帯を、照明光(IL2)に対する投影光学系(1
1)の軸上色収差が投影光学系(11)の焦点深度の幅
以上になるような波長帯としたものである。
A first projection exposure apparatus according to the present invention is, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, a light source system (1, 2, 5) for supplying illumination light which has been converted into a parallel light flux. When,
A secondary light source forming means (7) for forming a plurality of secondary light sources from the illumination light and a mask (R2) on which the illumination light from the plurality of secondary light sources is condensed and a transfer pattern is formed. Condenser lens system that illuminates with almost uniform illuminance (9)
And a projection optical system (11) for projecting the pattern image of the mask (R2) onto the photosensitive substrate (W) under the illumination light, the light source system and the secondary light source formation Between the means (7) and the means (7), the wavelength selecting means (IL2) of the predetermined wavelength band of the illumination light supplied from the light source system is selected and supplied to the secondary light source forming means (7). 15
B) is arranged, and the wavelength band selected by the wavelength selection means (15B) is set to the projection optical system (1) for the illumination light (IL2).
The wavelength band is such that the axial chromatic aberration of 1) is equal to or larger than the width of the depth of focus of the projection optical system (11).

【0013】また、本発明による第2の投影露光装置
は、例えば図1及び図4に示すように、平行光束化され
た照明光を供給する光源系(1,2,5)と、その照明
光より複数の2次光源を形成する2次光源形成手段
(7)と、それら複数の2次光源からの照明光を集光し
て転写用のパターンが形成されたマスク(R2)をほぼ
均一な照度で照明するコンデンサーレンズ系(9)と、
その照明光のもとでマスク(R2)のパターン像を感光
性の基板(W)上に投影する投影光学系(11)とを有
する投影露光装置において、その光源系と2次光源形成
手段(7)との間に、その光源系から供給される照明光
に対する傾斜角に応じて、その照明光の内の異なる波長
帯の照明光を選択して2次光源形成手段(7)に供給す
る波長選択手段(21)を配置し、波長選択手段(2
1)の照明光に対する傾斜角を所定の範囲内で変化させ
る駆動手段(22,23,24)を設け、この駆動手段
により波長選択手段(21)のその照明光に対する傾斜
角を変化させ、基板(W)に対する露光中のその照明光
の波長帯の選択幅を、その照明光に対する投影光学系
(11)の軸上色収差が投影光学系(11)の焦点深度
の幅以上になる範囲に設定したものである。
The second projection exposure apparatus according to the present invention is, for example, as shown in FIG. 1 and FIG. 4, a light source system (1, 2, 5) for supplying illumination light converted into a parallel light flux, and its illumination. A secondary light source forming means (7) for forming a plurality of secondary light sources from light and a mask (R2) on which a transfer pattern is formed by converging illumination light from the plurality of secondary light sources are substantially uniform. With a condenser lens system (9) that illuminates with a constant illuminance,
In a projection exposure apparatus having a projection optical system (11) for projecting a pattern image of a mask (R2) onto a photosensitive substrate (W) under the illumination light, the light source system and a secondary light source forming unit ( 7), the illumination light of different wavelength bands among the illumination light is selected according to the inclination angle with respect to the illumination light supplied from the light source system and is supplied to the secondary light source forming means (7). The wavelength selecting means (21) is arranged, and the wavelength selecting means (2
The driving means (22, 23, 24) for changing the inclination angle of the illumination light of 1) within a predetermined range is provided, and the inclination angle of the wavelength selecting means (21) with respect to the illumination light is changed by the driving means, and the substrate The selection width of the wavelength band of the illumination light during exposure to (W) is set to a range in which the axial chromatic aberration of the projection optical system (11) for the illumination light is equal to or larger than the width of the depth of focus of the projection optical system (11). It was done.

【0014】[0014]

【作用】斯かる本発明の第1の投影露光装置によれば、
例えば図3に示すように、波長選択手段(15B)によ
り選択する波長帯の中心波長をλi 、その選択幅を2・
Δλ2 とすると、波長が(λi-Δλ2)〜(λi+Δλ2)の
照明光がマスク(R)側に照射される。また、図3内の
曲線13が投影光学系(11)の軸上色収差を表すもの
として、中心波長λi での投影光学系(11)の光軸方
向の結像位置Z0と、波長(λi ±Δλ2)での結像位置
との差分ΔZ2 は、投影光学系(11)の焦点深度の幅
d 以上に設定されている。これに対して、従来例で
は、図9に示すように、干渉フィルター板により選択さ
れた光の中心波長λi での結像位置Z 0 と、選択幅の両
端の波長(λi ±Δλ1)における結像位置との差分ΔZ
1 は、ほぼ投影光学系の焦点深度の幅Fd の1/2より
小さい値に設定されていた。
According to the first projection exposure apparatus of the present invention,
For example, as shown in FIG. 3, the wavelength selection means (15B) is used.
The central wavelength of the selected wavelength band by λi, The selection width is 2.
Δλ2Then the wavelength is (λi-Δλ2) ~ (Λi+ Δλ2)of
Illumination light is applied to the mask (R) side. Also, in FIG.
Curve 13 represents the axial chromatic aberration of the projection optical system (11)
As the center wavelength λiThe optical axis of the projection optical system (11)
Image formation position Z0And the wavelength (λi ± Δλ2) Image formation position
Difference from2Is the width of the depth of focus of the projection optical system (11)
FdIt is set above. On the other hand, in the conventional example
Is selected by the interference filter plate, as shown in FIG.
Center wavelength λ of the reflected lightiImaging position Z at 0And both the selection range
Edge wavelength (λi ± Δλ1) Difference from the image forming position ΔZ
1Is the width F of the depth of focus of the projection optical system.dFrom 1/2
It was set to a small value.

