JPH08330223A - Exposure method - Google Patents

Exposure method

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JPH08330223A
JPH08330223A JP8024688A JP2468896A JPH08330223A JP H08330223 A JPH08330223 A JP H08330223A JP 8024688 A JP8024688 A JP 8024688A JP 2468896 A JP2468896 A JP 2468896A JP H08330223 A JPH08330223 A JP H08330223A
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain an exposure method for fully exposing and transferring even a further fine mask pattern while maintaining the wavelength of exposure light. CONSTITUTION: Illumination light l and illumination light 2 which are eccentric from and are separated from the light axis of a lighting optical system are applied to a mask so that they can be inclined on a pattern surface symmetrically in reference to a vertical direction, and a zero-order diffraction light from a pattern due to the illumination of the illumination light 1 and first-order diffraction light from a pattern due to the illumination of the illumination light 2 are allowed to reach the substrate through an optical path l of a projection optical system. Zero-order diffraction light from the pattern due to the application of the illumination light 2 and first-order diffraction light from the pattern due to the application of the illumination light l are allowed to reach the substrate via an optical path 2 of the projection optical system. The optical path l and the optical path 2 are allowed to be eccentric by nearly an equal distance from the light axis of the projection optical system on the Fourier transformation surface of the projection optical system for the pattern or near it.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体メモリ素子
や液晶素子の製造に用いられる露光装置を使って試料基
板上にマスクのパターンを転写する露光方法に関し、詳
しくはマスクに形成された微細パターンの規則性を利用
して、該微細パターンで発生する回折光を積極的に活用
することにより、試料基板上に形成される転写パターン
の解像度(レジスト像の微細度)を向上させる技術に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method for transferring a pattern of a mask onto a sample substrate by using an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor memory device or a liquid crystal device, and more specifically, a fine pattern formed on the mask. The present invention relates to a technique of improving the resolution (fineness of a resist image) of a transfer pattern formed on a sample substrate by positively utilizing the diffracted light generated in the fine pattern by utilizing the regularity of.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体メモリや液晶素子の回路パターン
の形成には、一般的に、フォトリソグラフィ技術と呼ば
れる、マスクパターンを試料基板上に転写する方法が採
用される。ここでは、感光レジスト層が形成された試料
基板上に、紫外線等の露光光を、マスクパターンを形成
したマスクを介して照射することにより、試料基板上に
はマスクパターンが写真的に転写される。
2. Description of the Related Art Generally, a method of transferring a mask pattern onto a sample substrate, which is called a photolithography technique, is adopted for forming a circuit pattern of a semiconductor memory or a liquid crystal element. In this case, the mask pattern is photographically transferred onto the sample substrate by irradiating the sample substrate on which the photosensitive resist layer is formed with exposure light such as ultraviolet rays through a mask on which the mask pattern is formed. .

【0003】近年、半導体メモリや液晶素子の回路構成
の微細化に伴って、マスクパターンを縮小して試料基板
上に投影転写できる、ステッパー等の投影型露光装置が
多用され、露光光としても、より短い波長を有する波長
分布幅の狭い特殊な紫外線が使用されるようになった。
In recent years, with the miniaturization of semiconductor memory and liquid crystal element circuit configurations, projection type exposure apparatuses such as steppers, which can reduce the mask pattern and project and transfer it onto a sample substrate, have been widely used. Specialized ultraviolet light having a narrow wavelength distribution having a shorter wavelength has been used.

【0004】ここで、波長分布幅を狭くする理由は、投
影型露光装置の投影光学系の色収差による投影像のぼけ
を除くためであり、より短い波長を選択する理由は、投
影像のコントラストを向上させるためである。しかし、
この露光光の短波長化も、要求されるマスクパターンの
一層の微細化に対しては、適当な光源が無く、レンズ材
料やレジスト材料の制約から限界を迎えているのが現状
である。
Here, the reason for narrowing the wavelength distribution width is to eliminate the blurring of the projected image due to the chromatic aberration of the projection optical system of the projection type exposure apparatus, and the reason for selecting a shorter wavelength is the contrast of the projected image. This is to improve. But,
At present, the shortening of the wavelength of the exposure light has reached the limit due to the restriction of the lens material and the resist material as there is no suitable light source for further miniaturization of the required mask pattern.

【0005】このような微細化されたマスクパターンに
おいては、パターンの解像線幅が露光光の波長に接近す
るため、パターン透過時に発生する回折光の影響が無視
できず、試料基板上のマスクパターン投影像における十
分な明暗の光量差の確保が困難となり、明暗境界のコン
トラストも低下する。
In such a miniaturized mask pattern, since the resolution line width of the pattern approaches the wavelength of the exposure light, the influence of the diffracted light generated when transmitting the pattern cannot be ignored and the mask on the sample substrate It becomes difficult to secure a sufficient light / dark light amount difference in the pattern projection image, and the contrast at the light / dark boundary also decreases.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】即ち、マスクに対して
上方から種々の入射角度で入射する露光光がマスクパタ
ーン上の各点において発生する0次、±1次、±2次、
・・の各回折光は、投影光学系を経て、この各点と共役
な試料基板上のそれぞれの点に再集合して結像する。し
かし、より微細なマスクパターンに対して±1次、±2
次、・・の回折光は、回折角度がさらに大きくなるた
め、試料基板上により浅い角度で入射するようになり、
投影像の焦点深度を著しく低下させて、レジスト層の厚
み全部を露光できなくなるという問題を発生させた。
That is, exposure light incident on the mask from above at various incident angles is generated at each point on the mask pattern, and the 0th order, ± 1st order, ± 2nd order,
Each diffracted light of .. passes through the projection optical system, and is reassembled at each point on the sample substrate conjugate with each point to form an image. However, ± 1st order, ± 2 for finer mask patterns
Next, because the diffracted light of ... becomes larger in diffraction angle, it becomes incident on the sample substrate at a shallower angle.
The depth of focus of the projected image is remarkably reduced, causing a problem that the entire thickness of the resist layer cannot be exposed.

【0007】このような観点から、本願出願人は、先
に、特開平2−50417号において、照明光学系と投
影光学系に絞りを設けて、露光光のマスクに対する入射
角度を制約すると共に、マスクパターンに応じて該絞り
の開口量を調整して、試料基板上の投影像の明暗の光量
差を維持しつつ焦点深度を確保する発明を提案した。
From this point of view, the applicant of the present application previously disclosed that, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-50417, a diaphragm is provided in the illumination optical system and the projection optical system to restrict the incident angle of the exposure light with respect to the mask. An invention has been proposed in which the aperture amount of the diaphragm is adjusted according to the mask pattern to maintain the depth of focus while maintaining the light amount difference between the light and dark of the projected image on the sample substrate.

【0008】しかし、この発明においても、ほぼ垂直に
試料基板に達する0次回折光に対して、±1次、±2
次、・・回折光の回折角度が大きいため、レンズからは
み出して試料基板まで達しなくなり、結果的に試料基板
上のマスクパターン投影像は、0次光成分のみが強調さ
れたコントラストの悪い平坦なものとなった。
However, also in the present invention, ± 0th order and ± 2th order are applied to the 0th order diffracted light which reaches the sample substrate almost vertically.
Next, because the diffraction angle of the diffracted light is large, it does not reach the sample substrate beyond the lens. As a result, the mask pattern projection image on the sample substrate is flat with poor contrast in which only the 0th order light component is emphasized. It became a thing.

【0009】また、レンズに納まって試料基板に達する
部分の±1次回折光は、0次光がほぼ垂直に入射するの
に対して、浅い角度で試料基板に入射することになるた
め、やはり十分な焦点深度が確保できないことが指摘さ
れた。
Further, the ± first-order diffracted light in the portion which reaches the sample substrate after being housed in the lens is incident on the sample substrate at a shallow angle, whereas the 0th-order light is incident almost vertically, so that it is also sufficient. It was pointed out that a sufficient depth of focus cannot be secured.

【0010】ところで、このような微細なマスクパター
ンの一般的なものは、縦または横に等間隔で配列された
格子パターンと見なすことができる。言い換えれば、マ
スクパターンにおける最もパターンが密集した場所に
は、試料基板上に形成可能な最小の線幅を実現する、等
間隔の透明、不透明ラインを交互に配置した格子パター
ンが採用されるが、その他の場所では比較的にゆるい微
細度のパターンであり、斜めのパターンは例外的であ
る。
By the way, a general type of such a fine mask pattern can be regarded as a lattice pattern arranged at equal intervals vertically or horizontally. In other words, a grid pattern in which transparent and opaque lines are alternately arranged at equal intervals, which realizes the minimum line width that can be formed on the sample substrate, is adopted in the most dense place in the mask pattern. Elsewhere, the pattern is relatively loose and fine, with diagonal patterns being exceptional.

【0011】また、一般的なレジスト層材料の性質は、
非線形の感光特性を有し、あるレベル以上の受光量を与
えると急速に化学変化が進むが、それ以下の受光量で
は、ほとんど化学変化が進行しない。従って、試料基板
上におけるマスクパターンの投影像については、明部と
暗部の光量差が確保されていさえすれば、明部と暗部の
境界のコントラストは多少低くても、マスクパターンど
おりの所要のレジスト像が得られる。
The properties of general resist layer materials are as follows.
It has a non-linear photosensitivity, and when the amount of light received exceeds a certain level, the chemical change proceeds rapidly, but when the amount of received light is less than that, the chemical change hardly progresses. Therefore, for the projected image of the mask pattern on the sample substrate, as long as the light amount difference between the bright portion and the dark portion is ensured, even if the contrast at the boundary between the bright portion and the dark portion is slightly low, the required resist pattern according to the mask pattern is obtained. The image is obtained.

