JPH11354409A - Illuminator, projection aligner provided there with, and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Illuminator, projection aligner provided there with, and manufacture of semiconductor device

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JPH11354409A
JPH11354409A JP10160510A JP16051098A JPH11354409A JP H11354409 A JPH11354409 A JP H11354409A JP 10160510 A JP10160510 A JP 10160510A JP 16051098 A JP16051098 A JP 16051098A JP H11354409 A JPH11354409 A JP H11354409A
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JP
Japan
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illuminance distribution
illumination light
illuminated
light
optical system
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Application number
JP10160510A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanaga Shiozawa
崇永 塩澤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH11354409A publication Critical patent/JPH11354409A/en
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a uniform illuminance distribution by suppressing uneven illumination on an exposed surface, so as to sufficiently cope with required delicate micro-machining. SOLUTION: A illuminator is provided with a correction optical system 10 in addition to various kinds of optical systems which are the components of a stepper. When, for example, the nitrogen in a room 10b is partially replaced with oxygen, light absorption occurs in the room 10b as luminous fluxes La, Lb, and Lc pass through the room 10b. Since the distances of the fluxes La, Lb, and Lc when they pass through the room 10b are La<Lb<Lc, the absorbed amounts of the fluxes La, Lb, Lc become different from each other and the illuminance distribution on the light emitting surface of the correction optical system 10 shows a descending distribution towards right side. A uniform illuminance distribution is obtained by changing the oxygen concentration of the optical system 10 or the wavelength of a light source, so that the uneven illuminance on the surface of a wafer which is a surface to be irradiated may be offset by utilizing this nature.

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】本発明は照明装置及びそれを
備えた投影露光装置に関し、特にICやLSI等の半導
体デバイスやCCD等の撮像デバイス、液晶パネル等の
表示デバイス、磁気ヘッド等の各種デバイスを製造する
ために使用される照明装置、これを備えた投影露光装
置、及び半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination device and a projection exposure apparatus having the same, and more particularly to a semiconductor device such as an IC or LSI, an imaging device such as a CCD, a display device such as a liquid crystal panel, and various devices such as a magnetic head. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an illumination device used for manufacturing a semiconductor device, a projection exposure apparatus including the same, and a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ICやLSI等の半導体素子の更
なる微細化・高集積化が進行しており、それに伴って当
該半導体素子の製造に用いられる投影露光装置には、ウ
ェハ面上での最小線幅が0.2μm以下という極めて高
い光学性能が要求されている。
2. Description of the Related Art In recent years, further miniaturization and high integration of semiconductor devices such as ICs and LSIs have been progressing, and accordingly, projection exposure apparatuses used for manufacturing the semiconductor devices have been required to have a large surface area on a wafer surface. Is required to have an extremely high optical performance with a minimum line width of 0.2 μm or less.

【0003】一般に、レチクル面上の回路パターンを投
影光学系を介してウェハ面(投影面)上に投影する際に
は、回路パターンの解像線幅は使用する光源の波長や投
影光学系のNA(開口数)等と共に被投影面上における
照度分布の均一性の良否が露光結果に大きく影響してい
る。
Generally, when a circuit pattern on a reticle surface is projected onto a wafer surface (projection surface) via a projection optical system, the resolution line width of the circuit pattern depends on the wavelength of a light source used and the projection optical system. The uniformity of the illuminance distribution on the projection surface together with the NA (numerical aperture) and the like greatly influences the exposure result.

【0004】特に、最小線幅が0.2μm以下というこ
とになると、光源としては短波長のArFエキシマレー
ザー(波長約193nm)などが候補に挙げられてお
り、被投影面上での照度分布の均一性としては照度ムラ
が約1%程度以内にあることが要望されている。
In particular, when the minimum line width is 0.2 μm or less, a short-wavelength ArF excimer laser (wavelength: about 193 nm) or the like is proposed as a light source, and the illuminance distribution on the surface to be projected is low. As for the uniformity, it is required that the illuminance unevenness is within about 1%.

【0005】図13は、従来の投影露光装置の光学系の
一例を示す要部概略図である。同図において、光源71
からの照明光は、光学系72により集光し、複数の微小
レンズを2次元的に配列したオプティカルインテグレー
タ73の入射面73aに入射する。そして、オプティカ
ルインテグレータ73の射出面73bに複数の2次光源
が形成される。射出面73bに形成された複数の2次光
源からの照明光は、各々コンデンサーレンズ74で集光
し、重なり合って面75を照明する。
FIG. 13 is a schematic view of an essential part showing an example of an optical system of a conventional projection exposure apparatus. In FIG.
Is collected by an optical system 72, and is incident on an incident surface 73a of an optical integrator 73 in which a plurality of minute lenses are two-dimensionally arranged. Then, a plurality of secondary light sources are formed on the emission surface 73b of the optical integrator 73. Illumination light from a plurality of secondary light sources formed on the emission surface 73b is condensed by the condenser lens 74, and illuminates the surface 75 while overlapping.

【0006】面75上には、所定の回路パターンが形成
されたレチクルRが配置されており、レチクルR面上の
回路パターンが投影レンズ76によりウェハWの被投影
面77上に投影結像する。このとき、コンデンサーレン
ズ74により、オプティカルインテグレータ73の射出
面73bの2次光源が投影レンズ76の瞳76a近傍に
形成される。
A reticle R on which a predetermined circuit pattern is formed is arranged on the surface 75, and the circuit pattern on the reticle R surface is projected and imaged on the projection surface 77 of the wafer W by the projection lens 76. . At this time, the secondary light source on the exit surface 73b of the optical integrator 73 is formed near the pupil 76a of the projection lens 76 by the condenser lens 74.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のような構成を採
った場合、オプティカルインテグレータ73を構成する
各微小レンズの入射面での照度分布が被投影面77上で
重なり合って被投影面77が照明されるため、被投影面
77上の照度分布としては照度ムラが数%〜10%程度
の均一性が達成される。しかしながら、オプティカルイ
ンテグレータ73の寄与のみでは照度ムラ1%以内とい
う要望を満たすのは難しい。
When the above configuration is adopted, the illuminance distribution on the incident surface of each of the minute lenses constituting the optical integrator 73 overlaps on the projection surface 77, and the projection surface 77 is illuminated. Therefore, as the illuminance distribution on the projection target surface 77, uniformity of illuminance non-uniformity of about several% to 10% is achieved. However, it is difficult to satisfy the demand that the illuminance unevenness is within 1% only by the contribution of the optical integrator 73.

【0008】照度ムラが発生する要因としては、光源分
布形状や光源・光学系の偏心、コーティングのムラ・膜
厚誤差、折り曲げミラーやハーフミラーによる透過率
差、光学系内のゴミ・汚れ等の様々なものが考えられ
る。
[0008] Illuminance unevenness is caused by factors such as light source distribution shape, eccentricity of the light source and the optical system, coating unevenness and film thickness error, transmittance difference due to the bending mirror and the half mirror, and dust and dirt in the optical system. Various things can be considered.

【0009】そこで、従来の投影露光装置では、軸上に
対する周辺の照度の比率を変えるために、歪曲収差(デ
ィストーション)の異なる複数のコンデンサーレンズを
用意して、各投影露光装置毎に最適なコンデンサーレン
ズを選択して使用したり、コンデンサーレンズをズーム
レンズから構成し、場合に応じて最適な照度ムラになる
ように調整したり、照度ムラの傾斜成分(傾きムラ:左
に対して右が高い等のムラ)を調整する手段として光源
や光学系の位置を調整したりしていた。
Therefore, in a conventional projection exposure apparatus, a plurality of condenser lenses having different distortions (distortions) are prepared in order to change the ratio of the peripheral illuminance to the on-axis, and the optimum condenser lens is provided for each projection exposure apparatus. Select and use a lens, or configure a condenser lens as a zoom lens and adjust it to optimal illuminance unevenness according to the case, or use the tilt component of illuminance unevenness (tilt unevenness: right is higher than left For example, the position of a light source or an optical system has been adjusted as a means for adjusting (unevenness, etc.).

【0010】しかしながら、これらの調整法は光学系自
体の収差や偏心を利用したものであり、照度ムラを調整
することにより、被投影面での結像性能が変わってしま
うという致命的な欠点があった。
However, these adjustment methods make use of aberrations and eccentricity of the optical system itself, and have a fatal disadvantage that adjusting the illuminance unevenness changes the imaging performance on the surface to be projected. there were.

【0011】本発明の目的は、光学系の偏心等を行うこ
となく、被照射面(被投影面)における照度ムラを小さ
く抑えて均一な照度分布を達成することができる照明装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an illuminating device capable of achieving a uniform illuminance distribution by suppressing illuminance unevenness on a surface to be illuminated (projected surface) without decentering the optical system. It is in.

【0012】また、本発明の目的は、前記照明装置を備
え、露光面における照度ムラを小さく抑えて均一な照度
分布を達成し、要求される精緻な微細加工に十分に対応
することを可能とする投影露光装置を提供することにあ
る。
It is another object of the present invention to provide the above-described illumination device, to achieve a uniform illuminance distribution by suppressing illuminance unevenness on an exposure surface, and to sufficiently cope with required fine processing. To provide a projection exposure apparatus.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、照
明光を被照射面に照射する照明装置であって、前記照明
光の通過する位置によって光路長が異なる密閉空間を有
しており、前記密閉空間内の流体を構成する物質の状態
を変化させることによって、前記被照射面上の照度分布
を調整する。
An illumination device according to the present invention is an illumination device for irradiating an illuminating light to a surface to be illuminated, and has an enclosed space having a different optical path length depending on a position through which the illuminating light passes. The illuminance distribution on the surface to be illuminated is adjusted by changing the state of a substance constituting a fluid in the closed space.

【0014】本発明の照明装置の一態様例は、前記被照
射面上の照度分布情報を得る手段を有しており、前記手
段によって得られた前記照度分布情報に基づいて、前記
密閉空間内の流体を構成する物質の状態を変化させる。
[0014] One embodiment of the illumination device of the present invention has means for obtaining illuminance distribution information on the surface to be illuminated, and based on the illuminance distribution information obtained by the means, the inside of the closed space is determined. Changes the state of the substance constituting the fluid.

【0015】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記密閉空間内の流体が所定波長の前記照明光を吸収す
る性質を持つ気体である。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
The fluid in the closed space is a gas having a property of absorbing the illumination light having a predetermined wavelength.

【0016】本発明の照明装置の一態様例は、前記密閉
空間を複数有し、各々の前記密閉空間内の流体を構成す
る物質の状態を独立して変化させ得る。
One embodiment of the lighting device of the present invention has a plurality of the closed spaces, and can independently change a state of a substance constituting a fluid in each of the closed spaces.

【0017】本発明の照明装置は、照明光を被照射面に
照射する照明装置であって、前記照明光の波長を変化さ
せることによって、前記被照射面上の照度分布を調整す
る。
An illumination device according to the present invention is an illumination device for irradiating illumination light to a surface to be illuminated, and adjusts the illuminance distribution on the surface to be illuminated by changing the wavelength of the illumination light.

