JPH0645221A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

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JPH0645221A
JPH0645221A JP5031511A JP3151193A JPH0645221A JP H0645221 A JPH0645221 A JP H0645221A JP 5031511 A JP5031511 A JP 5031511A JP 3151193 A JP3151193 A JP 3151193A JP H0645221 A JPH0645221 A JP H0645221A
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pattern
light
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optical system
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直正 白石
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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)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make a focus depth of a longitudinal pattern and that of a transverse pattern nearly the same and to increase the focus depths of both patterns simultaneously, in a modified light source method. CONSTITUTION:A modified light source filter 8 is installed near an emission side face of a fly eye lens 7 of an illumination optical system and a shape of the deformation light source filter 8 is optimized according to an arrangement and a shape of lens elements 7a which constitute the fly eye lens 7. At that time, the number of secondary light sources effective for longitudinal patterns and the number of secondary light sources effective for transverse patterns should be the same.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路や液晶
デバイス等の微細パターンの形成に使用される投影露光
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 projection exposure apparatus used for forming a fine pattern on a semiconductor integrated circuit, a liquid crystal device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近では、投影光学系の解像度や焦点深
度を改善するための変形光源技術が注目されている。こ
れは、例えば特開平4−101148号公報に開示され
ているように、フライアイ型インテグレータ(フライア
イレンズ)の射出側焦点面、またはそれと等価なレチク
ルパターンに対する光学的なフーリエ変換面、もしくは
それらの近傍面に、照明光学系の光軸近傍の照明光を遮
光し、かつ光透過部を特定の部分領域のみに制限するよ
うな絞り(以下、簡単に変形光源フィルターと称す)を
配置するものである。
2. Description of the Related Art Recently, a modified light source technique for improving the resolution and depth of focus of a projection optical system has been attracting attention. This is, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-101148, an exit side focal plane of a fly-eye type integrator (fly-eye lens), or an optical Fourier transform plane for a reticle pattern equivalent to the focal plane. A diaphragm (hereinafter simply referred to as a modified light source filter) that blocks the illumination light near the optical axis of the illumination optical system and limits the light transmission part to only a specific partial area on the surface near the Is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の如
き変形光源技術においては、光透過部の照明光学系の光
軸からの距離や方向性については検討されているが、フ
ライアイレンズが形成する離散的な2次光源像に対する
遮光板(フィルター)の最適形状については全く検討さ
れていなかった。フライアイレンズはレチクル面上での
照度均一化のために用いられるものであり、数十個の同
一形状の単レンズエレメントを照明光学系の光軸と垂直
な面内に並べたレンズ群である。さらに、各レンズエレ
メントの入射側面はレチクルのパターン面と共役(結像
関係)となっており、パターン面には各レンズエレメン
トからの照明光束が重畳して入射し、その平均化により
良好な照度均一性が得られるようになっている。
However, in the modified light source technology as described above, the distance and directionality from the optical axis of the illumination optical system of the light transmitting portion have been studied, but the discrete eye formed by the fly-eye lens has been studied. The optimum shape of the shading plate (filter) for a typical secondary light source image has not been studied at all. The fly-eye lens is used to make the illuminance uniform on the reticle surface, and is a lens group in which several tens of single lens elements having the same shape are arranged in a plane perpendicular to the optical axis of the illumination optical system. . Further, the incident side surface of each lens element is conjugated (image formation relationship) with the pattern surface of the reticle, and the illumination light flux from each lens element is superimposed and incident on the pattern surface, and the illuminance is good by averaging them. Uniformity is obtained.

【0004】ところで、レチクル上のパターンエリア
は、露光すべき半導体集積回路の形状に合わせて長方形
である方が都合が良いため、これと共役であるフライア
イレンズの各レンズエレメントの入射側面の形状も長方
形とされる。この結果、各レンズエレメントの射出側面
の形状も長方形となり、従ってフライアイレンズの配列
ピッチは長方形(レンズエレメント)の短辺方向と長辺
方向とでは必然的に異なってしまう。このため、フライ
アイレンズの射出面(一般に、レチクルのパターン面に
対して光学的にフーリエ変換の関係になっている)に形
成される離散的な2次光源像も、フライアイレンズの各
レンズエレメントの長辺方向と短辺方向とでピッチが異
なることになる。従って、このような離散的な2次光源
に対して従来の変形光源フィルター(例えば十字状の遮
光部を有するフィルター)を使用した場合、2次光源
(レンズエレメント)の配列の形状によっては、レチク
ル上で互いにほぼ直交する2方向(縦方向と横方向)の
各々に配列された2組の周期性パターン(以下、縦方向
パターン、横方向パターンと称す)でその焦点深度が大
きく異なってしまうという問題があった。
By the way, since it is convenient that the pattern area on the reticle is rectangular according to the shape of the semiconductor integrated circuit to be exposed, the shape of the incident side surface of each lens element of the fly-eye lens, which is conjugate with this, is the shape. Is also rectangular. As a result, the shape of the exit side surface of each lens element also becomes rectangular, and therefore the array pitch of the fly-eye lenses inevitably differs between the short side direction and the long side direction of the rectangle (lens element). For this reason, the discrete secondary light source image formed on the exit surface of the fly-eye lens (generally having a Fourier transform relationship with the pattern surface of the reticle) is also included in each lens of the fly-eye lens. The pitch differs between the long side direction and the short side direction of the element. Therefore, when a conventional modified light source filter (for example, a filter having a cross-shaped light shielding portion) is used for such a discrete secondary light source, the reticle may be formed depending on the shape of the array of the secondary light source (lens element). It is said that two sets of periodic patterns (hereinafter referred to as a vertical pattern and a horizontal pattern) arranged in each of two directions (vertical direction and horizontal direction) which are substantially orthogonal to each other have different focal depths. There was a problem.

【0005】本発明は以上の問題を鑑みてなされたもの
であり、高解像度、かつ大焦点深度の投影露光が可能
で、しかも縦方向パターンと横方向パターンとの各々の
焦点深度をほぼ等しくできる絞り(変形光源フィルタ
ー)を備えた投影露光装置を提供することを目的として
いる。
The present invention has been made in view of the above problems. It is possible to perform projection exposure with high resolution and a large depth of focus, and to make the depths of focus of the vertical pattern and the horizontal pattern substantially equal. It is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus provided with a diaphragm (deformed light source filter).

