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JP3293882B2 - Projection exposure equipment - Google Patents

Projection exposure equipment

Info

Publication number
JP3293882B2
JP3293882B2 JP18667392A JP18667392A JP3293882B2 JP 3293882 B2 JP3293882 B2 JP 3293882B2 JP 18667392 A JP18667392 A JP 18667392A JP 18667392 A JP18667392 A JP 18667392A JP 3293882 B2 JP3293882 B2 JP 3293882B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
pattern
mask
optical system
Prior art date
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Application number
JP18667392A
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Japanese (ja)
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JPH05326370A (en
Inventor
壮一 井上
忠仁 藤澤
隆 佐藤
秀一 玉虫
啓治 堀岡
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP18667392A priority Critical patent/JP3293882B2/en
Priority to KR1019920019001A priority patent/KR950004968B1/en
Publication of JPH05326370A publication Critical patent/JPH05326370A/en
Priority to US08/411,844 priority patent/US5621498A/en
Priority to US08/468,327 priority patent/US5627626A/en
Priority to US08/467,600 priority patent/US5707501A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3293882B2 publication Critical patent/JP3293882B2/en
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Landscapes

  • 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)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
に要する微細レジストパターンを形成するための投影露
光装置に関する。
The present invention relates to a projection exposure apparatus for forming a fine resist pattern required for manufacturing a semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光リソグラフィ技術の進歩は目覚
ましく、g線(436nm)やi線(365nm)の投影露
光装置では、0.5μmルールも実現できる可能性が出
てきた。これは、投影露光装置の高性能化、特にレンズ
の高NA化が進んだことによる。しかし、次世代の0.
3μmルールも今までの延長で達成できるかは疑問であ
る。レンズの高NA化や、露光光の短波長化により解像
度は向上するが、焦点深度は低下するため実用解像度は
あまり向上しない。従って、焦点深度の向上技術の開発
が望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, the progress of optical lithography has been remarkable, and there is a possibility that a 0.5 μm rule can be realized in a g-line (436 nm) or i-line (365 nm) projection exposure apparatus. This is because higher performance of the projection exposure apparatus, especially higher NA of the lens has been advanced. However, the next generation of.
It is doubtful that the 3 μm rule can be achieved with the conventional extension. Although the resolution is improved by increasing the NA of the lens and shortening the wavelength of the exposure light, the practical resolution is not significantly improved because the depth of focus is reduced. Therefore, development of a technology for improving the depth of focus is desired.

【0003】図23に、従来一般的に用いられている投
影露光装置の概略構成を示す。この図において、1は水
銀灯からなるランプ、2は楕円反射鏡、3は楕円反射鏡
2の第2焦点、4はインプットレンズ、5はオプチカル
インテグレータ(はえの目レンズ)、6はアウトプット
レンズ、7はコリメーションレンズ、8はレチクル(マ
スク)、9は均一絞りとしての開口絞り、10は光学系
が収差補正されている波長の光だけを通すためのフィル
タ、11,12は光路を曲げて装置の高さを低くするコ
ールドミラー、13はランプハウス、14はレンズ,ミ
ラー或いはその組み合わせによりレチクル8上のパター
ンの像をウェハ上に投影する投影光学系、15はウェ
ハ、16は開口数を決定する絞りである。
FIG. 23 shows a schematic configuration of a conventional projection exposure apparatus generally used. In this figure, 1 is a lamp composed of a mercury lamp, 2 is an elliptical reflecting mirror, 3 is a second focal point of the elliptical reflecting mirror 2, 4 is an input lens, 5 is an optical integrator (fly-eye lens), 6 is an output lens, 7 is a collimation lens, 8 is a reticle (mask), 9 is an aperture stop as a uniform stop, 10 is a filter for passing only light of a wavelength whose optical system is aberration-corrected, and 11 and 12 are optical path bending devices. Cold mirror for lowering the height of the lens, 13 is a lamp house, 14 is a projection optical system for projecting an image of a pattern on the reticle 8 onto a wafer by a lens, a mirror or a combination thereof, 15 is a wafer, and 16 is a numerical aperture. It is an aperture to do.

【0004】従来の投影露光装置の基本構成は、図23
に示した以外にも多数あるが、模式的には図24(a)
に示すように、光源1,第1集光光学系18,均一化光
学系19,第2集光光学系20,レチクル8,投影光学
系14,ウェハ15の順に配列されている。第1集光光
学系18は、図23の例で楕円反射鏡2及びインプット
レンズ4に相当する部分であり、楕円鏡のほか球面鏡,
平面鏡,レンズ等を適当に配置し、光源から出る光束を
できるだけ効率良く均一化光学系19に入れる役目を持
つ。また、均一化光学系19は図23のオプチカルイン
テグレータ5に相当する部分であり、その他として光フ
ァイバや多面体プリズム等が使用されることもある。
The basic configuration of a conventional projection exposure apparatus is shown in FIG.
Although there are many other than those shown in FIG.
1, a light source 1, a first condensing optical system 18, a uniforming optical system 19, a second condensing optical system 20, a reticle 8, a projection optical system 14, and a wafer 15 are arranged in this order. The first condensing optical system 18 is a part corresponding to the elliptical reflecting mirror 2 and the input lens 4 in the example of FIG.
A plane mirror, a lens, and the like are appropriately arranged, and have a role of allowing the light beam emitted from the light source to enter the uniforming optical system 19 as efficiently as possible. The homogenizing optical system 19 is a portion corresponding to the optical integrator 5 in FIG. 23, and an optical fiber, a polyhedral prism, or the like may be used as the other components.

【0005】第2集光光学系20は、図23のアウトプ
ットレンズ6及びコリメーションレンズ7に相当する部
分であり、均一化光学系19の出射光を重畳させ、さら
に像面テレセントリック性を確保する。この他、光束が
光軸平行に近い個所に図23のフィルタ10に相当する
フィルタが挿入され、またコールドミラー11,12に
相当する反射鏡も、場所は一義的でないが挿入される。
The second condensing optical system 20 is a portion corresponding to the output lens 6 and the collimating lens 7 in FIG. 23, and superimposes the light emitted from the uniformizing optical system 19, and further secures the image plane telecentricity. In addition, a filter corresponding to the filter 10 of FIG. 23 is inserted at a position where the light beam is close to the optical axis parallel, and reflection mirrors corresponding to the cold mirrors 11 and 12 are also inserted, although the location is not unique.

【0006】このように構成された装置においてレチク
ル8から光が来る側を見た場合、光の性質は、第2集光
光学系20を通して均一化光学系19から出てくる光の
性質となり、均一化光学系19の出射側が見掛け上の光
源に見える。このため、上記のような構成の場合、一般
に均一化光学系19の出射側24を2次光源と称してい
る。レチクル8がウェハ15上に投影されるとき、投影
露光パターンの形成特性、即ち解像度や焦点深度等は、
投影光学系14の開口数及びレチクル8を照射する光の
性状、即ち2次光源24の性状によって決まる。
When the light coming from the reticle 8 is viewed from the apparatus having the above-described configuration, the nature of the light becomes the nature of the light coming out of the homogenizing optical system 19 through the second condensing optical system 20. The exit side of the homogenizing optical system 19 appears as an apparent light source. For this reason, in the case of the above configuration, the exit side 24 of the homogenizing optical system 19 is generally called a secondary light source. When the reticle 8 is projected on the wafer 15, the formation characteristics of the projection exposure pattern, that is, the resolution and the depth of focus,
It is determined by the numerical aperture of the projection optical system 14 and the properties of the light irradiating the reticle 8, that is, the properties of the secondary light source 24.

【0007】図24(b)は同図(a)に示した投影露
光装置におけるレチクル照明光線,結像光線に関する説
明図である。図24(b)において、投影光学系14は
通常内部に開口絞り16を有しており、レチクル8を通
った光が通過し得る角度θaを規制すると共に、ウェハ
15上に落射する光線の角度θを決めている。
FIG. 24B is an explanatory diagram relating to a reticle illumination light beam and an image forming light beam in the projection exposure apparatus shown in FIG. In FIG. 24B, the projection optical system 14 usually has an aperture stop 16 inside, and regulates the angle θa at which light passing through the reticle 8 can pass, and the angle of light rays falling on the wafer 15. θ is determined.

【0008】一般に、投影光学系の開口数NAと称して
いるのは、NA=sinθで定義される角度であり、投
影倍率を1/mとすると、sinθa=sinθ/mの
関係にある。また、この種の装置においては「像面テレ
セントリック」、即ち像面に落ちる主光線が像面に垂直
に構成されるのが普通であり、この「像面テレセントリ
ック」の条件を満たすため、図24(a)の均一化光学
系19の出射面、即ち2次光源24の光源面の実像が開
口絞り16の位置に結像される。
Generally, the numerical aperture NA of a projection optical system is an angle defined by NA = sin θ, and when the projection magnification is 1 / m, the relationship is sin θa = sin θ / m. In this type of apparatus, it is common that the image plane is telecentric, that is, the principal ray falling on the image plane is perpendicular to the image plane. In order to satisfy the condition of this “image plane telecentric”, FIG. A real image of the exit surface of the homogenizing optical system 19, that is, the light source surface of the secondary light source 24 is formed at the position of the aperture stop 16 in FIG.

【0009】このような条件下でレチクル8から第2集
光光学系20を通して2次光源面を見た時の立体角をレ
チクル8に入射する光の範囲してとらえ、その半角をφ
とし照明光のコヒーレンシイσをσ=sinφ/sin
θaで定義した場合、パターン形成特性はNAとσで決
定せられるものと考えていた。
Under these conditions, a solid angle when the secondary light source surface is viewed from the reticle 8 through the second condensing optical system 20 is taken as a range of light incident on the reticle 8, and a half angle thereof is φ.
And the coherency σ of the illumination light is σ = sinφ / sin
When defined by θa, it was considered that the pattern formation characteristics were determined by NA and σ.

【0010】次に、NA及びσとパターン形成特性との
関連について詳細に説明する。NAが大きい程解像度は
上がるが、焦点深度が浅くなり、また投影光学系14の
収差のため広露光領域の確保が難しくなる。ある程度の
露光領域と焦点深度(例えば10mm角、±1μm)がな
いと実際のLSI製造等の用途に使えないため、従来の
装置ではNA=0.35程度が限界となっている。一
方、σ値は主としてパターン断面形状,焦点深度に関係
し、断面形状と相関を持って解像度に関与する。σ値が
小さくなるとパターンの淵が強調されるため、断面形状
は側壁が垂直に近づいて良好なパターン形状となるが、
細かいパターンでの解像性が悪くなり解像し得る焦点範
囲が狭くなる。逆に、σ値が大きいと細かいパターンで
の解像性,解像し得る焦点範囲が若干良くなるが、パタ
ーン断面の側壁傾斜がゆるく、厚いレジストの場合、断
面形状は台形ないし三角形となる。
Next, the relationship between NA and σ and the pattern forming characteristics will be described in detail. The larger the NA, the higher the resolution, but the shallower the depth of focus, and it becomes difficult to secure a wide exposure area due to the aberration of the projection optical system 14. Without a certain exposure area and a certain depth of focus (for example, 10 mm square, ± 1 μm), it cannot be used for actual LSI manufacturing and the like, so that the conventional apparatus has a limit of about NA = 0.35. On the other hand, the σ value is mainly related to the pattern cross-sectional shape and the depth of focus, and is related to the resolution in correlation with the cross-sectional shape. When the σ value is small, the edge of the pattern is emphasized, so the cross-sectional shape becomes a good pattern shape with the side wall approaching perpendicular,
The resolution of a fine pattern deteriorates, and the focus range that can be resolved is narrowed. Conversely, when the σ value is large, the resolution in a fine pattern and the focus range that can be resolved are slightly improved. However, in the case of a thick resist, the cross section of the pattern is trapezoidal or triangular in the case where the pattern cross section is inclined slowly.

【0011】このため、従来の投影露光装置では、比較
的バランスのとれたσ値として、σ=0.5〜0.7に
固定設定されており、実験的にσ=0.3等の条件が試
みられているにすぎない。σ値を設定するには2次光源
24の光源面の大きさを決めれば良いため、一般に2次
光源24の光源面の直後にσ値設定用の円形開口絞り9
を置いている。
For this reason, in a conventional projection exposure apparatus, a relatively balanced σ value is fixedly set to σ = 0.5 to 0.7, and is experimentally set to σ = 0.3. Is only being attempted. Since the size of the light source surface of the secondary light source 24 may be determined to set the σ value, generally, the circular aperture stop 9 for setting the σ value is provided immediately after the light source surface of the secondary light source 24.
Is placed.

