JPH0922119A - Production of semiconductor - Google Patents

Production of semiconductor

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Publication number
JPH0922119A
JPH0922119A JP8132784A JP13278496A JPH0922119A JP H0922119 A JPH0922119 A JP H0922119A JP 8132784 A JP8132784 A JP 8132784A JP 13278496 A JP13278496 A JP 13278496A JP H0922119 A JPH0922119 A JP H0922119A
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JP
Japan
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mask
optical system
illuminance
projection optical
wafer
Prior art date
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Pending
Application number
JP8132784A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Mizutani
英夫 水谷
Masahiro Nakagawa
正弘 中川
Makoto Uehara
誠 上原
Masato Shibuya
眞人 渋谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP8132784A priority Critical patent/JPH0922119A/en
Publication of JPH0922119A publication Critical patent/JPH0922119A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems

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

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformize the illuminance distribution by eliminating the nonuniformity of illuminance on the plane of projection because the transmittance of light is not uniform in a projection optical system. SOLUTION: The illuminating light from its source 2 is projected into a mask 9 through the illumination optical systems 3, 4, 5, 6, 7 and 8 with the optical characteristics variable, and the light transmitted through the mask 9 is projected on a wafer 11 through a projection optical system 10 with the image forming characteristics changeable. Consequently, even when the transmission distribution is fluctuated due to a change in the image forming characteristic of the projection optical system 10, the optical characteristic of the illumination optical systems 3, 4, 5, 6, 7 and 8 are changed as the image forming characteristic of the system 10 is changed, hence a specified illuminance distribution can be obtained on the image forming surface, and the pattern on the mask 9 can be nicely transferred on the wafer 11.

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】本発明は半導体製造方法に関
し、例えばマスクに形成された回路パターンをウエハ上
に転写する工程を有する半導体製造方法に適用して好適
なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing method, and is suitable for application to, for example, a semiconductor manufacturing method having a step of transferring a circuit pattern formed on a mask onto a wafer.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、半導体素子を製造する際に用いる
投影露光装置の照明光学装置は光源部及び投影光学系で
構成され、光源部と投影光学系の間に介挿されたマスク
（レチクル）を光源部から得られる照明光によつて照明
すると同時に、マスク上に形成されたパターンを投影光
学系を用いて結像面のウエハ上に転写するようになされ
ている。2. Description of the Related Art Conventionally, an illumination optical apparatus of a projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element is composed of a light source section and a projection optical system, and a mask (reticle) interposed between the light source section and the projection optical system. Is illuminated with the illumination light obtained from the light source section, and at the same time, the pattern formed on the mask is transferred onto the wafer on the image plane using the projection optical system.

【０００３】このような投影露光装置において、微細な
パターンをウエハ上に正確に転写するためには、光学性
能が高い投影光学系を用いて歪のないかつ分解能の高い
パターンの像をウエハ上に投影すると同時に、投影光学
系を透過してウエハに達する光の照度の差（以下、照度
むらと呼ぶ）を極力小さくする必要がある。In such a projection exposure apparatus, in order to accurately transfer a fine pattern onto a wafer, a projection optical system having high optical performance is used to form an image of a pattern having no distortion and high resolution on the wafer. Simultaneously with projection, it is necessary to minimize the difference in illuminance of light that passes through the projection optical system and reaches the wafer (hereinafter referred to as illuminance unevenness).

【０００４】このため従来、光源部においては、例えば
フライアイレンズなどの多光束発生用光学素子を用いて
マスクを均一な照度（例えば、±２〜３％程度の照度む
らの範囲）で照明することにより、ウエハ上における照
度むらを小さくするようになされていた。Therefore, conventionally, in the light source section, the mask is illuminated with a uniform illuminance (for example, a range of illuminance unevenness of about ± 2 to 3%) using a multi-beam generating optical element such as a fly-eye lens. As a result, the uneven illuminance on the wafer is reduced.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年ＩＣパ
ターンは微細化すると共に、投影面積が大面積化してい
る。従つて投影光学系も開口数（Ｎ．Ａ．）が大きく、
しかも結像領域の大きなものが用いられるようになり、
その結果、投影光学系を構成するレンズの枚数が増加す
る傾向になつている。However, in recent years, IC patterns have become finer and the projected area has become larger. Therefore, the projection optical system also has a large numerical aperture (NA),
Moreover, the one with a large image forming area has come to be used,
As a result, the number of lenses forming the projection optical system tends to increase.

