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JP2002110529A - Projection exposure apparatus and microdevice manufacturing method using the apparatus - Google Patents

Projection exposure apparatus and microdevice manufacturing method using the apparatus

Info

Publication number
JP2002110529A
JP2002110529A JP2000303724A JP2000303724A JP2002110529A JP 2002110529 A JP2002110529 A JP 2002110529A JP 2000303724 A JP2000303724 A JP 2000303724A JP 2000303724 A JP2000303724 A JP 2000303724A JP 2002110529 A JP2002110529 A JP 2002110529A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
illumination
mask
reticle
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000303724A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Goto
明弘 後藤
Masato Shibuya
眞人 渋谷
Shigeru Hirukawa
茂 蛭川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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 Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2000303724A priority Critical patent/JP2002110529A/en
Publication of JP2002110529A publication Critical patent/JP2002110529A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い均一性を有する照明光によりレチクルのパ
ターンを感光性基板に高精度に転写できる投影露光装置
及びこの装置を用いたマイクロデバイス製造方法を提供
すること。 【解決手段】所定のパターンが形成されたレチクル3を
照明するための照明光学系1と、照明光学系1により照
明されたレチクル3のパターン像を感光性基板9に投影
露光するための投影光学系8と、投影光学系8に対して
レチクル3と感光性基板9とを走査させる走査装置MT
とを有し、照明光学系1は、投影光学系8の結像面と光
学的に共役な所定位置130を挟んで光源LS側とレチ
クル3側との少なくとも一方の位置に照明光の光強度分
布を調整する光制限部材A1を有し、光制限部材A1
は、所定位置から光制限部材A1までの距離Dが所定の
条件を満足する。
An object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of transferring a reticle pattern onto a photosensitive substrate with high accuracy by illuminating light having high uniformity, and a method for manufacturing a micro device using the apparatus. An illumination optical system for illuminating a reticle having a predetermined pattern formed thereon, and a projection optical system for projecting and exposing a pattern image of the reticle illuminated by the illumination optical system to a photosensitive substrate. System 8 and a scanning device MT for scanning the reticle 3 and the photosensitive substrate 9 with respect to the projection optical system 8.
The illumination optical system 1 has a light intensity of the illumination light at at least one of the light source LS side and the reticle 3 side with a predetermined position 130 optically conjugate with the imaging plane of the projection optical system 8 interposed therebetween. A light limiting member A1 for adjusting the distribution;
The distance D from the predetermined position to the light restricting member A1 satisfies a predetermined condition.

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、例えば半導体素
子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子、マイク
ロマシーン又は薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造する
ためのリソグラフィエ程でマスクパターンを基板上に転
写するために使用される投影露光装置及びこの装置を用
いるマイクロデバイス製造方法に関する。
The present invention relates to a method for transferring a mask pattern onto a substrate in a lithography process for manufacturing a device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, a plasma display device, a micro machine or a thin film magnetic head. The present invention relates to a projection exposure apparatus used for a semiconductor device and a microdevice manufacturing method using the apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】投影光学系を大型化することなく、露光
フィールド(ウエハ上の各ショット領域)を大きくし
て、露光工程のスループットを高めるために、投影光学
系に対してマスクとしてのレチクルと感光性基板として
のウエハとを同期走査するステップ・アンド・スキャン
方式等の走査露光型の投影露光装置(以下、「走査型露
光装置」と言う。)が開発されている。この種の走査型
露光装置においては、ウエハ上の各点の積算露光量は、
走査方向に対しては積分効果によって平均化されるが、
走査方向に直交する非走査方向に対しては、例えばスリ
ット状の照明領域内の非走査方向への照度むらの影響が
そのまま現れてしまう。また、投影露光装置が有する照
明光学系は、そのレンズ成分の収差や製造誤差等に起因
して照度むらを生じることがある。
2. Description of the Related Art In order to increase the exposure field (each shot area on a wafer) and increase the throughput of an exposure process without increasing the size of a projection optical system, a reticle as a mask is required for the projection optical system. 2. Description of the Related Art A scanning exposure type projection exposure apparatus (hereinafter, referred to as a "scanning exposure apparatus"), such as a step-and-scan method, for synchronously scanning a wafer as a photosensitive substrate has been developed. In this type of scanning exposure apparatus, the integrated exposure amount at each point on the wafer is
Averaged by the integration effect in the scanning direction,
In the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction, for example, the influence of the uneven illuminance in the non-scanning direction in the slit-shaped illumination area appears as it is. Further, the illumination optical system included in the projection exposure apparatus may cause uneven illuminance due to aberration of lens components, manufacturing errors, and the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ウエハまでの露光光の
光路上で光学部材又は光学系の光学特性の変動、例えば
透過率の変動を生じさせることで、ウエハ上での積算露
光量の均一性を高めることができる。これにより、照度
むらをある程度補正できる。しかし、透過率の変動等を
生じさせると、テレセントリシティの崩れ(以下、「テ
レセントリシティずれ」という。)や、ある像高におけ
る所定開口数の光束(以下、「σ光束」という。)内の
光量の不均一性を生じてしまう。
The variation of the optical characteristics of the optical member or the optical system, for example, the variation of the transmittance on the optical path of the exposure light to the wafer causes the uniformity of the integrated exposure amount on the wafer. Can be increased. Thereby, illuminance unevenness can be corrected to some extent. However, when a change in transmittance or the like is caused, the telecentricity collapses (hereinafter, referred to as “telecentricity deviation”) or a light flux having a predetermined numerical aperture at a certain image height (hereinafter, referred to as “σ light flux”). This causes non-uniformity in the amount of light inside.

【0004】テレセントリシティずれやσ光束内の光量
の不均一性は照明光の均一性を損なうので、レチクルパ
ターンの転写精度を低下させてしまう。このため、最終
製品の歩留まりも低下する。また、近年、投影露光装置
に要求される解像力等の性能は、理論的に算出される限
界に極めて近付いている。一般に良く知られているよう
に、レチクルのパターンにより、最適な光学系の定数
(投影レンズの開口数、照明系の開口数等)の設定値は
異なるが、装置能力の理論的限界付近で露光が行なわれ
ている関係上、当然の事ながら装置側には、マスクのパ
ターンに合わせて最適な光学系の定数が選択出来る事が
求められる。
[0004] Telecentricity deviation and non-uniformity of the amount of light in the sigma beam impair the uniformity of the illuminating light, thereby lowering the transfer accuracy of the reticle pattern. Therefore, the yield of the final product also decreases. In recent years, the performance such as the resolving power required for a projection exposure apparatus has come very close to the theoretically calculated limit. As is generally well known, the optimal set values of the constants of the optical system (the numerical aperture of the projection lens, the numerical aperture of the illumination system, etc.) differ depending on the reticle pattern. As a matter of course, the apparatus side is required to be able to select an optimum optical system constant according to the mask pattern.

【0005】このため、開口絞りとして円形以外の絞り
を用いる場合がある。例えば、図18(a)に示す様な
輪帯状の絞りや、図18(b)に示す様な複数開口の絞
りである。図18(a),(b)の開口絞りについて、
簡単に解説する。レチクルのパターンが微細になり、装
置の解像限界付近にて露光がおこなわれるようになる
と、照明系の開口絞りから発した光束のうち、解像に寄
与するのは、開口絞りの周辺部から発した光のみにな
り、開口の中央部から発した光は像のコントラストを下
げるだけの働きしか持たなくなる。換言すると、レチク
ルの情報をウエハに伝達する際、情報伝達のエネルギー
を与えるのは開口絞りの周辺部から発した光のみであ
り、開口の中央部から発した光はいわばノイズを発生す
るだけになってしまうという事になる。従って、開口絞
り中央部からは光を発しないほうが望ましいといえる。
この様な発想から、図18(a)の様な絞りが考案され
た。図18(b)に示す絞りは、更に解像するパターン
を縦方向のラインと横方向のラインのみに限定した場合
の絞りである。この場合は、更に、開口絞りの上下、左
右から発する光もノイズにしかならない。その為、開口
絞りの上下、左右も更に遮光する図18(b)に示す様
な絞りが考案された。
For this reason, a stop other than a circular stop may be used as the aperture stop. For example, a ring-shaped diaphragm as shown in FIG. 18A or a multi-aperture diaphragm as shown in FIG. 18B. Regarding the aperture stops in FIGS. 18A and 18B,
I will explain briefly. When the reticle pattern becomes finer and exposure is performed near the resolution limit of the device, of the luminous flux emitted from the aperture stop of the illumination system, the light that contributes to the resolution is from the periphery of the aperture stop. Only the emitted light is emitted, and the light emitted from the central part of the opening has only a function of lowering the contrast of the image. In other words, when transmitting the information of the reticle to the wafer, only the light emitted from the periphery of the aperture stop gives energy for information transmission, and the light emitted from the center of the aperture only generates noise, so to speak. It will be. Therefore, it can be said that it is desirable not to emit light from the center of the aperture stop.
From such an idea, an aperture as shown in FIG. 18A has been devised. The stop shown in FIG. 18B is a stop in the case where the pattern to be resolved is further limited to only vertical lines and horizontal lines. In this case, light emitted from the upper, lower, left and right sides of the aperture stop is merely noise. For this reason, a diaphragm as shown in FIG. 18B has been devised which further shields the upper, lower, left and right sides of the aperture diaphragm.

【0006】この様な円形開口でない開口の場合、フラ
イアイレンズの透過光量の一部分のみを使用し、光軸近
辺の中央部分を含む多くの部分で変形開口絞りにより遮
光されてしまう。このため、上述のσ光束内の光量の不
均一性やテレセントリシティずれの問題が生ずる。従っ
て、レチクルのパターンを感光性基板に高精度にするこ
とが困難である。
In the case of such an aperture which is not a circular aperture, only a part of the transmitted light amount of the fly-eye lens is used, and light is blocked by a modified aperture stop in many parts including a central part near the optical axis. For this reason, the above-mentioned problems of non-uniformity of the light amount in the σ beam and deviation of telecentricity occur. Therefore, it is difficult to make the pattern of the reticle highly accurate on the photosensitive substrate.

【0007】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、高い均一性を有する照明光によりレチクルのパ
ターンを感光性基板に高精度に転写できる投影露光装置
及びこの装置を用いたマイクロデバイス製造方法を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and a projection exposure apparatus capable of transferring a reticle pattern onto a photosensitive substrate with high accuracy by using illumination light having high uniformity, and a micro device using the apparatus. It is intended to provide a manufacturing method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を添付図面に対応づけて説明すると、請求項1に
係る発明は、所定のパターンが形成されたマスクを照明
するための照明光学系1と、前記照明光学系1により照
明された前記マスク3のパターン像を感光性基板9に投
影露光するための投影光学系8と、前記投影光学系8に
対して前記マスク3と前記感光性基板9とを走査させる
走査装置MTとを有し、前記照明光学系1は、前記投影
光学系8の結像面と光学的に共役な所定位置を挟んで光
源1側とマスク9側との少なくとも一方の位置に照明光
の光強度分布を調整する光制限部材A1を有し、前記光
制限部材A1は、前記所定位置から前記光制限部材A1
までの距離Dが以下の条件を満たすように照明光路中に
配置されることを特徴とする投影露光装置を提供する。
Means for solving the above problems will be described with reference to the accompanying drawings. The invention according to claim 1 is an illumination optical system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed. A projection optical system 8 for projecting and exposing a pattern image of the mask 3 illuminated by the illumination optical system 1 onto a photosensitive substrate 9; A scanning device MT for scanning the transparent substrate 9, wherein the illumination optical system 1 is located between the light source 1 side and the mask 9 side with a predetermined position optically conjugate with the imaging plane of the projection optical system 8. A light limiting member A1 for adjusting the light intensity distribution of the illuminating light at at least one of the positions.
A projection exposure apparatus characterized in that the projection exposure apparatus is arranged in an illumination light path such that a distance D to the illumination light path satisfies the following condition.

【0009】 [0009]

【0010】ここで、 Wx:前記感光性基板9に形成される露光視野の長手方
向の長さ, NAill:前記投影光学系8の感光性基板側(像側)にお
ける前記照明光学系1の開口数の最大値, M:前記所定位置から前記投影光学系8の結像面までの
結像倍率.
Here, Wx: the length in the longitudinal direction of the exposure field formed on the photosensitive substrate 9, NA ill : the illumination optical system 1 on the photosensitive substrate side (image side) of the projection optical system 8. Maximum value of numerical aperture, M: imaging magnification from the predetermined position to the imaging plane of the projection optical system 8.

【0011】また、請求項2に係る発明は、所定のパタ
ーンが形成されたマスク3を照明するための照明光学系
1と、前記照明光学系1により照明された前記マスク3
のパターン像を感光性基板9に投影露光するための投影
光学系8と、前記投影光学系8に対して前記マスク3と
前記感光性基板9とを走査させる走査装置MTとを有
し、前記照明光学系1は、前記投影光学系8の結像面と
光学的に共役な所定位置を挟んで光源1側の第1の位置
に配置された第1光制限部材A1とマスク3側の第2の
位置に配置された第2光制限部材B1とを有し、前記第
1及び第2光制限部材A1、B1は照明光の光強度分布
を調整することを特徴とする投影露光装置を提供する。
The invention according to claim 2 is an illumination optical system 1 for illuminating a mask 3 on which a predetermined pattern is formed, and the mask 3 illuminated by the illumination optical system 1.
A projection optical system 8 for projecting and exposing the pattern image on the photosensitive substrate 9, and a scanning device MT for scanning the mask 3 and the photosensitive substrate 9 with respect to the projection optical system 8, The illumination optical system 1 includes a first light restricting member A1 disposed at a first position on the light source 1 side with a predetermined position optically conjugate with the imaging plane of the projection optical system 8 and a first light restricting member A1 on the mask 3 side. And a second light restricting member B1 disposed at the position No. 2 and wherein the first and second light restricting members A1 and B1 adjust the light intensity distribution of the illumination light. I do.

【0012】また、請求項3に係る発明においては、第
1光制限部材A1は前記第1位置を通り前記照明光学系
1の光軸AXを横切る第1面PL1に沿って対向的に設
けられた一対の第1減光要素A1,A3を有し、第2光
制限部材B1は前記第2位置を通り前記照明光学系1の
光軸AXを横切る第2面PL2に沿って対向的に設けら
れた一対の第2減光要素B1,B3を有することが望ま
しい。
In the invention according to claim 3, the first light restricting member A1 is provided to face the first surface PL1 passing through the first position and crossing the optical axis AX of the illumination optical system 1. And a second light limiting member B1 is provided to face the second surface PL2 passing through the second position and crossing the optical axis AX of the illumination optical system 1. It is desirable to have a pair of second dimming elements B1, B3.

【0013】また、請求項4に係る発明においては、第
1光制限部材A1及び第2光制限部材B1は所定位置に
対して互いに等しい距離Dで配置されることが望まし
い。
Further, in the invention according to claim 4, it is desirable that the first light restricting member A1 and the second light restricting member B1 are arranged at an equal distance D to a predetermined position.

【0014】また、請求項5に係る発明では、所定のパ
ターンが形成されたマスク3を照明するための照明光学
系1と、前記照明光学系1により照明された前記マスク
3のパターン像を感光性基板9に投影露光するための投
影光学系8と、前記投影光学系8に対して前記マスク3
と前記感光性基板9とを走査させる走査装置MTとを有
し、前記照明光学系1は、前記マスク3に対する照明条
件を変更する変更装置MT1,116,MT2,128
と、前記変更装置MT1,116,MT2,128によ
る照明条件の変更に応じて前記投影光学系8の結像面と
光学的に共役な所定位置を挟んで光源1側とマスク3側
の少なくとも一方の位置での照明光の光強度分布を調整
する光制限部材A1等を有することが望ましい。
In the invention according to claim 5, an illumination optical system 1 for illuminating a mask 3 on which a predetermined pattern is formed, and a pattern image of the mask 3 illuminated by the illumination optical system 1 is exposed. A projection optical system 8 for projecting and exposing a transparent substrate 9 and the mask 3 with respect to the projection optical system 8.
And a scanning device MT for scanning the photosensitive substrate 9, and the illumination optical system 1 includes changing devices MT 1, 116, MT 2, 128 for changing illumination conditions for the mask 3.
And at least one of the light source 1 side and the mask 3 side with a predetermined position optically conjugate with the imaging plane of the projection optical system 8 in response to the change of the illumination condition by the change devices MT1, 116, MT2, 128. It is desirable to have a light limiting member A1 or the like that adjusts the light intensity distribution of the illumination light at the position.

【0015】また、請求項6に係る発明では、基板9上
に感光材料を塗布する工程と、前記投影露光装置を介し
て前記マスク3のパターンの像を前記基板9上に投影す
る工程と、前記基板9上の前記感光材料を現像する工程
と、該現像後の感光材料をマスクとして前記基板9上に
所定の回路パターンを形成する工程とを有することを特
徴とするマイクロデバイスの製造方法を提供する。
Further, in the invention according to claim 6, a step of applying a photosensitive material on the substrate 9 and a step of projecting an image of the pattern of the mask 3 on the substrate 9 via the projection exposure apparatus; Developing the photosensitive material on the substrate 9; and forming a predetermined circuit pattern on the substrate 9 using the developed photosensitive material as a mask. provide.

【0016】また、請求項7に係る発明では、照明光学
系1を用いて所定のパターンが形成されたマスク3を照
明する照明工程と、前記マスク3のパターン像を感光性
基板9に投影する投影光学系8に対して前記マスク3と
前記感光性基板9とを走査させることによって前記マス
ク3のパターン像を感光性基板9に走査露光する走査露
光工程を含み、前記照明工程は、前記マスク3に対する
照明条件を変更する変更工程と、前記変更工程による照
明条件の変更に応じて前記投影光学系8の結像面と光学
的に共役な位置またはその近くに配置された光制限部材
A1等を用いて照明光の光強度分布を調整する調整工程
を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法を
提供する。
In the invention according to claim 7, an illumination step of illuminating the mask 3 on which a predetermined pattern is formed using the illumination optical system 1, and projecting a pattern image of the mask 3 onto the photosensitive substrate 9. A scanning exposure step of scanning and exposing a pattern image of the mask 3 to the photosensitive substrate 9 by causing the projection optical system 8 to scan the mask 3 and the photosensitive substrate 9; And a light restricting member A1 disposed at or near a position optically conjugate with the imaging plane of the projection optical system 8 in response to the change of the illumination condition in the change step. And a method for manufacturing a microdevice, comprising an adjusting step of adjusting the light intensity distribution of the illumination light using the method.