【0012】このような一般的な投影露光装置の焦点深
度を向上させる1つの方法として、円形開口絞り9の代
わりに特殊な開口パターンを有する特殊絞りを用いる例
が提案されている(浮田と辻内による「顕微鏡対物レン
ズの研究(第10報)」1957年の機械試験所所報,第11
巻,第2号,p9〜,)。この中で特徴的なものは、図
25(a)に示すフィルタを用いた場合、2つの光透過
領域を結ぶ方向とは垂直方向に並べられたL/Sパター
ンに対して極めて高い解像性能を有することが記述され
ていることである。
As one method for improving the depth of focus of such a general projection exposure apparatus, there has been proposed an example in which a special aperture having a special aperture pattern is used instead of the circular aperture stop 9 (Ukita and Tsujiuchi). Research on Microscope Objectives (10th Report), Report of the Mechanical Testing Laboratory, 1957, 11th
Vol. 2, No. 9, p9-). Among them, what is characteristic is that when the filter shown in FIG. 25A is used, an extremely high resolution performance is obtained for the L / S patterns arranged in the direction perpendicular to the direction connecting the two light transmission regions. Is described.

【0013】一方、この変形例として、図25(b)に
示すように4つの開口を有するフィルタ(以下、4つ目
フィルタと称する)が提案されており(特公昭 56-9010
号公報)、この形の4つ目フィルタを用いた投影露光
は、1991年10月の第52回応用物理学会学術講演会におい
て、加門,宮本他により「変形光源を用いた縮小投影露
光法(I),(II)」(講演番号12a-ZF-3及び12a-ZF-4)と題
して発表された。これによれば、L/Sに対する高い解
像性能は一方向のみではなく、それに直角な方向も合わ
せて得られることが示されている。
On the other hand, as a modified example, a filter having four openings (hereinafter referred to as a fourth filter) as shown in FIG. 25B has been proposed (Japanese Patent Publication No. 56-9010).
Publication), the projection exposure using the fourth filter of this form was described by Kamon and Miyamoto et al. In “The reduced projection exposure method using a deformed light source” at the 52nd Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics in October 1991. (I), (II) "(lecture numbers 12a-ZF-3 and 12a-ZF-4). According to this, it is shown that high resolution performance for L / S can be obtained not only in one direction but also in a direction perpendicular thereto.

【0014】図26は、この4つ目フィルタで照明した
場合と、通常照明の場合の転写特性をシミュレーション
した結果を示している。横軸はラインとスペースの比率
が1:1のL/Sパターンサイズ、縦軸は焦点深度(D
OF)を示している。露光波長は365nm(i線)、
投影光学系のNAは0.55である。また、像コントラ
スト70%以上で解像できるレジストを想定している。
このようなL/Sパターンにおいては、L/S<0.6
5μm、特にL/S=0.4μm付近では、通常照明に
比べて4つ目照明による解像度、焦点深度向上効果が著
しい。しかしながら、L/S≧0.65μmでは逆に通
常照明の場合の焦点深度の方が4つ目照明に比べて大き
くなってしまう。
FIG. 26 shows the results of simulating the transfer characteristics in the case of illumination by the fourth filter and in the case of normal illumination. The horizontal axis is the L / S pattern size where the ratio of line to space is 1: 1, and the vertical axis is the depth of focus (D
OF). The exposure wavelength is 365 nm (i-line),
The NA of the projection optical system is 0.55. Also, a resist that can be resolved with an image contrast of 70% or more is assumed.
In such an L / S pattern, L / S <0.6
At 5 μm, especially around L / S = 0.4 μm, the effect of improving the resolution and the depth of focus by the fourth illumination is remarkable as compared with the normal illumination. However, when L / S ≧ 0.65 μm, on the contrary, the depth of focus in the case of the normal illumination is larger than that of the fourth illumination.

【0015】特に、L/S=0.7μm付近での焦点深
度が最も悪くなっている。この特性は4つ目フィルタの
目の位置、大きさに依存する。目の間隔が離れるほど小
さなL/Sの焦点深度が向上する一方で大きなL/Sで
の焦点深度の低下が著しくなるという傾向が顕著とな
る。また、目が小さい程特定サイズのL/Sパターンの
焦点深度のみが向上するような傾向を示す。このように
4つ目フィルタの目の位置,大きさによって多少の差異
はあるが、全体的な傾向は図26に示す通りである。
In particular, the depth of focus around L / S = 0.7 μm is the worst. This characteristic depends on the eye position and size of the fourth filter. As the distance between the eyes increases, the focal depth of the small L / S improves, while the focal depth at the large L / S significantly decreases. Also, there is a tendency that as the eyes are smaller, only the focal depth of the L / S pattern of a specific size is improved. As described above, although there are some differences depending on the eye position and size of the fourth filter, the overall tendency is as shown in FIG.

【0016】また、上記の説明はL/Sパターンに関し
てであるが、孤立抜きパターン形成時(ポジレジスト使
用時)においては、4つ目フィルタはむしろ逆効果であ
り、DOFが減少することが分かった。焦点深度1.5
μmを確保できる最小抜き線幅は、通常露光では0.4
μmであるのに対して、4つ目照明による露光では0.
45μmとなってしまう。つまり、4つ目照明による露
光を行う場合には、1:1のL/Sパターンは0.29
μmで設計できるのに対し、孤立抜きパターンは0.4
5μm以上で設計する必要があることを意味している。
実際のLSIパターンにおいては、抜き線幅がデザイン
ルールに近く、両側が数μmに渡ってレジストであるよ
うな典型的な孤立抜きパターンは少ないものの、ライン
に対してスペースの比率が小さいパターンは非常に多
い。このような所謂孤立抜きパターンの場合、焦点深度
1.5μm以上を確保できる線幅が大きくなり、チップ
のシュリンクに大きな影響を与える。
Although the above description has been made with respect to the L / S pattern, it can be understood that the fourth filter has a rather opposite effect when the isolated pattern is formed (when a positive resist is used), and the DOF is reduced. Was. Depth of focus 1.5
The minimum line width that can secure μm is 0.4 mm for normal exposure.
.mu.m, while exposure with the fourth illumination is 0.1 .mu.m.
It becomes 45 μm. That is, when performing exposure by the fourth illumination, the 1: 1 L / S pattern is 0.29.
μm, while the isolated pattern is 0.4
This means that it is necessary to design with a thickness of 5 μm or more.
In an actual LSI pattern, although there are few typical isolated cutout patterns in which the cutout line width is close to the design rule and both sides are resist over several μm, a pattern with a small ratio of space to line is very small. Many In the case of such a so-called isolated pattern, the line width at which the depth of focus of 1.5 μm or more can be ensured becomes large, which greatly affects the shrinkage of the chip.

【0017】また、4つ目フィルタを用いた4つ目露光
では、相互に直交する2方向以外に配置されたパターン
に対しては良好な解像性能が得られず、特に45度方向
に配置されたパターンについては解像性能の低下が著し
いことが分かった。図26に示す特性は、4つ目フィル
タとL/Sの方向とが図27に示すような関係の場合で
ある。4つ目フィルタとL/Sの方向とが図28のよう
な関係、即ちL/Sに対して45度の方向性を有する場
合は、図29に示すようにような結果が得られる。この
場合は、4つ目照明での転写は通常照明に比べて焦点深
度が悪くなってしまう。
In the fourth exposure using the fourth filter, good resolution performance cannot be obtained for patterns arranged in directions other than two directions orthogonal to each other. It was found that the resolution of the obtained pattern was remarkably reduced. The characteristic shown in FIG. 26 is a case where the fourth filter and the direction of L / S have a relationship as shown in FIG. When the fourth filter and the direction of L / S have a relationship as shown in FIG. 28, that is, when the direction of L / S is 45 degrees, the result as shown in FIG. 29 is obtained. In this case, the transfer with the fourth illumination has a lower depth of focus than the normal illumination.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、通常
の円形2次光源による露光に比べて4つ目フィルタを用
いた露光では、L/S<0.65μmでは解像度,焦点
深度向上効果が著しい。しかしながら、L/S≧0.6
5μmでは逆に通常照明の場合の焦点深度の方が4つ目
照明に比べて大きくなってしまう。特に、L/S=0.
7μm付近では焦点深度が1.5μm程度となってしま
う。このため、大きな焦点深度が必要な層を転写する際
にはL/S=0.7μm付近のパターンが良好に転写さ
れない。つまり、L/S=0.4μm付近では2.5μ
m程度の焦点深度を有しているのにも拘らず、より大き
なサイズのパターンによって転写特性が律速してしまう
問題がある。
As described above, in the conventional exposure using the fourth filter as compared with the exposure using the ordinary circular secondary light source, the effect of improving the resolution and the depth of focus is obtained when L / S <0.65 μm. Remarkable. However, L / S ≧ 0.6
Conversely, at 5 μm, the depth of focus in the case of normal illumination is larger than that of the fourth illumination. In particular, L / S = 0.
In the vicinity of 7 μm, the depth of focus is about 1.5 μm. Therefore, when a layer requiring a large depth of focus is transferred, a pattern near L / S = 0.7 μm is not transferred well. That is, 2.5 μm near L / S = 0.4 μm
Despite having a depth of focus of about m, there is a problem that the transfer characteristics are limited by a pattern of a larger size.

【0019】また、4つ目フィルタのように特定の4箇
所でのみ光を透過するフィルタを照明フィルタとして用
いると、パターンの方向によって解像性能に大きな差異
が生じるという問題があった。
Further, when a filter that transmits light only at specific four points, such as a fourth filter, is used as an illumination filter, there is a problem that a large difference occurs in resolution performance depending on the direction of a pattern.

【0020】また、上記従来例ではL/Sの焦点深度及
び解像力は向上するが、その一方で孤立抜きパターンに
おいては焦点深度及び解像力が減少する。このことは、
パターンのスペース幅に対するライン幅が広い程、太い
線幅で設計する必要があることを示している。実際のL
SIパターンでは、スペースに対するライン幅が広いパ
ターンは数多く存在するため、4つ目照明による大幅な
焦点深度増大効果をチップサイズのシュリンクに結び付
けることができない。
In the above conventional example, the depth of focus and the resolution of the L / S are improved, while the depth of focus and the resolution are reduced in the isolated pattern. This means
This indicates that the larger the line width with respect to the space width of the pattern, the more the line width needs to be designed. Actual L
In the SI pattern, since there are many patterns having a large line width with respect to a space, the effect of a large depth of focus by the fourth illumination cannot be linked to the chip size shrink.

【0021】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、L/Sパターンのサイ
ズが大きい場合にあっても焦点深度を十分大きくするこ
とができ、露光精度の向上をはかり得る投影露光装置を
提供することにある。また、本発明の他の目的は、パタ
ーンの方向によらず、焦点深度を十分大きくすることの
できる投影露光装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object the purpose of making it possible to sufficiently increase the depth of focus even when the size of the L / S pattern is large. An object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of improving the image quality. Another object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of sufficiently increasing the depth of focus regardless of the direction of a pattern.

【0022】また、本発明の別の目的は、孤立抜きパタ
ーン又はスペース幅に対してライン幅が広い孤立抜き的
なパターンの抜き線幅をより細かく設計することがで
き、その結果、チップサイズの大幅なシュリンクを達成
する投影露光装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to make it possible to design the isolated line width of an isolated pattern or an isolated pattern having a large line width with respect to the space width more finely. As a result, the chip size can be reduced. An object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus which achieves a large shrink.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、次のような構成を採用している。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】即ち、本発明(請求項)は、マスクのパ
ターンを投影光学系を介してウェハ上に投影露光する投
影露光装置において、マスクを照明する光源として、該
光源の射出面内強度分布を光軸に対して4回対称で且つ
光軸から外れた4つの領域にて強度大とせしめる特殊絞
りを設け、さらに投影光学系の瞳位置に露光光に対する
透光性を有する基板を配置し、該基板の厚さ又は屈折率
に分布を持たせたことを特徴とする。
That is , according to the present invention (claim 1 ), in a projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a mask onto a wafer via a projection optical system, an intensity distribution in an emission plane of the light source is used as a light source for illuminating the mask. A special stop is provided that is four times symmetrical with respect to the optical axis and increases the intensity in four regions deviated from the optical axis, and a substrate having a light-transmitting property with respect to exposure light is arranged at the pupil position of the projection optical system. The thickness or the refractive index of the substrate has a distribution.

【0028】ここで、投影光学系の瞳位置に配置する基
板においては、瞳の周辺部に相当する基板の厚さ又は屈
折率を、その他の部分に対して異ならせるのが望まし
い。また、上記の構成に加え、前記ハーフトーンマス
ク,自己整合型位相シフトマスク又はシフタ−エッジ型
位相シフトマスクを用いるのがより望ましい。
Here, in the substrate disposed at the pupil position of the projection optical system, it is desirable that the thickness or the refractive index of the substrate corresponding to the peripheral portion of the pupil be made different from other portions. In addition to the above configuration, it is more preferable to use the halftone mask, the self-alignment type phase shift mask or the shifter-edge type phase shift mask.