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ため本発明においては、照明光学系中のマスク(R)の
パターン面に対するフーリエ変換面、もしくはその近傍
面に複数の光源像(Li)を2次元的に形成するフライ
アイ型インテグレータ(7)と、複数の光源像による光
量分布が照明光学系の光軸(AX)から偏心した複数の
局所領域(光透過部8a〜8d)の各々で極大となり、
かつ各局所領域内で第1の周期性パターン(14V)の
焦点深度に寄与する光源像と第2の周期性パターン(1
4H)の焦点深度に寄与する光源像とが同数となるよう
に、複数の光源像を部分的に遮光、又は減光する絞り部
材(遮光部8A、又は8B)とを設けるようにした。
In order to solve such a problem, according to the present invention, a plurality of light source images (Li) are formed on a Fourier transform surface of a pattern surface of a mask (R) in an illumination optical system or a surface in the vicinity thereof. Each of a fly-eye integrator (7) that two-dimensionally forms an image, and a plurality of local regions (light transmitting portions 8a to 8d) in which the light amount distribution by a plurality of light source images is decentered from the optical axis (AX) of the illumination optical system. Becomes maximum,
In addition, the light source image and the second periodic pattern (1) that contribute to the depth of focus of the first periodic pattern (14V) in each local region.
A diaphragm member (light-shielding portion 8A or 8B) for partially shielding or dimming a plurality of light source images is provided so that the number of light source images contributing to the depth of focus of 4H) is the same.

【0007】また、照明光学系中のマスク(R)のパタ
ーン面に対するフーリエ変換面、もしくはその近傍に複
数の光源像(Li)を2次元的に形成するフライアイ型
インテグレータ(7)と、複数の光源像による光量分布
が照明光学系の光軸(AX)から偏心した複数の局所領
域(光透過部8a〜8d)の各々で極大となり、かつフ
ーリエ変換面内で照明光学系の光軸(AX)を座標原点
とした直交座標系XYを規定したとき、各局所領域内の
光量分布の重心の直交座標系XY上における座標位置の
絶対値がX方向とY方向とでほぼ等しくなるように、複
数の光源像を部分的に遮光、又は減光する絞り部材(遮
光部8C)とを設けるようにした。
Further, a fly-eye type integrator (7) for two-dimensionally forming a plurality of light source images (Li) on or near the Fourier transform surface of the pattern surface of the mask (R) in the illumination optical system, and a plurality of fly eye type integrators (7). The light amount distribution by the light source image becomes maximum in each of the plurality of local regions (light transmitting portions 8a to 8d) decentered from the optical axis (AX) of the illumination optical system, and the optical axis of the illumination optical system (in the Fourier transform plane) ( When the orthogonal coordinate system XY whose origin is AX) is defined, the absolute value of the coordinate position on the orthogonal coordinate system XY of the center of gravity of the light amount distribution in each local area should be substantially equal in the X and Y directions. A diaphragm member (light-shielding portion 8C) that partially shields or dims a plurality of light source images is provided.

【0008】[0008]

【作用】本発明では、フライアイ型インテグレータ(フ
ライアイレンズ)の射出側焦点面(マスクのパターン面
の光学的フーリエ変換面)内に形成される複数の光源像
は、その位置に応じて特定方向、及び特定ピッチのマス
クパターンの焦点深度を増大する効果があることに着目
し、特にマスクパターン中の縦方向パターンと横方向パ
ターンとの各々に対する焦点深度を共に増大する光源像
を選択的に利用することとした。このため、縦方向パタ
ーンと横方向パターンの各々について良好な焦点深度を
得ることができる。具体的には、絞り部材の1つの光透
過部(局所領域)に着目すると、縦方向パターンと横方
向パターンのいずれか一方に対して焦点深度を拡大する
上で特に有効な光源像とあまり有効ではない光源像との
割合(個数の比)と、もう一方のパターンに対して特に
有効な光源像とあまり有効ではない光源像との割合とを
ほぼ等しくする。換言すれば、縦方向パターンと横方向
パターンの両方に焦点深度を拡大する上で有効な光源
像、及び縦方向パターン、又は横方向パターンのみに焦
点深度を拡大する上で有効な光源像を縦方向パターンと
横方向パターンとで同数として使用することとした。あ
るいは、1つの光透過部内の光量分布の重心の座標位置
の絶対値がX方向とY方向とでほぼ等しくなるように、
縦方向パターンと横方向パターンの両方に焦点深度を拡
大する上で有効な光源像、及び光透過部内で両パターン
に有効な光源像以外の少なくとも1つの光源像を選択し
て使用することとした。このため、絞り部材による光量
損失、及びレチクル(又はウエハ)上での照度均一性の
低下を最小限に抑えつつ、縦方向パターンと横方向パタ
ーンとの各々に対する焦点深度をほぼ等しく、かつ共に
増大することが可能となる。
According to the present invention, a plurality of light source images formed on the exit side focal plane of the fly-eye type integrator (fly-eye lens) (optical Fourier transform plane of the pattern surface of the mask) are specified according to their positions. Focusing on the effect of increasing the depth of focus of a mask pattern of a specific pitch and a particular direction, in particular, a light source image that increases both the depth of focus for each of the vertical pattern and the horizontal pattern in the mask pattern is selectively selected. I decided to use it. Therefore, good depth of focus can be obtained for each of the vertical pattern and the horizontal pattern. Specifically, focusing on one light transmitting portion (local area) of the diaphragm member, a light source image that is particularly effective in expanding the depth of focus with respect to either the vertical pattern or the horizontal pattern, and a very effective light source image. The ratio (the ratio of the numbers) of the light source image that is not effective and the ratio of the light source image that is particularly effective and the light source image that is not very effective for the other pattern are made substantially equal. In other words, a light source image effective for expanding the depth of focus in both the vertical pattern and the horizontal pattern, and a light source image effective for expanding the depth of focus only in the vertical pattern or the horizontal pattern are vertically generated. The same number is used for the directional pattern and the lateral pattern. Alternatively, the absolute value of the coordinate position of the center of gravity of the light amount distribution in one light transmitting portion may be substantially equal in the X direction and the Y direction,
A light source image effective for expanding the depth of focus for both the vertical pattern and the horizontal pattern, and at least one light source image other than the light source image effective for both patterns in the light transmitting portion are selected and used. . Therefore, the loss of light amount due to the diaphragm member and the deterioration of the illuminance uniformity on the reticle (or wafer) are minimized, and the depths of focus for the vertical pattern and the horizontal pattern are substantially equal and both are increased. It becomes possible to do.

