JPH08148411A - Projecting aligner - Google Patents

Projecting aligner

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JPH08148411A
JPH08148411A JP6288496A JP28849694A JPH08148411A JP H08148411 A JPH08148411 A JP H08148411A JP 6288496 A JP6288496 A JP 6288496A JP 28849694 A JP28849694 A JP 28849694A JP H08148411 A JPH08148411 A JP H08148411A
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JP
Japan
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refractive index
pattern
light
fluid
exposure apparatus
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Pending
Application number
JP6288496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidemi Kawai
秀実 川井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH08148411A publication Critical patent/JPH08148411A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70308Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift

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 build an optimum projecting optical system responsive to an exposure pattern without using a filter inserting and removing mechanism. CONSTITUTION: Optical members (PF1 , PF2 ) having an air gap of a protruding section are installed on the Fourier transformed surface or its vicinity surface of a projecting optical system PL, fluid having a refractive index responsive to the pattern of a reticle for exposing is filled in the gap, and hence the members can be functioned as a parallel flat plate glass material or a phase difference type or interference reducing type pupil filter in response to an exposure pattern.

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、液晶
ディスプレイ用基板等の微細パターンの形成に用いる投
影露光装置に係り、特に露光するパターンに応じて光学
系を最適化することが可能な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 display substrate or the like, and in particular, it is possible to optimize an optical system according to the pattern to be exposed. The present invention relates to a projection exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の投影露光装置に実装される投影
光学系は、高度な光学設計、硝材の厳選、硝材の精密加
工、及び精密な組立調整を経て装置内に組み込まれる。
現在、半導体製造工程では、水銀ランプのi線(波長3
65nm)を照明光としてレチクル(マスク)を照射
し、そのレチクル上の回路パターンの透過光を投影光学
系を介して感光基板(ウェハ等)上に結像するステッパ
ーが主流となっている。
2. Description of the Related Art A projection optical system mounted on a projection exposure apparatus of this type is incorporated into the apparatus through an advanced optical design, careful selection of glass materials, precision processing of glass materials, and precise assembly and adjustment.
Currently, in the semiconductor manufacturing process, i-line (wavelength 3
The mainstream is a stepper that irradiates a reticle (mask) with (65 nm) as illumination light and forms an image of the transmitted light of a circuit pattern on the reticle on a photosensitive substrate (wafer or the like) via a projection optical system.

【0003】一般に、投影光学系を用いた露光によって
微細なレチクルパターンを感光基板へ忠実に転写するた
めには、投影光学系の解像力と焦点深度(DOF:De
pth Of Focus)とが重要なファクタとなっ
ている。そして、i線用の投影光学系に関しては、現
在、像側の開口数NAを0.6程度に調整したものが実
用化されている。
Generally, in order to faithfully transfer a fine reticle pattern onto a photosensitive substrate by exposure using a projection optical system, the resolution and depth of focus (DOF: De) of the projection optical system are used.
pth Of Focus) is an important factor. As for the projection optical system for the i-line, the one having the image side numerical aperture NA adjusted to about 0.6 is currently put into practical use.

【0004】ところで、投影光学系の開口数NAと焦点
深度DOFとの間には、照明光の波長をλとすると、D
OF=±λ/(2×NA2)の関係が成立することが知
られている。そして、使用する照明光の波長λが同じで
ある場合に、投影光学系の解像力を高めるためには、投
影光学系の感光基板側(像側)の開口数NAw(あるい
はマスク側の開口数NAr)を大きく、換言すれば、投
影光学系の瞳の径、さらにレンズ径又はミラー径の有効
径を大きくする必要がある。しかしながら、如上のよう
に、焦点深度DOFの方は開口数NAwの2乗に反比例
して減少してしまうため、例え高開口数の投影光学系が
製造できたとしても、必要な焦点深度が得られず、実用
上の大きな障害となっていた。
By the way, if the wavelength of the illumination light is λ between the numerical aperture NA and the depth of focus DOF of the projection optical system, D
It is known that the relation of OF = ± λ / (2 × NA 2 ) is established. Then, when the wavelengths λ of the illumination light used are the same, in order to enhance the resolution of the projection optical system, the numerical aperture NAw on the photosensitive substrate side (image side) of the projection optical system (or the numerical aperture NAr on the mask side NAr ), In other words, it is necessary to increase the pupil diameter of the projection optical system and the effective diameter of the lens diameter or the mirror diameter. However, as described above, the depth of focus DOF decreases in inverse proportion to the square of the numerical aperture NAw. Therefore, even if a projection optical system with a high numerical aperture can be manufactured, the required depth of focus can be obtained. This was a big obstacle for practical use.

【0005】例えば、照明光の波長をi線の365nm
とし、開口数NAwを0.6とすると、焦点深度DOF
は、幅で約1μm(±0.5μm)となってしまい、感
光基板としてのウェハW上の1回のショット領域(20
mm角〜30mm角程度)内で、表面の凹凸や湾曲が焦
点深度DOF以上の部分については解像不良を起こすお
それがあった。
For example, the wavelength of the illumination light is 365 nm for i-line.
And the numerical aperture NAw is 0.6, the depth of focus DOF
Is about 1 μm (± 0.5 μm) in width, and one shot area (20
mm square to about 30 mm square), there is a possibility that the unevenness or curvature of the surface may cause poor resolution in a portion having a depth of focus DOF or more.

【0006】かかる問題に対して、位相シフト法(特公
昭62−50811号公報)や、SHRINC法(特開
平4−101148号公報、特開平4−180612号
公報、特開平4−180613号公報等)などのいわゆ
る超解像技術が提案されている。しかし、これらの技術
は、比較的パターン密度の高い、かつ周期的なパター
ン、例えばラインアンドスペース用パターンに対して
は、解像度の向上及び焦点深度の増大に極めて有効であ
るが、コンタクトホール用パターンと称されるような離
散的かつ孤立的なパターンに対しては、実効性を得られ
ないものであった。
In order to solve such a problem, the phase shift method (Japanese Patent Publication No. 62-50811) and the SHRINC method (Japanese Patent Laid-Open No. 4-101148, Japanese Patent Laid-Open No. 4-180612, Japanese Patent Laid-Open No. 4-180613, etc.) ) And so-called super-resolution techniques have been proposed. However, these techniques are extremely effective for improving the resolution and increasing the depth of focus for a pattern having a relatively high pattern density and a periodic pattern, for example, a line and space pattern. It was not possible to obtain the effect for the discrete and isolated pattern called ".

【0007】そこで、コンタクトホールパターン等の孤
立パターンに対しても、見かけ上の焦点深度を拡大させ
る露光方法として、ウェハWの1つのショット領域に対
する露光を複数回に分け、各露光の間にウェハWを光軸
方向に一定量だけ移動させる方法、いわゆるFLEX
(Focus Latitude enhanceme
nt EXposure)法が、例えば特開昭63−4
2122号公報などで提案されている。しかしながら、
このFLEX法は、わずかにデフォーカスしたコンタク
トホール像を多重露光することを必須とするため、現像
後に得られるレジスト像は必然的に鮮鋭度が低下したも
のとならざるを得なかった。
Therefore, as an exposure method for increasing the apparent depth of focus even for an isolated pattern such as a contact hole pattern, the exposure for one shot area of the wafer W is divided into a plurality of times, and the wafer is separated between each exposure. A method of moving W in the optical axis direction by a certain amount, so-called FLEX
(Focus Latitude enhance
nt EXPOSURE) method is disclosed in, for example, JP-A-63-4.
It is proposed in Japanese Patent No. 2122. However,
Since this FLEX method requires multiple exposure of a slightly defocused contact hole image, the resist image obtained after development inevitably had a sharpness lowered.

【0008】また、FLEX法のように露光動作中にウ
ェハWを移動させることなく、コンタクトホール用パタ
ーンの投影時の焦点深度を拡大する試みとして、199
1年春季応用物理学会の予稿集28a−ZC−8、9に
おいて、Super−FLEX法が提案されている。こ
のSuper−FLEX法は、投影光学系の瞳面(すな
わちレチクルに対するフーリエ変換面)に、光軸を中心
とする同心円的な振幅透過分布を有するフィルタを設
け、このフィルタの作用により、解像度及び焦点深度を
増大させるものである。
Further, as an attempt to expand the depth of focus at the time of projecting the contact hole pattern without moving the wafer W during the exposure operation as in the FLEX method, 199
The Super-FLEX method is proposed in Proceedings 28a-ZC-8, 9 of the 1st Spring Society of Applied Physics. In this Super-FLEX method, a filter having a concentric amplitude transmission distribution centered on the optical axis is provided on the pupil plane of the projection optical system (that is, the Fourier transform plane for the reticle), and the resolution and focus are adjusted by the action of this filter. It increases the depth.