【0018】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記被照射面上の照度分布情報を得て、当該照度分布情
報に基づいて前記被照射面上の照度分布を所望状態に調
整する。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
Obtaining illuminance distribution information on the illuminated surface, and adjusting the illuminance distribution on the illuminated surface to a desired state based on the illuminance distribution information.

【0019】本発明の照明装置は、照明光を被照射面に
照射する照明装置であって、前記照明光の光路に存する
流体の状態を変化させることにより、前記被照射面上の
照度分布を調整する。
An illuminating device according to the present invention is an illuminating device for irradiating illumination light onto a surface to be illuminated. The illumination device changes the illuminance distribution on the surface to be illuminated by changing the state of a fluid present in the optical path of the illumination light. adjust.

【0020】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記被照射面上の照度分布情報を得て、当該照度分布情
報に基づいて前記被照射面上の照度分布を所望状態に調
整する。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
Obtaining illuminance distribution information on the illuminated surface, and adjusting the illuminance distribution on the illuminated surface to a desired state based on the illuminance distribution information.

【0021】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記流体が所定波長の前記照明光を吸収する性質を持つ
気体である。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
The fluid is a gas having a property of absorbing the illumination light having a predetermined wavelength.

【0022】本発明の投影露光装置は、前記照明装置を
備え、前記被照射面であるウェハ面に所定パターンを投
影し露光を行うものである。
A projection exposure apparatus according to the present invention includes the illuminating device, and performs exposure by projecting a predetermined pattern onto a wafer surface as the illuminated surface.

【0023】本発明の照明装置は、光源からの光を光学
系を通して被照射面に指向する照明装置であって、前記
被照射面上での照度もしくは照度分布情報に基づいて前
記光学系のうち少なくとも一部の光学系内の雰囲気成分
の比率を制御する。
The illumination device according to the present invention is an illumination device for directing light from a light source to an illuminated surface through an optical system, wherein the illuminance or the illuminance distribution information on the illuminated surface is used for the illumination system. The ratio of the atmosphere component in at least a part of the optical system is controlled.

【0024】本発明の照明装置の一態様例においては、
酸素濃度を制御することにより、前記雰囲気成分の比率
の制御する。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
By controlling the oxygen concentration, the ratio of the atmosphere components is controlled.

【0025】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記光源は192nm〜194nm範囲内の波長の光を
含む。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
The light source includes light having a wavelength in the range of 192 nm to 194 nm.

【0026】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記光源はArFエキシマレーザーである。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
The light source is an ArF excimer laser.

【0027】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記光源の波長を可変とする。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
The wavelength of the light source is variable.

【0028】本発明の投影露光装置は、前記照明装置を
備え、前記被照射面であるウェハ面に所定パターンを投
影し露光を行う。
A projection exposure apparatus according to the present invention includes the illumination device, and performs exposure by projecting a predetermined pattern onto the wafer surface, which is the surface to be irradiated.

【0029】本発明の投影露光装置の一態様例において
は、前記ウェハ面上の照度分布情報及び露光量情報に基
づいて、前記少なくとも一部の光学系内の酸素濃度を制
御する。
In one embodiment of the projection exposure apparatus according to the present invention, the oxygen concentration in at least a part of the optical system is controlled based on the illuminance distribution information and the exposure amount information on the wafer surface.

【0030】本発明の照明装置は、照明光を発する光源
と、少なくとも内部に前記照明光を吸収する性質を持つ
流体が封入され前記照明光の通過する位置により前記照
明光の吸収率が異なるように構成された密閉空間を有
し、この密閉空間を介して前記照明光を被照射面へ指向
させる光学系とを備え、前記照明光の前記吸収率差を利
用して、前記被照射面上の照度分布を調整する。
In the illumination device of the present invention, a light source that emits illumination light and a fluid having a property of absorbing the illumination light are sealed therein at least, and the absorptance of the illumination light varies depending on the position through which the illumination light passes. And an optical system for directing the illumination light to the surface to be illuminated through the enclosed space, and utilizing the difference in the absorptance of the illumination light, on the surface to be illuminated. Adjust the illuminance distribution of.

【0031】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記密閉空間内の前記流体を構成する物質の状態を変化
させることによって、前記被照射面上の照度分布を調整
する。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
The illuminance distribution on the illuminated surface is adjusted by changing a state of a substance constituting the fluid in the closed space.

【0032】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記照明光の波長を変化させることによって、前記被照
射面上の照度分布を調整する。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
By changing the wavelength of the illumination light, the illuminance distribution on the illuminated surface is adjusted.

【0033】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記光学系が、前記照明光を被照射面へ指向させるレン
ズ群と、前記密閉空間を有し、前記レンズ群と独立に配
されてなる補正光学系とを備える。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
The optical system includes a lens group for directing the illumination light toward a surface to be illuminated, and a correction optical system having the closed space and arranged independently of the lens group.

【0034】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記光学系が、前記照明光を被照射面へ指向させるレン
ズ群を備え、当該レンズ群を構成する所定のレンズ間に
前記密閉空間が形成されている。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
The optical system includes a lens group for directing the illumination light to the surface to be irradiated, and the closed space is formed between predetermined lenses constituting the lens group.

【0035】本発明の照明装置の一態様例は、前記被照
射面上の照度分布情報を検出する検出手段と、前記検出
手段からの前記照度分布情報に応じて、前記光学系を制
御して前記密閉空間内の前記流体を構成する物質の状態
を変化させる補正手段とを更に備える。
In one embodiment of the illumination device of the present invention, a detecting means for detecting illuminance distribution information on the surface to be illuminated, and the optical system is controlled in accordance with the illuminance distribution information from the detecting means. Correction means for changing a state of a substance constituting the fluid in the closed space.

【0036】本発明の照明装置の一態様例は、前記被照
射面上の照度分布情報を検出する検出手段と、前記検出
手段からの前記照度分布情報に応じて、前記光源を制御
して前記照明光の波長を変化させる補正手段とを更に備
える。
One embodiment of the illumination device according to the present invention comprises a detecting means for detecting illuminance distribution information on the surface to be illuminated, and controlling the light source in accordance with the illuminance distribution information from the detecting means. Correction means for changing the wavelength of the illumination light.

【0037】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記流体が酸素を含む混合気体であり、酸素濃度を変化
させることにより前記被照射面上の照度分布を調整す
る。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
The fluid is a mixed gas containing oxygen, and the illuminance distribution on the surface to be irradiated is adjusted by changing the oxygen concentration.

【0038】本発明の照明装置の一態様例は、前記密閉
空間を複数有し、各々の前記密閉空間内の流体を構成す
る物質の状態を独立して変化させ得る。
One embodiment of the lighting device of the present invention has a plurality of the closed spaces, and can independently change a state of a substance constituting a fluid in each of the closed spaces.

【0039】本発明の照明装置は、照明光を発する光源
と、少なくとも前記照明光を吸収する性質を持つ気体が
内部に封入され前記照明光の通過する位置により前記照
明光の吸収率が異なるように構成された密閉空間を有
し、この密閉空間を介して前記照明光を被照射面へ指向
させる光学系と、前記被照射面上の照度分布情報を検出
する検出手段と、前記検出手段からの前記照度分布情報
に応じて、前記密閉空間内の前記気体の濃度を変化さ
せ、前記被照射面上の照度分布を調整する補正手段とを
備える。
The illumination device of the present invention is arranged such that a light source for emitting illumination light and a gas having at least a property of absorbing the illumination light are sealed therein and the absorptance of the illumination light varies depending on the position through which the illumination light passes. An optical system that directs the illumination light to the surface to be illuminated through the closed space, a detecting unit that detects illuminance distribution information on the surface to be illuminated, and the detecting unit Correction means for changing the concentration of the gas in the closed space according to the illuminance distribution information to adjust the illuminance distribution on the irradiated surface.

【0040】本発明の照明装置は、照明光を発する光源
と、少なくとも前記照明光を吸収する性質を持つ気体が
内部に封入され前記照明光の通過する位置により前記照
明光の吸収率が異なるように構成された密閉空間を有
し、この密閉空間を介して前記照明光を被照射面へ指向
させる光学系と、前記被照射面上の照度分布情報を検出
する検出手段と、前記検出手段からの前記照度分布情報
に応じて、前記光源を制御して前記照明光の波長を変化
させ、前記被照射面上の照度分布を調整する補正手段と
を備える。
In the lighting device of the present invention, a light source that emits illumination light and a gas having at least the property of absorbing the illumination light are sealed therein so that the absorptance of the illumination light varies depending on the position through which the illumination light passes. An optical system that directs the illumination light to the surface to be illuminated through the closed space, a detecting unit that detects illuminance distribution information on the surface to be illuminated, and the detecting unit Correction means for controlling the light source in accordance with the illuminance distribution information to change the wavelength of the illuminating light to adjust the illuminance distribution on the illuminated surface.

【0041】本発明の照明装置は、照明光を発する光源
と、少なくとも前記照明光を吸収する性質を持つ気体が
内部に封入され前記照明光の通過する位置により前記照
明光の吸収率が異なるように構成された密閉空間を有
し、この密閉空間を介して前記照明光を被照射面へ指向
させる光学系と、前記被照射面上の照度分布情報を検出
する検出手段と、前記検出手段からの前記照度分布情報
に応じて、前記密閉空間内の前記気体の濃度を変化させ
るとともに、前記光源を制御して前記照明光の波長を変
化させ、前記被照射面上の照度分布を調整する補正手段
とを備える。
According to the illumination device of the present invention, the light source that emits the illumination light and at least a gas having the property of absorbing the illumination light are sealed therein so that the absorption rate of the illumination light varies depending on the position through which the illumination light passes. An optical system that directs the illumination light to the surface to be illuminated through the closed space, a detecting unit that detects illuminance distribution information on the surface to be illuminated, and the detecting unit In accordance with the illuminance distribution information, while changing the concentration of the gas in the enclosed space, controlling the light source to change the wavelength of the illumination light, and adjusting the illuminance distribution on the illuminated surface Means.

【0042】本発明の照明装置の一態様例においては、
前記密閉空間が、前記照明光を吸収する性質を持つ気体
を含む複数種類の気体が内部に封入されるように構成さ
れている。
In one embodiment of the lighting device of the present invention,
The closed space is configured such that a plurality of types of gases including a gas having a property of absorbing the illumination light are sealed therein.

【0043】本発明の照明装置の一態様例は、前記密閉
空間を複数有し、各々の前記密閉空間内の流体を構成す
る物質の状態を独立して変化させ得る。
One embodiment of the lighting device of the present invention has a plurality of the closed spaces, and can independently change the state of the substance constituting the fluid in each of the closed spaces.