【0009】[0009]

【実施例】図1は本発明の実施例による投影露光装置の
概略的な構成を示し、水銀灯等の光源1より放射される
照明光束3は楕円鏡2で反射、焦光され、折り曲げミラ
ー5を介してインプットレンズ系4、6によりほぼ平行
光束となってフライアイレンズ7に入射する。ここで、
フライアイレンズ7を構成する複数のレンズエレメント
7aの各入射側面はレチクルRのパターン面とほぼ共役
(結像関係)となっている。また、各レンズエレメント
7aの射出側面には光源1の像(2次光源)が形成され
るとともに、フライアイレンズ7の射出側面はレチクル
Rのパターン面に対して光学的にフーリエ変換の関係と
なっている。本実施例では、フライアイレンズ7の射出
面近傍に変形光源フィルター(本発明の絞り部材)8を
設けるものとする。変形光源フィルター8は4つの光透
過部8a〜8d(ここでは8a、8bのみ図示)を有す
るが、その具体的な形状については後述する。尚、フラ
イアイレンズ7は各レンズエレメント7aの射出面から
光軸AX方向に所定距離だけ離れた面内に光源1の像を
形成するものでも良い。このとき、変形光源フィルター
8は上記面(フライアイレンズ7の射出側焦点面)に配
置される。ところで、変形光源フィルター8は他の形状
のフィルター、例えば輪帯絞り、あるいは通常形状(円
形、又は矩形状)の開口絞り9とともに保持部材(例え
ばターレット板、スライダ等)10に一体に固定されて
おり、駆動系10aによって交換可能に照明光路中に配
置される。
1 shows a schematic structure of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. An illumination light beam 3 emitted from a light source 1 such as a mercury lamp is reflected and focused by an elliptic mirror 2 and a bending mirror 5 is provided. The light beams are made into substantially parallel light beams by the input lens systems 4 and 6 and are incident on the fly-eye lens 7. here,
Each incident side surface of the plurality of lens elements 7a forming the fly-eye lens 7 is substantially conjugate (image forming relationship) with the pattern surface of the reticle R. An image of the light source 1 (secondary light source) is formed on the exit side surface of each lens element 7a, and the exit side surface of the fly-eye lens 7 is optically Fourier-transformed with respect to the pattern surface of the reticle R. Has become. In this embodiment, a modified light source filter (diaphragm member of the present invention) 8 is provided near the exit surface of the fly-eye lens 7. The modified light source filter 8 has four light transmitting portions 8a to 8d (only 8a and 8b are shown here), and the specific shape thereof will be described later. The fly-eye lens 7 may form an image of the light source 1 in a plane separated from the exit surface of each lens element 7a by a predetermined distance in the optical axis AX direction. At this time, the modified light source filter 8 is arranged on the above-mentioned surface (focal plane on the exit side of the fly-eye lens 7). By the way, the modified light source filter 8 is integrally fixed to a holding member (for example, a turret plate, a slider, etc.) 10 together with a filter of another shape, for example, a ring diaphragm, or an aperture diaphragm 9 having a normal shape (circular or rectangular shape). And is arranged in the illumination optical path in a replaceable manner by the drive system 10a.

【0010】さて、変形光源フィルター8(光透過部)
を透過した照明光束13は、コンデンサーレンズ群1
1、及びミラー12を介してレチクルRのパターン14
を照明する。パターン14を透過、回折した光は投影光
学系15により集光結像され、ウエハ16上にパターン
14の像を形成する。ウエハ16は、モータ18により
2次元移動可能なステージ17に載置されている。とこ
ろで、図1において照明光束13のレチクルパターン1
4への入射角θは、変形光源フィルター8の形状(光透
過部、すなわち2次光源の各位置)に応じて決まる。主
制御系20は、レチクルの種類やそのパターンの微細度
(線幅、ピッチ)、周期方向等に基づいて、レチクルパ
ターン14に最も見合った(最適な)フィルターを、駆
動系10aを介して照明光路中に配置(設定)する他、
装置全体を統括制御する。
Now, the modified light source filter 8 (light transmitting portion)
The illumination light flux 13 that has passed through is the condenser lens group 1
1 and the pattern 14 of the reticle R via the mirror 12.
Illuminate. The light transmitted through the pattern 14 and diffracted is focused and imaged by the projection optical system 15 to form an image of the pattern 14 on the wafer 16. The wafer 16 is mounted on a stage 17 which can be two-dimensionally moved by a motor 18. By the way, in FIG. 1, the reticle pattern 1 of the illumination light flux 13
The incident angle θ on the light source 4 is determined according to the shape of the modified light source filter 8 (light transmitting portion, that is, each position of the secondary light source). The main control system 20 illuminates, through the drive system 10a, a filter most suitable (optimal) for the reticle pattern 14 based on the type of reticle, the fineness of the pattern (line width, pitch), the cycle direction, and the like. In addition to placing (setting) in the optical path,
Controls the entire device.

【0011】図2(A)はレチクルRの概略構成を示し
ており、レチクルR中の有効エリア(パターンエリア)
PAは半導体集積回路の形状に合わせて長方形となって
いる。ここではレチクルパターン14として、縦方向パ
ターン(X方向に配列された周期性パターン)14Vと
横方向パターン(Y方向に配列された周期性パターン)
14Hとを含むものとした。
FIG. 2A shows a schematic structure of the reticle R, which is an effective area (pattern area) in the reticle R.
The PA has a rectangular shape according to the shape of the semiconductor integrated circuit. Here, as the reticle pattern 14, a vertical pattern (a periodic pattern arranged in the X direction) 14V and a horizontal pattern (a periodic pattern arranged in the Y direction).
14H.

【0012】図2(B)は図2(A)に示したレチクル
R、すなわち長方形の有効エリアPAに対して均一な照
明を行うのに好適なフライアイレンズ7、特に射出側面
の形状の一例を示しており、各レンズエレメント7aは
有効エリアPAにほぼ相似なる長方形となっている。各
エレメント7aの中央部の黒丸Liは、各エレメントに
より形成される光源1の像(2次光源)を示している。
フライアイレンズ7の入射側面も射出側面と同一形状で
あるが、入射側面での照度分布はほぼ一様であり、さら
に各エレメント7aを射出した照明光束が有効エリアP
Aに重畳されてパターン面上での照度を均一化する。フ
ライアイレンズ7の入射側面とレチクルパターン面とは
結像関係になっているので、フライアイレンズ7は各レ
ンズエレメント7aの形状が有効エリアPAの形状と相
似となっている場合に、光量的に最も効率良くレチクル
Rを照明することができる。
FIG. 2B shows an example of the shape of the fly-eye lens 7, which is suitable for uniformly illuminating the reticle R shown in FIG. 2A, that is, the rectangular effective area PA, particularly the exit side surface. And each lens element 7a has a rectangular shape substantially similar to the effective area PA. A black circle Li at the center of each element 7a indicates an image (secondary light source) of the light source 1 formed by each element.
Although the incident side surface of the fly-eye lens 7 has the same shape as the exit side surface, the illuminance distribution on the incident side surface is substantially uniform, and the illumination light flux emitted from each element 7a is effective area P.
It is superimposed on A to make the illuminance on the pattern surface uniform. Since the incident side surface of the fly-eye lens 7 and the reticle pattern surface are in an image-forming relationship, when the shape of each lens element 7a is similar to the shape of the effective area PA, the fly-eye lens 7 has a light quantity. The reticle R can be illuminated most efficiently.