【0009】なお、上記フィルタに形成される振幅透過
率分布は、瞳面の半径方向に連続的に変化することが望
ましいが、このようなフィルタの製造は困難であるた
め、実際には、特定の半径にて振幅透過率、すなわち位
相差が、負から正に段階的に変化する光学フィルタ(以
下、「位相差型瞳フィルタ」称する。)を製造し、かか
る位相差型瞳フィルタを、投影光学系のフーリエ変換面
に設置する試みがなされている。
It is desirable that the amplitude transmittance distribution formed in the above filter continuously changes in the radial direction of the pupil plane, but since such a filter is difficult to manufacture, it is actually specified. An optical filter whose amplitude transmittance, that is, phase difference, changes stepwise from negative to positive at the radius of (hereinafter, referred to as “phase difference pupil filter”), and the phase difference pupil filter is projected. Attempts have been made to install it on the Fourier transform plane of an optical system.

【0010】また、投影光学系PLの瞳面に、結像光束
を互いに干渉しない複数の光束に交換するための光学フ
ィルタ(以下、「干渉性低減型瞳フィルタ」と称す
る。)を設置し、コンタクトホール等の孤立的なパター
ンの投影露光時の焦点深度を拡大する方法、いわゆるS
FINCS法(Spatial Filter for
INCoherent Stream)が、特開平6−
120110号公報、特開平6−124870号公報な
どにおいて提案されている。
Further, an optical filter (hereinafter referred to as a "coherence reduction type pupil filter") for exchanging the image-forming light beams into a plurality of light beams which do not interfere with each other is installed on the pupil plane of the projection optical system PL. A method for increasing the depth of focus during projection exposure of an isolated pattern such as a contact hole, so-called S
FINCS method (Spatial Filter for)
INCherent Stream) is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-
It is proposed in Japanese Patent No. 120110, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-124870, and the like.

【0011】そして、上記のような光学特性を有する位
相型瞳フィルタ又は干渉性低減型瞳フィルタFは、図8
に示すように、投影光学系PLの瞳面の実効的な半径よ
りも若干大きな半径r1の円形透明平行基板の少なくと
も一方の表面の中心部に半径r2の円形透過領域FAが
形成されるように、周辺の輪帯透過領域FBを段差d分
だけエッチングすることにより、凸形状断面を有する光
学フィルタとして構成され、投影光学系PLの瞳面、す
なわちフーリエ変換面FTP、又はその近傍に設置され
ていた。なお円形透過部FAを規定する半径r2の値及
び段差dの値は、必要な位相差及び干渉性低減状態に応
じて、最適に決定される。
The phase type pupil filter or the coherence reduction type pupil filter F having the above optical characteristics is shown in FIG.
As shown in, a circular transmissive area FA having a radius r 2 is formed at the center of at least one surface of a circular transparent parallel substrate having a radius r 1 slightly larger than the effective radius of the pupil plane of the projection optical system PL. As described above, the peripheral annular transmission region FB is configured as an optical filter having a convex cross section by etching by the step d, and is installed on the pupil plane of the projection optical system PL, that is, the Fourier transform plane FTP or in the vicinity thereof. It had been. The value of the radius r 2 and the value of the step d that define the circular transmissive portion FA are optimally determined according to the required phase difference and the coherence reduction state.

【0012】ところで、以上のように投影光学系PLの
瞳面に設置される光学フィルタFは、いずれもコンタク
トホール用パターンのような、レチクルの遮光領域(ク
ロム蒸着等)中に微小透過開口パターンが離散的かつ孤
立的に存在するパターンに対しては有効に作用するが、
ラインアンドスペース用パターン(明暗の幅が約1:1
で周期的に並ぶ繰り返し、かつ近接パターン)に対して
は、逆に焦点深度を低下させたり、解像度を低下(偽解
像)させたりする場合がある。
By the way, each of the optical filters F provided on the pupil plane of the projection optical system PL as described above has a minute transmissive aperture pattern in a light-shielding region (chrome vapor deposition or the like) of the reticle, such as a contact hole pattern. Works effectively for patterns that are discrete and isolated,
Line and space pattern (brightness width is about 1: 1
With respect to the repetition and the proximity pattern), the depth of focus may be decreased or the resolution may be decreased (false resolution).

【0013】そこで、従来の投影露光装置では、上記の
ような光学フィルタFを、図8に示す如く、投影光学系
PLに隣接して設けられたフィルタ挿脱機構FDによ
り、露光するパターンに応じて投影光学系PLのフーリ
エ変換面FTPに挿脱することが可能なように構成して
いた。そして、例えばコンタクトホール用パターンの露
光を行う場合には、光学フィルタFを投影光学系PLに
挿着し、例えばラインアンドスペース用パターンの露光
を行う場合には、光学フィルタFを投影光学系PLから
脱着するように構成して、露光パターンの種類にかかわ
らず、常に高い解像度と焦点深度を得る試みがなされて
いた。
Therefore, in the conventional projection exposure apparatus, the optical filter F as described above is adapted to the pattern to be exposed by the filter insertion / removal mechanism FD provided adjacent to the projection optical system PL as shown in FIG. It is configured so that it can be inserted into and removed from the Fourier transform plane FTP of the projection optical system PL. Then, for example, when exposing the contact hole pattern, the optical filter F is inserted into the projection optical system PL, and when exposing the line and space pattern, for example, the optical filter F is inserted into the projection optical system PL. There has been an attempt to always obtain high resolution and depth of focus regardless of the type of exposure pattern.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き構成では、光学フィルタFを脱着するための機構的
部分(すなわちフィルタ挿脱機構FD)を設ける必要が
あり、その設置スペース分だけ装置が大型化するという
問題があった。また、フィルタ挿脱機構FDの駆動部が
埃塵の発生源となるため、発生した埃塵が瞳面に混入す
ることを防止するための対策を講じる必要であった。さ
らに、光学フィルタFを投影光学系PLの瞳面に挿着す
る際には、厳しい位置決め精度が要求されるため、制御
が難しく、安定した結像性能が得にくいという問題があ
った。
However, in the above-mentioned configuration, it is necessary to provide a mechanical portion for attaching and detaching the optical filter F (that is, the filter inserting / removing mechanism FD), and the apparatus is large in size corresponding to the installation space. There was a problem of becoming. Further, since the drive unit of the filter insertion / removal mechanism FD serves as a dust source, it is necessary to take measures to prevent the dust from being mixed into the pupil surface. Further, when the optical filter F is inserted into the pupil plane of the projection optical system PL, strict positioning accuracy is required, so that control is difficult and stable imaging performance is difficult to obtain.