【0029】また、本発明(請求項)は、光源からの
光を集光する第1集光光学系と、この第1集光光学系で
集光された光を均一化する均一化光学系と、この均一化
光学系の出射側の光源面位置に設けられた特殊絞りと、
この特殊絞りを介して得られる光を集光してマスクに照
射する第2集光光学系と、マスクを透過した光をウェハ
上に投影する投影光学系とを具備し、マスクに形成され
たパターンをウェハ上に転写する投影露光装置におい
て、特殊絞りの構成として、光軸を中心とする同心円上
に略図形の中心があり、光源面内の強度分布を光軸に対
して4回対称で且つ光軸から外れた4つの領域にて強度
大とせしめる4箇所の比較的動径方向が広い領域と、こ
れら4つの領域を結合させる比較的動径方向が狭い領域
とを有するように構成したことを特徴とする。
Further, the present invention (claim 2 ) provides a first condensing optical system for condensing light from a light source, and a homogenizing optical system for homogenizing the light condensed by the first condensing optical system. System, and a special stop provided at the light source surface position on the emission side of the homogenizing optical system,
A second condensing optical system for condensing light obtained through the special aperture and irradiating the mask with the light; and a projection optical system for projecting light transmitted through the mask onto a wafer, and formed on the mask. In a projection exposure apparatus that transfers a pattern onto a wafer, as a special stop, there is a center of a substantially figure on a concentric circle centered on the optical axis, and the intensity distribution in the light source plane is symmetrical four times with respect to the optical axis. In addition, it is configured to have four relatively wide radial directions that increase the strength in four regions deviated from the optical axis, and a relatively narrow radial direction that connects these four regions. It is characterized by the following.

【0030】また本発明(請求項3〜5)は、マスクの
パターンを投影光学系を介してウェハ上に投影露光する
投影露光装置において、マスクを照明する光源として、
該光源の射出面内強度分布を光軸に対して4回対称で光
軸から外れた4つの領域にて強度大とし、且つ光源の中
心部分の強度を大とした特殊絞りを設け、マスクとし
て、ハーフトーンマスク,自己整合型位相シフトマスク
又はシフタ−エッジ型位相シフトマスクを用いた特徴と
する。
According to the present invention (claims 3 to 5 ), in a projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a mask onto a wafer via a projection optical system, a light source for illuminating the mask is provided.
The intensity distribution in the emission plane of the light source is increased four times in four regions symmetrical with respect to the optical axis, and the intensity is increased in four regions deviated from the optical axis, and the intensity of the central portion of the light source is increased. , A halftone mask, a self-alignment type phase shift mask or a shifter-edge type phase shift mask.

【0031】また本発明(請求項)は、マスクのパタ
ーンを投影光学系を介してウェハ上に投影露光する投影
露光装置において、マスクを照明する光源の強度分布を
光軸から外れた1つの領域又は光軸を挟んで対称な2つ
の領域にて強度大とし、投影光学系の瞳の透過率分布
を、該瞳上で光源の強度大となる領域を含む瞳の直径方
向に沿って透過率大とし、光源の強度分布と瞳の透過率
分布を露光中に光軸を中心として同期回転させることを
特徴とする。
According to the present invention (claim 6 ), in a projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a mask onto a wafer via a projection optical system, the intensity distribution of a light source for illuminating the mask may be deviated from one optical axis. The intensity is increased in the region or two regions symmetrical with respect to the optical axis, and the transmittance distribution of the pupil of the projection optical system is transmitted along the pupil diameter direction including the region where the intensity of the light source is large on the pupil. In this method, the intensity distribution of the light source and the transmittance distribution of the pupil are synchronously rotated around the optical axis during exposure.

【0032】また本発明(請求項)は、マスクのパタ
ーンを投影光学系を介してウェハ上に投影露光する投影
露光装置において、マスクを照明する光源の強度分布
を、光軸に対して4回対称で且つ光軸から外れた4つの
領域にて強度大とし、投影光学系の瞳の透過率分布を、
該瞳上で光源の強度大となる4つの領域からなる矩形の
辺方向又は対角線方向に透過率大とし、光源の強度分布
と瞳の透過率分布を露光中に光軸を中心として同期回転
させることを特徴とする。
According to the present invention (claim 7 ), in a projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a mask onto a wafer via a projection optical system, the intensity distribution of a light source for illuminating the mask is set at 4 degrees with respect to the optical axis. The intensity is increased in four regions that are symmetrical and deviated from the optical axis, and the transmittance distribution of the pupil of the projection optical system is
On the pupil, the transmittance is increased in the side direction or diagonal direction of a rectangle composed of four regions where the intensity of the light source is large, and the intensity distribution of the light source and the transmittance distribution of the pupil are synchronously rotated about the optical axis during exposure. It is characterized by the following.

【0033】[0033]

【0034】[0034]

【作用】本発明(請求項1)によれば、光源として4つ
目フィルタを用いると共に、投影光学系の瞳位置に露光
光に対して透光性を有する基板を配置し、該瞳の周辺部
に相当する基板の厚さ又は屈折率をその他の部分に対し
て異ならせることによって、パターンサイズに依存せず
大きな焦点深度,限界解像力向上効果を得ることができ
る。これに加え、マスクにハーフトーンマスクや位相シ
フトマスクを用いことにより、上記効果をより大きくす
ることが可能である。
According to the present invention (claim 1) , a fourth filter is used as a light source, and a substrate having transparency to exposure light is arranged at a pupil position of the projection optical system. By making the thickness or the refractive index of the substrate corresponding to the portion different from that of the other portions, it is possible to obtain a large depth of focus and an effect of improving the limit resolution independently of the pattern size. In addition, by using a halftone mask or a phase shift mask as the mask, the above effect can be further enhanced.

【0035】また、本発明(請求項)によれば、光源
としての特殊絞りが、輪帯照明フィルタと4つ目照明フ
ィルタとの2種類のフィルタの構成を兼ね備えており、
その結果、両者の欠点が打ち消し合い、パターンサイズ
と方向の依存性を実用上問題のないレベルまで低下させ
ることができ、高い解像性能と焦点深度向上効果が得ら
れる。
According to the present invention (claim 2 ), the special stop as a light source has two types of filters, an annular illumination filter and a fourth illumination filter.
As a result, the disadvantages of the two cancel each other out, and the dependence of the pattern size and direction can be reduced to a level at which there is no practical problem, and a high resolution performance and an effect of improving the depth of focus can be obtained.

【0036】また、本発明(請求項3〜5)によれば、
前述した請求項1〜3のように光源強度分布として、光
軸に対して点対称且つ光軸から外れた4つの領域での強
度が大なる照明方法にて転写する場合のL/Sパターン
の焦点深度,限界解像力向上効果に加え、光源の中心付
近の光源強度を大きくすることによって、孤立抜きパタ
ーンに対する焦点深度,解像力をも向上させることがで
きる。その結果、チップサイズの大幅なシュリンクを達
成することが可能となる。
According to the present invention (claims 3 to 5 ),
As described in claims 1 to 3, the L / S pattern in the case of transferring by an illumination method in which the light source intensity distribution is point-symmetric with respect to the optical axis and the intensity in four regions off the optical axis is large. By increasing the light source intensity near the center of the light source, in addition to the depth of focus and the effect of improving the limit resolution, the depth of focus and the resolution of the isolated pattern can also be improved. As a result, it is possible to achieve a large shrink of the chip size.

【0037】また、本発明(請求項6,7)によれば、
露光装置の光源位置に光軸から偏心した位置にアパーチ
ャを有するフィルタを配設して、マスクを斜めから照明
する照明光学系とせしめることによって、偏心方向と直
角な方向の長いL/Sパターンの高次回折光が投影光学
系に入り、解像力が向上する。ここで、実際のLSIは
様々な方向性を有しているために、上記方向以外のパタ
ーンより発生する高次回折光が瞳に入らず解像性が向上
しない。従って、該フィルタの偏心方向を長手方向に合
わせたスリットを瞳位置に配設するによって、上記方向
以外のパターンより発生する回折光を積極的にカットす
る。さらに、該スリットと該フィルタを光軸を回転軸と
して360度同期回転しながら露光することによって、
解像力のパターン方向性依存性を解消することができ
る。
According to the present invention (claims 6 and 7 ),
By disposing a filter having an aperture at a position decentered from the optical axis at the light source position of the exposure apparatus and using an illumination optical system for illuminating the mask obliquely, a long L / S pattern in a direction perpendicular to the eccentric direction is obtained. Higher order diffracted light enters the projection optical system, and the resolving power is improved. Here, since an actual LSI has various directions, high-order diffracted light generated from a pattern other than the above-mentioned direction does not enter the pupil, and the resolution is not improved. Therefore, by arranging a slit having the eccentric direction of the filter in the longitudinal direction at the pupil position, diffracted light generated from a pattern other than the above direction is positively cut. Further, by exposing the slit and the filter while rotating the slit and the filter in 360 degrees around the optical axis,
It is possible to eliminate the pattern direction dependence of the resolution.

【0038】また、光源位置に配設するフィルタとし
て、光軸から偏心し且つ光軸に対して互いに対称なる位
置に1つずつ計2個のアパーチャを有するフィルタを用
いることによって、上記露光方法と同じ解像力を有し且
つ露光時間を半分にすることが可能である。さらに、光
源位置に配設するフィルタとして、光軸に対して4回対
称で且つ光軸から外れた4つの領域にて強度大とせしめ
るフィルタを用い、投影光学系の瞳位置に、例えば井桁
状に透過率大とせしめるスリットフィルタを用いること
によって、上記露光方法とほぼ同じ解像力を有し、且つ
露光時間をさらに短縮することが可能である。
Further, by using filters having a total of two apertures, one each at a position decentered from the optical axis and symmetric with respect to the optical axis, as a filter disposed at the light source position, It is possible to have the same resolution and halve the exposure time. Further, as a filter disposed at the light source position, a filter which is four-fold symmetrical with respect to the optical axis and increases the intensity in four regions off the optical axis is used. By using a slit filter for increasing the transmittance, it is possible to have substantially the same resolution as that of the above-described exposure method, and to further shorten the exposure time.

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0040】図1は本発明の第1の実施例に係わる投影
露光装置を示す概略構成図である。図1において、1は
ランプ(光源)、2は楕円反射鏡、3は楕円反射鏡2の
第2焦点、4はインプットレンズ、5はオプチカルイン
テグレータ、6はアウトプットレンズ、7はコリメーシ
ョンレンズ、8はレチクル、9′は透過率に分布を有す
る特殊絞り、10はフィルタ、11,12はコールドミ
ラー、13はランプハウス、14はレンズ,ミラー或い
はその組み合わせによりレチクル8上のパターンの像を
ウエハ上に投影する投影光学系、15はウエハ、16は
開口数を決定する絞りであり瞳と呼ばれている。光路長
に分布を有するフィルタである。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a lamp (light source), 2 is an elliptical reflecting mirror, 3 is a second focal point of the elliptical reflecting mirror 2, 4 is an input lens, 5 is an optical integrator, 6 is an output lens, 7 is a collimation lens, and 8 is A reticle, 9 'is a special aperture having a distribution in transmittance, 10 is a filter, 11 and 12 are cold mirrors, 13 is a lamp house, 14 is a lens, a mirror, or a combination thereof, and an image of a pattern on the reticle 8 is formed on a wafer. A projection optical system for projecting, 15 is a wafer, 16 is a stop for determining a numerical aperture, and is called a pupil. This is a filter having a distribution in the optical path length.

【0041】光源のランプ1として水銀灯を使用し、g
線436nm,h線405nm,i線365nm等の輝線、又
はこれらの波長近辺の連続スペクトルを取り出して用い
ている。このため、光源のランプ1は高い輝度が必要で
あるとともに集光効率や照射均一性を考えると点光源に
近い方がよい。しかし、実際にはそのような理想的な光
源は存在しないため、有限の大きさでしかも強度に分布
を持つランプ1を使用せざるを得ず、そのようなランプ
1から発せられる光をいかに高効率で、且つ照射均一性
の良い光に変換するかが課題となる。
Using a mercury lamp as the light source lamp 1, g
Bright lines such as a line 436 nm, an h line 405 nm, and an i line 365 nm, or a continuous spectrum near these wavelengths are extracted and used. For this reason, the lamp 1 as the light source needs to have high luminance, and it is better to be close to a point light source in consideration of the light collection efficiency and irradiation uniformity. However, since such an ideal light source does not exist in practice, a lamp 1 having a finite size and a distribution of intensity must be used, and the light emitted from such a lamp 1 cannot be reduced. An issue is how to convert the light into light with good efficiency and uniform irradiation.