【0044】本発明の投影露光装置は、被照射面である
ウェハ面に所定パターンの露光を行う投影露光装置であ
って、前記所定パターンの相似パターンが形成されてな
るレチクルに照明光を照射するための前記照明装置と、
前記レチクルの前記相似パターンを前記所定パターンと
なるように前記ウェハ面に投影する投影光学系とを備え
る。
The projection exposure apparatus according to the present invention is a projection exposure apparatus for exposing a predetermined pattern to a wafer surface, which is a surface to be irradiated, and irradiates a reticle having a pattern similar to the predetermined pattern with illumination light. Said lighting device for;
A projection optical system for projecting the similar pattern of the reticle onto the wafer surface so as to become the predetermined pattern.

【0045】本発明の半導体装置の製造方法は、ウェハ
面に感光材料を塗布するステップと、前記投影露光装置
を用いて、前記感光材料が塗布された前記ウェハ面に所
定パターンの露光を行うステップと、前記所定パターン
の露光が行われた前記感光材料を現像するステップとを
備える。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of applying a photosensitive material to a wafer surface and a step of exposing a predetermined pattern to the wafer surface to which the photosensitive material has been applied using the projection exposure apparatus. And developing the photosensitive material that has been exposed to the predetermined pattern.

【0046】[0046]

【作用】本発明の照明装置においては、光源から射出さ
れた照明光が密閉空間内を通過する際に、照明光の波長
や密閉空間内の流体の状態に依存して、当該流体により
照明光が吸収されて照度が低下する。ここで、密閉空間
は照明光の通過する位置により照明光の光路長が異なる
ように、即ち照明光の吸収率が異なるように構成されて
いるため、当該密閉空間を通過した照明光は部分的に照
度の異なる分布をもって被照射面を照明する。本発明で
は、この性質を利用して、密閉空間内の流体を構成する
物質の状態を変化させたり、照明光の波長を変化させた
りして被照射面上の照度分布を調整することによって被
照射面の照度ムラを相殺し、当該被照射面上に極めて均
一性の高い照度分布を得ることが可能となる。
According to the illumination device of the present invention, when the illumination light emitted from the light source passes through the enclosed space, the illumination light depends on the wavelength of the illumination light and the state of the fluid in the enclosed space. Is absorbed and the illuminance decreases. Here, since the enclosed space is configured such that the optical path length of the illumination light differs depending on the position through which the illumination light passes, that is, the absorption rate of the illumination light differs, the illumination light passing through the enclosed space is partially The illuminated surface is illuminated with different illuminance distributions. In the present invention, by utilizing this property, the state of the substance constituting the fluid in the enclosed space is changed, or the wavelength of the illumination light is changed to adjust the illuminance distribution on the surface to be irradiated. The illuminance unevenness on the irradiation surface is canceled, and an extremely uniform illuminance distribution on the irradiation surface can be obtained.

【0047】ここで、密閉空間内に封入する流体で好適
なものとしては、例えば酸素を含む混合気体が挙げられ
る。この場合、酸素の濃度(分圧)を調整したり、酸素
の濃度を一定として照明光の波長を変化させたりするこ
とにより、照度分布を変えることができる。気体の濃度
は、比較的容易且つ正確に調整することができるので、
高精度に照度分布を均一化することが可能となる。
Here, a preferable example of the fluid sealed in the closed space is a mixed gas containing oxygen. In this case, the illuminance distribution can be changed by adjusting the oxygen concentration (partial pressure) or changing the wavelength of the illumination light while keeping the oxygen concentration constant. Since the concentration of the gas can be adjusted relatively easily and accurately,
It is possible to uniform the illuminance distribution with high accuracy.

【0048】また、密閉空間は光源と被照射面との間に
設ければ良く、その具体例としては、当該密閉空間を備
えた補正光学系を独立に設置したり、或いは照明光を被
照射面へ指向させるレンズ群内に形成される空間の一部
を利用しても良い。このように、本発明の照明装置にお
いては、その光源やレンズ群の構成、被照射面の位置関
係や照度分布の度合い等に対応して、場合に応じて様々
な部位に最良の形態の密閉空間を設けることができ、き
め細かな照度分布調整が可能となる。
Further, the closed space may be provided between the light source and the surface to be illuminated, and as a specific example, a correction optical system having the closed space is independently installed, or illumination light is irradiated. A part of the space formed in the lens group directed to the surface may be used. As described above, in the lighting device of the present invention, the best form of sealing is provided in various parts depending on the case according to the configuration of the light source and the lens group, the positional relationship of the irradiated surface, the degree of the illuminance distribution, and the like. A space can be provided, and fine illuminance distribution adjustment is possible.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】以下、本発明をステッパーと称さ
れる縮小型の投影露光装置に適用したいくつかの好適な
実施形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some preferred embodiments in which the present invention is applied to a reduction type projection exposure apparatus called a stepper will be described below.

【0050】(第1の実施形態)先ず、第1の実施形態
について説明する。図1は、第1の実施形態のステッパ
ーの主要構成を示す模式図である。このステッパーは、
所望のパターンが描かれたレチクル11に照明光を照射
するための照明装置20と、レチクル11を通過した照
明光が入射して当該レチクル11のパターンをウェハ1
3の表面に縮小投影するための投影光学系12と、ウェ
ハ13が載置固定されるウェハチャック14と、ウェハ
チャック14が固定されるウェハステージ15とを有し
ている。
(First Embodiment) First, a first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a main configuration of the stepper according to the first embodiment. This stepper
An illuminating device 20 for irradiating the reticle 11 on which a desired pattern is drawn with illuminating light, and illuminating light that has passed through the reticle 11 is incident and the reticle 11 pattern is
The projection optical system 12 has a projection optical system 12 for reducing projection onto the surface of the wafer 3, a wafer chuck 14 on which a wafer 13 is mounted and fixed, and a wafer stage 15 on which the wafer chuck 14 is fixed.

【0051】照明装置20は、照明光をレチクル11上
の所定部位に指向させるための光学系と、ウェハ13の
表面における照明光の照度分布を調整するための照度ム
ラ調整部とを有している。
The illumination device 20 has an optical system for directing illumination light to a predetermined portion on the reticle 11 and an illuminance unevenness adjustment unit for adjusting the illuminance distribution of the illumination light on the surface of the wafer 13. I have.

【0052】前記光学系は、紫外線や遠紫外線等の短波
長光、ここでは照明光としての高輝度のArFエキシマ
レーザー光を発する光源1と、光源1からの照明光を所
望の光束形状に変換するビーム形状変換手段2と、複数
のシリンドリカルレンズや微小レンズを2次元的に配置
されてなるオプティカルインテグレータ3と、不図示の
切替手段により任意の絞りに切替可能とされ、オプティ
カルインテグレータ3により形成された2次光源の位置
近傍に配置された絞り部材4と、絞り部材4を通過した
照明光を集光するコンデンサーレンズ5と、ハーフミラ
ー6と、例えば4枚の可変ブレードにより構成され、レ
チクル11の共役面に配置されてレチクル11の表面で
の照明範囲を任意に決定するブラインド7と、ブライン
ド7で所定形状に決定された照明光をレチクル11の表
面に投影するための結像レンズ8と、結像レンズ8から
の照明光をレチクル11の方向へ反射させる折り曲げミ
ラー9と、レチクル11と折り曲げミラー9との間に配
置されており、後述するように混合気体が封入されて照
明光の吸収が行われる補正光学系10とを有している。
The optical system includes a light source 1 that emits short-wavelength light such as ultraviolet light or far ultraviolet light, here a high-brightness ArF excimer laser light as illumination light, and converts the illumination light from the light source 1 into a desired light beam shape. A beam shape converting means 2, an optical integrator 3 in which a plurality of cylindrical lenses and minute lenses are arranged two-dimensionally, and a switching means (not shown) which can be switched to an arbitrary aperture and formed by the optical integrator 3. A reticle 11 composed of a diaphragm member 4 disposed near the position of the secondary light source, a condenser lens 5 for condensing illumination light passing through the diaphragm member 4, a half mirror 6, and, for example, four variable blades. And a blind 7 arranged on a conjugate plane of the reticle 11 to arbitrarily determine an illumination range on the surface of the reticle 11. An imaging lens 8 for projecting the specified illumination light onto the surface of the reticle 11, a bending mirror 9 for reflecting the illumination light from the imaging lens 8 in the direction of the reticle 11, and a reticle 11 and a bending mirror 9; It has a correction optical system 10 that is disposed between the two and that absorbs illumination light by filling a gas mixture as described later.

【0053】前記照度ムラ調整部は、ハーフミラー6に
より反射された照明光の一部を測定することにより間接
的にウェハ13の表面の照度をモニターする露光量モニ
ター17と、ステージ15上に設けられており、ステー
ジ15を移動させて照射面上に持ってくることにより直
接ウェハ13の表面上の照度や照度分布を測定する照度
測定器16と、照度測定器16及び露光量モニター17
からの情報に基づいて照度分布を数値的に検出する照度
ムラ検出回路18と、照度ムラ検出回路18の検出結果
に基づいて補正光学系10を制御して、ウェハ13の表
面における照度分布を均一となるように調整する露光ム
ラ補正回路19とを有して構成されている。
The illuminance unevenness adjusting unit is provided on the stage 15 and an exposure monitor 17 for indirectly monitoring the illuminance on the surface of the wafer 13 by measuring a part of the illumination light reflected by the half mirror 6. An illuminance measuring device 16 for directly measuring the illuminance and the illuminance distribution on the surface of the wafer 13 by moving the stage 15 and bringing it on the irradiation surface, an illuminance measuring device 16 and an exposure monitor 17
And a correction optical system 10 based on the detection result of the illuminance unevenness detection circuit 18 to make the illuminance distribution on the surface of the wafer 13 uniform. And an exposure unevenness correction circuit 19 that adjusts the exposure unevenness.

【0054】以上のように構成されたステッパーを用
い、レチクル11のパターンをウェハ13の表面に縮小
投影する動作について説明する。
The operation of reducing and projecting the pattern of the reticle 11 onto the surface of the wafer 13 using the stepper configured as described above will be described.

【0055】先ず、光源1から発した照明光は、ビーム
形状変換手段2で所定形状に変換された後、オプティカ
ルインテグレータ3に指向される。このとき、その射出
面近傍に複数の2次光源が形成される。この2次光源か
らの照明光が、絞り部材4を介してコンデンサーレンズ
5で集光され、ハーフミラー6を通過してブラインド7
で所定形状に決定された後に結像レンズ8を介して折り
曲げミラー9で反射し、補正光学系10に入射する。
First, the illumination light emitted from the light source 1 is converted into a predetermined shape by the beam shape conversion means 2 and then directed to the optical integrator 3. At this time, a plurality of secondary light sources are formed near the exit surface. Illumination light from the secondary light source is condensed by a condenser lens 5 via an aperture member 4, passes through a half mirror 6, and passes through a blind 7.
After it is determined to have a predetermined shape, the light is reflected by the bending mirror 9 via the imaging lens 8 and enters the correction optical system 10.