【0015】本発明は、従来のフィルタ挿脱機構を備え
た露光装置が抱える如上の問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、機構的部分を減じることにより、
省スペース化を図ると共に、埃塵の発生を抑えることが
可能であり、光学フィルタの機械的挿脱を不要にするこ
とにより、瞳フィルタの位置決め精度の問題をクリア
し、露光するパターンの種類にかかわらず安定した結像
性能を得ることが可能な新規かつ改良された投影露光装
置を提供することである。
The present invention has been made in view of the above problems of an exposure apparatus having a conventional filter insertion / removal mechanism, and an object thereof is to reduce mechanical parts.
It is possible to save space, suppress dust generation, and eliminate the need for mechanical insertion / removal of the optical filter, which clears the problem of pupil filter positioning accuracy and reduces the type of pattern to be exposed. Nevertheless, it is an object of the present invention to provide a new and improved projection exposure apparatus capable of obtaining stable image forming performance.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ために、本発明に基づいて構成された投影露光装置、す
なわち、微細なパターン(例えばコンタクトホール用パ
ターンやラインアンドスペース用パターン)が形成され
たマスク(レチクルR)を露光用の照明光で照明する照
明手段(1〜14)と、マスクのパターンから発生した
光を入射してパターンの像を感光基板(例えばウェハ
W)上に投影する投影光学系(PL)と、マスクと感光
基板との間の結像光路内の光学的なフーリエ変換面(F
TP)、又はその近傍面に配置され、投影光学系の光軸
(AX)を中心とする円形領域(FA)内に分布する結
像光とその外側の領域(FB)に分布する結像光との間
の干渉性を低減する、又は位相を異ならせる光学フィル
タ(PF)を備えた投影露光装置は、その光学フィルタ
を、円形領域が入射側または射出側に対して少なくとも
一方の側に凸に形成された空隙を備え、屈折率がn1
あるような透光性部材(PF1、PF2)から構成し、そ
の透光性部材及び空隙のそれぞれの入射面および射出面
を投影光学系の光軸を垂線とする平行平面として形成す
るとともに、その空隙に屈折率(n2)の異なる流体
(例えば液体又は気体)が交換して充填されるように構
成している。
In order to solve such a problem, a projection exposure apparatus constructed according to the present invention, that is, a fine pattern (for example, a contact hole pattern or a line and space pattern) is formed. Illuminating means (1 to 14) for illuminating the formed mask (reticle R) with exposure illumination light, and projecting an image of the pattern onto a photosensitive substrate (eg, wafer W) by injecting light generated from the pattern of the mask. Projection optical system (PL) and an optical Fourier transform plane (F) in the imaging optical path between the mask and the photosensitive substrate.
TP), or imaging light distributed in the vicinity thereof and distributed in a circular area (FA) centered on the optical axis (AX) of the projection optical system and imaging light distributed in an area (FB) outside thereof. Is a projection exposure apparatus provided with an optical filter (PF) that reduces coherence between the optical filter and the optical filter (PF), and the circular region is convex on at least one side with respect to the incident side or the exit side. A light-transmissive member (PF 1 , PF 2 ) having a refractive index of n 1 and having an entrance surface and an exit surface of the light-transmissive member and the air gap. It is formed as a plane parallel to the optical axis of the system as a vertical line, and the voids thereof are exchangeably filled with fluids (for example, liquid or gas) having different refractive indexes (n 2 ).

【0017】そして、例えばラインアンドスペース用パ
ターンのように瞳フィルタが不要な露光処理の場合に
は、透光性部材と屈折率が実質的に等しい流体(すなわ
ち、n 1=n2)を充填することが好ましく、例えばコン
タクトホール用パターンのように瞳フィルタが必要な露
光処理の場合には、透光性部材と屈折率が異なる流体を
充填することが好ましい。
Then, for example, a line and space pattern
In the case of exposure processing that does not require a pupil filter such as turn
Is a fluid (e.g.
Chi, n 1= N2) Is preferred, for example
Dew that requires a pupil filter, such as the pattern for tact holes.
In the case of light treatment, use a fluid with a refractive index different from that of the translucent member.
Filling is preferred.

【0018】さらに、透光性部材の空隙の凸部の段差d
は、位相差型瞳フィルタを構成する場合には、2つの結
像光の間に与えるべき位相差をPC、透光性部材の屈折
率をn1、空隙に充填される1つの流体の屈折率をn2
照明光の波長をλとしたとき、 d=λ・PC/{2π(n1−n2)} となるように設定される。
Further, the step d of the convex portion of the gap of the transparent member.
When a phase difference type pupil filter is constructed, the phase difference to be given between two image forming lights is PC, the refractive index of the transparent member is n 1 , and the refraction of one fluid filled in the void is Rate n 2 ,
When the wavelength of the illumination light is λ, d = λ · PC / {2π (n 1 −n 2 )} is set.

【0019】あるいは、干渉性低減型瞳フィルタを構成
する場合には、透光性部材の空隙の凸部の段差dは、透
光性部材の屈折率をn1、空隙に充填される流体の屈折
率をn2、照明光のコヒーレント長をΔLcとしたと
き、
Alternatively, in the case of constructing a pupil filter with reduced interference, the step d of the convex portion of the void of the transparent member has a refractive index of n 1 of the transparent member and a fluid filled in the void. When the refractive index is n 2 and the coherent length of the illumination light is ΔLc,

【0020】[0020]

【数2】 [Equation 2]

【0021】となるように設定される。Is set as follows.

【0022】[0022]

【作用】以上のように構成された投影露光装置は、透光
性部材に形成された空隙に対して、例えば露光するマス
クのパターンに応じて屈折率が異なる流体を出し入れす
るだけで、パターンの種類にかかわらず、常に高い焦点
深度及び解像度を有する最適な投影光学系を構築するこ
とが可能である。そして、従来装置のような機構的なフ
ィルタ挿脱機構を省略可能なので、構造の単純化及び装
置の省スペース化を図ることができるとともに、フィル
タ挿脱機構に起因する埃塵対策から解放される。また、
挿脱動作のたびに位置合わせを行う必要がないので、初
期設定調整のみにより安定した結像性能を得ることがで
きる。
In the projection exposure apparatus configured as described above, a fluid having a different refractive index depending on, for example, the pattern of the mask to be exposed is put in or taken out of the gap formed in the translucent member. Regardless of the type, it is possible to build an optimal projection optical system that always has a high depth of focus and resolution. Further, since the mechanical filter insertion / removal mechanism of the conventional device can be omitted, it is possible to simplify the structure and save the space of the device, and to be free from the dust countermeasures caused by the filter insertion / removal mechanism. . Also,
Since it is not necessary to perform the alignment for each insertion / removal operation, stable image forming performance can be obtained only by the initial setting adjustment.

【0023】より具体的に言えば、例えばラインアンド
スペース用のパターンで露光を行う場合には、図4に示
すように、透光性部材に形成された空隙中に、その透光
性部材の屈折率と実質的に等しい屈折率を有する流体
(すなわち、n1=n2)を充填することにより、透光性
部材を実質的に平板ガラスと同様に機能させることが可
能となり、高い解像度及び焦点深度を得ることが可能と
なる。これに対して、例えばコンタクトホール用のパタ
ーンで露光を行う場合には、図5に示すように、透光性
部材に形成された空隙中に、透光性部材の屈折率と異な
る屈折率を有する流体(すなわち、n1≠n2)を充填す
ることにより、該空隙部を位相差型瞳フィルタ又は干渉
性低減型瞳フィルタとして機能させることが可能とな
り、その焦点深度を拡大することが可能となる。
More specifically, for example, when exposure is performed with a line-and-space pattern, as shown in FIG. 4, the light-transmissive member is placed in a space formed in the light-transmissive member. By filling with a fluid having a refractive index substantially equal to that of the refractive index (that is, n 1 = n 2 ), it becomes possible to cause the light-transmissive member to function substantially like flat glass, and to achieve high resolution and It is possible to obtain the depth of focus. On the other hand, for example, when performing exposure with a pattern for a contact hole, as shown in FIG. 5, a refractive index different from the refractive index of the transparent member is provided in the void formed in the transparent member. By filling the fluid (that is, n 1 ≠ n 2 ) with, the void can be made to function as a phase difference type pupil filter or a coherence reduction type pupil filter, and the depth of focus can be expanded. Becomes

【0024】なお透光性部材の空隙の凸部の段差dは、
2つの結像光の間に与えるべき位相差PCに応じて、透
光性部材の屈折率をn1、空隙に充填される1つの流体
の屈折率をn2、照明光の波長をλとしたとき、 d=λ・PC/{2π(n1−n2)} となるように設定することにより、解像度を高め、焦点
深度を拡大することが可能な位相差型瞳フィルタを構成
することができる。
The step d of the convex portion of the void of the transparent member is
According to the phase difference PC to be given between the two image-forming lights, the refractive index of the transparent member is n 1 , the refractive index of one fluid filled in the void is n 2 , and the wavelength of the illumination light is λ. Then, by setting so that d = λ · PC / {2π (n 1 −n 2 )}, a phase difference type pupil filter capable of enhancing the resolution and expanding the depth of focus should be constructed. You can

【0025】あるいは、透光性部材の空隙の凸部の段差
dは、透光性部材の屈折率をn1、空隙に充填される流
体の屈折率をn2、照明光のコヒーレント長をΔLcと
したとき、
Alternatively, the step d of the convex portion of the gap of the transparent member is such that the refractive index of the transparent member is n 1 , the refractive index of the fluid filled in the gap is n 2 , and the coherent length of the illumination light is ΔLc. And when

【0026】[0026]

【数3】 (Equation 3)

【0027】となるように設定することにより、より簡
便な構成で解像度を高め、焦点深度を拡大することが可
能な干渉性低減型瞳フィルタを構成することができる。
By setting so that it becomes possible to construct a coherence reduction type pupil filter capable of increasing the resolution and expanding the depth of focus with a simpler configuration.