【0017】また、請求項8に係る発明では、前記調整
工程は、前記感光性基板9での露光量むらを補正するた
めに、前記光制限部材A1等によって前記感光性基板9
での光強度分布を調整することが望ましい。
Further, in the invention according to claim 8, in the adjusting step, the photosensitive substrate 9 is corrected by the light restricting member A1 or the like in order to correct the exposure unevenness on the photosensitive substrate 9.
It is desirable to adjust the light intensity distribution at the point.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0019】(第1実施形態)図1は第1の実施の形態
にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。な
お、図1において、投影光学系を構成する投影光学系8
の光軸AXに平行にZ軸を、光軸AXに垂直な面内にお
いて図1の紙面に平行にY軸を、紙面に垂直にX軸を設
定している。また、投影光学系8の物体面には所定の回
路パターンが形成された投影原版としてレチクル(マス
ク)3が配置され、投影光学系8の像面には、基板とし
てのフォトレジストが塗布されたウエハ9が配置されて
いる。
(First Embodiment) FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a first embodiment. In FIG. 1, a projection optical system 8 constituting the projection optical system
Are set parallel to the optical axis AX, the Y axis is set parallel to the plane of FIG. 1 in the plane perpendicular to the optical axis AX, and the X axis is perpendicular to the plane of FIG. A reticle (mask) 3 is disposed as a projection master having a predetermined circuit pattern formed on an object surface of the projection optical system 8, and a photoresist as a substrate is applied to an image surface of the projection optical system 8. A wafer 9 is arranged.

【0020】光源LSから供給された露光用照明光は照
明ユニット1Aを介した後、リレー光学系(結像光学
系)2を透過して、所定のパターンが形成されたレチク
ル3を均一に照明する。なお、光源LSから照明ユニッ
ト1Aまでの光路には、必要に応じて光路を偏向するた
めの1つ又は複数の折り曲げミラーが配置される。ま
た、光源LSと投影露光装置本体とが別体である場合に
は、光源LSからの光の向きを常に投影露光装置本体へ
向ける自動追尾ユニットや、光源LSからの光の光束断
面形状を所定のサイズ・形状に整形するための整形光学
系、光量調整部などの光学系が配置される。
The exposure illumination light supplied from the light source LS passes through the illumination unit 1A and then passes through the relay optical system (imaging optical system) 2 to uniformly illuminate the reticle 3 on which a predetermined pattern is formed. I do. In the optical path from the light source LS to the illumination unit 1A, one or a plurality of bending mirrors for deflecting the optical path as necessary are arranged. When the light source LS and the projection exposure apparatus main body are separate bodies, an automatic tracking unit that always directs the direction of the light from the light source LS to the projection exposure apparatus main body, or a light beam cross-sectional shape of the light from the light source LS is specified. An optical system such as a shaping optical system and a light amount adjusting unit for shaping to the size and shape of the above is arranged.

【0021】また、照明ユニット1Aは、後述するよう
に例えばフライアイレンズや内面反射型インテグレータ
からなり所定のサイズ・形状の面光源を形成するオプテ
ィカルインテグレータや、レチクル3上での照明領域の
サイズ・形状を規定するための視野絞り(スキャンスリ
ット又はレチクルブラインド)などの光学系を有する。
The illumination unit 1A includes, for example, an optical integrator formed of a fly-eye lens or an internal reflection type integrator to form a surface light source of a predetermined size and shape, and a size of an illumination area on the reticle 3 as described later. It has an optical system such as a field stop (scan slit or reticle blind) for defining the shape.

【0022】ここで、リレー光学系2は、前群2Aと後
群2Bの2つのレンズ群を有し、このリレー光学系によ
って、照明ユニット1A中の視野絞り130のスリット
形状の開口部の像がマスク3上に投影される。従って、
リレー光学系2は、視野絞りを結像する結像光学系とし
て機能する。
Here, the relay optical system 2 has two lens groups of a front group 2A and a rear group 2B, and an image of a slit-shaped opening of the field stop 130 in the illumination unit 1A is formed by the relay optical system. Is projected on the mask 3. Therefore,
The relay optical system 2 functions as an imaging optical system that forms an image of the field stop.

【0023】レチクル3は、レチクルホルダ4を介し
て、レチクルステージ5上においてXY平面に平行に保
持されている。レチクル3には転写すべきパターンが形
成されており、パターン領域全体のうちX方向に沿って
長辺を有し且つY方向に沿って短辺を有する矩形状(ス
リット状)のパターン領域が照明される。レチクルステ
ージ5は、図示を省略した駆動系の作用により、レチク
ル面(すなわちXY平面)に沿って二次元的に移動可能
であり、その位置座標はレチクル移動鏡6を用いた干渉
計7によって計測され且つ位置制御されるように構成さ
れている。
The reticle 3 is held on a reticle stage 5 via a reticle holder 4 in parallel with the XY plane. A pattern to be transferred is formed on the reticle 3, and a rectangular (slit-shaped) pattern area having a long side along the X direction and a short side along the Y direction in the entire pattern area is illuminated. Is done. The reticle stage 5 can be moved two-dimensionally along the reticle surface (ie, XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by an interferometer 7 using a reticle moving mirror 6. And the position is controlled.

【0024】レチクル3に形成されたパターンからの光
は、投影光学系8を介して、感光性基板であるウエハ9
上にレチクルパターン像を形成する。投影光学系8は、
その瞳位置近傍に口径が可変の開口絞りASを有すると
共に、レチクル3側及びウエハ9側において、実質的に
テレセントリックとなっている。
The light from the pattern formed on the reticle 3 is transmitted through a projection optical system 8 to a wafer 9 serving as a photosensitive substrate.
A reticle pattern image is formed thereon. The projection optical system 8
An aperture stop AS having a variable aperture is provided near the pupil position, and is substantially telecentric on the reticle 3 side and the wafer 9 side.

【0025】ウエハ(基板)9は、ウエハホルダ10を
介して、ウエハステージ(基板ステージ)11上におい
てXY平面に平行に保持されている。そして、レチクル
3上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、
ウエハ9上ではX方向に沿って長辺を有し且つY方向に
沿って短辺を有する矩形状(長方形又はスリット状)の
露光領域にパターン像が形成される。
The wafer (substrate) 9 is held on a wafer stage (substrate stage) 11 via a wafer holder 10 in parallel with the XY plane. Then, so as to optically correspond to a rectangular illumination area on the reticle 3,
On the wafer 9, a pattern image is formed in a rectangular (rectangular or slit-shaped) exposure region having a long side along the X direction and a short side along the Y direction.

【0026】ウエハステージ11は、図示を省略した駆
動系の作用によりウエハ面(すなわちXY平面)に沿っ
て二次元的に移動可能であり、その位置座標はウエハ移
動鏡12を用いた干渉計13によって計測され且つ位置
制御されるように構成されている。
The wafer stage 11 can be moved two-dimensionally along the wafer surface (that is, the XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinate is the interferometer 13 using the wafer moving mirror 12. And the position is controlled.

【0027】上述したように、投影光学系8によって規
定されるレチクル3上の視野領域(照明領域)及びウエ
ハ9上の投影領域(露光領域)は、Y方向に沿って短辺
を有する矩形状である。従って、駆動系及び干渉計
(7,13)などを用いてレチクル3及びウエハ9の位
置制御を行いながら、矩形状の露光領域及び照明領域の
短辺方向すなわちY方向に沿って矢印で示す如くレチク
ルステージ5とウエハステージ11とを、ひいてはレチ
クル3とウエハ9とを駆動部MTにより同期的に移動
(走査)させることにより、ウエハ9上には露光領域の
長辺に等しい幅を有し且つウエハ9の走査量(移動量)
に応じた長さを有する領域に対してレチクルパターンが
走査露光される。例えば、レチクル3とウエハ9とが相
対的に動く方向は、投影レンズ8が1回結像光学系の場
合はレチクル3が紙面右方向(+Y方向)に移動した時
には、ウエハ9は紙面左方向(−Y方向)に移動するこ
とで走査露光が行われる。
As described above, the visual field area (illumination area) on the reticle 3 and the projection area (exposure area) on the wafer 9 defined by the projection optical system 8 have a rectangular shape having a short side along the Y direction. It is. Therefore, while controlling the positions of the reticle 3 and the wafer 9 using the drive system and the interferometers (7, 13), the rectangular exposure area and the illumination area are arranged along the short sides of the illumination area, ie, along the Y direction, as indicated by arrows. By moving (scanning) the reticle stage 5 and the wafer stage 11 and, consequently, the reticle 3 and the wafer 9 synchronously by the drive unit MT, the wafer 9 has a width equal to the long side of the exposure area and Scanning amount (movement amount) of wafer 9
The reticle pattern is scan-exposed to an area having a length corresponding to. For example, the direction in which the reticle 3 and the wafer 9 relatively move is such that when the reticle 3 moves rightward (+ Y direction) on the paper when the projection lens 8 is an imaging optical system once, the wafer 9 moves leftward on the paper. The scanning exposure is performed by moving in the (-Y direction).

【0028】上述したように、投影レンズ8の瞳面近傍
には開口数(NA)を可変とするための開口絞りASが
設けられている。制御・演算処理部PCは、オペレータ
がコンソールCNSから入力した情報、又は予めメモリ
部MUに記憶された情報に基づいて開口絞りASの開口
部の大きさを制御する。そして制御・演算処理部PC
は、走査露光中に開口絞りASの開口部の大きさを変え
ることでNAを可変にする。
As described above, the aperture stop AS for changing the numerical aperture (NA) is provided near the pupil plane of the projection lens 8. The control / arithmetic processing unit PC controls the size of the opening of the aperture stop AS based on information input from the console CNS by the operator or information stored in the memory unit MU in advance. And the control and arithmetic processing unit PC
Makes the NA variable by changing the size of the aperture of the aperture stop AS during scanning exposure.

【0029】次に、図2に基づいて上記投影露光装置の
光学系についてさらに詳しく説明する。光源LSからの
光束はビームエキスパンダー112によって所望の形状
(例えば正方形形状)に形成され、ミラー114で光路
を90度曲げられた後、第1インテグレータ(第1オプ
ティカルインテグレータ)としての回折光学素子116
に入射する。第1インテグレータは所望の発散角特性と
インテグレート効果を備えた複数の集積型の回折素子1
16又は屈折素子100が配置されたターレット板11
8を備えている。第1インテグレータとしての回折光学
素子116からの光束はリレー光学系120を介して第
2インテグレータ(第2オプティカルインテグレータ)
としてのフライアイレンズ124の入射面上に所望の照
明エリアを形成する。なお、フライアイレンズ124は
多数のレンズ素子の集合体により構成されている。
Next, the optical system of the projection exposure apparatus will be described in more detail with reference to FIG. The light beam from the light source LS is formed into a desired shape (for example, a square shape) by the beam expander 112, and after the optical path is bent by 90 degrees by the mirror 114, the diffractive optical element 116 as a first integrator (first optical integrator) is formed.
Incident on. The first integrator includes a plurality of integrated diffraction elements 1 having desired divergence angle characteristics and an integration effect.
16 or turret plate 11 on which refractive element 100 is arranged
8 is provided. The light beam from the diffractive optical element 116 as the first integrator is transmitted via the relay optical system 120 to the second integrator (second optical integrator).
A desired illumination area is formed on the incident surface of the fly-eye lens 124 as the target. In addition, the fly-eye lens 124 is configured by an aggregate of many lens elements.

【0030】第2インテグレータ124の射出面には前
記照明エリアに対応した開口絞り126が配置されてい
る。この開口絞り126の位置が2次光源群となる。こ
こで、可変開口絞り手段としてのターレット板128
は、開口絞り126を始めとして開口部の形状や大きさ
が互いに異なる多数の開口絞りが設けられており、駆動
系MT2を介してターレット板128を回転させて、所
望の大きさ及び形状を有する開口部を持つ開口絞りを光
路内に設定する。これにより、第2インテグレータとし
てのフライアイレンズ124の射出側(照明光学系の瞳
位置)に形成される2次光源群(光強度分布)の大きさ
並びに形状を正確に規定することができる。なお、第1
インテグレータでの光学部材(回折光学素子116やフ
ライアイレンズ100)の切換に応じて、可変開口絞り
手段128は適切な大きさ及び形状を有する開口部を持
つ開口絞りを光路に設定するように動作する。さらに、
後で述べるがリレー光学系120をズーム光学系で構成
すれば、リレー光学系120の変倍に応じて、可変開口
絞り手段128は適切な大きさ及び形状を有する開口部
を持つ開口絞りを光路に設定するように動作しても良
い。
An aperture stop 126 corresponding to the illumination area is arranged on the exit surface of the second integrator 124. The position of the aperture stop 126 forms a secondary light source group. Here, a turret plate 128 as a variable aperture stop means
Is provided with a number of aperture stops having different shapes and sizes of apertures, including an aperture stop 126, and having a desired size and shape by rotating a turret plate 128 via a drive system MT2. An aperture stop having an aperture is set in the optical path. Thus, the size and shape of the secondary light source group (light intensity distribution) formed on the exit side (pupil position of the illumination optical system) of the fly-eye lens 124 as the second integrator can be accurately defined. The first
In response to switching of the optical member (diffractive optical element 116 or fly-eye lens 100) by the integrator, the variable aperture stop means 128 operates to set an aperture stop having an aperture having an appropriate size and shape in the optical path. I do. further,
As will be described later, if the relay optical system 120 is constituted by a zoom optical system, the variable aperture stop means 128 changes the aperture stop having an opening having an appropriate size and shape to an optical path according to the magnification of the relay optical system 120. May be set.

【0031】この2次光源群からの光束がコンデンサー
光学系228を介して視野絞り130を重畳的に照射す
る。視野絞り130近傍には照度むらを補正するための
フィルターとして遮光板A1が配置されている。遮光板
A1と視野絞り130との間隔Dについては後述する。
また、本発明は走査型露光装置に好適であるので、視野
絞り130もスキャン露光動作に同期して移動する機構
を備えている。すなわちスキャン露光全体を通じて不要
な露光が行われないよう制御されている。
The light beam from the secondary light source group irradiates the field stop 130 via the condenser optical system 228 in a superimposed manner. In the vicinity of the field stop 130, a light shielding plate A1 is arranged as a filter for correcting uneven illuminance. The distance D between the light shielding plate A1 and the field stop 130 will be described later.
Further, since the present invention is suitable for a scanning type exposure apparatus, the field stop 130 also has a mechanism for moving in synchronization with the scanning exposure operation. That is, control is performed so that unnecessary exposure is not performed throughout the scan exposure.

【0032】また、視野絞り130付近の適切な位置に
は、走査露光後の積算露光量分布を最適化するために、
図19に示すようなスリット状の開口部を有する固定型
補助絞りSBが配置されている。なお、図19の斜線で
示す領域は、遮光領域を示している。なお、図1に示す
如く、照明光学系1は照明ユニットとリレー光学系2と
を有する。視野絞り130は結像光学系132によって
レチクル3の位置に結像されている。すなわち、視野絞
り130の位置とレチクル3の位置は共役な関係とな
る。
At an appropriate position near the field stop 130, in order to optimize the integrated exposure distribution after scanning exposure,
A fixed auxiliary stop SB having a slit-shaped opening as shown in FIG. 19 is arranged. The shaded area in FIG. 19 indicates a light-shielded area. As shown in FIG. 1, the illumination optical system 1 has an illumination unit and a relay optical system 2. The field stop 130 is imaged at the position of the reticle 3 by the imaging optical system 132. That is, the position of the field stop 130 and the position of the reticle 3 have a conjugate relationship.

【0033】以上の照明光学系1によってレチクル3が
照明され、レチクル3上に描画された回路パターンが投
影光学系8を介してレジストを塗布したウエハ9に投影
される。この配置にてレチクル3とウエハ9とを同期し
て走査することによってレチクル3上に描かれた全ての
パターンがウエハ9上に露光される。本実施形態では、
第1インテグレータ116はターレット118内に複数
種類配置されており、モータMT1を駆動することによ
って各種切り替え可能である。
The reticle 3 is illuminated by the illumination optical system 1 described above, and the circuit pattern drawn on the reticle 3 is projected via the projection optical system 8 onto the resist-coated wafer 9. By scanning the reticle 3 and the wafer 9 synchronously in this arrangement, all the patterns drawn on the reticle 3 are exposed on the wafer 9. In this embodiment,
A plurality of first integrators 116 are arranged in the turret 118, and various types of switching can be performed by driving the motor MT1.

【0034】ここで、図2においては、ターレット板1
18は、多数のレンズ素子の集合体により構成されてい
るフライアイレンズ100と回折光学素子116とを保
持している。図2に示されるように、回折光学素子11
6が光路内に設定されると、この回折光学素子116
は、入射光を輪帯状の光束に変換して、その変換された
光はリレー光学系120を介した後、第2インテグレー
タとしてのフライアイレンズ124の入射面には輪帯状
の照明領域が形成され、ひいては第2インテグレータと
してのフライアイレンズ124の射出側(照明光学系の
瞳位置)には、全体として輪帯状を有する2次光源群
(又は輪帯状の光強度分布)が形成される。これによ
り、輪帯照明条件のもとでマスク3を照明することがで
きる。
Here, in FIG. 2, the turret plate 1
Numeral 18 holds a fly-eye lens 100 and a diffractive optical element 116 which are constituted by an aggregate of a large number of lens elements. As shown in FIG. 2, the diffractive optical element 11
6 is set in the optical path, the diffractive optical element 116
Converts the incident light into an annular light flux, and the converted light passes through the relay optical system 120, and then an annular illumination area is formed on the incident surface of the fly-eye lens 124 as the second integrator. Further, a secondary light source group (or annular light intensity distribution) having an overall annular shape is formed on the exit side (pupil position of the illumination optical system) of the fly-eye lens 124 as the second integrator. Thus, the mask 3 can be illuminated under the annular illumination condition.

【0035】また、図2に示されるように、駆動系MT
1を介してターレット板118を回転させて、フライア
イレンズ100を光路内に設定すると、このフライアイ
レンズ100は、入射光を波面分割してその射出側に多
数の光源像を形成する。これら多数の光源像からの光は
リレー光学系120を介した後、第2インテグレータと
してのフライアイレンズ124の入射面にはほぼ円形状
の照明領域が形成され、ひいては第2インテグレータと
してのフライアイレンズ124の射出側(照明光学系の
瞳位置)には、全体としてほぼ円形状を有する2次光源
群(又は円形状の光強度分布)が形成される。これによ
り、通常照明条件(円形照明条件)のもとでマスク3を
照明することができる。なお、以上のターレット板11
8において、不図示ではあるが4極照明用の回折光学素
子や多極照明の回折光学素子を保持させ、フライアイレ
ンズ124の射出側(照明光学系の瞳位置)には、全体
としてほぼ4極形状や多極形状を有する2次光源群(4
極形状や多極形状の光強度分布)を形成して、4極照明
条件や多極照明条件のもとでマスク3を照明することも
できる。
As shown in FIG. 2, the driving system MT
When the turret plate 118 is rotated via 1 to set the fly-eye lens 100 in the optical path, the fly-eye lens 100 divides the incident light into a wavefront and forms a large number of light source images on the exit side. After the light from these many light source images passes through the relay optical system 120, a substantially circular illumination area is formed on the incident surface of the fly-eye lens 124 as the second integrator, and thus the fly-eye lens as the second integrator On the exit side of the lens 124 (the pupil position of the illumination optical system), a secondary light source group (or a circular light intensity distribution) having a substantially circular shape as a whole is formed. Thereby, the mask 3 can be illuminated under normal illumination conditions (circular illumination conditions). The above turret plate 11
At 8, although not shown, a diffractive optical element for quadrupole illumination and a diffractive optical element for multipole illumination are held, and the exit side (pupil position of the illumination optical system) of the fly-eye lens 124 is approximately 4 A secondary light source group (4
It is also possible to form a polar or multipolar light intensity distribution and illuminate the mask 3 under quadrupole or multipole illumination conditions.

