【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば微細なパターン
よりなる半導体集積回路等をフォトリソグラフィー工程
で製造する際に使用される投影露光方法及び投影露光装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure method and a projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor integrated circuit having a fine pattern, for example, in a photolithography process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィー技術を用いて製造する際に、フォトマス
ク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパ
ターンを感光基板上に転写する投影露光装置が使用され
ている。斯かる投影露光装置においては、半導体素子等
の高集積化に伴い、より微細なパターンを高解像度で焼
き付けることが要求されている。これを実現する方法と
して最近は、レチクルのパターン構成の面からの提案
と、照明光学系の構成の面からの提案とが行われてい
る。2. Description of the Related Art A projection exposure apparatus for transferring a pattern of a photomask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a "reticle") onto a photosensitive substrate when a semiconductor element or a liquid crystal display element is manufactured by photolithography. Is used. In such a projection exposure apparatus, it is required to print a finer pattern at a high resolution with an increase in integration of semiconductor elements and the like. Recently, as a method for realizing this, proposals have been made in terms of the pattern configuration of the reticle and proposals in terms of the configuration of the illumination optical system.
【０００３】レチクルのパターン構成の面からの提案と
しては、特公昭６２−５０８１１号公報に開示されてい
る位相シフトレチクル法がある。位相シフトレチクル法
においては、レチクルのパターン領域に所定の規則で位
相シフターが形成され、そのパターン領域の異なる透明
部からの光の干渉効果が利用される。この方法をライン
・アンド・スペースパターンに応用すると基本的に０次
回折光がなくなり、±１次回折光のみによる結像とな
り、同一の開口数の投影光学系でも従来のレチクルの場
合よりも微細なライン・アンド・スペースパターンの像
を高い解像度で焼き付けることができる。As a proposal from the aspect of reticle pattern configuration, there is a phase shift reticle method disclosed in Japanese Patent Publication No. 62-50811. In the phase shift reticle method, a phase shifter is formed in a pattern region of a reticle according to a predetermined rule, and the interference effect of light from different transparent portions in the pattern region is used. When this method is applied to a line-and-space pattern, the 0th-order diffracted light basically disappears, and an image is formed by only the ± 1st-order diffracted light. The image of the and space pattern can be printed at a high resolution.
【０００４】また、より解像度を高めるための照明光学
系の構成の面からの提案として、照明光学系を工夫し
て、微細なパターンを高い解像度で且つ比較的深い焦点
深度で焼き付ける所謂変形光源法が本出願人により提案
されている。変形光源法においては、光軸に対して偏心
した複数の２次光源を形成することにより、レチクル上
のパターンをパターンに応じて主光線が光軸に対して傾
斜した照明光で照明している。Further, as a proposal from the aspect of the configuration of an illumination optical system for further improving the resolution, a so-called deformed light source method in which a fine pattern is printed with a high resolution and a relatively deep depth of focus by devising the illumination optical system. Has been proposed by the applicant. In the modified light source method, by forming a plurality of secondary light sources decentered with respect to the optical axis, a pattern on the reticle is illuminated with illumination light whose principal ray is inclined with respect to the optical axis according to the pattern. .
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来より
解像度を高めるための種々の提案が行われているが、何
れも照明光をスカラー量として考え、照明光の偏光状態
と結像特性との関係についての具体的な検討は行われて
いなかった。即ち、上記の如き従来の技術においては、
感光基板上のレジスト等の感光材の感光反応が光の電場
ベクトルのみによって生じ、磁場ベクトルは寄与してい
ないということが考慮されていなかった。従って、最良
な結像特性を得るために考慮すべき条件が不足していた
という不都合があった。As described above, various proposals have been made to increase the resolution. Conventionally, the illumination light is considered as a scalar quantity, and the polarization state of the illumination light, the imaging characteristics, and the like are considered. No specific examination was made on the relationship. That is, in the prior art as described above,
It has not been considered that a photosensitive reaction of a photosensitive material such as a resist on a photosensitive substrate is caused only by an electric field vector of light and a magnetic field vector does not contribute. Therefore, there is an inconvenience that conditions to be considered for obtaining the best imaging characteristics are insufficient.