【0028】[0028]

【実施例】図1は本発明の実施例による投影露光装置の
全体的な構成を示す。図1において、水銀ランプ1から
放射された高輝度光は楕円鏡2によって第2焦点に収斂
した後、発散光となってコリメータレンズ4に入射す
る。その第2焦点の位置にはロータリシャッタ3が配置
され、照明光の通過、遮断を制御する。コリメータレン
ズ4によってほぼ平行光束に変換された照明光は、干渉
フィルタ5に入射し、ここで露光に必要とされる所望の
スペクトル、例えばi線(波長365nm)のみが抽出
される。干渉フィルタ5を射出した照明光(i線)は、
オプチカルインテグレータとしてのフライアイレンズ7
に入射する。なお、本発明による露光装置で使用する光
源は、水銀ランプ等の輝線ランプに限定されるものでは
なく、例えばレーザ光源等を用いることも可能である。
1 shows the overall construction of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the high-intensity light emitted from the mercury lamp 1 is converged on the second focal point by the elliptic mirror 2 and then becomes divergent light and enters the collimator lens 4. A rotary shutter 3 is arranged at the position of the second focal point, and controls passage and blocking of illumination light. The illumination light converted into a substantially parallel light flux by the collimator lens 4 is incident on the interference filter 5, where only a desired spectrum required for exposure, for example, i-line (wavelength 365 nm) is extracted. The illumination light (i-line) emitted from the interference filter 5 is
Fly's eye lens 7 as an optical integrator
Incident on. The light source used in the exposure apparatus according to the present invention is not limited to a bright line lamp such as a mercury lamp, but a laser light source or the like can be used, for example.

【0029】さて、フライアイレンズ7に入射した照明
光(ほぼ平行光束)は、フライアイレンズ7の複数のレ
ンズエレメントによって分割され、各レンズエレメント
のそれぞれの射出側には2次光源(水銀ランプ1の発光
点の像)が形成される。すなわち、フライアイレンズ7
の射出側にはレンズエレメントの数と同じ数の点光源像
が分布した面光源像が作られる。またフライアイレンズ
7の射出側には、面光源像の大きさを調整するための可
変絞り8が設けられる。この可変絞り8を通った照明光
(発散光)はミラー9で反射され、集光レンズ系10に
入射した後、照明視野絞り(レチクルブラインド)11
の開口部を均一な照度分布で照射する。なお集光レンズ
系10によって、フライアイレンズ7の射出側(すなわ
ち2次光源像が形成される面)はレチクルブラインド1
1の開口面に対するフーリエ変換面になっている。従っ
てフライアイレンズ7の複数の2次光源像のそれぞれか
ら発散して集光レンズ系10に入射した各照明光は、レ
チクルブラインド11上で互いにわずかずつ入射角が異
なる平行光束となって重畳される。
The illumination light (substantially parallel luminous flux) incident on the fly-eye lens 7 is divided by a plurality of lens elements of the fly-eye lens 7, and a secondary light source (mercury lamp) is provided on each emission side of each lens element. 1) is formed. That is, the fly-eye lens 7
A surface light source image in which the same number of point light source images as the number of lens elements are distributed is formed on the exit side of. A variable diaphragm 8 for adjusting the size of the surface light source image is provided on the exit side of the fly-eye lens 7. Illumination light (divergent light) that has passed through the variable diaphragm 8 is reflected by a mirror 9 and enters a condenser lens system 10 and then an illumination field diaphragm (reticle blind) 11
Irradiate the opening with a uniform illuminance distribution. The reticle blind 1 is provided on the exit side of the fly-eye lens 7 (that is, the surface on which the secondary light source image is formed) by the condenser lens system 10.
It is a Fourier transform plane for the aperture plane of 1. Therefore, the respective illumination lights that have diverged from each of the plurality of secondary light source images of the fly-eye lens 7 and have entered the condenser lens system 10 are superimposed on the reticle blind 11 as parallel light beams having slightly different incident angles. It

【0030】レチクルブラインド11の開口を通過した
照明光はレンズ系12、ミラー13を解してコンデンサ
レズ14に入射し、コンデンサレンズ14を射出する光
が照明光ILBとなってレチクルRに達する。ここでレ
チクルブラインド11の開口面とレチクルRのパターン
面とは、レンズ系12とコンデンサレンズ14との合成
光学系によって互いに共役に配置され、レチクルブライ
ンド11の開口の像が、レチクルRのパターン面内に形
成されたパターン形成領域を含むように結像される。な
おレチクルRのパターン面とフライアイレンズ7の射出
側面とは、集光レンズ系10、レンズ系12、コンデン
サレンズ14の合成光学系によってフーリエ変換の関係
にあるため、フライアイレンズ7の複数の2次光源像か
らのそれぞれの照明光はレチクルR上では光軸AXに対
してわずかずつ傾いた平行光束となってパターン形成領
域内で重畳される。
The illumination light passing through the opening of the reticle blind 11 passes through the lens system 12 and the mirror 13 and enters the condenser lens 14, and the light emitted from the condenser lens 14 reaches the reticle R as illumination light ILB. Here, the opening surface of the reticle blind 11 and the pattern surface of the reticle R are arranged so as to be conjugate with each other by the synthetic optical system of the lens system 12 and the condenser lens 14, and the image of the opening of the reticle blind 11 is the pattern surface of the reticle R. An image is formed so as to include a pattern formation region formed inside. Since the pattern surface of the reticle R and the exit side surface of the fly-eye lens 7 have a Fourier transform relationship by the synthetic optical system of the condenser lens system 10, the lens system 12, and the condenser lens 14, a plurality of fly-eye lenses 7 are arranged. On the reticle R, the respective illumination light from the secondary light source image becomes a parallel light flux that is slightly inclined with respect to the optical axis AX and is superimposed in the pattern formation area.

【0031】さて、レチクルRのパターン面には、クロ
ム層によって所定のレチクルパターンが形成されてい
る。このレチクルパターンとしては、クロム層に比較的
高い密度で、かつ周期的に光透過用開口部が形成された
ラインアンドスペース用パターンに加え、全面に蒸着さ
れたクロム層に対して離散的かつ孤立的に微小な光透過
用開口部が形成されたコンタクトホール用パターンが、
リソグラフィ工程に合わせて適宜選択され使用される。
On the pattern surface of the reticle R, a predetermined reticle pattern is formed by a chrome layer. This reticle pattern has a relatively high density in the chrome layer, and in addition to the line-and-space pattern in which the light transmission openings are periodically formed, the reticle pattern is discrete and isolated from the chrome layer deposited on the entire surface. Pattern for contact holes with a very small aperture for light transmission is
It is appropriately selected and used according to the lithography process.

【0032】図1に示すように、レチクルRはレチクル
ステージRSTに保持され、レチクルRのパターンの光
学像(光強度分布)は、少なくともレチクル側がテレセ
ントリックに構成された投影光学系PLを介してウェハ
Wの表面のフォトレジスト層に結像される。そして、投
影光学系PL内のフーリエ変換面FTP又はその近傍面
には、流体供給機構20及び流体排出機構21を介して
所定の流体を供給又は排出することにより、レチクルR
のパターンの種類に応じて最適な光学系を形成すること
ができる光学フィルタPFが設置されるが、その詳細な
構造については後述する。
As shown in FIG. 1, the reticle R is held on the reticle stage RST, and the optical image (light intensity distribution) of the pattern of the reticle R is transferred to the wafer through the projection optical system PL which is telecentric on at least the reticle side. An image is formed on the photoresist layer on the surface of W. Then, by supplying or discharging a predetermined fluid to or from the Fourier transform plane FTP in the projection optical system PL via the fluid supply mechanism 20 and the fluid discharge mechanism 21, the reticle R is removed.
An optical filter PF capable of forming an optimum optical system is installed according to the type of pattern, and its detailed structure will be described later.