【0036】さらに、リレー光学系120をズーム光学
系で構成すれば、輪帯照明時には照明光学系の瞳位置に
形成される輪帯状の光強度分布の外径を可変にでき、通
常照明時には照明光学系の瞳位置に形成される円形状の
光強度分布の外径を可変にでき、さらに4極形状や多極
照明時には照明光学系の瞳位置に形成される4極形状や
多極形状の光強度分布の中心に対する各極部分の位置を
可変にできる。
Further, if the relay optical system 120 is constituted by a zoom optical system, the outer diameter of the annular light intensity distribution formed at the pupil position of the illumination optical system during annular illumination can be varied, and the illumination during normal illumination. The outer diameter of the circular light intensity distribution formed at the pupil position of the optical system can be varied, and the quadrupole shape or the multipole shape formed at the pupil position of the illumination optical system at the time of quadrupole or multipole illumination can be changed. The position of each pole with respect to the center of the light intensity distribution can be made variable.

【0037】以上のように、第1インテグレータ中の光
学部材(100,116)を切り替えることによって通
常照明(照明光学系の瞳に円形状の光分布を形成する照
明)、輪帯照明(照明光学系の瞳に輪帯状の光分布を形
成する照明)、4極照明(照明光学系の瞳に4極状の光
分布を形成する照明)、多極照明(照明光学系の瞳に多
極状の光分布を形成する照明)など各種の照明形態を切
り替えることができる。このとき、第1インテグレータ
の選択と同期してMT2を駆動する。これにより、ター
レット128に複数設けられている開口絞りのうち、対
応する適切な大きさ及び形状を有する開口絞りが選択さ
れて光路内に設定されることが望ましい。
As described above, by switching the optical members (100, 116) in the first integrator, normal illumination (illumination that forms a circular light distribution on the pupil of the illumination optical system) and annular illumination (illumination optics) Illumination that forms a ring-shaped light distribution on the pupil of the system), quadrupole illumination (illumination that forms a quadrupolar light distribution on the pupil of the illumination optical system), and multipole illumination (multipole illumination on the pupil of the illumination optical system) Illumination that forms the light distribution of the illumination) can be switched. At this time, MT2 is driven in synchronization with the selection of the first integrator. Accordingly, it is desirable that, out of the plurality of aperture stops provided on the turret 128, an aperture stop having a corresponding appropriate size and shape is selected and set in the optical path.

【0038】また、第1インテグレータ116は、フラ
イアイレンズ、エッチングによって製作されたマイクロ
レンズアレイ、所望の発散角特性とインテグレート効果
を備えた集積型の回折素子または屈折素子(これらもエ
ッチングによって製作される)等で構成できる。さら
に、第2インテグレータ124は、フライアイレンズ、
エッチングによって製作されたマイクロレンズアレイ、
ロッドレンズ等で構成できる。
The first integrator 116 is a fly-eye lens, a microlens array manufactured by etching, an integrated diffraction element or a refractive element having desired divergence angle characteristics and an integration effect (these are also manufactured by etching). ). Further, the second integrator 124 includes a fly-eye lens,
Micro lens array manufactured by etching,
It can be composed of a rod lens or the like.

【0039】次に、照度むらが有る場合の光量分布形状
について図3(a)〜(c)に基づいて説明する。ウエ
ハ9上の照度むらの光量分布は、その照度分布E(X)
を非走査方向の位置Xの関数として、次式のように表す
ことができる。なお、位置Xの原点は、投影光学系8の
光軸AXを通りY軸に平行な直線とする。
Next, the light amount distribution shape when there is uneven illuminance will be described with reference to FIGS. The light amount distribution of the uneven illuminance on the wafer 9 is represented by the illuminance distribution E (X)
As a function of the position X in the non-scanning direction can be expressed as: The origin of the position X is a straight line that passes through the optical axis AX of the projection optical system 8 and is parallel to the Y axis.

【0040】 E(X)=a・(X−b)2+c・X+d…(3)E (X) = a · (X−b) 2 + c · X + d (3)

【0041】(3)式において、2次係数aは位置Xに
関して凸(a>0)、又は凹(aく0)の照度むらを、
シフト係数bは照度むらの対称軸の光軸AXからのX方
向へのシフト量を、1次係数cはいわゆる1次傾斜むら
を、係数dは位置Xに依存しない一定の照度(オフセッ
ト)をそれぞれ表している。これらの係数a〜dの値
は、例えば後述するような実測データより最小自乗法に
よって求められる。そして、求められた値が非走査方向
の照度むら(即ち、非走査方向の積算露光量分布)の状
態として記億される。
In the equation (3), the quadratic coefficient a represents the uneven illuminance of the convex (a> 0) or concave (a <0) with respect to the position X,
The shift coefficient b indicates the shift amount of the symmetric axis of the uneven illuminance from the optical axis AX in the X direction, the first-order coefficient c indicates the so-called first-order tilt unevenness, and the coefficient d indicates the constant illuminance (offset) independent of the position X. Each is represented. The values of these coefficients a to d are obtained by, for example, the least squares method from actual measurement data as described later. Then, the obtained value is recorded as the state of the illuminance unevenness in the non-scanning direction (that is, the integrated exposure amount distribution in the non-scanning direction).

【0042】具体的に、以下、図3に示した照度分布E
(X)のうち、係数aが正の値の場合(図3(a))を
「2次凸型照度むら」、係数aが負の値の場合(図3
(b))を「2次凹型照度むら」、係数aがゼロで、係
数cが正又は負の場合を「1次傾斜照度むら」とそれぞ
れいう。なお、本例では照度分布E(X)を位置Xの2
次関数で近似しているが、後述するようにE(X)を位
置Xの3次以上の関数で近似してもよく、更には指数関
数等で近似してもよい。
Specifically, the illuminance distribution E shown in FIG.
In (X), when the coefficient a is a positive value (FIG. 3A), “secondary convex illuminance unevenness” is used, and when the coefficient a is a negative value (FIG.
(B)) is referred to as “secondary concave illuminance unevenness”, and the case where coefficient a is zero and coefficient c is positive or negative is referred to as “primary tilt illuminance unevenness”. Note that in this example, the illuminance distribution E (X) is
Although the approximation is performed by the following function, E (X) may be approximated by a function of the third order or higher of the position X as described later, or may be further approximated by an exponential function or the like.

【0043】図4(a)は、光軸と直交する面内(xy
面内)における遮光板A1の形状を示す図である。ここ
で、図2に示す実施の形態では被照射面(レチクル3、
ウエハ9等)での照度分布又は光強度分布の不均一性を
補正する調整部材(光制限部材)としての遮光板A1が
XZ平面内に配置されている。しかしながら、理解を容
易とするために、以下の説明として、例えば、図4、図
5、図19及び図20では、図2の遮光板A1がXY平
面に配置されているものとして説明する。この場合、図
2の遮光板A1は、図2の反射鏡134を取り除き、レ
ンズ系2B上方に向かってレンズ系2A、遮光板A1が
順に配置されているものとする。
FIG. 4A shows a plane (xy) perpendicular to the optical axis.
It is a figure which shows the shape of the light shielding plate A1 (in a plane). Here, in the embodiment shown in FIG. 2, the irradiated surface (the reticle 3,
A light shielding plate A1 as an adjusting member (light limiting member) for correcting non-uniformity of the illuminance distribution or the light intensity distribution on the wafer 9) is arranged in the XZ plane. However, in order to facilitate understanding, in the following description, for example, FIGS. 4, 5, 19, and 20 will be described on the assumption that the light shielding plate A1 in FIG. 2 is arranged on the XY plane. In this case, it is assumed that the light-shielding plate A1 in FIG. 2 is obtained by removing the reflecting mirror 134 in FIG. 2, and the lens system 2A and the light-shielding plate A1 are arranged in order toward the lens system 2B.

【0044】遮光板A1は、2次凹型照度むらを補正す
るためのパターン形状(斜線部分)を有している。上述
したように、走査方向(Y方向)に関しては、スキャン
スリット幅の照度分布を走査方向(Y方向)に積分した
積算露光量とほぼ等しくなる。この積算露光量はY方向
に関しては概略均一化された光量となる。これに対し
て、非走査方向(X方向)に関しては、例えば、上述し
たような2次凹型照度むらを生ずる。
The light shielding plate A1 has a pattern shape (hatched portion) for correcting secondary concave uneven illuminance. As described above, in the scanning direction (Y direction), the integrated exposure amount obtained by integrating the illuminance distribution of the scan slit width in the scanning direction (Y direction) is substantially equal. This integrated exposure amount is a light amount that is substantially uniform in the Y direction. On the other hand, in the non-scanning direction (X direction), for example, the above-described secondary concave illuminance unevenness occurs.

【0045】このため、非走査方向(X方向)について
は、X座標の絶対値が大きい領域、即ち遮光板A1の両
端部分では遮光率を大きくすることで露光領域周辺の光
強度を減光する。また、X座標の小さい領域、即ち遮光
板A1の中央部分については、遮光率を小さくすること
で露光領域中央部の光強度をあまり減光しないように構
成している。
For this reason, in the non-scanning direction (X direction), the light intensity around the exposure area is reduced by increasing the light shielding ratio in a region where the absolute value of the X coordinate is large, that is, at both ends of the light shielding plate A1. . Further, in a region having a small X coordinate, that is, in the central portion of the light shielding plate A1, the light intensity at the central portion of the exposure region is not reduced so much by reducing the light shielding ratio.

【0046】すなわち、2次凹型照度むらの場合に、図
4(a)で示す遮光パターンを有する遮光板A1を用い
ることによって、ウエハ9上の非走査方向(X方向)の
光量分布を略均一化することができる。
That is, in the case of the secondary concave illuminance unevenness, the light amount distribution in the non-scanning direction (X direction) on the wafer 9 is made substantially uniform by using the light shielding plate A1 having the light shielding pattern shown in FIG. Can be

【0047】ここで、かかる構成の遮光板A1は、図2
のごとく、視野絞り130の位置から所定距離Dだけ光
軸(Z軸)方向にデフォーカスした位置に配置されてい
る。この配置における走査露光の詳細について図20を
用いて説明する。図20は遮光板A1が配置されている
Z方向に沿った所定位置における光路のXY断面を示し
ている。図20には、図19に示した固定型補助絞りS
BがA1の位置に作る遮光部分の影も同時に表示してあ
る。図20の太線Cは開口絞り126から露光視野上の
各点Q,Q0,Q1,P,P0,P1等に到来する光束
の最外周を示している。これをσ光束と呼ぶことにす
る。すなわち、遮光板A1が視野絞り130から所定距
離Dだけデフォーカスした位置に配置されているため、
この位置では各σ光束は点にならずに広がりをもってい
る。なお、ここでは通常の円形照明を想定しており、σ
光束は円形である。
Here, the light-shielding plate A1 having such a configuration is the same as that shown in FIG.
As described above, the lens is disposed at a position defocused in the optical axis (Z-axis) direction by a predetermined distance D from the position of the field stop 130. The details of the scanning exposure in this arrangement will be described with reference to FIG. FIG. 20 shows an XY cross section of the optical path at a predetermined position along the Z direction where the light shielding plate A1 is arranged. FIG. 20 shows the fixed auxiliary aperture S shown in FIG.
The shadow of the light-shielding portion that B makes at the position of A1 is also displayed at the same time. A thick line C in FIG. 20 indicates the outermost circumference of the light beam arriving at each point Q, Q0, Q1, P, P0, P1, etc. on the exposure visual field from the aperture stop 126. This will be referred to as a sigma luminous flux. That is, since the light shielding plate A1 is arranged at a position defocused by a predetermined distance D from the field stop 130,
At this position, each sigma luminous flux has a spread rather than a point. Note that here, a normal circular illumination is assumed, and σ
The luminous flux is circular.

【0048】図20において、走査露光をした場合の積
算露光量のX方向の分布は、各Xで規定される直線(同
図では点線で表示)にそって光束C内の全エネルギーを
積算した値のX分布として与えられる。例えばX=0に
おける走査露光後の露光量は、直線X=0に沿って光束
C内の全エネルギーを、P0からP1まで積算したもの
である。同様にX=X1における、走査露光後の露光量
は、直線X=X1に沿って光束C内の全エネルギーを、
Q0からQ1まで積算したものである。
In FIG. 20, the distribution of the integrated exposure amount in the X direction when the scanning exposure is performed is obtained by integrating the total energy in the light beam C along a straight line (represented by a dotted line in FIG. 20) defined by each X. Given as an X distribution of values. For example, the exposure amount after scanning exposure at X = 0 is obtained by integrating the total energy in the light flux C along the straight line X = 0 from P0 to P1. Similarly, the exposure amount after scanning exposure at X = X1 is obtained by calculating the total energy in the light beam C along the straight line X = X1.
It is obtained by integrating Q0 to Q1.

【0049】ここで、X=0とX=X1の積算露光量を
比較すると、遮光板A1における遮光率が異なる分だ
け、X=0に対しX=X1の方が積算露光量が小さくな
ることが理解される。すなわち、遮光板A1が所定量D
だけデフォーカスしていても、遮光板A1を用いること
によって、周辺部の強度を低下させることができる。す
なわち、遮光板A1によって2次凹型照度むらを補正す
ることができる。ここで、X=0以外の点、例えばX=
X1においては走査露光を通じ、X方向に関してσ光束
Cが非対称に遮光される成分が発生する点に注意が必要
である。例えば図20の点Qの位置がそうである。
Here, comparing the integrated exposure amounts of X = 0 and X = X1, it can be seen that the integrated exposure amount is smaller when X = X1 than when X = 0, by the difference in the light blocking ratio of the light shielding plate A1. Is understood. That is, when the light shielding plate A1 has the predetermined amount D
Even if only defocusing is performed, the strength of the peripheral portion can be reduced by using the light shielding plate A1. That is, it is possible to correct the secondary concave illuminance unevenness by the light shielding plate A1. Here, points other than X = 0, for example, X =
Attention must be paid to the fact that, during scanning exposure, a component in which the σ light beam C is asymmetrically shielded in the X direction occurs during scanning exposure. For example, this is the position of point Q in FIG.

【0050】点Q以外にも、遮光板A1とσ光束Cが交
差する範囲内においては、点Qと同様な非対称成分が加
算されることになる。σ光束C内の強度分布は照明の瞳
分布を規定する。従ってこの光束内に上述のごとくX方
向の非対称性があり、それが加算されていった場合に
は、走査露光後の積算された瞳強度分布もX方向に不均
一となる。また、このようなσ光束内の非対称性がある
と、σ光束内の強度分布の重心位置が、光束の中心Qか
らシフトしてしまう。これはテレセントリシティずれと
なる。例えば、図20の点Qの位置について、遮光板A
1によって遮光されたσ光束内の強度分布の重心が中心
点Qからずれるのは明らかである。これは露光の一瞬に
ついてであるが、直線X=X1に沿って積分した結果に
ついても、遮光板A1とσ光束Cが交差する範囲内にお
いては、重心がずれる方向が常に一定であるため、走査
露光後の積算された重心はX=X1上から外れる。すな
わち、テレセントリシティずれが発生する。
In addition to the point Q, an asymmetric component similar to the point Q is added in a range where the light shielding plate A1 and the σ light beam C intersect. The intensity distribution in the σ light flux C defines the pupil distribution of the illumination. Therefore, the light beam has the asymmetry in the X direction as described above, and if the asymmetry is added, the integrated pupil intensity distribution after the scanning exposure becomes non-uniform in the X direction. Further, if there is such asymmetry in the σ light beam, the position of the center of gravity of the intensity distribution in the σ light beam is shifted from the center Q of the light beam. This is a telecentricity shift. For example, regarding the position of point Q in FIG.
It is clear that the center of gravity of the intensity distribution in the σ light beam blocked by 1 is shifted from the center point Q. This is only for the moment of exposure, but the result of integration along the straight line X = X1 also shows that the direction in which the center of gravity shifts is always constant within the range where the light-shielding plate A1 and the σ beam C intersect. The integrated center of gravity after the exposure deviates from X = X1. That is, a telecentricity deviation occurs.

【0051】以上のように、瞳強度分布の不均一性(σ
光束内の光量不均一性)やテレセントリシティずれが発
生すると、投影露光されるパターンの線幅にバラツキを
生ずる原因となる。この問題を軽減するには、遮光板A
1のデフォーカス量Dを一定値以下とすることが望まし
い。なぜならDが小さいと、σ光束Cが小さくなる。そ
してσ光束Cが小さくなると、σ光束Cが遮光板A1と
交差して遮光される際の遮光部分のX方向に関する傾き
が小さくなる。すなわち、σ光束内の強度分布のX方向
に関する非対称性が相対的に低減する。結果として、走
査露光後の積分された瞳強度分布の不均一性とテレセン
トリシティずれが低減する。
As described above, the nonuniformity of the pupil intensity distribution (σ
The occurrence of a non-uniform light amount in a light beam) or a telecentricity deviation causes variations in the line width of a pattern to be projected and exposed. To alleviate this problem,
It is desirable that the defocus amount D of 1 be equal to or less than a certain value. This is because, when D is small, the σ luminous flux C becomes small. When the σ light flux C becomes smaller, the inclination of the light shielding portion in the X direction when the σ light flux C intersects the light shielding plate A1 and is shielded becomes smaller. That is, the asymmetry of the intensity distribution in the σ beam in the X direction is relatively reduced. As a result, non-uniformity and telecentricity deviation of the integrated pupil intensity distribution after the scanning exposure are reduced.

【0052】本実施形態では、遮光板A1のデフォーカ
ス量Dを下記条件式(1),(2)を満足する値とする
ことで、σ光束内の光量分布の不均一性及びテレセント
リシティずれを許容できる範囲内まで小さくすることが
できる。
In this embodiment, by setting the defocus amount D of the light shielding plate A1 to a value that satisfies the following conditional expressions (1) and (2), the non-uniformity of the light amount distribution in the σ light beam and the telecentricity The deviation can be reduced to within an allowable range.

【0053】 [0053]

【0054】ここで、 Wx:前記感光性基板9に形成される露光視野の長手方
向の長さ, NAill:前記投影光学系8の感光性基板側(像側)にお
ける前記照明光学系1の開口数の最大値(前記照明光学
系1の開口数の最大値を前記投影光学系8の感光性基板
側(像側)に換算した時の値), M:前記所定位置から前記投影光学系8の結像面までの
結像倍率.
Here, Wx: the length in the longitudinal direction of the exposure field formed on the photosensitive substrate 9, NA ill : the illumination optical system 1 on the photosensitive substrate side (image side) of the projection optical system 8. The maximum numerical aperture (a value obtained by converting the maximum numerical aperture of the illumination optical system 1 to the photosensitive substrate side (image side) of the projection optical system 8), M: the projection optical system from the predetermined position The imaging magnification up to the imaging plane of 8.

