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JPH0661122A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

Info

Publication number
JPH0661122A
JPH0661122A JP4211565A JP21156592A JPH0661122A JP H0661122 A JPH0661122 A JP H0661122A JP 4211565 A JP4211565 A JP 4211565A JP 21156592 A JP21156592 A JP 21156592A JP H0661122 A JPH0661122 A JP H0661122A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
mask
aperture stop
optical system
projection
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Withdrawn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
JP4211565A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Teruo Miyamoto
照雄 宮本
Yasuto Nai
康人 名井
Masaaki Tanaka
正明 田中
Kazuya Kamon
和也 加門
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4211565A priority Critical patent/JPH0661122A/en
Publication of JPH0661122A publication Critical patent/JPH0661122A/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • G03F7/70308Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift

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】 【目的】 本発明はリング状照明系を備えた投影露光装
置において光学像のコントラストを高くすることを目的
とする。 【構成】 本発明の投影露光装置は、投影光学系14内
の瞳面に設けられ、マスク8上のパターンによって回折
された回折光のうち特に0次回折光を減衰させるための
光減衰領域32を有する瞳フィルター30を備えてい
る。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to increase the contrast of an optical image in a projection exposure apparatus provided with a ring-shaped illumination system. According to the projection exposure apparatus of the present invention, a light attenuation area 32 is provided on a pupil plane in the projection optical system 14, and is used for attenuating especially 0th-order diffracted light among diffracted light diffracted by a pattern on the mask 8. The pupil filter 30 has.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、投影露光装置に関
し、特に、LSIの製造工程に使用される投影露光装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus, and more particularly to a projection exposure apparatus used in the LSI manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程に使用され
る投影露光装置が知られている。これらは、たとえば、
特開昭61−91662号公報などに開示されている。
図8は、この特開昭61−91662に開示された従来
の投影露光装置の光学系の構成を示した概略図である。
図8を参照して、従来の投影露光装置は、光源であるラ
ンプ1と、ランプ1から発した光を反射するための楕円
反射鏡2と、楕円反射鏡2によって反射された光をさら
に反射するためのコールドミラー11と、コールドミラ
ー11によって反射された光が入射するインプットレン
ズ4と、インプットレンズ4を通過した光が入射するフ
ィルタ10と、フィルタ10を通過した光が入射するオ
プチカルインテグレータ5と、オプチカルインテグレー
タ5を通過した光が入射するアウトプットレンズ6と、
アウトプットレンズ6を通過した光を反射するためのコ
ールドミラー12と、コールドミラー12によって反射
された光が入射するコリメーションレンズ7と、コリメ
ーションレンズ7を通過した光が照射され、回路パター
ンが形成されたマスク8と、マスク8を通過した光が入
射され、マスク8のパターンの像をウェハ15上に投影
するための投影光学系14とを備えている。投影光学系
14は、レンズ、ミラーまたはそれらの組合せによって
構成されている。また、投影光学系14には開口絞り1
6が設けられている。オプチカルインテグレータ5とア
ウトプットレンズ6との間には開口絞り100が設けら
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection exposure apparatus used in a semiconductor device manufacturing process is known. These are, for example:
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-91662.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the optical system of the conventional projection exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-91662.
Referring to FIG. 8, the conventional projection exposure apparatus further includes a lamp 1, which is a light source, an elliptical reflecting mirror 2 for reflecting the light emitted from the lamp 1, and a light reflected by the elliptic reflecting mirror 2. Cold mirror 11 for inputting, an input lens 4 on which the light reflected by the cold mirror 11 is incident, a filter 10 on which light passing through the input lens 4 is incident, and an optical integrator 5 on which light passing through the filter 10 is incident. And an output lens 6 on which the light passing through the optical integrator 5 is incident,
A cold mirror 12 for reflecting the light passing through the output lens 6, a collimation lens 7 on which the light reflected by the cold mirror 12 enters, and light passing through the collimation lens 7 are irradiated to form a circuit pattern. The mask 8 and the projection optical system 14 for projecting the image of the pattern of the mask 8 onto the wafer 15 upon receiving the light passing through the mask 8 are provided. The projection optical system 14 is composed of a lens, a mirror, or a combination thereof. The projection optical system 14 has an aperture stop 1
6 is provided. An aperture stop 100 is provided between the optical integrator 5 and the output lens 6.