【０００６】ところがこのように投影光学系のレンズの
枚数が増加すると、投影光学系の透過率特性は投影光学
系の中央部に対して周辺部の透過率が低下してしまう。
これは、各レンズ面の反射防止コート膜に対して周辺部
の光が中央部の光に対して傾いて入射し、より大きな減
衰を受けることにより生じるもので、投影光学系を構成
するレンズの枚数の増加に伴つて透過率の差は大きくな
り、場合によつては３〜４％程度の大きさになるおそれ
がある。However, when the number of lenses of the projection optical system is increased in this way, the transmittance characteristic of the projection optical system becomes lower in the peripheral portion than in the central portion of the projection optical system.
This occurs because the light in the peripheral portion is obliquely incident on the antireflection coating film on each lens surface with respect to the light in the central portion and undergoes greater attenuation. The difference in transmittance increases as the number of sheets increases, and in some cases, the difference may become 3 to 4%.

【０００７】その結果、図７に示すように、マスク上で
照度むらを抑えてマスクが中央部ａから周辺部ｂに亘つ
て均一な照度分布で照明された場合でも、図５に示すよ
うに、投影光学系を通して得られた光のウエハ上の照度
分布は、中央部ａに対して周辺部ｂが低下する照度むら
が生じ、所望の照度分布が得られないという問題があつ
た。As a result, as shown in FIG. 7, even when the mask is illuminated with a uniform illuminance distribution from the central portion a to the peripheral portion b while suppressing the illuminance unevenness on the mask, as shown in FIG. In the illuminance distribution on the wafer of the light obtained through the projection optical system, there is a problem that a desired illuminance distribution cannot be obtained due to uneven illuminance in which the peripheral portion b is lowered with respect to the central portion a.

【０００８】また、例えば入射光の傾きによつて光の減
衰率が変化しないような理想的な反射防止コート膜を用
いた場合は、投影光学系の周辺部を通る光に対して中央
部を通る光の方が投影光学系のレンズのより厚い部分を
通るようになるので上述の場合とは逆に周辺部ｂに対し
て中央部ａの透過率が低下するおそれがある。この場合
は上述の場合とは逆に図８に示すように周辺部ｂに対し
て中央部ａの照度が低下するような照度むらが生じると
いう問題があつた。また、従来においては、投影光学系
の透過率分布が変動した場合における考慮は何らなされ
ていなかつた。Further, when an ideal antireflection coating film whose light attenuation rate does not change due to the inclination of incident light is used, the central portion of the projection optical system is adjusted with respect to the light passing through the peripheral portion of the projection optical system. Since the light passing therethrough passes through a thicker portion of the lens of the projection optical system, the transmissivity of the central portion a with respect to the peripheral portion b may be reduced, contrary to the above case. In this case, contrary to the case described above, there is a problem that uneven illuminance occurs such that the illuminance at the central portion a is lower than that at the peripheral portion b, as shown in FIG. Further, conventionally, no consideration has been given to the case where the transmittance distribution of the projection optical system changes.

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、投影光学系の透過率分布が変動した場合であつても
結像面上での照度分布を均一にして、マスク上のパター
ンをウエハ上に良好に転写できる半導体製造方法を提案
しようとするものである。The present invention has been made in consideration of the above points. Even when the transmittance distribution of the projection optical system changes, the illuminance distribution on the image plane is made uniform and the pattern on the mask is made. The present invention is intended to propose a semiconductor manufacturing method capable of satisfactorily transferring a wafer onto a wafer.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、光源から得られる照明光を、光学
特性が変更可能な照明光学系を介してマスクに入射さ
せ、マスクを介して得られる透過光を、結像特性が変更
可能な投影光学系を介してウエハに投影する。これによ
り投影光学系の結像特性が変更されることによる透過率
分布が変動した場合においても、投影光学系の結像特性
の変更に応じて照明光学系の光学特性を変更することが
できるので、結像面で所定の照度分布を得ることができ
る。In order to solve such a problem, in the present invention, illumination light obtained from a light source is incident on a mask through an illumination optical system whose optical characteristics can be changed, and obtained through the mask. The transmitted light is projected onto the wafer through a projection optical system whose image forming characteristics are changeable. As a result, even when the transmittance distribution changes due to the change in the image forming characteristic of the projection optical system, the optical characteristic of the illumination optical system can be changed according to the change in the image forming characteristic of the projection optical system. It is possible to obtain a predetermined illuminance distribution on the image plane.

【００１１】[0011]

【発明の実施の形態】以下図面と共に、本発明の一実施
例について詳述する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【００１２】図１において、１は全体として本発明を適
用した投影露光装置の照明光学装置を示し、楕円鏡２の
第１焦点に設けられた水銀ランプ３から放射された光束
は、楕円鏡２の第２焦点に集光された後、コリメータレ
ンズ４を介して波長選択フイルタ５に入射する。波長選
択フイルタ５を透過した所定波長域の光束は、コーン状
プリズム６を介して例えばフライアイレンズからなる多
光束発生用光学素子（以下オプテイカルインテグレータ
と呼ぶ）７の各レンズ素子７１、７２、７３、７４……
に入射する。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an illumination optical device of a projection exposure apparatus to which the present invention is applied as a whole, and a luminous flux emitted from a mercury lamp 3 provided at a first focal point of an elliptic mirror 2 is elliptic mirror 2. After being focused on the second focal point of, the light enters the wavelength selection filter 5 through the collimator lens 4. A light beam in a predetermined wavelength range that has passed through the wavelength selection filter 5 passes through a cone-shaped prism 6 and each lens element 71, 72 of a multi-beam generation optical element (hereinafter referred to as an optical integrator) 7 including a fly-eye lens, 73, 74 ...
Incident on.