【0013】さて、図2(B)の如き離散的な2次光源
分布のうち、照明光学系の光軸AX近傍の光源Liは、
投影光学系の解像度や焦点深度の点から好ましい光源で
はない。一方、光軸AXから遠い光源Liについても、
特定方向のパターンに対しては焦点深度の点で好ましく
ない。このことについては、1992年SPIE Optical/Laser
Microlithography V Vol.1674-63 "New Imaging Tech
nique for 64M DRAM"等で報告されている。例えば、図
2(A)中の縦方向パターン14Vに対しては、図6
(A)中に示す2つの領域(斜線部)LV内の2次光源
(黒丸)が焦点深度の点で特に有効である。一方、横方
向パターン14Hに対しては、図6(B)中に示す2つ
の領域(斜線部)LH内の2次光源(黒丸)が焦点深度
の点で特に有効である。尚、領域LV、LHは共に各パ
ターンのピッチによってその位置が異なるものである。
また、図6(A)、(B)は共にフライアイレンズの射
出側面を表しており、図2(B)のフライアイレンズと
形状、配列(レメントの数等)は異なっているが、その
方向性(紙面内の回転)は同一となっているものとす
る。これは後述する図3、図4、図5のフライアイレン
ズについても同様である。
In the discrete secondary light source distribution as shown in FIG. 2B, the light source Li near the optical axis AX of the illumination optical system is
It is not a preferable light source in view of the resolution and depth of focus of the projection optical system. On the other hand, for the light source Li far from the optical axis AX,
It is not preferable in terms of depth of focus for a pattern in a specific direction. About this, 1992 SPIE Optical / Laser
Microlithography V Vol.1674-63 "New Imaging Tech
nique for 64M DRAM "and the like. For example, for the vertical pattern 14V in FIG.
The secondary light source (black circle) in the two areas (hatched portions) LV shown in (A) is particularly effective in terms of the depth of focus. On the other hand, for the lateral pattern 14H, the secondary light source (black circle) in the two regions (hatched portions) LH shown in FIG. 6B is particularly effective in terms of the depth of focus. The positions of the regions LV and LH are different depending on the pitch of each pattern.
Further, FIGS. 6A and 6B both show the exit side surface of the fly-eye lens, and the shape and arrangement (the number of elements, etc.) are different from those of the fly-eye lens in FIG. 2B. It is assumed that the directionality (rotation within the plane of the paper) is the same. This also applies to the fly-eye lenses in FIGS. 3, 4, and 5 described later.

【0014】実際のレチクルパターンでは縦方向パター
ンと横方向パターンとを多く含むので、2次光源として
も縦方向と横方向との両方に好都合な領域を選択する。
すなわち、領域LVとLHとの共通領域を選択すれば良
いことになる。但し、上記手法により2次光源を選択す
ると、2次光源の数(有効なレンズエレメントの数)が
減少し、従って照明光量の大幅な低下やレチクル面上で
の照度均一性の劣化を招くことになる。
Since an actual reticle pattern includes many vertical and horizontal patterns, an area that is convenient both in the vertical and horizontal directions is selected as the secondary light source.
That is, it suffices to select the common area of the areas LV and LH. However, when the secondary light source is selected by the above method, the number of secondary light sources (the number of effective lens elements) is reduced, and thus the illumination light amount is significantly reduced and the illuminance uniformity on the reticle surface is deteriorated. become.

【0015】図3は本発明の第1実施例による変形光源
フィルター8の具体的な構成を示し、図中の斜線部8A
は遮光部を表している。図3では、縦方向パターンと横
方向パターンとの両方に有効な2次光源部(図6中の領
域LVとLHとの重なり部分に相当)を全て光透過部と
し、かつ縦方向パターンと横方向パターンとのいずれか
一方に対してのみ特に有効な数個の2次光源(レンズエ
レメント)についても光透過部としたものである。
FIG. 3 shows a concrete structure of the modified light source filter 8 according to the first embodiment of the present invention, in which a hatched portion 8A in the drawing is shown.
Indicates a light shielding part. In FIG. 3, all of the secondary light source units (corresponding to the overlapping portions of the regions LV and LH in FIG. 6) effective for both the vertical pattern and the horizontal pattern are used as the light transmitting unit, and the vertical pattern and the horizontal pattern are used. Several secondary light sources (lens elements) that are particularly effective only for one of the directional patterns are also used as the light transmitting portions.

【0016】図3において1つの光透過部8aに着目す
ると、破線7e内の6個の2次光源は縦方向パターンと
横方向パターンとの両方に有効な光源である。また、2
個の2次光源7Vは焦点深度の点で縦方向パターン14
Vにのみに有効であり、さらに2個の2次光源7Hは焦
点深度の点で横方向パターン14Hにのみに有効な光源
である。このことは、他の3つの光透過部8b、8c、
8dについても全く同様である。
Focusing on one light transmitting portion 8a in FIG. 3, the six secondary light sources within the broken line 7e are effective light sources for both the vertical pattern and the horizontal pattern. Also, 2
The secondary light source 7V has a vertical pattern 14 in terms of the depth of focus.
It is effective only for V, and the two secondary light sources 7H are effective only for the lateral pattern 14H in terms of depth of focus. This means that the other three light transmitting parts 8b, 8c,
The same applies to 8d.

【0017】従って縦方向パターンについてみると、焦
点深度の上で有効な2次光源は(6+2)×4=32
個、あまり有効でない2次光源(7H)は2×4=8個
となっている。一方、横方向パターンについてみると、
焦点深度の上で有効な2次光源は(6+2)×4=32
個、あまり有効でない2次光源(7V)は2×4=8個
となっている。すなわち焦点深度の上で有効な2次光源
の数とあまり有効でない2次光源の数との比が、縦方向
パターンと横方向パターンとで等しくなっている。以上
のことから、図3に示す如き変形光源フィルターを用い
ることにより、照明光量の損失や照度均一性の低下を防
ぎつつ、縦方向パターンと横方向パターンとの各々の焦
点深度をほぼ等しく、かつ共に十分大きくなる変形光源
を実現することができる。
Therefore, regarding the vertical pattern, the effective secondary light source on the depth of focus is (6 + 2) × 4 = 32
The number of secondary light sources (7H) that are not so effective is 2 × 4 = 8. On the other hand, looking at the horizontal pattern,
The effective secondary light source on the depth of focus is (6 + 2) × 4 = 32
The number of secondary light sources (7 V) that are not so effective is 2 × 4 = 8. That is, the ratio of the number of effective secondary light sources to the number of ineffective secondary light sources in the depth of focus is equal in the vertical pattern and the horizontal pattern. From the above, by using the modified light source filter as shown in FIG. 3, while preventing the loss of the illumination light amount and the deterioration of the illuminance uniformity, the depths of focus of the vertical pattern and the horizontal pattern are substantially equal, and It is possible to realize a deformed light source that is sufficiently large.