【0003】上記ランプ1、楕円反射鏡2、インプット
レンズ4、オプチカルインテグレータ5、アウトプット
レンズ6、コリメーションレンズ7、フィルタ10、お
よびコールドミラー11、12は、ランプハウス13内
に収納されている。
The lamp 1, the elliptical reflecting mirror 2, the input lens 4, the optical integrator 5, the output lens 6, the collimation lens 7, the filter 10, and the cold mirrors 11 and 12 are housed in a lamp house 13.

【0004】インプットレンズ4は、オプチカルインテ
グレータ5を通る光線のケラレを低減し集光効率を高め
る役割を果たす。また、オプチカルインテグレータ5
は、多数の棒状レンズを束ねたものであり、フライアイ
レンズとも呼ばれている。フィルタ10は、光学系を収
差補正されている波長の光だけを通すために設けられた
ものである。コールドミラー11、12は、光路を曲げ
て装置の高さを低くする役割を果たす。さらに、コール
ドミラー11および12は、長波長光熱線を透過してラ
ンプハウス13の冷却可能部分に吸収させる働きをも有
している。
The input lens 4 plays a role of reducing vignetting of light rays passing through the optical integrator 5 and enhancing light collection efficiency. In addition, the optical integrator 5
Is a bundle of many rod-shaped lenses and is also called a fly-eye lens. The filter 10 is provided to allow only the light of the wavelength whose aberration has been corrected to pass through the optical system. The cold mirrors 11 and 12 serve to bend the optical path and reduce the height of the device. Further, the cold mirrors 11 and 12 also have a function of transmitting long-wavelength photothermal rays and absorbing them in the coolable portion of the lamp house 13.

【0005】図9は、図8に示した従来の投影露光装置
に用いられる開口絞りを示す平面図である。図9を参照
して、開口絞り100は、光を透過する透過領域101
と、光を遮光する遮光領域102とから構成されてい
る。この開口絞り100は、円形の透過領域101の中
心部に円形の遮光領域102を有している。
FIG. 9 is a plan view showing an aperture stop used in the conventional projection exposure apparatus shown in FIG. Referring to FIG. 9, the aperture stop 100 includes a transmissive region 101 that transmits light.
And a light blocking area 102 for blocking light. The aperture stop 100 has a circular light-shielding region 102 at the center of a circular transmission region 101.

【0006】次に、図8および図9を参照して、動作に
ついて説明する。まず、楕円反射鏡2の第1焦点に設置
されたランプ1から光を発生させる。ランプ1から発生
された光は楕円反射鏡2によって反射される。楕円反射
鏡2によって反射された光はさらにコールドミラー11
によって反射される。これによって、ランプ1により発
生された光の光束は、第2焦点3付近に一旦集められ
る。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. 8 and 9. First, light is generated from the lamp 1 installed at the first focus of the elliptical reflecting mirror 2. The light emitted from the lamp 1 is reflected by the elliptical reflecting mirror 2. The light reflected by the elliptical reflecting mirror 2 is further reflected by the cold mirror 11.
Reflected by. As a result, the luminous flux of the light generated by the lamp 1 is once collected near the second focus 3.

【0007】第2焦点3とほぼ焦点位置を共有するイン
プットレンズ4により、光束をほぼ平行にする。この平
行光束に直された光がオプチカルインテグレータ5に入
射される。オプチカルインテグレータ5を通過すること
によって光の照射均一性が向上される。オプチカルイン
テグレータ5を出た光はアウトプットレンズ6、コール
ドミラー12を経てコリメーションレンズ7によって集
光される。この集光された光が回路パターンが形成され
たマスク8上に重畳して当たるように照射される。オプ
チカルインテグレータ5に入射された光線は場所による
強度分布を有するが、オプチカルインテグレータ5の各
要素レンズから出る光はほぼ等しく、重畳されているの
でマスク8上では照射強度がほぼ均一になる。
The light flux is made substantially parallel by the input lens 4 which shares a focus position with the second focus 3. The light converted into the parallel light flux is incident on the optical integrator 5. By passing through the optical integrator 5, the irradiation uniformity of light is improved. The light emitted from the optical integrator 5 is condensed by the collimation lens 7 via the output lens 6 and the cold mirror 12. The condensed light is irradiated so as to be superposed on the mask 8 on which the circuit pattern is formed and hit. The light beam incident on the optical integrator 5 has an intensity distribution depending on the location, but the light beams emitted from the respective element lenses of the optical integrator 5 are almost the same, and since they are superposed, the irradiation intensity on the mask 8 becomes substantially uniform.