【0012】本発明は、このように露光光が狭い波長分
布をもち、マスクパターンが実質的に回折格子と見な
せ、レジスト材料が受光量のコンパレータ的性質を有す
ることを積極的に利用して、露光光の波長を維持したま
まで、更に微細なレジスト像を形成可能とするもので、
従来、試料基板上で十分な光量差が得られなかった微細
なマスクパターンでも、十分に露光転写できる露光方法
を提供することを目的としている。
The present invention positively utilizes the fact that the exposure light has a narrow wavelength distribution, the mask pattern can be regarded as a diffraction grating, and the resist material has a comparator property of the amount of received light. , Which makes it possible to form a finer resist image while maintaining the wavelength of the exposure light.
It is an object of the present invention to provide an exposure method capable of sufficiently exposing and transferring even a fine mask pattern for which a sufficient light amount difference has not been conventionally obtained on a sample substrate.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明に係る露光方法は、マスク上
に照明光を照射するための照明光学系と、前記マスクの
パターンの像を基板上に投影する投影光学系とを有する
露光装置を使って、前記基板上に前記マスクのパターン
を転写する露光方法において、前記照明光を、前記照明
光学系の光軸から偏心し、かつ分離した第1照明光と第
2照明光とに変換し、前記第1照明光と第2照明光が前
記パターン表面とほぼ垂直な方向に関して対称に傾斜さ
れるように、前記第1照明光と第2照明光を前記マスク
に照射し、前記第1照明光の照射によって前記パターン
から発生された0次回折光と、前記第2照明光の照射に
よって前記パターンから発生された1次回折光とを前記
投影光学系の第1光学パスを通って前記基板上に到達さ
せ、前記第2照明光の照射によって前記パターンから発
生された0次回折光と、前記第1照明光の照射によって
前記パターンから発生された1次回折光とを前記投影光
学系の第2光学パスを通って前記基板上に到達させ、前
記第1光学パスと前記第2光学パスは、前記マスクのパ
ターンに対する前記投影光学系のフーリエ変換面もしく
はその近傍において前記投影光学系の光軸からほぼ等距
離だけ各々偏心されていることを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, an exposure method according to the invention of claim 1 is an illumination optical system for illuminating a mask with illumination light, and an image of a pattern of the mask. In an exposure method of transferring the pattern of the mask onto the substrate using an exposure apparatus having a projection optical system for projecting onto the substrate, the illumination light is decentered from the optical axis of the illumination optical system, and The first illumination light and the second illumination light are converted into separate first illumination light and the first illumination light so that the first illumination light and the second illumination light are inclined symmetrically with respect to a direction substantially perpendicular to the pattern surface. The mask is irradiated with second illumination light, and the 0th-order diffracted light generated from the pattern by the irradiation of the first illumination light and the 1st-order diffracted light generated from the pattern by the irradiation of the second illumination light are described above. First light of projection optical system The 0th-order diffracted light generated from the pattern by irradiation of the second illumination light and the 1st-order diffracted light generated from the pattern by irradiation of the first illumination light are made to reach the substrate through a path. It is made to reach the substrate through a second optical path of a projection optical system, and the first optical path and the second optical path are projected onto the Fourier transform plane of the projection optical system with respect to the pattern of the mask or in the vicinity thereof. It is characterized in that they are decentered from each other by an approximately equal distance from the optical axis of the optical system.

【0014】本願請求項2に記載の露光方法は、請求項
1に記載の露光方法において、前記第1光学パスと第2
光学パスを通った各々の光以外の光は、前記基板に到達
されないことを特徴とするものである。
The exposure method according to claim 2 of the present application is the same as the exposure method according to claim 1, wherein the first optical path and the second
Light other than the respective light that has passed through the optical path is characterized in that it does not reach the substrate.

【0015】本願請求項3に記載の露光方法は、投影光
学系を使ってマスクのパターンの像を基板上に投影する
露光方法において、前記マスクに少なくとも2つの照明
光を照射し、前記1組の照明光は、前記パターンの表面
に垂直な方向に関して予め定められた角度だけ対称に傾
けられ、前記予め定められた角度は、前記2つの照明光
の各々について前記パターンから発生する0次回折光と
1つの1次回折光が、前記パターンの表面に垂直な方向
に関してほぼ対称となるように規定され、前記0次回折
光と1次回折光は、前記投影光学系を介して前記パター
ンの像を前記基板上に形成することを特徴とするもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, in the exposure method of projecting an image of a mask pattern onto a substrate using a projection optical system, the mask is irradiated with at least two illumination lights, and the one set Illumination light is tilted symmetrically by a predetermined angle with respect to a direction perpendicular to the surface of the pattern, and the predetermined angle is the 0th order diffracted light generated from the pattern for each of the two illumination lights. One 1st-order diffracted light is defined to be substantially symmetrical with respect to a direction perpendicular to the surface of the pattern, and the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light form an image of the pattern on the substrate via the projection optical system. It is characterized by being formed into.

【0016】本願請求項4に記載の露光方法は、投影光
学系を介してマスクのパターンを基板上に露光する露光
方法において、少なくとも第1照明光と第2照明光とで
前記パターンを照明すること、前記第2照明光の照射に
よって前記パターンから発生された0次回折光以外の回
折光と同じ前記投影光学系の光学パスを通って、前記第
1照明光の照射によって前記パターンから発生された0
次回折光を前記基板に到達させることを特徴とするもの
である。
An exposure method according to a fourth aspect of the present invention is an exposure method of exposing a pattern of a mask onto a substrate via a projection optical system, wherein the pattern is illuminated with at least first illumination light and second illumination light. That is, the second illumination light is generated from the pattern through the same optical path of the projection optical system as the diffracted light other than the 0th-order diffracted light generated from the pattern by the irradiation of the first illumination light. 0
The second diffracted light is made to reach the substrate.

【0017】本願請求項5に記載の露光方法は、請求項
4に記載の露光方法において、前記露光方法を利用して
半導体素子を製造することを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the exposure method according to the fourth aspect, a semiconductor element is manufactured by utilizing the exposure method.

【0018】本願請求項6に記載の露光方法は、少なく
とも予め定められた方向に延びた直線部分を有するパタ
ーンで基板を露光する露光方法において、前記予め定め
られた方向を含む入射面に関して傾いた一対の光路に沿
った光で前記パターンを照明し、前記パターンの像を前
記基板に投影することを特徴とするものである。
An exposure method according to claim 6 of the present application is an exposure method of exposing a substrate with a pattern having at least a linear portion extending in a predetermined direction, wherein the exposure surface is inclined with respect to an incident surface including the predetermined direction. The pattern is illuminated with light along a pair of optical paths, and an image of the pattern is projected onto the substrate.

【0019】本願請求項7に記載の露光方法は、請求項
6に記載の露光方法において、前記露光方法を利用して
半導体素子を製造することを特徴とするものである。
An exposure method according to a seventh aspect of the present invention is the exposure method according to the sixth aspect, characterized in that a semiconductor element is manufactured using the exposure method.

【作用】[Action]

【0020】従来の投影型露光装置では、マスクに対し
て上方から種々の入射角で入射する露光光が無差別に用
いられ、マスクパターンで発生した0次、±1次、±2
次、・・の各回折光がほぼ無制限に投影光学系を透過し
て試料基板上に結像していた。
In the conventional projection type exposure apparatus, the exposure light incident on the mask at various incident angles from above is used indiscriminately, and 0th order, ± 1st order and ± 2th order generated in the mask pattern.
Next, each of the diffracted lights of ... Passed through the projection optical system almost indefinitely and was imaged on the sample substrate.

【0021】これに対して、本発明の露光方法では、マ
スクパターンに対して特定の方向と角度で斜めに入射す
る露光光が選択的に用いられており、この選択された露
光光がマスクパターンで発生する0次回折光と1次回折
光とを試料基板に優先的に到達させ、干渉させ、結像さ
せる。
On the other hand, in the exposure method of the present invention, the exposure light obliquely incident on the mask pattern at a specific direction and angle is selectively used, and the selected exposure light is used as the mask pattern. The 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated in 1 are preferentially made to reach the sample substrate, interfere with each other, and form an image.

【0022】即ち、マスクパターンの微細度に応じた遮
光板を用いて、最適な0次回折光と1次回折光とを選択
することにより、従来よりも明暗の光量差および焦点深
度が大きい結像パターンを得ることができる。
That is, by selecting the optimum 0th-order diffracted light and 1st-order diffracted light by using a light-shielding plate according to the fineness of the mask pattern, an image-forming pattern having a larger light-dark difference in light quantity and a larger depth of focus than in the past. Can be obtained.

【0023】ここで、マスクに入射する露光光を選択す
るには、照明光学系の瞳面およびその近傍、またはその
共役面に、「マスクパターンに対して特定の方向と角度
で入射する露光光は透過するが、他の不要な露光光は遮
断するように透光部を配置した遮光板」を設ければ良
い。
Here, to select the exposure light incident on the mask, "exposure light incident on the mask pattern at a specific direction and angle to the pupil plane of the illumination optical system and its vicinity or a conjugate surface thereof is selected. A light-shielding plate having a light-transmitting portion arranged so as to block other unnecessary exposure light.

【0024】しかし、投影光学系の瞳面およびその近傍
に、「この特定の方向と角度の露光光がマスクパターン
で発生する0次回折光と1次回折光とは無事透過する
が、他の不要な露光光による回折光は遮断されるように
透光部を配置した遮光板」を設けても、試料基板上に達
して結像に関与する回折光はほぼ等しいものとなり、同
様な効果を期待できる。
However, the "0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated in the mask pattern are safely transmitted to the pupil plane of the projection optical system and the vicinity thereof. Even if a light-shielding plate in which a light-transmitting part is arranged so as to block the diffracted light due to the exposure light is provided, the diffracted light that reaches the sample substrate and participates in image formation becomes almost equal, and similar effects can be expected. .

【0025】また、投影光学系の瞳面およびその近傍に
設けた遮光板は、照明光学系の瞳面およびその近傍、ま
たはその共役面に配置された遮光板により選択された露
光光がマスクパターンで発生する0次回折光と1次回折
光以外の回折光を取り除く作用も兼ね備える。
Further, in the light shielding plate provided in the pupil plane of the projection optical system and in the vicinity thereof, the exposure light selected by the light shielding plate arranged in the pupil plane of the illumination optical system and in the vicinity thereof or in the conjugate plane is used as a mask pattern. It also has a function of removing the diffracted light other than the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated in.

【0026】照明光学系の瞳面およびその近傍、または
その共役面に遮光板を配置した場合、所定の波長を有す
る露光光が、特定の入射方向と入射角で回折格子状のマ
スクパターンに入射し、投影光学系の瞳面にはフーリエ
展開された0次、1次、2次、3次、・の各回折光によ
るスポット列が形成される。ただし、通常、2次、3次
・・の高次回折光のスポットは投影光学系の外側にはみ
だす(ケラレる)。
When a light shielding plate is arranged on the pupil plane of the illumination optical system and its vicinity or its conjugate plane, exposure light having a predetermined wavelength is incident on the diffraction grating-shaped mask pattern in a specific incident direction and incident angle. Then, on the pupil plane of the projection optical system, a spot array is formed by the Fourier expanded 0th, 1st, 2nd, 3rd, ... However, usually, the spots of the 2nd-order, 3rd-order, and higher-order diffracted lights are projected (vignetting) outside the projection optical system.