【0033】さて、ウェハWは、光軸AXと垂直な面内
で2次元移動(以下、XY移動と称する。)するととも
に、光軸AXと平行な方向に微動(以下、Z移動と称す
る。)するウェハステージWST上に保持される。ウェ
ハステージWXTのXY移動、Z移動は、ステージ駆動
ユニット22によって行われ、XY移動に関してはレー
ザ干渉計23による座標計測値に従って制御され、Z移
動に関してはオートフォーカス用のフォーカスセンサ2
4の検出値に基づいて制御される。またステージ駆動ユ
ニット22は主制御ユニット25からの指令で動作す
る。この主制御ユニット25は、さらにシャッタ駆動ユ
ニット26へ指令を送り、シャッタ3の開閉を制御する
とともに、開口制御ユニット27へ指令を送り、絞り8
又はレチクルブラインド11の各開口の大きさを制御す
る。また主制御ユニット25は、レチクルステージRS
TへのレチクルRの搬送路中に設けられたバーコードリ
ーダ28が読み取った各レチクルに関する情報を入力で
きるようになっている。従って主制御ユニット25は、
入力されたレチクルに関する情報に応じて、流体供給機
構20、流体排出機構21、開口駆動ユニット27の動
作等を統括的に制御し、絞り8、レチクルブラインド1
1の各開口寸法、及び瞳フィルタPFの種類を、そのレ
チクルに合わせて自動的に調整することができる。
The wafer W moves two-dimensionally in the plane perpendicular to the optical axis AX (hereinafter referred to as XY movement), and also moves slightly in the direction parallel to the optical axis AX (hereinafter referred to as Z movement). ) Is held on the wafer stage WST. The XY movement and the Z movement of the wafer stage WXT are performed by the stage drive unit 22, the XY movement is controlled according to the coordinate measurement value by the laser interferometer 23, and the Z movement is performed by the focus sensor 2 for autofocus.
It is controlled based on the detected value of 4. The stage drive unit 22 operates according to a command from the main control unit 25. The main control unit 25 further sends a command to the shutter drive unit 26 to control the opening / closing of the shutter 3 and also sends a command to the aperture control unit 27 to stop the aperture 8.
Alternatively, the size of each opening of the reticle blind 11 is controlled. Further, the main control unit 25 uses the reticle stage RS
Information about each reticle read by the bar code reader 28 provided in the conveyance path of the reticle R to the T can be input. Therefore, the main control unit 25
The operations of the fluid supply mechanism 20, the fluid discharge mechanism 21, the aperture drive unit 27, and the like are comprehensively controlled according to the input information about the reticle, and the diaphragm 8 and the reticle blind 1 are controlled.
Each aperture size 1 and the type of pupil filter PF can be automatically adjusted according to the reticle.

【0034】次に図2及び図3を参照しながら、投影光
学系PLの瞳面に設置される光学フィルタPFについて
説明する。光学フィルタPFは、図2(A)に示すよう
に、瞳の実効的な最大径r1’よりも大きな径r3を有す
る透明円形基板(ガラス、石英など)PF1及びPF2
貼設することにより構成される。そして、上側の透明円
形基板PF1の貼設面には、投影光学系PLの光軸AX
を中心とする半径r2で深さdの円筒状空隙がエッチン
グにて形成されている。また同様に下側の透明円形基板
PF2の貼設面には、投影光学系の光軸AXを中心とす
る半径r1で適当な深さの円筒状空隙がエッチングにて
形成されている。従って、上下2枚の透明円形基板PF
1及びPF2を貼設することにより、中央に凸形状断面の
空隙を有する光学フィルタPFが形成される。
Next, the optical filter PF installed on the pupil plane of the projection optical system PL will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2 (A), the optical filter PF is formed by attaching transparent circular substrates (glass, quartz, etc.) PF 1 and PF 2 having a diameter r 3 larger than the effective maximum diameter r 1 ′ of the pupil. It is configured by The optical axis AX of the projection optical system PL is attached to the attachment surface of the upper transparent circular substrate PF 1.
A cylindrical void having a radius r 2 centered at and a depth of d is formed by etching. Similarly, a cylindrical void having an appropriate depth with a radius r 1 centered on the optical axis AX of the projection optical system is formed on the attachment surface of the lower transparent circular substrate PF 2 by etching. Therefore, the upper and lower two transparent circular substrates PF
By laminating 1 and PF 2 , an optical filter PF having a void with a convex cross section in the center is formed.

【0035】なお、図2(B)に示す凸形状断面の輪帯
状透光領域(FB)の外径r1は、瞳の実効的な半径
1’よりも若干大きな径となるように選択され、その
輪帯状透光領域(FB)の内径、すなわち凸形状断面の
凸部である円形透光領域(FA)の半径r2は、必要な
光学特性に応じて最適となるように選択される。例えば
位相差型瞳フィルタを構成する場合に、投影露光系PL
の光軸近傍の振幅透過率が−1で、周辺では+1に段階
的に変化するタイプではは、瞳面半径r1’に対する半
径r2の比は0.2〜0.25程度に設定すると良好な
結果が得られることが、本件出願人のシミュレーション
より判明している。またSFNICS法に基づく干渉性
低減型瞳フィルタを構成する場合には、瞳の実効的な最
大半径r1’に対して、r12=2r2 2の関係になるよ
うに設定することが好ましい。すなわち、半径r2の円
形透過部の面積πr2 2は実効的な瞳開口の面積πr12
に対して約半分に構成することが可能である。
The outer diameter r 1 of the ring-shaped transparent region (FB) having the convex cross section shown in FIG. 2B is selected to be slightly larger than the effective radius r 1 ′ of the pupil. The inner diameter of the ring-shaped light-transmitting region (FB), that is, the radius r 2 of the circular light-transmitting region (FA), which is the convex portion of the convex cross section, is selected to be optimum according to the required optical characteristics. It For example, when forming a phase difference type pupil filter, the projection exposure system PL
In the type in which the amplitude transmittance in the vicinity of the optical axis of -1 is −1 and the peripheral transmittance changes stepwise to +1, the ratio of the radius r 2 to the pupil plane radius r 1 ′ is set to about 0.2 to 0.25. It has been proved by the applicant's simulation that good results can be obtained. When constructing a coherence reduction pupil filter based on the SFNICS method, it is necessary to set so that the effective maximum radius r 1 ′ of the pupil is r 1 ' 2 = 2r 2 2. preferable. In other words, the area of the area pi] r 2 2 of circular transmitting portion of the radius r 2 is the effective pupil aperture pi] r 1 '2
It is possible to configure about half.

【0036】また凸形状断面の凸部段差dは、必要な光
学特性又は構成される光学フィルタの種類に応じて最適
となるように選択される。例えば位相差型瞳フィルタを
構成する場合には、凸部の段差dは、2つの結像光の間
に与えるべき位相差PCに応じて、透光性部材の屈折率
をn1、空隙に充填される1つの流体の屈折率をn2、照
明光の波長をλとしたとき、 d=λ・PC/{2π(n1−n2)} となるように設定することが可能である。従って、水銀
ランプのi線(波長λ=365nm)を照明光として用
い、屈折率n1が1.5のガラスを透光性部材(PF1
びPF2)として使用し、空隙に充填する流体として屈
折率がほぼ1の空気を使用し、位相差PC=π[ra
d]を得たい場合には、段差dを(1.5)×365=
182.5nmとすればよい。
The convex step d of the convex cross section is selected so as to be optimum according to the required optical characteristics or the type of the optical filter to be constructed. For example, in the case of configuring a phase difference pupil filter, the step d of the convex portion has a refractive index n 1 of the translucent member and a gap of a gap depending on the phase difference PC to be given between the two image forming lights. It is possible to set d = λ · PC / {2π (n 1 −n 2 )}, where n 2 is the refractive index of one fluid to be filled and λ is the wavelength of the illumination light. . Therefore, the i-line (wavelength λ = 365 nm) of the mercury lamp is used as the illumination light, and the glass having the refractive index n 1 of 1.5 is used as the translucent member (PF 1 and PF 2 ) to fill the space. , Which has a refractive index of about 1, is used as the phase difference PC = π [ra
In order to obtain d], the step d is (1.5) × 365 =
It may be 182.5 nm.