【0015】即ち、本発明では従来例よりも広い波長域
の照明光がマスク(R)に照射され、投影光学系(1
1)における軸上色収差の値が従来例の2倍以上に設定
されている。このように広い波長域の照明光を用いて露
光を行うことにより、狭い波長域の照明光を用いてマス
ク(R)又は基板(W)を投影光学系(11)の光軸方
向に移動させて多重露光を行う場合と等価な露光(これ
を「多焦点露光」と言う)が行われる。従って、特にコ
ンタクトホールのような孤立的なパターンを高い解像度
かつ高焦点深度で露光することができる。
That is, in the present invention, the mask (R) is irradiated with illumination light having a wavelength range wider than that of the conventional example, and the projection optical system (1
The value of the axial chromatic aberration in 1) is set to be twice or more that of the conventional example. By performing the exposure using the illumination light in the wide wavelength range as described above, the mask (R) or the substrate (W) is moved in the optical axis direction of the projection optical system (11) using the illumination light in the narrow wavelength range. Exposure equivalent to the case of performing multiple exposure (this is referred to as "multifocal exposure") is performed. Therefore, an isolated pattern such as a contact hole can be exposed with high resolution and high depth of focus.

【0016】また、本発明の第2の投影露光装置によれ
ば、光源系から供給される照明光に対する傾斜角に応じ
て、その照明光の内の異なる波長帯の照明光を選択して
2次光源形成手段(7)に供給する波長選択手段(2
1)が使用される。一般に、干渉フィルター板に入射す
る光束の入射角が設計値から異なると透過する光の波長
がシフトすることが知られているので、例えば狭帯域の
干渉フィルター板をその波長選択手段(21)として使
用することができる。そして、例えば図5(a)〜
(c)に示すように、基板(W)への露光中に駆動手段
を用いて波長選択手段(21)の傾斜角を変化させるこ
とにより、それぞれ図5(d)〜(f)に示すように、
マスク(R)側に照射される照明光の波長域が変化す
る。また、その変化する波長域の選択幅は、結像位置の
差分の最大値ΔZ2 が、投影光学系(11)の焦点深度
の幅Fd 以上になるように設定されている。従って、第
1の投影露光装置と同様に多焦点露光が行われる。
Further, according to the second projection exposure apparatus of the present invention, according to the tilt angle with respect to the illumination light supplied from the light source system, the illumination light of different wavelength bands is selected from among the illumination light, and 2 Wavelength selecting means (2) supplied to the next light source forming means (7)
1) is used. Generally, it is known that the wavelength of the transmitted light shifts when the incident angle of the light beam incident on the interference filter plate is different from the designed value. Therefore, for example, a narrow band interference filter plate is used as the wavelength selection means (21). Can be used. Then, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5C, by changing the inclination angle of the wavelength selecting means 21 using the driving means during the exposure of the substrate W, as shown in FIGS. 5D to 5F, respectively. To
The wavelength range of the illumination light with which the mask (R) side is irradiated changes. Further, the changing width of the changing wavelength range is set so that the maximum value ΔZ 2 of the difference between the image forming positions is equal to or larger than the width F d of the depth of focus of the projection optical system (11). Therefore, multifocal exposure is performed as in the first projection exposure apparatus.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の第1実施
例につき図1〜図3を参照して説明する。これら図1〜
図3において、図7〜図9に対応する部分には同一符号
を付してその詳細説明を省略する。図1は本例の投影露
光装置を示し、この図1において、インプットレンズ5
とフライアイレンズ7との間にターレット方式の回転板
14を配設し、回転板14の側面部に180°間隔で狭
帯域の干渉フィルター板15A及び広帯域の干渉フィル
ター板15Bを装着する。本例の露光光を波長λi(36
5nm)のi線とすると、狭帯域の干渉フィルター板1
5Aで選択する波長域は、従来例の図9を用いて示すよ
うに、露光の主波長λi を中心として幅が2・Δλ
1 (≒2nm)より狭い範囲である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the projection exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. These Figure 1
3, parts corresponding to those in FIGS. 7 to 9 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this example. In FIG.
A turret type rotary plate 14 is disposed between the fly eye lens 7 and the fly-eye lens 7, and a narrow band interference filter plate 15A and a wide band interference filter plate 15B are mounted on the side surface of the rotary plate 14 at 180 ° intervals. The exposure light of this example has a wavelength of λ i (36
5 nm) i-line, narrow band interference filter plate 1
The wavelength range selected in 5A has a width of 2 · Δλ centered on the main wavelength λ i of exposure, as shown in FIG. 9 of the conventional example.
The range is narrower than 1 (≈2 nm).

【0018】一方、図3は広帯域の干渉フィルター板1
5Bで選択する波長域を示し、この図3において、横軸
は露光波長λ[nm]であり、縦軸は露光波長λの光に
対する投影光学系11の光軸方向の結像位置Z[μm]
を示す。そして、広帯域の干渉フィルター板15Bで選
択する波長域は、主波長λi を中心とする幅2・Δλ 2
(≒6nm)の範囲である。また、曲線13は、露光波
長がλi のアクロマート設計の投影光学系11の軸上色
収差を示し、本例では、主波長λi での結像位置Z0
波長(λi ±Δλ2)における結像位置との差分ΔZ
2 は、略1.4μm程度である。また、投影光学系11
の開口数NAを0.55として、(1)式のプロセス定
数K2 を1/2とすると、投影光学系11の焦点深度F
d は、略0.6μmとなる。従って、本例の広帯域の干
渉フィルター板15Bを用いた場合の投影光学系11の
軸上色収差(即ち、差分ΔZ2 )は、次のように投影光
学系11の焦点深度Fd より大きくなっている。 ΔZ2 >Fd (4)
On the other hand, FIG. 3 shows a broadband interference filter plate 1.
5B shows the wavelength range to be selected, and in FIG. 3, the horizontal axis
Is the exposure wavelength λ [nm], and the vertical axis is the exposure wavelength λ
Image forming position Z [μm] in the optical axis direction of the projection optical system 11
Indicates. Then, select with the broadband interference filter plate 15B.
The wavelength range to be selected is the dominant wavelength λiWidth centered at 2 · Δλ 2
The range is (≈6 nm). The curve 13 is the exposure wave.
The length is λi-Axis color of projection optics 11 designed by Achromatic
Shows the aberration, and in this example, the dominant wavelength λiImaging position Z at0When
Wavelength (λi± Δλ2) Difference from the image forming position ΔZ
2Is about 1.4 μm. In addition, the projection optical system 11
With numerical aperture NA of 0.55, the process constant of equation (1)
Number K2Is 1/2, the depth of focus F of the projection optical system 11 is
dIs about 0.6 μm. Therefore, the broadband
Of the projection optical system 11 when using the cross filter plate 15B
Axial chromatic aberration (that is, the difference ΔZ2) Is the projection light
Depth of focus F of Faculty 11dIt is getting bigger. ΔZ2> Fd (4)