【0027】照明光学系の瞳面およびその近傍、または
その共役面に配置した遮光板は、またマスクに対してほ
ぼ垂直に入射する露光光を遮断し、特定の入射方向と入
射角の露光光だけをマスクに選択入射させる。ここで、
高次の回折光が邪魔な場合には、更に、投影光学系の瞳
面およびその近傍に遮光板を設けてこれを遮断する。こ
れにより、試料基板上には好ましい入射角の露光光がマ
スクパターンで発生する0次回折光と1次回折光とを重
点的に用いた投影パターン像が形成される。
The light-shielding plate disposed on the pupil plane of the illumination optical system and its vicinity or a conjugate plane thereof blocks the exposure light that is incident almost perpendicularly to the mask, and the exposure light having a specific incident direction and incident angle. Only the mask is selectively incident on the mask. here,
When high-order diffracted light is an obstacle, a light-shielding plate is further provided on the pupil plane of the projection optical system and its vicinity to block it. As a result, a projection pattern image is formed on the sample substrate by using the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated by the mask pattern as the exposure light having the preferable incident angle.

【0028】ここで、マスクパターンにおける高解像度
を必要とする部分、即ち等間隔の透明、不透明ラインを
交互に配置した格子パターンは、デューティ0.5の矩
形波状のものとみなせ、照明光学系の瞳面およびその近
傍、またはその共役面に遮光板を設けた場合、この格子
パターンで発生する回折光は、投影光学系の瞳面におい
て、格子を横断する方向に分布する0次、±1次、±2
次、・・の各次数の回折光のスポットを形成する。
Here, the portion of the mask pattern that requires high resolution, that is, the lattice pattern in which transparent and opaque lines are alternately arranged at equal intervals, can be regarded as a rectangular wave shape with a duty of 0.5, and is used in the illumination optical system. When a light-shielding plate is provided on the pupil plane and its vicinity, or on its conjugate plane, the diffracted light generated by this lattice pattern is distributed in the direction crossing the lattice on the pupil plane of the projection optical system. , ± 2
Form spots of diffracted light of the respective orders of ...

【0029】このとき、矩形波のフーリエ展開として知
られるように、0次回折光は試料基板上の投影像におけ
るバイアス成分、±1次回折光は格子と同周期の正弦波
成分であり、この2つの成分の干渉によって、試料基板
上には、レジスト層の感光に必要な十分な明暗の光量差
をもった結像パターンが得られる。
At this time, as is known as the Fourier expansion of a rectangular wave, the 0th-order diffracted light is a bias component in the projection image on the sample substrate, and the ± 1st-order diffracted light is a sine wave component having the same period as the grating. Due to the interference of the components, an image formation pattern having a sufficient light-dark difference in light quantity necessary for exposing the resist layer can be obtained on the sample substrate.

【0030】また、一般的なマスクパターンは、マスク
上に配置された縦方向または横方向の格子を複数個組み
合わせたものとみなせるから、各格子に対して最適な入
射方向と入射角の露光光がそれぞれ確保されるようにす
れば、投影光学系の瞳面に形成されるフーリエパターン
は、各格子の方向に応じた角度方向に並んだ、露光光の
波長と格子のピッチとに応じた相互間隔のスポット群を
形成し、各スポットの強度は、格子のピッチ数と回折光
の次数に依存している。
Further, since a general mask pattern can be regarded as a combination of a plurality of vertical or horizontal gratings arranged on the mask, the exposure light having the optimum incident direction and incident angle with respect to each grating. , The Fourier patterns formed on the pupil plane of the projection optical system are aligned in the angular direction corresponding to the direction of each grating, and the Fourier patterns are arranged in accordance with the wavelength of the exposure light and the pitch of the grating. A group of spots at intervals is formed, and the intensity of each spot depends on the number of pitches of the grating and the order of diffracted light.

【0031】従って、必要なスポット位置に透光部を設
けた遮光板を投影光学系に設けて同様な回折光の選択を
行ってもよい。投影光学系の瞳面に遮光板を設けた場合
には、有用な回折光のスポット位置に透光部を設けた遮
光板が採用されて、有用な回折光を選択的に透過させ、
邪魔になる回折光を遮断する。
Therefore, it is also possible to provide a light-shielding plate provided with a light-transmitting portion at a required spot position in the projection optical system to select similar diffracted light. When a light-shielding plate is provided on the pupil plane of the projection optical system, a light-shielding plate provided with a light-transmitting portion at the spot position of useful diffracted light is adopted to selectively transmit useful diffracted light.
Blocks diffracted light that gets in the way.

【0032】このように、遮光板上の透光部の個数と配
置はマスクパターンに応じたそれぞれ異なる固有なもの
であるから、遮光板は、当然、マスクと一緒に交換さ
れ、かつマスクに対して厳密に位置調整されるべきもの
である。
As described above, since the number and arrangement of the light-transmitting portions on the light shielding plate are unique and different according to the mask pattern, the light shielding plate is naturally exchanged together with the mask, and the mask is replaced with the mask. Should be strictly aligned.

【0033】次に、マスクパターンに対して特定の入射
方向と入射角の露光光を入射して、0次回折光と1次回
折光とを用いて試料基板上に結像パターンを形成するこ
とにより、焦点深度が大きくなる理由を説明する。
Next, exposure light having a specific incident direction and incident angle is incident on the mask pattern, and an image formation pattern is formed on the sample substrate using the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light. The reason why the depth of focus becomes large will be described.

【0034】試料基板が投影光学系の焦点位置に一致し
ている場合には、マスク上の1点を出て、試料基板上の
1点に達する各回折光は、投影光学系のどの部分を通る
ものであっても全て等しい光路長を有する。よって、従
来のように0次回折光が投影光学系瞳面のほぼ中心を貫
通する場合でも、0次回折光とそのほかの回折光とで光
路長は相等しく、相互の波面収差も0である。
When the sample substrate is coincident with the focal point of the projection optical system, each diffracted light which exits one point on the mask and reaches one point on the sample substrate is not affected by which part of the projection optical system. Even if they pass through, they all have the same optical path length. Therefore, even when the 0th-order diffracted light penetrates almost the center of the projection optical system pupil as in the conventional case, the optical path lengths of the 0th-order diffracted light and other diffracted lights are equal to each other, and the mutual wavefront aberration is also zero.

【0035】しかし、試料基板が投影光学系の焦点位置
に一致していない場合、斜めに入射する高次の回折光の
光路長は、最短距離を通る0次回折光に対して、焦点前
方では短く、焦点後方では長くなり、その差は入射角の
差に応じたものとなる。従って、0次、1次、・・の各
回折光は相互に波面収差を形成して、焦点位置の前後に
おける結像パターンのぼけを発生する。この波面収差△
Wは次の式(1)で表される。
However, when the sample substrate does not coincide with the focus position of the projection optical system, the optical path length of obliquely incident high-order diffracted light is short in front of the focus with respect to the 0th-order diffracted light passing through the shortest distance. , And becomes longer behind the focal point, and the difference depends on the difference in the incident angle. Therefore, the 0th-order, 1st-order, ... Diffracted light forms wavefront aberrations mutually, and blurs the imaging pattern before and after the focus position. This wavefront aberration △
W is represented by the following equation (1).

【0036】 △W=(1/2)×(NA)2 ×△f ・・(1) △f:デフォーカス量 NA:瞳面上の中心からの距離を開口数で表した値ΔW = (1/2) × (NA) 2 × Δf (1) Δf: Defocus amount NA: Distance from the center on the pupil plane expressed by numerical aperture

【0037】従って、瞳面のほぼ中心を通過する0次回
折光(△W=0)に対して、瞳面の周囲、半径r1 を通
る1次回折光では、次の式(2)で表される波面収差を
もつことになり、焦点位置の前後での解像度、即ち焦点
深度を低くしている。
Therefore, with respect to the 0th-order diffracted light (ΔW = 0) that passes through almost the center of the pupil plane, the 1st-order diffracted light that passes the radius r 1 around the pupil plane is expressed by the following equation (2). Therefore, the resolution before and after the focus position, that is, the depth of focus is reduced.

【0038】 △W=(1/2)×(r12 ×△f ・・(2)ΔW = (1/2) × (r 1 ) 2 × Δf ... (2)

【0039】一方、照明光学系の瞳面もしくはその近
傍、またはその共役面に遮光板を設けて、マスクパター
ンからの0次回折光と1次回折光とが瞳面上でほぼ中心
対称な位置(共に半径r2 とする)を通るようにした本
発明の露光方法の場合、焦点の前後における0次回折光
と1次回折光の波面収差は等しく、次式(3)となり、
デフォーカスに伴う波面収差によるボケがない。即ち、
この分だけ焦点深度が大きくなっている。
On the other hand, a light-shielding plate is provided on the pupil plane of the illumination optical system or in the vicinity thereof, or on the conjugate plane thereof, so that the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light from the mask pattern are substantially centrally symmetric on the pupil plane (both. In the case of the exposure method of the present invention in which the light passes through a radius r 2 ), the wavefront aberrations of the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light before and after the focus are equal to
There is no blur due to wavefront aberration associated with defocus. That is,
The depth of focus is increased by this amount.

【0040】 △W=(1/2)×(r22 ×△f ・・(3)ΔW = (1/2) × (r 2 ) 2 × Δf ... (3)

【0041】また、遮光板の透光部を通った一対の露光
光はマスクパターンの格子に対して、斜めかつ対称に入
射する平行光となるが、±1次回折光のどちらか一方は
投影光学系の光軸について0次光と対称な経路を通り、
試料基板に0次光と同程度の深い角度で入射する。これ
により、結像に関与する投影光学系の実質的な開口数が
小さくなり、より深い焦点深度が得られる。
The pair of exposure lights that have passed through the light-transmitting portion of the light-shielding plate are parallel lights that are obliquely and symmetrically incident on the grating of the mask pattern, but one of the ± 1st-order diffracted lights is a projection light. About the optical axis of the system, it goes through a path symmetrical with the 0th order light,
It is incident on the sample substrate at an angle as deep as the zero-order light. As a result, the substantial numerical aperture of the projection optical system involved in image formation is reduced, and a deeper depth of focus can be obtained.