【0008】オプチカルインテグレータ5から出た光
は、開口絞り100によってリング状の照明系に形成さ
れる。このリング状照明系によってマスク8には斜めか
ら光が入射される。このリング状照明系による斜め照射
を用いると、限界解像近傍のライン・アンド・スペース
(L/S)パターンに関しては主に0次回折光と+1次
あるいは−1次回折光との2光束による干渉により像が
形成され、光源の波長、投影光学系の開口数を変えない
で高解像度と高焦点深度が得られる。すなわち、従来の
円形開口では、解像度を低くする成分である入射角度の
小さい光の量が多くなる。これに対して、リング状照明
系では入射角の小さい光の成分は減少し解像度を高くす
る成分である入射角の大きい成分が増加する。この結
果、リング状照明系を用いた場合には解像度が高くな
り、これに伴って焦点深度も深くなる。リング状照明系
を用いた斜め照射では照射光の入射角が大きいほど解像
度および焦点深度が向上する。
The light emitted from the optical integrator 5 is formed into a ring-shaped illumination system by the aperture stop 100. Light is obliquely incident on the mask 8 by this ring-shaped illumination system. When the oblique illumination by this ring-shaped illumination system is used, the line-and-space (L / S) pattern near the limit resolution is mainly caused by the interference of two light fluxes of the 0th-order diffracted light and the + 1st-order or -1st-order diffracted light. An image is formed and high resolution and high depth of focus can be obtained without changing the wavelength of the light source and the numerical aperture of the projection optical system. That is, in the conventional circular aperture, the amount of light having a small incident angle, which is a component that lowers the resolution, increases. On the other hand, in the ring-shaped illumination system, the component of light with a small incident angle decreases and the component with a large incident angle, which is a component for increasing resolution, increases. As a result, when the ring-shaped illumination system is used, the resolution becomes high and the depth of focus becomes deep accordingly. In oblique irradiation using a ring-shaped illumination system, the resolution and depth of focus improve as the incident angle of irradiation light increases.

【0009】マスク8に照射された光は投影光学系14
に入射される。投影光学系14によってマスク8のパタ
ーンの像はウェハ15上のレジスト(図示せず)に投影
露光転写される。なお、投影光学系14内に設けられた
開口絞り16によって開口数が決定される。
The light applied to the mask 8 is projected by the projection optical system 14
Is incident on. The image of the pattern of the mask 8 is projected and transferred onto a resist (not shown) on the wafer 15 by the projection optical system 14. The numerical aperture is determined by the aperture stop 16 provided in the projection optical system 14.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、一般に従来
のような円形の遮光領域102をもった開口絞り100
によってリング状の照明を形成して露光を行なうと、限
界解像近傍のL/Sパターンに関しては主に0次回折光
と+1次または−1次回折光との2光束による緩衝によ
り像が形成される。このため、光学像のコントラストが
低いという問題点があった。この発明は、上記のような
課題を解決するためになされたもので、従来よりもコン
トラストの高い光学像が得られる投影露光装置を提供す
ることを目的とする。
However, in general, an aperture stop 100 having a circular light-shielding area 102 as in the prior art is used.
When ring-shaped illumination is formed and exposure is performed, an image is formed with respect to the L / S pattern in the vicinity of the limit resolution mainly by buffering by two light fluxes of 0th-order diffracted light and + 1st-order or -1st-order diffracted light. . Therefore, there is a problem that the contrast of the optical image is low. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus that can obtain an optical image having a higher contrast than conventional ones.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1における投影露
光装置は、光源と、光源から発した光を回路パターンが
形成されたマスク上に照射するための集光レンズ系と、
光源と集光レンズ系との間に設けられた開口絞りと、マ
スクを通過した光をウェハ表面に集光させるための投影
光学系と、投影光学系の瞳に配設された瞳フィルターと
を備えている。また、開口絞りは、光源から発した光を
成形するための透過領域と、その透過領域内の中央部に
光源から発した光を遮光するように形成された遮光領域
とを含み、さらに瞳フィルターは、マスクを透過した光
の一部を減衰させる領域を有する。
A projection exposure apparatus according to claim 1 comprises a light source, a condenser lens system for irradiating light emitted from the light source onto a mask having a circuit pattern formed thereon.
An aperture stop provided between the light source and the condenser lens system, a projection optical system for condensing the light passing through the mask on the wafer surface, and a pupil filter arranged at the pupil of the projection optical system. I have it. Further, the aperture stop includes a transmission region for shaping the light emitted from the light source, and a light-shielding region formed in the center of the transmission region so as to shield the light emitted from the light source, and further includes a pupil filter. Has an area that attenuates a part of the light transmitted through the mask.