【0019】図1に戻り、回転板15の回転軸にモータ
16を取り付け、装置全体の動作を制御する主制御系1
7が、モータ16を介して回転板15を回転することに
より、狭帯域の干渉フィルター板15A又は広帯域の干
渉フィルター板15Bの何れかをフライアイレンズ7の
前部に配置する。また、レチクルステージ10上には主
にライン・アンド・スペースパターンのような周期的な
密集した回路パターンが形成された第1のレチクルR1
が載置されているが、その近傍のレチクルローダー18
上には、主にコンタクトホールのような孤立的なパター
ンが形成された第2のレチクルR2が載置されている。
主制御系17は、駆動装置19を介してレチクルローダ
ー18を動作させることにより、第1のレチクルR1、
第2のレチクルR2又はその他のレチクルを順次レチク
ルステージ10上に載置する。
Returning to FIG. 1, a main control system 1 for mounting the motor 16 on the rotary shaft of the rotary plate 15 and controlling the operation of the entire apparatus.
7 rotates the rotary plate 15 via the motor 16 to arrange either the narrow band interference filter plate 15A or the wide band interference filter plate 15B in front of the fly-eye lens 7. The reticle stage 10 has a first reticle R1 on which a periodical dense circuit pattern such as a line-and-space pattern is mainly formed.
The reticle loader 18 near the
A second reticle R2, on which an isolated pattern such as a contact hole is mainly formed, is placed on the top.
The main control system 17 operates the reticle loader 18 via the drive device 19 to generate the first reticle R1,
The second reticle R2 or another reticle is sequentially placed on the reticle stage 10.

【0020】また、図示省略するも、投影光学系11の
近傍には、ウエハWの露光面の投影光学系11の光軸方
向の位置(フォーカス位置)を計測するためのフォーカ
スセンサーが配設されている。主制御系17は、駆動装
置20を介してウエハステージ12中のZステージの動
作を制御することにより、ウエハWの露光面のフォーカ
ス位置を予め求められたベストフォーカス位置に設定す
る。そして、主制御系17が、駆動装置20を介してウ
エハステージ12中のXYステージを駆動することによ
り、ウエハWの各ショット領域が順次投影光学系11の
露光フィールド内に位置決めされ、各ショット領域にス
テップ・アンド・リピート方式でレチクルの回路パター
ン像が投影露光される。その他の構成は図7と同様であ
る。
Although not shown, a focus sensor for measuring the position (focus position) of the exposure surface of the wafer W in the optical axis direction of the projection optical system 11 is arranged near the projection optical system 11. ing. The main control system 17 sets the focus position of the exposure surface of the wafer W to a pre-determined best focus position by controlling the operation of the Z stage in the wafer stage 12 via the drive unit 20. Then, the main control system 17 drives the XY stage in the wafer stage 12 via the drive unit 20, so that each shot area of the wafer W is sequentially positioned in the exposure field of the projection optical system 11, and each shot area is positioned. Then, the circuit pattern image of the reticle is projected and exposed by the step-and-repeat method. Other configurations are the same as those in FIG. 7.

【0021】本例の露光動作の一例につき説明する。先
ず、主にライン・アンド・スペースパターンのような周
期的な密集した回路パターンが形成された第1のレチク
ルR1のパターンを露光する際には、図1に示すよう
に、回転板14を回転させて、インプットレンズ5とフ
ライアイレンズ7との間に狭帯域の干渉フィルター板1
5Aを配置する。これにより、水銀ランプ1からの光の
内で、図9に示すように、i線の波長λi を中心として
幅が2・Δλ1 より狭い波長域の露光光が干渉フィルタ
ー板15Aにより選択され、このように選択された露光
光のもとで第1のレチクルR1の回路パターン像が、投
影光学系11を介してウエハWの各ショット領域のフォ
トレジスト層に投影露光される。密集したパターンに対
しては、種々にデフォーカスさせて多重露光を行うとい
う多焦点露光が有効でないことが知られているため、本
例のように狭帯域の干渉フィルター板15Aを用いるこ
とにより、そのような密集したパターンを高い解像度で
ウエハW上に露光することができる。
An example of the exposure operation of this example will be described. First, when exposing the pattern of the first reticle R1 on which a periodical dense circuit pattern such as a line-and-space pattern is formed, the rotating plate 14 is rotated as shown in FIG. Then, the narrow band interference filter plate 1 is provided between the input lens 5 and the fly-eye lens 7.
Place 5A. Thus, among the light from the mercury lamp 1, as shown in FIG. 9, the exposure light in a narrow wavelength band than the width 2 · [Delta] [lambda] 1 about the wavelength lambda i of the i-line is selected by the interference filter plate 15A Under the exposure light thus selected, the circuit pattern image of the first reticle R1 is projected and exposed onto the photoresist layer in each shot area of the wafer W via the projection optical system 11. It is known that multifocal exposure, in which various defocuses are performed and multiple exposure is performed, is not effective for a dense pattern. Therefore, by using a narrow band interference filter plate 15A as in this example, Such a dense pattern can be exposed on the wafer W with high resolution.