【0055】但し、照明条件の変更(コヒーレンスファ
クター(σ値)や輪帯照明等での輪帯比(輪帯光束の内
径に対する輪帯光束の外径の比率)を変更のために照明
系の瞳に形成される光源像(円形形状の光強度分布、輪
帯形状の光強度分布、多極形状の光強度分布等)の大き
さを変更)に伴って、照明光学系の開口数が変化する。
ここで、NAillにて規定している照明光学系1の開口数
の最大値とは、そのような照明条件の変更に伴い変化す
る照明光学系の開口数の最大値を意味する。従って、NA
illとは、照明光学系の開口数の最大値を示す照明条件
の時に、投影光学系の像側での照明光学系の最大の開口
数(又は投影光学系の像側で換算した照明光学系の最大
の開口数)を意味する。
However, in order to change the illumination conditions (coherence factor (σ value) and the annular ratio (the ratio of the outer diameter of the annular light beam to the inner diameter of the annular light beam) in annular illumination, etc., the illumination system is changed. The numerical aperture of the illumination optical system changes in accordance with the size of the light source image (circular light intensity distribution, annular light intensity distribution, multipolar light intensity distribution, etc.) formed on the pupil I do.
Here, the maximum value of the numerical aperture of the illumination optical system 1 defined by NA ill means the maximum value of the numerical aperture of the illumination optical system that changes with such a change in the illumination conditions. Therefore, NA
ill is the maximum numerical aperture of the illumination optical system on the image side of the projection optical system (or the illumination optical system converted on the image side of the projection optical system) under illumination conditions indicating the maximum value of the numerical aperture of the illumination optical system. Maximum numerical aperture).

【0056】条件式(1),(2)の上限値を上回る
と、上述したσ光束内の光量分布の不均一性及びテレセ
ントリシティずれを十分に補正することが困難である。
また、視野絞り130との機械的な干渉を避けるために
も距離Dの下限値は1mm以上であることが望ましい。
If the upper limits of conditional expressions (1) and (2) are exceeded, it is difficult to sufficiently correct the non-uniformity of the light amount distribution and the telecentricity deviation in the σ light beam.
Further, in order to avoid mechanical interference with the field stop 130, it is desirable that the lower limit value of the distance D is 1 mm or more.

【0057】なお、本発明における効果を十分に得るた
めには、上記(1)式及び(2)式におけるPjの値は
0.1以下、Psの値を0.3以下とすることがより望
ましい。すなわち、上記(1)式及び(2)式における
Pj及びPsは以下の(3)式を満たすことが好まし
い。
In order to sufficiently obtain the effects of the present invention, it is more preferable that the value of Pj in the above equations (1) and (2) be 0.1 or less and the value of Ps be 0.3 or less. desirable. That is, it is preferable that Pj and Ps in the above equations (1) and (2) satisfy the following equation (3).

【0058】Pj≦0.1,Ps≦0.3 (3)Pj ≦ 0.1, Ps ≦ 0.3 (3)

【0059】例えば、Wx=25mm,NAill=0.
6,M=2,Pj=0.1,Ps=0.3とすると、 条件式(1)のD=25.28mm 条件式(2)のD=47.70mm となる。従って、条件式(1)及び(2)の両方を満足
するのは、より小さい方の値であるD=25.28mm
となる。即ち、視野絞り130(レチクル共役面)から
D=25.28mmだけデフォーカスした位置に遮光板
A1を設けることで、上述したσ光束内の光量分布の不
均一性及びテレセントリシティずれを許容範囲内に小さ
くすることができる。
For example, Wx = 25 mm, NA ill = 0.
6, M = 2, Pj = 0.1 and Ps = 0.3, D = 25.28 mm in conditional expression (1), and D = 47.70 mm in conditional expression (2). Therefore, it is the smaller value that satisfies both the conditional expressions (1) and (2) that is D = 25.28 mm.
Becomes That is, by providing the light shielding plate A1 at a position defocused by D = 25.28 mm from the field stop 130 (reticle conjugate plane), the above-described non-uniformity of the light amount distribution in the σ light beam and the telecentricity deviation can be tolerated. Inside can be smaller.

【0060】(第2実施形態)図6は、第2実施形態に
かかる投影露光装置の光学系の構成を示す図である。そ
の光学系において上記第1実施形態よりも少ない第1イ
ンテグレータの種類で、より多様な照明形態を選択する
ことができる。そのためにリレーレンズ218と222
はズームレンズの構成となっている。なお、第1実施形
態の光学系と同様の部分には同一の符号を付し、重複す
る部分の説明は省略する。
(Second Embodiment) FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical system of a projection exposure apparatus according to a second embodiment. In the optical system, a wider variety of illumination modes can be selected with a smaller number of first integrators than in the first embodiment. Therefore, the relay lenses 218 and 222
Has a zoom lens configuration. The same parts as those of the optical system according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the overlapping parts will be omitted.

【0061】図6に示す実施の形態において図2に示す
実施の形態と主に異なる点は、オプティカルインテグレ
ータを直列的に3つ配置した点、各オプティカルインテ
グレータの間にそれぞれズーム光学系を配置した点であ
る。
The main difference between the embodiment shown in FIG. 6 and the embodiment shown in FIG. 2 is that three optical integrators are arranged in series, and a zoom optical system is arranged between each optical integrator. Is a point.

【0062】光源LSからの光束はビームエキスパンダ
ー112によって所望の形状(例えば正方形形状)に形
成され、第1インテグレータとしての交換可能な回折光
学素子216aに入射する。第1インテグレータは所望
の発散角特性とインテグレート効果を備えた集積型の多
数の回折素子(216a〜216c)を備えている。
The light beam from the light source LS is formed into a desired shape (for example, a square shape) by the beam expander 112, and enters a replaceable diffractive optical element 216a as a first integrator. The first integrator includes a large number of integrated diffraction elements (216a to 216c) having desired divergence angle characteristics and an integration effect.

【0063】具体的には、図6においては、第1インテ
グレータ(第1オプティカルインテグレータ)は、不図
示のターレット板と、そのターレット板に保持された4
つの回折光学素子(216a〜216d)を備えてい
る。ここで、不図示のターレット板は、入射光束を輪帯
光束に変換する輪帯照明用の回折光学素子216a、入
射光束を4極状の光束に変換する4極照明用の回折光学
素子216b、入射光束を円形状の光束に変換する円形
状の通常照明用の回折光学素子216c、および入射光
束を2極や8極等の多極状の光束に変換する多極照明用
の回折光学素子216dを具備し、このターレット板は
駆動手段40によって回転し、照明条件を変更するに応
じて光路内には適切な回折光学素子が選択的に設定され
る。第1インテグレータにおける4つの回折光学素子
(216a〜216d)内の1つの回折光学素子により
回折された光束は第1リレーズーム光学系218、第2
インテグレータ220a、第2リレーズーム光学系22
2を透過後、第3インテグレータ224の入射面上に所
望の照明エリアを形成する。
Specifically, in FIG. 6, a first integrator (first optical integrator) includes a turret plate (not shown) and four turrets held by the turret plate.
And two diffractive optical elements (216a to 216d). Here, a turret plate (not shown) includes a diffractive optical element 216a for annular illumination that converts an incident light beam into an annular light beam, a diffractive optical element 216b for quadrupolar illumination that converts an incident light beam into a quadrupolar light beam, A circular diffractive optical element 216c for ordinary illumination that converts an incident light beam into a circular light beam, and a diffractive optical element 216d for multipolar illumination that converts an incident light beam into a multipolar light beam such as dipole or octupole. The turret plate is rotated by the driving means 40, and an appropriate diffractive optical element is selectively set in the optical path according to the change of the illumination condition. The light beam diffracted by one of the four diffractive optical elements (216a to 216d) in the first integrator is transmitted to the first relay zoom optical system 218 and the second
Integrator 220a, second relay zoom optical system 22
After passing through the light source 2, a desired illumination area is formed on the incident surface of the third integrator 224.

【0064】第3インテグレータ224の射出面には前
記照明エリアに対応した可変開口絞り226が配置され
ている。この開口絞り226の位置が2次光源群とな
る。この2次光源群からの光束がコンデンサー光学系2
28を介して視野絞り130を重畳的に照射する。視野
絞り130の近傍には遮光板A1が配置されている。こ
こで、遮光板A1と視野絞り130との間隔Dはテレセ
ントリシティずれとσ光束内の光量分布の不均一性とが
視野全面で一定値以下となるように、条件式(1),
(2)を満足するように定められている。また、本実施
形態は、スキャン型露光装置の場合を想定しているの
で、視野絞り130はスキャン露光動作に同期して移動
する機構を備えている。そして、視野絞り130は、ス
キャン露光全体を通じて不要な露光が行われないよう制
御されている。また、視野絞り130は結像光学系13
2によってレチクル3に結像されている。
On the exit surface of the third integrator 224, a variable aperture stop 226 corresponding to the illumination area is arranged. The position of the aperture stop 226 forms a secondary light source group. The luminous flux from this secondary light source group is
The field stop 130 is irradiated in a superimposed manner through 28. A light shielding plate A1 is arranged near the field stop 130. Here, the distance D between the light-shielding plate A1 and the field stop 130 is set so that the deviation of the telecentricity and the non-uniformity of the light amount distribution in the σ light beam are not more than a certain value over the entire field of view.
It is determined to satisfy (2). In addition, since the present embodiment assumes a case of a scan type exposure apparatus, the field stop 130 includes a mechanism that moves in synchronization with the scan exposure operation. The field stop 130 is controlled so that unnecessary exposure is not performed throughout the scan exposure. The field stop 130 is provided for the imaging optical system 13.
2 forms an image on the reticle 3.

【0065】以上の照明光学系によってレチクル3が照
明され、レチクル上に描画された回路パターンが投影光
学系8を介してレジストを塗布したウエハ9に投影され
る。この配置にてレチクル3とウエハ9とを同期して走
査することによってレチクル3上に描かれた全てのパタ
ーンがウエハ9上に露光される。
The reticle 3 is illuminated by the illumination optical system described above, and the circuit pattern drawn on the reticle is projected via the projection optical system 8 onto the resist-coated wafer 9. By scanning the reticle 3 and the wafer 9 synchronously in this arrangement, all the patterns drawn on the reticle 3 are exposed on the wafer 9.

【0066】図6に示されるように、制御手段としての
CPU38からの信号によって駆動手段40,44,4
8を駆動し、第1インテグレータとしての多数の回折光
学素子(216a〜216d)の1つを光路中に設定
し、第2インテグレータ220aを光路に対して設定又
は退避させ、さらに、可変開口絞り手段226の開口部
の形状及び大きさを適切に設定する。なお、可変開口絞
り手段226は、例えば、不図示であるが、互いに異な
る大きさ並びに形状を有する多数の開口絞りを備えたタ
ーレット板で構成され、駆動手段48によってターレッ
ト板を回転させることにより、第3インテグレータ22
4により形成される2次光源(照明光学系の瞳位置に形
成される光強度分布)の大きさ並びに形状を正確に規定
することができる。また、不図示の入力手段としてのコ
ンソールを介して、レチクル(マスク)のパータン情報
(パータンの微細度、形状あるいは構造等)や露光プロ
セス情報等が入力情報として制御手段38に入力され、
制御手段は、入力情報に基づいて、駆動手段40,4
2,44,46,48を制御する。
As shown in FIG. 6, driving means 40, 44, 4 are driven by a signal from CPU 38 as control means.
8 is set, one of a number of diffractive optical elements (216a to 216d) as a first integrator is set in the optical path, and the second integrator 220a is set or retracted in the optical path. The shape and size of the opening 226 are appropriately set. The variable aperture stop means 226 includes, for example, a turret plate provided with a large number of aperture stops having different sizes and shapes, which are not shown, and is rotated by the drive means 48 to rotate the turret plate. Third integrator 22
4, the size and shape of the secondary light source (light intensity distribution formed at the pupil position of the illumination optical system) can be accurately defined. In addition, pattern information (fineness, shape or structure of the pattern) of the reticle (mask), exposure process information, and the like are input to the control means 38 as input information via a console (not shown) as input means.
The control means controls the driving means 40, 4 based on the input information.
2, 44, 46 and 48 are controlled.

【0067】さて、次に、照明条件の変更のための動作
について説明する。輪帯照明のために、駆動手段40を
介して輪帯照明用の回折光学素子216aが光路内に設
定される。すると、この回折光学素子116は入射光に
対し輪帯状の光束に変換する作用を付与し、その回折光
学素子116を介して光は、第1リレーズーム光学系2
18を介した後、所定の開口数のもとで第2インテグレ
ータとしてのフライアイレンズ220aの入射面を照明
する。ここで、第1リレーズーム光学系218内の瞳面
(照明光学系の瞳位置)PLには、リング状の光強度分
布が形成されている。
Next, the operation for changing the illumination condition will be described. For annular illumination, a diffractive optical element 216a for annular illumination is set in the optical path via the driving means 40. Then, the diffractive optical element 116 gives an action of converting incident light into an annular light flux, and the light is transmitted through the diffractive optical element 116 to the first relay zoom optical system 2.
After passing through 18, the incident surface of the fly-eye lens 220a as the second integrator is illuminated with a predetermined numerical aperture. Here, a ring-shaped light intensity distribution is formed on a pupil plane (pupil position of the illumination optical system) PL in the first relay zoom optical system 218.

【0068】第2インテグレータ220aは多数のレン
ズ素子を有し、第2インテグレータ220aの入射面を
照明した光は、第2インテグレータ220aを構成する
レンズ素子の数だけ波面分割される。その後、波面分割
された各光は、第2リレーズーム光学系222を介して
第3インテグレータ224の入射面をリング状に1部重
畳するように照明し、第3インテグレータ224の入射
面には、実質的にリング状の光が太った輪帯状の照明領
域が形成される。ひいては第3インテグレータ224の
射出側(照明光学系の瞳位置)には、全体として輪帯状
を有する2次光源(又は輪帯状の光強度分布)が形成さ
れる。これにより、輪帯照明条件のもとでマスク3を照
明することができる。
The second integrator 220a has a large number of lens elements, and the light illuminating the incident surface of the second integrator 220a is divided into wavefronts by the number of lens elements constituting the second integrator 220a. Thereafter, each of the wavefront-divided lights is illuminated via the second relay zoom optical system 222 so as to partially overlap the incident surface of the third integrator 224 in a ring shape, and the incident surface of the third integrator 224 is A ring-shaped illumination region in which substantially ring-shaped light is thickened is formed. Eventually, a secondary light source (or annular light intensity distribution) having an annular shape is formed on the exit side of the third integrator 224 (the pupil position of the illumination optical system). Thus, the mask 3 can be illuminated under the annular illumination condition.

【0069】ここで、駆動手段42を介して第1リレー
ズーム光学系218の少なくとも1部の光学素子を移動
させて変倍を行うと、第2インテグレータ220aに入
射する光の開口数が変化し、ひいては第3インテグレー
タ224の入射面及び射出面に形成される輪帯光束の輪
帯比(輪帯光束における内径に対する外径の比)を可変
とすることができる。すなわち、第1リレーズーム光学
系218は輪帯光束の輪帯比を可変とする機能を有す
る。
Here, when zooming is performed by moving at least a part of the optical element of the first relay zoom optical system 218 via the driving means 42, the numerical aperture of light incident on the second integrator 220a changes. Further, the annular ratio (the ratio of the outer diameter to the inner diameter of the annular luminous flux) of the annular luminous flux formed on the entrance surface and the exit surface of the third integrator 224 can be made variable. That is, the first relay zoom optical system 218 has a function of changing the ring ratio of the ring light flux.

【0070】さらに、駆動手段46を介して第2リレー
ズーム光学系222の少なくとも1部の光学素子を移動
させて変倍を行うと、第3インテグレータ224の入射
面及び射出面に形成される輪帯光束の径(外径)を可変
とすることができる。すなわち、第2リレーズーム光学
系222は輪帯光束の径(外径)、換言すればσ値(コ
ヒーレンスファクター)を可変とする機能を有する。
Further, when zooming is performed by moving at least one optical element of the second relay zoom optical system 222 via the driving means 46, the loop formed on the entrance surface and the exit surface of the third integrator 224. The diameter (outer diameter) of the luminous flux can be made variable. That is, the second relay zoom optical system 222 has a function of changing the diameter (outer diameter) of the annular light flux, in other words, the σ value (coherence factor).

【0071】さて、また、図6に示されるように、4極
照明のために、駆動手段40を介して4極照明用の回折
光学素子216bを光路内に設定する。すると、この4
極照明用の回折光学素子216bは、入射光に対し4極
状の光束に変換する作用を付与し、その回折光学素子2
16bを介した光は第1リレーズーム光学系218を介
した後、所定の開口数のもとで第2インテグレータとし
てのフライアイレンズ220aの入射面を照明する。こ
こで、第1リレーズーム光学系218内の瞳面(照明光
学系の瞳位置)PLには、ほぼ4点状の光強度分布が形
成されている。
Now, as shown in FIG. 6, a diffractive optical element 216b for quadrupole illumination is set in the optical path via the driving means 40 for quadrupole illumination. Then this 4
The diffractive optical element 216b for polar illumination gives an effect of converting incident light into a quadrupolar light flux, and the diffractive optical element
After passing through the first relay zoom optical system 218, the light having passed through 16b illuminates the entrance surface of a fly-eye lens 220a as a second integrator under a predetermined numerical aperture. Here, on the pupil plane (pupil position of the illumination optical system) PL in the first relay zoom optical system 218, a substantially four-point light intensity distribution is formed.

【0072】第2インテグレータ220aは多数のレン
ズ素子を有し、第2インテグレータ220aの入射面を
照明した光は、第2インテグレータ220aを構成する
レンズ素子の数だけ波面分割される。その後、波面分割
された各光は、第2リレーズーム光学系222を介して
第3インテグレータ224の入射面を4極状に重畳する
ように照明し、第3インテグレータ224の入射面に
は、実質的に4極状の照明領域が形成される。ひいては
第3インテグレータ224の射出側(照明光学系の瞳位
置)には、全体として4極状を有する2次光源(又は4
極状の光強度分布)が形成される。これにより、4極照
明条件のもとでマスク3を照明することができる。な
お、多極照明用の回折光学素子216dが光路内に設定
されても同様なので説明は省略する。
The second integrator 220a has a large number of lens elements, and the light illuminating the incident surface of the second integrator 220a is divided into wavefronts by the number of lens elements constituting the second integrator 220a. Thereafter, each of the wavefront-divided lights is illuminated via the second relay zoom optical system 222 so as to superimpose the incident surface of the third integrator 224 in a quadrupole shape. Thus, a quadrupole illumination region is formed. Consequently, on the exit side of the third integrator 224 (the pupil position of the illumination optical system), a secondary light source (or 4
A polar light intensity distribution) is formed. Thereby, the mask 3 can be illuminated under the quadrupole illumination condition. Note that the same applies to the case where the diffractive optical element 216d for multipole illumination is set in the optical path, and the description is omitted.