【００１３】オプテイカルインテグレータ７は、図２に
示すように、その焦点距離が全長に等しいレンズ要素７
１、７２、７３、７４……の集合体で構成されている。
各レンズ要素７１、７２、７３、７４……に入射した光
束は、コンデンサレンズ８を経て、オプテイカルインテ
グレータ７の各レンズ要素７１、７２、７３、７４……
の各入射面７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ……と、コ
ンデンサレンズ８を介して共役な位置に配置されたマス
ク９上に照明光として拡大投射される。As shown in FIG. 2, the optical integrator 7 has a lens element 7 whose focal length is equal to the entire length.
It is composed of an aggregate of 1, 72, 73, 74 ....
The light fluxes incident on the respective lens elements 71, 72, 73, 74, ... Pass through the condenser lens 8 and the respective lens elements 71, 72, 73, 74 of the optical integrator 7.
Of the incident surfaces 71a, 72a, 73a, 74a ... And the mask 9 arranged at a conjugate position via the condenser lens 8 as an illumination light.

【００１４】その結果マスク９において当該照明光によ
りマスク９上のパターンは、投影レンズ群からなる投影
光学系１０を介して結像面に配置されるウエハ１１上に
結像される。このときウエハ１１の表面と、マスク９と
は、投影光学系を介して共役な位置に配置され、その結
果マスク９上のＩＣパターンが、ウエハ１１上に投影さ
れる。As a result, in the mask 9, the pattern on the mask 9 is imaged by the illumination light on the wafer 11 arranged on the image plane through the projection optical system 10 including the projection lens group. At this time, the surface of the wafer 11 and the mask 9 are arranged at conjugate positions via the projection optical system, and as a result, the IC pattern on the mask 9 is projected onto the wafer 11.

【００１５】以上の構成に加えて、オプテイカルインテ
グレータ７及びマスク９間にコンデンサレンズ８が介挿
され、これによりマスク９に入射する光束の照度分布
が、図３に示すように、予め中央部分ａに対して周辺部
分ｂの照度が高くなるようにする。その結果投影光学系
１０が中央部に対して周辺部の透過率が低下するような
透過率特性を有している場合、投影光学系１０の周辺部
分で生じる照度の低下を補正することができる。In addition to the above construction, a condenser lens 8 is inserted between the optical integrator 7 and the mask 9, whereby the illuminance distribution of the light beam incident on the mask 9 is adjusted in advance to the central portion as shown in FIG. The illuminance of the peripheral portion b is set to be higher than that of a. As a result, when the projection optical system 10 has a transmittance characteristic such that the transmittance of the peripheral portion is lower than that of the central portion, it is possible to correct the decrease in illuminance that occurs in the peripheral portion of the projection optical system 10. .

【００１６】ここで、コンデンサレンズ８の結像特性
は、オプテイカルインテグレータ７の各レンズ要素７
１、７２、７３、７４……の各入射面７１ａ、７２ａ、
７３ａ、７４ａ……及びマスク面９とがコンデンサレン
ズ８を介して共役の関係になるように配置された上で、
負のデイストーシヨン（歪曲収差）を生じるように選定
される。すなわち図２において、オプテイカルインテグ
レータ７のレンズ要素７１の入射面７１ａの中央位置Ｐ
１に入射した光は、オプテイカルインテグレータ７の出
射面７１ｂから平行光となつて出射した後、コンデンサ
レンズ８によつて、マスク９の中央部分Ｑ１に集光され
る。Here, the image forming characteristics of the condenser lens 8 are determined by the respective lens elements 7 of the optical integrator 7.
1, 72, 73, 74 ... Incident surfaces 71a, 72a,
73a, 74a ... And the mask surface 9 are arranged so as to be in a conjugate relationship via the condenser lens 8,
It is selected to produce a negative distortion. That is, in FIG. 2, the central position P of the incident surface 71a of the lens element 71 of the optical integrator 7 is shown.
The light that has entered 1 is emitted as parallel light from the emission surface 71 b of the optical integrator 7, and then is condensed by the condenser lens 8 on the central portion Q 1 of the mask 9.