【0022】一方、主にコンタクトホールのような孤立
的な回路パターンが形成された第2のレチクルR2のパ
ターンを露光する際には、主制御系17は駆動装置19
を介してレチクルローダー18を動作させて、第1のレ
チクルR1をレチクルステージ10からアンロードし、
第2のレチクルR2をレチクルステージ10上に載置す
る。そして、主制御系17は、モータ16を介して回転
板14を回転させ、図2に示すように、インプットレン
ズ5とフライアイレンズ7との間に広帯域の干渉フィル
ター板15Bを配置する。これにより、水銀ランプ1か
らの光の内で、図3に示すように、i線の波長λi を中
心として幅2・Δλ2 の波長域の露光光IL2が干渉フ
ィルター板15により選択され、この露光光IL2のも
とで、第2のレチクルR2の回路パターン像が投影光学
系11を介してウエハWの各ショット領域のフォトレジ
スト層に投影露光される。
On the other hand, when exposing the pattern of the second reticle R2 in which an isolated circuit pattern such as a contact hole is mainly formed, the main control system 17 causes the drive unit 19 to operate.
The reticle loader 18 is operated via the reticle to unload the first reticle R1 from the reticle stage 10.
The second reticle R2 is placed on the reticle stage 10. Then, the main control system 17 rotates the rotary plate 14 via the motor 16, and arranges the broadband interference filter plate 15B between the input lens 5 and the fly-eye lens 7 as shown in FIG. As a result, among the light from the mercury lamp 1, as shown in FIG. 3, the exposure light IL2 in the wavelength range of width 2 · Δλ 2 centered on the wavelength λ i of the i-line is selected by the interference filter plate 15. Under this exposure light IL2, the circuit pattern image of the second reticle R2 is projected and exposed onto the photoresist layer in each shot area of the wafer W via the projection optical system 11.

【0023】この際、投影光学系11では幅ΔZ2 程度
の広い軸上色収差が発生しており、ウエハW上には実質
的に第2のレチクルR2の回路パターン像が種々にデフ
ォーカスされて多重露光される。従って、第2のレチク
ルR2の孤立的な回路パターンが高い解像度でウエハW
上に投影露光される。このように本例によれば、広帯域
の干渉フィルター板15Bを用いることによって、従来
例のようにウエハの露光面又はレチクルのパターン面を
移動させることなく多焦点露光が行われる。また、投影
露光装置内の機械的動作は照明光学系中の回転板14の
回転のみであると共に、従来例と異なり、レチクルR2
とウエハWとのアライメントは各ショットに付き一度だ
けでよい。そして、広帯域の干渉フィルター板15Bの
設定は、レチクルの交換時に一度だけ行えばよいため、
露光を高速に行うことができ、露光工程のスループット
はきわめて高い。
At this time, in the projection optical system 11, a wide axial chromatic aberration having a width ΔZ 2 is generated, and the circuit pattern image of the second reticle R2 is substantially defocused on the wafer W in various ways. Multiple exposure is performed. Therefore, the isolated circuit pattern of the second reticle R2 has a high resolution on the wafer W.
It is projected onto and exposed. As described above, according to this example, by using the broadband interference filter plate 15B, multifocal exposure is performed without moving the exposure surface of the wafer or the pattern surface of the reticle as in the conventional example. Further, the mechanical operation in the projection exposure apparatus is only the rotation of the rotary plate 14 in the illumination optical system, and unlike the conventional example, the reticle R2 is used.
The wafer W and the wafer W need only be aligned once for each shot. Since the setting of the broadband interference filter plate 15B only needs to be performed once when the reticle is replaced,
The exposure can be performed at high speed, and the throughput of the exposure process is extremely high.

【0024】更に、干渉フィルター板15Bに交換する
だけで多焦点露光が行われるため、露光対象とするレチ
クルパターンに応じて多焦点露光の程度を変えることが
容易である。従って、図1の回転板に種々の波長選択特
性を有する干渉フィルター板を取り付けることにより、
一台の投影露光装置によって種々のレチクルのパターン
をそれぞれ高い解像度を保ちつつ高焦点深度で且つ高い
スループットで投影露光することができる。
Furthermore, since multifocal exposure is performed simply by replacing the interference filter plate 15B, the degree of multifocal exposure can be easily changed according to the reticle pattern to be exposed. Therefore, by attaching the interference filter plate having various wavelength selection characteristics to the rotary plate of FIG.
It is possible to project and expose the patterns of various reticles with a high depth of focus and a high throughput while maintaining a high resolution with one projection exposure apparatus.

【0025】また、従来例のようにレチクル又はウエハ
を移動させて多焦点的な露光をする場合には、多重露光
により像のコントラストが低下し、露光量を増やす必要
があるため、密集したパターンのように単焦点的な露光
を行った場合と比べて露光時間を大幅に長くせざるを得
ない。一方、本例のように干渉フィルター板を交換する
方式については、露光パワーがフィルターの透過帯域幅
にほぼ比例して増大するため、同じ多焦点効果を得るに
しても従来例より露光時間が短く済み、能率的に作業が
行えると言う利点もある。
Further, when moving a reticle or a wafer to perform multifocal exposure as in the conventional example, the contrast of an image is lowered by multiple exposure, and it is necessary to increase the exposure amount. As described above, the exposure time is inevitably lengthened as compared with the case where monofocal exposure is performed. On the other hand, with the method of replacing the interference filter plate as in this example, the exposure power increases almost in proportion to the transmission bandwidth of the filter, so even if the same multifocal effect is obtained, the exposure time is shorter than in the conventional example. It also has the advantage of being able to work efficiently.

【0026】また、上述実施例では主制御系17が、干
渉フィルター板15A,15Bの交換の指令とレチクル
の交換の指令とを個別に並行に出力するようにアルゴリ
ズムが組まれている。それ以外に、例えばレチクルロー
ダー18等に、レチクルのパターンの種類を識別する機
構を設け、その識別結果に基づいて対応する干渉フィル
ター板を選択するようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the main control system 17 is constructed with an algorithm so as to separately output the command for replacing the interference filter plates 15A and 15B and the command for replacing the reticle in parallel. Alternatively, for example, the reticle loader 18 or the like may be provided with a mechanism for identifying the type of reticle pattern, and the corresponding interference filter plate may be selected based on the identification result.