【0042】図1に示した装置では、楕円反射鏡2の第
1焦点にランプ1を置き、楕円反射鏡2の第2焦点3付
近に一旦光束を集める。そして、第2焦点3とほぼ焦点
位置を共有するインプットレンズ4により光束をほぼ平
行光束に直し、オプチカルインテグレータ5に入れる。
オプチカルインテグレータ5は多数の棒状レンズを束ね
たもので、はえの目レンズとも称される。このオプチカ
ルインテグレータ5を通すことが照射均一性を高める主
因となっており、インプットレンズ4はオプチカルイン
テグレータ5を通る光線のケラれを少なくして集光効率
を高める役目をなす。
In the apparatus shown in FIG. 1, the lamp 1 is placed at the first focal point of the elliptical reflecting mirror 2, and the light beam is once collected near the second focal point 3 of the elliptical reflecting mirror 2. Then, the light beam is converted into a substantially parallel light beam by the input lens 4 which shares a substantially focal position with the second focal point 3, and is input into the optical integrator 5.
The optical integrator 5 is a bundle of a number of rod-shaped lenses, and is also called a fly-eye lens. Passing through the optical integrator 5 is a main factor for improving the irradiation uniformity, and the input lens 4 plays a role in reducing vignetting of the light beam passing through the optical integrator 5 and improving the light collection efficiency.

【0043】オプチカルインテグレータ5を出た光は、
アウトプットレンズ6及びコリメーションレンズ7によ
って、オプチカルインテグレータ5の各小レンズから出
た光束がレチクル8上に重畳して当たるよう集光され
る。オプチカルインテグレータ5に入射された光線は場
所による強度分布を有するが、オプチカルインテグレー
タ5の各小レンズから出る光がほぼ等しく重畳される結
果、レチクル8上では照射強度がほぼ均一となる。当然
のことながらオプチカルインテグレータ5に入射する光
の強度分布が均一に近ければ、出射光を重畳させたレチ
クル8の照度分布はより均一になる。オプチカルインテ
グレータ5の出射側には、後述する特殊絞り9′が配置
され、オプチカルインテグレータ5の出射側寸法を決め
ている。
The light exiting the optical integrator 5 is
By the output lens 6 and the collimation lens 7, the light beams emitted from the respective small lenses of the optical integrator 5 are collected so as to be superimposed on the reticle 8. Although the light beam incident on the optical integrator 5 has an intensity distribution depending on the location, the light emitted from each small lens of the optical integrator 5 is superimposed almost equally, so that the irradiation intensity on the reticle 8 becomes almost uniform. As a matter of course, if the intensity distribution of the light incident on the optical integrator 5 is close to uniform, the illuminance distribution of the reticle 8 on which the emitted light is superimposed becomes more uniform. On the emission side of the optical integrator 5, a special stop 9 ′ described later is arranged, and determines the size of the optical integrator 5 on the emission side.

【0044】ランプ1として水銀灯を用いて楕円反射鏡
2で集光する場合、水銀灯の構造が図1に示すように縦
長であり両端が電極となっているため、ランプ1の軸方
向の光線を取り出すことができない。そのため、図1に
示すように、インプットレンズ4として凸レンズを使用
したのみではオプチカルインテグレータ5の中心部に入
る光の強度分布が落ちる場合がある。そこで、インプッ
トレンズ4とオプチカルインテグレータ5との間に両凸
又は片凸片凹の円錐レンズを挿入し、オプチカルインテ
グレータ5に入る光の強度分布をより一様にする場合も
ある。
When a mercury lamp is used as the lamp 1 and the light is condensed by the elliptical reflecting mirror 2, the structure of the mercury lamp is vertically elongated as shown in FIG. I can't take it out. Therefore, as shown in FIG. 1, the intensity distribution of light entering the central portion of the optical integrator 5 may be reduced only by using a convex lens as the input lens 4. Therefore, a biconvex or one-sided convex / concave conical lens may be inserted between the input lens 4 and the optical integrator 5 to make the intensity distribution of light entering the optical integrator 5 more uniform.

【0045】フィルタ10は光学系が収差補正されてい
る波長の光だけを通すためのものであり、コールドミラ
ー11,12は光路を曲げて装置の高さを低くすると共
に、長波長光熱線を透過させてランプハウス13の冷却
可能部分に吸収させる役目を担う。レチクル8を照射し
た光は投影光学系14を通り、レチクル8上の微細パタ
ーンの像がウエハ15上のレジストに投影露光転写され
る。
The filter 10 is for passing only light having a wavelength whose optical system has been aberration-corrected. The cold mirrors 11 and 12 bend the optical path to reduce the height of the apparatus and to reduce long-wavelength photothermal rays. It plays the role of transmitting the light and absorbing it into the coolable portion of the lamp house 13. The light irradiated on the reticle 8 passes through the projection optical system 14, and the image of the fine pattern on the reticle 8 is projected and transferred to the resist on the wafer 15.

【0046】図2は、本実施例装置で用いる特殊絞り
9′としての4つ目フィルタ20の開口パターンを示す
平面図である。この図において斜線部が遮光部23を示
し、4つの円形開口部(光透過部)22が光軸21に対
して4回対称であり、且つ光軸からずれた位置にそれぞ
れ配置されている。また、マスク8としては、後述する
ハーフトーンマスクを用いた。
FIG. 2 is a plan view showing the aperture pattern of the fourth filter 20 as the special stop 9 'used in the apparatus of this embodiment. In this figure, hatched portions indicate light-shielding portions 23, and four circular openings (light transmitting portions) 22 are symmetrical four times with respect to the optical axis 21 and are arranged at positions shifted from the optical axis. As the mask 8, a halftone mask described later was used.

【0047】図3には、本実施例における4つ目フィル
タでの露光におけるパターンサイズに対するフォーカス
マージンを計算した結果を示す。点線が通常照明(σ値
0.6)によって通常のCrマスクを転写した場合、実
線が4つ目照明にて通常のCrマスクを用いた場合の露
光、一点鎖線が4つ目照明を行って更にハーフトーンマ
スクを用いた場合(本実施例)の露光である。なお、露
光装置のNAは0.55、露光波λは365nmであ
る。
FIG. 3 shows the result of calculating the focus margin for the pattern size in the exposure with the fourth filter in this embodiment. A dotted line indicates exposure when a normal Cr mask is transferred by normal illumination (σ value 0.6), a solid line indicates exposure when a normal Cr mask is used at the fourth illumination, and a dashed line indicates fourth illumination. Further, the exposure is performed when a halftone mask is used (this embodiment). The NA of the exposure apparatus is 0.55, and the exposure wave λ is 365 nm.

【0048】4つ目照明を行い、更にハーフトーンマス
クを用いることによって、全ての線幅での焦点深度が一
様に向上していることが分かる。L/S=0.4μm付
近での最大の焦点深度を有すること、L/S=0.7μ
m付近で焦点深度が極小となることについては、通常の
Crマスクを用いた場合と同じであるが、絶対値として
の焦点深度が向上しているために、L/Sサイズの大き
なパターンにおいても実用上十分な焦点深度が得られて
いる。
By performing the fourth illumination and further using a halftone mask, it can be seen that the depth of focus at all line widths is uniformly improved. L / S = having maximum depth of focus around 0.4 μm, L / S = 0.7 μm
The fact that the depth of focus becomes minimal near m is the same as when a normal Cr mask is used, but since the depth of focus as an absolute value is improved, even in a pattern having a large L / S size, A practically sufficient depth of focus is obtained.

【0049】図4〜図6は、本実施例装置で用いるマス
ク8を説明するための図である。図4(a)にはハーフ
トーンマスクの典型的な断面構造を示し、図4(b)に
は光振幅分布を示し、図4(c)には光強度分布を示し
た。ハーフトーンマスクは透光性基板30(通常はSi
2 )上に、露光光に対して半透明(1%≦振幅透過率
≦30%)の膜31によってLSIパターンが形成され
ている。半透明膜31の膜厚は該膜の透過光32の位相
が基板透過光33の位相に対して、 180×(2n+1)度±30():nは整数、
FIGS. 4 to 6 are views for explaining the mask 8 used in the apparatus of this embodiment. FIG. 4A shows a typical cross-sectional structure of a halftone mask, FIG. 4B shows a light amplitude distribution, and FIG. 4C shows a light intensity distribution. The halftone mask is made of a light-transmitting substrate 30 (usually Si
On O 2 ), an LSI pattern is formed by a film 31 that is translucent (1% ≦ amplitude transmittance ≦ 30%) with respect to exposure light. The thickness of the translucent film 31 is 180 × (2n + 1) degrees ± 30 ( degrees ), where n is an integer, with respect to the phase of the transmitted light 32 of the substrate.

【0050】の関係を満たすように制御されている。基
板透過光33はウェハ上では回折して広がり図4(b)
示すようなプロファイルとなるが、半透明膜31を透
過する光32はウェハ上では逆位相となるため(プロフ
ァイルA)、干渉して弱め合い像コントラストを向上さ
せる(プロファイルC)。
The relationship is controlled so as to satisfy the following relationship. The substrate transmitted light 33 is diffracted and spread on the wafer.
Although the profile as shown in, the light 32 transmitted through the translucent film 31 is on the wafer to become opposite in phase (profile A), to improve the mutual image contrast weakened by interference (profile C).

【0051】また、上記実施例では、4つ目照明フィル
タによってハーフトーンマスクを露光すると効果が大き
いことを示したが、他の位相シフトマスク、例えばシフ
タ−エッジ型位相シフトマスクや自己整合型位相シフト
マスクを用いても、同様に大きな効果が生じる。図5に
は、シフタ−エッジ型位相シフトマスクの典型的な断面
構造を示した。シフタ−エッジ型位相シフトマスクは透
光性基板30(通常はSiO2 )上に、露光光に対して
透明な物質34(SiO2 )によってLSIパターンが
形成されている。この透明膜34の膜厚は、透過光35
の位相が基板透過光33の位相に対して、 180×(2n+1)度±30():nは整数、
Further, in the above embodiment, it was shown that the effect of exposing the halftone mask by the fourth illumination filter was great. However, other phase shift masks such as a shifter-edge type phase shift mask and a self-aligned type Even if a shift mask is used, a great effect similarly occurs. FIG. 5 shows a typical sectional structure of a shifter-edge type phase shift mask. In the shifter-edge type phase shift mask, an LSI pattern is formed on a translucent substrate 30 (usually SiO 2 ) by using a substance 34 (SiO 2 ) transparent to exposure light. The thickness of the transparent film 34 is
Is 180 × (2n + 1) degrees ± 30 ( degrees ) with respect to the phase of the substrate transmitted light 33: n is an integer,

【0052】の関係を満たすように制御されている。基
板透過光33と、透明膜34を透過する光35はウェハ
上では逆位相となるため、透明膜34のエッジ部に相当
する部分が干渉して弱め合い暗部を形成する。透明膜3
4の線幅が小さいので2つのエッジ部での暗部が重なり
合って1つの暗部を形成する。
The relationship is controlled so as to satisfy the following relationship. Since the light transmitted through the substrate 33 and the light 35 transmitted through the transparent film 34 have opposite phases on the wafer, the portions corresponding to the edges of the transparent film 34 interfere with each other to form a dark portion. Transparent film 3
Since the line width of No. 4 is small, the dark portions at the two edge portions overlap to form one dark portion.

【0053】また、図6には、自己整合型位相シフトマ
スクの典型的な断面構造を示した。自己整合型位相シフ
トマスクは透光性基板30(通常SiO2 )上に、露光
光に対して不透明な物質36(Cr等)によってLSI
パターンが形成されている。この不透明膜36の周囲に
露光光に対して透明な物質(SiO2 等)によって位相
シフタ37を設ける。この位相シフタ37の膜厚は透過
光38の位相が基板透過光33の位相に対して、 180×(2n+1)度±30():nは整数、
FIG. 6 shows a typical sectional structure of a self-alignment type phase shift mask. The self-aligned phase shift mask is formed on a light-transmitting substrate 30 (usually SiO 2 ) by using an LSI (Cr or the like) which is opaque to exposure light.
A pattern is formed. A phase shifter 37 is provided around the opaque film 36 using a material (SiO 2 or the like) transparent to exposure light. The thickness of the phase shifter 37 is such that the phase of the transmitted light 38 is 180 × (2n + 1) degrees ± 30 ( degrees ) with respect to the phase of the substrate transmitted light 33: n is an integer,

【0054】の関係を満たすように制御されている。本
実施例では上記のような構造によって上記光学的原理を
達成するようにしたが、この構造は本発明を限定するも
のではなく、上記光学的原理を達成する他のマスク構造
でも構わない。
Is controlled so as to satisfy the following relationship. In this embodiment, the above-described optical principle is achieved by the above-described structure. However, this structure does not limit the present invention, and another mask structure that achieves the above-described optical principle may be used.