【0012】[0012]

【作用】請求項1に係る投影露光装置は、投影光学系の
瞳に瞳フィルターが配設されその瞳フィルターがマスク
を透過した光の一部を減衰させる領域を有するので、0
次回折光が弱められて露光される。
In the projection exposure apparatus according to the first aspect, the pupil filter is arranged in the pupil of the projection optical system, and the pupil filter has a region for attenuating a part of the light transmitted through the mask.
Next-order diffracted light is weakened and exposed.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明の一実施例による投影露光
装置の光学系の構成を示した概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the construction of an optical system of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【0015】図1を参照して、本実施例の投影露光装置
は、光源であるランプ1と、ランプ1から発した光を反
射するための楕円反射鏡2と、楕円反射鏡2によって反
射された光をさらに反射するためのコールドミラー11
と、コールドミラー11によって反射された光が入射す
るインプットレンズ4と、インプットレンズ4を通過し
た光が入射するフィルタ10と、フィルタ10を通過し
た光が入射されるオプチカルインテグレータ5と、オプ
チカルインテグレータ5を通過した光を所定の照射形状
に成形するための開口絞り100と、開口絞り100を
通過した光が入射されるアウトプットレンズ6と、アウ
トプットレンズ6を通過した光を反射するためのコール
ドミラー12と、コールドミラー12によって反射され
た光が入射されるコリメーションレンズ7とを備えてい
る。上記ランプ1、楕円反射鏡2、インプットレンズ
4、オプチカルインテグレータ5、アウトプットレンズ
6、コリメーションレンズ7、フィルタ10、開口絞り
100およびコールドミラー11、12は、ランプハウ
ス13内に収納されている。
Referring to FIG. 1, the projection exposure apparatus of the present embodiment has a lamp 1 as a light source, an elliptical reflecting mirror 2 for reflecting the light emitted from the lamp 1, and an elliptic reflecting mirror 2 for reflecting the light. Cold mirror 11 for further reflecting reflected light
An input lens 4 on which the light reflected by the cold mirror 11 is incident, a filter 10 on which the light passing through the input lens 4 is incident, an optical integrator 5 on which the light passing through the filter 10 is incident, and an optical integrator 5. Aperture 100 for shaping the light passing through the aperture into a predetermined irradiation shape, the output lens 6 on which the light passing through the aperture stop 100 is incident, and the cold mirror 12 for reflecting the light passing through the output lens 6. And a collimation lens 7 on which the light reflected by the cold mirror 12 is incident. The lamp 1, the elliptical reflecting mirror 2, the input lens 4, the optical integrator 5, the output lens 6, the collimation lens 7, the filter 10, the aperture stop 100 and the cold mirrors 11 and 12 are housed in a lamp house 13.