【0037】また、干渉性低減型瞳フィルタを構成する
場合には、透光性部材の空隙の凸部の段差dは、透光性
部材の屈折率をn1、空隙に充填される流体の屈折率を
2、照明光のコヒーレント長をΔLcとしたとき、
Further, in the case of constructing the pupil filter for reducing interference, the step d of the convex portion of the void of the transparent member has a refractive index of n 1 of the transparent member, and When the refractive index is n 2 and the coherent length of the illumination light is ΔLc,

【0038】[0038]

【数4】 [Equation 4]

【0039】となるように設定することが可能である。
例えば、水銀ランプのi線(波長λ=365nm)を光
源として用いる場合に、この光源の波長幅Δλは5nm
であるので、コヒーレント長ΔLCは、ΔLC=λ2
Δλ=26μmとなる。従って、屈折率n1が1.5の
ガラスを透光性部材(PF1及びPF2)として使用し、
空隙に充填する流体として屈折率がほぼ1の空気を使用
する場合には、段差dを52μm以上に設定すればよ
い。
It is possible to set as follows.
For example, when the i-line of a mercury lamp (wavelength λ = 365 nm) is used as a light source, the wavelength width Δλ of this light source is 5 nm.
Therefore, the coherent length ΔLC is ΔLC = λ 2 /
Δλ = 26 μm. Therefore, glass having a refractive index n 1 of 1.5 is used as the translucent member (PF 1 and PF 2 ),
When air having a refractive index of about 1 is used as the fluid to fill the gap, the step d may be set to 52 μm or more.

【0040】さらに、透明円形基板PF1及びPF2の貼
設面には、少なくともいずれか一方の面に少なくとも1
本の溝が直径方向にわたって切られており、この溝を介
して、透明円形基板の貼設面に形成された凸形状断面の
空隙の内部と外部とが、少なくとも2カ所において、連
通するように構成されている。そして、これらの連通溝
(ただし、透明円形基板PF1及びPF2の貼設後には連
通孔)20a、21aは、図3に示すように、一方の連
通孔20aが流体供給機構20に接続されるとともに、
他方の連通孔21aが流体排出機構21に接続されて、
後述するように、露光するレチクルRのパターンの種類
に応じた屈折率(n2)を有する流体を供給又は排出す
ることが可能である。なお、図3は全て屈折性硝材で作
られた投影光学系PLの部分的な断面を示し、前群のレ
ンズ系GAの最下部のレンズGA 1と後群のレンズ系G
Bの最上部のレンズGB1との間の空間にフーリエ変換
面FTPが存在し、このフーリエ変換面FTP又はその
近傍に上記構成になる瞳フィルタPFが設置されてい
る。投影光学系PLは複数枚のレンズを鏡筒で保持して
いるが、図2(A)の瞳フィルタPFに設けられた連通
孔20a、21aに対向する鏡筒の一部に、連通孔20
b、21bが穿設されている。そして、連通孔20bに
は、管路20c及びバルブ20dを介して流体供給機構
20が接続されるとともに、連通孔21bには、管路2
1c及びバルブ21dを介して流体排出機構21が接続
されている。
Further, the transparent circular substrate PF1And PF2Pasting
At least one on at least one of the surfaces
The groove of the book is diametrically cut through
The convex cross section formed on the attachment surface of the transparent circular substrate.
At least two places inside and outside the void are connected.
It is configured to pass through. And these communication grooves
(However, transparent circular substrate PF1And PF2After attaching
Through holes) 20a, 21a, as shown in FIG.
The through hole 20a is connected to the fluid supply mechanism 20, and
The other communication hole 21a is connected to the fluid discharge mechanism 21,
As will be described later, the type of reticle R pattern to be exposed
Refractive index (n2Supply or discharge fluid with
It is possible to It should be noted that all of FIG. 3 are made of refractive glass material.
2 shows a partial cross section of the projected projection optical system PL,
Lens GA at the bottom of lens system GA 1And rear lens system G
Fourier transform to the space between the top lens GB1 of B
There is a surface FTP, and this Fourier transform surface FTP or its
A pupil filter PF having the above configuration is installed in the vicinity.
It The projection optical system PL holds a plurality of lenses with a lens barrel.
However, the communication provided in the pupil filter PF of FIG.
The communication hole 20 is provided in a part of the lens barrel facing the holes 20a and 21a.
b and 21b are drilled. Then, in the communication hole 20b
Is a fluid supply mechanism via a conduit 20c and a valve 20d.
20 is connected, and the conduit 2 is provided in the communication hole 21b.
Fluid discharge mechanism 21 is connected via 1c and valve 21d
Has been done.

【0041】次に図4及び図5を参照しながら、上記実
施例に係る投影露光装置の動作について説明する。すで
に説明したように、露光を行うレチクルRのパターンの
種類(例えば、ラインアンドスペース用パターン又はコ
ンタクトホール用パターン)は、レチクルステージRS
Tへの搬送路中に設けられたバーコードリーダ28によ
り識別され、その情報は主制御ユニット25に入力され
る。そして、露光するパターンが、比較的パターン密度
が高く、かつ周期的なラインアンドスペース用パターン
である場合には、すでに説明したように、瞳面には瞳フ
ィルタPFを設置しない方が、良好な解像度及び広い焦
点深度を得ることができるので、主制御ユニット25
は、流体供給機構20及び流体排出機構21に指令を送
り、図4のように瞳フィルタPFを構成する透明円形基
板PF1及びPF2の屈折率n1と等しい屈折率n2(すな
わち、n1=n2)の流体を凸状断面の空隙に供給し、気
泡等が完全に除去された後に、バルブ20d及び21d
を閉止する。この結果、透明円形基板PF 1及びPF2
屈折率n1と充填される流体の屈折率n2とは等しいの
で、瞳フィルタPFは平行平板ガラスと等価となり、フ
ーリエ変換面を通過する透過光に位相差又は干渉性低減
状態を生じさせない、ラインアンドスペース用パターン
の転写に最適な投影光学系PLを構成することが可能と
なる。
Next, referring to FIG. 4 and FIG.
The operation of the projection exposure apparatus according to the example will be described. Sude
As described above, the pattern of the reticle R to be exposed is
Type (for example, line and space pattern or
Pattern for contact holes) is the reticle stage RS
By a bar code reader 28 provided in the transport path to T
Information is input to the main control unit 25
It And the pattern to be exposed has a relatively high pattern density.
High and periodic line and space pattern
If it is, the pupil plane is
It is better not to install the filter PF for better resolution and wider focus.
Since the point depth can be obtained, the main control unit 25
Sends a command to the fluid supply mechanism 20 and the fluid discharge mechanism 21.
As shown in FIG. 4, a transparent circular base forming the pupil filter PF
Board PF1And PF2Refractive index n of1Refractive index n equal to2(sand
That ’s n1= N2) Is supplied to the void of convex cross section,
After bubbles etc. are completely removed, valves 20d and 21d
Close. As a result, the transparent circular substrate PF 1And PF2of
Refractive index n1And the refractive index n of the filled fluid2Is equal to
Then, the pupil filter PF is equivalent to parallel plate glass, and
-Reducing the phase difference or coherence in the transmitted light that passes through the Fourier conversion surface
Pattern for line and space that does not cause a state
It is possible to configure a projection optical system PL that is optimal for transferring
Become.