【００１７】これに対してオプテイカルインテグレータ
７のレンズ要素７１の入射面７１ａの周辺位置Ｐ２に入
射した光は、図２において破線で示すように、コンデン
サレンズ８によつてマスク９の周辺部分Ｑ２に集光され
る。同様にして、オプテイカルインテグレータ７の他の
レンズ要素７２、７３、７４……の入射面７２ａ、７３
ａ、７４ａ……の周辺部分に入射した光はコンデンサレ
ンズ８によつてマスク９の周辺部分Ｑ２に集光され、こ
れに対して中央部分に入射した光は、コンデンサレンズ
８によつてマスク９の中央部分Ｑ１に集光される。On the other hand, the light incident on the peripheral position P2 of the incident surface 71a of the lens element 71 of the optical integrator 7 is guided by the condenser lens 8 to the peripheral portion Q2 of the mask 9 as shown by the broken line in FIG. Is focused on. Similarly, the incident surfaces 72a, 73 of the other lens elements 72, 73, 74, ... Of the optical integrator 7 are
The light incident on the peripheral portion of a, 74a, ... Is focused on the peripheral portion Q2 of the mask 9 by the condenser lens 8, while the light incident on the central portion is focused on the mask 9 by the condenser lens 8. The light is focused on the central portion Q1.

【００１８】ここで、コンデンサレンズ８は、負のデイ
ストーシヨンを有しているので、中央部の点Ｑ１の結像
倍率に対して周辺の点Ｑ２の結像倍率は小さくなり、そ
の結果周辺部分の単位面積当たりの光量が中央部分の光
量に対して増大する。すなわちオプテイカルインテグレ
ータ７を介してコンデンサレンズ８にほぼ均一な照度分
布で入射した照明光は、コンデンサレンズ８を経ること
により、コンデンサレンズ８のデイストーシヨン量に応
じた照度分布でマスク９を照明することとなる。Here, since the condenser lens 8 has a negative distortion, the image forming magnification of the peripheral point Q2 becomes smaller than the image forming magnification of the central point Q1. The amount of light per unit area of the part increases with respect to the amount of light in the central part. That is, the illumination light that has entered the condenser lens 8 through the optical integrator 7 with a substantially uniform illuminance distribution passes through the condenser lens 8 and illuminates the mask 9 with the illuminance distribution according to the distortion amount of the condenser lens 8. Will be done.

【００１９】このとき各レンズ要素７１、７２、７３、
７４……の入射面７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ……
の中心からの物体高をｙ0 、これに対応するマスク９上
での像高をｙ、結像倍率をβとおくと、デイストーシヨ
ン量Ｖは次式（１）At this time, each lens element 71, 72, 73,
74 ... Incident surfaces 71a, 72a, 73a, 74a ...
Assuming that the object height from the center of Y is y 0 , the corresponding image height on the mask 9 is y, and the imaging magnification is β, the distortion amount V is expressed by the following equation (1).

【数１】 で表される値となる。このとき、像高ｙをデイストーシ
ヨンによる像高の変化を考慮して、物体高ｙ0 で表す
と、次式（２）[Equation 1] The value is represented by. At this time, when the image height y is represented by the object height y 0 in consideration of the change in the image height due to the distortion, the following equation (2)

【数２】 で表される式に展開することができる。ここで右辺第２
項以降の項はデイストーシヨンによるエラーを表し、
ａ、ｂはそれぞれの係数を表す。[Equation 2] Can be expanded to the expression represented by. Here on the right side second
The following items represent errors due to distortion,
a and b represent respective coefficients.

【００２０】ここでデイストーシヨン量が画角の３乗に
比例すると仮定すると、（２）式は次式（３）Assuming that the distortion amount is proportional to the cube of the angle of view, the equation (2) is given by the following equation (3).

【数３】 で表される値に近似することができる。従つて（３）式
より次式（４）(Equation 3) Can be approximated to the value represented by Therefore, from the formula (3), the following formula (4)

【数４】 で近似され、これを（１）式に代入することにより次式
（５）(Equation 4) By substituting this into equation (1)

【数５】 によつてデイストーシヨン量Ｖを近似することができ
る。(Equation 5) Therefore, the distortion amount V can be approximated.

【００２１】ここでデイストーシヨン量Ｖが０の場合の
照度に対するデイストーシヨンを生じている場合の照度
の比（照度比）をＵとすると照度比Ｕは次式（６）When the ratio of the illuminance when the distortion is generated to the illuminance when the distortion amount V is 0 (illuminance ratio) is U, the illuminance ratio U is expressed by the following equation (6).

【数６】 で表される値になる。(Equation 6) The value is represented by.

【００２２】従つて照度比Ｕは（６）式に（３）式、
（４）式及び（５）式を代入して次式（７）Therefore, the illuminance ratio U is given by the equation (6), the equation (3),
Substituting the equations (4) and (5) into the following equation (7)

【数７】 で表される値に近似することができる。このとき、デイ
ストーシヨン量Ｖを極めて小さな値にとると、（７）式
は次式（８）(Equation 7) Can be approximated to the value represented by At this time, when the distortion amount V is set to an extremely small value, the equation (7) is given by the following equation (8).