【0056】続いて、補正光学系10を介した照明光
が、レチクル11のパターンを通過して投影光学系12
に入射する。そして、投影光学系12を通過して前記パ
ターンが所定寸法に縮小されてウェハ13の表面に投影
され、露光が施される。
Subsequently, the illumination light passing through the correction optical system 10 passes through the pattern of the reticle 11 and passes through the projection optical system 12.
Incident on. After passing through the projection optical system 12, the pattern is reduced to a predetermined size, projected onto the surface of the wafer 13, and exposed.

【0057】ここで、ウェハ13の表面には照明光の照
度ムラが生じる場合がある。この照度ムラは、前述した
ような様々な要因(装置固定のもの)の他に、照明状態
の変更(例えば絞り部材4の変更)によっても発生し、
また経時変化によるものもある。補正光学系10は、こ
れらを要因とする照度ムラを補正するためのものであ
る。即ち、照度測定器16及び露光量モニター17から
の情報に基づいて(ここで、照度ムラ測定時には露光量
モニター17の出力をリファレンスとして用いる場合も
ある。)算出されたウェハ13表面の照度分布を用い、
露光ムラ補正回路19が補正光学系10を駆動して当該
照度分布が均一となるように調整する。
Here, illuminance unevenness of the illumination light may occur on the surface of the wafer 13. This illuminance non-uniformity is caused not only by various factors as described above (fixed to the device) but also by a change in the illumination state (for example, a change in the aperture member 4).
In addition, there is also a change due to aging. The correction optical system 10 is for correcting illuminance unevenness due to these factors. That is, the illuminance distribution on the surface of the wafer 13 calculated based on the information from the illuminance measuring device 16 and the exposure monitor 17 (the output of the exposure monitor 17 may be used as a reference when measuring the illuminance unevenness). Use
The exposure unevenness correction circuit 19 drives the correction optical system 10 to adjust the illuminance distribution to be uniform.

【0058】以下、補正光学系10による照度分布補正
の原理を図2を用いて説明する。この図2は、あるAr
Fエキシマレーザー光の波長強度分布の測定結果の一例
を示す特性図である。図中実線が光路中を窒素で満たし
た場合の波長強度分布を、破線が光路中1.5mを空気
で満たした場合の波長強度分布を表している。窒素雰囲
気中と空気中とで強度差が生じない波長では空気による
吸収は殆ど生じることなく、逆に例えば193.3nm
近傍のように窒素雰囲気中と空気中で強度の差が大きい
波長では空気による吸収が大きいということが分かる。
この吸収の差は殆どが酸素によるものと考えられる。
Hereinafter, the principle of illuminance distribution correction by the correction optical system 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows that a certain Ar
FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating an example of a measurement result of a wavelength intensity distribution of F excimer laser light. In the figure, the solid line represents the wavelength intensity distribution when the optical path is filled with nitrogen, and the broken line represents the wavelength intensity distribution when 1.5 m in the optical path is filled with air. At a wavelength where there is no difference in intensity between the nitrogen atmosphere and the air, absorption by air hardly occurs, and conversely, for example, 193.3 nm
It can be seen that the absorption by air is large at a wavelength where the difference in intensity between the nitrogen atmosphere and the air is large as in the vicinity.
This difference in absorption is considered to be mostly due to oxygen.

【0059】従って、酸素、窒素間における吸収差が生
じる範囲の波長、具体的には192nm〜194nm程
度の範囲内の所定波長を選択し、光路中の酸素濃度(又
は空気の濃度)を変えることにより、任意の光吸収を得
ることができる。即ち、光路終端部近傍で光量を任意に
減衰させることが可能となる。
Therefore, a wavelength within a range in which an absorption difference between oxygen and nitrogen occurs, specifically, a predetermined wavelength within a range of about 192 nm to 194 nm is selected to change the oxygen concentration (or air concentration) in the optical path. As a result, arbitrary light absorption can be obtained. That is, the light amount can be arbitrarily attenuated in the vicinity of the optical path terminal portion.

【0060】この原理を利用した補正光学系10の具体
例を図3に示す。ここでは、照度ムラの傾斜成分(傾き
ムラ)を補正しており、簡単のため、補正光学系10が
レチクル11の表面近傍に配置されているとして説明す
る。図3では、補正光学系10は、例えば石英の平行平
面板等の光透過部材10c,10d,10eにより2つ
の部屋(密閉空間)10a,10bに仕切られており、
部屋10aには通気孔31a,31bが、部屋10bに
は通気孔32a,32bが設けられて、これらの通気孔
によりそれぞれの部屋の混合気体成分の比率を独立して
制御するように構成されている。混合気体は、窒素と酸
素、又は窒素と空気から構成されている。光透過部材1
0dは、図示の如く入射する照明光La,Lb,Lcの
入射面に対して傾斜した平面構造のものである。各部屋
10a,10bの酸素濃度を制御することにより、被照
射面での照度分布が補正される。
FIG. 3 shows a specific example of the correction optical system 10 utilizing this principle. Here, the tilt component of the illuminance non-uniformity (inclination non-uniformity) is corrected, and for simplicity, it is assumed that the correction optical system 10 is arranged near the surface of the reticle 11. In FIG. 3, the correction optical system 10 is partitioned into two rooms (closed spaces) 10a and 10b by light transmitting members 10c, 10d and 10e such as a parallel flat plate made of quartz, for example.
The room 10a is provided with ventilation holes 31a and 31b, and the room 10b is provided with ventilation holes 32a and 32b, and these ventilation holes are configured to independently control the ratio of the mixed gas component in each room. I have. The gas mixture is composed of nitrogen and oxygen or nitrogen and air. Light transmitting member 1
0d has a planar structure inclined with respect to the incident surface of the incident illumination light La, Lb, Lc as shown in the figure. By controlling the oxygen concentration in each of the rooms 10a and 10b, the illuminance distribution on the irradiated surface is corrected.

【0061】ここで、光源1のArFエキシマレーザー
光について、酸素に対して若干の吸収がある波長が選択
される。酸素及びクリーンエアーなどの空気に対して全
く吸収が生じない波長の場合、本実施形態に示すような
照度ムラの補正を行うことはできない。
Here, for the ArF excimer laser light of the light source 1, a wavelength having a slight absorption to oxygen is selected. In the case of a wavelength at which absorption such as oxygen and clean air does not occur at all, it is not possible to correct illuminance unevenness as shown in the present embodiment.

【0062】通常、照度分布を補正しない場合には、図
3に示す2つの部屋10a,10bは窒素で満たされて
いる。今、補正光学系10の先入射面(図中上側)での
照度分布が図4(a)で示すように平坦な(傾斜ムラが
無い)状態だったとする。このとき、部屋10a,10
bとも窒素で満たされている場合には、光の吸収は起き
ないので、補正光学系10の光射出面での照度分布形状
は図4(b)のように平坦のままである。仮に窒素によ
り若干の光吸収が起きたとしても、照明光La,Lb,
Lcの照明光に対して吸収率は同一であるため、分布形
状は平坦のままとなる。
Normally, when the illuminance distribution is not corrected, the two rooms 10a and 10b shown in FIG. 3 are filled with nitrogen. Now, it is assumed that the illuminance distribution on the front entrance surface (upper side in the figure) of the correction optical system 10 is flat (no inclination unevenness) as shown in FIG. At this time, the rooms 10a, 10
When b is also filled with nitrogen, light absorption does not occur, so that the illuminance distribution shape on the light exit surface of the correction optical system 10 remains flat as shown in FIG. Even if slight light absorption occurs due to nitrogen, the illumination light La, Lb,
Since the absorptance is the same for the illumination light of Lc, the distribution shape remains flat.

【0063】今、部屋10bの窒素を一部酸素(又は空
気)に置換する。すると、部屋10bを照明光が通過す
ることにより光吸収が発生する。部屋10bを通過する
際の照明光La,Lb,Lcの距離はLa<Lb<Lc
であるため、それぞれ吸収される量に差異が生じ、補正
光学系10の光射出面での照度分布は図4(c)のよう
に右肩下がりの分布になる。この傾きは部屋10bの酸
素濃度に依存する。
Now, the nitrogen in the room 10b is partially replaced with oxygen (or air). Then, light absorption occurs when the illumination light passes through the room 10b. The distance of the illumination light La, Lb, Lc when passing through the room 10b is La <Lb <Lc
Therefore, there is a difference between the amounts absorbed, and the illuminance distribution on the light exit surface of the correction optical system 10 is a distribution falling downward to the right as shown in FIG. This inclination depends on the oxygen concentration in the room 10b.

【0064】図4(d)は、部屋10b内を窒素で満た
した状態で部屋10a内の酸素濃度を増加させた場合の
照度分布を示す特性図である。このように、部屋10
a,10bのうち少なくとも一方の酸素濃度を適切に制
御することにより、光射出面での傾きムラを任意に変え
ることができる。
FIG. 4D is a characteristic diagram showing an illuminance distribution when the oxygen concentration in the room 10a is increased while the room 10b is filled with nitrogen. Thus, room 10
By appropriately controlling the oxygen concentration of at least one of a and 10b, it is possible to arbitrarily change the inclination unevenness on the light emitting surface.

【0065】補正光学系10を設けることで得られるこ
のような性質を利用して、様々な要因によりウェハ13
の表面で照度分布が不均一となる場合、例えば図4
(c)のような分布となるときには図4(d)のような
調整を行うことにより、不均一な照度分布が相殺されて
例えば図4(a)のように均一な分布が達成されること
になる。勿論、図4(d)のような場合には図4(c)
のような調整を行えばよい。
By utilizing such a property obtained by providing the correction optical system 10, the wafer 13
When the illuminance distribution is not uniform on the surface of FIG.
When the distribution is as shown in FIG. 4C, by performing the adjustment as shown in FIG. 4D, the non-uniform illuminance distribution is canceled and a uniform distribution as shown in FIG. 4A is achieved. become. Of course, in the case as shown in FIG.
The following adjustment may be performed.

【0066】本実施形態では、補正光学系10を2つの
部屋(密閉空間)に仕切る光透過部材10dを図3の紙
面に対して平行な方向に傾けているが、紙面に対して垂
直な方向に傾けてその方向に照度ムラを補正してもかま
わない。光透過部材10dを傾ける方向は任意であり、
例えば傾ける方向を任意に回転させて、その方向に照度
ムラを補正するようにしても良い。もちろん、図3に示
すような補正光学系を2つ以上配置し、複数の方向への
傾きムラ補正をそれぞれ独立に行うことも好適である。
In this embodiment, the light transmitting member 10d that partitions the correction optical system 10 into two rooms (closed spaces) is inclined in a direction parallel to the plane of FIG. 3, but in a direction perpendicular to the plane of FIG. Illuminance unevenness in that direction. The direction in which the light transmitting member 10d is inclined is arbitrary,
For example, the tilt direction may be arbitrarily rotated to correct the illuminance unevenness in that direction. Needless to say, it is also preferable to arrange two or more correction optical systems as shown in FIG. 3 and independently perform tilt unevenness correction in a plurality of directions.