【0042】これに対して、バーコードリーダ28によ
り識別されたレチクルRの種類が離散的かつ孤立的なパ
ターン、例えばコンタクトホール用パターンである場合
には、瞳面に位相差型瞳フィルタ又は干渉性低減型瞳フ
ィルタPFを介在させることが好ましい。従って、主制
御ユニット25は、流体供給機構20及び流体排出機構
21に指令を送り、すでに光学フィルタPFの凸状断面
の空隙に透明円形基板PF1及びPF2の屈折率n1と等
しい屈折率n2(すなわち、n1=n2)の流体が充填さ
れている場合には、バルブ21dを開放して、図5の如
く内部の流体を排出して空にし(すなわち空気を充填
し)、透明円形基板PF1及びPF2の屈折率n1と凸状
断面空隙内の空間の屈折率n2を相違させることによ
り、中央の円形透過領域FAとその周囲の輪帯状透過領
域FBを透過する光の間に、所定の位相差を与える又は
干渉性を低減する瞳フィルタPFを構成し、焦点深度と
解像度を向上させることが可能となる。なおコンタクト
ホール用パターン処理のための瞳フィルタPFを構成す
るにあたっては、上記のように凸状断面空隙内から流体
を排出することにより空隙内を単に空胴とする、すなわ
ち屈折率がほぼ1の空気を充填するだけでも可能である
が、用途によっては所望の屈折率n2を有する別の流体
を導入したり、所定の圧力の空気を導入することにより
所望の屈折率n2を形成する構成を採用することも可能
である。
On the other hand, when the type of reticle R identified by the barcode reader 28 is a discrete and isolated pattern, for example, a contact hole pattern, a phase difference type pupil filter or interference is formed on the pupil plane. It is preferable to interpose the pupil reduction filter PF. Therefore, the main control unit 25 sends a command to the fluid supply mechanism 20 and the fluid discharge mechanism 21, and already has a refractive index equal to the refractive index n 1 of the transparent circular substrates PF 1 and PF 2 in the void of the convex cross section of the optical filter PF. When the fluid of n 2 (that is, n 1 = n 2 ) is filled, the valve 21d is opened and the fluid inside is discharged to be emptied (that is, filled with air) as shown in FIG. By making the refractive index n 1 of the transparent circular substrates PF 1 and PF 2 different from the refractive index n 2 of the space in the convex cross-section void, the central circular transmission area FA and the ring-shaped transmission area FB around it are transmitted. It is possible to improve the depth of focus and the resolution by configuring a pupil filter PF that gives a predetermined phase difference or reduces coherence between the lights. When constructing the pupil filter PF for the pattern processing for contact holes, the fluid is discharged from the void of the convex cross-section as described above so that the void is simply a cavity, that is, the refractive index is approximately 1. Although it is possible to fill only with air, depending on the application, another fluid having a desired refractive index n 2 may be introduced, or air having a predetermined pressure may be introduced to form a desired refractive index n 2. It is also possible to adopt.

【0043】このように、本発明の一実施例によれば、
透光性部材(PF1及びPF2)の空隙の凸部の段差d
を、2つの結像光の間に与えるべき位相差PCに応じ
て、透光性部材の屈折率をn1、空隙に充填される1つ
の流体の屈折率をn2、照明光の波長をλとしたとき、 d=λ・PC/{2π(n1−n2)} となるように設定することにより、所望の位相差を持つ
位相差型瞳フィルタを構成することができる。そして、
その瞳フィルタにより、光軸方向の異なる点に結像する
像の振幅を適当な位相差で重ね合わせ、コンタクトホー
ル用パターンに対しても、焦点深度と解像度を向上させ
ることが可能である。
Thus, according to one embodiment of the present invention,
The step d of the convex portion of the void of the transparent member (PF 1 and PF 2 ).
The refractive index of the transparent member is n 1 , the refractive index of one fluid filled in the void is n 2 , and the wavelength of the illumination light is When λ is set, a phase difference pupil filter having a desired phase difference can be configured by setting d = λ · PC / {2π (n 1 −n 2 )}. And
With the pupil filter, it is possible to superimpose the amplitudes of the images formed at different points in the optical axis direction with an appropriate phase difference, and to improve the depth of focus and the resolution even for the contact hole pattern.

【0044】あるいは、本発明の別の実施例によれば、
透光性部材(PF1及びPF2)の空隙の凸部の段差d
を、透光性部材の屈折率をn1、空隙に充填される流体
の屈折率をn2、照明光のコヒーレント長をΔLcとし
たとき、
Alternatively, according to another embodiment of the present invention,
The step d of the convex portion of the void of the transparent member (PF 1 and PF 2 ).
Where n 1 is the refractive index of the transparent member, n 2 is the refractive index of the fluid filled in the void, and ΔLc is the coherent length of the illumination light.

【0045】[0045]

【数5】 (Equation 5)

【0046】となるように設定することにより、干渉性
低減型瞳フィルタPFを構成することも可能である。そ
して、その瞳フィルタにより、円形透過領域FAとその
周囲の輪帯状透過領域FBをそれぞれ透過する結像光束
を、互いに干渉し合わない光束として、ウェハWに到達
させ、互いに干渉し合わない強度合成像を得ることによ
り、コンタクトホール用パターンに対しても焦点深度と
解像度を向上させる効果を得ることが可能である。
The coherence reduction type pupil filter PF can be configured by setting such that Then, by the pupil filter, the imaging light fluxes that respectively pass through the circular transmission area FA and the annular transmission area FB around the circular transmission area FA are made to reach the wafer W as light rays that do not interfere with each other, and intensity combination that does not interfere with each other is performed. By obtaining the image, it is possible to obtain the effect of improving the depth of focus and the resolution of the contact hole pattern.

【0047】ところで、以上説明したように、本発明に
おいては、屈折率n1を有する透明円形基板PF1及びP
2の凸状断面空隙中に、屈折率n2の異なる流体を交換
して充填するのであるが、充填される流体が液体である
場合には、液体中に気泡が混入し、光学特性が損なわれ
ないように留意する必要がある。このような気泡対策と
して、流体供給機構20側に気泡除去手段を設けること
が好ましい。あるいは、図6に示すように、透明円形基
板PF1’及びPF2’に形成される空隙の各段差部、例
えば、凸部FA’に形成される段差E1、E2及び空隙へ
の流体導入部に形成される段差E3、E4を角状ではな
く、アール状に構成し、その段差部に気泡が滞留し難い
構成を採用することも可能である。あるいは、図7に示
すように、透明円形基板PF1”及びPF2”に形成され
る空隙の凸部(FA”)を光軸に沿って下方、すなわち
ウェハ側に形成し、空隙の上面Uを平面状に構成するこ
とにより、空隙の上面Uに気泡が滞留し難い構成を採用
することも可能である。
As described above, in the present invention, the transparent circular substrates PF 1 and P 1 having the refractive index n 1 are used.
Fluids having different refractive indexes n 2 are exchanged and filled in the voids of the convex cross section of F 2. However, when the fluid to be filled is a liquid, bubbles are mixed in the liquid and the optical characteristics are Care must be taken not to damage it. As a countermeasure against such bubbles, it is preferable to provide bubble removing means on the fluid supply mechanism 20 side. Alternatively, as shown in FIG. 6, the stepped portions of the voids formed in the transparent circular substrates PF 1 ′ and PF 2 ′, for example, the steps E 1 , E 2 formed in the convex portion FA ′ and the fluid to the voids. It is also possible to adopt a configuration in which the steps E 3 and E 4 formed in the introduction portion are formed in a round shape instead of a square shape, and bubbles are less likely to stay in the step portion. Alternatively, as shown in FIG. 7, the convex portions (FA ") of the voids formed on the transparent circular substrates PF 1 ″ and PF 2 ″ are formed downward along the optical axis, that is, on the wafer side, and the upper surface U of the void is formed. It is also possible to adopt a configuration in which bubbles are less likely to stay on the upper surface U of the void by structuring the plane.

【0048】なお、透明円形基板PF1及びPF2は、適
当な透光性材料、例えばガラス、石英、ホタル石などの
任意の材料から構成することが可能であるが、ラインア
ンドスペース用パターンの露光行う場合に凸状断面空隙
中に充填する流体については、透明円形基板PF1及び
PF2を構成する透光性材料の種類に応じて、その透光
性材料と等しい屈折率を有する材料を選定する必要があ
る。例えば、屈折率が1.5のガラスから透明円形基板
PF1及びPF2を構成する場合には、充填する流体とし
ては、屈折率が1.5程度のイマジンオイン、四塩化炭
素等を使用することが可能である。
The transparent circular substrates PF 1 and PF 2 can be made of an appropriate translucent material, for example, any material such as glass, quartz, and fluorite. For the fluid to be filled in the voids of the convex cross-section during exposure, a material having a refractive index equal to that of the transparent material is used depending on the type of the transparent material forming the transparent circular substrates PF 1 and PF 2. It is necessary to select it. For example, when the transparent circular substrates PF 1 and PF 2 are made of glass having a refractive index of 1.5, as a fluid to be filled, imadineoin having a refractive index of about 1.5, carbon tetrachloride or the like is used. It is possible to