【0042】また、本発明の露光方法においては、照明
光学系に配置した遮光板を用いてマスクパターンの格子
に対して2方向から対称な入射角の露光光を入射させ
る。ここで、入射角は、遮光板の透光部の相互間隔によ
り調整され、マスク透過後、一方の露光光の0次光は他
方の露光光の1次光とほぼ同一の方向に進み投影光学系
の瞳面では、ほぼ同一位置にスポットを形成するように
している。
Further, in the exposure method of the present invention, the exposure light having a symmetrical incident angle from two directions is incident on the grating of the mask pattern by using the light shielding plate arranged in the illumination optical system. Here, the incident angle is adjusted by the mutual spacing of the light-transmitting portions of the light-shielding plate, and after passing through the mask, the 0th-order light of one exposure light travels in substantially the same direction as the 1st-order light of the other exposure light. On the pupil plane of the system, spots are formed at almost the same position.

【0043】このような回折光の選択は、マスクに対し
て上方から種々の入射角で入射する露光光を用い、上記
スポット位置に透光部を形成した遮光板を投影光学系の
瞳面に配置して、上記一対の入射角以外の露光光による
回折光を遮断した場合にも同様に実行される。
For selecting such diffracted light, exposure light incident on the mask at various incident angles from above is used, and a light-shielding plate having a light-transmitting portion formed at the spot position is formed on the pupil plane of the projection optical system. The same operation is performed in the case of disposing and blocking the diffracted light due to the exposure light other than the pair of incident angles.

【0044】また、格子を複数組み合わせた一般的なマ
スクパターンに対しては、それぞれの格子に対して定め
た角度位置と相互間隔とをもたせた一対づつの透光部が
遮光板に配置される。
Further, for a general mask pattern in which a plurality of gratings are combined, a pair of light-transmitting portions having angular positions and mutual intervals defined for the respective gratings are arranged on the light shielding plate. .

【0045】照明光学系に備えられる遮光板における一
対の透光部は、一方の透光部からの露光光が1つの格子
で発生する一次回折光と、他方の透光部からの露光光が
同じ格子で発生する0次回折光とが投影光学系の瞳面の
ほぼ同一位置を透過するように相互間隔を定めたもので
ある。
The pair of light-transmitting portions of the light-shielding plate provided in the illumination optical system are formed by the first-order diffracted light generated by one grating of the exposure light from one light-transmitting portion and the exposure light from the other light-transmitting portion. The mutual spacing is determined so that the 0th-order diffracted light generated by the same grating transmits almost the same position on the pupil plane of the projection optical system.

【0046】投影光学系に備えられる遮光板における一
対の透光部は、1つの格子に対して上述の入射角を有す
る一対の露光光が発生する0次回折光と1次回折光とを
透過させるように相互間隔を定めたものである。
The pair of light-transmitting portions of the light-shielding plate provided in the projection optical system transmits the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated by the pair of exposure lights having the above-mentioned incident angle with respect to one grating. The mutual interval is defined in.

【0047】更に、本発明の露光方法においては、調整
機構を用いて、遮光板を回転または平行移動させれば、
格子に対する遮光板の位置ずれを補正できる。また、透
光部の相互間隔を適正に調整して、格子のピッチにより
良く適合させることができる。
Further, in the exposure method of the present invention, if the light shielding plate is rotated or moved in parallel by using the adjusting mechanism,
It is possible to correct the positional deviation of the light shielding plate with respect to the grid. Also, the mutual spacing of the light-transmitting portions can be appropriately adjusted to better suit the pitch of the grating.

【0048】更にまた、本発明の露光方法においては、
液晶素子等の電気光学素子を組み込んだ遮光板が採用さ
れ、電気信号により透光部の位置調整を行うことができ
る。
Furthermore, in the exposure method of the present invention,
A light-shielding plate incorporating an electro-optical element such as a liquid crystal element is adopted, and the position of the light-transmitting portion can be adjusted by an electric signal.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】本発明の一つの実施の形態を図面
を参照して以下に説明する。図1には、本実施の形態の
露光方法を実現するために用いられる投影型露光装置の
斜視図が示されている。図1において、マスク11に
は、代表的な微細パターンの一例として、デューティ比
0.5の1次元の格子状パターン12が形成されてい
る。このマスク11を照明する照明光学系は、水銀ラン
プ1、楕円面鏡2、コールドミラー3、集光光学素子
4、光学的インテグレータ素子5、リレーレンズ8(瞳
リレー系)、ミラー9、コンデンサーレンズ10からな
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a projection type exposure apparatus used to realize the exposure method of this embodiment. In FIG. 1, a one-dimensional grid pattern 12 having a duty ratio of 0.5 is formed on the mask 11 as an example of a typical fine pattern. The illumination optical system for illuminating the mask 11 is a mercury lamp 1, an ellipsoidal mirror 2, a cold mirror 3, a condensing optical element 4, an optical integrator element 5, a relay lens 8 (pupil relay system), a mirror 9, a condenser lens. It consists of 10.

【0050】照明光学系のフーリエ変換面、即ち、ここ
では水銀ランプ1の2次光源像が形成されるインテグレ
ータ素子5の射出端面の近傍(換言すれば、照明光学系
の瞳面またはその共役面、およびそれらの近傍の位置)
には、遮光板(空間フィルタ)6が配置されている。こ
の遮光板6には、マスクパターン12の2次元フーリエ
変換に基づいて位置と大きさが定められる一対の透光部
6a、6bが設けられている。
The Fourier transform plane of the illumination optical system, that is, in the vicinity of the exit end surface of the integrator element 5 where the secondary light source image of the mercury lamp 1 is formed (in other words, the pupil plane of the illumination optical system or its conjugate plane). , And their neighboring positions)
A light-shielding plate (spatial filter) 6 is arranged in the. The light shielding plate 6 is provided with a pair of light transmitting portions 6a and 6b whose positions and sizes are determined based on the two-dimensional Fourier transform of the mask pattern 12.

【0051】また、パターン12の像をウエハ17上に
投影する投影光学系13の瞳面14にも、同様に透光部
15a、15bを備えた遮光板(空間フィルタ)15が
配置されている。
Further, on the pupil plane 14 of the projection optical system 13 for projecting the image of the pattern 12 onto the wafer 17, a light shielding plate (spatial filter) 15 similarly provided with light transmitting portions 15a and 15b is arranged. .

【0052】ここで、本実施の形態では、マスクパター
ン12として、1次元の回折格子パターンを用いている
ので、遮光板6および15には、共に一対の透光部6
a、6bまたは15a、15bとが形成されており、そ
れぞれ瞳面内で一対の透光部が光学系の光軸を挟んでほ
ぼ対称位置に、かつその配列方向が格子パターン12の
ピッチ方向とほぼ一致するように配置されている。
Here, in the present embodiment, since the one-dimensional diffraction grating pattern is used as the mask pattern 12, both the light shielding plates 6 and 15 have a pair of transparent portions 6.
a, 6b or 15a, 15b are formed, and a pair of translucent portions are substantially symmetrical in the pupil plane with respect to the optical axis of the optical system, and the arrangement direction thereof is the pitch direction of the grating pattern 12. They are arranged so that they almost match.

【0053】また、遮光板6および15には、それぞれ
モータやカム等で構成される駆動機構7または16が設
けられており、マスクパターンに応じて遮光板6および
15が別のものと交換可能で、かつ瞳面内での透光部6
a、6bまたは15a、15bの位置の微調整が可能と
なっている。なお、遮光板6および15の透光部6a、
6bおよび15a、15bの開口形状は任意でよく、図
1では共に円形開口の場合として図示されている。
Further, the shading plates 6 and 15 are provided with a driving mechanism 7 or 16 composed of a motor, a cam, etc., respectively, and the shading plates 6 and 15 can be replaced with other ones according to the mask pattern. And the translucent part 6 in the pupil plane
Fine adjustment of the positions of a, 6b or 15a, 15b is possible. The light transmitting portions 6a of the light shielding plates 6 and 15,
The opening shapes of 6b and 15a, 15b may be arbitrary, and both are shown as circular openings in FIG.

【0054】このように構成された露光装置において、
楕円面鏡2の第1焦点に配置された水銀ランプ1から発
生された露光光は、楕円面鏡2とコールドミラー3で反
射されて、楕円面鏡2の第2焦点に集光された後に、コ
リメータレンズや光束分布補正用のコーン状プリズムな
どからなる集光光学素子4を通過して、フライアイレン
ズ群からなるインテグレータ素子5により、遮光板6の
配置面上に実質的な面光源を形成する。
In the exposure apparatus thus constructed,
The exposure light generated from the mercury lamp 1 arranged at the first focus of the ellipsoidal mirror 2 is reflected by the ellipsoidal mirror 2 and the cold mirror 3 and is condensed at the second focus of the ellipsoidal mirror 2. After passing through the condensing optical element 4 including a collimator lens and a cone-shaped prism for correcting the luminous flux distribution, an integrator element 5 including a fly-eye lens group provides a substantial surface light source on the arrangement surface of the light shielding plate 6. Form.

【0055】なお、本実施の形態では、インテグレータ
素子5の2次光源像が投影光学系13の瞳面14に形成
される、いわゆるケーラー照明となっている。この面光
源自体は、従来同様に、マスクに上方から種々の入射角
で入射する露光光を与えるはずのものである。しかしな
がら、ここではコンデンサ−レンズ10の手前に遮光板
6が設けられているため、遮光板6の2つの透光部6
a、6bを通過する平行光束だけがリレーレンズ8、ミ
ラー9、コンデンサレンズ10を介して、格子パターン
12のラインをほぼ垂直に横切る面内で光軸対称に斜め
の所定入射角でマスク11に入射する。
In this embodiment, the secondary light source image of the integrator element 5 is formed on the pupil plane 14 of the projection optical system 13, which is so-called Koehler illumination. This surface light source itself should provide the exposure light that enters the mask from above at various incident angles, as in the conventional case. However, since the light shielding plate 6 is provided in front of the condenser lens 10 here, the two light transmitting portions 6 of the light shielding plate 6 are provided.
Only parallel light fluxes passing through a and 6b are passed through the relay lens 8, the mirror 9, and the condenser lens 10 to the mask 11 at a predetermined incident angle which is symmetric with respect to the optical axis in a plane which crosses the line of the grating pattern 12 almost vertically. Incident.

【0056】前記平行光束がマスク11のパターン12
に入射すると、パターン12からは0次、±1次、±2
次、・・の各回折光が生じる。ここで、前記平行光束
は、照明光学系のフーリエ変換面に配置された遮光板6
の透光部6a、6bにより光軸からの距離と光軸まわり
の位置とが定められ、またコンデンサーレンズ10によ
りマスク11のパターン12への入射角が定められてい
るので、投影光学系13に入射するのは前記各次数の回
折光のうちの±1次回折光のいずれか一方と0次回折光
とがそのほとんどとなり、そのほかの回折光は極く僅か
となる。
The parallel luminous flux is the pattern 12 of the mask 11.
Incident on the pattern 12, 0th order, ± 1st order, ± 2th order from the pattern 12
Next, each diffracted light of ... Here, the parallel luminous flux is a light shielding plate 6 arranged on the Fourier transform surface of the illumination optical system.
Since the distance from the optical axis and the position around the optical axis are determined by the translucent portions 6a and 6b of the mask, and the incident angle to the pattern 12 of the mask 11 is determined by the condenser lens 10, the projection optical system 13 Of the diffracted lights of the respective orders, most of the ± 1st-order diffracted lights and the 0th-order diffracted lights are incident, and the other diffracted lights are extremely small.