【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、照明光の偏光状
態を考慮した場合に、より解像度を高めることができる
投影露光方法を提供することを目的とする。また、本発
明は、そのような投影露光方法を実施できる投影露光装
置を提供することをも目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a projection exposure method capable of further improving the resolution in consideration of the polarization state of illumination light. Another object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of performing such a projection exposure method.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明による投影露光方
法は、例えば図２に示す如く、マスク（Ｒ）を照明光で
照明し、そのマスクを介した照明光で感光基板を露光す
る投影露光方法において、その感光基板上に形成すべき
パターンを空間周波数成分の方向に応じて複数の部分パ
ターン（２１，２３）に分解し、複数の部分パターン
（２１，２３）のそれぞれを照明するその照明光を部分
パターン（２１，２３）の空間周波数成分に応じて偏光
させ、その照明光の偏光状態に応じて、その照明光の光
路中で検出されるその照明エネルギーと、その感光基板
上の照明エネルギーとの換算係数を設定し、その偏光さ
れた照明光のもとで、複数の部分パターン（２１，２
３）の像を順次その感光基板上に投影する際に、その設
定された換算係数を用いて、その照明光の光路中でその
感光基板上における照明エネルギーを検出するようにし
たものである。この場合、その複数の部分パターンが、
所定方向に空間周波数成分が存在する第１パターンと、
その所定方向と直交する方向に空間周波数成分が存在す
る第２パターンとを有するものとすると、その照明光
は、その第１パターン又はその第２パターンの空間周波
数成分が存在する方向に対して垂直な方向に偏光状態が
制御されることが望ましい。According to the projection exposure method of the present invention, as shown in FIG. 2, for example, amask (R) is illuminated with illumination light,and a photosensitive substrate is exposed with illumination light passing through the mask.
Inthat the projection exposure method,to be formed on the photosensitive substrate
The pattern is decomposed into a plurality of partial patterns (21, 23) according to the direction of the spatial frequency component, and the illumination light for illuminating each of the plurality of partial patterns (21, 23) is converted into a space of the partial pattern (21, 23).Polarized according to the frequency component, andthe light of the illumination light depends on the polarization state of the illumination light.
The illumination energy detected in the road and the photosensitive substrate
Set the conversion factor for the illumination energy above and its polarization
Underthe illuminated light, a plurality of partial patterns (21,
Imagewhen projected sequentially on the photosensitive substrate a3), the set
In the optical path of the illumination light,
The illumination energy on the photosensitive substrate is detected . In this case, the partial patterns are
A first pattern in which a spatial frequency component exists in a predetermined direction;
If it has a second pattern having a spatial frequency component in a direction orthogonal to the predetermined direction, the illumination light is perpendicular to the direction in which the spatial frequency component of the first pattern or the second pattern exists. It is desirable that the polarization state be controlled in an appropriate direction.
【０００８】また、本発明による投影露光装置は、例え
ば図１に示す如く、マスク（Ｒ１）を露光光で照明する
照明光学系（６，７，９，１１，１２）と、そのマスク
を介したその露光光で感光基板（Ｗ）を露光する投影光
学系（１３）とを有する投影露光装置において、その感
光基板上に形成すべきパターンを空間周波数成分の方向
に応じて、複数の部分パターンに分解し、この部分パタ
ーンを個別にそれぞれ備える第１マスクと第２マスクと
を交換可能な交換手段と、その第１マスクに形成された
部分パターンの空間周波数又はその第２マスクに形成さ
れた部分パターンの空間周波数に応じて、その露光光の
偏光状態を制御する偏光状態制御手段（８，１６，１
７）と、その露光光の光路中で、その露光光のエネルギ
ーを検出する検出手段（１０，１４）と、その偏光状態
制御手段で制御されたその露光光の偏光状態に応じて、
その検出手段の検出信号とその感光基板上の露光エネル
ギーとの換算係数を変更する演算手段（１６）とを有す
るものである。The projection exposure apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, for example, includes an illumination optical system (6, 7, 9, 11, 12) for illuminating a mask (R1) withexposure light , and themask.
In a projection exposure apparatus having a projection optical system (13) forexposing the photosensitive substrate (W) with the exposure light via the,its sensitive
The pattern to be formed on the optical substrate has the direction of the spatial frequency component
Is divided into a plurality of partial patterns according to
Masks and second masks, each of which is individually provided with
Exchange means for exchanging the
The spatial frequency of the partial pattern or its formed on the second mask
Polarization state control means (8, 16, 1) forcontrolling the polarization state of theexposure light in accordance withthe spatial frequency of the divided partial pattern.
7)and the energy of the exposure light in the optical path of the exposure light.