【0073】また、図6に示されるように、通常照明
(円形照明)のために、駆動手段40を介して通常照明
(円形照明)用の回折光学素子216cを光路内に設定
し、同時に、駆動手段44を介して第2インテグレータ
としてのフライアイレンズ220aを光路から退避させ
る。すると、この通常照明(円形照明)用の回折光学素
子216cは、入射光に対し円形形状の光束に変換する
作用を付与し、その回折光学素子216bを介した光は
第1リレーズーム光学系218及び第2リレーズーム光
学系222を介して第3インテグレータ224の入射面
を円形状に重畳するように照明し、第3インテグレータ
224の入射面には、実質的に円形状の照明領域が形成
される。ひいては第3インテグレータ224の射出側
(照明光学系の瞳位置)には、全体として円形状を有す
る2次光源(又は円形状の光強度分布)が形成される。
これにより、通常照明(円形照明)の条件のもとでマス
ク3を照明することができる。なお、第2リレーズーム
光学系222の変倍を行うと、第3インテグレータ22
4の入射面及び射出面に形成される円形光束の径(外
径)を可変、すなわちσ値(コヒーレンスファクター)
を可変とすることができる。
As shown in FIG. 6, for normal illumination (circular illumination), a diffractive optical element 216c for normal illumination (circular illumination) is set in the optical path via a driving means 40, and at the same time, The fly-eye lens 220a as the second integrator is retracted from the optical path via the driving means 44. Then, the diffractive optical element 216c for normal illumination (circular illumination) gives an effect of converting incident light into a circular light beam, and the light passing through the diffractive optical element 216b is used for the first relay zoom optical system 218. And illuminating the entrance surface of the third integrator 224 via the second relay zoom optical system 222 so as to overlap the entrance surface of the third integrator 224 in a circular shape, and a substantially circular illumination area is formed on the entrance surface of the third integrator 224. You. As a result, a secondary light source (or a circular light intensity distribution) having a circular shape as a whole is formed on the exit side of the third integrator 224 (the pupil position of the illumination optical system).
Thus, the mask 3 can be illuminated under the condition of normal illumination (circular illumination). When the magnification of the second relay zoom optical system 222 is changed, the third integrator 22
4, the diameter (outer diameter) of the circular light beam formed on the entrance surface and the exit surface is variable, that is, the σ value (coherence factor)
Can be made variable.

【0074】ここで、各照明条件において、第1リレー
ズーム光学系218と第2リレーズーム光学系222と
の少なくとも1の変倍を行い、マスクに形成されるパタ
ーンの種類や露光プロセスに応じて、第3インテグレー
タ224の射出側(照明光学系の瞳位置)に形成される
2次光源(光強度分布)の大きさ形状を適切に調整する
ことができる。
Here, under each illumination condition, at least one magnification change of the first relay zoom optical system 218 and the second relay zoom optical system 222 is performed, depending on the type of pattern formed on the mask and the exposure process. The size and shape of the secondary light source (light intensity distribution) formed on the exit side (pupil position of the illumination optical system) of the third integrator 224 can be appropriately adjusted.

【0075】また、第1インテグレータ216aとして
は、フライアイレンズ、エッチングによって製作された
マイクロレンズアレイ、所望の発散角特性とインテグレ
ート効果を備えた集積型の回折素子または屈折素子(こ
れもエッチングによって製作される)等を用いることが
できる。さらに、第2インテグレータ220aとして
は、フライアイレンズ、エッチングによって製作された
マイクロレンズアレイを用いることができる。第3イン
テグレータ224としては、フライアイレンズ、エッチ
ングによって製作されたマイクロレンズアレイを用いる
ことができる。
As the first integrator 216a, a fly-eye lens, a microlens array manufactured by etching, an integrated diffractive element or a refractive element having a desired divergence angle characteristic and an integration effect (also manufactured by etching) Etc.) can be used. Further, as the second integrator 220a, a fly-eye lens or a microlens array manufactured by etching can be used. As the third integrator 224, a fly-eye lens or a microlens array manufactured by etching can be used.

【0076】図4(b)は、本実施形態における補正フ
ィルタである遮光板A2の遮光パターンを示す図であ
る。遮光板A2は、図4(b)に示すように、複数の2
次凹型の遮光パターン群から構成されている。かかる構
成によっても、ウエハ9上において、非走査方向(x方
向)において、遮光パターンの両端部では遮光量が多
く、遮光パターンの中心近傍では遮光量を少なくするこ
とができる。このため、図4(b)に示す遮光板A2に
より、2次凹型照度むらを補正することができる。
FIG. 4B is a view showing a light-shielding pattern of a light-shielding plate A2 serving as a correction filter in the present embodiment. As shown in FIG. 4B, a plurality of light shielding plates A2 are provided.
It is composed of a sub-concave type light shielding pattern group. According to such a configuration as well, in the non-scanning direction (x direction) on the wafer 9, the light shielding amount can be large at both ends of the light shielding pattern, and the light shielding amount can be reduced near the center of the light shielding pattern. For this reason, the light-shielding plate A2 shown in FIG. 4B can correct secondary concave illuminance unevenness.

【0077】また、遮光板A1と同様に遮光板A2の場
合でも、上述したようなσ光束の光量分布の不均一性や
テレセントリシティずれが生ずる。このσ光束の光量分
布の不均一性やテレセントリシティずれを許容範囲内に
小さくするために、遮光板A2の視野絞り130(レチ
クル共役面)からのデフォーカス量Dは上記条件式
(1)及び(2)を満足することが望ましい。
Further, even in the case of the light shielding plate A2 as in the case of the light shielding plate A1, the non-uniformity of the light amount distribution of the σ light beam and the telecentricity deviation occur as described above. In order to reduce the non-uniformity of the light quantity distribution of the σ light flux and the telecentricity deviation to within an allowable range, the defocus amount D from the field stop 130 (reticle conjugate plane) of the light shielding plate A2 is determined by the above-mentioned conditional expression (1). It is desirable to satisfy (2).

【0078】例えば、Wx=25mm,NAill=0.
6,M=2,Pj=0.1,Ps=0.3とすると、 条件式(1)のD=25.28mm 条件式(2)のD=47.70mm となる。従って、条件式(1)及び(2)を満足する、
より小さい方の値であるD=25.28mmとなる。即
ち、視野絞り130(レチクル共役面)からD=25.
28mmだけデフォーカスした位置に遮光板A2を設け
ることで、上述したσ光束内の光量分布の不均一性及び
テレセントリシティずれを許容範囲内に小さくすること
ができる。
For example, Wx = 25 mm, NA ill = 0.
6, M = 2, Pj = 0.1 and Ps = 0.3, D = 25.28 mm in conditional expression (1), and D = 47.70 mm in conditional expression (2). Therefore, the conditional expressions (1) and (2) are satisfied.
D = 25.28 mm, which is the smaller value. That is, from the field stop 130 (reticle conjugate plane), D = 25.
By providing the light-shielding plate A2 at a position defocused by 28 mm, the above-described non-uniformity of the light amount distribution and the telecentricity deviation in the σ light beam can be reduced within an allowable range.

【0079】なお、本実施形態においても、図4(a)
に示したような遮光パターンを有する遮光板A1を用い
ても良いことは言うまでもない。また、図2に示した第
1実施形態においても、図4(b)の遮光パターンを用
いることも可能である。
In this embodiment, FIG.
Needless to say, a light-shielding plate A1 having a light-shielding pattern as shown in FIG. Also, in the first embodiment shown in FIG. 2, the light-shielding pattern shown in FIG. 4B can be used.

【0080】(第3実施形態)第3実施形態にかかる投
影露光装置は、上記第2実施形態と同様の特徴、即ち、
上記第1実施形態よりも少ない第1インテグレータの種
類で、より多様な照明形態を選択することができるとい
う特徴を有している。本実施形態の光学系は、図7に示
すように、上記第2実施形態の第1インテグレータ(2
16a〜216d)と第2インテグレータ220aとの
設置位置が逆転した構成である。その他の構成は上記第
2実施形態の光学系と同様であるので説明を省略する。
(Third Embodiment) A projection exposure apparatus according to a third embodiment has the same features as the second embodiment, that is,
There is a feature that more various illumination modes can be selected with a smaller number of first integrators than in the first embodiment. As shown in FIG. 7, the optical system of the present embodiment includes the first integrator (2) of the second embodiment.
16a to 216d) and the installation position of the second integrator 220a are reversed. The other configuration is the same as that of the optical system according to the second embodiment, and the description is omitted.

【0081】本実施形態において、例えば、2次凹型照
度むらを補正するための補正フィルタとしては、図4
(a),図4(b)で示すような遮光パターンを有する
遮光板A1又はA2を用いることができる。遮光板A1
又はA2を配置する位置は、視野絞り130(レチクル
共役面)から距離Dだけデフォーカスした位置である。
そして、このデフォーカス量Dは上記条件式(1)及び
(2)を満足することが望ましい。
In this embodiment, for example, as a correction filter for correcting secondary concave illuminance unevenness, FIG.
(A), a light shielding plate A1 or A2 having a light shielding pattern as shown in FIG. 4 (b) can be used. Light shield A1
Alternatively, the position where A2 is arranged is a position defocused by a distance D from the field stop 130 (reticle conjugate plane).
It is desirable that the defocus amount D satisfies the conditional expressions (1) and (2).

【0082】(第4実施形態)第4実施形態にかかる投
影露光装置は、上記第1実施形態よりも少ない第1イン
テグレータの種類で、より多様な照明形態を選択するこ
とができるという特徴を有している。図8に示すよう
に、第3インテグレータとして内面反射型のロッドイン
テグレータ230を使用している点で上記第2、第3実
施形態と異なっている。ロッドインテグレータ230の
光源側には、光源LSからの光を該ロッドインテグレー
タの入射端面へ集光させる光学系222aが新たに設け
られている。また、ロッドインテグレータ230のレチ
クル側には、該ロッドインテグレータの射出端面からの
光をコンデンサー光学系228に導くリレー光学系22
8aが設けられている。リレー光学系228aとコンデ
ンサー光学系228の合成系はロッドインテグレータの
射出端面を、視野絞り130近傍に結像する結像光学系
となっている。
(Fourth Embodiment) The projection exposure apparatus according to the fourth embodiment is characterized in that a wider variety of illumination modes can be selected with a smaller number of first integrators than in the first embodiment. are doing. As shown in FIG. 8, the third embodiment differs from the second and third embodiments in that an internal reflection type rod integrator 230 is used as the third integrator. On the light source side of the rod integrator 230, an optical system 222a for condensing light from the light source LS to the incident end face of the rod integrator is newly provided. Further, on the reticle side of the rod integrator 230, a relay optical system 22 that guides light from the emission end face of the rod integrator to the condenser optical system 228.
8a are provided. The combined system of the relay optical system 228a and the condenser optical system 228 is an imaging optical system that forms an image of the exit end face of the rod integrator near the field stop 130.

【0083】また、インテグレータとして使用できる素
子の組み合わせは、第2実施形態の第3インテグレータ
をロッドインテグレータに固定した以外は、上記各実施
形態と同じである。
The combinations of elements that can be used as integrators are the same as those of the above embodiments except that the third integrator of the second embodiment is fixed to a rod integrator.

【0084】本実施形態において、例えば、2次凹型照
度むらを補正するための補正フィルタとしては、図4
(a),図4(b)で示すような遮光パターンを有する
遮光板A1又はA2を用いることができる。遮光板A1
又はA2を配置する位置は、レチクル共役面から距離D
だけデフォーカスした位置である。そして、このデフォ
ーカス量Dは上記条件式(1)及び(2)を満足するこ
とが望ましい。
In this embodiment, for example, as a correction filter for correcting secondary concave illuminance unevenness, FIG.
(A), a light shielding plate A1 or A2 having a light shielding pattern as shown in FIG. 4 (b) can be used. Light shield A1
Alternatively, the position at which A2 is arranged is a distance D from the reticle conjugate plane.
Only the defocused position. It is desirable that the defocus amount D satisfies the conditional expressions (1) and (2).

【0085】なお、上記第1〜4実施形態において結像
光学系2を外した配置も可能である。その場合にはレチ
クル3の直上に視野絞りと遮光板A1またはA2が配置
されることになる。この配置ではDを定める条件式
(1),(2)に含まれる倍率Mの値が、結像光学系2
を取り外した分だけ異なる値となることを注意すること
が望ましい。
In the first to fourth embodiments, the arrangement in which the imaging optical system 2 is removed is also possible. In that case, the field stop and the light shielding plate A1 or A2 are arranged immediately above the reticle 3. In this arrangement, the value of the magnification M included in the conditional expressions (1) and (2) that determine D is determined by the imaging optical system 2
It is desirable to note that the value is different depending on the amount of the removed.

【0086】(第5実施形態)図9に示す第5実施形態
は、2枚の遮光板A1,B1を用いて照度むらを補正す
る点を特徴とする。図9は、図2,図6に示した実施形
態の第3インテグレータ228からウエハ9(基板)ま
での様子を示している。図9に示す如く、第3インテグ
レータ224からの光束はコンデンサー光学系228を
介して遮光板A1、視野絞り130(可動ブライン
ド)、遮光板B1を通過後、結像光学系2によってレチ
クル3面に導かれる。この光束によってレチクル3を照
明し、レチクル3上のパターンがウエハ9に転写され
る。
(Fifth Embodiment) The fifth embodiment shown in FIG. 9 is characterized in that uneven illuminance is corrected by using two light shielding plates A1 and B1. FIG. 9 shows a state from the third integrator 228 to the wafer 9 (substrate) in the embodiment shown in FIGS. As shown in FIG. 9, the light beam from the third integrator 224 passes through the light shielding plate A1, the field stop 130 (movable blind) and the light shielding plate B1 via the condenser optical system 228, and is then applied to the reticle 3 surface by the imaging optical system 2. Be guided. The reticle 3 is illuminated by this light beam, and the pattern on the reticle 3 is transferred to the wafer 9.

【0087】遮光板A1は、視野絞り130(レチクル
共役面)から光源LS側に距離Dの第1の位置に設けら
れている。また、遮光板B1は、視野絞り130(レチ
クル共役面)からレチクル3側に距離Dの第2の位置に
設けられている。ここで、視野絞り130は、レチクル
3(物面)とウエハ9(像面)との移動に同期して移動
する可動ブラインドを形成する。可動ブラインドは通常
レチクル共役面近傍に配置される。本実施形態では、レ
チクル共役面に一致している場合を考える。
The light shielding plate A1 is provided at a first position at a distance D from the field stop 130 (reticle conjugate plane) to the light source LS. Further, the light shielding plate B1 is provided at a second position at a distance D from the field stop 130 (reticle conjugate plane) to the reticle 3 side. Here, the field stop 130 forms a movable blind that moves in synchronization with the movement of the reticle 3 (object surface) and the wafer 9 (image surface). The movable blind is usually located near the reticle conjugate plane. In the present embodiment, the case where the position coincides with the reticle conjugate plane is considered.

【0088】図10(a),(b)は、光軸AXと直交
する面内(xy面内)における遮光板A1,B1とσ光
束との関係をそれぞれ示す図である。遮光板A1,B1
は、2次凹型照度むらを補正するためのパターン形状を
有している。この遮光パターンは上記各実施形態で用い
ている遮光板A1と同様のものである。
FIGS. 10A and 10B are diagrams respectively showing the relationship between the light shielding plates A1 and B1 and the σ light beam in a plane (xy plane) orthogonal to the optical axis AX. Light shielding plates A1, B1
Has a pattern shape for correcting secondary concave illuminance unevenness. This light-shielding pattern is the same as the light-shielding plate A1 used in each of the above embodiments.

【0089】次に、遮光板A1とB1とを視野絞り13
0(レチクル共役面)を挟んで等距離Dの第1と第2の
位置に配置する効果について説明する。まず、視野絞り
130(レチクル共役面)の光源側に遮光板A1のみを
配置した場合は、図10(a)に示した視野位置Qに到
達する光束は図中の斜線部分のように遮光される。この
様子を図5(a)に示す。よって、上記第1実施形態と
同様に、σ光束内の光量分布の不均一性やテレセントリ
シティのずれを生ずる。
Next, the light shielding plates A1 and B1 are
The effect of arranging at the first and second positions equidistant D with respect to 0 (reticle conjugate plane) will be described. First, when only the light shielding plate A1 is arranged on the light source side of the field stop 130 (reticle conjugate plane), the light beam reaching the visual field position Q shown in FIG. 10A is shielded as shown by the hatched portion in the figure. You. This state is shown in FIG. Therefore, similarly to the first embodiment, non-uniformity of the light amount distribution in the σ light beam and deviation of the telecentricity occur.

【0090】ここで、遮光板A1を視野絞り130(レ
チクル共役面)から光源側に距離Dの第1の位置に、ま
た、遮光板B1を視野絞り130(レチクル共役面)か
らレチクル側に距離Dの第2の位置に設けると、図11
に示すように、遮光板A1の位置aを通過した光線は、
遮光板B1の上下反転した位置aを通過する。位置b,
c,dを通過する光線も同様に、遮光板A1に対してそ
れぞれ上下左右が反転した位置を通過する。このため、
2つの遮光板A1とB1とを通過した後のσ光束の光量
分布は図5(b)のようになる。この場合、σ光束の重
心位置は遮光する前の光束の重心位置に一致する。よっ
て、σ光束内の光量分布の不均一性やテレセントリシテ
ィずれは発生しない。
Here, the light-shielding plate A1 is located at a first position at a distance D from the field stop 130 (reticle conjugate surface) to the light source, and the light-shielding plate B1 is located at a distance from the field stop 130 (reticle conjugate surface) to the reticle side. D at the second position, FIG.
As shown in the figure, the light beam passing through the position a of the light shielding plate A1 is
It passes through the position a of the light-shielding plate B1 which is turned upside down. Position b,
Similarly, the light rays passing through c and d also pass through positions where the top, bottom, left and right are inverted with respect to the light shielding plate A1, respectively. For this reason,
FIG. 5B shows the light quantity distribution of the σ light beam after passing through the two light shielding plates A1 and B1. In this case, the position of the center of gravity of the σ light beam coincides with the position of the center of gravity of the light beam before blocking. Therefore, non-uniformity of the light amount distribution in the sigma luminous flux and telecentricity deviation do not occur.

【0091】このように、図9に示すように遮光板A1
と遮光板B1とを視野絞り130(レチクル共役面)か
ら略等距離Dの位置に配置することにより、上述したσ
光束内の光量分布の不均一性とテレセントリシティずれ
とを解消することができる。
As described above, as shown in FIG.
And the light-shielding plate B1 are arranged at a position substantially equidistant D from the field stop 130 (reticle conjugate plane), so that the above-mentioned σ
The non-uniformity of the light amount distribution in the light beam and the telecentricity deviation can be eliminated.

【0092】なお、本実施形態において、図4(b)に
示したような複数の遮光パターンを有する補正フィルタ
を用いても同様の効果を得られる。上述したように、遮
光板A1は、視野絞り130(レチクル共役面)から光
源LS側に距離Dの第1の位置に設けられている。ま
た、遮光板B1は、視野絞り130(レチクル共役面)
からレチクル3側に距離Dの第2の位置に設けられてい
る。このように、遮光板A1と遮光板B1とはレチクル
共役面を挟んで等距離に設けられている。
In this embodiment, the same effect can be obtained by using a correction filter having a plurality of light shielding patterns as shown in FIG. As described above, the light shielding plate A1 is provided at the first position at the distance D from the field stop 130 (reticle conjugate plane) to the light source LS side. Further, the light shielding plate B1 is provided with a field stop 130 (reticle conjugate plane).
And at a second position at a distance D from the reticle 3 side. As described above, the light-shielding plate A1 and the light-shielding plate B1 are provided at the same distance with respect to the reticle conjugate plane.