【0049】また上記実施例においては、位相差型瞳フ
ィルタ又は干渉性低減型瞳フィルタを単独で構成する場
合について説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れず、位相差型瞳フィルタ及び干渉性低減型瞳フィルタ
を組み合わせたような瞳フィルタに対しても当然に適用
することが可能である。さらに上記実施例では、流体導
入用貫通孔及び流体排出用貫通孔を、それぞれ1つずつ
設ける構成を示したが、これらの貫通孔の数及び寸法に
関しては、用途に応じて任意に設定することができるこ
とは言うまでもない。
In the above embodiment, the case where the phase difference type pupil filter or the coherence reduction type pupil filter is independently configured has been described, but the present invention is not limited to the embodiment and the phase difference type pupil filter and the phase difference type pupil filter are used. Of course, it can be applied to a pupil filter that is a combination of coherence reduction pupil filters. Further, in the above-described embodiment, the configuration is such that one fluid introduction through hole and one fluid discharge through hole are provided, but the number and size of these through holes may be set arbitrarily according to the application. It goes without saying that you can do it.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、投影光学系(PL)のフーリエ変換面(FTP)又
はその近傍に配置された透光性部材(PF1、PF2)に
形成された空隙に対して、屈折率が異なる流体(空気
等)を出し入れするだけで、パターンの種類にかかわら
ず、常に高い焦点深度及び解像度を有する最適な投影光
学系を構築することが可能である。そして、従来装置の
ような機構的なフィルタ挿脱機構を省略可能なので、構
造の単純化及び装置の省スペース化を図ることができる
とともに、フィルタ挿脱機構に起因する埃塵対策から解
放される。また、挿脱動作のたびに位置合わせを行う必
要がないので、初期設定調整のみにより安定した結像性
能を得ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the present invention is configured as described above, the translucent members (PF 1 , PF 2 ) arranged in the Fourier transform plane (FTP) of the projection optical system (PL) or in the vicinity thereof can be used. It is possible to construct an optimal projection optical system that always has a high depth of focus and resolution, regardless of the type of pattern, simply by inserting and removing fluids (air, etc.) with different refractive indices into and from the formed voids. is there. Further, since the mechanical filter insertion / removal mechanism of the conventional device can be omitted, it is possible to simplify the structure and save the space of the device, and to be free from the dust countermeasures caused by the filter insertion / removal mechanism. . Further, since it is not necessary to perform the alignment every time the inserting / removing operation is performed, stable image forming performance can be obtained by only the initial setting adjustment.

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

【図1】本発明の実施例に係る投影露光装置の概略的な
構成を示す図である。
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に示す投影露光装置の投影光学系PLに実
装可能な本発明に基づいて構成された光学フィルタPF
の構成の一例を示す図であり、(A)はその光学フィル
タPFの側面図、(B)はその光学フィルタPFの平面
図である。
2 is an optical filter PF that can be mounted on the projection optical system PL of the projection exposure apparatus shown in FIG.
2A is a side view of the optical filter PF, and FIG. 3B is a plan view of the optical filter PF.

【図3】図1に示す投影露光装置の投影光学系PLの部
分的な構造を示す部分断面図である。
3 is a partial sectional view showing a partial structure of a projection optical system PL of the projection exposure apparatus shown in FIG.

【図4】本発明にかかる光学フィルタPFの使用状態を
示す図であり、凸状断面空隙中に流体を導入し、例えば
ラインアンドスペース用パターンの露光を行う状態を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a usage state of the optical filter PF according to the present invention, and is a diagram showing a state in which a fluid is introduced into a convex cross-section void and, for example, a line-and-space pattern is exposed.

【図5】本発明にかかる光学フィルタPFの使用状態を
示す図であり、凸状断面空隙中を空にし、例えばコンタ
クトホール用パターンの露光を行う状態を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a usage state of the optical filter PF according to the present invention, which is a diagram showing a state in which a convex cross-section void is emptied and a contact hole pattern is exposed, for example.

【図6】本発明に係る光学フィルタPFの別の実施例の
構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the optical filter PF according to the present invention.

【図7】本発明に係る光学フィルタPFのさらに別の実
施例の構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of still another embodiment of the optical filter PF according to the present invention.

【図8】従来の投影露光装置の概略的な構成を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional projection exposure apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル W ウェハ PL 投影光学系 AX 光軸 FA 円形状透過領域 FB 輪帯状透過領域 ILB 照明光 FTP フーリエ変換面 PF 光学フィルタ PF1、PF2 透光性部材 d 段差 20 流体供給機構 21 流体排出機構R Reticle W Wafer PL Projection optical system AX Optical axis FA Circular transmission area FB Ring-shaped transmission area ILB Illumination light FTP Fourier transform surface PF Optical filters PF 1 and PF 2 Translucent member d Step 20 Fluid supply mechanism 21 Fluid ejection mechanism

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微細なパターンが形成されたマスクを露
光用の照明光で照明する照明手段と、前記マスクのパタ
ーンから発生した光を入射して前記パターンの像を感光
基板上に投影する投影光学系と、前記マスクと前記感光
基板との間の結像光路内の光学的なフーリエ変換面、又
はその近傍面に配置され、前記投影光学系の光軸を中心
とする円形領域内に分布する結像光とその外側の領域に
分布する結像光との間の干渉性を低減する、又は位相を
異ならせる光学フィルタを備えた投影露光装置におい
て、 前記光学フィルタは、前記円形領域が入射側または射出
側に対して少なくとも一方の側に凸に形成された空隙を
備えた透光性部材から構成され、前記透光性部材及び前
記空隙のそれぞれの入射面及び射出面は前記投影光学系
の光軸を垂線とする平行平面として形成されるととも
に、前記空隙には屈折率の異なる流体が交換して充填さ
れることを特徴とする投影露光装置。
1. An illuminating means for illuminating a mask on which a fine pattern is formed with an illuminating light for exposure, and a projection for projecting an image of the pattern onto a photosensitive substrate by injecting light generated from the pattern of the mask. The optical system is arranged on an optical Fourier transform surface in an image forming optical path between the mask and the photosensitive substrate, or a surface in the vicinity thereof, and distributed in a circular region centered on the optical axis of the projection optical system. In the projection exposure apparatus provided with an optical filter for reducing coherence between the image forming light and the image forming light distributed in the area outside thereof, or for making the phase different, in the optical filter, the circular area is incident. Of the light-transmissive member and the air-gap, the incident surface and the emission surface of the light-transmissive member and the air-gap are the projection optical system. The optical axis of That together are formed as parallel planes, a projection exposure apparatus characterized by fluid having different refractive index is filled in replacement to the air gap.
【請求項2】 前記流体は、前記透光性部材と屈折率が
実質的に等しいものを含むことを特徴とする、請求項1
に記載の投影露光装置。
2. The fluid includes a material having a refractive index substantially equal to that of the translucent member.
The projection exposure apparatus according to.
【請求項3】 前記空隙に充填される前記流体は、前記
透光性部材と屈折率が異なることを特徴とする、請求項
1に記載の投影露光装置。
3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the fluid filled in the gap has a refractive index different from that of the translucent member.
【請求項4】 前記空隙の凸部の段差dは、前記2つの
結像光の間に与えるべき位相差をPC、前記透光性部材
の屈折率をn1、前記空隙に充填される1つの流体の屈
折率をn2、前記照明光の波長をλとしたとき、 d=λ・PC/{2π(n1−n2)} となるように設定されることを特徴とする請求項1また
は3に記載の投影露光装置。
4. The step d of the convex portion of the gap is filled with the phase difference PC to be provided between the two image-forming lights, the refractive index of the transparent member is n 1 , and the gap 1 is filled. When the refractive index of one fluid is n 2 and the wavelength of the illumination light is λ, d = λ · PC / {2π (n 1 −n 2 )} is set. The projection exposure apparatus according to 1 or 3.
【請求項5】 前記空隙の凸部の段差dは、前記透光性
部材の屈折率をn1、前記空隙に充填される1つの流体
の屈折率をn2、前記照明光のコヒーレント長をΔLc
としたとき、 【数1】 となるように設定されることを特徴とする請求項1また
は3に記載の投影露光装置。
5. The step d of the convex portion of the void has a refractive index n 1 of the translucent member, a refractive index n 2 of one fluid filled in the void, and a coherent length of the illumination light. ΔLc
When, The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the projection exposure apparatus is set so that
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