【0016】本実施例の投影露光装置は、さらに、コリ
メーションレンズ7を通過した光が重畳して照射される
回路パターンが形成されたマスク8と、マスク8を通過
した光が入射されマスク8のパターンの像をウェハ15
上のレジスト(図示せず)に投影露光するための投影光
学系14とを備えている。投影光学系14は、その中に
開口数を決定する開口絞り16が設けられており、それ
と同時に瞳フィルター30も配設されている。なお、投
影光学系14は、レンズ、ミラーまたはそれらの組合せ
によって構成されている。また、インプットレンズ4、
オプチカルインテグレータ5、フィルタ10およびコー
ルドミラー11、12の役割は従来と同様である。すな
わち、インプットレンズ4は、オプチカルインテグレー
タ5を通る光線のケラレを低減し集光効率を高める役割
を果たす。また、オプチカルインテグレータ5は、多数
の棒状レンズを束ねたものであり、フライアイレンズと
も呼ばれている。フィルタ10は、光学系が収差補正さ
れている波長の光だけを通すために設けられたものであ
る。コールドミラー11、12は、光路を曲げて装置の
高さを低くする役割を果たす。さらに、コールドミラー
11および12は、長波長光熱線を透過してランプハウ
ス13の冷却可能部分に吸収させる働きをも有してい
る。
The projection exposure apparatus of this embodiment further includes a mask 8 having a circuit pattern on which the light passing through the collimation lens 7 is superposed and irradiated, and the light passing through the mask 8 is incident on the mask 8. Image of pattern on wafer 15
And a projection optical system 14 for projecting and exposing the upper resist (not shown). The projection optical system 14 is provided with an aperture stop 16 that determines the numerical aperture, and at the same time, a pupil filter 30 is also provided. The projection optical system 14 is composed of a lens, a mirror, or a combination thereof. Also, the input lens 4,
The roles of the optical integrator 5, the filter 10, and the cold mirrors 11 and 12 are the same as in the conventional case. That is, the input lens 4 plays a role of reducing vignetting of light rays passing through the optical integrator 5 and enhancing light collection efficiency. The optical integrator 5 is a bundle of many rod-shaped lenses and is also called a fly-eye lens. The filter 10 is provided for allowing the optical system to pass only the light of the wavelength whose aberration is corrected. The cold mirrors 11 and 12 serve to bend the optical path and reduce the height of the device. Further, the cold mirrors 11 and 12 also have a function of transmitting long-wavelength photothermal rays and absorbing them in the coolable portion of the lamp house 13.

【0017】図2は、図1に示した瞳フィルターの構成
を示す概略図である。図2を参照して、瞳フィルター3
0は、光を透過する円形の透過領域31と、円形の透過
領域31の中心部に形成された円形の光減衰領域32
と、透過領域31の外側を覆うように形成された遮光領
域33とを備えている。遮光領域33の内側の縁は投影
光学系開口絞り16の内側の縁と一致する大きさであ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the pupil filter shown in FIG. Referring to FIG. 2, the pupil filter 3
0 is a circular transmission region 31 that transmits light, and a circular light attenuation region 32 formed at the center of the circular transmission region 31.
And a light shielding region 33 formed so as to cover the outside of the transmissive region 31. The inner edge of the light shielding region 33 has a size that matches the inner edge of the projection optical system aperture stop 16.

【0018】次に、動作について説明する。まず、楕円
反射鏡2の第1焦点に設置されたランプ1から光を発生
させる。ランプ1から発生された光は楕円反射鏡2によ
って反射される。楕円反射鏡2によって反射された光は
さらにコールドミラー11によって反射される。これに
よって、ランプ1により発生された光の光束は、第2焦
点3付近に一旦集められる。
Next, the operation will be described. First, light is generated from the lamp 1 installed at the first focus of the elliptical reflecting mirror 2. The light emitted from the lamp 1 is reflected by the elliptical reflecting mirror 2. The light reflected by the elliptical reflecting mirror 2 is further reflected by the cold mirror 11. As a result, the luminous flux of the light generated by the lamp 1 is once collected near the second focus 3.

【0019】第2焦点3とほぼ焦点位置を共有するイン
プットレンズ4により、光束をほぼ平行にする。この平
行光束に直された光がオプチカルインテグレータ5に入
射される。オプチカルインテグレータ5を通過すること
によって光の照射均一性が向上される。オプチカルイン
テグレータ5を出た光はアウトプットレンズ6、コール
ドミラー12を経てコリメーションレンズ7によって集
光される。この集光された光が回路パターンが形成され
たマスク8上に重畳して当たるように照射される。マス
ク8を透過した照射光は、マスク8上でのパターンによ
り回折され、その回折像が投影レンズの瞳面に形成され
る。
The light flux is made substantially parallel by the input lens 4 which shares a focus position with the second focus 3. The light converted into the parallel light flux is incident on the optical integrator 5. By passing through the optical integrator 5, the irradiation uniformity of light is improved. The light emitted from the optical integrator 5 is condensed by the collimation lens 7 via the output lens 6 and the cold mirror 12. The condensed light is irradiated so as to be superposed on the mask 8 on which the circuit pattern is formed and hit. The irradiation light transmitted through the mask 8 is diffracted by the pattern on the mask 8, and the diffracted image is formed on the pupil plane of the projection lens.