【0055】このように本実施例によれば、光源形状を
決定するために図2に示すような4つ目フィルタ20を
用い、マスク8として図4〜6に示すような各種位相シ
フトマスクを用いることにより、全てのサイズのL/S
パターンのDOF向上効果を大きくすることができる。
このため、L/Sパターンのサイズが大きい場合であっ
ても焦点深度を十分大きくすることができ、パターン露
光精度の向上をはかることが可能となる。
As described above, according to this embodiment, the fourth filter 20 as shown in FIG. 2 is used to determine the shape of the light source, and various phase shift masks as shown in FIGS. By using, L / S of all sizes
The effect of improving the DOF of the pattern can be increased.
For this reason, even when the size of the L / S pattern is large, the depth of focus can be made sufficiently large, and the pattern exposure accuracy can be improved.

【0056】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。この実施例は、4つ目+瞳フィルタを利用したも
のである。光源形状を決定するための4つ目フィルタは
前記図2に示すものと同様であり、これに加えて本実施
例では、図1に示す投影光学系14の瞳位置16に図7
に示すような位相フィルタ40を配置している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment uses a fourth + pupil filter. The fourth filter for determining the shape of the light source is the same as that shown in FIG. 2. In addition, in the present embodiment, the pupil position 16 of the projection optical system 14 shown in FIG.
The phase filter 40 as shown in FIG.

【0057】図7(a)の位相フィルタは、光軸41に
対して回転対称な円盤形であり、直径が瞳直径に相当し
ている。材質は露光光に対して透光性を有するものであ
り、例えばSiO2 を用いる。内径r,幅dの輪帯領域
42ではそれ以外の領域43よりもtだけ板厚が厚くな
っている。即ち、領域42を通過する光の光路長が領域
43のそれよりも長くなることを意味している。この光
路長の差は光の位相差を生じせしめる。r,d及びtは
焦点深度を向上したい線幅、4つ目フィルタの位置等に
依存して決定される。また、この実施例では図7(a)
で示した厚さ分布を有する位相フィルタを用いたが、本
発明を限定するものでなく、焦点深度を向上させたい線
幅,線種によって、位相フィルタの形状は変わり得る。
The phase filter of FIG. 7A has a disk shape that is rotationally symmetric with respect to the optical axis 41, and its diameter corresponds to the pupil diameter. The material is transparent to the exposure light, and for example, SiO 2 is used. In the annular zone area 42 having the inner diameter r and the width d, the plate thickness is larger by t than the other areas 43. That is, it means that the optical path length of the light passing through the area 42 is longer than that of the area 43. This difference in optical path length causes a light phase difference. r, d and t are determined depending on the line width for which the depth of focus is desired to be improved, the position of the fourth filter, and the like. In this embodiment, FIG.
Although the phase filter having the thickness distribution shown in the above is used, the present invention is not limited to this, and the shape of the phase filter can be changed depending on the line width and line type for which it is desired to improve the depth of focus.

【0058】また、図7(b)に示す位相フィルタも前
記位相フィルタと同様の効果を生じせしめる。図7
(a)との違いは、内径r,幅dの輪帯領域42ではそ
れ以外の領域43よりもtだけ板厚が薄くなっているこ
とである。即ち、領域42を通過する光の光路長が領域
43のそれよりも短くなっていることを意味している。
光路長の差によって生じる光の位相差は2πを1周期と
しているため、図7(a)(b)いずれの構造において
も、所望の位相差を得ることが可能である。
Also, the phase filter shown in FIG. 7B produces the same effect as the above-mentioned phase filter. FIG.
The difference from (a) is that the plate thickness in the annular zone 42 having the inner diameter r and the width d is smaller by t than the other zones 43. That is, it means that the optical path length of the light passing through the area 42 is shorter than that of the area 43.
Since the phase difference of the light caused by the difference in the optical path length is 2π as one cycle, a desired phase difference can be obtained in any of the structures shown in FIGS. 7A and 7B.

【0059】図8には、4つの開口部を有する4つ目フ
ィルタ20及び位相フィルタ40を用いた露光における
パターンサイズに対するフォーカスマージンを計算した
結果を示す。点線が通常露光(4つ目フィルタのみによ
る露光)、実線が通常のCrマスクを用いた場合の本実
施例による露光(4つ目フィルタ+瞳フィルタ)で、一
点鎖線がハーフトーンマスクを用いた場合の本実施例に
よる露光(4つ目フィルタ+瞳フィルタ+ハーフトーン
マスク)である。なお、露光装置のNAは0.55、コ
ヒーレンスファクタσは0.6、露光波長λは365n
mである。
FIG. 8 shows a result of calculating a focus margin for a pattern size in exposure using the fourth filter 20 having four openings and the phase filter 40. The dotted line indicates the normal exposure (exposure using only the fourth filter), the solid line indicates the exposure (the fourth filter + pupil filter) according to the present embodiment when a normal Cr mask is used, and the one-dot chain line uses the halftone mask. Exposure (fourth filter + pupil filter + halftone mask) according to the present embodiment. The NA of the exposure apparatus was 0.55, the coherence factor σ was 0.6, and the exposure wavelength λ was 365 n.
m.

【0060】位相フィルタ40を瞳位置に挿入した場
合、L/S≧0.65μmで焦点深度向上効果が大きく
なり、4つ目照明のみで露光した場合の問題点を解決し
ていることが分かる。さらに、図4で示したハーフトー
ンマスクを用いると、更に効果が大きいことが分かる。
また、図5,図6で示した自己整合型マスク、シフタエ
ッジを用いても同様に効果が大きい。また、瞳関数の振
幅透過率が100%であるため、スーパーフレックス法
の問題の一つ、即ちフィルタが露光光を吸収して熱とな
り、光学系が熱膨張を起こし、転写精度を劣化させると
言う問題は生じない。次に、本発明の第3の実施例につ
いて説明する。この実施例は、4つ目+輪帯フィルタを
利用したものである。
When the phase filter 40 is inserted at the pupil position, the effect of improving the depth of focus is increased when L / S ≧ 0.65 μm, and the problem in the case of exposing only with the fourth illumination is solved. . Further, it can be seen that the effect is even greater when the halftone mask shown in FIG. 4 is used.
Also, the self-aligned mask and the shifter edge shown in FIGS. Also, since the amplitude transmittance of the pupil function is 100%, one of the problems of the superflex method is that the filter absorbs the exposure light and turns into heat, causing the optical system to thermally expand and deteriorating the transfer accuracy. The problem does not arise. Next, a third embodiment of the present invention will be described. This embodiment uses a fourth + annular filter.

【0061】本実施例における図1に示す2次光源面の
特殊絞り9′の形状は、図9に示すようになっており、
51は光軸、52は光透過部、53は遮光部である。こ
れは、光軸を中心とした動径方向に対して広い領域を持
った円形光透過部A,B,C,Dが動径方向に対して狭
い領域を持ったリング状の光透過部Eによって結ばれて
いる。
In this embodiment, the shape of the special stop 9 'on the secondary light source surface shown in FIG. 1 is as shown in FIG.
51 is an optical axis, 52 is a light transmitting part, and 53 is a light shielding part. This is because the circular light transmitting portions A, B, C, and D each having a wide area in the radial direction around the optical axis are ring-shaped light transmitting portions E having a narrow area in the radial direction. Are tied together.

【0062】また、図9では全て曲線からなる境界によ
って構成したが、必ずしも曲線である必要はなく、図1
0に示す第2の形状を特殊絞り9′としてもよい。さら
に、特殊絞り9′の第3の形状は図11に示す形状とし
ても本発明の範囲を逸脱するものではない。図11の形
状の特徴は、動径方向に対して広い領域の部分が均一な
幅になっておらず、さらにその接続が断続的になってい
る点にある。図11ではア〜タまでが光透過部である。
Further, in FIG. 9, although all are constituted by the boundaries constituted by the curves, they do not necessarily have to be the curves, and
The second shape shown at 0 may be the special stop 9 '. Further, the third shape of the special aperture 9 'may be the shape shown in FIG. 11 without departing from the scope of the present invention. A feature of the shape shown in FIG. 11 is that a wide area in the radial direction does not have a uniform width, and that the connection is intermittent. In FIG. 11, the portions from A to A are light transmitting portions.

【0063】また更に、上記の図9〜図11に示した実
施例の形状において、光透過部52の光透過率は必ずし
も100%でなくてもよく、場合によっては、全領域に
おいて同一の透過率である必要もない。また、点対称で
ある必然性もない。この実施例において、光透過部52
の配置及び占有面積は所望のパターンの解像性能と寸法
精度によって適宜変更することが可能である。
Further, in the shape of the embodiment shown in FIGS. 9 to 11, the light transmittance of the light transmitting portion 52 is not necessarily required to be 100%. It doesn't even have to be a rate. Also, there is no necessity of being point-symmetric. In this embodiment, the light transmitting section 52
Can be appropriately changed depending on the resolution performance and dimensional accuracy of a desired pattern.

【0064】図12,13は、図9に示した特殊フィル
タを用いて露光した場合の露光特性を示している。図1
2は縦横のL/Sパターンに対する特性、図13は斜め
L/Sパターンに対する特性を示している。縦軸は、レ
ジストコントラストを70%とした場合の焦点深度、横
軸はL/Sのパターンサイズを示している。
FIGS. 12 and 13 show exposure characteristics when exposure is performed using the special filter shown in FIG. FIG.
2 shows the characteristics for the vertical and horizontal L / S patterns, and FIG. 13 shows the characteristics for the oblique L / S patterns. The vertical axis indicates the depth of focus when the resist contrast is 70%, and the horizontal axis indicates the L / S pattern size.

【0065】実デバイスパターン転写に必要な焦点深度
を1.5μmとすると、この必要焦点深度を確保できる
L/Sパターンサイズは図12より、従来例で示した4
つの開口を有する特殊フィルタを用いた場合に比べて殆
ど劣化しない。即ち、従来例の場合はL/S≧0.3μ
mであるのに対して、本実施例ではL/S=0.32μ
mとなる。
Assuming that the depth of focus necessary for transferring the actual device pattern is 1.5 μm, the L / S pattern size that can secure the required depth of focus is 4 from the conventional example shown in FIG.
There is almost no deterioration as compared with the case where a special filter having two openings is used. That is, in the case of the conventional example, L / S ≧ 0.3μ
m, whereas L / S = 0.32 μm in this embodiment.
m.

【0066】一方、図13に示す斜めのL/Sパターン
では、従来例による露光によると、必要焦点深度を確保
できるパターンサイズはL/S≧0.7μmであり、斜
めL/Sは非常に太く設計する必要があるのが分かる。
これに対して、本実施例による露光では、L/S≧0.
55μmで必要焦点深度を確保することができ、通常露
光の場合(L/S≧0.5μm)に比べても遜色がな
い。つまり、本実施例によると、縦横方向の露光特性
は、従来の4つのアパーチャマスクを有する特殊フィル
タを用いた場合の優れた解像特性を保ちつつ、斜めL/
Sにおいてもそれほど解像特性を劣化させず、斜めL/
Sパターンの大幅な設計ルール縮小を可能とした。
On the other hand, in the oblique L / S pattern shown in FIG. 13, according to the exposure in the conventional example, the pattern size capable of securing the required depth of focus is L / S ≧ 0.7 μm, and the oblique L / S is very large. It turns out that it is necessary to design thick.
In contrast, in the exposure according to the present embodiment, L / S ≧ 0.
The required depth of focus can be secured at 55 μm, which is comparable to the case of normal exposure (L / S ≧ 0.5 μm). That is, according to the present embodiment, the exposure characteristics in the vertical and horizontal directions are oblique L / L while maintaining the excellent resolution characteristics when a special filter having four conventional aperture masks is used.
Even in S, the resolution characteristics are not significantly deteriorated, and the oblique L /
The design rule of the S pattern can be greatly reduced.

【0067】図9の特殊フィルタの円形開口部ABCD
の半径,中心位置,リング状領域Eの幅,内径,外径に
よって図12,13に示す特性が変化する。必要に応じ
て最適化する必要がある。
The circular opening ABCD of the special filter of FIG.
The characteristics shown in FIGS. 12 and 13 vary depending on the radius, center position, width, inner diameter, and outer diameter of the ring-shaped region E. Need to optimize as needed.