【0027】次に、本発明の第2実施例につき図4及び
図5を参照して説明する。本例は図1のターレット方式
の回転板14の代わりに、干渉フィルター板の傾斜角を
変化させる駆動手段を使用するものであり、図4におい
て図1に対応する部分には同一符号を付してその詳細説
明を省略する。図4は本例のフライアイレンズ7の近傍
の構成を示し、この図4において、インプットレンズ5
とフライアイレンズ7との間に狭帯域の干渉フィルター
板21を配置し、この干渉フィルター板21の端部を支
持部材22に固着し、支持部材22を円弧状のガイド2
3に沿って摺動自在に取り付ける。そして、図1の主制
御系17が駆動装置24を介して、支持部材22をガイ
ド23に沿って所定の範囲内で動かすことにより、干渉
フィルター板21の照明光学系の光軸AXに垂直な面に
対する傾斜角を、幅2・θの角度範囲で連続的に変化さ
せることができるようにする。その角度範囲2・θは露
光対象とするレチクルのパターンに応じて設定される。
その他の構成は図1の例と同様である。また、本例でも
露光波長の主波長をi線の波長λi とする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This example uses a drive means for changing the inclination angle of the interference filter plate instead of the turret type rotary plate 14 of FIG. 1, and the same reference numerals are given to the parts corresponding to FIG. 1 in FIG. The detailed description thereof will be omitted. FIG. 4 shows the configuration in the vicinity of the fly-eye lens 7 of this example. In FIG.
A narrow band interference filter plate 21 is arranged between the fly eye lens 7 and the fly-eye lens 7, and the end portion of the interference filter plate 21 is fixed to the support member 22.
It is attached slidably along 3. Then, the main control system 17 of FIG. 1 moves the support member 22 along the guide 23 within a predetermined range via the driving device 24, so that the interference filter plate 21 is perpendicular to the optical axis AX of the illumination optical system. The inclination angle with respect to the surface is allowed to be continuously changed within an angle range of 2 · θ. The angle range 2 · θ is set according to the pattern of the reticle to be exposed.
Other configurations are similar to those of the example of FIG. Also in this example, the dominant wavelength of the exposure wavelength is the wavelength λ i of the i-line.

【0028】先ず、図5(a)に示すように狭帯域の干
渉フィルター板21が照明光学系の光軸AXに対して垂
直に設定されており、インプットレンズ5からの光束の
入射角がほぼ0°である場合を考える。この場合、その
入射光束の内で干渉フィルター板21により選択される
波長域は、図5(d)に示すように、i線の波長λi
中心として幅2・Δλ3 の領域であり、この幅2・Δλ
3 は図9の従来例の幅2・Δλ1 より狭くなっている。
なお、図5(d)〜(f)において、横軸は露光波長λ
であり、縦軸はその露光波長λの光に対する投影光学系
11による結像位置Zである。また、本例では干渉フィ
ルター板21に入射する光の入射角が設計値(即ち、0
°)から外れると、透過する光の波長帯がシフトする現
象を積極的に利用する。
First, as shown in FIG. 5A, the narrow band interference filter plate 21 is set perpendicularly to the optical axis AX of the illumination optical system, and the incident angle of the light beam from the input lens 5 is almost the same. Consider the case of 0 °. In this case, the wavelength band selected by the interference filter plate 21 in the incident light flux is a region of width 2 · Δλ 3 centered on the wavelength λ i of the i-line, as shown in FIG. This width 2 · Δλ
3 is narrower than the width 2 · Δλ 1 of the conventional example in FIG.
In addition, in FIGS. 5D to 5F, the horizontal axis represents the exposure wavelength λ.
And the vertical axis is the image forming position Z by the projection optical system 11 for the light of the exposure wavelength λ. In addition, in this example, the incident angle of the light incident on the interference filter plate 21 is a design value (that is,
Deviate from (°) to positively utilize the phenomenon that the wavelength band of transmitted light shifts.

【0029】例えば、図5(b)に示すように、干渉フ
ィルター板21が照明光学系の光軸AXに対して垂直な
面から僅かに傾斜すると、干渉フィルター板21を透過
する光の波長域は、図5(e)の斜線で囲まれた領域で
示すように、中心波長が短波長側に移動する。波長域の
幅は図5(d)の場合とほぼ同じである。更に、図5
(c)に示すように、干渉フィルター板21が照明光学
系の光軸AXに対して垂直な面から角度θだけ傾斜する
と、干渉フィルター板21を透過する光の波長域は、図
5(f)の斜線で囲まれた領域で示すように、幅がほぼ
同じで中心波長が更に短波長側に移動する。また、図5
(d)〜(f)において、曲線13は、投影光学系11
の軸上色収差を示し、本例では、波長λi での結像位置
0 と、図5(f)に示すように干渉フィルター板21
が角度θだけ傾斜している場合に選択される波長域の光
における結像位置との差分ΔZ2 を、投影光学系11の
焦点深度Fd より大きくする。
For example, as shown in FIG. 5B, when the interference filter plate 21 is slightly inclined from the plane perpendicular to the optical axis AX of the illumination optical system, the wavelength range of the light passing through the interference filter plate 21 is increased. Indicates that the center wavelength moves to the short wavelength side, as shown by the shaded area in FIG. The width of the wavelength range is almost the same as in the case of FIG. Furthermore, FIG.
As shown in FIG. 5C, when the interference filter plate 21 is tilted by an angle θ from a plane perpendicular to the optical axis AX of the illumination optical system, the wavelength range of the light transmitted through the interference filter plate 21 is as shown in FIG. As indicated by the area surrounded by the hatched lines in), the width is almost the same and the center wavelength shifts to the shorter wavelength side. Also, FIG.
In (d) to (f), the curve 13 indicates the projection optical system 11.
Of the image forming position Z 0 at the wavelength λ i and the interference filter plate 21 as shown in FIG.
Is inclined by an angle θ, the difference ΔZ 2 from the image formation position in the light in the wavelength range selected is made larger than the depth of focus F d of the projection optical system 11.

【0030】次に、本例の露光動作につき説明する。先
ず、図1に示すように、主にライン・アンド・スペース
パターンのような周期的な密集した回路パターンが形成
された第1のレチクルR1のパターンを露光する際に
は、図5(a)に示すように、狭帯域の干渉フィルター
板15を照明光学系の光軸AXに垂直に設定する。これ
により、水銀ランプ1からの光の内で、図5(d)に示
すように、i線の波長λ i を中心として幅が2・Δλ3
の狭い波長域の露光光が干渉フィルター板21により選
択され、このように選択された露光光のもとで第1のレ
チクルR1の回路パターン像が投影光学系11を介して
ウエハWの各ショット領域のフォトレジスト層に投影露
光される。これにより、そのような密集したパターンが
高い解像度でウエハW上に露光される。
Next, the exposure operation of this example will be described. Destination
First, as shown in Figure 1, mainly line and space
Pattern-like periodic dense circuit pattern is formed
When exposing the pattern of the formed first reticle R1
Is a narrow band interference filter as shown in FIG.
The plate 15 is set perpendicular to the optical axis AX of the illumination optical system. this
Of the light from the mercury lamp 1 as shown in FIG.
, I-line wavelength λ iThe width is 2 · Δλ3
The exposure light in the narrow wavelength range of is selected by the interference filter plate 21.
Under the exposure light selected in this way and selected in this way
The circuit pattern image of the chicle R1 is projected through the projection optical system 11.
Projection exposure on the photoresist layer in each shot area of the wafer W
Be illuminated. This allows such a dense pattern
The wafer W is exposed with high resolution.