【0018】尚、本実施例による変形光源フィルター
は、簡単に言えば縦方向パターンと横方向パターンとの
いずれか一方のみに有効な2次光源の数を両者で同数と
すれば良い。このとき、例えば縦方向パターンのみに有
効な2次光源(換言すれば横方向パターンに対してあま
り有効ではない2次光源)は、光軸AXに関して紙面内
左右方向で同数(本実施例では4個ずつ)にすると良
い。このことは、横方向パターンについても同様であ
る。
In the modified light source filter according to this embodiment, simply, the number of secondary light sources effective for only one of the vertical pattern and the horizontal pattern may be the same for both. At this time, for example, the secondary light sources that are effective only for the vertical pattern (in other words, the secondary light sources that are not so effective for the horizontal pattern) have the same number (4 in this embodiment) in the left-right direction on the paper surface with respect to the optical axis AX. It is good to set each one. This also applies to the horizontal pattern.

【0019】さて、図3に示した変形光源フィルター
(遮光部8A)の形状は、フライアイレンズ7の各レン
ズエレメント7aの配列(形状)に倣うようにした。換
言すれば、遮光部8Aと光透過部との境界部(エッジ
部)がエレメント間の境界線にほぼ沿うようにした。す
なわち、変形光源フィルター(遮光部)のエッジ部が離
散的な2次光源の各々と一致しないようにしてある。こ
れは、図1に示したフィルターの交換機構を設けた装置
において、フィルターの交換に伴うその設定位置ずれに
よる照明特性の変化(照明光量の変動等)を避けるため
である。このため、本実施例(図3)では遮光部8Aの
縦方向と横方向の各幅を共に、レンズエレメント7aの
幅の約2倍とした。ここでは縦、横方向共に2個ずつ2
次光源(レンズエレメント)を遮光したので、その遮光
幅を2倍に定めたが、一般には遮光すべきレンズエレメ
ントの幅のn倍(nは整数)とすれば良い。
The modified light source filter (light-shielding portion 8A) shown in FIG. 3 is designed to follow the arrangement (shape) of the lens elements 7a of the fly-eye lens 7. In other words, the boundary portion (edge portion) between the light-shielding portion 8A and the light-transmitting portion is substantially along the boundary line between the elements. That is, the edge portion of the modified light source filter (light shielding portion) does not coincide with each of the discrete secondary light sources. This is for avoiding a change in the illumination characteristic (a change in the illumination light amount, etc.) due to the positional displacement of the filter in the device provided with the filter exchange mechanism shown in FIG. For this reason, in this embodiment (FIG. 3), both the vertical and horizontal widths of the light shielding portion 8A are approximately twice the width of the lens element 7a. Here, 2 in each of the vertical and horizontal directions.
Since the next light source (lens element) is shielded from light, the light-shielding width is set to be twice, but in general, it may be n times (n is an integer) the width of the lens element to be shielded.

【0020】ところで、実際に投影露光装置で使用され
るレチクル(実レチクル)では、X方向パターンとY方
向パターンとが共に、特定のピッチだけのパターンのみ
から成るわけではなく、ある程度ピッチが粗いパター
ン、あるいは細かいピッチのパターンも混在する。この
ような実レチクルに対して、前述の如く横方向パターン
と縦方向パターンとに夫々好適な2次光源の形状(光源
像の数や位置)を厳密に規定することは難しい。なぜな
らば、実レチクルでは互いにピッチが異なる複数のパタ
ーンの各々でその最適な2次光源の形状が異なるためで
ある。
By the way, in the reticle (actual reticle) actually used in the projection exposure apparatus, both the X-direction pattern and the Y-direction pattern do not consist only of patterns having a specific pitch, but a pattern having a coarse pitch to some extent. , Or a pattern with a fine pitch is mixed. For such an actual reticle, it is difficult to precisely define the shapes of secondary light sources (the number and position of light source images) that are suitable for the horizontal pattern and the vertical pattern, respectively, as described above. This is because in an actual reticle, the optimum shape of the secondary light source differs for each of a plurality of patterns having different pitches.

【0021】そこで、前述の実施例では縦方向パターン
と横方向パターンとの各々に有効な2次光源の数を揃え
る(同数とする)方法について述べたが、本発明の第2
実施例として実レチクル上のX方向パターンとY方向パ
ターンとの各々に対する焦点深度の増大効果への寄与が
全ての2次光源で平均して等しくなるようにする方法に
ついて説明する。尚、本実施例でも図3に示した変形光
源フィルター(遮光部8A)を前提として説明を行うも
のとする。
Therefore, in the above-described embodiment, the method of making the number of secondary light sources effective for each of the vertical pattern and the horizontal pattern (equal to the same number) has been described.
As an example, a method will be described in which the contribution to the effect of increasing the depth of focus for each of the X-direction pattern and the Y-direction pattern on the actual reticle is made equal on average for all secondary light sources. In the present embodiment as well, description will be made on the premise of the modified light source filter (light-shielding portion 8A) shown in FIG.

【0022】さて、本実施例では図3中で光軸AXを座
標原点とした直交座標系XYを規定し、図3中の全ての
レンズエレメントのうち、光透過部8a内のレンズエレ
メントのみに着目する。また、各レンズエレメントの大
きさは横(X)方向:6、縦(Y)方向:8(但し、単
位は任意)であるものとする。このとき、10個の2次
光源の各々の直交座標系XY上での座標位置は、 X=9、15、21、27、33 Y=12、20、28 の組み合わせとなる。例えば2個の2次光源7Hの各座
標位置は、(9、20)、(33、12)として表され
る。
In this embodiment, an orthogonal coordinate system XY having the optical axis AX as a coordinate origin is defined in FIG. 3, and only the lens element in the light transmitting portion 8a among all the lens elements in FIG. 3 is defined. Pay attention. The size of each lens element is 6 in the horizontal (X) direction and 8 in the vertical (Y) direction (however, the unit is arbitrary). At this time, the coordinate position of each of the 10 secondary light sources on the orthogonal coordinate system XY is a combination of X = 9, 15, 21, 27, 33 Y = 12, 20, 28. For example, the coordinate positions of the two secondary light sources 7H are represented as (9, 20) and (33, 12).