【0057】その結果、投影光学系13の瞳面14に
は、±1次回折光のいずれか一方と0次回折光との主要
な回折光スポットと、その他の不要な次数の回折光スポ
ットとが、フーリエ展開パターンにしたがって次数別に
形成される。投影光学系13の瞳面14に配置された別
の遮光板15は、前記主要な回折光だけを選択的にウエ
ハ17側に通過させ、そのほかの次数の不要な回折光を
遮断する。
As a result, on the pupil plane 14 of the projection optical system 13, a main diffracted light spot of one of the ± 1st-order diffracted light and the 0th-order diffracted light and other unnecessary diffracted light spots of the order are formed. It is formed for each order according to the Fourier expansion pattern. Another light shielding plate 15 arranged on the pupil plane 14 of the projection optical system 13 selectively passes only the main diffracted light to the wafer 17 side and blocks other diffracted light of other orders.

【0058】この場合、前記±1次回折光のいずれか一
方0次回折光との主要な回折光が最大強度で通過できる
ように、また、前記の不要な回折光が完全に遮断される
ように、駆動機構7、16を用いて、マスク11のパタ
ーン12に対する遮光板6および15の位置調整が行わ
れる。
In this case, one of the ± 1st-order diffracted lights and the main diffracted light with the 0th-order diffracted light can pass with maximum intensity, and the unnecessary diffracted light can be completely blocked. The positions of the light shielding plates 6 and 15 with respect to the pattern 12 of the mask 11 are adjusted using the drive mechanisms 7 and 16.

【0059】図2は、本実施の形態の露光方法に用いら
れる投影型露光装置における露光光の基本的な光路構成
を模式的に示す図である。ここでは、図示の都合上、遮
光板6がコンデンサレンズ10の直上に配置されている
が、この位置はリレーレンズ8に対して図1の遮光板6
と共役な面であり、機能と効果に関して、図1の場合と
実質的に同じである。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a basic optical path configuration of exposure light in the projection type exposure apparatus used in the exposure method of this embodiment. Here, for the sake of illustration, the light shield plate 6 is arranged directly above the condenser lens 10, but this position is different from the relay lens 8 in FIG.
It is a surface conjugate with and is substantially the same as the case of FIG. 1 in terms of function and effect.

【0060】図2において、投影光学系13の開口数を
NA、露光光の波長をλとし、パターン12のピッチを
λ/NAの0.75倍、パターン12のライン・アンド
・スペースの比を1:1(格子のデューティ比を0.
5)とする。このとき、パターン12の波長λを考慮し
たフーリエ変換q(u、v) は、パターン12をp(x、y) と
すると、次式(4)で表される。
In FIG. 2, the numerical aperture of the projection optical system 13 is NA, the wavelength of the exposure light is λ, the pitch of the pattern 12 is 0.75 times λ / NA, and the line-and-space ratio of the pattern 12 is 1: 1 (grating duty ratio of 0.
5). At this time, the Fourier transform q (u, v) in consideration of the wavelength λ of the pattern 12 is expressed by the following equation (4) when the pattern 12 is p (x, y).

【0061】 q(u、v) = [ p(x、y) ・ exp {-2πi(ux+vy)/λ} ] dxdy ・・(4)Q (u, v) = [p (x, y) .exp {-2.pi.i (ux + vy) /. Lamda.}] Dxdy .. (4)

【0062】ここで、パターン12が、図4に示される
ように、上下方向すなわちy方向には一様で、x方向に
は規則的な変化をもつ場合には、x方向のライン・アン
ド・スペースの比が1:1、ピッチが0.75λ/NA
であるとすると、フーリエ変換q(u、v) は次式(5)の
ように表すことができる。
Here, when the pattern 12 is uniform in the vertical direction, that is, in the y direction and has a regular change in the x direction, as shown in FIG. Space ratio is 1: 1 and pitch is 0.75λ / NA
Then, the Fourier transform q (u, v) can be expressed by the following equation (5).

【0063】 q(u、v) =q1(u)×q2(v) ・・(5)Q (u, v) = q 1 (u) × q 2 (v) ··· (5)

【0064】従って、q1(u)およびq2(v)のそれぞれ
は、次のように表すことができる。 q1(u)= 1、 u= 0 q1(u)= 0.637、 u=±NA/0.75 q1(u)=-0.212、 u=±3NA/0.75 : q1(u)= 0.637/(2n-1)・(-1)(n+1)、 u=±(2n-1)・ NA/0.75 q1(u)= 0、 uは上記以外 および、 q2(v)= 1、 v=0 q2(v)= 0、 v≠0
Therefore, each of q 1 (u) and q 2 (v) can be expressed as follows. q 1 (u) = 1, u = 0 q 1 (u) = 0.637, u = ± NA / 0.75 q 1 (u) = − 0.212, u = ± 3 NA / 0.75: q 1 (u) = 0.637 / ( 2n-1) ・ (-1) (n + 1) , u = ± (2n-1) ・ NA / 0.75 q 1 (u) = 0, u is other than the above, and q 2 (v) = 1, v = 0 q 2 (v) = 0, v ≠ 0

【0065】図3と図5は、それぞれ本実施の形態に供
される照明光学系用の遮光板6と、投影光学系用の遮光
板15の平面図である。ここで、上記フーリエ変換のエ
ネルギー分布、即ち|q(u、v) |2 のピーク値を与える
位置は、 (u、v) =(0、0) 、( ±NA/0.75、0)、( ±3NA/0.75、0)・・・ である。
FIG. 3 and FIG. 5 are plan views of the light-shielding plate 6 for the illumination optical system and the light-shielding plate 15 for the projection optical system used in this embodiment, respectively. Here, the energy distribution of the Fourier transform, that is, the position that gives the peak value of | q (u, v) | 2 is (u, v) = (0,0), (± NA / 0.75,0), ( ± 3NA / 0.75, 0) ...

【0066】従って、遮光板6および15は、上記ピー
ク位置の1/2であるところの (u、v) =(0、0) 、( ±NA/1.5 、0)、( ±2NA、0)・・・ のうち、投影光学系13の開口数以内に入る位置(u、v)
=( ±NA/1.5 、0)およびその近傍位置を透光部6
a、6bと15a、15bとし、 (u、v) =(0、0) の位置を遮光部としたものである。
Therefore, the light-shielding plates 6 and 15 are (u, v) = (0, 0), (± NA / 1.5, 0), (± 2NA, 0), which is 1/2 of the peak position. Of the positions (u, v) within the numerical aperture of the projection optical system 13
= (± NA / 1.5, 0) and the position in the vicinity of the translucent part 6
a, 6b and 15a, 15b, and the position of (u, v) = (0, 0) is the light shielding portion.

【0067】なお、遮光板6および15は、その位置 (u、v) =(0、0) がそれぞれ照明光学系(1〜10)および投影光学系1
3の光軸と一致するように、図1の駆動機構7または1
6により位置調整される。
The positions (u, v) = (0, 0) of the light shielding plates 6 and 15 are the illumination optical system (1-10) and the projection optical system 1 respectively.
3 so as to match the optical axis of the drive mechanism 7 or 1 of FIG.
The position is adjusted by 6.

【0068】ここで、遮光板6および15は、金属板の
一部を取り去って透過部を形成したものでも、またガラ
ス等の透明保持体上に、金属薄膜などをパターンニング
して透過部を形成したものでもよい。また、図1に示し
た例では、照明光源として水銀ランプ1を想定したが、
これはレーザ光源等の別の光源であってもよい。更に、
この例では、マスク11のパターン12としてx方向の
みにデューティ1:1で変化するライン・アンド・スペ
ース・パターンを示したが、任意のパターンについて本
発明は適用可能である。
Here, the light-shielding plates 6 and 15 may be formed by removing a part of a metal plate to form a transparent part, or by patterning a metal thin film on a transparent holder such as glass to form a transparent part. It may be formed. Further, in the example shown in FIG. 1, the mercury lamp 1 is assumed as the illumination light source,
This may be another light source such as a laser light source. Furthermore,
In this example, the pattern 12 of the mask 11 is a line-and-space pattern that changes with a duty of 1: 1 only in the x direction, but the present invention is applicable to any pattern.

【0069】図2において、ピッチ0.75λ/NAで
あるパターン12に対して、照明光学系中のパターン1
2のフーリエ変換面に、図示のような遮光板6を設ける
ことにより、パターン12を照明する照明光Liは、平
行光束Lil、Lirのごとく制限される。この照明光
Lil、Lirがパターン12に照射されると、パター
ン12からその回折光が発生する。
In FIG. 2, the pattern 1 in the illumination optical system is different from the pattern 12 having the pitch of 0.75λ / NA.
By providing the light shielding plate 6 as shown on the Fourier transform surface of No. 2, the illumination light Li that illuminates the pattern 12 is limited to parallel light fluxes Lil and Lir. When the illumination light Lil, Lir is applied to the pattern 12, the diffracted light is generated from the pattern 12.

【0070】照明光Lilの0次回折光をLl0、+1
次回折光をLl1とし、照明光Lirの0次回折光をL
r0、−1次回折光をLr1とする。このとき、回折光
Ll0と回折光Ll1、回折光Lr0と回折光Lr1の
離角は共に、次式(6)で表せる。
The 0th order diffracted light of the illumination light Lil is L10, +1
Let the first-order diffracted light be L11, and let the 0th-order diffracted light of the illumination light Lir be Ll.
Let r0 be the r0 and −1st order diffracted light. At this time, the separation angles of the diffracted light L10 and the diffracted light L11 and the diffracted light Lr0 and the diffracted light Lr1 can be expressed by the following equation (6).