【0093】しかし、本発明はこれに限られず、両遮光
板A1とB1とが等距離に設けられていなくとも良い。
この場合には、遮光板A1とレチクル共役面との距離を
D1、遮光板B1とレチクル共役面との距離をD2とそ
れぞれした時、条件式(1)及び(2)に含まれるDを
次式(4)で定義される△Dに置き換えた条件式が満た
されるようにD1およびD2を定めることが望ましい。
However, the present invention is not limited to this, and the two light shielding plates A1 and B1 may not be provided at the same distance.
In this case, when the distance between the light-shielding plate A1 and the reticle conjugate surface is D1, and the distance between the light-shielding plate B1 and the reticle conjugate surface is D2, D included in conditional expressions (1) and (2) is as follows. It is desirable to determine D1 and D2 such that the conditional expression replaced with ΔD defined in Expression (4) is satisfied.

【0094】ΔD=|D1−D2|…(4)ΔD = | D1-D2 | (4)

【0095】このことは、上記第1〜第4実施形態で述
べた遮光板をレチクル共役面から所定距離Dの位置に設
ける場合のデフォーカス量をΔDに置換するれば良いこ
とを意味する。
This means that the defocus amount when the light shielding plate described in the first to fourth embodiments is provided at a position at a predetermined distance D from the reticle conjugate plane may be replaced by ΔD.

【0096】(第6実施形態)上記第5実施形態では、
遮光板A1と遮光板B1との2枚の遮光板を用いてい
る。これに対して、本実施形態では、走査方向(Y方
向)に関して、さらに高精度にσ光束内の光量の不均一
性やテレセントリシティずれを補正するために、遮光板
を合計4枚使用する点が相違する。その他の構成は上記
各実施形態と同様であるので説明を省略する。
(Sixth Embodiment) In the fifth embodiment,
Two light shielding plates, a light shielding plate A1 and a light shielding plate B1, are used. On the other hand, in the present embodiment, a total of four light-shielding plates are used in order to correct the non-uniformity of the light amount in the σ light beam and the telecentricity deviation with higher accuracy in the scanning direction (Y direction). The points are different. Other configurations are the same as those of the above-described embodiments, and a description thereof will be omitted.

【0097】図12は4枚の遮光板の配置を示す図であ
る。視野絞り130(レチクル共役面)から光源側に距
離Dだけデフォーカスした第1の位置を通り、照明光学
系の光軸AXを横切る第1面PL1に沿って対向的に一
対の遮光板A1とA3とが設けられている。また、視野
絞り130(レチクル共役面)からレチクル側に距離D
だけデフォーカスした第2の位置を通り、照明光学系の
光軸AXを横切る第2面PL2に沿って対向的に一対の
遮光板B1とB3とが設けられている。例えば、遮光板
A3は遮光板A1と同一の遮光パターンを有し、相互に
対向的に設けられている。また、遮光板B3も、遮光板
B1と同様の遮光パターンを有し、相互に対向的に設け
られている。
FIG. 12 is a diagram showing an arrangement of four light shielding plates. A pair of light shielding plates A1 are opposed to each other along a first surface PL1 which passes through a first position defocused by a distance D from the field stop 130 (reticle conjugate plane) toward the light source and crosses the optical axis AX of the illumination optical system. A3 is provided. Also, a distance D from the field stop 130 (reticle conjugate plane) to the reticle side
A pair of light shielding plates B1 and B3 are provided so as to face each other along a second surface PL2 passing through the second position defocused only by the optical axis AX of the illumination optical system. For example, the light shielding plate A3 has the same light shielding pattern as the light shielding plate A1, and is provided to face each other. The light-shielding plate B3 also has a light-shielding pattern similar to that of the light-shielding plate B1, and is provided to face each other.

【0098】これらの一対の遮光板は、視野絞り130
(レチクル共役面)から等距離Dに配置されている。ま
た、上記第5実施形態と同様に、視野絞り130(レチ
クル共役面)から光源側に設けられている遮光板A1及
びA3までの距離D1と、視野絞り130(レチクル共
役面)からレチクル側に設けられている遮光板B1,B
3までの距離D2との差の絶対値ΔD(=|D1−D2
|)を条件式(1)及び(2)に含まれるDの代わりに
代入した条件式が満たされるように、D1及びD2を定
めてもよい。
The pair of light shielding plates are provided with a field stop 130
(Reticle conjugate plane) at the same distance D from each other. Similarly to the fifth embodiment, the distance D1 from the field stop 130 (reticle conjugate plane) to the light shielding plates A1 and A3 provided on the light source side, and the distance D1 from the field stop 130 (reticle conjugate plane) to the reticle side. Light shielding plates B1, B provided
The absolute value ΔD of the difference from the distance D2 to 3 (= | D1−D2
D1 and D2 may be determined so that the conditional expression in which |) is substituted for D included in conditional expressions (1) and (2) is satisfied.

【0099】さらに、図12(b)に示すように、上記
遮光板A1,B1と、直線状の遮光パターンを有する遮
光板A4,B4と用いることもできる。この場合は、y
軸の負方向では2次凹型照度むら、y軸の正方向では1
次の傾斜照度むらを補正することができる。また、直線
状の遮光パターンを有する遮光板A4,B4を、それぞ
れ第1面PL1,第2面PL2内で光軸AXを中心とし
て回転させることにより、所望の1次傾斜照度むらを補
正することもできる。
Further, as shown in FIG. 12B, the light shielding plates A1 and B1 and light shielding plates A4 and B4 having a linear light shielding pattern can be used. In this case, y
Secondary concave illumination unevenness in the negative direction of the axis, 1 in the positive direction of the y-axis.
The following uneven illuminance unevenness can be corrected. Further, by rotating the light-shielding plates A4 and B4 having the linear light-shielding patterns around the optical axis AX in the first surface PL1 and the second surface PL2, respectively, it is possible to correct a desired primary inclination illuminance unevenness. Can also.

【0100】なお、補正する照度むらが小さい場合に
は、遮光板A1,B1のいずれか1枚だけを配置しても
良い。この場合は、デフォーカス量Dと遮光板A1又は
B1の遮光パターンの曲線形状の変化率の少なくとも一
方を調整することによって、σ光束内の光量分布の不均
一性、テレセントリシティずれの補正を行うことができ
る。
If the illuminance unevenness to be corrected is small, only one of the light shielding plates A1 and B1 may be provided. In this case, by adjusting at least one of the defocus amount D and the rate of change of the curve shape of the light-shielding pattern of the light-shielding plate A1 or B1, non-uniformity of the light amount distribution in the σ light beam and correction of the telecentricity deviation are corrected. It can be carried out.

【0101】(第7実施形態)図13は、第7実施形態
にかかる投影露光装置の光学系の概略構成を示す図であ
る。ここで、図13は、図2及び図6に示した実施形態
の第3インテグレータ228からウエハ9(基板)まで
の様子を示している。上記第5及び第6実施形態では、
視野絞り130(レチクル共役面)を挟んで遮光板A
1,B1等を配置している。これに対して本実施形態で
は、遮光板A1は視野絞り130(レチクル共役面)か
ら光源側に距離D1だけデフォーカスした第1面PL1
の位置、遮光板B1はレチクル3面から光源側に距離D
2だけデフォーカスした第2面PL2’の位置に設けら
れている。
(Seventh Embodiment) FIG. 13 is a view showing a schematic configuration of an optical system of a projection exposure apparatus according to a seventh embodiment. Here, FIG. 13 shows a state from the third integrator 228 to the wafer 9 (substrate) in the embodiment shown in FIG. 2 and FIG. In the fifth and sixth embodiments,
Shield A with field stop 130 (reticle conjugate plane) in between
1, B1, etc. are arranged. On the other hand, in the present embodiment, the light shielding plate A1 is the first surface PL1 defocused by the distance D1 from the field stop 130 (reticle conjugate surface) toward the light source.
, The light shielding plate B1 has a distance D from the reticle 3 surface to the light source side.
It is provided at the position of the second plane PL2 'defocused by two.

【0102】この配置において、コンデンサー光学系2
28に関して視野絞り130(レチクル共役面)から出
射する光束の角度をθ1、レチクル面上に収束する光束
の角度をθ2、結像光学系2の倍率をMとそれぞれする
と、 θ2/θ1=M が成立する。非走査方向(x方向)のσ光束内の光量分
布の対称性を確保するためには、σ光束が同一になる位
置に遮光板A1と遮光板B1とを配置する必要がある。
σ光束の大きさはデフォーカス量D×発散角θで与えら
れる。従って、次式を満足するようにデフォーカス量D
1,D2を定めれば良い。 θ1×D1=θ2×D2
In this arrangement, the condenser optical system 2
Assuming that the angle of the light beam emitted from the field stop 130 (reticle conjugate plane) with respect to 28 is θ1, the angle of the light beam converging on the reticle surface is θ2, and the magnification of the imaging optical system 2 is M, θ2 / θ1 = M To establish. In order to ensure the symmetry of the light amount distribution in the σ light beam in the non-scanning direction (x direction), it is necessary to dispose the light shielding plate A1 and the light shielding plate B1 at positions where the σ light beams become the same.
The size of the σ light beam is given by the defocus amount D × divergence angle θ. Accordingly, the defocus amount D is set so as to satisfy the following equation.
1, D2 may be determined. θ1 × D1 = θ2 × D2

【0103】このように、発散角θ1とθ2とが異なる
点を考慮し、上記式を満足するようにデフォーカス量を
定めれば、非走査方向(x方向)のσ光束内の光量分布
の対称性を確保することができる。
As described above, considering the difference between the divergence angles θ1 and θ2, if the defocus amount is determined so as to satisfy the above expression, the light amount distribution in the σ light beam in the non-scanning direction (x direction) can be obtained. Symmetry can be ensured.

【0104】特に、機械的なスペースの関係で遮光板を
レチクル共役面を挟んで配置することが困難な場合に、
本実施形態の遮光板の配置は有効である。また、本実施
形態では、代表的には以下の(a),(b),(c)の
3通りの遮光板の配置とすることができる。
In particular, when it is difficult to arrange the light shielding plate with the reticle conjugate plane interposed therebetween due to the mechanical space,
The arrangement of the light shielding plate of the present embodiment is effective. Further, in the present embodiment, the following three types of light-shielding plate arrangements (a), (b), and (c) can be typically used.

【0105】(a)第1面PL1,第2面PL2’共に
図4(a)で示した遮光パターンを有する遮光板A1を
設けること。 (b)第1面PL1に図4(a)で示した遮光パターン
を有する遮光板A1、第2面PL2’に図4(b)で示
した遮光パターンを有する遮光板A2を設けること。 (c)第1面PL1,第2面PL2’共に図4(b)で
示した遮光パターンを有する遮光板A2を設けること。
(A) A light-shielding plate A1 having the light-shielding pattern shown in FIG. 4A is provided on both the first surface PL1 and the second surface PL2 '. (B) A light-shielding plate A1 having the light-shielding pattern shown in FIG. 4A is provided on the first surface PL1, and a light-shielding plate A2 having the light-shielding pattern shown in FIG. 4B is provided on the second surface PL2 '. (C) A light-shielding plate A2 having the light-shielding pattern shown in FIG. 4B is provided on both the first surface PL1 and the second surface PL2 '.

【0106】また、上記第5実施形態と同様に、視野絞
り130(レチクル共役面)から光源側に設けられてい
る遮光板A1及びA3までの距離D1と、レチクル面3
から光源側に設けられている遮光板B1(B3)までの
距離D2について、結像光学系2の倍率Mを考慮した絶
対値△D=|D1−M・D2|を計算し、条件式(1)
及び(2)に含まれるDの代わりに該△Dを代入した条
件式が満たされるように、D1およびD2を定めてもよ
い。
As in the fifth embodiment, the distance D1 from the field stop 130 (reticle conjugate plane) to the light shielding plates A1 and A3 provided on the light source side and the reticle surface 3
The absolute value △ D = | D1−M · D2 | in consideration of the magnification M of the imaging optical system 2 is calculated for the distance D2 from the light source to the light shielding plate B1 (B3) provided on the light source side, and the conditional expression ( 1)
D1 and D2 may be determined so that a conditional expression in which the ΔD is substituted for the D included in (2) is satisfied.

【0107】なお、上述の実施形態5,6,7では、コ
ンデンサー光学系228から結像光学系2付近の光学系
に着目して説明してきたが、実施形態1,2,3,4の
いずれかで説明したコンデンサー光学系228から結像
光学系2までの光学系を、実施形態5,6,7のいずれ
かで説明したコンデンサー光学系228から結像光学系
2までの光学系に置き換えた配置も実施形態として可能
である。
In the above-described fifth, sixth, and seventh embodiments, the description has been made by focusing on the optical system from the condenser optical system 228 to the vicinity of the imaging optical system 2. However, any of the first, second, third, and fourth embodiments will be described. The optical system from the condenser optical system 228 to the imaging optical system 2 described in the above is replaced with the optical system from the condenser optical system 228 to the imaging optical system 2 described in any of the fifth, sixth, and seventh embodiments. An arrangement is also possible as an embodiment.

【0108】(第9実施形態)次に、テレセントリシテ
ィの検出手順と、照明むらの検出手順について説明す
る。テレセントリシティずれを検出する手順について説
明する。テレセントリシティずれは、倍率に関するずれ
(以下、「倍率テレセントリシティずれ」という。)
と、各主光線どうし平行を保った状態で主光線が傾くこ
とによるずれ(以下、「傾斜テレセントリシティずれ」
という)とに分けられる。倍率テレセントリシティずれ
は、第2フライアイレンズを光軸方向にデフォーカスす
ることで補正することができる。また、傾斜テレセント
リシティずれは、リレーレンズを光軸と直交するXY面
内でシフトすることで補正できる。
(Ninth Embodiment) Next, a procedure for detecting telecentricity and a procedure for detecting uneven illumination will be described. A procedure for detecting a telecentricity deviation will be described. The telecentricity deviation is a deviation relating to the magnification (hereinafter, referred to as “magnification telecentricity deviation”).
And the shift due to the tilt of the chief ray while keeping the chief rays parallel (hereinafter referred to as “tilt telecentricity shift”).
). The magnification telecentricity deviation can be corrected by defocusing the second fly-eye lens in the optical axis direction. Further, the inclination telecentricity deviation can be corrected by shifting the relay lens in the XY plane orthogonal to the optical axis.

【0109】まず、レチクルステージ4上に、レチクル
3の代わりに正方格子状に配列している点状テストパタ
ーンTPを載置する。ウエハ9にこのテストパターンT
Pを投影露光する。次に、全ての光学系が理想的な場合
にウエハ9に焼き付けられる点状パターンと、実際の光
学系を用いて焼き付けられた点状パターンとを比較す
る。制御・演算処理部PCは、理想的な点像パターンと
実際の焼き付けされた点像パターンとの相違から、テレ
セントリシティのずれ量を算出する。
First, on the reticle stage 4, instead of the reticle 3, a dot-like test pattern TP arranged in a square lattice is placed. This test pattern T
P is projected and exposed. Next, a dot pattern printed on the wafer 9 when all the optical systems are ideal is compared with a dot pattern printed using an actual optical system. The control / arithmetic processing unit PC calculates the deviation amount of the telecentricity from the difference between the ideal point image pattern and the actually printed point image pattern.

【0110】次に、テレセントリシティずれを検出する
他の手順を説明する。レチクルステージ5には、上記手
順と同様に点状テストパターンTPを載置する。そし
て、制御・演算処理部PCは、駆動機構DMに所定のデ
フォーカス量だけレチクルステージ5を移動させる駆動
信号を送る。レチクルステージ5は、駆動機構DMによ
り光軸Z方向に駆動される。これにより、点状テストパ
ターンTPは任意量だけデフォーカスした位置に移動さ
せることができる。また、不図示の光電センサは、点状
テストパターンTPの格子状点像をウエハステージ11
上で光電的に検出する。そして、その検出信号は制御・
演算処理部PCに送られる。制御・演算処理部PCは、
予めメモリ部MUに記憶している理想的な点像パターン
と、検出された点像パターンとを比較処理する。これに
より、テレセントリシティのずれ量を検出することがで
きる。
Next, another procedure for detecting a telecentricity deviation will be described. On the reticle stage 5, a dot-like test pattern TP is placed in the same manner as the above procedure. Then, the control / arithmetic processing unit PC sends a drive signal for moving the reticle stage 5 by a predetermined defocus amount to the drive mechanism DM. The reticle stage 5 is driven in the optical axis Z direction by a driving mechanism DM. Thus, the point-like test pattern TP can be moved to a position defocused by an arbitrary amount. The photoelectric sensor (not shown) converts the grid-like point image of the point-like test pattern TP into a wafer stage 11.
The above is detected photoelectrically. And the detection signal is controlled and
It is sent to the arithmetic processing unit PC. The control / arithmetic processing unit PC
The ideal point image pattern previously stored in the memory unit MU is compared with the detected point image pattern. This makes it possible to detect the amount of deviation in telecentricity.

【0111】次に、ウエハ9上のおける照度むらを検出
する手順について説明する。まず、照度むら計測機構と
して、図1のウエハステージ11上のウエハホルダ10
の近傍には照度計測部14が固定され、この照度計測部
14の上面に走査方向(Y方向)に細長いスリット状の
受光部を持つCCD型のラインセンサ14a(図14
(a)参照)が固定され、ラインセンサ14aの検出信
号S2は制御・演算処理部PCに供給されている。ま
た、照度計測部14の上面には、ピンホール状の受光部
を有する光電センサよりなる通常の照度むらセンサ(不
図示)も設置されている。また、不図示であるが、ウエ
ハステージ11上には、露光領域15(図14(a))
の全体を覆う受光部を有する照射量モニタも設置され、
この照射量モニタの検出信号とインテグレータセンサ1
6の検出信号S1とに基づいて、インテグレータセンサ
16の検出信号からウエハ9上の照度を間接的に求める
ための係数が算出される。
Next, a procedure for detecting uneven illuminance on the wafer 9 will be described. First, a wafer holder 10 on the wafer stage 11 shown in FIG.
, An illuminance measuring unit 14 is fixed, and a CCD type line sensor 14a (FIG. 14) having a slit-shaped light receiving unit elongated on the upper surface of the illuminance measuring unit 14 in the scanning direction (Y direction).
(See (a)), and the detection signal S2 of the line sensor 14a is supplied to the control / arithmetic processing unit PC. Further, on the upper surface of the illuminance measurement unit 14, a normal illuminance unevenness sensor (not shown) including a photoelectric sensor having a pinhole-shaped light receiving unit is also installed. Although not shown, an exposure area 15 (FIG. 14A) is provided on the wafer stage 11.
A radiation dose monitor with a light receiving unit that covers the whole is also installed,
The detection signal of this dose monitor and the integrator sensor 1
6, a coefficient for indirectly calculating the illuminance on the wafer 9 from the detection signal of the integrator sensor 16 is calculated.