【0020】ここで、マスクパターンとして投影レンズ
の限界解像近傍の寸法のL/Sパターンを考える。図3
は、ライン・アンド・スペース(L/S)パターンの投
影レンズ瞳面での回折像を示す概略図である。図3を参
照して、投影光学系開口絞り16内の内側の縁(投影レ
ンズの瞳の縁)40の中心部分には0次回折光43が位
置している。そして、0次回折光43に隣接するように
+1次回折光41と−1次回折光42とが位置してい
る。各々の回折光の形状は、開口絞り100の形状(2
次光源形状)と相似であり、中心部分が暗くなってい
る。ここで、本実施例の瞳フィルター30は、これらの
回折光のうち主に0次回折光を2/π倍に減衰させる役
割を果たす。
Here, an L / S pattern having dimensions near the critical resolution of the projection lens is considered as a mask pattern. Figure 3
FIG. 3 is a schematic diagram showing a diffraction image on a projection lens pupil plane of a line and space (L / S) pattern. Referring to FIG. 3, the 0th-order diffracted light 43 is located at the central portion of the inner edge (edge of the projection lens pupil) 40 in the projection optical system aperture stop 16. Then, the + 1st-order diffracted light 41 and the -1st-order diffracted light 42 are positioned so as to be adjacent to the 0th-order diffracted light 43. The shape of each diffracted light is the shape of the aperture stop 100 (2
The shape of the next light source is similar, and the central part is dark. Here, the pupil filter 30 of the present embodiment mainly plays a role of attenuating the 0th-order diffracted light by 2 / π times among these diffracted lights.

【0021】図4は、本実施例で用いられた瞳フィルタ
ーの使用態様を示した概略図である。図4を参照して、
瞳フィルター30の光減衰領域32は0次回折光43に
重なるように設置される。このように構成することによ
って本実施例では光学像のコントラストを従来より向上
させることができる。以下に、0次回折光を減衰するこ
とによって像のコントラストが改善できる原理を説明す
る。
FIG. 4 is a schematic view showing a usage mode of the pupil filter used in this embodiment. Referring to FIG.
The light attenuation region 32 of the pupil filter 30 is installed so as to overlap the 0th-order diffracted light 43. With this structure, the contrast of the optical image can be improved in this embodiment as compared with the conventional case. The principle by which the contrast of an image can be improved by attenuating the 0th-order diffracted light will be described below.

【0022】上述したL/Sパターンの結像を考える。
パターンの複素振幅g(X)をフーリエ級数に展開する
と次の式1になる。
Consider the image formation of the L / S pattern described above.
When the complex amplitude g (X) of the pattern is expanded to the Fourier series, the following expression 1 is obtained.

【0023】[0023]

【数1】 [Equation 1]

【0024】上記式1を参照して、Xはマスク面の座
標、nは回析次数、PはL/Sパターンの周期、jは虚
数単位である。上記式1によって、パターンは種々の回
折光の緩衝により形成されていることが分かる。また、
上記したようにリング状照明を用いると光学像は主に0
次回折光と+1次または−1次回折光との2光束による
緩衝により形成される。簡単化のため0次回折光と、1
次または−1次回折光との2光束による緩衝だけによっ
て光学像が形成されるとすると、光学像の複素振幅g′
(X′)は、次の式2のようになる。
Referring to the above formula 1, X is the coordinate of the mask surface, n is the diffraction order, P is the period of the L / S pattern, and j is the imaginary unit. It can be seen from Equation 1 above that the pattern is formed by buffering various diffracted light. Also,
When the ring illumination is used as described above, the optical image is mainly 0.
It is formed by buffering two diffracted lights of the second-order diffracted light and the + 1st-order or -1st-order diffracted light. 0th order diffracted light and 1 for simplification
Assuming that an optical image is formed only by buffering two light beams of the 1st or -1st order diffracted light, the complex amplitude g'of the optical image
(X ') is given by the following Expression 2.

【0025】[0025]

【数2】 [Equation 2]

【0026】上記式2を参照して、X′は像面の座標、
P′は像面でのL/Sパターン周期(マスクパターン周
期に転写倍率を掛けたもの)である。このときの光学像
の強度I′(X′)は、次の式3のようになる。
Referring to the above equation 2, X'is the coordinate of the image plane,
P'is the L / S pattern period on the image plane (mask pattern period multiplied by the transfer magnification). The intensity I ′ (X ′) of the optical image at this time is expressed by the following Expression 3.