【数８】 で表される値に近似することができる。(Equation 8) Can be approximated to the value represented by

【００２３】このことは、マスク９上の照度分布が、コ
ンデンサレンズ８のデイストーシヨン量Ｖの約４倍の大
きさで変化することを意味する。ここで、マスク９上の
中央部に集光する光は、コンデンサレンズ８のデイスト
ーシヨンの影響をほとんど受けないで集光した光束であ
ると考えることができる。従つてマスク９の中央部の照
度に対する周辺部分の照度の比は、（８）式で表される
値になり、コンデンサレンズ８のデイストーシヨン量Ｖ
を変化させると当該変化量の４倍の値で中央部分に対す
る周辺の照度が変化することとなる。This means that the illuminance distribution on the mask 9 changes by about four times the distortion amount V of the condenser lens 8. Here, it can be considered that the light condensed on the central portion on the mask 9 is a light flux condensed with almost no influence of the distortion of the condenser lens 8. Therefore, the ratio of the illuminance of the peripheral portion to the illuminance of the central portion of the mask 9 becomes a value represented by the equation (8), and the distortion amount V of the condenser lens 8 is
When is changed, the peripheral illuminance with respect to the central portion changes with a value four times the change amount.

【００２４】従つて投影光学系１０が中央部に対して周
辺部の透過率が低下するような透過率特性を有している
場合は、投影光学系１０で生じる周辺部の透過率の低下
分だけマスク９上の周辺部分ｂに対する中央部分ａの照
度を下げるように、コンデンサレンズ８のデイストーシ
ヨン量Ｖを（８）式に基づいて所定の値に選定すれば、
図４に示すように、ウエハ１１上で照度むらのないパタ
ーン像を得ることができる。Therefore, when the projection optical system 10 has such a transmittance characteristic that the transmittance of the peripheral portion is lower than that of the central portion, the decrease in the transmittance of the peripheral portion caused by the projection optical system 10 is caused. If the distortion amount V of the condenser lens 8 is selected to be a predetermined value based on the equation (8) so that the illuminance of the central portion a with respect to the peripheral portion b on the mask 9 is reduced,
As shown in FIG. 4, it is possible to obtain a pattern image on the wafer 11 without unevenness in illuminance.

【００２５】以上の構成において、水銀ランプ３から放
射される光束は、楕円鏡２、コリメータレンズ４、波長
選択フイルタ５を介して所定波長域の光束になつた後、
コーン状プリズム６、オプテイカルインテグレータ７、
コンデンサレンズ８を介してマスク９を照明する。この
とき、コンデンサレンズ８が負のデイストーシヨンを有
するので、マスク９上の照度分布は、コンデンサレンズ
８のデイストーシヨン量Ｖの４倍で変化し、図３に示す
ように、中央部分ａに対して周辺部分ｂの照度が大きい
照度分布になる。In the above structure, the luminous flux emitted from the mercury lamp 3 passes through the elliptical mirror 2, the collimator lens 4, and the wavelength selection filter 5 to become a luminous flux in a predetermined wavelength range,
Cone-shaped prism 6, optical integrator 7,
The mask 9 is illuminated via the condenser lens 8. At this time, since the condenser lens 8 has a negative distortion, the illuminance distribution on the mask 9 changes by 4 times the distortion amount V of the condenser lens 8, and as shown in FIG. On the other hand, the illuminance distribution in the peripheral portion b is large.

【００２６】さらにマスク９を透過した当該照度分布の
透過光は、投影光学系１０を介してウエハ１１上に結像
する。ここで、投影光学系１０として、図５に示すよう
に中央付近に対して周辺部分の照度が低下するような光
学特性を有するものを用いたとしても、これに対して図
３に示すように、マスク９が逆特性の照度分布を具えて
いるので、ウエハ１１上においては、図４に示すような
照度むらのないパターン像を得ることができる。Further, the transmitted light having the illuminance distribution that has passed through the mask 9 is imaged on the wafer 11 via the projection optical system 10. Here, even if the projection optical system 10 has an optical characteristic such that the illuminance in the peripheral portion is lower than that in the central portion as shown in FIG. 5, as shown in FIG. Since the mask 9 has an illuminance distribution having an inverse characteristic, it is possible to obtain a pattern image having no illuminance unevenness on the wafer 11 as shown in FIG.

【００２７】以上の構成によれば、オプテイカルインテ
グレータ７の各レンズ要素７１、７２、７３……の各入
射面７１ａ、７２ａ、７３ａ……及びマスク９とがコン
デンサレンズ８を介して共役の関係に配置した上で、コ
ンデンサレンズ８の結像特性を負のデイストーシヨンに
することにより、マスク９上で周辺部の照度が上昇す
る。逆に投影光学系１０において、この上昇分を打ち消
すように周辺部の照度が低下するので、ウエハ１１上で
は照度むらのないパターン像を得ることができる。According to the above construction, the incident surfaces 71a, 72a, 73a of the lens elements 71, 72, 73, ... Of the optical integrator 7 and the mask 9 are conjugate with each other via the condenser lens 8. Then, by setting the image forming characteristic of the condenser lens 8 to a negative distortion, the illuminance of the peripheral portion on the mask 9 is increased. On the contrary, in the projection optical system 10, since the illuminance of the peripheral portion is reduced so as to cancel this increase, a pattern image with no illuminance unevenness can be obtained on the wafer 11.