【0071】 sinθ=λ/(パターン12のピッチ) =λ/(0.75λ/NA) =NA/0.75 ・・(6)Sin θ = λ / (pitch of pattern 12) = λ / (0.75λ / NA) = NA / 0.75 (6)

【0072】もともと、入射光Lilと入射光Lir
は、2NA/1.5だけ離れているので、回折光Ll0
と回折光Lr1が共に同じ第1の光路を通り、また、回
折光Lr0と回折光Ll1が共に同じ第2の光路を通る
ことになる。ここで、第1の光路と第2の光路とは、投
影光学系13の光軸から対称的に等距離だけ離れてい
る。
Originally, the incident light Lil and the incident light Lir
Are separated by 2NA / 1.5, the diffracted light L10
And diffracted light Lr1 both pass the same first optical path, and diffracted light Lr0 and diffracted light Ll1 both pass the same second optical path. Here, the first optical path and the second optical path are symmetrically apart from the optical axis of the projection optical system 13 by the same distance.

【0073】図6には、投影光学系13の瞳面14での
回折光の強度分布が模式的に示されている。図6におい
て、瞳面14に形成されたスポット22lは回折光Lr
0と回折光Ll1が集光したものであり、また、スポッ
ト22rは回折光Ll0と回折光Lr1が集光したもの
である。
FIG. 6 schematically shows the intensity distribution of the diffracted light on the pupil plane 14 of the projection optical system 13. In FIG. 6, the spot 22l formed on the pupil plane 14 is the diffracted light Lr.
0 and the diffracted light Ll1 are condensed, and the spot 22r is the diffracted light Ll0 and the diffracted light Lr1 condensed.

【0074】図6より明らかなように、本実施の形態の
露光方法においては、ピッチがλ/NAより微細な0.
75λ/NAのパターン12からの0次回折光と+1次
また−1次回折光を、投影光学系13を介して、ほぼ1
00%ウエハ17上へ集光させることができる。従っ
て、従来の露光方法における解像度の限界であったピッ
チ(λ/NA)よりも更に細かいパターンの場合も、マ
スクパターンのピッチに応じた透過部を有する遮光板を
用いて露光転写が可能である。
As is clear from FIG. 6, in the exposure method of the present embodiment, the pitch of 0.
The 0th-order diffracted light and the + 1st-order or -1st-order diffracted light from the 75λ / NA pattern 12 are transmitted through the projection optical system 13 to almost 1
The light can be condensed on the 00% wafer 17. Therefore, even in the case of a pattern finer than the pitch (λ / NA), which is the resolution limit in the conventional exposure method, the exposure transfer can be performed by using the light shielding plate having the transmissive portion according to the pitch of the mask pattern. .

【0075】次に、本実施の形態の露光方法における試
料基板17上のパターン解像度を、種々の参考例の投影
型露光装置を使用した露光方法におけるそれとの比較に
おいて以下に説明する。
Next, the pattern resolution on the sample substrate 17 in the exposure method of the present embodiment will be described below in comparison with that in the exposure method using the projection type exposure apparatus of various reference examples.

【0076】=参考例の場合= 図7と図8は、参考例としてあげる特開平2−5041
7号に示された投影型露光装置における露光光の光路構
成(図7)と、投影光学系の瞳面における光量分布(図
8)とをそれぞれ模式的に示した図である。なお、これ
らの図においては、本発明の前記実施の形態による装置
と同じ作用、機能の部材に、図2中の符号と同一の符号
を付してある。
= Case of Reference Example = FIGS. 7 and 8 are cited as reference examples.
FIG. 9 is a diagram schematically showing an optical path configuration of exposure light (FIG. 7) in the projection exposure apparatus shown in No. 7 and a light amount distribution (FIG. 8) on a pupil plane of the projection optical system. In these figures, members having the same functions and functions as those of the device according to the above-described embodiment of the present invention are designated by the same reference numerals as those in FIG.

【0077】図7において、照明光学系の瞳面には開口
絞り(円形の透光部を光軸と同心に備えた遮光板、いわ
ゆる空間フィルタ)6Aが設けられ、マスク11に対す
る露光光の入射角を制限している。マスク11のパター
ン12から発生した0次回折光(実線)と±1次回折光
(破線)とは、共に投影光学系13に入射して別々の光
路を進み、ここでは図8に示すごとく瞳面14において
+1次回折光のスポット20lと、0次回折光のスポッ
ト20cと、−1次回折光のスポット22rとが別々の
位置に形成される。
In FIG. 7, an aperture stop (a light shielding plate having a circular light transmitting portion concentric with the optical axis, a so-called spatial filter) 6 A is provided on the pupil plane of the illumination optical system, and the exposure light is incident on the mask 11. The corner is restricted. The 0th-order diffracted light (solid line) and the ± 1st-order diffracted light (broken line) generated from the pattern 12 of the mask 11 both enter the projection optical system 13 and travel on different optical paths. Here, as shown in FIG. In, the spot 20l of the + 1st-order diffracted light, the spot 20c of the 0th-order diffracted light, and the spot 22r of the -1st-order diffracted light are formed at different positions.

【0078】また、図9と図10は、別の参考例として
あげる投影型露光装置における露光光の光路構成(図
9)と、投影光学系の瞳面における光量分布(図10)
とをそれぞれ模式的に示した図である。この別の参考例
では、図7の開口絞り6Aの代わりに、光軸と同心の円
環状の透光部を設けた遮光板6Bが採用されている。
FIGS. 9 and 10 show the optical path structure of the exposure light in the projection type exposure apparatus (FIG. 9) as another reference example, and the light amount distribution on the pupil plane of the projection optical system (FIG. 10).
It is the figure which each showed typically. In this other reference example, instead of the aperture stop 6A of FIG. 7, a light shielding plate 6B provided with an annular light transmitting portion concentric with the optical axis is employed.

【0079】図9において、照明光学系の瞳面には、円
環状の透光部を光軸と同心に形成した遮光板6Bが設け
られ、マスク11に対して露光光が斜めに、すなわち逆
円錐状に入射されている。これにより、少なくともパタ
ーン12の格子をほぼ垂直に横切る面内では、図2に示
した本実施の形態の場合と同様に、0次回折光(実線)
は、1次回折光(破線)並みに斜めに投影光学系に入射
され、反対側からきた別の1次回折光と一部重なって投
影光学系を通過し、ウエハ17にまで達して投影像を形
成する。
In FIG. 9, the pupil plane of the illumination optical system is provided with a light-shielding plate 6B in which an annular light-transmitting portion is formed concentrically with the optical axis, and the exposure light is obliquely directed to the mask 11, that is, reverse. It is incident in the shape of a cone. As a result, at least in the plane that crosses the grating of the pattern 12 almost vertically, as in the case of the present embodiment shown in FIG. 2, the 0th-order diffracted light (solid line)
Is incident on the projection optical system as obliquely as the first-order diffracted light (broken line), partially overlaps with another first-order diffracted light coming from the opposite side, passes through the projection optical system, and reaches the wafer 17 to form a projected image. To do.

【0080】このとき、投影光学系13の瞳面14に
は、図10に示されるように、光軸と同心のドーナツ状
の0次回折光のスポット21cと、それに隣接して一部
重なる+1次回折光のスポット21lおよび−1次回折
光のスポット21rとが形成される。ここで、スポット
21lと21rとの大部分は、投影光学系13の外側に
はみ出し、これらはみ出した部分の光は投影光学系の鏡
筒によってケラレてしまう。
At this time, on the pupil plane 14 of the projection optical system 13, as shown in FIG. 10, a donut-shaped spot 21c of 0th-order diffracted light which is concentric with the optical axis and a + 1st-order adjacent to which a part of the spot 21c overlaps. A spot 21l of broken light and a spot 21r of -1st-order diffracted light are formed. Here, most of the spots 21l and 21r are projected to the outside of the projection optical system 13, and the light of these projected portions is vignetted by the lens barrel of the projection optical system.

【0081】=本発明の実施の形態の場合= 図11〜図14は、図2に示した本実施の形態における
ウエハ17上の投影像の格子パターンの強度分布を、図
7と図9の場合と比較した線図である。この強度分布
は、投影光学系のNAを0.5、露光光の波長λを0.
365μm、パターンのピッチをウエハ17上での換算
で0.5μm(ほぼ0.685λ/NA)として、基板
上でパターン12のピッチ方向に光軸を横切る面内につ
いて計算により求めた結果である。
= In the case of the embodiment of the present invention = FIGS. 11 to 14 show the intensity distribution of the lattice pattern of the projected image on the wafer 17 in the present embodiment shown in FIG. It is the diagram compared with the case. This intensity distribution has an NA of the projection optical system of 0.5 and an exposure light wavelength λ of 0.
This is a result obtained by calculation for a plane crossing the optical axis in the pitch direction of the pattern 12 on the substrate, assuming that the pattern pitch is 365 μm and the pattern pitch on the wafer 17 is 0.5 μm (approximately 0.685λ / NA).

【0082】図11は、本実施の形態(図2)にしたが
った投影型露光装置によって基板上に形成された投影像
の格子パターンの強度分布の線図である。これは、パタ
ーンのエッジの明部と暗部の光量差を十分に確保した分
布となっている。
FIG. 11 is a diagram showing the intensity distribution of the grid pattern of the projected image formed on the substrate by the projection type exposure apparatus according to the present embodiment (FIG. 2). This distribution has a sufficient light amount difference between the bright portion and the dark portion at the edge of the pattern.

【0083】図12は、図7の参考例において、開口絞
り6Aの径を比較的小さく、照明光学系の開口数と投影
光学系の開口数との比、いわゆるσ値を0.5とした場
合の、基板上の投影像の格子パターンの強度分布の線図
である。ここでは、照明光学系の開口数と投影光学系の
開口数との比(σ値)を0.5としているので、投影像
のパターンの明部と暗部の光量差がほとんど無い平坦な
分布である。
In FIG. 12, in the reference example of FIG. 7, the diameter of the aperture stop 6A is relatively small, and the ratio between the numerical aperture of the illumination optical system and the numerical aperture of the projection optical system, that is, the so-called σ value is 0.5. It is a diagram of the intensity distribution of the lattice pattern of the projected image on the substrate in the case. Since the ratio (σ value) between the numerical aperture of the illumination optical system and the numerical aperture of the projection optical system is set to 0.5 here, a flat distribution with almost no difference in light amount between the bright and dark portions of the pattern of the projected image is obtained. is there.