Detecting means (10, 14) for detecting the polarization state of light
According to the polarization state of the exposure light controlled by the control means,
The detection signal of the detection means and the exposure energy on the photosensitive substrate
Calculation means (16) for changing the conversion coefficient with respect to energy.
【０００９】また、その投影露光装置において、一例と
して、その検出手段は、その演算手段で変更されたその
換算係数を用いて、その露光光の光路中で、その感光基
板上の露光エネルギーを検出する。Further, inthe projection exposure apparatus,and an example
Then, the detecting means changes the
Using the conversion coefficient, the photosensitive group in the optical path of the exposure light
Detect the exposure energy on the plate.
【００１０】[0010]
【作用】斯かる本発明の投影露光方法によれば、先ず転
写用のパターン（１９）が空間周波数成分の方向に応じ
て複数の部分パターン（２１，２３）に分解され、複数
の部分パターン（２１，２３）の像が感光基板上に多重
露光される。この多重露光の際に複数の部分パターン
（２１，２３）はそれぞれパターン形成面に沿って偏光
している照明により照明される。一般に照明光は、照明
光学系の光軸に対して傾斜している傾斜成分を有する
が、その傾斜成分のパターン形成面での偏光方向（電場
ベクトルの振動方向）もパターン形成面に沿った方向、
即ちその傾斜成分の入射面に垂直な方向である。このよ
うに入射面に垂直な方向に偏光している光はＳ偏光であ
るため、本発明の照明光はパターン形成面においてＳ偏
光となっている。According to the projection exposure method of the present invention, first, the transfer pattern (19) is decomposed into a plurality of partial patterns (21, 23) according to the direction of the spatial frequency component. The images of (21, 23) are subjected to multiple exposure on a photosensitive substrate. In this multiple exposure, the plurality of partial patterns (21, 23) are each illuminated by illumination polarized along the pattern formation surface. Generally, illumination light has a tilt component that is tilted with respect to the optical axis of the illumination optical system, and the direction of polarization of the tilt component on the pattern formation surface (the direction of oscillation of the electric field vector) is also along the pattern formation surface. ,
That is, the direction perpendicular to the plane of incidence of the tilt component. Since the light polarized in the direction perpendicular to the incident surface is S-polarized, the illumination light of the present invention is S-polarized on the pattern formation surface.
【００１１】ここで、照明光がＳ偏光の場合とＰ偏光の
場合とにおける結像特性の相違につき図４を参照して検
討する。一般に、マスク上の転写用のパターンで回折さ
れた光が感光基板上で干渉することにより、その感光基
板上にその転写用のパターンの像が結像される。Here, the difference in imaging characteristics between the case where the illumination light is S-polarized light and the case where the illumination light is P-polarized light will be discussed with reference to FIG. Generally, the light diffracted by the transfer pattern on the mask interferes on the photosensitive substrate to form an image of the transfer pattern on the photosensitive substrate.
【００１２】図４（ａ）は、感光基板（１）上でそれぞ
れ入射面に電場ベクトルが垂直なＳ偏光の２つの光束
（２）及び（３）が干渉する状態を示し、図４（ｂ）
は、感光基板（１）上でそれぞれ入射面に電場ベクトル
が平行なＰ偏光の２つの光束（４）及び（５）が干渉す
る状態を示す。また、光束（２）及び（３）の入射角の
絶対値θ及び光束（４）及び（５）の入射角の絶対値θ
は互いに同一であるとする。この場合、図４（ａ）に示
すように、Ｓ偏光の光束（２）及び（３）同士は感光基
板（１）上で全ての振幅が干渉し合うが、図４（ｂ）に
示すように、Ｐ偏光の光束（４）及び（５）同士は感光
基板（１）上で、部分的に干渉し合うだけである。即
ち、光束（４）と光束（５）とがなす角は２θであり、
θが０の場合に対して、干渉効果はｃｏｓ（２θ）倍に
なってしまう。従って、例えば入射角θが４５゜のとき
には、光束（４）及び光束（５）は互いに偏光方向が垂
直となり干渉しない。そして、Ｐ偏光の光束（４）及び
（５）の内で干渉に寄与しない成分は、結像光束として
は単なる直流成分となるため結像には有害である。FIG. 4A shows a state in which two light beams (2) and (3) of S-polarized light whose electric field vector is perpendicular to the plane of incidence on the photosensitive substrate (1) interfere with each other. )
Shows a state where two light beams (4) and (5) of P-polarized light whose electric field vectors are parallel to the incident surface on the photosensitive substrate (1) respectively interfere with each other. Further, the absolute value θ of the incident angle of the light beams (2) and (3) and the absolute value θ of the incident angle of the light beams (4) and (5)
Are the same as each other. In this case, as shown in FIG. 4A, the s-polarized light beams (2) and (3) all interfere with each other on the photosensitive substrate (1), but as shown in FIG. In addition, the P-polarized light beams (4) and (5) only partially interfere with each other on the photosensitive substrate (1). That is, the angle between the light beam (4) and the light beam (5) is 2θ,
The interference effect is cos (2θ) times as large as when θ is 0. Therefore, for example, when the incident angle θ is 45 °, the light beam (4) and the light beam (5) have polarization directions perpendicular to each other and do not interfere with each other. The components of the P-polarized light beams (4) and (5) that do not contribute to interference are harmful to image formation because they are merely DC components as image light beams.