【0067】照度ムラの補正光学系の別の形態を図5に
示す。この別の形態における補正光学系101は、部屋
101a,101bを仕切る透過部材101dが平行平
面板ではなく曲面形状を有している。補正光学系101
内の部屋101aは、中心部分が光軸方向に対して薄
く、周辺部分が厚くなっている。それに対して、部屋1
01bは中心部分が厚く、周辺部分が薄くなっている。
部屋101aには通気孔102a,102bが、部屋1
01bには通気孔103a,103bがそれぞれ設けら
れており、これらの通気孔により混合気体成分の比率を
制御する。
FIG. 5 shows another embodiment of the optical system for correcting illuminance unevenness. In the correction optical system 101 according to this another embodiment, the transmission member 101d that partitions the rooms 101a and 101b has a curved surface shape instead of a plane-parallel plate. Correction optical system 101
The inner room 101a has a center portion that is thinner in the optical axis direction and a peripheral portion that is thicker. In contrast, room 1
01b has a thicker central portion and a thinner peripheral portion.
The room 101a has ventilation holes 102a and 102b,
Vent holes 103a and 103b are provided in 01b, respectively, and the ratio of the mixed gas component is controlled by these vent holes.

【0068】図6は、補正光学系101において、各部
屋101a,101bの酸素濃度を変えたときの照度分
布を示している。
FIG. 6 shows the illuminance distribution when the oxygen concentration of each of the rooms 101a and 101b is changed in the correction optical system 101.

【0069】今、補正光学系101の先入射面(上面)
での照度分布が図6(a)で示すように平坦な状態だっ
たとする。このとき、各部屋101a,101bとも窒
素で満たされている場合は、光の吸収は起きないので、
補正光学系101の光射出面での照度分布は図6(b)
のように平坦なままである。仮に窒素により光吸収が起
きたとしても、照明光Ld,Le,Lfに対して吸収率
は同一であるため、分布形状は平坦のままとなる。
Now, the first incident surface (upper surface) of the correction optical system 101
It is assumed that the illuminance distribution is flat as shown in FIG. At this time, if each of the rooms 101a and 101b is filled with nitrogen, light absorption does not occur.
The illuminance distribution on the light exit surface of the correction optical system 101 is shown in FIG.
Remains flat. Even if light absorption occurs due to nitrogen, the distribution shape remains flat because the absorptance is the same for the illumination lights Ld, Le, and Lf.

【0070】ここで、部屋101b内の窒素を一部酸素
(又は空気)に置換する。すると、部屋101bを照明
光が通過することにより光吸収が発生する。部屋101
bを通過する際の照明光Ld,Le,Lfの距離は、中
心部の照明光Leの方が周辺部の照明光Ld,Lfより
長いためそれぞれ吸収される量に差が生じ、補正光学系
101の光射出面での照度分布は図6(c)のように中
心が低い分布になる。この照明光の吸収率は部屋101
b内の酸素濃度に依存する。
Here, the nitrogen in the room 101b is partially replaced with oxygen (or air). Then, light absorption occurs when the illumination light passes through the room 101b. Room 101
b, the distance between the illumination light Ld, Le, and Lf is longer in the central illumination light Le than in the peripheral illumination light Ld and Lf, so that there is a difference in the absorption amount between the illumination light Le and the correction optical system. The illuminance distribution on the light exit surface 101 is a distribution having a low center as shown in FIG. The absorptance of this illumination light is room 101
It depends on the oxygen concentration in b.

【0071】図6(d)は,部屋101b内を窒素で満
たした状態で部屋101a内の酸素濃度を増加させた場
合の照度分布を示す特性図である。このように、各部屋
101a,101bの酸素濃度を適当に制御することに
より、光射出面での周辺照度の比率(対中心照度)を変
えることができる。
FIG. 6D is a characteristic diagram showing the illuminance distribution when the oxygen concentration in the room 101a is increased while the room 101b is filled with nitrogen. As described above, by appropriately controlling the oxygen concentration in each of the rooms 101a and 101b, the ratio of the peripheral illuminance on the light exit surface (to the central illuminance) can be changed.

【0072】以上説明したように、第1の実施形態のス
テッパーにおいては、光源1から射出された照明光が補
正光学系10(101)を通過する際に、当該補正光学
系10(101)内の酸素(又は空気)により照明光が
吸収されて照度が低下する。ここで、補正光学系10
(101)は照明光の通過する位置により前記照明光の
光路長が異なるように、即ち酸素による吸収率が異なる
ように構成されているため、当該補正光学系10(10
1)を通過した照明光は部分的に照度の異なる分布をも
って被照射面であるウェハ13の表面を照明する。本実
施形態では、この性質を利用して、補正光学系10(1
01)内の酸素濃度を変化させ、被照射面上の照度分布
を調整することによって被照射面の照度ムラを相殺し、
当該被照射面上に極めて均一性の高い照度分布を得るこ
とが可能となる。従って、このステッパーによれば、極
めて均一性の高い照度分布で露光が可能となるため、高
精度の微細加工に寄与することになる。
As described above, in the stepper of the first embodiment, when the illumination light emitted from the light source 1 passes through the correction optical system 10 (101), The illumination light is absorbed by the oxygen (or air), and the illuminance is reduced. Here, the correction optical system 10
(101) is configured so that the optical path length of the illumination light differs depending on the position where the illumination light passes, that is, the absorption rate by oxygen differs.
The illumination light passing through 1) partially illuminates the surface of the wafer 13 which is the surface to be irradiated, with distributions having different illuminances. In the present embodiment, the correction optical system 10 (1
01), the illuminance unevenness of the irradiated surface is offset by adjusting the illuminance distribution on the irradiated surface by changing the oxygen concentration in
An extremely uniform illuminance distribution can be obtained on the irradiated surface. Therefore, according to this stepper, exposure can be performed with an extremely uniform illuminance distribution, which contributes to high-precision fine processing.

【0073】なお、本実施形態において、雰囲気成分の
置換は屈折率差が小さいものについて行うのが望まし
く、例えば、真空、窒素、空気、酸素、アルゴン、ヘリ
ウム、水素等との置換が望ましい。但し、屈折率差が問
題にならないような光学系の場合はこの限りではなく、
例えば水と空気の置換等もあり得る。
In the present embodiment, it is desirable that the replacement of the atmosphere component is performed for a material having a small difference in the refractive index. For example, the replacement of the atmosphere component with vacuum, nitrogen, air, oxygen, argon, helium, hydrogen or the like is preferable. However, this is not the case for an optical system in which the difference in refractive index does not matter.
For example, replacement of water with air is possible.

【0074】また、本実施形態では、光源1としてAr
Fエキシマレーザー、吸収物質として酸素を例として用
いているが、例えばF2 レーザーを光源として用い、吸
収気体として任意のものを選んでもよい。もちろん、雰
囲気成分の湿度のみを変えて制御を行ってもよい。
In this embodiment, the light source 1 is Ar
Although an F excimer laser and oxygen are used as an example of an absorbing substance, for example, an F 2 laser may be used as a light source and an arbitrary absorbing gas may be selected. Of course, the control may be performed by changing only the humidity of the atmosphere component.

【0075】ここで、第1の実施形態のいくつかの変形
例について説明する。なお、第1の実施形態のステッパ
ーを構成する各部材等と同一のものについては同一符号
を記して説明を省略する。
Here, some modifications of the first embodiment will be described. The same members as those constituting the stepper of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0076】−変形例1− 先ず、変形例1について説明する。ここでは、図3や図
5に示すような補正光学系10(101)を設ける代わ
りに、コンデンサーレンズ5のレンズ鏡筒内において、
各レンズ間の密閉空間内に存する酸素(又は空気)を置
換する。即ち、図7に示すように、コンデンサーレンズ
5を構成するレンズ5a,5b,5cにおいて、レンズ
5a,5b間及びレンズ5b,5c間には密閉空間5
d,5eが形成される。レンズ5a,5b,5cの形状
から、光源1からの光束は、その通過位置によって密閉
空間5d,5eを通過する距離が異なる。変形例1で
は、この性質を利用して、密閉空間5d,5eに設けら
れた通気孔41a,41b及び42a,42bにより、
密閉空間5d,5e内の酸素(又は空気)濃度を調整し
て、補正光学系10を設けた場合と同様に被照射面にお
ける照度分布を均一に調整する。
First Modification First, a first modification will be described. Here, instead of providing the correction optical system 10 (101) as shown in FIGS. 3 and 5, in the lens barrel of the condenser lens 5,
The oxygen (or air) existing in the enclosed space between the lenses is replaced. That is, as shown in FIG. 7, in the lenses 5a, 5b, 5c constituting the condenser lens 5, a closed space 5 is provided between the lenses 5a, 5b and between the lenses 5b, 5c.
d, 5e are formed. Due to the shape of the lenses 5a, 5b, 5c, the distance that the light flux from the light source 1 passes through the closed spaces 5d, 5e varies depending on the passing position. In the first modification, by utilizing this property, the ventilation holes 41a, 41b and 42a, 42b provided in the closed spaces 5d, 5e are used.
By adjusting the oxygen (or air) concentration in the closed spaces 5d and 5e, the illuminance distribution on the irradiated surface is uniformly adjusted as in the case where the correction optical system 10 is provided.

【0077】なお、均一な照度分布を達成するには、図
3や図5で示したように、被照射面近傍に補正光学系を
設けた場合が最も効果があるが、被照射面の各点に入射
する光束間において、照明光の吸収に差異があれば照度
分布に差が生じるため、光源1から被照射面までの任意
の光学系を置換できる(酸素濃度等の制御ができる)状
態にして照度分布の補正を行ってもよい。もちろん複数
の光学系で補正を行うことも好適である。
In order to achieve a uniform illuminance distribution, it is most effective to provide a correction optical system near the surface to be illuminated as shown in FIGS. If there is a difference in the absorption of the illumination light between the light beams incident on the point, a difference occurs in the illuminance distribution, so that any optical system from the light source 1 to the surface to be irradiated can be replaced (the oxygen concentration and the like can be controlled). Then, the illuminance distribution may be corrected. Of course, it is also preferable to perform the correction using a plurality of optical systems.

【0078】−変形例2− 次いで、変形例2について説明する。ここでは、図3や
図5に示すような補正光学系10(101)に加えて、
光源1からの光の照度自体を制御する。
-Modification 2 Next, Modification 2 will be described. Here, in addition to the correction optical system 10 (101) as shown in FIGS.
The illuminance of light from the light source 1 is controlled.