【００２８】図６は本発明の第２の実施例を示し、図１
の照明光学装置１のオプテイカルインテグレータ７及び
コンデンサレンズ８間に第１及び第２のリレーレンズ２
０及び２１を設け、第１及び第２のリレーレンズ２０及
び２１間のマスク９と共役な面に視野絞り２２を設けた
ものである。因にオプテイカルインテグレータ７のレン
ズ要素７１、７２、７３……の各入射面７１ａ、７２
ａ、７３ａ……は、第１のリレーレンズ２０を介して視
野絞り２２と共役な関係にあり、従つて第２のリレーレ
ンズ２１及びコンデンサレンズ８を介してマスク９と共
役な関係にある。FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention, and FIG.
Of the first and second relay lenses 2 between the optical integrator 7 and the condenser lens 8 of the illumination optical device 1 of FIG.
0 and 21 are provided, and the field stop 22 is provided on a plane conjugate with the mask 9 between the first and second relay lenses 20 and 21. Incidentally, the incident surfaces 71a, 72 of the lens elements 71, 72, 73, ... Of the optical integrator 7 are
a, 73a, ... Have a conjugate relationship with the field stop 22 via the first relay lens 20, and thus have a conjugate relationship with the mask 9 via the second relay lens 21 and the condenser lens 8.

【００２９】以上の構成に加えて図６の実施例において
は、第１のリレーレンズ２０として（８）式によつて求
められる負のデイストーシヨンを具えたレンズを用いる
ようにする。このとき視野絞り２２がデイストーシヨン
量０の状態でマスク９上に結像するようにリレーレンズ
２１、コンデンサレンズ８を所定の結像特性に設定す
る。In addition to the above construction, in the embodiment of FIG. 6, a lens having a negative distortion obtained by the equation (8) is used as the first relay lens 20. At this time, the relay lens 21 and the condenser lens 8 are set to have predetermined image forming characteristics so that the field stop 22 forms an image on the mask 9 in a state where the distortion amount is 0.

【００３０】以上の構成において、オプテイカルインテ
グレータ７から出射した光束は、第１のリレーレンズ２
０に入射した後、当該リレーレンズ２０のデイストーシ
ヨン量に応じて視野絞り２２上における照度分布が変化
し、当該照度分布の照明光が第２のリレーレンズ２１、
コンデンサレンズ８を介してマスク９に入射する。In the above structure, the luminous flux emitted from the optical integrator 7 is the first relay lens 2
After entering 0, the illuminance distribution on the field stop 22 changes according to the distortion amount of the relay lens 20, and the illumination light of the illuminance distribution changes to the second relay lens 21,
The light enters the mask 9 via the condenser lens 8.

【００３１】従つてマスク９上においては、視野絞り２
２上の照度分布に対応して周辺部の照度が上昇したよう
な照度分布が得られ、その結果ウエハ１１上では照度む
らのないパターン像を得ることができる。Therefore, on the mask 9, the field stop 2
An illuminance distribution in which the illuminance of the peripheral portion is increased corresponding to the illuminance distribution on 2 is obtained, and as a result, a pattern image with no illuminance unevenness can be obtained on the wafer 11.

【００３２】以上の構成によれば、オプテイカルインテ
グレータ７とマスク９間に視野絞り２２を設けたような
場合でも、マスク９上の視野絞りの像を歪ませることな
く、ウエハ１１上で照度むらのないパターン像を得るこ
とができる。According to the above configuration, even when the field stop 22 is provided between the optical integrator 7 and the mask 9, the illuminance unevenness on the wafer 11 is not distorted without distorting the image of the field stop on the mask 9. It is possible to obtain a pattern image without

【００３３】なお上述の実施例においては、投影光学系
１０の透過率変化は一定なものとして取扱つたが、例え
ばマスクの投影倍率を切り換えるような機能を具えて中
央部に対して周辺部の透過率が変化するような投影光学
系を用いた場合には、デイストーシヨン量の異なるコン
デンサレンズ、あるいはリレーレンズを用意しておき、
投影光学系の変化に応じてこれを切り換えるようにすれ
ば良い。In the above-described embodiment, the change in the transmittance of the projection optical system 10 is treated as constant, but for example, it has a function of switching the projection magnification of the mask, and the transmittance of the peripheral portion with respect to the central portion is increased. When using a projection optical system with a variable rate, prepare condenser lenses or relay lenses with different distortion amounts.
This may be switched according to the change of the projection optical system.