【0031】一方、主にコンタクトホールのような孤立
的な回路パターンが形成された第2のレチクルR2のパ
ターンを露光する際には、主制御系17は図4の駆動装
置24を介して支持部材22をガイド23に沿って移動
させることにより、ウエハWの各ショット領域への露光
中に、干渉フィルター板21の照明光学系の光軸AXに
垂直な面に対する傾斜角を+θ〜−θの範囲で連続的に
変化させる。これにより、水銀ランプ1からの光の内
で、図5(d)〜(f)に示すように、軸上色収差が焦
点深度以上になる波長域内の狭い波長域の光により、そ
れぞれ第2のレチクルR2の回路パターンの像が投影光
学系11を介してウエハWの各ショット領域のフォトレ
ジスト層に多重露光される。従って、第2のレチクルR
2の孤立的な回路パターンが高い解像度でウエハW上に
投影露光される。
On the other hand, when exposing the pattern of the second reticle R2 in which an isolated circuit pattern such as a contact hole is mainly formed, the main control system 17 is supported via the drive unit 24 of FIG. By moving the member 22 along the guide 23, the tilt angle of the interference filter plate 21 with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX of the illumination optical system is + θ to −θ during exposure to each shot area of the wafer W. Change continuously in the range. As a result, among the lights from the mercury lamp 1, as shown in FIGS. 5D to 5F, the light in the narrow wavelength range within the wavelength range in which the axial chromatic aberration is equal to or more than the depth of focus causes the second wavelength. An image of the circuit pattern of the reticle R2 is multiple-exposed on the photoresist layer in each shot area of the wafer W via the projection optical system 11. Therefore, the second reticle R
Two isolated circuit patterns are projected and exposed on the wafer W with high resolution.

【0032】この際に、本例によれば、干渉フィルター
板21の傾斜角を変化させるだけで、多焦点露光が行わ
れるので、従来例のようにレチクル又はウエハを移動さ
せる方式に比べて高速に露光を行うことができる。ま
た、露光対象とするレチクルのパターンに応じて、干渉
フィルター板21の傾斜角の変動範囲を変えることによ
り、1台の投影露光装置で種々のパターンをそれぞれ高
解像度で投影露光することができる。
At this time, according to the present example, since the multi-focus exposure is performed only by changing the inclination angle of the interference filter plate 21, the speed is higher than that of the conventional method of moving the reticle or the wafer. Can be exposed to light. Further, by changing the variation range of the tilt angle of the interference filter plate 21 according to the pattern of the reticle to be exposed, one projection exposure apparatus can project and expose various patterns with high resolution.

【0033】次に、本発明の第3実施例につき図6を参
照して説明する。本例は図1の投影露光装置において、
投影光学系11の軸上色収差の特性を変えたものであ
る。これに関して、図1の実施例における投影光学系1
1の軸上色収差は、図8の曲線13で示すように、主波
長である波長λi に対する結像位置Z0 の近傍に他の波
長による結像位置が集中するよう調節されている。即
ち、曲線13は主波長λiで頂点となるウエハ側に凸の
2次曲線となっている。これに対して、本例の投影光学
系の軸上色収差は、図6(a)の曲線25で示すよう
に、主波長である波長λi に対する結像位置Z0 を中心
として、他の波長の結像位置Zがほぼ線形に分布してい
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, in the projection exposure apparatus of FIG.
The characteristics of the axial chromatic aberration of the projection optical system 11 are changed. In this regard, the projection optical system 1 in the embodiment of FIG.
The axial chromatic aberration of 1 is adjusted so that the image forming positions of other wavelengths are concentrated near the image forming position Z 0 with respect to the wavelength λ i which is the main wavelength, as indicated by the curve 13 in FIG. That is, the curve 13 is a quadratic curve that is convex on the wafer side and has an apex at the main wavelength λ i . On the other hand, the axial chromatic aberration of the projection optical system of the present example, as shown by the curve 25 in FIG. 6A, is centered at the image forming position Z 0 with respect to the wavelength λ i which is the main wavelength, and other wavelengths. The image forming positions Z of are distributed almost linearly.

【0034】従って、このような投影光学系を使用し
て、図7の従来例の干渉フィルター板6を図1のインプ
ットレンズ5とフライアイレンズ7との間に配置する
と、図6(b)に示すように、干渉フィルター板6によ
り波長λi を中心として幅2・Δλ1 の波長域の光が選
択される。そして、この場合の軸上色収差ΔZ3 は、図
9の従来例の差分ΔZ1 に比べて4倍程度になってい
る。従って、従来例と同じ波長域の干渉フィルター板6
を用いても、高い多焦点効果が得られる。
Therefore, when the interference filter plate 6 of the conventional example of FIG. 7 is arranged between the input lens 5 and the fly-eye lens 7 of FIG. 1 by using such a projection optical system, FIG. As shown in, the interference filter plate 6 selects light in the wavelength range of width 2 · Δλ 1 centered on the wavelength λ i . The axial chromatic aberration ΔZ 3 in this case is about four times the difference ΔZ 1 in the conventional example of FIG. Therefore, the interference filter plate 6 of the same wavelength range as the conventional example
Even if is used, a high multifocal effect can be obtained.