【0079】従来は、光源1からの光量を調整する場
合、図8に示すように、光路中に透過率の違う複数のN
Dフィルター21a〜21hが円弧状に設けられたター
レット21を配置し、このターレット21を回転させて
所望の光量に対応するNDフィルターを選択すること
で、光量の制御を行っていた。しかしながらこの場合、
光量の制御はNDフィルターの数に依存し、必然的に非
連続的な制御しかできない。
Conventionally, when adjusting the amount of light from the light source 1, as shown in FIG.
The turret 21 in which the D filters 21a to 21h are provided in an arc shape is arranged, and the turret 21 is rotated to select an ND filter corresponding to a desired light amount, thereby controlling the light amount. However, in this case,
The control of the light quantity depends on the number of ND filters, and inevitably only a discontinuous control can be performed.

【0080】この変形例2では、図9に示すように、内
部の酸素濃度が可変とされたチャンバー22を用いて酸
素濃度を変化させることにより光量の制御を行う。この
チャンバー22は、例えば図1中の光源1とビーム形状
変換手段2との間に設けられる。光源1からの照明光は
外気と遮断されたチャンバー22を通過し、前述の光学
系を介してウェハ13の表面に指向される。チャンバー
22は、入射光線が十分に透過する材質からなる平行平
面板22a,22cにより外気から遮断されており、通
気孔51a,51bによりその内部22bの酸素濃度を
制御するものである。
In the second modification, as shown in FIG. 9, the light amount is controlled by changing the oxygen concentration using a chamber 22 in which the oxygen concentration is variable. This chamber 22 is provided, for example, between the light source 1 and the beam shape converting means 2 in FIG. Illumination light from the light source 1 passes through the chamber 22 which is shielded from the outside air, and is directed to the surface of the wafer 13 via the above-described optical system. The chamber 22 is shielded from outside air by parallel plane plates 22a and 22c made of a material through which incident light is sufficiently transmitted, and controls the oxygen concentration in the inside 22b of the chamber 22 by ventilation holes 51a and 51b.

【0081】このチャンバー22を用いることにより、
酸素濃度を制御して光吸収を発生させ、内部22cから
射出される光束の強度を制御することができる。チャン
バー22は補正光学系10と同様に露光ムラ補正回路1
9により制御され、照度測定器16や露光量モニター1
7で照度がモニターされて必要に応じてチャンバー22
の内部22bの酸素濃度が制御されることになる。従っ
て、チャンバー22を補正光学系10と併用することに
より、更にきめ細かな照度分布制御が可能となる。勿
論、必要に応じて、補正光学系10と併用することな
く、チャンバー22を単独で設けて光量制御を行うこと
も可能である。
By using this chamber 22,
Light absorption can be generated by controlling the oxygen concentration, and the intensity of the light beam emitted from the inside 22c can be controlled. The chamber 22 includes an exposure unevenness correction circuit 1 similar to the correction optical system 10.
9, the illuminance measuring device 16 and the exposure amount monitor 1
The illuminance is monitored at 7 and the chamber 22 is
The oxygen concentration in the interior 22b is controlled. Therefore, the use of the chamber 22 in combination with the correction optical system 10 enables finer illuminance distribution control. Of course, if necessary, the light quantity can be controlled by providing the chamber 22 alone without using the correction optical system 10 together.

【0082】(第2の実施形態)続いて、本発明の第2
の実施形態について説明する。第1の実施形態では、光
源の波長は変えずに酸素等の比率を変えることで照度ム
ラを補正したが、第2の実施形態では、補正光学系内の
酸素等を一定の比率にしておき、光源の波長を振ること
により照度分布を変える場合について例示する。なお、
第1の実施形態のステッパーを構成する部材等と同一の
ものについては同一符号を記して説明を省略する。
(Second Embodiment) Subsequently, the second embodiment of the present invention
An embodiment will be described. In the first embodiment, the illuminance unevenness is corrected by changing the ratio of oxygen or the like without changing the wavelength of the light source. However, in the second embodiment, the ratio of oxygen or the like in the correction optical system is set to a fixed ratio. The case where the illuminance distribution is changed by changing the wavelength of the light source will be exemplified. In addition,
The same members as those constituting the stepper of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0083】図10は、第2の実施形態のステッパーの
主要構成を示す模式図である。このステッパーは図1に
示す第1の実施形態のそれと略同様の構成を有するが、
第2の実施形態では露光ムラ補正回路19が光源1とも
接続されている。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a main configuration of a stepper according to the second embodiment. This stepper has substantially the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG.
In the second embodiment, the exposure unevenness correction circuit 19 is also connected to the light source 1.

【0084】図2に示したように、酸素(空気)に対す
る光源1からの光の吸収率はそれぞれの波長で微妙に違
う。例えば、ある波長では空気と窒素に対する吸収率は
全く変わらず、またある波長では両者に大きな差があ
り、これらの間で波長を変化させることにより前記吸収
率を連続的に変化させることができる。
As shown in FIG. 2, the absorptivity of light from the light source 1 to oxygen (air) is slightly different at each wavelength. For example, at a certain wavelength, the absorptivity for air and nitrogen does not change at all, and at a certain wavelength, there is a great difference between them. By changing the wavelength between these, the absorptivity can be continuously changed.

【0085】従って、例えば図3の補正光学系10の部
屋10aには酸素を一定濃度となるように入れておき、
部屋10bは窒素で満たした状態として、光源1の波長
を例えば192nm〜194nmの範囲内で変化させる
ことにより照度分布を連続的に変化させることが可能で
ある。この性質を利用して、露光ムラ補正回路19によ
り光源1からの照明光の波長を制御することで、第1の
実施形態の場合と同様にウェハ13の表面における照明
光の照度分布を均一に調整することができる。
Accordingly, for example, oxygen is introduced into the room 10a of the correction optical system 10 shown in FIG.
With the room 10b filled with nitrogen, the illuminance distribution can be continuously changed by changing the wavelength of the light source 1 within a range of, for example, 192 nm to 194 nm. By utilizing this property and controlling the wavelength of the illumination light from the light source 1 by the exposure unevenness correction circuit 19, the illuminance distribution of the illumination light on the surface of the wafer 13 is made uniform as in the first embodiment. Can be adjusted.

【0086】この第2の実施形態のステッパーにおいて
は、光源1から射出された照明光が補正光学系10を通
過する際に、照明光の波長に応じて当該補正光学系10
内の酸素(又は空気)により照明光が吸収されて照度が
低下する。ここで、補正光学系10は照明光の通過する
位置によって照明光の光路長が異なるように、即ち照明
光の吸収率が異なるように構成されているため、当該補
正光学系10を通過した照明光は部分的に照度の異なる
分布をもって被照射面であるウェハ13の表面を照明す
る。本実施形態では、この性質を利用して、補正光学系
10内の酸素濃度を所定の一定値に保ちながら、光源1
の波長を変化させることにより、被照射面上の照度分布
を調整することによって被照射面の照度ムラを相殺し、
当該被照射面上に極めて均一性の高い照度分布を得るこ
とが可能となる。従って、このステッパーによれば、極
めて均一性の高い照度分布で露光が可能となるため、高
精度の微細加工に寄与することになる。
In the stepper according to the second embodiment, when the illumination light emitted from the light source 1 passes through the correction optical system 10, the correction optical system 10
The illumination light is absorbed by oxygen (or air) in the interior, and the illuminance is reduced. Here, since the correction optical system 10 is configured so that the optical path length of the illumination light differs depending on the position where the illumination light passes, that is, the absorption rate of the illumination light differs, the illumination passing through the correction optical system 10 The light partially illuminates the surface of the wafer 13, which is the surface to be irradiated, with distributions having different illuminances. In the present embodiment, by utilizing this property, the light source 1 is maintained while the oxygen concentration in the correction optical system 10 is maintained at a predetermined constant value.
By adjusting the illuminance distribution on the illuminated surface by changing the wavelength of, the illuminance unevenness of the illuminated surface is offset,
An extremely uniform illuminance distribution can be obtained on the irradiated surface. Therefore, according to this stepper, exposure can be performed with an extremely uniform illuminance distribution, which contributes to high-precision fine processing.

【0087】なお、本発明は上述した第1及び第2の実
施形態や諸変形例に限定されるものではない。例えば、
第1及び第2の実施形態の双方を考慮し、補正光学系1
0内の酸素濃度の比率を変えつつ光源1からの光の波長
も変えるような複合方法も考えられる(便宜上、図10
にはその旨にも対応できるような構成が示されてい
る。)。この手法によれば、更にきめ細かな照度分布制
御が可能となるため、より正確に均一な照度分布が得ら
れ、更なる微細加工にも十分に適用することができる高
精度のステッパーが実現される。
The present invention is not limited to the above-described first and second embodiments and various modifications. For example,
In consideration of both the first and second embodiments, the correction optical system 1
A composite method in which the wavelength of the light from the light source 1 is also changed while changing the ratio of the oxygen concentration within 0 (for convenience, FIG.
Shows a configuration that can cope with this. ). According to this method, more precise illuminance distribution control is possible, so that a more accurate and uniform illuminance distribution is obtained, and a high-precision stepper that can be sufficiently applied to further fine processing is realized. .

【0088】以上、被照射面での照度分布を制御し、均
一な照明分布を達成する方法を述べてきた。しかしなが
ら、現在主流になりつつある走査型露光装置の場合は必
ずしも被照射面の全面を均一にする必要はない。走査型
露光装置に本発明を適用する場合では、走査露光した結
果に露光ムラがなければ良いため、走査方向へのムラは
ある程度無視できる。また、走査方向への積算光量が各
々の位置(走査と直交する方向の各位置)について同じ
であればよく、従って走査方向と直交する方向へのみ照
度分布を可変とすることで足りる。
The method for controlling the illuminance distribution on the surface to be illuminated and achieving a uniform illumination distribution has been described above. However, in the case of a scanning exposure apparatus which is becoming mainstream at present, it is not always necessary to make the entire surface to be irradiated uniform. When the present invention is applied to a scanning type exposure apparatus, it is sufficient that there is no exposure unevenness in the result of the scanning exposure, so that unevenness in the scanning direction can be ignored to some extent. Further, the integrated light amount in the scanning direction only needs to be the same at each position (each position in the direction orthogonal to the scanning). Therefore, it is sufficient to make the illuminance distribution variable only in the direction orthogonal to the scanning direction.

【0089】次に、図1,図10を用いて説明した投影
露光装置を利用した半導体装置(半導体デバイス)の製
造方法の一例を説明する。
Next, an example of a method of manufacturing a semiconductor device (semiconductor device) using the projection exposure apparatus described with reference to FIGS. 1 and 10 will be described.