【0023】そこで、光透過部8a内の10個の2次光
源(光量分布)の重心を求めると、その座標位置は(2
0.4、18.4)となる。すなわち10個の2次光源
は全体として(光量重心として)、X方向パターンとY
方向パターンとの各々に対してほぼ均等に焦点深度を増
大することができることになる。ここでは光透過部8a
のみについて説明したが、残りの3つの光透過部8b、
8c、8dでも全く同様である。
Therefore, when the centroids of the 10 secondary light sources (light quantity distribution) in the light transmitting portion 8a are obtained, the coordinate position is (2
0.4, 18.4). That is, the ten secondary light sources as a whole (as the light amount center of gravity) have the X direction pattern and the Y direction.
The depth of focus can be increased almost evenly for each of the directional patterns. Here, the light transmitting portion 8a
Only the three light transmitting portions 8b,
The same applies to 8c and 8d.

【0024】以上のように本実施例では、各光透過部の
光量重心のX座標(絶対値)とY座標(絶対値)との差
が零、ないし上記例のようにX座標(又はY座標)の絶
対値の一割程度以内であれば良い。これにより、本実施
例でも照明光量の損失や照度均一性の低下を防ぎつつ、
X方向パターンとY方向パターンとの各々に対してほぼ
均等に、かつ焦点深度を増大することが可能となる。こ
こでは図3に示した第1実施例の変形光源フィルターを
そのまま用いて説明を行ったため、縦方向パターンと横
方向パターンとの各々に有効な2次光源は同数となって
いる。しかしながら、本実施例では縦方向パターンと横
方向パターンとに有効な2次光源が同数でなくても良
く、要は上記差が零、ないし一割程度の差以内となって
いれば良い。
As described above, in the present embodiment, the difference between the X coordinate (absolute value) and the Y coordinate (absolute value) of the light amount centroid of each light transmitting portion is zero, or the X coordinate (or Y) as in the above example. The absolute value of (coordinates) may be within about 10%. As a result, even in this embodiment, while preventing the loss of the illumination light amount and the deterioration of the illuminance uniformity,
It is possible to increase the depth of focus almost evenly for each of the X-direction pattern and the Y-direction pattern. Since the modified light source filter of the first embodiment shown in FIG. 3 is used here as it is, the effective number of secondary light sources for each of the vertical pattern and the horizontal pattern is the same. However, in the present embodiment, the number of effective secondary light sources for the vertical pattern and the horizontal pattern does not have to be the same, and the point is that the difference is zero or less than about 10%.

【0025】ところで、レチクル上の縦方向パターンと
横方向パターンとがより微細化すると、2次光源中の焦
点深度増大に有効な領域(光透過部の光量分布の重心位
置)は図6(A)、(B)に示した領域LV、LHより
も外側(光軸AXから離れる方向)へシフトすることに
なる。このような場合には、図5に示すような変形光源
フィルター(8C)を用いるようにし、図3のフィルタ
ー(8A)に比べてより外側の2次光源を透過させるよ
うにする。一方、縦、横方向パターンのピッチが粗くな
る場合には、図4に示すような変形光源フィルター(8
B)を用いるようにし、図3のフィルター(8A)に比
べてより内側の2次光源を透過させるようにする。
By the way, when the vertical pattern and the horizontal pattern on the reticle are further miniaturized, the area effective for increasing the depth of focus in the secondary light source (the position of the center of gravity of the light quantity distribution of the light transmitting portion) is shown in FIG. ) And (B) are shifted to the outside (direction away from the optical axis AX) of the regions LV and LH. In such a case, a modified light source filter (8C) as shown in FIG. 5 is used, and a secondary light source outside the filter (8A) of FIG. 3 is transmitted. On the other hand, when the pitch of the vertical and horizontal patterns becomes coarse, the modified light source filter (8
B) is used so that the secondary light source more inside than the filter (8A) in FIG. 3 is transmitted.

【0026】ここで、図4に示す変形光源フィルター8
Bは第1実施例と同様に、縦方向パターンと横方向パタ
ーンとに有効な2次光源が同数となっている。図4の右
上部(光透過部に対応)に着目すると、縦方向パターン
に有効な2次光源は破線7e内の6個、及び2次光源7
Vの計8個であり、横方向パターンに有効な2次光源は
破線7e内の6個、及び2次光源7Hの計8個である。
このときの光量重心を求めると、その座標位置は(1
8.0、18.4)となる。
Here, the modified light source filter 8 shown in FIG.
Similar to the first embodiment, B has the same number of effective secondary light sources for the vertical pattern and the horizontal pattern. Focusing on the upper right part of FIG. 4 (corresponding to the light transmitting part), the secondary light sources effective for the vertical pattern are six in the broken line 7e and the secondary light source 7.
There are a total of eight Vs, and there are six secondary light sources effective in the horizontal pattern, which are within the broken line 7e and eight secondary light sources 7H.
When the center of gravity of the light quantity at this time is calculated, the coordinate position is (1
8.0, 18.4).

【0027】また、図5に示す変形光源フィルター8C
は第2実施例によるフィルターの一例である。図5の右
上部に着目すると、縦方向パターンに有効な2次光源は
破線7e内の6個、及び2次光源7Vの計8個であり、
横方向パターンに有効な2次光源は破線7e内き6個、
及び2次光源7Hの計7個である。すなわち、縦方向パ
ターンと横方向パターンとに有効な2次光源は同数とな
っていない。さらに図5では、縦方向パターンと横方向
パターンのいずれにもあまり有効でない2次光源7Gが
1個だけ存在している。しかしながら、図5の右上部で
の光量重心を求めると、その座標位置は(20.4、1
9.2)となる。すなわち、X座標とY座標との絶対値
の差がX座標(又はY座標)の一割程度以内となってお
り、光量重心としてはX方向とY方向とでほぼ同等の値
となる。従って、種々のピッチのパターンが混在する実
レチクルであっても、光量損失及び照度均一性の低下を
最小限に抑えつつ、X方向パターンとY方向パターンと
の各々に対して実用上ほぼ均等に焦点深度を増大するこ
とが可能となる。
The modified light source filter 8C shown in FIG.
Is an example of the filter according to the second embodiment. Focusing on the upper right part of FIG. 5, there are 6 secondary light sources effective in the vertical pattern in the broken line 7e and 8 secondary light sources 7V in total,
The secondary light sources that are effective for the horizontal pattern are 6 in the broken line 7e,
And a total of seven secondary light sources 7H. That is, the number of effective secondary light sources for the vertical pattern and the horizontal pattern is not the same. Further, in FIG. 5, there is only one secondary light source 7G that is not very effective in both the vertical pattern and the horizontal pattern. However, when the center of gravity of the light quantity in the upper right part of FIG. 5 is obtained, its coordinate position is (20.4, 1
9.2). That is, the difference between the absolute values of the X coordinate and the Y coordinate is within about 10% of the X coordinate (or the Y coordinate), and the light amount center of gravity has almost the same value in the X direction and the Y direction. Therefore, even with an actual reticle in which patterns of various pitches are mixed, practically evenly uniform patterns can be obtained for each of the X-direction pattern and the Y-direction pattern while minimizing the loss of light amount and the deterioration of illuminance uniformity. It is possible to increase the depth of focus.