【0068】このように本実施例によれば、4つ目+輪
帯を有する特殊フィルタの使用により高い解像性能と焦
点深度向上効果があり、しかも従来得られなかったパタ
ーンサイズと方向に対する効果の依存性を実用上問題の
ないレベルに低下させる効果がある。また、マスクとし
て図4〜6に示したハーフトーンマスク,自己整合型マ
スク,シフタエッジ型マスクを用いると、更に焦点深度
増大効果が大きい。
As described above, according to the present embodiment, the use of the special filter having the fourth and annular zones has a high resolution performance and an effect of improving the depth of focus, and also has an effect on the pattern size and direction which could not be obtained conventionally. Has the effect of reducing the dependence on the practically acceptable level. When the halftone mask, the self-alignment type mask, and the shifter edge type mask shown in FIGS. 4 to 6 are used as the mask, the effect of increasing the depth of focus is further increased.

【0069】次に、本発明の第4の実施例について説明
する。この実施例は、5つ目フィルタ及び5つ目フィル
タにハーフトーンマスクを併用したものである。基本的
には第1の実施例と類似しており、2次光源としての5
つ目フィルタ60は、図14に示すようになっており、
61は光軸、62は光透過部、63は遮光部である。光
軸61に対して4回対称であり且つ光軸から外れた4つ
の開口部A,B,C,Dに加え、光軸51付近に開口E
を有する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a fifth filter and a halftone mask are used in combination with the fifth filter. Basically, it is similar to the first embodiment.
The third filter 60 is as shown in FIG.
61 is an optical axis, 62 is a light transmitting part, and 63 is a light shielding part. In addition to the four openings A, B, C, and D that are four-fold symmetrical with respect to the optical axis 61 and deviated from the optical axis, an aperture E near the optical axis 51 is provided.
Having.

【0070】このようなフィルタ60を用いて、通常の
Crマスク、及びハーフトーンマスクを露光した結果
を、図15,16に示す。図15は、ラインとスペース
の比率が1:1のL/Sパターンに対する解像度及び焦
点深度向上効果を示している。横軸はパターンサイズ、
縦軸は焦点深度(DOF)を示している。なお、露光波
長は365nm(i−line)、投影光学系のNAは
0.55である。
FIGS. 15 and 16 show the results of exposing a normal Cr mask and a halftone mask using such a filter 60. FIG. FIG. 15 shows the effect of improving the resolution and the depth of focus for an L / S pattern having a line-to-space ratio of 1: 1. The horizontal axis is the pattern size,
The vertical axis indicates the depth of focus (DOF). The exposure wavelength is 365 nm (i-line), and the NA of the projection optical system is 0.55.

【0071】このようにL/Sパターンにおいては、5
つ目照明露光による焦点深度向上効果は、4つ目照明露
光に比べて低下する。しかし、焦点深度1.5μmを確
保できる最小線幅は、4つ目照明露光の場合と殆ど同じ
であり、チップサイズのシュリンクには何等悪影響を及
ぼさない。また、ハーフトーンマスクを用いることによ
って、焦点深度増大効果を更に大きくすることができ
る。
As described above, in the L / S pattern, 5
The effect of improving the depth of focus by the fourth illumination exposure is lower than that by the fourth illumination exposure. However, the minimum line width at which the focal depth of 1.5 μm can be ensured is almost the same as in the case of the fourth illumination exposure, and has no adverse effect on the chip size shrink. Further, by using a halftone mask, the effect of increasing the depth of focus can be further increased.

【0072】図16は、孤立抜きパターンのパターンサ
イズに対する焦点深度を計算した結果を示している。4
つ目照明によって露光した場合に比べて、5つ目照明露
光とすることによって焦点深度が向上していることが分
かる。さらにに、ハーフトーンマスクを用いることによ
って、更に焦点深度が向上していることが分かる。焦点
深度1.5μmを確保できる抜き線幅は、4つ目照明に
よる通常Crマスク露光の場合が0.45μmであるの
に対し、5つ目照明によるハーフトーンマスク露光では
0.41μmまで細くすることが可能であることが分か
る。また、開口の大きさを最適化することによって、更
に焦点深度を向上させることが可能である。
FIG. 16 shows the result of calculating the depth of focus with respect to the pattern size of the isolated pattern. 4
It can be seen that the depth of focus is improved by performing the fifth illumination exposure as compared with the case where the exposure is performed by the fifth illumination. Further, it can be seen that the depth of focus is further improved by using the halftone mask. The line width at which the focal depth of 1.5 μm can be ensured is 0.45 μm in the case of the normal Cr mask exposure using the fourth illumination, and is reduced to 0.41 μm in the halftone mask exposure using the fifth illumination. It turns out that it is possible. Further, it is possible to further improve the depth of focus by optimizing the size of the aperture.

【0073】つまり、5つ目照明露光とすることによっ
て、1:1のL/Sの最小線幅を細く(0.3μm程
度)設計できるという4つ目照明露光の長所を有したま
ま、孤立抜きパターンの抜き線幅をより細く設計するこ
とが可能となった。この結果、LSIパターン内に数多
く存在するスペース幅に対してライン幅が太い所謂孤立
抜き的パターンの抜き線幅をより細く設計することが可
能となり、チップサイズの大幅なシュリンクを達成する
ことが可能となった。
In other words, the fifth illumination exposure makes it possible to design the minimum line width of 1: 1 L / S to be small (about 0.3 μm) while maintaining the advantage of the fourth illumination exposure. It has become possible to design a narrower line width of the punch pattern. As a result, it is possible to design a so-called isolated pattern having a large line width with respect to a large space width in an LSI pattern so as to have a narrower line width, and to achieve a large chip size shrink. It became.

【0074】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。実施例においては、4
つ目照明及び5つ目照明を達成する手段として、図2,
図4に示した特殊絞りを用いたが、本発明を限定するも
のではなく、他にファイバ等を用いて4つ目照明及び5
つ目照明を達成することが可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented in various modifications without departing from the scope of the invention. In the example, 4
As means for achieving the fifth and fifth illuminations, FIG.
Although the special stop shown in FIG. 4 was used, the present invention is not limited to this.
It is possible to achieve double-eye lighting.

【0075】次に、本発明の第5の実施例について説明
する。図17は本発明の第5の実施例に係わる投影露光
装置を示す概略構成図である。光源71から発生した光
は、第1集光光学系72によって集光され、均一化光学
系73へと導かれる。均一化光学系73は光ファイバや
多面体プリズム等が使用されることもある。均一化光学
系73を出た光は結像し2次光源を形成する。この2次
光源位置に、光軸から偏心した位置にアパーチャ81を
有するフィルタ4(以下、偏心1つ目フィルタと称す)
を設置する。露光光はこのアパーチャ81の部分のみを
通過し、第2集光光学系75を通してレチクル76を照
明する。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. Light generated from the light source 71 is condensed by the first condensing optical system 72 and guided to the uniforming optical system 73. As the homogenizing optical system 73, an optical fiber, a polyhedral prism, or the like may be used. The light exiting the homogenizing optical system 73 forms an image to form a secondary light source. A filter 4 having an aperture 81 at a position decentered from the optical axis at the position of the secondary light source (hereinafter, referred to as a first decentered filter)
Is installed. The exposure light passes only through the aperture 81 and illuminates the reticle 76 through the second condensing optical system 75.

【0076】レチクル76を通過した露光光は、投影光
学系77によってウェハ79上に達する。投影光学系7
7内に存在する瞳78は通常は円形開口であるが、本実
施例では図示の通り瞳位置にスリット状のフィルタ(以
下、瞳スリットフィルタと称す)が設置されている。こ
のスリットの長手方向は、偏心1つ目フィルタ74の偏
心方向と同じである。この偏心1つ目フィルタ74と瞳
スリットフィルタ78は、前記記載の位置関係を維持し
たまま、同期回転制御回路80及び図示しないモータ等
により同期回転可能である。1回の露光は同期回転制御
回路80にて偏心1つ目フィルタ74と瞳スリットフィ
ルタ78を360度回転することによって終了する。
The exposure light having passed through the reticle 76 reaches the wafer 79 by the projection optical system 77. Projection optical system 7
The pupil 78 existing in the pupil 7 is usually a circular aperture, but in the present embodiment, a slit-shaped filter (hereinafter referred to as a pupil slit filter) is provided at the pupil position as shown in the figure. The longitudinal direction of this slit is the same as the eccentric direction of the first eccentric first filter 74. The first eccentric first filter 74 and the pupil slit filter 78 can be synchronously rotated by the synchronous rotation control circuit 80 and a motor (not shown) while maintaining the above-described positional relationship. One exposure is completed by rotating the first eccentric first filter 74 and the pupil slit filter 78 by 360 degrees by the synchronous rotation control circuit 80.

【0077】図18には、本実施例の投影露光装置での
露光におけるパターンサイズに対するフォーカスマージ
ンを計算した結果を示す。点線が通常露光(σ=0.
6)、実線が通常のCrマスクを用いた場合の実施例に
よる露光である。なお、露光装置のNA,コヒーレンス
ファクタσ,露光波長λはそれぞれ0.55,0.6,
365nmである。図18の結果はL/Sの方向には依
存しない。従って本実施例は前述した問題点を解決し、
L/Sの方向依存性をなくし、しかも通常露光に比べて
飛躍的な焦点深度増大を達成していることが分かる。ま
た、アパーチャ81の中心の光軸からの偏心距離を大き
くするほど細かいL/Sの焦点深度が向上する。
FIG. 18 shows the result of calculating the focus margin for the pattern size in the exposure by the projection exposure apparatus of this embodiment. The dotted line indicates normal exposure (σ = 0.
6), the solid line indicates exposure according to the embodiment when a normal Cr mask is used. The NA of the exposure apparatus, the coherence factor σ, and the exposure wavelength λ are 0.55, 0.6,
365 nm. The result of FIG. 18 does not depend on the direction of L / S. Therefore, this embodiment solves the above-mentioned problem,
It can be seen that the direction dependency of L / S is eliminated, and that the depth of focus is dramatically increased as compared with the normal exposure. Further, as the eccentric distance of the center of the aperture 81 from the optical axis increases, the focal depth of fine L / S improves.

【0078】このように本実施例によれば、露光装置の
2次光源位置に光軸から偏心した位置にアパーチャ81
を有するフィルタを配設して、マスク76を斜めから照
明する照明光学系とことによって、偏心方向と垂直な方
向に長いL/Sパターンの高次回折光が投影光学系77
に入り、解像力が向上する。しかも、フィルタの偏心方
向を長手方向に合わせたスリットを瞳位置に配設するこ
とによって、上記方向以外のパターンより発生する回折
光を積極的にカットし、さらにスリットとフィルタを光
軸を回転軸として360度同期回転しながら露光するこ
とによって、解像力のパターン方向依存性を解消するこ
とができる。
As described above, according to this embodiment, the aperture 81 is located at a position decentered from the optical axis at the secondary light source position of the exposure apparatus.
Is disposed, and the illumination optical system illuminates the mask 76 obliquely, so that the high-order diffracted light of the L / S pattern long in the direction perpendicular to the eccentric direction is projected onto the projection optical system 77
And the resolution is improved. Moreover, by disposing a slit in which the eccentric direction of the filter is aligned with the longitudinal direction at the pupil position, the diffracted light generated from a pattern other than the above direction is positively cut, and the slit and the filter are rotated about the optical axis. Exposure while rotating synchronously by 360 degrees makes it possible to eliminate the pattern direction dependency of the resolving power.

【0079】また、本実施例によれば、瞳スリットフィ
ルタ78として、図19に示すように0次回折光を減衰
させるための半透明部を設けることによって、さらに解
像度向上がはかれる。図19のように偏心1つ目フィル
タ74から出た光は、マスク76を斜めから照明する。
1:1のL/Sパターンの場合、マスク76の透過光は
回折して主に±1次回折光,0次回折光に分かれる。0
次光は直進して瞳スリットフィルタ78のa点に到達す
る。また、+1次回折光はb点に達する。−1次回折光
は瞳に入らず、結像に関与しない。0次光は+1次回折
光に平べて大きいので、半透明膜85によって減衰させ
ることによって、より解像度を上げることが可能であ
る。本実施例では半透明膜85を用いたが、0次光のみ
を減衰させる手段であればよい。
According to the present embodiment, the pupil slit filter 78 is provided with a translucent portion for attenuating the zero-order diffracted light as shown in FIG. 19, so that the resolution can be further improved. Light emitted from the first eccentric first filter 74 illuminates the mask 76 obliquely as shown in FIG.
In the case of a 1: 1 L / S pattern, the transmitted light of the mask 76 is diffracted and mainly split into ± 1st order diffracted light and 0th order diffracted light. 0
The next light goes straight and reaches the point a of the pupil slit filter 78. The + 1st-order diffracted light reaches point b. The -1st-order diffracted light does not enter the pupil and does not participate in imaging. Since the 0th-order light is larger than the + 1st-order diffracted light, the resolution can be further increased by attenuating the light by the translucent film 85. In this embodiment, the translucent film 85 is used, but any means for attenuating only the zero-order light may be used.