【0084】図13は、図7の参考例において、開口絞
り6Aの孔は比較的大きく、照明光学系の開口数と投影
光学系の開口数との比、いわゆるσ値を0.9とした場
合の、基板上の投影像の格子パターンの強度分布の線図
である。ここでは、照明光学系の開口数と投影光学系の
開口数との比(σ値)を0.9としているので、図12
の場合よりも投影像のパターンの明部と暗部の光量差が
あるが、やはり0次回折光成分が比較的多いいぜんとし
て平坦な分布であり、レジストの感光特性から見て不十
分であることがわかる。
In FIG. 13, in the reference example of FIG. 7, the aperture of the aperture stop 6A is relatively large, and the ratio between the numerical aperture of the illumination optical system and the numerical aperture of the projection optical system, so-called σ value, is 0.9. It is a diagram of the intensity distribution of the lattice pattern of the projected image on the substrate in the case. Here, since the ratio (σ value) of the numerical aperture of the illumination optical system and the numerical aperture of the projection optical system is 0.9, FIG.
Although there is a light amount difference between the bright part and the dark part of the pattern of the projected image, the distribution is still flat with a relatively large 0th-order diffracted light component, which is insufficient in view of the photosensitive characteristics of the resist. Recognize.

【0085】図14は、図9の別の参考例の場合におい
て、基板上の投影像の格子パターンの強度分布の線図で
ある。ここで、遮光板6Bの円環状の透光部の内縁はσ
値で0.7、外縁はσ値で0.9に相当している。この
投影像は、図12の場合よりもパターンの明部と暗部の
光量差があるが、やはり0次回折光成分が比較的多いい
ぜんとして平坦な分布であり、レジストの感光特性から
見て不十分であることがわかる。
FIG. 14 is a diagram showing the intensity distribution of the lattice pattern of the projected image on the substrate in the case of another reference example of FIG. Here, the inner edge of the annular light-transmitting portion of the light shielding plate 6B is σ
The value corresponds to 0.7 and the outer edge corresponds to a σ value of 0.9. This projected image has a light amount difference between the bright portion and the dark portion of the pattern as compared with the case of FIG. 12, but also has a relatively large 0th-order diffracted light component and is still a flat distribution, which is insufficient in view of the photosensitive characteristics of the resist. It can be seen that it is.

【0086】図11〜図14から明らかなように、図7
や図9の参考例の場合と比較して、図2に示した本実施
の形態では、基板上の投影像の実質的な解像度が大幅に
向上している。
As apparent from FIGS. 11 to 14, FIG.
In the present embodiment shown in FIG. 2, the substantial resolution of the projected image on the substrate is significantly improved as compared with the case of the reference example of FIG.

【0087】ところで、図9の場合において、投影光学
系13の瞳面14に、前述の図2の本実施の形態におい
て使用した遮光板と同様な遮光板を配置すれば、図10
でクロスハッチで示される部分の0次および±1次の回
折光を選択的に透過させて、ウエハ17上における投影
像の解像度を図14の場合よりも少しだけ向上させるこ
とも可能である。
By the way, in the case of FIG. 9, if a shading plate similar to the shading plate used in the above-described embodiment of FIG. 2 is arranged on the pupil plane 14 of the projection optical system 13, the result of FIG.
It is also possible to selectively transmit the 0th order light and the ± 1st order diffracted light of the portion indicated by the cross hatch to improve the resolution of the projected image on the wafer 17 slightly more than in the case of FIG.

【0088】従来においても、マスクパターンにおける
回折光を積極的に利用して投影光学系の解像度を向上す
る技術として、パターンの透過部の一つおきに露光光の
位相を反転させる誘電体、いわゆる位相シフターを設け
る技術が報告されている。しかしながら、複雑な半導体
回路パターン上に位相シフターを設けることは現実的に
難しく、位相シフター付きフォトマスクの検査方法もい
まだに確立されていない。
Conventionally, as a technique for improving the resolution of the projection optical system by positively utilizing the diffracted light in the mask pattern, a so-called dielectric for inverting the phase of the exposure light at every other transmissive part of the pattern, so-called. A technique for providing a phase shifter has been reported. However, it is practically difficult to provide a phase shifter on a complicated semiconductor circuit pattern, and a method for inspecting a photomask with a phase shifter has not been established yet.

【0089】本発明に従った前記図2の本実施の形態に
おける、投影像の解像度向上の効果は、位相シフターに
匹敵するものでありながら、位相シフターをもたない従
来のフォトマスクがそのまま使用でき、従来のフォトマ
スク検査技術もそのまま踏襲することができる。
The effect of improving the resolution of the projected image in the present embodiment of FIG. 2 according to the present invention is comparable to that of the phase shifter, but the conventional photomask without the phase shifter is used as it is. Therefore, the conventional photomask inspection technology can be used as it is.

【0090】また、位相シフターを採用すると、焦点深
度が増大する効果も得られるが、図2の本実施の形態に
おいても、図6に示されるとおり、瞳面14でのスポッ
ト22l、22rは、瞳の中心より等距離の位置にあ
り、従って、先に述べたようにデフォーカスによる波面
収差の影響を受けにくく、従って、深い焦点深度が得ら
れるものである。
Further, if the phase shifter is adopted, the effect of increasing the depth of focus can be obtained, but in the present embodiment of FIG. 2 as well, as shown in FIG. 6, the spots 22l, 22r on the pupil plane 14 are Since it is located equidistant from the center of the pupil, it is less susceptible to the wavefront aberration due to defocus as described above, and therefore a deep depth of focus can be obtained.

【0091】なお、本実施の形態では、回路パターンと
してx方向に規則的に変化を示すライン・アンド・スペ
ースを取りあげたが、以上の効果はライン・アンド・ス
ペース以外の一般的なパターンについても、それぞれに
適正な遮光板を組み合わせることにより、十分に達成さ
れる。ここで、回路パターンが1次元のライン・アンド
・スペースのときには、遮光板上の透光部は2個である
が、他の任意のパターンの場合は、パターンの空間周波
数に応じて2n個の透光部をもつことになる。例えば、
2次元の回折光子パターンでは十字に配置した2個づつ
計4個の透光部を遮光板に形成すればよい。
In the present embodiment, the line and space showing a regular change in the x direction is taken up as the circuit pattern, but the above effects can be applied to general patterns other than the line and space. , Can be sufficiently achieved by combining appropriate light-shielding plates with each. Here, when the circuit pattern is a one-dimensional line-and-space, the number of light-transmitting portions on the light-shielding plate is two, but in the case of any other pattern, the number of light-transmissive portions is 2n according to the spatial frequency of the pattern. It will have a translucent part. For example,
In the case of a two-dimensional diffracted photon pattern, it is sufficient to form two light transmissive portions, which are arranged in a cross shape, for a total of four light transmissive portions.

【0092】また、本実施の形態では、説明を簡略化す
るため、遮光板の遮光部は露光光を全く透過させないも
のとして扱ってきたが、これを半透過性とする等して、
従来同様の露光を行いながら、特定の微細パターンにつ
いてのみ、その投影像のコントラストを上昇させるよう
にしてもよい。
Further, in the present embodiment, in order to simplify the description, the light-shielding portion of the light-shielding plate has been treated as not transmitting the exposure light at all, but by making it semi-transmissive,
It is also possible to increase the contrast of the projected image of only a specific fine pattern while performing the same exposure as in the past.

【0093】更に、本実施の形態では、特に照明光学系
中の遮光板を中心に説明を行ったが、投影光学系中の遮
光板についても作用および効果は基本的に同様なものと
考えることができる。つまり、照明光学系のほぼ瞳面も
しくはその共役面と、投影光学系のほぼ瞳面との少なく
とも一方に上記条件を満足する空間フィルタを配置すれ
ば、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Further, in the present embodiment, the description has been centered on the light-shielding plate in the illumination optical system, but it is considered that the light-shielding plate in the projection optical system basically has the same operation and effect. You can That is, if a spatial filter satisfying the above conditions is arranged on at least one of the pupil plane of the illumination optical system or its conjugate plane and the pupil plane of the projection optical system, the same effect as that of the present embodiment can be obtained. You can

【0094】また、例えば、照明光学系の瞳面に図3に
示したような空間フィルタを設けると共に、投影光学系
の瞳面に円環状の透光部を備えた空間フィルタを配置し
ても構わない。なお、この場合、後者の円環状の透過部
を備えた空間フィルタにおいては、マスクパターンから
の0次回折光と+1次(または−1次)回折光とが共に
透過するように、円環状の透光部を配置することが必要
であることは言うまでもない。また、両方の空間フィル
タを併用することにより、投影光学系またはウエハによ
る乱反射光をカットし、迷光を防止する効果もある。
Further, for example, a spatial filter as shown in FIG. 3 is provided on the pupil plane of the illumination optical system, and a spatial filter having an annular light transmitting portion is arranged on the pupil plane of the projection optical system. I do not care. In this case, in the latter spatial filter provided with an annular transmission part, an annular transmission is provided so that both the 0th-order diffracted light and the + 1st (or -1st) -order diffracted light from the mask pattern are transmitted. It goes without saying that it is necessary to arrange the light section. Further, by using both spatial filters in combination, there is also an effect of cutting diffused light reflected by the projection optical system or the wafer and preventing stray light.

【0095】更にまた、本実施の形態では、空間フィル
タ(遮光板6および15)をマスクパターンに応じて機
械的に交換する場合を主に説明したが、例えば液晶表示
素子やEC(エレクトロクロミック)素子などを用いた
フィルタを採用してもよく、この場合には、フィルタ交
換機構がコンパクトになると共に、透光部の大きさ、形
状、位置の調整が簡単に、しかも高速に行うことが可能
になるといった利点がある。
Furthermore, in the present embodiment, the case where the spatial filters (light-shielding plates 6 and 15) are mechanically replaced according to the mask pattern has been mainly described. However, for example, a liquid crystal display device or an EC (electrochromic) device is used. A filter that uses elements may be used. In this case, the filter replacement mechanism becomes compact, and the size, shape, and position of the translucent part can be adjusted easily and at high speed. There is an advantage of becoming.

【0096】[0096]

【発明の効果】本発明の露光方法においては、遮光板に
より、好ましい入射角の露光光がマスクの微細パターン
で発生する回折光のうちの好ましい次数のものを選択的
に試料基板に到達させて結像させるから、従来解像不能
とされた微細なパターンでも、露光光や投影光学系の変
更なしに、試料基板状の結像パターンにおけるレジスト
層の感光に十分な明暗の光量差と十分に深い焦点深度と
を確保できる。
In the exposure method of the present invention, the light-shielding plate selectively allows the exposure light having a preferable incident angle to selectively reach the sample substrate among the diffracted light generated in the fine pattern of the mask. Since the image is formed, even with a fine pattern that cannot be resolved conventionally, it is possible to obtain a sufficient light-dark difference and sufficient light difference for exposure of the resist layer in the image formation pattern on the sample substrate without changing the exposure light or the projection optical system. A deep depth of focus can be secured.