【0090】図11は、半導体デバイス(ICやLSI
等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやCCD等)の
製造工程のフローを示す。先ず、ステップ1(回路設
計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ
2(マスク製作)では設計した回路パターンを形成した
マスクを製作する。一方、ステップ3(ウェハ製造)で
はシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステッ
プ4(ウェハプロセス)は前工程と称され、上記の如く
用意したマスクとウェハを用いて、フォトリソグラフィ
ー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップ5(組み立て)は後工程と称され、ステップ4
によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンプリ工程(ダイシング、ボンディ
ング)、パッケージンク工程(チップ封入)等の工程を
含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された
半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検
査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷(ステップ7)される。
FIG. 11 shows a semiconductor device (IC or LSI).
2 shows a flow of a manufacturing process of a semiconductor chip such as a liquid crystal panel or a CCD. First, in step 1 (circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is referred to as a pre-process, and actual circuits are formed on the wafer by photolithography using the mask and wafer prepared as described above. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and step 4
This is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced by the above, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0091】図12は上記ウェハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウェハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウェハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウェハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオ
ン打込み)ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ1
5(レジスト処理)ではウェハに感光剤を塗布する。ス
テップ16(露光)では上記説明した投影露光装置によ
ってマスクの回路パターンをウェハに焼付露光する。ス
テップ17(現像)では露光したウェハを現像する。ス
テップ18(エッチング)では現像したレジスト像以外
の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では
エッチングが終了して不要となったレジストを除去す
る。これらのステップを繰り返し行なうことによって、
ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
FIG. 12 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the projection exposure apparatus described above to expose the circuit pattern of the mask onto the wafer by printing. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps,
Multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0092】この製造方法を用いれば、従来は製造が難
しかった高集積度の半導体デバイスを容易且つ確実に製
造することができる。
By using this manufacturing method, a highly integrated semiconductor device, which has conventionally been difficult to manufacture, can be manufactured easily and reliably.

【0093】[0093]

【発明の効果】本発明の照明装置によれば、光学系の偏
心等を行うことなく、被照射面における照度ムラを小さ
く抑えて均一な照度分布を達成することを可能となる。
According to the illuminating device of the present invention, it is possible to achieve a uniform illuminance distribution while suppressing the illuminance unevenness on the surface to be illuminated without decentering the optical system.

【0094】また、この照明装置を用いて投影露光装置
を構成すれば、極めて均一性の高い照度分布で露光が可
能となり、近時における更なる高精度の微細加工化の要
請を十分に満たし、高信頼性を得ることができる。
When a projection exposure apparatus is constructed using this illumination apparatus, exposure can be performed with an extremely uniform illuminance distribution, and the demand for finer processing with higher precision in recent years can be sufficiently satisfied. High reliability can be obtained.

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

【図1】本発明に係る第1の実施形態のステッパーの主
要構成を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main configuration of a stepper according to a first embodiment of the present invention.

【図2】ArFエキシマレーザーの各波長における空気
による吸収を測定した特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram obtained by measuring absorption by air at each wavelength of an ArF excimer laser.

【図3】補正光学系の一構成例を示す概略断面図であ
る。
FIG. 3 is a schematic sectional view illustrating a configuration example of a correction optical system.

【図4】図3の補正光学系を用いて照度調整をした場合
の照度分布を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating an illuminance distribution when illuminance is adjusted using the correction optical system of FIG. 3;

【図5】補正光学系の他の構成例を示す概略断面図であ
る。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing another configuration example of the correction optical system.

【図6】図5の補正光学系を用いて照度調整をした場合
の照度分布を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating an illuminance distribution when illuminance is adjusted using the correction optical system of FIG. 5;

【図7】第1の実施形態の変形例1において、本発明を
コンデンサーレンズのレンズ鏡筒に適用した一例を示す
概略断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example in which the present invention is applied to a lens barrel of a condenser lens in Modification Example 1 of the first embodiment.

【図8】従来のステッパーへの入射光量を変える手段を
示した模式図である。
FIG. 8 is a schematic view showing a conventional means for changing the amount of light incident on a stepper.

【図9】第1の実施形態の変形例2において、ステッパ
ーへの入射光量を変える手段を示す概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a means for changing the amount of light incident on a stepper in Modification 2 of the first embodiment.

【図10】本発明に係る第2の実施形態のステッパーの
主要構成を示す概略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a main configuration of a stepper according to a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明に係るステッパーを用いた半導体デバ
イスの製造工程を示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device using the stepper according to the present invention.

【図12】図11の工程中のウェハプロセスを更に詳細
に示すフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing the wafer process in the step of FIG. 11 in further detail;

【図13】従来のステッパーの主要構成を示す概略図で
ある。
FIG. 13 is a schematic view showing a main configuration of a conventional stepper.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 ビーム形状変換手段 3 オプティカルインテグレータ 4 絞り部材 5 コンデンサーレンズ 6 ハーフミラー 7 ブラインド 8 結像レンズ 9 折り曲げミラー 10,101 補正光学系 11 レチクル 12 投影光学系 13 ウェハ 14 ウェハチャック 15 ウェハステージ 16 照度測定器 17 露光量モニター 18 照度ムラ検出回路 19 露光ムラ補正回路 20 照明装置 Reference Signs List 1 light source 2 beam shape conversion means 3 optical integrator 4 aperture member 5 condenser lens 6 half mirror 7 blind 8 imaging lens 9 bending mirror 10, 101 correction optical system 11 reticle 12 projection optical system 13 wafer 14 wafer chuck 15 wafer stage 16 illumination Measuring instrument 17 Exposure monitor 18 Illumination unevenness detection circuit 19 Exposure unevenness correction circuit 20 Illumination device