【0080】図20は本発明の第6の実施例を示す概略
構成図である。なお、図17と同一部分には同一符号を
付して、その詳しい説明は省略する。本実施例と第5の
実施例とが異なる点は、2次光源に装着する光源フィル
タの形状である。
FIG. 20 is a schematic configuration diagram showing a sixth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. This embodiment differs from the fifth embodiment in the shape of the light source filter mounted on the secondary light source.

【0081】即ち、本実施例での光源フィルタは光軸を
挟んで対象なる位置に2つのアパーチャ81,82を設
けている(以下、2つ目フィルタと称す)。本実施例に
よると、解像特性は第5の実施例と同じであるが、1回
の露光が同期回転制御回路80にて2つ目フィルタ74
と瞳スリットフィルタ78を180度回転することによ
って終了することが異なる。第5の実施例のアパーチャ
81からの光量と、本実施例での1つのアパーチャから
の光量が等しければ、アパーチャが2つになり回転角度
が半分になるため、露光時間を半分にすることができ
る。
That is, the light source filter in this embodiment is provided with two apertures 81 and 82 at target positions with the optical axis interposed therebetween (hereinafter, referred to as a second filter). According to this embodiment, the resolution characteristic is the same as that of the fifth embodiment, but one exposure is performed by the synchronous rotation control circuit 80 by the second filter 74.
And the end by rotating the pupil slit filter 78 by 180 degrees. If the light amount from the aperture 81 in the fifth embodiment is equal to the light amount from one aperture in the present embodiment, the number of apertures becomes two and the rotation angle becomes half, so that the exposure time can be reduced by half. it can.

【0082】図21は本発明の第7の実施例を示す概略
構成図である。なお、図17と同一部分には同一符号を
付して、その詳しい説明は省略する。本実施例と第6の
実施例とが異なる点は、2次光源に装着する光源フィル
タの形状と瞳位置に装着するフィルタの形状である。
FIG. 21 is a schematic diagram showing a seventh embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. This embodiment differs from the sixth embodiment in the shape of the light source filter mounted on the secondary light source and the shape of the filter mounted on the pupil position.

【0083】即ち、本実施例での光源フィルタは光軸に
対して4回対称の位置に4つのアパーチャ81,82,
83,84を設けている(以下、4つ目フィルタと称
す)。また、瞳位置のフィルタは井桁状の開口を有して
いる(以下、瞳井桁フィルタと称す)。なお、瞳位置の
フィルタの形状としては、瞳位置における4つ目を接続
する開口であればよく、上記の井桁のように4つ目から
なる矩形の辺方向に沿って開口を設けたもの、或いは4
つ目の対角線方向に開口を設けたもの(この場合は十字
型開口となる)であってもよい。
That is, the light source filter in this embodiment has four apertures 81, 82,
83 and 84 (hereinafter, referred to as a fourth filter). Also, the filter at the pupil position has a grid-like aperture (hereinafter, referred to as a pupil grid filter). The shape of the filter at the pupil position may be any opening that connects the fourth at the pupil position, and the opening provided along the direction of the side of the fourth rectangle, such as the above-mentioned girder, Or 4
An opening provided in the second diagonal direction (in this case, a cross-shaped opening) may be used.

【0084】本実施例によると解像特性は第5の実施例
とほぼ同じであるが、1回の露光が同期回転制御回路8
0にて4つ目フィルタと瞳井桁フィルタを90度回転す
ることによって終了することが異なる。第5の実施例の
アパーチャからの光量と、本実施例での1つのアパーチ
ャからの光量が等しければ、アパーチャが4つになり回
転角度画1/4になるため、露光時間を1/4にするこ
とができる。
According to this embodiment, the resolution characteristic is almost the same as that of the fifth embodiment, but one exposure is performed by the synchronous rotation control circuit 8.
The end is different by rotating the fourth filter and the pupil digit filter by 90 degrees at 0. If the amount of light from the aperture of the fifth embodiment is equal to the amount of light from one aperture in the present embodiment, the number of apertures becomes four and the rotation angle image becomes 1/4, so that the exposure time is reduced to 1/4. can do.

【0085】上記第5〜第7の実施例においては、投影
光学系の瞳位置にスリット状の或いは井桁状のフィルタ
を設置するが、このフィルタの遮光部分では露光光が吸
収され熱に変わり、光学系を劣化させ、転写精度に大き
く影響を及ぼすという問題が生じる。図22は、特に第
5と第6の実施例での上記問題を解決するための瞳フィ
ルタの具体的構成を示している。図は瞳スリットフィル
タについての構成図である。91はスリット、92は傾
斜を有したミラーである。露光光が上から該瞳スリット
フィルタに入射すると、傾斜したミラー92に入射した
露光光は吸収されることなく反射される。反射された露
光光は光学系の外へ導かれ、光学系の外に配設された吸
収体によって吸収される。従って、露光光は光学系の中
で熱に変わることがないので転写精度を劣化させること
もない。
In the fifth to seventh embodiments, a slit-shaped or cross-shaped filter is provided at the pupil position of the projection optical system. At the light-shielding portion of this filter, the exposure light is absorbed and converted into heat. There is a problem that the optical system is deteriorated and the transfer accuracy is greatly affected. FIG. 22 shows a specific configuration of a pupil filter for solving the above-described problem particularly in the fifth and sixth embodiments. The figure shows the configuration of the pupil slit filter. Reference numeral 91 denotes a slit, and 92 denotes a mirror having an inclination. When the exposure light enters the pupil slit filter from above, the exposure light incident on the inclined mirror 92 is reflected without being absorbed. The reflected exposure light is guided to the outside of the optical system and is absorbed by an absorber provided outside the optical system. Therefore, since the exposure light does not change into heat in the optical system, the transfer accuracy does not deteriorate.

【0086】また、第5〜第7の実施例において、マス
クとしてハーフトーン位相シフトマスクを適用すること
によって、さらに焦点深度及び解像力を向上させること
が可能となる。図18の1点鎖線が上記3つの実施例に
加えハーフトーンマスクを用いて転写した場合の転写特
性を示している。通常のCrマスクを用いた場合に比べ
て焦点深度が向上していることが分かる。
In the fifth to seventh embodiments, by applying a halftone phase shift mask as a mask, the depth of focus and the resolving power can be further improved. The dashed line in FIG. 18 indicates the transfer characteristics when the transfer is performed using a halftone mask in addition to the three embodiments. It can be seen that the depth of focus is improved as compared with the case where a normal Cr mask is used.

【0087】また、上記の例では、4つ目照明フィルタ
と位相フィルタによってハーフトーンマスクを露光する
と効果が大きいことを示したが、他の位相シフトマス
ク、例えばシフタエッジ型位相シフトマスク、自己整合
型位相シフトマスクを用いても同様に大きな効果が得ら
れる。さらに、上記光学的原理を達成する他のマスク構
造でも構わない。
In the above example, the effect of exposing the halftone mask by the fourth illumination filter and the phase filter is large. However, other phase shift masks such as a shifter edge type phase shift mask and a self-alignment type The use of a phase shift mask also provides a great effect. Further, another mask structure that achieves the above optical principle may be used.

【0088】また、第5〜第7の実施例では、2次光源
の形状を決定するために光軸から偏心した少なくとも1
つのアパーチャを有するフィルタを用いたが、本発明を
限定するものではなく、ファイバ等の他の方法を用いて
もよい。
In the fifth to seventh embodiments, at least one eccentric lens from the optical axis is used to determine the shape of the secondary light source.
Although a filter having one aperture is used, the present invention is not limited to this, and another method such as a fiber may be used.

【0089】[0089]

【0090】[0090]

【発明の効果】以上説明したように本発明(請求項1)
によれば、2次光源として4つ目フィルタを用いると共
に、投影光学系の瞳位置に位相フィルタを配置すること
によって、パターンサイズに依存せず大きな焦点深度,
限界解像力向上効果を得ることができる。これに加え、
マスクにハーフトーンマスクや位相シフトマスクを用い
ことにより、上記効果をより大きくすることが可能であ
る。
As described above, the present invention (claim 1)
According to the method, by using a fourth filter as a secondary light source and arranging a phase filter at the pupil position of the projection optical system, a large depth of focus can be achieved regardless of the pattern size.
The effect of improving the limit resolution can be obtained. In addition to this
By using a halftone mask or a phase shift mask as the mask, the above-mentioned effect can be further enhanced.

【0091】また、本発明(請求項)によれば、2次
光源として、輪帯照明フィルタと4つ目照明フィルタと
の2種類のフィルタの構成を兼ね備えた特殊絞りを用い
ることにより、パターンサイズと方向の依存性を実用上
問題のないレベルまで低下させることができ、高い解像
性能と焦点深度向上効果が得られる。
Further, according to the present invention (claim 2 ), a special diaphragm having both types of filters, ie, an annular illumination filter and a fourth illumination filter, is used as a secondary light source, so that a pattern is formed. The dependence on size and direction can be reduced to a level that does not cause any practical problems, and high resolution performance and an effect of improving the depth of focus can be obtained.

【0092】また、本発明(請求項3〜5)によれば、
前述した請求項1〜3のように2次光源として4つ目フ
ィルタを用いて露光する場合のL/Sパターンの焦点深
度,限界解像力向上効果に加え、2次光源の中心付近の
光源強度を大きくすることによって、孤立抜きパターン
に対する焦点深度,解像力をも向上させることができ
る。その結果、チップサイズの大幅なシュリンクを達成
することが可能となる。また、本発明(請求項6,7
によれば、偏心したアパーチャを有する2次光源と瞳フ
ィルタを同期回転することにより、パターンの方向によ
らず、焦点深度を十分大きくすることが可能となる。
According to the present invention (claims 3 to 5 ),
In addition to the effect of improving the depth of focus of the L / S pattern and the limit resolution when exposing using the fourth filter as the secondary light source as described in claims 1 to 3, the light source intensity near the center of the secondary light source is also improved. By increasing the depth, the depth of focus and the resolving power of the isolated pattern can also be improved. As a result, it is possible to achieve a large shrink of the chip size. The present invention (claims 6 and 7 )
According to the method, by synchronously rotating the secondary light source having the eccentric aperture and the pupil filter, it is possible to sufficiently increase the depth of focus regardless of the direction of the pattern.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係わる投影露光装置を
示す概略構成図、
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention;

【図2】第1の実施例における4つ目フィルタの構成を
示す平面図、
FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a fourth filter according to the first embodiment;

【図3】第1の実施例におけるL/SサイズとDOFと
の関係を示す特性図、
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between L / S size and DOF in the first embodiment.

【図4】ハーフトーンマスクの典型的な断面構造を示す
図、
FIG. 4 is a view showing a typical cross-sectional structure of a halftone mask;

【図5】シフタ−エッジ型位相シフトマスクの典型的な
断面構造を示す図、、
FIG. 5 is a view showing a typical cross-sectional structure of a shifter-edge type phase shift mask;

【図6】自己整合型位相シフトマスクの典型的な断面構
造を示す図、
FIG. 6 is a view showing a typical sectional structure of a self-alignment type phase shift mask;

【図7】第2の実施例に用いた位相フィルタの概略構成
を示す斜視図、
FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration of a phase filter used in a second embodiment;

【図8】第2の実施例におけるL/SサイズとDOFと
の関係を示す特性図、
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between L / S size and DOF in the second embodiment;

【図9】第3の実施例に用いた輪帯を有する4つ目フィ
ルタの構成を示す図、
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a fourth filter having an annular zone used in the third embodiment;

【図10】輪帯を有する4つ目フィルタの別の例を示す
図、
FIG. 10 is a diagram showing another example of a fourth filter having an annular zone.

【図11】仮想的な輪帯を有する4つ目フィルタの構成
を示す図、
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a fourth filter having a virtual ring zone;

【図12】第3の実施例における縦横L/SサイズとD
OFとの関係を示す特性図、
FIG. 12 is a view showing the relationship between L / S size and L / S size in the third embodiment.
A characteristic diagram showing a relationship with OF;

【図13】第3の実施例における斜めL/SサイズとD
OFとの関係を示す特性図、
FIG. 13 shows oblique L / S size and D in the third embodiment.
A characteristic diagram showing a relationship with OF;

【図14】第4の実施例に用いた5つ目フィルタの構成
を示す図、
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a fifth filter used in the fourth embodiment;

【図15】第4の実施例におけるL/SサイズとDOF
との関係を示す特性図、
FIG. 15 shows L / S size and DOF in the fourth embodiment.
Characteristic diagram showing the relationship with

【図16】第4の実施例における抜きパターンサイズと
DOFとの関係を示す特性図、
FIG. 16 is a characteristic diagram showing a relationship between a punch pattern size and DOF in the fourth embodiment.