【0097】また、本発明の露光方法においては、マス
クの微細パターンに応じた遮光板を選択して、その角度
と中心位置とを適正に調整することにより、試料基板上
の結像パターンにおけるより大きな明暗の光量差と、よ
り深い焦点深度とが達成される。
Further, in the exposure method of the present invention, by selecting the light shielding plate corresponding to the fine pattern of the mask and appropriately adjusting the angle and the center position thereof, the image forming pattern on the sample substrate can be adjusted. A large light / dark difference in light quantity and a deeper depth of focus are achieved.

【0098】更に、本発明の露光方法においては、調整
機構により、遮光板の透光部の位置または間隔を変化さ
せて、マスクと遮光板の最適な位置関係を得ることが可
能で、また、別のパターンを有するマスクに対しても同
一の遮光板を併用できる。
Further, in the exposure method of the present invention, it is possible to obtain the optimum positional relationship between the mask and the light shielding plate by changing the position or the interval of the light transmitting portion of the light shielding plate by the adjusting mechanism. The same light-shielding plate can be used together for masks having different patterns.

【0099】更にまた、本発明の露光方法においては、
電気光学素子により、遮光板の任意の位置を透明、不透
明に自由に調整できるから、マスクと遮光板の最適な位
置関係を得ることが可能であり、別のパターンを有する
マスクに対しても同一の遮光板を併用できる。
Furthermore, in the exposure method of the present invention,
The electro-optical element allows any position of the shading plate to be freely adjusted to be transparent or opaque, so it is possible to obtain the optimum positional relationship between the mask and the shading plate, and it is the same for a mask having another pattern. The light shield plate of can be used together.

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

【図1】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の構成を示す斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a projection type exposure apparatus used to realize an exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の光路を示す模式図
である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical path of a projection type exposure apparatus used to realize an exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の照明光学系に配置
される遮光板の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a light shielding plate arranged in an illumination optical system of a projection type exposure apparatus used to realize an exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置のマスクのパターン
平面図である。
FIG. 4 is a pattern plan view of a mask of a projection exposure apparatus used to realize an exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の投影光学系に配置
される遮光板の平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a light shielding plate arranged in a projection optical system of a projection type exposure apparatus used to realize an exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施の形態による露光方法を実現す
るために用いられる投影型露光装置の投影光学系の瞳面
における回折光の強度分布を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing an intensity distribution of diffracted light on a pupil plane of a projection optical system of a projection exposure apparatus used to realize an exposure method according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の参考例による投影型露光装置の光路を
示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic view showing an optical path of a projection type exposure apparatus according to a reference example of the present invention.

【図8】本発明の参考例による投影型露光装置の投影光
学系の瞳面における回折光の強度分布を示す線図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing an intensity distribution of diffracted light on a pupil plane of a projection optical system of a projection exposure apparatus according to a reference example of the present invention.

【図9】本発明の別の参考例による投影型露光装置の光
路を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic view showing an optical path of a projection type exposure apparatus according to another reference example of the present invention.

【図10】本発明の別の参考例による投影型露光装置の
投影光学系の瞳面における回折光の強度分布を示す線図
である。
FIG. 10 is a diagram showing an intensity distribution of diffracted light on a pupil plane of a projection optical system of a projection exposure apparatus according to another reference example of the present invention.

【図11】本発明の一実施の形態における投影像の格子
パターンの光量分布を示す線図である。
FIG. 11 is a diagram showing a light amount distribution of a lattice pattern of a projected image in the embodiment of the present invention.

【図12】本発明の参考例(σ=0.5とした)におけ
る投影像の格子パターンの光量分布を示す線図である。
FIG. 12 is a diagram showing a light quantity distribution of a lattice pattern of a projected image in a reference example of the present invention (where σ = 0.5).

【図13】本発明の参考例(σ=0.9とした)におけ
る投影像の格子パターンの光量分布を示す線図である。
FIG. 13 is a diagram showing a light amount distribution of a grid pattern of a projected image in a reference example (assuming σ = 0.9) of the present invention.

【図14】本発明の別の参考例における投影像の格子パ
ターンの光量分布を示す線図である。
FIG. 14 is a diagram showing a light quantity distribution of a lattice pattern of a projected image in another reference example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:水銀ランプ、2:楕円面鏡、3:コールドミラー、
4:集光光学素子 5:インテグレータ素子、6:遮光板、7:駆動機構、
8:リレーレンズ 9:ミラー、10:コンデンサーレンズ、11:マス
ク、12:パターン 13:投影光学系、14:瞳面、15:遮光板、16:
駆動機構、17:ウエハ
1: Mercury lamp, 2: Ellipsoidal mirror, 3: Cold mirror,
4: Condensing optical element 5: Integrator element, 6: Light-shielding plate, 7: Drive mechanism,
8: relay lens 9: mirror, 10: condenser lens, 11: mask, 12: pattern 13: projection optical system, 14: pupil plane, 15: light-shielding plate, 16:
Drive mechanism, 17: Wafer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスク上に照明光を照射するための照明
光学系と、前記マスクのパターンの像を基板上に投影す
る投影光学系とを有する露光装置を使って、前記基板上
に前記マスクのパターンを転写する露光方法において、 前記照明光を、前記照明光学系の光軸から偏心し、かつ
分離した第1照明光と第2照明光とに変換し、 前記第1照明光と第2照明光が前記パターン表面とほぼ
垂直な方向に関して対称に傾斜されるように、前記第1
照明光と第2照明光を前記マスクに照射し、 前記第1照明光の照射によって前記パターンから発生さ
れた0次回折光と、前記第2照明光の照射によって前記
パターンから発生された1次回折光とを前記投影光学系
の第1光学パスを通って前記基板上に到達させ、 前記第2照明光の照射によって前記パターンから発生さ
れた0次回折光と、前記第1照明光の照射によって前記
パターンから発生された1次回折光とを前記投影光学系
の第2光学パスを通って前記基板上に到達させ、前記第
1光学パスと前記第2光学パスは、前記マスクのパター
ンに対する前記投影光学系のフーリエ変換面もしくはそ
の近傍において前記投影光学系の光軸からほぼ等距離だ
け各々偏心されていることを特徴とする露光方法。
1. An exposure apparatus having an illumination optical system for irradiating an illumination light on the mask and a projection optical system for projecting an image of the pattern of the mask on the substrate, and the mask on the substrate. In the exposure method of transferring the pattern, the illumination light is converted into first illumination light and second illumination light that are decentered and separated from the optical axis of the illumination optical system, and the first illumination light and the second illumination light are separated. The first portion is arranged so that the illumination light is inclined symmetrically with respect to a direction substantially perpendicular to the pattern surface.
The mask is irradiated with illumination light and second illumination light, and the 0th-order diffracted light generated from the pattern by the irradiation of the first illumination light and the 1st-order diffracted light generated from the pattern by the irradiation of the second illumination light. Through the first optical path of the projection optical system onto the substrate, and the 0th-order diffracted light generated from the pattern by the irradiation of the second illumination light, and the pattern by the irradiation of the first illumination light. First-order diffracted light generated from the projection optical system to reach the substrate through the second optical path of the projection optical system, and the first optical path and the second optical path are the projection optical system for the pattern of the mask. 2. The exposure method, wherein each of them is decentered by an approximately equal distance from the optical axis of the projection optical system on or near the Fourier transform surface of the.
【請求項2】 前記第1光学パスと第2光学パスを通っ
た各々の光以外の光は、前記基板に到達されないことを
特徴とする請求項1に記載の露光方法。
2. The exposure method according to claim 1, wherein the light other than the light that has passed through the first optical path and the second optical path does not reach the substrate.
【請求項3】 投影光学系を使ってマスクのパターンの
像を基板上に投影する露光方法において、 前記マスクに少なくとも2つの照明光を照射し、 前記1組の照明光は、前記パターンの表面に垂直な方向
に関して予め定められた角度だけ対称に傾けられ、 前記予め定められた角度は、前記2つの照明光の各々に
ついて前記パターンか ら発生する0次回折光と1つの1次回折光が、前記パタ
ーンの表面に垂直な方向に関してほぼ対称となるように
規定され、 前記0次回折光と1次回折光は、前記投影光学系を介し
て前記パターンの像を前記基板上に形成することを特徴
とする露光方法。
3. An exposure method for projecting an image of a pattern of a mask onto a substrate by using a projection optical system, wherein the mask is irradiated with at least two illumination lights, and the one set of illumination lights is a surface of the pattern. Is symmetrically inclined by a predetermined angle with respect to a direction perpendicular to, and the predetermined angle is such that the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light generated from the pattern for each of the two illumination lights are It is defined to be substantially symmetrical with respect to a direction perpendicular to the surface of the pattern, and the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light form an image of the pattern on the substrate via the projection optical system. Exposure method.
【請求項4】 投影光学系を介してマスクのパターンを
基板上に露光する露光方法において、 少なくとも第1照明光と第2照明光とで前記パターンを
照明すること、 前記第2照明光の照射によって前記パターンから発生さ
れた0次回折光以外の回折光と同じ前記投影光学系の光
学パスを通って、前記第1照明光の照射によって前記パ
ターンから発生された0次回折光を前記基板に到達させ
ることを特徴とする露光方法。
4. An exposure method for exposing a pattern of a mask onto a substrate via a projection optical system, illuminating the pattern with at least first illumination light and second illumination light, and irradiating with the second illumination light. The 0th-order diffracted light generated from the pattern by the irradiation of the first illumination light reaches the substrate through the same optical path of the projection optical system as the diffracted light other than the 0th-order diffracted light generated from the pattern. An exposure method characterized by the above.
【請求項5】 前記露光方法を利用して半導体素子を製
造することを特徴とする請求項4に記載の露光方法。
5. The exposure method according to claim 4, wherein a semiconductor element is manufactured using the exposure method.
【請求項6】 少なくとも予め定められた方向に延びた
直線部分を有するパターンで基板を露光する露光方法に
おいて、 前記予め定められた方向を含む入射面に関して傾いた一
対の光路に沿った光で前記パターンを照明し、 前記パターンの像を前記基板に投影することを特徴とす
る露光方法。
6. An exposure method for exposing a substrate with a pattern having at least a straight line portion extending in a predetermined direction, wherein the light is emitted along a pair of optical paths inclined with respect to an incident surface including the predetermined direction. An exposure method comprising illuminating a pattern and projecting an image of the pattern onto the substrate.
【請求項7】 前記露光方法を利用して半導体素子を製
造することを特徴とする請求項6に記載の露光方法。
7. The exposure method according to claim 6, wherein a semiconductor element is manufactured using the exposure method.
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