【００１３】また、マスクのパターンを投影するための
投影光学系の開口枚（ＮＡ）が大きい程、感光基板上に
入射する光束の最大入射角が大きくなるため、照明光を
Ｐ偏光にすると照明光の内で干渉に寄与しない成分の量
が増えて解像度が悪くなる。これに対して、本発明での
照明光はＳ偏光であるため、感光基板に入射する光束の
最大入射角が大きくなった場合でも、解像度が悪化する
ことがない。また、輪帯照明や、２個の２次光源若しく
は４個の２次光源等を使用する変形光源法で照明を行う
際にも、感光基板上の照明光の最大入射角が大きくなる
が、本発明によれば、照明光はＳ偏光であるため結像特
性は悪化しない。Further, the larger the aperture (NA) of the projection optical system for projecting the pattern of the mask, the larger the maximum incident angle of the light beam incident on the photosensitive substrate. The amount of components that do not contribute to interference in the light increases, resulting in poor resolution. On the other hand, since the illumination light in the present invention is S-polarized light, the resolution does not deteriorate even when the maximum incident angle of the light beam incident on the photosensitive substrate increases. Also, when performing illumination by annular illumination or a modified light source method using two secondary light sources or four secondary light sources, the maximum incident angle of illumination light on the photosensitive substrate increases, According to the present invention, since the illumination light is S-polarized light, the imaging characteristics do not deteriorate.
【００１４】更に、本発明では、その照明光のＳ偏光の
方向が、対応する部分パターン（２１，２３）の空間周
波数成分が存在する方向に垂直な方向に設定される。こ
れは、例えば図２の場合には、Ｙ方向に所定間隔で形成
された部分パターン（２１）を照明する照明光の偏光方
向はＸ方向であり、Ｘ方向に所定ピッチで形成された部
分パターン（２３）を照明する照明光の偏光方向はＹ方
向であることを意味する。これにより、解像度がより向
上する。Further, in the present invention, the direction of the S-polarized light of the illumination light is set to a direction perpendicular to the direction in which the spatial frequency component of the corresponding partial pattern (21, 23) exists. For example, in the case of FIG. 2, the polarization direction of the illumination light for illuminating the partial pattern (21) formed at a predetermined interval in the Y direction is the X direction, and the partial pattern formed at a predetermined pitch in the X direction. The polarization direction of the illumination light for illuminating (23) is the Y direction. Thereby, the resolution is further improved.
【００１５】また、本発明の投影露光装置によれば、偏
光状態制御手段（８，１６，１７）が設けられているの
で、上述の投影露光方法をそのまま実施することができ
る。また、その照明光による感光基板（Ｗ）上の積算露
光エネルギーを計測する露光量検出手段（１０，１４）
と、偏光状態制御手段（８，１６，１７）により設定さ
れたその照明光の偏光状態に応じて、露光量検出手段
（１０，１４）の検出信号と感光基板（Ｗ）上の積算露
光エネルギーとの換算係数を変更する演算手段（１６）
とを設けた場合には、照明光の偏光状態に依らずに常に
正確に感光基板（Ｗ）上の積算露光エネルギーをモニタ
ーできる。According to the projection exposure apparatus of the present invention, since the polarization state control means (8, 16, 17) is provided, the above-described projection exposure method can be carried out as it is. Exposure amount detecting means (10, 14) for measuring integrated exposure energy on the photosensitive substrate (W) by the illumination light.