【0028】以上の第1、第2実施例では、変形光源フ
ィルターの1つの光透過部に着目すると、X方向パター
ンとY方向パターンの両方に有効な2次光源(図3〜図
5では破線7e内の6個)の他に、少なくとも1つの2
次光源を選択して使用することで、光量損失及び照度均
一性の低下を最小限に抑えるようにした。特に第1実施
例では、X方向パターンのみに有効な2次光源とY方向
のみに有効な2次光源とが同数となるように2次光源を
選択するようにした。一方、第2実施例ではX方向パタ
ーンとY方向パターンとに有効な2次光源が同数となら
なくても良く、さらにX方向パターンとY方向パターン
の両方にあまり有効ではない2次光源を選択しても良
い。すなわち、光量重心のX座標(絶対値)とY座標
(絶対値)とがほぼ等しくなるように2次光源を選択す
るようにした。このため、X方向パターンとY方向パタ
ーンとの各々の焦点深度がほぼ等しく、かつ十分増大す
る変形光源を実現することが可能となる。また、X方向
パターンとY方向パターンとでその転写像に線幅差が生
じることもない。
In the above first and second embodiments, focusing on one light transmitting portion of the modified light source filter, the secondary light source effective for both the X-direction pattern and the Y-direction pattern (broken lines in FIGS. 3 to 5). 6 in 7e) and at least one 2
By selecting and using the secondary light source, it is possible to minimize the loss of light amount and the deterioration of illuminance uniformity. Particularly, in the first embodiment, the secondary light sources are selected so that the number of secondary light sources effective only in the X direction pattern and the number of secondary light sources effective only in the Y direction are the same. On the other hand, in the second embodiment, the number of effective secondary light sources for the X-direction pattern and the Y-direction pattern does not have to be the same, and a secondary light source that is not so effective for both the X-direction pattern and the Y-direction pattern is selected. You may. That is, the secondary light source is selected so that the X-coordinate (absolute value) and the Y-coordinate (absolute value) of the center of gravity of the light amount are substantially equal. Therefore, it is possible to realize a modified light source in which the depths of focus of the X-direction pattern and the Y-direction pattern are substantially equal to each other and are sufficiently increased. Further, there is no difference in line width between the transferred images of the X-direction pattern and the Y-direction pattern.

【0029】ところで、以上の各実施例では変形光源フ
ィルター8をフライアイレンズ7の射出側焦点面に配置
したが、その以外、例えばその共役面(レチクルパター
ンの光学的なフーリエ変換面)近傍に配置しても良い。
また、変形光源フィルターをフライアイレンズ7の入射
面(レチクルパターンとほぼ共役な面)近傍に配置して
も良い。さらに、変形光源フィルターの遮光部(8A
等)を減光部としても良い。尚、変形光源フィルターを
液晶表示素子やエレクトロクロミック素子等を用いた可
変絞りとしても構わない。
By the way, although the modified light source filter 8 is arranged on the exit side focal plane of the fly-eye lens 7 in each of the above embodiments, other than that, for example, in the vicinity of its conjugate plane (optical Fourier transform plane of the reticle pattern). You may arrange.
Further, the modified light source filter may be arranged in the vicinity of the incident surface of the fly-eye lens 7 (a surface which is substantially conjugate with the reticle pattern). In addition, the light shielding part of the modified light source filter (8A
Etc.) may be used as the dimming unit. The modified light source filter may be a variable diaphragm using a liquid crystal display element or an electrochromic element.

【0030】また、図1の装置では1組のフライアイレ
ンズのみを配置していたが、例えば特開昭63−665
53号公報に開示されているように2組のフライアイレ
ンズを直列配置しても良い。この場合、本発明による変
形光源フィルターは、1段目(光源側)のフライアイレ
ンズ、又は2段目(レチクル側)のフライアイレンズの
入射側面、あるいは射出側面のいずれに配置しても良
い。尚、2段目のフライアイレンズの射出側面近傍に変
形光源フィルターを配置するときは、各レンズエレメン
トの射出面に形成される複数(1段目のフライアイレン
ズのレンズエレメントの本数に対応)の3次光源を、先
の実施例と全く同様にエレメント単位で遮光(又は減
光)することになる。
Further, in the apparatus of FIG. 1, only one set of fly-eye lens is arranged, but, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-665.
As disclosed in Japanese Patent No. 53, two sets of fly-eye lenses may be arranged in series. In this case, the modified light source filter according to the present invention may be arranged on either the incident side surface or the exit side surface of the first-stage (light source side) fly-eye lens or the second-stage (reticle side) fly-eye lens. . When the modified light source filter is arranged near the exit side of the second-stage fly-eye lens, a plurality of lenses are formed on the exit side of each lens element (corresponding to the number of lens elements of the first-stage fly-eye lens). The third light source of (3) is shielded (or dimmed) in element units in exactly the same manner as in the previous embodiment.

【0031】さらに、以上の各実施例ではフライアイレ
ンズの外形を規定する遮光部(外形絞り)を示していな
かったが、迷光の遮光等のために当該遮光部を設けても
良い。このとき、遮光部はそのエッジ部がレンズエレメ
ントの配列に倣うように形成すると良い。また、この遮
光部によって2次光源のいくつかを遮光するようにして
も構わない。尚、図1に示した投影露光装置の露光用光
源1は水銀ランプ以外、例えばエキシマレーザ、金属蒸
気レーザやYAGレーザ等の高調波、X線等を用いても
構わない。
Furthermore, in each of the above embodiments, the light shielding portion (outer shape diaphragm) that defines the outer shape of the fly-eye lens is not shown, but the light shielding portion may be provided for shielding stray light or the like. At this time, the light shielding portion may be formed so that its edge portion follows the arrangement of the lens elements. Further, some of the secondary light sources may be shielded by this light shielding portion. The exposure light source 1 of the projection exposure apparatus shown in FIG. 1 may use, for example, a harmonic wave of an excimer laser, a metal vapor laser, a YAG laser, an X-ray, or the like, instead of the mercury lamp.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、変形光源
フィルターの形状をフライアイ型インテグレータのレン
ズエレメントの配列に応じて最適化したので、照明光量
の損失や照度均一性の低下等を抑えつつ、縦方向パター
ンと横方向パターンとの両方の焦点深度をほぼ等しく、
かつ共に増大することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the shape of the modified light source filter is optimized according to the arrangement of the lens elements of the fly-eye type integrator, so that the loss of the illumination light amount and the deterioration of the illuminance uniformity can be prevented. While suppressing, the depth of focus of both the vertical pattern and the horizontal pattern is almost equal,
And it is possible to increase together.