【0035】また、図1の広帯域の干渉フィルター板1
5Bを図1のインプットレンズ5とフライアイレンズ7
との間に配置すると、図6(c)に示すように、干渉フ
ィルター板15Bにより波長λi を中心として幅2・Δ
λ2 の波長域の光が選択される。そして、この場合の軸
上色収差ΔZ4 は、図3の軸上色収差ΔZ2 に比べて3
倍程度になっている。従って、図1の実施例と同じ波長
域の干渉フィルター板15Bを用いても、更に高い多焦
点効果が得られる。このことは、本発明による多焦点効
果を有効に得るためには、投影光学系の軸上色収差の特
性を図6(a)の曲線25で示すように主波長の近傍で
ほぼ線形にすることが望ましいことを意味する。
Further, the broadband interference filter plate 1 of FIG.
5B is the input lens 5 and the fly-eye lens 7 in FIG.
6C, the interference filter plate 15B causes the width 2 · Δ about the wavelength λ i as shown in FIG. 6C.
Light in the wavelength range of λ 2 is selected. Further, the axial chromatic aberration ΔZ 4 in this case is 3 compared with the axial chromatic aberration ΔZ 2 in FIG.
It is about double. Therefore, even with the interference filter plate 15B having the same wavelength range as that of the embodiment of FIG. 1, a higher multifocal effect can be obtained. This means that in order to effectively obtain the multifocal effect according to the present invention, the characteristic of the axial chromatic aberration of the projection optical system should be substantially linear near the dominant wavelength as shown by the curve 25 in FIG. Means that is desirable.

【0036】なお、上述実施例では露光光としてi線が
使用されているが、露光光として例えばKrFエキシマ
レーザ光(波長248nm)又はArFエキシマレーザ
光(波長193nm)等を使用する際にも、それぞれ干
渉フィルター板の波長域の特性を変えるだけで本発明が
適用できる。このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。
Although the i-line is used as the exposure light in the above-mentioned embodiment, when the KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or the ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the exposure light, The present invention can be applied only by changing the characteristics of the wavelength range of the interference filter plate. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の第1の投影露光装置によれば、
波長選択手段により選択する波長帯を広くして投影光学
系の軸上色収差を焦点深度の幅以上にしているため、従
来例のようにマスク又は基板を移動させることなく、高
速に実質的に多焦点での多重露光が行われる。従って、
コンタクトホールのような孤立的なパターンであっても
高解像度を保ちつつ高焦点深度で且つ高いスループット
で露光を行うことができる。
According to the first projection exposure apparatus of the present invention,
Since the wavelength band selected by the wavelength selection means is widened to make the axial chromatic aberration of the projection optical system equal to or larger than the width of the depth of focus, the mask or the substrate is not moved unlike the conventional example, and a large number of wavelengths are practically obtained at high speed. Multiple exposures at the focus are performed. Therefore,
Even with an isolated pattern such as a contact hole, exposure can be performed with a high depth of focus and a high throughput while maintaining a high resolution.

【0038】また、基板に対する照明光の露光エネルギ
ーは、波長選択手段において選択される波長域の幅にほ
ぼ比例するため、本発明のように広帯域の光を使用する
場合には、露光エネルギーが大きいため、特に露光時間
を短縮できる利点がある。更に、露光対象とするマスク
のパターンがライン・アンド・スペースパターンのよう
な密集的パターンである場合には、波長選択手段を狭帯
域のものと取り替えるだけで良好に露光が行われるた
め、種々のパターンに対して1台の投影露光装置で対応
できる。
Further, since the exposure energy of the illumination light with respect to the substrate is almost proportional to the width of the wavelength range selected by the wavelength selecting means, when the broadband light is used as in the present invention, the exposure energy is large. Therefore, there is an advantage that the exposure time can be particularly shortened. Further, when the mask pattern to be exposed is a dense pattern such as a line-and-space pattern, the exposure can be performed satisfactorily by simply replacing the wavelength selection means with a narrow band one, and therefore various patterns can be obtained. One projection exposure apparatus can handle the pattern.

【0039】また、本発明の第2の投影露光装置によれ
ば、波長選択手段の傾斜角を変えて選択する波長帯を変
化させて、投影光学系の結像位置の変動幅を焦点深度の
幅以上にしているため、従来例のようにマスク又は基板
を移動させるよりも簡単な機構で且つ高速に、多焦点で
の多重露光が行われる。従って、コンタクトホールのよ
うな孤立的なパターンであれば高解像度を保ちつつ高焦
点深度で且つ高いスループットで露光を行うことができ
る。更に、露光対象とするマスクのパターンがライン・
アンド・スペースパターンのような密集的パターンであ
る場合には、波長選択手段の傾斜角を固定することによ
り良好に露光が行われるため、種々のパターンに対して
1台の投影露光装置で対応できる。
According to the second projection exposure apparatus of the present invention, the wavelength band to be selected is changed by changing the tilt angle of the wavelength selecting means, and the fluctuation range of the image forming position of the projection optical system is changed to the focal depth. Since the width is greater than or equal to the width, multiple exposure at multiple focal points can be performed with a mechanism that is simpler and faster than moving the mask or substrate as in the conventional example. Therefore, with an isolated pattern such as a contact hole, exposure can be performed with a high depth of focus and a high throughput while maintaining a high resolution. Furthermore, the pattern of the mask to be exposed is line
In the case of a dense pattern such as an and space pattern, the exposure is favorably performed by fixing the inclination angle of the wavelength selection means, so that one projection exposure apparatus can cope with various patterns. .

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

【図1】本発明による投影露光装置の第1実施例を示す
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention.

【図2】図1の実施例において、フライアイレンズ7の
前部に広帯域の干渉フィルター板15Bを設定した場合
を示す要部の拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing a case where a broadband interference filter plate 15B is set in the front part of the fly-eye lens 7 in the embodiment of FIG.

【図3】第1実施例において広帯域の干渉フィルター板
15Bを用いた場合の結像位置の分布を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a distribution of image forming positions when a broadband interference filter plate 15B is used in the first embodiment.

【図4】本発明の第2実施例の要部を示す拡大図であ
る。
FIG. 4 is an enlarged view showing a main part of a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(c)はそれぞれ第2実施例において
干渉フィルター板21の傾斜角を異なる状態に設定した
場合を示す図、(d)〜(f)はそれぞれ図5(a)〜
(c)に対応して選択される照明光の波長域及び結像位
置を示す図である。
5 (a) to 5 (c) are views showing a case where the inclination angle of the interference filter plate 21 is set to different states in the second embodiment, and FIGS. 5 (d) to 5 (f) are respectively FIG. 5 (a). ~
It is a figure which shows the wavelength range and imaging position of the illumination light selected corresponding to (c).