【0027】[0027]

【数3】 [Equation 3]

【0028】したがって、コントラストCは、次の式4
のようになる。
Therefore, the contrast C is given by
become that way.

【0029】[0029]

【数4】 [Equation 4]

【0030】上記式4を参照して、I′max、I′m
inは、それぞれ光学像強度の最大値および最小値であ
る。
Referring to the above equation 4, I'max, I'm
in is the maximum value and the minimum value of the optical image intensity, respectively.

【0031】ここで、投影レンズ瞳面に0次回折光の透
過率をm倍にするフィルタを設置すると、光学像の強度
I′(X′)は、次の式5のようになる。
Here, if a filter for increasing the transmittance of the 0th-order diffracted light by m times is installed on the pupil surface of the projection lens, the intensity I '(X') of the optical image is given by the following expression 5.

【0032】[0032]

【数5】 [Equation 5]

【0033】上記式5からコントラストCは、次の式6
のようになる。
From the above expression 5, the contrast C is calculated by the following expression 6
become that way.

【0034】[0034]

【数6】 [Equation 6]

【0035】上記式6に対応するグラフを図5に示す。
図5を参照して、4/π2 <m<1となるように設定す
ると、コントラストCは従来よりも大きくなることが分
かる。特にm=2/πの場合、コントラストC=1で最
大になる。
A graph corresponding to the above equation 6 is shown in FIG.
With reference to FIG. 5, it can be seen that the contrast C becomes larger than in the conventional case when the setting is made such that 4 / π 2 <m <1. Especially when m = 2 / π, the contrast becomes maximum at C = 1.

【0036】なお、本実施例では開口絞り100の遮光
部102の形状が円形である場合について説明したが、
本発明はこれに限らず他の形状の開口絞りを用いた場合
にも適用可能である。すなわち、遮光部102の形状に
応じて瞳フィルタ30の光減衰領域32の形状も変更す
ることによって容易に対応することができる。図6は本
発明の他の実施例による投影露光装置の光学系に用いら
れる開口絞りを示した平面図であり、図7はそれに対応
する瞳フィルターの平面図である。図6および図7を参
照して、この図6に示すような開口絞り105を用いる
と、対応する瞳フィルター35は図7に示すようなもの
になる。すなわち、図6を参照して、この開口絞り10
5は遮光領域107が十字状に形成されており、透過領
域106は4つの部分に分割されている。これに対応す
る瞳フィルター35は、光減衰領域37が4つの部分に
分割されており、透過領域36はその間を埋めるように
形成されている。透過領域36の外側を覆うように遮光
領域38が形成されており、遮光領域38の内側の縁は
投影光学系開口絞り16の内側の縁と一致する大きさに
形成されている。このように開口絞りの形状に応じて瞳
フィルターの光減衰領域の形状を変更することによって
容易に光学像のコントラストを向上させることができ
る。
Although the case where the shape of the light shielding portion 102 of the aperture stop 100 is circular has been described in the present embodiment,
The present invention is not limited to this, and can be applied to the case where an aperture stop having another shape is used. That is, it can be easily dealt with by changing the shape of the light attenuation region 32 of the pupil filter 30 according to the shape of the light shielding unit 102. FIG. 6 is a plan view showing an aperture stop used in an optical system of a projection exposure apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a plan view of a corresponding pupil filter. 6 and 7, using aperture stop 105 as shown in FIG. 6, corresponding pupil filter 35 becomes as shown in FIG. That is, with reference to FIG.
In FIG. 5, the light shielding area 107 is formed in a cross shape, and the transmission area 106 is divided into four parts. In the pupil filter 35 corresponding to this, the light attenuation region 37 is divided into four portions, and the transmission region 36 is formed so as to fill the gap between them. A light-blocking region 38 is formed so as to cover the outer side of the transmissive region 36, and the inner edge of the light-blocking region 38 is formed to have a size that matches the inner edge of the projection optical system aperture stop 16. In this way, the contrast of the optical image can be easily improved by changing the shape of the light attenuation region of the pupil filter according to the shape of the aperture stop.