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照明光を被照射面に照射する照明装置に
おいて、 前記照明光の通過する位置によって光路長が異なる密閉
空間を有しており、 前記密閉空間内の流体を構成する物質の状態を変化させ
ることによって、前記被照射面上の照度分布を調整する
ことを特徴とする照明装置。
1. An illumination device for irradiating illumination light onto a surface to be illuminated, wherein the illumination device has a closed space having an optical path length that differs depending on a position through which the illumination light passes, and a state of a substance constituting a fluid in the closed space. The illumination device adjusts the illuminance distribution on the surface to be illuminated by changing the illumination intensity.
【請求項2】 前記被照射面上の照度分布情報を得る手
段を有しており、 前記手段によって得られた前記照度分布情報に基づい
て、前記密閉空間内の流体を構成する物質の状態を変化
させることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
2. A device for obtaining illuminance distribution information on the surface to be illuminated, and based on the illuminance distribution information obtained by the means, determines a state of a substance constituting a fluid in the closed space. The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is changed.
【請求項3】 前記密閉空間内の流体が所定波長の前記
照明光を吸収する性質を持つ気体であることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の照明装置。
3. The lighting device according to claim 1, wherein the fluid in the closed space is a gas having a property of absorbing the illumination light having a predetermined wavelength.
【請求項4】 前記密閉空間を複数有し、各々の前記密
閉空間内の流体を構成する物質の状態を独立して変化さ
せ得ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に
記載の照明装置。
4. The method according to claim 1, wherein a plurality of the closed spaces are provided, and a state of a substance constituting a fluid in each of the closed spaces can be independently changed. The lighting device according to the above.
【請求項5】 照明光を被照射面に照射する照明装置に
おいて、 前記照明光の波長を変化させることによって、前記被照
射面上の照度分布を調整することを特徴とする照明装
置。
5. An illumination device for irradiating illumination light onto a surface to be illuminated, wherein the illuminance distribution on the surface to be illuminated is adjusted by changing the wavelength of the illumination light.
【請求項6】 前記被照射面上の照度分布情報を得て、
当該照度分布情報に基づいて前記被照射面上の照度分布
を所望状態に調整することを特徴とする請求項5に記載
の照明装置。
6. Obtaining illuminance distribution information on the surface to be illuminated,
The illumination device according to claim 5, wherein the illuminance distribution on the irradiation surface is adjusted to a desired state based on the illuminance distribution information.
【請求項7】 照明光を被照射面に照射する照明装置に
おいて、 前記照明光の光路に存する流体の状態を変化させること
により、前記被照射面上の照度分布を調整することを特
徴とする照明装置。
7. An illuminating device that irradiates illumination light onto a surface to be illuminated, wherein an illuminance distribution on the surface to be illuminated is adjusted by changing a state of a fluid existing in an optical path of the illumination light. Lighting equipment.
【請求項8】 前記被照射面上の照度分布情報を得て、
当該照度分布情報に基づいて前記被照射面上の照度分布
を所望状態に調整することを特徴とする請求項7に記載
の照明装置。
8. Obtaining illuminance distribution information on the surface to be illuminated,
The lighting device according to claim 7, wherein the illuminance distribution on the irradiated surface is adjusted to a desired state based on the illuminance distribution information.
【請求項9】 前記流体が所定波長の前記照明光を吸収
する性質を持つ気体であることを特徴とする請求項7又
は8に記載の照明装置。
9. The lighting device according to claim 7, wherein the fluid is a gas having a property of absorbing the illumination light having a predetermined wavelength.
【請求項10】 請求項1〜9のいずれか1項に記載の
照明装置を備え、前記被照射面であるウェハ面に所定パ
ターンを投影し露光を行うことを特徴とする投影露光装
置。
10. A projection exposure apparatus, comprising: the illumination device according to claim 1; wherein the projection exposure apparatus performs projection by projecting a predetermined pattern onto a wafer surface as the irradiation surface.
【請求項11】 光源からの光を光学系を通して被照射
面に指向する照明装置において、 前記被照射面上での照度もしくは照度分布情報に基づい
て前記光学系のうち少なくとも一部の光学系内の雰囲気
成分の比率を制御することを特徴とする照明装置。
11. An illumination device for directing light from a light source to a surface to be illuminated through an optical system, wherein at least a part of the optical systems in the optical system is based on illuminance or illuminance distribution information on the surface to be illuminated. A lighting device for controlling the ratio of the atmospheric components.
【請求項12】 酸素濃度を制御することにより、前記
雰囲気成分の比率の制御を行うことを特徴とする請求項
11に記載の照明装置。
12. The lighting device according to claim 11, wherein the ratio of the atmosphere component is controlled by controlling an oxygen concentration.
【請求項13】 前記光源は192nm〜194nmの
範囲内の波長の光を含むことを特徴とする請求項11又
は12に記載の照明装置。
13. The lighting device according to claim 11, wherein the light source includes light having a wavelength in a range of 192 nm to 194 nm.
【請求項14】 前記光源はArFエキシマレーザーで
あることを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項
に記載の照明装置。
14. The illuminating device according to claim 11, wherein the light source is an ArF excimer laser.
【請求項15】 前記光源の波長を可変とすることを特
徴とする請求項11〜14のいずれか1項に記載の照明
装置。
15. The lighting device according to claim 11, wherein a wavelength of said light source is variable.
【請求項16】 請求項11〜15のいずれか1項に記
載の照明装置を備え、前記被照射面であるウェハ面に所
定パターンを投影し露光を行うことを特徴とする投影露
光装置。
16. A projection exposure apparatus, comprising: the illumination device according to claim 11; and projecting a predetermined pattern onto the wafer surface, which is the surface to be irradiated, to perform exposure.
【請求項17】 前記ウェハ面上の照度分布情報及び露
光量情報に基づいて、前記少なくとも一部の光学系内の
酸素濃度を制御することを特徴とする請求項16に記載
の投影露光装置。
17. The projection exposure apparatus according to claim 16, wherein an oxygen concentration in at least a part of the optical system is controlled based on illuminance distribution information and exposure amount information on the wafer surface.
【請求項18】 照明光を発する光源と、 少なくとも内部に前記照明光を吸収する性質を持つ流体
が封入され前記照明光の通過する位置により前記照明光
の吸収率が異なるように構成された密閉空間を有し、こ
の密閉空間を介して前記照明光を被照射面へ指向させる
光学系とを備え、 前記照明光の前記吸収率差を利用して、前記被照射面上
の照度分布を調整することを特徴とする照明装置。
18. A hermetically sealed light source that emits illumination light, and a fluid that has a property of absorbing the illumination light is sealed in at least the interior of the light source so that the absorption rate of the illumination light varies depending on the position through which the illumination light passes. An optical system for directing the illumination light to the surface to be illuminated through the closed space, and adjusting the illuminance distribution on the surface to be illuminated using the difference in the absorptance of the illumination light. A lighting device, comprising:
【請求項19】 前記密閉空間内の前記流体を構成する
物質の状態を変化させることによって、前記被照射面上
の照度分布を調整することを特徴とする請求項18に記
載の照明装置。
19. The illuminating device according to claim 18, wherein the illuminance distribution on the illuminated surface is adjusted by changing a state of a substance constituting the fluid in the closed space.
【請求項20】 前記照明光の波長を変化させることに
よって、前記被照射面上の照度分布を調整することを特
徴とする請求項18に記載の照明装置。
20. The illumination device according to claim 18, wherein the illuminance distribution on the illuminated surface is adjusted by changing a wavelength of the illumination light.
【請求項21】 前記光学系は、 前記照明光を被照射面へ指向させるレンズ群と、 前記密閉空間を有し、前記レンズ群と独立に配されてな
る補正光学系とを備えることを特徴とする請求項18〜
20のいずれか1項に記載の照明装置。
21. The optical system, comprising: a lens group for directing the illumination light to a surface to be illuminated; and a correction optical system having the closed space and arranged independently of the lens group. Claims 18 to
21. The lighting device according to any one of 20.
【請求項22】 前記光学系は、前記照明光を被照射面
へ指向させるレンズ群を備え、当該レンズ群を構成する
所定のレンズ間に前記密閉空間が形成されていることを
特徴とする請求項18〜20のいずれか1項に記載の照
明装置。
22. The optical system, comprising: a lens group for directing the illumination light to the surface to be illuminated; wherein the closed space is formed between predetermined lenses constituting the lens group. 21. The lighting device according to any one of items 18 to 20.
【請求項23】 前記被照射面上の照度分布情報を検出
する検出手段と、 前記検出手段からの前記照度分布情報に応じて、前記光
学系を制御して前記密閉空間内の前記流体を構成する物
質の状態を変化させる補正手段とを更に備えることを特
徴とする請求項19に記載の照明装置。
23. Detecting means for detecting illuminance distribution information on the surface to be illuminated, and controlling the optical system according to the illuminance distribution information from the detecting means to configure the fluid in the closed space. 20. The lighting device according to claim 19, further comprising: a correction unit that changes a state of the substance to be changed.
【請求項24】 前記被照射面上の照度分布情報を検出
する検出手段と、 前記検出手段からの前記照度分布情報に応じて、前記光
源を制御して前記照明光の波長を変化させる補正手段と
を更に備えることを特徴とする請求項20に記載の照明
装置。
24. A detecting means for detecting illuminance distribution information on the surface to be illuminated, and a correcting means for controlling the light source to change the wavelength of the illuminating light according to the illuminance distribution information from the detecting means. 21. The lighting device according to claim 20, further comprising:
【請求項25】 前記流体が酸素を含む混合気体であ
り、酸素濃度を変化させることにより前記被照射面上の
照度分布を調整することを特徴とする請求項18〜24
のいずれか1項に記載の照明装置。
25. The fluid according to claim 18, wherein the fluid is a mixed gas containing oxygen, and the illuminance distribution on the irradiated surface is adjusted by changing an oxygen concentration.
The lighting device according to claim 1.
【請求項26】 前記密閉空間を複数有し、各々の前記
密閉空間内の流体を構成する物質の状態を独立して変化
させ得ることを特徴とする請求項18〜25のいずれか
1項に記載の照明装置。
26. The method according to claim 18, wherein a plurality of the closed spaces are provided, and a state of a substance constituting a fluid in each of the closed spaces can be independently changed. The lighting device according to the above.
【請求項27】 照明光を発する光源と、 少なくとも前記照明光を吸収する性質を持つ気体が内部
に封入され前記照明光の通過する位置により前記照明光
の吸収率が異なるように構成された密閉空間を有し、こ
の密閉空間を介して前記照明光を被照射面へ指向させる
光学系と、 前記被照射面上の照度分布情報を検出する検出手段と、 前記検出手段からの前記照度分布情報に応じて、前記密
閉空間内の前記気体の濃度を変化させ、前記被照射面上
の照度分布を調整する補正手段とを備えることを特徴と
する照明装置。
27. A light source which emits illumination light, and a hermetically sealed structure wherein at least a gas having a property of absorbing the illumination light is sealed therein so that the absorptance of the illumination light varies depending on a position through which the illumination light passes. An optical system having a space and directing the illumination light to the surface to be illuminated through the enclosed space; a detecting unit for detecting illuminance distribution information on the surface to be illuminated; and the illuminance distribution information from the detecting unit. And a correcting unit that changes the concentration of the gas in the closed space in accordance with the correction value and adjusts the illuminance distribution on the surface to be irradiated.
【請求項28】 照明光を発する光源と、 少なくとも前記照明光を吸収する性質を持つ気体が内部
に封入され前記照明光の通過する位置により前記照明光
の吸収率が異なるように構成された密閉空間を有し、こ
の密閉空間を介して前記照明光を被照射面へ指向させる
光学系と、 前記被照射面上の照度分布情報を検出する検出手段と、 前記検出手段からの前記照度分布情報に応じて、前記光
源を制御して前記照明光の波長を変化させ、前記被照射
面上の照度分布を調整する補正手段とを備えることを特
徴とする照明装置。
28. A light source which emits illumination light, and a hermetically sealed structure wherein at least a gas having a property of absorbing the illumination light is sealed therein so that the absorptance of the illumination light varies depending on the position through which the illumination light passes. An optical system having a space and directing the illumination light to the surface to be illuminated through the enclosed space; a detecting unit for detecting illuminance distribution information on the surface to be illuminated; and the illuminance distribution information from the detecting unit. And a correcting means for controlling the light source to change the wavelength of the illuminating light in accordance with the illuminant and adjusting the illuminance distribution on the illuminated surface.
【請求項29】 照明光を発する光源と、 少なくとも前記照明光を吸収する性質を持つ気体が内部
に封入され前記照明光の通過する位置により前記照明光
の吸収率が異なるように構成された密閉空間を有し、こ
の密閉空間を介して前記照明光を被照射面へ指向させる
光学系と、 前記被照射面上の照度分布情報を検出する検出手段と、 前記検出手段からの前記照度分布情報に応じて、前記密
閉空間内の前記気体の濃度を変化させるとともに、前記
光源を制御して前記照明光の波長を変化させ、前記被照
射面上の照度分布を調整する補正手段とを備えることを
特徴とする照明装置。
29. A light source for emitting illuminating light, and a hermetic seal, wherein at least a gas having a property of absorbing the illuminating light is sealed therein so that the absorptance of the illuminating light varies depending on a position through which the illuminating light passes. An optical system that has a space and directs the illumination light to the surface to be illuminated through the enclosed space; a detection unit that detects illuminance distribution information on the surface to be illuminated; and the illuminance distribution information from the detection unit. Correction means for changing the concentration of the gas in the enclosed space, controlling the light source to change the wavelength of the illumination light, and adjusting the illuminance distribution on the irradiated surface. A lighting device characterized by the above-mentioned.
【請求項30】 前記密閉空間は、前記照明光を吸収す
る性質を持つ気体を含む複数種類の気体が内部に封入さ
れるように構成されていることを特徴とする請求項27
〜29のいずれか1項に記載の照明装置。
30. The airtight system according to claim 27, wherein the closed space is filled with a plurality of gases including a gas having a property of absorbing the illumination light.
30. The lighting device according to any one of -29.
【請求項31】 前記密閉空間を複数有し、各々の前記
密閉空間内の流体を構成する物質の状態を独立して変化
させ得ることを特徴とする請求項27〜30のいずれか
1項に記載の照明装置。
31. The method according to claim 27, wherein a plurality of the closed spaces are provided, and a state of a substance constituting a fluid in each of the closed spaces can be independently changed. The lighting device according to the above.
【請求項32】 被照射面であるウェハ面に所定パター
ンの露光を行う投影露光装置において、 前記所定パターンの相似パターンが形成されてなるレチ
クルに照明光を照射する請求項18〜31のいずれか1
項に記載の照明装置と、 前記レチクルの前記相似パターンを前記所定パターンと
なるように前記ウェハ面に投影する投影光学系とを備え
ることを特徴とする投影露光装置。
32. A projection exposure apparatus for performing exposure of a predetermined pattern on a wafer surface, which is a surface to be irradiated, wherein the reticle on which a pattern similar to the predetermined pattern is formed is irradiated with illumination light. 1
13. A projection exposure apparatus, comprising: the illumination device according to item 1 .; and a projection optical system that projects the similar pattern of the reticle onto the wafer surface so as to become the predetermined pattern.
【請求項33】 ウェハ面に感光材料を塗布するステッ
プと、 請求項10,16,17及び32のいずれか1項に記載
の投影露光装置を用いて、前記感光材料が塗布された前
記ウェハ面に所定パターンの露光を行うステップと、 前記所定パターンの露光が行われた前記感光材料を現像
するステップとを備えることを特徴とする半導体装置の
製造方法。
33. A step of applying a photosensitive material to a wafer surface, and using the projection exposure apparatus according to claim 10, wherein the photosensitive material is applied to the wafer surface. And a step of developing the photosensitive material that has been exposed to the predetermined pattern.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006324660A (en) * 2005-05-19 2006-11-30 Asml Holding Nv Device and method utilizing illumination-beam adjusting means
US7244346B2 (en) 2003-12-26 2007-07-17 Canon Kabushiki Kaisha Concentration measuring mechanism, exposure apparatus, and device production method
US7508487B2 (en) * 2000-06-01 2009-03-24 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, device manufacturing method, and device manufactured thereby
KR20140085355A (en) * 2012-12-27 2014-07-07 캐논 가부시끼가이샤 Exposure apparatus and method of device fabrication

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