【００３４】また投影光学系において、装置間の透過率
特性のバラツキが無視できないような場合には、デイス
トーシヨン量を変えたコンデンサレンズを何種類か用意
しておき、その中から適当なものを選んで組合わせるこ
とにより常にウエハ１１上で均一な照度分布を得ること
ができる。さらに、投影光学系を構成するレンズ系の経
年変化等によつて透過率が変化した場合などでも、デイ
ストーシヨン量の異なるレンズを交換することにより、
常にウエハ上で均一な照度分布を得ることができる。In the projection optical system, when the variation in the transmittance characteristics between the devices cannot be ignored, several kinds of condenser lenses with different distortion amounts are prepared and an appropriate one is selected from them. It is possible to always obtain a uniform illuminance distribution on the wafer 11 by selecting and combining. Furthermore, even if the transmittance changes due to aging of the lens system that constitutes the projection optical system, etc., by exchanging lenses with different distortion amounts,
A uniform illuminance distribution can always be obtained on the wafer.

【００３５】また上述の実施例においては、光源を構成
する水銀ランプからウエハ面まで直線的に配置した場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば反射
面を介在させて光学系を折り曲げて配置した場合など広
く適用することができる。さらに上述の実施例において
は、負のデイストーシヨンを具えたコンデンサレンズ又
はリレーレンズを用いて、マスク面で周辺部の照度を中
央部に比して高くするようにした場合について述べた
が、マスク面で所望の照度分布を得るために操作する光
学系はこれに限らず種々の変形が考えられる。Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the mercury lamp constituting the light source and the wafer surface are linearly arranged has been described. However, the present invention is not limited to this, and the optical system is provided with a reflecting surface interposed, for example. It can be widely applied when it is folded and arranged. Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the illuminance of the peripheral portion on the mask surface is made higher than that of the central portion by using the condenser lens or the relay lens having the negative distortion is described. The optical system operated to obtain a desired illuminance distribution on the mask surface is not limited to this, and various modifications can be considered.

【００３６】また上述の実施例においては投影光学系の
透過率特性が周辺部に比して中央部が高い場合について
述べたが、これとは逆に投影光学系の透過率特性が周辺
部に比して周辺部が低い場合は上述の実施例の場合とは
逆に正のデイストーシヨンを与えるようにすれば良い。
さらにマスク面で所望の照度分布を得るためには、コン
デンサレンズ、あるいはリレーレンズ等のデイストーシ
ヨンを変化させる場合のみならず、種々の操作方法が考
えられる。In the above-described embodiment, the case where the transmittance characteristic of the projection optical system is higher in the central portion than in the peripheral portion has been described. On the contrary, the transmittance characteristic of the projection optical system is higher in the peripheral portion. On the contrary, when the peripheral portion is low, a positive distortion may be given contrary to the case of the above-mentioned embodiment.
Further, in order to obtain a desired illuminance distribution on the mask surface, various operating methods are conceivable as well as the case of changing the distortion of the condenser lens or the relay lens.

【００３７】さらに上述の実施例においては、ウエハ上
で均一な照度分布を得る場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、例えばウエハ上で周辺部が上昇したよ
うな照度分布を得る場合など所定の照度分布を得る照明
光学装置に広く適用することができる。因に例えば投影
光学系が収差を有していて均一な照度分布で露光した場
合に周辺部の線幅が太く感光してしまうような場合で
も、周辺部で照度が高くなるようにすると周辺部の露光
が増加しその結果当該周辺部の線幅を細く感光すること
ができ、全体として投影光学系の周辺部の解像度不足を
補うことができる。Further, in the above-mentioned embodiment, the case where a uniform illuminance distribution is obtained on the wafer has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, when an illuminance distribution in which the peripheral portion is raised on the wafer is obtained. It can be widely applied to an illumination optical device that obtains a predetermined illuminance distribution. For example, even if the projection optical system has aberrations and the line width of the peripheral part is thick and exposed when exposed with a uniform illuminance distribution, if the illuminance is increased in the peripheral part, The exposure is increased, and as a result, the line width of the peripheral portion can be exposed narrowly, and the lack of resolution in the peripheral portion of the projection optical system can be compensated for as a whole.

【００３８】さらに上述の実施例においては投影光学系
を介してウエハ上にマクス像を結像させるようにした照
明光学装置について述べたが、本発明はこれに限らず、
例えばマスク及びウエハーを近接して配置したいわゆる
プロキシミテイ用の照明光学装置などにも広く適用する
ことができる。Further, in the above-mentioned embodiment, the illumination optical device in which the max image is formed on the wafer through the projection optical system has been described, but the present invention is not limited to this.
For example, it can be widely applied to a so-called proximity illumination optical device in which a mask and a wafer are arranged close to each other.