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

【図1】本発明の実施例による投影露光装置の概略的な
構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中のレチクル、及びフライアイレンズの構
成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a reticle and a fly-eye lens in FIG.

【図3】本発明の第1実施例による変形光源フィルター
の具体的な構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration of a modified light source filter according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図3に示した変形光源フィルターの変形例を示
す図。
FIG. 4 is a diagram showing a modified example of the modified light source filter shown in FIG.

【図5】本発明の第2実施例による変形光源フィルター
の具体的な構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a specific configuration of a modified light source filter according to a second embodiment of the present invention.

【図6】縦方向パターンと横方向パターンとの各々に有
効な2次光源を説明する図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a secondary light source effective for each of a vertical pattern and a horizontal pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 フライアイレンズ 8 変形光源フィルター 8A〜8C 遮光部 7 Fly-eye lens 8 Deformed light source filter 8A-8C Light-shielding part

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの照明光をほぼ均一な強度分布
に成形して、互いに直交する方向に配列された第1の周
期性パターンと第2の周期性パターンとを有するマスク
に照射する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を
感光基板上に結像投影する投影光学系とを備えた投影露
光装置において、 前記照明光学系中の前記マスクのパターン面に対するフ
ーリエ変換面、もしくはその近傍面に複数の光源像を形
成するフライアイ型インテグレータと;前記複数の光源
像による光量分布が前記照明光学系の光軸から偏心した
複数の局所領域の各々で極大となり、かつ該局所領域内
で前記第1の周期性パターンの焦点深度に寄与する光源
像と前記第2の周期性パターンの焦点深度に寄与する光
源像とが同数となるように、前記複数の光源像を部分的
に遮光、又は減光する絞り部材とを備えたことを特徴と
する投影露光装置。
1. Illumination for illuminating illumination light from a light source on a mask having a first periodic pattern and a second periodic pattern arranged in directions orthogonal to each other and shaping the illumination light into a substantially uniform intensity distribution. In a projection exposure apparatus including an optical system and a projection optical system for image-projecting an image of the pattern of the mask on a photosensitive substrate, a Fourier transform surface for the pattern surface of the mask in the illumination optical system, or a vicinity thereof. A fly-eye type integrator that forms a plurality of light source images on a surface; and a light amount distribution due to the plurality of light source images becomes maximum in each of a plurality of local regions decentered from the optical axis of the illumination optical system, and within the local region The light source images contributing to the depth of focus of the first periodic pattern and the light source images contributing to the depth of focus of the second periodic pattern have the same number of partial light source images. Shading, or a projection exposure apparatus characterized by comprising a stop member for dimming.
【請求項2】 前記絞り部材は、前記第1の周期性パタ
ーンの焦点深度に寄与する光源像の数とあまり寄与しな
い光源像の数との比と、前記第2の周期性パターンの焦
点深度に寄与する光源像の数とあまり寄与しない光源像
の数との比とをほぼ等しくするように、前記複数の光源
像を部分的に遮光、又は減光することを特徴とする請求
項1に記載の投影露光装置。
2. The aperture member has a ratio of the number of light source images contributing to the depth of focus of the first periodic pattern to the number of light source images not contributing to the depth of focus, and the depth of focus of the second periodic pattern. 2. The plurality of light source images are partially shielded or dimmed so that the ratio of the number of light source images contributing to the light source image to the ratio of the number of light source images not contributing to the light source is substantially equal. The projection exposure apparatus described.
【請求項3】 光源からの照明光をほぼ均一な強度分布
に成形して、互いに直交する方向に配列された第1の周
期性パターンと第2の周期性パターンとを有するマスク
に照射する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を
感光基板上に結像投影する投影光学系とを備えた投影露
光装置において、 前記照明光学系中の前記マスクのパターン面に対するフ
ーリエ変換面、もしくはその近傍面に複数の光源像を形
成するフライアイ型インテグレータと;前記複数の光源
像による光量分布が前記照明光学系の光軸から偏心した
複数の局所領域の各々で極大となり、かつ前記フーリエ
変換面内で前記照明光学系の光軸を座標原点とした直交
座標系XYを規定したとき、前記局所領域内の光量分布
の重心の前記直交座標系XY上における座標位置の絶対
値がX方向とY方向とでほぼ等しくなるように、前記複
数の光源像を部分的に遮光、又は減光する絞り部材とを
備えたことを特徴とする投影露光装置。
3. Illumination for illuminating illumination light from a light source on a mask having a first periodic pattern and a second periodic pattern arranged in directions orthogonal to each other by shaping the illumination light into a substantially uniform intensity distribution. In a projection exposure apparatus including an optical system and a projection optical system for image-projecting an image of the pattern of the mask on a photosensitive substrate, a Fourier transform surface for the pattern surface of the mask in the illumination optical system, or a vicinity thereof. A fly-eye type integrator that forms a plurality of light source images on a surface; a light amount distribution by the plurality of light source images has a maximum in each of a plurality of local regions decentered from the optical axis of the illumination optical system, and in the Fourier transform plane When the orthogonal coordinate system XY with the optical axis of the illumination optical system as the coordinate origin is defined in, the absolute position of the coordinate position on the orthogonal coordinate system XY of the center of gravity of the light amount distribution in the local area is defined. So they approximately equal in the X and Y directions, the plurality of light source images partially shielded, or a projection exposure apparatus characterized by comprising a stop member for dimming.
【請求項4】 前記絞り部材は、前記局所領域内の光量
分布の重心が前記照明光学系の光軸からほぼ等距離とな
る4つの光透過部を有し、該透過部は前記フライアイ型
インテグレータを構成する複数の光学エレメントの配列
に倣ってその形状が定められることを特徴とする請求項
1、2、3に記載の投影露光装置。
4. The diaphragm member has four light transmission parts whose center of gravity of the light amount distribution in the local region is substantially equidistant from the optical axis of the illumination optical system, and the transmission parts are the fly-eye type. 4. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the shape is determined according to the arrangement of a plurality of optical elements that form the integrator.
【請求項5】 前記絞り部材は、前記フライアイ型イン
テグレータの入射側面近傍、又は前記射出側焦点面、も
しくはその共役面に配置されることを特徴とする請求項
4に記載の投影露光装置。
5. The projection exposure apparatus according to claim 4, wherein the diaphragm member is arranged in the vicinity of the incident side surface of the fly-eye type integrator, the exit side focal plane, or a conjugate surface thereof.
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