【0112】ここで、図14(a)を参照してラインセ
ンサ14aを用いてスリット状の露光領域15の非走査
方向(X方向)に対する照度むらを計測する方法につい
て説明する。なお、この照度むらの計測は、例えば定期
的に実行される、その際に、図2の開口絞り126を駆
動して照明方式を通常照明、変形照明、小σ値照明等に
切り換えて、各照明方式毎にその照度むらの計測が実行
される。そして、本例の投影露光装置の稼働時間の経過
に伴う照度むらの状態が、照明方式毎にテーブルとして
記億部MUに記億される。
Here, a method of measuring the illuminance unevenness in the non-scanning direction (X direction) of the slit-shaped exposure area 15 using the line sensor 14a will be described with reference to FIG. The measurement of the uneven illuminance is performed, for example, periodically. At that time, the illumination system is switched to the normal illumination, the modified illumination, the small σ value illumination, etc. by driving the aperture stop 126 in FIG. The measurement of the uneven illuminance is performed for each illumination method. Then, the state of uneven illuminance with the elapse of the operation time of the projection exposure apparatus of this example is stored in the storage unit MU as a table for each illumination method.

【0113】図14(a)は、図1のウエハステージ1
1を駆動して、投影光学系8の露光領域15の非走査方
向の側面に照度計測部14上のラインセンサ14aを移
動した状態を示す図である。その露光領域15の走査方
向SD(Y方向)の照度分布F(Y)はほぼ台形状であ
る。図14(c)に示すように、その照度分布F(Y)
の底辺の走査方向の幅をDLとすると、ラインセンサ1
4aの受光部の走査方向の幅はDLよりも十分に広く設
定されている。
FIG. 14A shows the wafer stage 1 of FIG.
1 is a diagram illustrating a state in which a line sensor 14a on an illuminance measurement unit 14 is moved to a side surface in a non-scanning direction of an exposure area 15 of a projection optical system 8 by driving a projection optical system 8; The illuminance distribution F (Y) of the exposure region 15 in the scanning direction SD (Y direction) is substantially trapezoidal. As shown in FIG. 14C, the illuminance distribution F (Y)
Assuming that the width of the bottom side of the scanning direction in the scanning direction is DL, the line sensor 1
The width of the light receiving portion 4a in the scanning direction is set sufficiently wider than DL.

【0114】その後、ウエハステージ11を駆動して、
図14(a)に示すように、露光領域15を走査方向に
完全に覆う形で、ラインセンサ14を非走査方向(X方
向)に所定問隔で順次一連の計測点に移動させる。そし
て、各計測点で図1の露光光源LSをパルス発光させ
て、インテグレータセンサ16の検出信号S1とライン
センサ14aの検出信号S2とを制御・演算処理部PC
に並列に取り込み、ラインセンサ14aの検出信号S2
のデジタルデータを全部の画素について積分したデータ
を検出信号S1のデジタルデータで除算することによっ
て、図14(b)に示すように、露光領域15の非走査
方向(X)への照度分布E(X)を算出する。インテグ
レータセンサ16の検出信号S1で除算するのは、パル
スエネルギーのばらつきの影響を除くためである。この
ように、ラインセンサ14aをX方向に走査することに
よって、容易、かつ短時間に露光領域15の非走査方向
の照度分布E(X)を計測することができる。なお、こ
こでの照度分布E(X)は、例えば非走査方向の端部の
1番目の計測点での照度を基準とした相対値で表されて
いる。
Thereafter, the wafer stage 11 is driven to
As shown in FIG. 14A, the line sensor 14 is sequentially moved to a series of measurement points at predetermined intervals in the non-scanning direction (X direction) so as to completely cover the exposure area 15 in the scanning direction. At each measurement point, the exposure light source LS of FIG. 1 emits a pulse, and the detection signal S1 of the integrator sensor 16 and the detection signal S2 of the line sensor 14a are controlled and processed by the processing unit PC
And the detection signal S2 of the line sensor 14a
14B is divided by the digital data of the detection signal S1, the illuminance distribution E (in the non-scanning direction (X) of the exposure area 15 is divided as shown in FIG. X) is calculated. The reason for dividing by the detection signal S1 of the integrator sensor 16 is to eliminate the influence of variations in pulse energy. In this manner, by scanning the line sensor 14a in the X direction, the illuminance distribution E (X) of the exposure region 15 in the non-scanning direction can be measured easily and in a short time. Here, the illuminance distribution E (X) is expressed as a relative value based on the illuminance at the first measurement point at the end in the non-scanning direction, for example.

【0115】この結果、照度分布E(X)は、非走査方
向の各位置Xにおいて、露光領域15上の照度を走査方
向(Y方向)に積分した照度を表している。走査露光時
にウエハ9上の各点は、図14(c)の台形状の照度分
布F(Y)の領域を走査方向に横切るため、本例の非走
査方向の照度分布E(X)は、ウエハ9上の各ショット
領域における非走査方向の積算露光量の分布とほぼ等価
である。そして、本例ではその照度分布E(X)を非走
査方向の位置Xの関数として、上記(3)式で表すこと
ができる。
As a result, the illuminance distribution E (X) represents the illuminance obtained by integrating the illuminance on the exposure area 15 in the scanning direction (Y direction) at each position X in the non-scanning direction. Since each point on the wafer 9 at the time of scanning exposure crosses the trapezoidal area of the illuminance distribution F (Y) in FIG. 14C in the scanning direction, the illuminance distribution E (X) in the non-scanning direction of this example is This is almost equivalent to the distribution of the integrated exposure amount in the non-scanning direction in each shot area on the wafer 9. Then, in this example, the illuminance distribution E (X) can be expressed by the above equation (3) as a function of the position X in the non-scanning direction.

【0116】上述したように、照度むらは上記(3)式
で示す2次多項式で近似することができる。そして、遮
光板の遮光パターンは、この2次多項式で表される形状
を有している。しかし、照度むらの程度が大きい場合に
は、遮光パターンとして上記(3)式の近似では不足で
あり、より高次成分も必要となる。
As described above, the illuminance unevenness can be approximated by the second-order polynomial expressed by the above equation (3). The light-shielding pattern of the light-shielding plate has a shape represented by the second-order polynomial. However, when the degree of uneven illuminance is large, approximation of the above equation (3) is insufficient as a light-shielding pattern, and a higher-order component is required.

【0117】すなわち、照度むらを補正しない場合のウ
エハ9上での2次照度むらの照度分布E(X)は、αを
係数として次式で示される。
That is, the illuminance distribution E (X) of the secondary illuminance unevenness on the wafer 9 when the illuminance unevenness is not corrected is represented by the following equation using α as a coefficient.

【0118】E(X)=1+αX2…(5)ここで、照
度むらを補正するためのフィルタの透過特性をt(x)
とすると、
E (X) = 1 + αX 2 (5) Here, the transmission characteristic of the filter for correcting uneven illuminance is represented by t (x).
Then

【0119】 t(X)×E(X)=k (ただし、kは定数)…(6) を満足すれば良いT (X) × E (X) = k (where k is a constant) (6)

【0120】 これより、t(X)=k/E(X) =k/(1+αX2) =k(1−αX2+α24−・・)…(7)From this, t (X) = k / E (X) = k / (1 + αX 2 ) = k (1−αX 2 + α 2 X 4 −...) (7)

【0121】となる。ここで、照明むらが大きい場合と
はαが大きい事を意味する。αが大きいほど式(7)の
展開次数を高次まで含める必要がある。すなわち、照明
ムラが2次関数形状であったとしても、照明むらが大き
い場合には補正フィルタの透過特性、すなわち、遮光パ
タンの形状は2次以上の高次成分が必要となってくるの
である。
Is obtained. Here, the case where the illumination unevenness is large means that α is large. It is necessary to include the expansion order of Expression (7) to a higher order as α increases. That is, even if the illumination unevenness has a quadratic function shape, if the illumination unevenness is large, the transmission characteristic of the correction filter, that is, the shape of the light-shielding pattern requires a second-order or higher order component. .

【0122】なお、2次までで打ち切る場合であっても
式(7)の2次の項の符号が示すように、照明ムラの2
次係数と、補正フィルタの透過特性(遮光パターンの形
状)の2次係数は符号が反転することを注意する必要が
ある。
Note that even when the illumination is discontinued up to the second order, as shown by the sign of the second order term in the equation (7), the second order of the illumination unevenness is obtained.
It should be noted that the sign of the second order coefficient and the second order coefficient of the transmission characteristic (shape of the light shielding pattern) of the correction filter are inverted.

【0123】また、以下に述べるように、そもそも照明
むら自体が2次関数形状からずれる要因もいくつか存在
する。この場合にはもとより、高次成分まで考えた遮光
パターンによる補正が必要である。
Further, as described below, there are some factors which cause the unevenness of the illumination itself to deviate from the quadratic function shape in the first place. In this case, it is necessary to perform correction using a light-shielding pattern that takes into account higher-order components.

【0124】まず、露光光が紫外光の場合には、雰囲気
中の有機物と露光光との反応等によって、照明光学系や
投影光学系を構成する光学部材の表面に次第に曇りが生
じ、それらの光学系の透過率が長期的に低下することが
ある、更に、露光光が波長200nm程度以下の真空紫
外域のパルス光になってくると、いわゆるコンパクショ
ン等によって照明光学系や投影光学系中の屈折部材が次
第に劣化して、その透過率が次第に変動する現象も知ら
れている。このような透過率の変動は露光光の光路にも
依存するため、例えばいわゆる変形照明法を用いる場合
のように瞳面での露光光の分布が非軸対称の状態が続い
たようなときには、屈折部材の透過率変動も非軸対称と
なって、照明領域(又は露光領域)での照度分布が非走
査方向に不均一になり、積算露光量のむらが大きくなる
恐れがある。更に、その透過率変動が光軸外の点を中心
に生じたような場合には、レチクル又はウエハに対する
露光光のテレセントリシティずれが許容範囲を超える恐
れもある。
First, when the exposure light is ultraviolet light, the surface of the optical member constituting the illumination optical system or the projection optical system gradually becomes clouded due to the reaction between the organic matter in the atmosphere and the exposure light, and the like. The transmittance of the optical system may decrease in the long term. Further, when the exposure light becomes pulsed light in the vacuum ultraviolet region having a wavelength of about 200 nm or less, the light in the illumination optical system or the projection optical system may be reduced by so-called compaction or the like. It is also known that the refractive member gradually deteriorates and the transmittance thereof gradually changes. Since such a variation in transmittance also depends on the optical path of the exposure light, for example, when the distribution of the exposure light on the pupil plane continues to be non-axisymmetric as in the case of using a so-called modified illumination method, The transmittance variation of the refraction member is also non-axially symmetric, and the illuminance distribution in the illumination area (or the exposure area) becomes non-uniform in the non-scanning direction, and the unevenness of the integrated exposure amount may increase. Further, when the transmittance variation occurs around a point off the optical axis, the telecentricity deviation of the exposure light with respect to the reticle or wafer may exceed the allowable range.

【0125】さらに、反射防止膜などの経年変化、光学
系を構成するレンズ成分等のトレランス、照明形態の変
更(通常照明,輪帯照明,多極照明等)によっても照度
むらは発生する。これらに起因する照度むらは2次多項
式以外の成分を含んでいる。
Furthermore, uneven illuminance also occurs due to aging of the anti-reflection film and the like, tolerance of lens components and the like constituting the optical system, and changes in the illumination mode (normal illumination, annular illumination, multipole illumination, etc.). Illuminance unevenness due to these includes components other than the second-order polynomial.

【0126】このような種々の光量分布を有する照度む
らを補正するため、例えば、図15(a)に示すような
種々の遮光パターン形状を有する複数の遮光板A5,A
6,A7を選択的に切換え可能な構成とすることができ
る。この場合の切換え手順を説明する。まず、上述した
照度むら計測機構により照度むらを検出する。制御・演
算処理部PCは、検出された照度むらデータから上記
(3)式の係数a,b,cを最小自乗法により算出す
る。次に、制御・演算処理部PCは、該照度むらを補正
するために適切な遮光パターンを有する遮光板A5,A
6又はA7を選択し、補正フィルタ切換え機構FCH
(図2参照)へ信号を送る。補正フィルタ切換え機構F
CHは、この信号に従って選択された遮光板を光路中に
挿入する。これにより常に適切な照度むら補正を行うこ
とができる。なお、種々の遮光フィルタを切換えること
に限られず、複数の遮光板を用意しておき、それらを適
宜交換できる機構としても良い。
In order to correct illuminance unevenness having various light quantity distributions, for example, a plurality of light shielding plates A5 and A5 having various light shielding pattern shapes as shown in FIG.
6, A7 can be selectively switched. The switching procedure in this case will be described. First, uneven illuminance is detected by the uneven illuminance measuring mechanism described above. The control / arithmetic processing unit PC calculates the coefficients a, b, and c of the above equation (3) from the detected uneven illuminance data by the least square method. Next, the control / arithmetic processing unit PC includes light-shielding plates A5, A5 having an appropriate light-shielding pattern for correcting the uneven illuminance.
6 or A7, and the correction filter switching mechanism FCH
(See FIG. 2). Correction filter switching mechanism F
The CH inserts the light shielding plate selected according to this signal into the optical path. As a result, it is possible to always perform appropriate illumination unevenness correction. The mechanism is not limited to switching between various light-shielding filters, but may be a mechanism in which a plurality of light-shielding plates are prepared, and these can be appropriately replaced.

【0127】なお、1次傾斜ムラ成分については、遮光
板A1,B1を不図示の可動機構によってx方向にシフ
ト(偏芯)することによっても補正可能である。またそ
の他の成分についても遮光板をXY面内で回転、シフト
することによって微調整が可能である。
The primary inclination unevenness component can also be corrected by shifting (eccentric) the light shielding plates A1 and B1 in the x direction by a movable mechanism (not shown). Fine adjustment of other components is also possible by rotating and shifting the light shielding plate in the XY plane.

【0128】また、2次成分よりも高い高次成分を含む
照度むらやランダムな照度むらが生じた場合は、遮光パ
ターンの形状が可変である遮光板で照度むらを補正する
ことが望ましい。この場合は、図15(b)に示すよう
に、不図示の移動機構により、短冊状の各遮光パターン
素子を走査方向(Y方向)に抜き差しする。これによ
り、上述した照度むら計測機構で検出した照度むらに対
応させて、1次成分、2次成分に限られず、任意の形状
を有する遮光パターンを形成することができる。
When uneven illuminance including a higher-order component higher than the secondary component or random illuminance unevenness occurs, it is desirable to correct the illuminance unevenness by using a light-shielding plate having a variable light-shielding pattern shape. In this case, as shown in FIG. 15B, a strip-shaped light shielding pattern element is inserted and removed in the scanning direction (Y direction) by a moving mechanism (not shown). Accordingly, it is possible to form a light-shielding pattern having an arbitrary shape, not limited to the primary component and the secondary component, corresponding to the illuminance unevenness detected by the uneven illuminance measurement mechanism described above.

【0129】次に、遮光パターンの形状が一定の場合の
遮光板の製造方法について説明する。例えば2次凹型照
度むらを補正する遮光板は、図16に示すようにガラス
基板GLに2次遮光パターン形状となるようにクロムC
r蒸着して製造する。また、これに限られず、金属板を
所望の2次形状にエッチングすることで製造しても良
い。
Next, a method of manufacturing a light shielding plate in the case where the shape of the light shielding pattern is constant will be described. For example, as shown in FIG. 16, a light-shielding plate for correcting secondary concave unevenness in illuminance is formed on a glass substrate GL so as to form a secondary light-shielding pattern.
It is manufactured by vapor deposition. The present invention is not limited to this, and may be manufactured by etching a metal plate into a desired secondary shape.

【0130】また、ここで説明した遮光板の製造方法は
2次形状に限定されず、任意の照明ムラを補正するため
の任意の形状の遮光板について適用することが可能であ
る。
Further, the method of manufacturing the light-shielding plate described here is not limited to the secondary shape, and can be applied to a light-shielding plate of an arbitrary shape for correcting arbitrary illumination unevenness.

【0131】(第10実施形態)図17は、上記各実施
例の投影光学系を備える露光装置を用いてウエハ上に所
定の回路パターンを形成する半導体デバイス製造方法の
フローチャートである。
(Tenth Embodiment) FIG. 17 is a flowchart of a semiconductor device manufacturing method for forming a predetermined circuit pattern on a wafer using the exposure apparatus having the projection optical system of each of the above embodiments.

【0132】ステップ1において、1ロットのウエハ上に
金属膜が蒸着される。次のステップ2において、その1
ロットのウエハ上の金属膜状にフォトレジストが塗布さ
れる。その後、ステップ3において、上記実施例の投影
光学系を備えた図1の投影露光装置を用いて、レチクル
R上のパターンの像がその投影光学系を介して、その1
ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写され
る。その後、ステップ4において、1ロットのウエハ上
のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ5にお
いて、1ロットのウエハ上でレジストパターンをマスク
としてエッチングを行うことによって、レチクルR上の
パターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各シ
ョット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回
路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等
のデバイスが製造される。
In Step 1, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step 2,
A photoresist is applied to the metal film on the wafer of the lot. Then, in step 3, using the projection exposure apparatus of FIG. 1 having the projection optical system of the above-described embodiment, the image of the pattern on the reticle R is passed through the projection optical system.
Exposure transfer is sequentially performed on each shot area on the wafers of the lot. Then, in step 4, after the photoresist on one lot of wafers is developed, in step 5, etching is performed on the one lot of wafers using the resist pattern as a mask to correspond to the pattern on the reticle R. Is formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer and the like.

【0133】なお、上記各実施形態にかかる投影露光装
置において、遮光板を配置するレチクル共役面からの距
離Dは、リレーレンズ、投影レンズの有効径の制限、光
源がエキシマレーザの場合そのパルス性(不連続発光)
によるムラと関連して最適化することが望ましい。この
ため、遮光板を配置する距離Dを可変にすることで、照
度むらをより一層最適に補正することができる。また、
照度むらの程度が小さい場合は、各照明形態について最
適化された位置に遮光板を固定配置しても良い。
In the projection exposure apparatus according to each of the above-described embodiments, the distance D from the reticle conjugate plane on which the light shielding plate is disposed is limited by the effective diameter of the relay lens and the projection lens, and the pulse characteristics when the light source is an excimer laser. (Discontinuous emission)
It is desirable to optimize in connection with the unevenness due to. Therefore, by making the distance D at which the light shielding plate is arranged variable, it is possible to more optimally correct the illuminance unevenness. Also,
When the degree of uneven illuminance is small, a light shielding plate may be fixedly arranged at a position optimized for each illumination mode.