【００３９】[0039]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、光源から
得られる照明光を、光学特性が変更可能な照明光学系を
介してマスクに入射させ、マスクを介して得られる透過
光を、結像特性が変更可能な投影光学系を介してウエハ
に投影することにより、投影光学系の結像特性が変更さ
れることによる透過率分布が変動した場合においても、
投影光学系の結像特性の変更に応じて照明光学系の光学
特性を変更することができるので、結像面で所定の照度
分布を得ることができる。かくしてマスク上のパターン
をウエハ上に良好に転写できる半導体製造方法を実現す
ることができる。As described above, according to the present invention, the illumination light obtained from the light source is incident on the mask through the illumination optical system whose optical characteristics can be changed, and the transmitted light obtained through the mask is By projecting onto the wafer through the projection optical system whose image-forming characteristics can be changed, even when the transmittance distribution changes due to the change of the image-forming characteristics of the projection optical system,
Since the optical characteristic of the illumination optical system can be changed according to the change of the image forming characteristic of the projection optical system, a predetermined illuminance distribution can be obtained on the image forming surface. Thus, it is possible to realize the semiconductor manufacturing method capable of favorably transferring the pattern on the mask onto the wafer.

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

【図１】図１は本発明による照明光学装置の一実施例を
示す略線図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an illumination optical device according to the present invention.

【図２】図２はその要部を示す部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view showing a main part thereof.

【図３】図３はそのマスク上での照度分布を示す特性曲
線図である。FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing an illuminance distribution on the mask.

【図４】図４は図１の照明光学装置のウエハ上での照度
分布を示す特性曲線図である。FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing an illuminance distribution on a wafer of the illumination optical device of FIG.

【図５】図５は図１の投影光学系１０及び従来の照明光
学装置の照度分布を示す特性曲線図である。5 is a characteristic curve diagram showing an illuminance distribution of the projection optical system 10 of FIG. 1 and a conventional illumination optical device.

【図６】図６は本発明による照明光学装置の第２の実施
例を示す略線図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a second embodiment of the illumination optical device according to the present invention.

【図７】図７は従来の照明光学装置のマスク上での照度
分布を示す特性曲線図である。FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing an illuminance distribution on a mask of a conventional illumination optical device.

【図８】図８は従来の照明光学装置のマスク上での照度
分布を示す特性曲線図である。FIG. 8 is a characteristic curve diagram showing an illuminance distribution on a mask of a conventional illumination optical device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１……照明光学装置、２……楕円鏡、３……水銀ラン
プ、４……コリメータレンズ、５……波長選択フイル
タ、６……コーン状プリズム、７……オプテイカルイン
テグレータ、８……コンデンサレンズ、９……マスク、
１０……投影光学系、１１……ウエハ、２０、２１……
リレーレンズ、２２……視野絞り。1 ... Illumination optical device, 2 ... Elliptical mirror, 3 ... Mercury lamp, 4 ... Collimator lens, 5 ... Wavelength selection filter, 6 ... Cone prism, 7 ... Optical integrator, 8 ... Condenser Lens, 9 ... mask,
10 ... Projection optical system, 11 ... Wafer, 20, 21 ...
Relay lens, 22 ... Field diaphragm.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 眞人 東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会 社ニコン大井製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Masato Shibuya 1-6-3 Nishioi, Shinagawa-ku, Tokyo Nikon Oi Manufacturing Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】マスク上に形成されたパターンをウエハに
転写する工程を有する半導体製造方法において、 光源から得られる照明光を、光学特性が変更可能な照明
光学系を介して前記マスクに入射させ、 前記マスクを介して得られる透過光を、結像特性が変更
可能な投影光学系を介して前記ウエハに投影することを
特徴とする半導体製造方法。1. A semiconductor manufacturing method including a step of transferring a pattern formed on a mask onto a wafer, wherein illumination light obtained from a light source is incident on the mask through an illumination optical system whose optical characteristics can be changed. A method for manufacturing a semiconductor, characterized in that the transmitted light obtained through the mask is projected onto the wafer through a projection optical system whose image forming property is changeable. 【請求項２】前記投影光学系の結像特性は結像倍率であ
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造方法。2. The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the image forming characteristic of the projection optical system is an image forming magnification. 【請求項３】前記照明光学系の光学特性はデイストーシ
ヨンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の半導体製造方法。3. The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the optical characteristic of the illumination optical system is distortion. 【請求項４】前記照明光学系は、 交換可能に配設されたそれぞれ異なる光学特性を有する
複数のレンズを具え、前記照明光学系は、前記レンズを
交換することにより前記光学特性を変更することを特徴
とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の半導体
製造方法。4. The illumination optical system comprises a plurality of interchangeably arranged lenses having different optical characteristics, and the illumination optical system changes the optical characteristics by exchanging the lenses. The semiconductor manufacturing method according to claim 1, claim 2, or claim 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61169815A (en) * 1985-01-22 1986-07-31 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Lighting optical device

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