【図6】(a)は本発明の第3実施例の投影光学系の軸
上色収差の特性を示す図、(b)は第3実施例で従来例
の干渉フィルター板を使用した場合の結像位置の分布を
示す図、(c)は第3実施例で第1実施例の広帯域の干
渉フィルター板を使用した場合の結像位置の分布を示す
図である。
FIG. 6A is a diagram showing the characteristics of axial chromatic aberration of the projection optical system of the third embodiment of the present invention, and FIG. 6B is the result when the conventional interference filter plate is used in the third embodiment. FIG. 6C is a diagram showing the distribution of image positions, and FIG. 7C is a diagram showing the distribution of image formation positions when the broadband interference filter plate of the first embodiment is used in the third embodiment.

【図7】従来の投影露光装置を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional projection exposure apparatus.

【図8】従来例における投影光学系の軸上色収差を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing axial chromatic aberration of a projection optical system in a conventional example.

【図9】従来例の干渉フィルター板を用いた場合の結像
位置の分布を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a distribution of image forming positions when an interference filter plate of a conventional example is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水銀ランプ 4 シャッター 5 インプットレンズ 7 フライアイレンズ 9 コンデンサーレンズ R1 密集的パターンが形成されたレチクル R2 孤立的パターンが形成されたレチクル 11 投影光学系 W ウエハ 14 ターレット方式の回転板 15A 狭帯域の干渉フィルター板 15B 広帯域の干渉フィルター板 17 主制御系 21 狭帯域の干渉フィルター板 23 ガイド 24 駆動装置 1 Mercury Lamp 4 Shutter 5 Input Lens 7 Fly's Eye Lens 9 Condenser Lens R1 Reticle with a dense pattern R2 Reticle with a discrete pattern 11 Projection optical system W Wafer 14 Turret type rotating plate 15A Narrow band interference Filter plate 15B Broad band interference filter plate 17 Main control system 21 Narrow band interference filter plate 23 Guide 24 Drive device

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11B 5/31 M 8947−5D Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI Technical display location G11B 5/31 M 8947-5D

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平行光束化された照明光を供給する光源
系と、 前記照明光より複数の2次光源を形成する2次光源形成
手段と、 前記複数の2次光源からの照明光を集光して転写用のパ
ターンが形成されたマスクをほぼ均一な照度で照明する
コンデンサーレンズ系と、 前記照明光のもとで前記マスクのパターン像を感光性の
基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置に
おいて、 前記光源系と前記2次光源形成手段との間に、前記光源
系から供給される前記照明光の内の所定の波長帯の照明
光を選択して前記2次光源形成手段に供給する波長選択
手段を配置し、 該波長選択手段により選択する波長帯を、前記照明光に
対する前記投影光学系の軸上色収差が前記投影光学系の
焦点深度の幅以上になるような波長帯としたことを特徴
とする投影露光装置。
1. A light source system for supplying illumination light converted into parallel light flux, a secondary light source forming means for forming a plurality of secondary light sources from the illumination light, and an illumination light from the plurality of secondary light sources. A condenser lens system that illuminates a mask on which a transfer pattern is formed by illuminating with a substantially uniform illuminance; and a projection optical system that projects a pattern image of the mask onto a photosensitive substrate under the illumination light. In the projection exposure apparatus having: the secondary light source, the illumination light of a predetermined wavelength band is selected from the illumination light supplied from the light source system between the light source system and the secondary light source forming means. A wavelength selecting unit to be provided to the forming unit is arranged, and a wavelength band selected by the wavelength selecting unit is set such that the axial chromatic aberration of the projection optical system with respect to the illumination light is equal to or larger than the width of the depth of focus of the projection optical system. Characterized by having a wavelength band Projection exposure apparatus.
【請求項2】 平行光束化された照明光を供給する光源
系と、 前記照明光より複数の2次光源を形成する2次光源形成
手段と、 前記複数の2次光源からの照明光を集光して転写用のパ
ターンが形成されたマスクをほぼ均一な照度で照明する
コンデンサーレンズ系と、 前記照明光のもとで前記マスクのパターン像を感光性の
基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置に
おいて、 前記光源系と前記2次光源形成手段との間に、前記光源
系から供給される前記照明光に対する傾斜角に応じて、
前記照明光の内の異なる波長帯の照明光を選択して前記
2次光源形成手段に供給する波長選択手段を配置し、 前記波長選択手段の前記照明光に対する傾斜角を所定の
範囲内で変化させる駆動手段を設け、 前記駆動手段により前記波長選択手段の前記照明光に対
する傾斜角を変化させ、前記基板に対する露光中の前記
照明光の波長帯の選択幅を、前記照明光に対する前記投
影光学系の軸上色収差が前記投影光学系の焦点深度の幅
以上になる範囲に設定したことを特徴とする投影露光装
置。
2. A light source system for supplying illumination light converted into parallel light flux, a secondary light source forming means for forming a plurality of secondary light sources from the illumination light, and an illumination light from the plurality of secondary light sources. A condenser lens system that illuminates a mask on which a transfer pattern is formed by illuminating with a substantially uniform illuminance; and a projection optical system that projects a pattern image of the mask onto a photosensitive substrate under the illumination light. In a projection exposure apparatus having: a light source system and a secondary light source forming means, depending on an inclination angle with respect to the illumination light supplied from the light source system,
Arranging wavelength selecting means for selecting illumination light of different wavelength bands from the illumination light and supplying the selected light to the secondary light source forming means, and changing an inclination angle of the wavelength selecting means with respect to the illumination light within a predetermined range. Driving means for changing the inclination angle of the wavelength selecting means with respect to the illumination light by the driving means, and selecting the wavelength band of the illumination light during exposure of the substrate with the projection optical system for the illumination light. The projection exposure apparatus is characterized in that the axial chromatic aberration is set in a range that is equal to or larger than the width of the depth of focus of the projection optical system.
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