【0134】また、第2実施形態から第10実施形態の
いずれかにおいても第1実施形態と同様に、視野絞り1
30付近の適当な位置に固定型補助絞りSBを配置して
もよい。さらに第1実施形態から第10実施形態におい
て、図21に示すような露光むら補正用の遮光板と固定
型補助絞りを組み合わせた形状の絞りを使用する事によ
って本発明を実施することも可能である。
Also, in any one of the second to tenth embodiments, the field stop 1 is used as in the first embodiment.
The fixed auxiliary stop SB may be arranged at an appropriate position near 30. Further, in the first to tenth embodiments, the present invention can be implemented by using an aperture having a shape in which a light shielding plate for correcting unevenness in exposure and a fixed auxiliary aperture as shown in FIG. 21 are used. is there.

【0135】また本発明は光制限部材として図4
(a),(b)に示した遮光板に限定されない。露光む
ら補正の性能として図4(a),(b)に示した遮光板
と同等の光学特性を有する物であれば、本発明を適用で
きる。例えば、透明基板上に遮光ドットを描画し、その
遮光ドットの疎密によってX方向の中央と周辺の透過率
変化を発生させた素子、透過率が連続的に変化するコー
ティングを所望の透過特性において透明基板上にコート
した素子、基盤自体の透過率を微細加工によって制御
し、所望の透過特性を持たせた素子などを本発明の光制
限部材として使用することが可能である。
In the present invention, the light restricting member shown in FIG.
The present invention is not limited to the light shielding plates shown in FIGS. The present invention can be applied to any device having the same optical characteristics as the light shielding plate shown in FIGS. 4A and 4B as the performance of the exposure unevenness correction. For example, an element in which light-shielding dots are drawn on a transparent substrate, and the density of the light-shielding dots causes a change in the transmittance in the center and the periphery in the X direction, and a coating in which the transmittance changes continuously is transparent with desired transmittance characteristics. An element coated on a substrate, an element having desired transmittance characteristics by controlling the transmittance of the substrate itself by microfabrication, and the like can be used as the light limiting member of the present invention.

【0136】[0136]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明によれば、照明光の光強度分布を調整する光制限部材
を所定の条件式(1)及び(2)を満足する位置に設け
ている。これにより、簡便な構成でσ光束内の光量分布
の不均一性やテレセントリシティずれが少なく、高い照
明均一性を有する投影露光装置を提供できる。請求項2
に係る発明によれば、第1及び第2光制限部材を投影光
学系の結像面と光学的に共役な所定位置(レチクル共役
面)を挟んだ第1又は第2の位置に配置している。これ
により、σ光束内の光量分布の不均一性やテレセントリ
シティずれを生じること無く、高い照明均一性を有する
投影露光装置を提供できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the light restricting member for adjusting the light intensity distribution of the illumination light is located at a position satisfying the predetermined conditional expressions (1) and (2). Provided. Accordingly, it is possible to provide a projection exposure apparatus having a high illumination uniformity with a small amount of non-uniformity of the light amount distribution in the σ light flux and a small telecentricity deviation with a simple configuration. Claim 2
According to the invention according to the first aspect, the first and second light restricting members are arranged at the first or second position sandwiching a predetermined position (reticle conjugate surface) optically conjugate with the imaging surface of the projection optical system. I have. Accordingly, it is possible to provide a projection exposure apparatus having high illumination uniformity without causing non-uniformity of the light amount distribution in the σ light beam or telecentricity deviation.

【0137】請求項3に係る発明によれば、第1光制限
部材は一対の第1減光要素を有し、第2光制限部材は一
対の第2減光要素を有している。これにより、種々の光
量分布を有する照度むらを補正することができる。請求
項4に係る発明によれば、第1及び第2光制限部材は所
定位置に対して相互に等距離に設けられている。これに
より、照度むらをさらに正確に補正することができる。
According to the third aspect of the invention, the first light restricting member has a pair of first dimming elements, and the second light restricting member has a pair of second dimming elements. This makes it possible to correct illuminance unevenness having various light amount distributions. According to the invention according to claim 4, the first and second light restricting members are provided equidistant from each other with respect to the predetermined position. This makes it possible to correct illuminance unevenness more accurately.

【0138】請求項5に係る発明によれば、照明条件の
変更に応じて、光制限部材を投影光学系の結像面と光学
的に共役な所定位置(レチクル共役面)を挟んだ所定の
位置に配置している。これにより、簡便な構成で、照明
条件の変更に起因するσ光束内の光量分布の不均一性や
テレセントリシティずれを補正でき、高い照明均一性を
有する投影露光装置を提供できる。請求項6に係る発明
のマイクロデバイスの製造方法によれば、本願発明にか
かる投影露光装置を介してマスクのパターンの像を投影
する工程を有している。これにより、高精度な回路パタ
ーンを有するマイクロデバイスを製造することができ
る。また、製品の歩留まりも向上できる。
According to the fifth aspect of the present invention, in accordance with the change of the illumination condition, the light restricting member is provided with a predetermined position (reticle conjugate plane) which is optically conjugate with the image forming plane of the projection optical system. Position. Thus, with a simple configuration, it is possible to correct the non-uniformity of the light amount distribution in the σ light beam and the telecentricity deviation due to the change of the illumination condition, and to provide a projection exposure apparatus having high illumination uniformity. According to the method for manufacturing a micro device of the invention, there is provided a step of projecting an image of a pattern of a mask via the projection exposure apparatus according to the invention. Thereby, a micro device having a highly accurate circuit pattern can be manufactured. Also, the yield of products can be improved.

【0139】請求項7に係る発明のマイクロデバイス製
造方法によれば、照明条件の変更に応じて、投影光学系
の結像面と光学的に共役な所定位置(レチクル共役面)
又はその近傍の位置に配置した光制限部材を用いて照明
光の光強度分布を調整する工程を有している。これによ
り、簡便な構成で、照明条件の変更に起因するσ光束内
の光量分布の不均一性やテレセントリシティずれを補正
でき、高精度な回路パターンを有するマイクロデバイス
を製造することができる。また、製品の歩留まりも向上
できる。請求項8に係る発明によれば、光制限部材によ
ってウエハ等の感光性基板での光強度分布を調整してい
るため、感光性基板での露光量むらが補正でき、歩留ま
り無く良好なるマスク(レチクル)のパターンを転写で
きる、このため、良好なるマイクロデバイスを製造する
ことができる。
According to the micro device manufacturing method of the invention, the predetermined position (reticle conjugate plane) optically conjugate with the image forming plane of the projection optical system according to the change of the illumination condition.
Alternatively, the method includes a step of adjusting the light intensity distribution of the illumination light using a light restricting member disposed at a position near the light restricting member. Thus, with a simple configuration, it is possible to correct the non-uniformity of the light amount distribution in the σ light beam and the telecentricity deviation due to the change of the illumination condition, and to manufacture a micro device having a highly accurate circuit pattern. Also, the yield of products can be improved. According to the invention of claim 8, since the light intensity distribution on the photosensitive substrate such as a wafer is adjusted by the light restricting member, the unevenness in the exposure amount on the photosensitive substrate can be corrected, and a good mask without yield can be obtained. The pattern of the reticle can be transferred, so that a good microdevice can be manufactured.

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

【図1】第1実施形態にかかる投影露光装置の概略構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a first embodiment.

【図2】第1実施形態にかかる投影露光装置の光学系の
構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of the projection exposure apparatus according to the first embodiment.

【図3】(a),(b),(c)は照度むらの種類を説
明する図である。
FIGS. 3A, 3B, and 3C are diagrams illustrating types of uneven illuminance. FIGS.

【図4】(a),(b)は遮光板の例を示す図である。FIGS. 4A and 4B are diagrams showing examples of a light shielding plate.

【図5】(a),(b)はσ光束と遮光領域との関係を
示す図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a relationship between a σ beam and a light shielding area.

【図6】第2実施形態にかかる投影露光装置の光学系の
構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a projection exposure apparatus according to a second embodiment.

【図7】第3実施形態にかかる投影露光装置の光学系の
構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an optical system of a projection exposure apparatus according to a third embodiment.

【図8】第4実施形態にかかる投影露光装置の光学系の
構成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an optical system of a projection exposure apparatus according to a fourth embodiment.

【図9】第5実施形態の光学系の遮光板周辺の構成を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration around a light shielding plate of an optical system according to a fifth embodiment.

【図10】(a),(b)は遮光パターンとσ光束とを
示す図である。
FIGS. 10A and 10B are diagrams showing a light-shielding pattern and a σ beam.

【図11】第5実施形態における2枚の遮光板の関係を
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between two light shielding plates in a fifth embodiment.

【図12】(a),(b)は第6実施形態における4枚
の遮光板の関係を示す図である。
FIGS. 12A and 12B are diagrams illustrating a relationship between four light shielding plates according to a sixth embodiment.

【図13】第7実施形態の遮光板周辺の光学系の構成を
示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an optical system around a light shielding plate according to a seventh embodiment.

【図14】(a)は照度むらを検出するセンサの構成、
(b),(c)は照度分布を示す図である。
14A is a configuration of a sensor that detects uneven illuminance, FIG.
(B), (c) is a figure which shows an illuminance distribution.

【図15】(a)は種々の遮光パターンを有する切換え
型遮光板の構成、(b)は遮光パターン可変な遮光板の
構成を示す図である。
FIG. 15A is a diagram illustrating a configuration of a switchable light shield having various light shield patterns, and FIG. 15B is a diagram illustrating a configuration of a light shield having a variable light shield pattern.

【図16】遮光板の製造に関する図である。FIG. 16 is a diagram relating to the manufacture of the light shielding plate.

【図17】マイクロデバイスの製造方法を説明する図で
ある。
FIG. 17 is a diagram illustrating a method for manufacturing a micro device.

【図18】(a),(b)は変形開口を説明する図であ
る。
FIGS. 18A and 18B are diagrams illustrating a deformed opening.

【図19】固定型補助絞りの構成を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a fixed auxiliary aperture.

【図20】図19に示す固定型補助絞りを用いた時の遮
光板近くの様子を示す図である。
20 is a diagram showing a state near a light shielding plate when the fixed auxiliary aperture shown in FIG. 19 is used.

【図21】遮光板と固定型補助絞りを組み合わせた形状
の絞りの様子を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a state of a diaphragm having a shape obtained by combining a light shielding plate and a fixed auxiliary diaphragm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

LS…光源,1…照明光学系,,1A…照明ユニット,
2…リレー光学系(結像光学系),3…レチクル,4…
レチクルホルダ,5…レチクルステージ,6…レチクル
移動鏡,7…干渉計,8…投影光学系,9…ウエハ,1
0…ウエハホルダ,11…ウエハステージ,12…ウエ
ハ移動鏡,13…干渉計,14…ラインセンサ,PC…
演算・処理部,CNS…コンソール,MU…記憶部,1
12…ビームエキスパンダ,114,134…反射鏡,
118,128…ターレット,116,124…インテ
グレータ,126…開口絞り,FCH…フィルタ切換え
機構,A1〜A7,B1〜B4…遮光板,130…視野
絞り(レチクル共役面),228…コンデンサー光学系
LS: light source, 1: illumination optical system, 1A: illumination unit,
2 ... Relay optical system (imaging optical system), 3 ... Reticle, 4 ...
Reticle holder, 5 reticle stage, 6 reticle moving mirror, 7 interferometer, 8 projection optical system, 9 wafer, 1
0: Wafer holder, 11: Wafer stage, 12: Wafer moving mirror, 13: Interferometer, 14: Line sensor, PC
Operation / processing unit, CNS: console, MU: storage unit, 1
12: beam expander, 114, 134: reflecting mirror,
118, 128: turret, 116, 124: integrator, 126: aperture stop, FCH: filter switching mechanism, A1 to A7, B1 to B4: light shielding plate, 130: field stop (reticle conjugate plane), 228: condenser optical system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蛭川 茂 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 5F046 BA05 CB01 CB05 CB10 CB12 CB23 CC01 CC02 DA01 DA02 DA11 DB01 DC12  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shigeru Hiragawa 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation F term (reference) 5F046 BA05 CB01 CB05 CB10 CB12 CB23 CC01 CC02 DA01 DA02 DA11 DB01 DC12

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定のパターンが形成されたマスクを照
明するための照明光学系と、 前記照明光学系により照明された前記マスクのパターン
像を感光性基板に投影露光するための投影光学系と、 前記投影光学系に対して前記マスクと前記感光性基板と
を走査させる走査装置とを有し、 前記照明光学系は、前記投影光学系の結像面と光学的に
共役な所定位置を挟んで光源側とマスク側との少なくと
も一方の位置に照明光の光強度分布を調整する光制限部
材を有し、 前記光制限部材は、前記所定位置から前記光制限部材ま
での距離Dが以下の条件を満たすように照明光路中に配
置されることを特徴とする投影露光装置。 ここで、 Wx:前記感光性基板に形成される露光視野の長手方向
の長さ, NAill:前記投影光学系の感光性基板側での前記照明光
学系の開口数の最大値, M:前記所定位置から前記投影光学系の結像面までの結
像倍率.
An illumination optical system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and a projection optical system for projecting and exposing a pattern image of the mask illuminated by the illumination optical system on a photosensitive substrate. A scanning device that scans the mask and the photosensitive substrate with respect to the projection optical system, wherein the illumination optical system sandwiches a predetermined position optically conjugate with an imaging plane of the projection optical system. A light limiting member for adjusting the light intensity distribution of the illumination light at at least one of the light source side and the mask side, wherein the light limiting member has a distance D from the predetermined position to the light limiting member is as follows: A projection exposure apparatus, which is arranged in an illumination light path so as to satisfy a condition. Here, Wx: the length in the longitudinal direction of the exposure field formed on the photosensitive substrate, NA ill : the maximum value of the numerical aperture of the illumination optical system on the photosensitive substrate side of the projection optical system, M: An imaging magnification from a predetermined position to an imaging plane of the projection optical system.
【請求項2】 所定のパターンが形成されたマスクを照
明するための照明光学系と、 前記照明光学系により照明された前記マスクのパターン
像を感光性基板に投影露光するための投影光学系と、 前記投影光学系に対して前記マスクと前記感光性基板と
を走査させる走査装置とを有し、 前記照明光学系は、前記投影光学系の結像面と光学的に
共役な所定位置を挟んで光源側の第1の位置に配置され
た第1光制限部材とマスク側の第2の位置に配置された
第2光制限部材とを有し、 前記第1及び第2光制限部材は照明光の光強度分布を調
整することを特徴とする投影露光装置。
2. An illumination optical system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and a projection optical system for projecting and exposing a pattern image of the mask illuminated by the illumination optical system onto a photosensitive substrate. A scanning device that scans the mask and the photosensitive substrate with respect to the projection optical system, wherein the illumination optical system sandwiches a predetermined position optically conjugate with an imaging plane of the projection optical system. And a first light restricting member disposed at a first position on the light source side and a second light restricting member disposed at a second position on the mask side, wherein the first and second light restricting members are illuminated. A projection exposure apparatus for adjusting a light intensity distribution of light.
【請求項3】第1光制限部材は前記第1位置を通り前記
照明光学系の光軸を横切る第1面に沿って対向的に設け
られた一対の第1減光要素を有し、 第2光制限部材は前記第2位置を通り前記照明光学系の
光軸を横切る第2面に沿って対向的に設けられた一対の
第2減光要素を有することを特徴とする請求項2に記載
の投影露光装置。
3. The first light limiting member has a pair of first dimming elements provided to face each other along a first surface passing through the first position and crossing an optical axis of the illumination optical system. The two-light limiting member includes a pair of second dimming elements provided to face each other along a second surface passing through the second position and crossing an optical axis of the illumination optical system. The projection exposure apparatus according to claim 1.
【請求項4】第1光制限部材及び第2光制限部材は前記
所定位置に対して互いに等しい距離で配置されることを
特徴とする請求項2又は3に記載の投影露光装置。
4. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein the first light restricting member and the second light restricting member are arranged at an equal distance from each other with respect to the predetermined position.
【請求項5】所定のパターンが形成されたマスクを照明
するための照明光学系と、 前記照明光学系により照明された前記マスクのパターン
像を感光性基板に投影露光するための投影光学系と、 前記投影光学系に対して前記マスクと前記感光性基板と
を走査させる走査装置とを有し、 前記照明光学系は、前記マスクに対する照明条件を変更
する変更装置と、前記変更装置による照明条件の変更に
応じて前記投影光学系の結像面と光学的に共役な所定位
置を挟んで光源側とマスク側の少なくとも一方の位置で
の照明光の光強度分布を調整する光制限部材を有するこ
とを特徴とする投影露光装置。
5. An illumination optical system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed, and a projection optical system for projecting and exposing a pattern image of the mask illuminated by the illumination optical system on a photosensitive substrate. A scanning device that scans the mask and the photosensitive substrate with respect to the projection optical system, wherein the illumination optical system changes a lighting condition with respect to the mask, and an illumination condition by the changing device. A light limiting member that adjusts the light intensity distribution of the illumination light at at least one of the light source side and the mask side across a predetermined position optically conjugate with the image forming plane of the projection optical system in accordance with the change of A projection exposure apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項6】基板上に感光材料を塗布する工程と、 請求項1乃至5の何れか一項に記載の投影露光装置を介
して前記マスクのパターンの像を前記基板上に投影する
工程と、 前記基板上の前記感光材料を現像する工程と、 該現像後の感光材料をマスクとして前記基板上に所定の
回路パターンを形成する工程とを有することを特徴とす
るマイクロデバイスの製造方法。
6. A step of applying a photosensitive material onto a substrate, and a step of projecting an image of the pattern of the mask onto the substrate via the projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5. A method of developing the photosensitive material on the substrate; and a step of forming a predetermined circuit pattern on the substrate using the developed photosensitive material as a mask.
【請求項7】照明光学系を用いて所定のパターンが形成
されたマスクを照明する照明工程と、 前記マスクのパターン像を感光性基板に投影する投影光
学系に対して前記マスクと前記感光性基板とを走査させ
ることによって前記マスクのパターン像を前記感光性基
板に走査露光する走査露光工程を含み、 前記照明工程は、前記マスクに対する照明条件を変更す
る変更工程と、前記変更工程による照明条件の変更に応
じて前記投影光学系の結像面と光学的に共役な位置また
はその近くに配置された光制限部材を用いて照明光の光
強度分布を調整する調整工程を含むことを特徴とするマ
イクロデバイスの製造方法。
7. An illumination step of illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed using an illumination optical system, and said mask and said photosensitive element are projected to a projection optical system for projecting a pattern image of said mask onto a photosensitive substrate. A scanning exposure step of scanning and exposing a pattern image of the mask on the photosensitive substrate by scanning a substrate, wherein the illumination step includes: a changing step of changing illumination conditions for the mask; and an illumination condition by the changing step. Including an adjusting step of adjusting the light intensity distribution of the illumination light using a light restricting member disposed at or near a position optically conjugate with the imaging plane of the projection optical system according to the change of Of manufacturing micro devices.
【請求項8】前記調整工程は、前記感光性基板での露光
量むらを補正するために、前記光制限部材によって前記
感光性基板での光強度分布を調整することを特徴とする
請求項7に記載のマイクロデバイス製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein in the adjusting step, the light intensity distribution on the photosensitive substrate is adjusted by the light restricting member in order to correct the exposure amount unevenness on the photosensitive substrate. 3. The method for manufacturing a microdevice according to item 1.
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