【0037】[0037]

【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、投影光学
系の瞳面にマスクを透過した光の一部を減衰させる領域
を有する瞳フィルターを設けることにより、従来のリン
グ状照明系と比較して±1次回折光に対する0次回折光
の振幅の比が小さくなる。この結果、従来よりも光学像
のコントラストが大きくなり解像度および焦点深度を向
上させることができる。
According to the first aspect of the present invention, by providing the pupil plane of the projection optical system with the pupil filter having the region for attenuating a part of the light transmitted through the mask, the conventional ring-shaped illumination system is provided. In comparison, the ratio of the amplitude of the 0th-order diffracted light to the ± 1st-order diffracted light becomes smaller. As a result, the contrast of the optical image is increased and the resolution and the depth of focus can be improved as compared with the conventional case.

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

【図1】本発明の一実施例による投影露光装置の光学系
の構成を示した概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an optical system of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した瞳フィルターの構成を示した平面
図である。
FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a pupil filter shown in FIG.

【図3】ライン・アンド・スペース(L/S)パターン
の投影レンズ瞳面での回折像を示した平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a diffraction image on a projection lens pupil plane of a line and space (L / S) pattern.

【図4】図1に示した瞳フィルターの使用態様を示す平
面概略図である。
FIG. 4 is a schematic plan view showing how the pupil filter shown in FIG. 1 is used.

【図5】図1に示した実施例で用いられた瞳フィルター
の光減衰領域の光透過率と光学像コントラストとの関係
を示す相関図である。
5 is a correlation diagram showing the relationship between the light transmittance of the light attenuation region of the pupil filter used in the embodiment shown in FIG. 1 and the optical image contrast.

【図6】本発明の他の実施例による投影露光装置で用い
られる開口絞りを示した平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing an aperture stop used in a projection exposure apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施例による投影露光装置に用い
られる瞳フィルターを示した平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a pupil filter used in a projection exposure apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図8】従来の投影露光装置の光学系の構成を示した概
略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of an optical system of a conventional projection exposure apparatus.

【図9】従来の投影露光装置に用いられる開口絞りを示
した平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing an aperture stop used in a conventional projection exposure apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ランプ 2:楕円反射鏡 3:楕円反射鏡2の第2焦点 4:インプットレンズ 5:オプチカルインテグレータ 6:アウトプットレンズ 7:コリメーションレンズ 8:マスク 10:フィルタ 11:コールドミラー 12:コールドミラー 13:ランプハウス 14:投影光学系 15:ウェハ 16:投影光学系開口絞り 30:瞳フィルター 32:光減衰領域 35:瞳フィルター 100:開口絞り 105:開口絞り なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 1: Lamp 2: Elliptical reflector 3: Second focus of the elliptical reflector 2 4: Input lens 5: Optical integrator 6: Output lens 7: Collimation lens 8: Mask 10: Filter 11: Cold mirror 12: Cold mirror 13: Lamp house 14: Projection optical system 15: Wafer 16: Projection optical system Aperture stop 30: Pupil filter 32: Light attenuation region 35: Pupil filter 100: Aperture stop 105: Aperture stop In the drawings, the same reference numerals are the same or corresponding parts. Indicates.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加門 和也 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kazuya Kamon 4-1-1 Mizuhara, Itami City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、 前記光源から発した光を回路パターンが形成されたマス
ク上に照射するための集光レンズ系と、 前記光源と前記集光レンズとの間に設けられた開口絞り
と、 前記マスクを通過した光をウェハ表面に集光させるため
の投影光学系と、 前記投影光学系の瞳に設けられた瞳フィルターとを備
え、 前記開口絞りは、前記光源から発した光を成形するため
の透過領域と、前記透過領域内の中央部に前記光源から
発した光を遮光するように形成された遮光領域とを含
み、 前記瞳フィルターは、前記マスクを透過した光の一部を
減衰させる領域を有する、投影露光装置。
1. A light source, a condenser lens system for irradiating light emitted from the light source onto a mask on which a circuit pattern is formed, and an aperture stop provided between the light source and the condenser lens. A projection optical system for condensing the light passing through the mask on the wafer surface, and a pupil filter provided in a pupil of the projection optical system, wherein the aperture stop is configured to detect the light emitted from the light source. A transparent region for molding, and a light blocking region formed so as to block the light emitted from the light source in the central portion of the transparent region, wherein the pupil filter is a part of the light transmitted through the mask. A projection exposure apparatus having a region that attenuates.
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