【図17】第5の実施例に係わる投影露光装置を示す概
略構成図、
FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus according to a fifth embodiment;

【図18】第5の本実施例におけるL/SサイズとDO
Fとの関係を示す特性図、
FIG. 18 shows L / S size and DO in the fifth embodiment.
A characteristic diagram showing a relationship with F;

【図19】第5の実施例の作用を説明するための模式
図、
FIG. 19 is a schematic diagram for explaining the operation of the fifth embodiment;

【図20】第6の実施例に係わる投影露光装置を示す概
略構成図、
FIG. 20 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus according to a sixth embodiment;

【図21】第7の実施例に係わる投影露光装置を示す概
略構成図、
FIG. 21 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus according to a seventh embodiment;

【図22】発熱を抑えた瞳フィルタの具体的構成例を示
す斜視図、
FIG. 22 is a perspective view showing a specific configuration example of a pupil filter that suppresses heat generation.

【図23】従来の投影露光装置を示す概略構成図、FIG. 23 is a schematic configuration diagram showing a conventional projection exposure apparatus.

【図24】従来装置の問題点を説明するための図、FIG. 24 is a diagram for explaining a problem of the conventional device;

【図25】開口絞りの代わりに用いるフィルタの例を示
す図、
FIG. 25 is a diagram showing an example of a filter used in place of an aperture stop,

【図26】従来装置におけるパターンサイズと焦点深度
との関係を示す特性図、
FIG. 26 is a characteristic diagram showing a relationship between a pattern size and a depth of focus in a conventional device;

【図27】4つ目フィルタとL/Sの方向との関係を示
す図、
FIG. 27 is a diagram showing a relationship between a fourth filter and the direction of L / S.

【図28】4つ目フィルタとL/Sの方向との関係を示
す図、
FIG. 28 is a diagram showing a relationship between a fourth filter and the direction of L / S.

【図29】L/Sに対して45度の方向性を有する場合
のパターンサイズと焦点深度との関係を示す特性図。
FIG. 29 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a pattern size and a depth of focus when the L / S has a directionality of 45 degrees.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ランプ、 2…楕円反射
鏡、3…楕円反射鏡2の第2焦点、 4…インプ
ットレンズ、5…オプチカルインテグレータ、 6
…アウトプットレンズ、7…コリメーションレンズ、
8…レチクル(マスク)、9′…特殊絞り、
10…フィルタ、11,12…コー
ルドミラー、 13…ランプハウス、14…投影
光学系、 15…ウエハ、16′…フ
ィルタ、。 20…4つ目フィルタ、2
1,51,61…光軸、 22,52,62
…光透過部、23,53,63…遮光部、 3
0…透光性基板、31…半透明膜、
34…透明膜、36…不透明膜、
37…位相シフタ、40…位相フィルタ(瞳フィル
タ)、 50…輪帯を有する4つ目フィルタ、60…5
つ目フィルタ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lamp, 2 ... Elliptical reflecting mirror, 3 ... Second focus of elliptical reflecting mirror 2, 4 ... Input lens, 5 ... Optical integrator, 6
... output lens, 7 ... collimation lens,
8: reticle (mask), 9 ': special aperture,
10: Filter, 11, 12: Cold mirror, 13: Lamp house, 14: Projection optical system, 15: Wafer, 16 ': Filter. 20 ... Fourth filter, 2
1, 51, 61 ... optical axis, 22, 52, 62
… Light transmitting part, 23, 53, 63… light shielding part, 3
0: translucent substrate, 31: translucent film,
34: transparent film, 36: opaque film,
37: phase shifter, 40: phase filter (pupil filter), 50: fourth filter having an annular zone, 60: 5
First filter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉虫 秀一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 堀岡 啓治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−91662(JP,A) 特開 平3−11345(JP,A) 特開 平4−76551(JP,A) 特開 平2−140743(JP,A) 特開 平5−67558(JP,A) 特開 平4−267515(JP,A) 特開 平3−27516(JP,A) 特開 平5−181256(JP,A) 特開 平5−166700(JP,A) 特開 平5−47628(JP,A) 米国特許4890309(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shuichi Tamamushi 1 Kosaka Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Keiji Horioka 1 Kokomu-Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Address Toshiba Research Institute, Inc. (56) References JP-A-61-91662 (JP, A) JP-A-3-11345 (JP, A) JP-A-4-76551 (JP, A) JP-A-2- 140743 (JP, A) JP-A-5-67558 (JP, A) JP-A-4-267515 (JP, A) JP-A-3-27516 (JP, A) JP-A-5-181256 (JP, A) JP-A-5-166700 (JP, A) JP-A-5-47628 (JP, A) U.S. Pat. No. 4,890,309 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】マスクのパターンを投影光学系を介してウ
ェハ上に投影露光する投影露光装置において、 前記マスクを照明する光源として、該光源の射出面内強
度分布を光軸に対して4回対称で且つ光軸から外れた4
つの領域にて強度大とせしめ、 前記投影光学系の瞳位置に、露光光に対する透光性を有
する基板を配置し、該基板の厚さ又は屈折率に分布を持
たせたことを特徴とする投影露光装置。
1. A projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a mask onto a wafer via a projection optical system, wherein a light source for illuminating the mask is provided with an intensity distribution in an emission plane of the light source four times with respect to an optical axis. Symmetric and off-axis 4
The intensity is increased in one region, a substrate having a light-transmitting property with respect to exposure light is arranged at a pupil position of the projection optical system, and the thickness or the refractive index of the substrate has a distribution. Projection exposure equipment.
【請求項2】光源からの光を集光する第1集光光学系
と、この第1集光光学系で集光された光を均一化する均
一化光学系と、この均一化光学系の出射側の光源面位置
に設けられた特殊絞りと、この特殊絞りを介して得られ
る光を集光してマスクに照射する第2集光光学系と、マ
スクを透過した光をウェハ上に投影する投影光学系とを
具備し、マスクに形成されたパターンをウェハ上に転写
する投影露光装置において、 前記特殊絞りは、光軸を中心とする同心円上に略図形の
中心があり、光源面内の強度分布を光軸に対して4回対
称で且つ光軸から外れた4つの領域にて強度大とせしめ
る4箇所の比較的動径方向が広い領域と、これら4つの
領域を結合させる比較的動径方向が狭い領域からなるも
のであることを特徴とする投影露光装置。
2. A first condensing optical system for condensing light from a light source, a homogenizing optical system for homogenizing light condensed by the first condensing optical system, and a A special stop provided at the light source surface position on the emission side, a second condensing optical system for condensing light obtained through the special stop and irradiating the light to the mask, and projecting light transmitted through the mask onto the wafer A projection optical system for transferring a pattern formed on a mask onto a wafer, wherein the special stop has a center of a substantially figure on a concentric circle centered on an optical axis, and is located within a light source plane. Are relatively four times symmetrical with respect to the optical axis, and the intensity is increased in four regions off the optical axis. A projection exposure apparatus comprising a region whose radial direction is narrow.
【請求項3】マスクのパターンを投影光学系を介してウ
ェハ上に投影露光する投影露光装置において、 前記マスクを照明する光源として、該光源の射出面内強
度分布を光軸に対して4回対称で光軸から外れた4つの
領域にて強度大とし、且つ光源の中心部分の強度を大と
し、 前記マスクとして、透光性基板上に半透明膜のパターン
が形成され、該半透明膜を通過する光の透光性基板を通
過する光に対する位相差が、 180×(2n+1)±30(度):nは整数、 の範囲を満たすものを用いたことを特徴とする投影露光
装置。
3. A projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a mask onto a wafer via a projection optical system, wherein a light source for illuminating the mask is provided with an intensity distribution in an emission plane of the light source four times with respect to an optical axis. The intensity is increased in four regions symmetrically off the optical axis, and the intensity of the central portion of the light source is increased. As the mask, a pattern of a translucent film is formed on a translucent substrate. A projection exposure apparatus characterized in that a phase difference of light passing through the light-transmitting substrate with respect to light passing through the light-transmitting substrate satisfies the following range : 180 × (2n + 1) ± 30 (degrees): n is an integer.
【請求項4】マスクのパターンを投影光学系を介してウ
ェハ上に投影露光する投影露光装置において、 前記マスクを照明する光源として、該光源の射出面内強
度分布を光軸に対して4回対称で光軸から外れた4つの
領域にて強度大とし、且つ光源の中心部分の強度を大と
し、 前記マスクとして、透光性基板上に遮光性膜によってパ
ターンが形成され、該遮光膜によるパターンの周囲又は
周囲を除く部分に透光性膜を配設し、該透光性膜を通過
する光の透光性基板を通過する光に対する位相差が、 180×(2n+1)±30(度):nは整数、 の範囲を満たすものを用いたことを特徴とする投影露光
装置。
4. A projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a mask onto a wafer via a projection optical system, wherein a light source for illuminating the mask is provided with an intensity distribution in an emission plane of the light source four times with respect to an optical axis. The intensity is increased in four regions symmetrically off the optical axis, and the intensity of the central part of the light source is increased. As the mask, a pattern is formed by a light-shielding film on a light-transmitting substrate. A light-transmitting film is provided around the pattern or at a portion other than the periphery, and a phase difference between light passing through the light-transmitting film and light passing through the light-transmitting substrate is 180 × (2n + 1) ± 30 (degrees). ): A projection exposure apparatus wherein n satisfies the following range :
【請求項5】マスクのパターンを投影光学系を介してウ
ェハ上に投影露光する投影露光装置において、 前記マスクを照明する光源として、該光源の射出面内強
度分布を光軸に対して4回対称で且つ光軸から外れた4
つの領域にて強度大とし、且つ2次光源の中心部分の強
度を大とし、 前記マスクとして、透光性基板上に透光性膜によって少
なくとも一部にパターンが形成され、該透光膜によるパ
ターンを通過する光の透光性基板を通過する光に対する
位相差が、 180×(2n+1)±30(度):nは整数、 の範囲を満たすものを用いたことを特徴とする投影露光
装置。
5. A projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a mask onto a wafer via a projection optical system, wherein a light source for illuminating the mask is provided with an intensity distribution in an emission plane of the light source four times with respect to an optical axis. Symmetric and off-axis 4
And the intensity of the central portion of the secondary light source is increased in at least one region, and a pattern is formed at least in part by a light-transmitting film on the light-transmitting substrate as the mask. A projection exposure apparatus, wherein a phase difference between light passing through a pattern and light passing through a light-transmitting substrate satisfies the following range : 180 × (2n + 1) ± 30 (degrees): n is an integer. .
【請求項6】マスクのパターンを投影光学系を介してウ
ェハ上に投影露光する投影露光装置において、 前記マスクを照明する光源の強度分布を、光軸から外れ
た1つの領域又は光軸を挟んで対称な2つの領域にて強
度大とし、 前記投影光学系の瞳の透過率分布を、該瞳上で前記光源
の強度大となる領域を含む瞳の直径方向に沿って透過率
大とし、 前記光源の強度分布と前記瞳の透過率分布を露光中に光
軸を中心として同期回転させることを特徴とする投影露
光装置。
6. A projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a mask onto a wafer through a projection optical system, wherein an intensity distribution of a light source illuminating the mask is interposed between one area or an optical axis deviated from an optical axis. In the two regions symmetrical in intensity, the transmittance distribution of the pupil of the projection optical system, the transmittance along the diameter direction of the pupil including the region where the intensity of the light source is high on the pupil, A projection exposure apparatus, wherein the intensity distribution of the light source and the transmittance distribution of the pupil are synchronously rotated about an optical axis during exposure.
【請求項7】マスクのパターンを投影光学系を介してウ
ェハ上に投影露光する投影露光装置において、 前記マスクを照明する光源の強度分布を、光軸に対して
4回対称で且つ光軸から外れた4つの領域にて強度大と
し、 前記投影光学系の瞳の透過率分布を、該瞳上で前記光源
の強度大となる4つの領域からなる矩形の辺方向又は対
角線方向に透過率大とし、 前記光源の強度分布と前記瞳の透過率分布を露光中に光
軸を中心として同期回転させることを特徴とする投影露
光装置。
7. A projection exposure apparatus for projecting and exposing a pattern of a mask onto a wafer via a projection optical system, wherein an intensity distribution of a light source for illuminating the mask is four-fold symmetrical with respect to an optical axis and from an optical axis. The intensity is increased in the four deviated areas, and the transmittance distribution of the pupil of the projection optical system is increased in the side direction or the diagonal direction of the rectangle including the four areas in which the intensity of the light source is increased on the pupil. Wherein the intensity distribution of the light source and the transmittance distribution of the pupil are synchronously rotated about an optical axis during exposure.
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