And the detection signal of the exposure amount detection means (10, 14) and the integrated exposure energy on the photosensitive substrate (W) according to the polarization state of the illumination light set by the polarization state control means (8, 16, 17). Calculation means (16) for changing the conversion coefficient with
Is provided, the integrated exposure energy on the photosensitive substrate (W) can always be accurately monitored irrespective of the polarization state of the illumination light.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１〜図３を
参照して説明する。図１は本実施例の投影露光装置を示
し、この図１において、露光光源６としては水銀灯又は
エキシマレーザー光源等を使用できる。電光光源６から
射出された光ビームＬＢ１は、ビームエクスパンダ等よ
りなる光ビーム整形手段７に入射し、この光ビーム整形
手段７により後段のフライアイレンズ９に効率良く入射
する形状に整形される。但し、本例では光ビーム整形手
段７とフライアイレンズ９との間に偏光制御手段８が配
置され、光ビーム整形手段７から射出された光ビームＬ
Ｂ２は、偏光制御手段８を経てフライアイレンズ９に入
射する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 1, a mercury lamp or an excimer laser light source can be used as the exposure light source 6. The light beam LB1 emitted from the electric light source 6 is incident on a light beam shaping means 7 composed of a beam expander or the like, and is shaped by the light beam shaping means 7 so as to be efficiently incident on the fly-eye lens 9 in the subsequent stage. . However, in this example, the polarization control means 8 is disposed between the light beam shaping means 7 and the fly-eye lens 9, and the light beam L emitted from the light beam shaping means 7
B2 enters the fly-eye lens 9 via the polarization control means 8.
【００１７】偏光制御手段８は、入射する光ビームＬＢ
２の偏光状態を主制御系１６に指示された方向への直線
偏光に設定し、このように直線偏光にされた光ビームＬ
Ｂ３をフライアイレンズ９に供給する。この実施例で
は、光ビームＬＢ３の偏光方向は、互いに直交する２方
向の中で何れかに切り換えられる。偏光制御手段８とし
ては、露光光源６が水銀灯のようなランダム偏光の照明
光を射出する光源の場合には、例えば回転機構に支持さ
れた偏光板、又は交互に取り外しができる２枚の偏光方
向が直交の偏光板等が使用できる。但し、ランダム偏光
の照明光に対して偏光板を使用した場合、照明光の光量
が半分に減衰する。The polarization controller 8 controls the incident light beam LB
2 is set to linearly polarized light in the direction instructed by the main control system 16, and the light beam L thus linearly polarized is set.
B3 is supplied to the fly-eye lens 9. In this embodiment, the polarizationdirection of the light beam LB3 is switched to one of two directions orthogonal to each other. When the exposure light source 6 is a light source that emits randomly polarized illumination light such as a mercury lamp, the polarization control means 8 may be, for example, a polarizing plate supported by a rotating mechanism, or two polarization directions that can be alternately removed. Can be used. However, when a polarizing plate is used for random polarized illumination light, the amount of illumination light is reduced by half.
【００１８】また、露光光源６が、スペクトル狭帯化素
子としてグレーティングを使用しているエキシマレーザ
ー光源のような直線偏光の照明光を射出する光源の場
合、偏光制御手段８としては、例えば着脱式の１／２波
長板、常時装着の１／２波長板又はファラデーローテー
タ等が使用できる。着脱式の１／２波長板を使用した場
合には、１／２波長板の挿入時に偏光方向が９０゜回転
させられ、常時挿入の１／２波長板を使用した場合に
は、１／２波長板を４５゜回転させて偏光方向が９０゜
回転させられる。また、ファラデーローテータを使用し
た場合には、ファラデーローテータ内の磁場の強さを適
切に制御して偏光方向を９０゜回転させてやればよい。
また、露光光源６が楕円偏光か円偏光の照明光を射出す
る光源の場合には、偏光制御手段８としては、適切な角
度に設置され円偏光等を直線偏光に変換する１／４波長
板と、前述の１／２波長板又はファラデーローテータと
を組み合わせて使用すればよい。When the exposure light source 6 is a light source that emits linearly polarized illumination light, such as an excimer laser light source using a grating as a spectral band narrowing element, the polarization control means 8 is, for example, a detachable type.波長 wavelength plate, a 装着 wavelength plate that is always mounted, or a Faraday rotator can be used. When a detachable half-wave plate is used, the polarization direction is rotated by 90 ° when the half-wave plate is inserted. By rotating the wave plate by 45 °, the polarization direction is rotated by 90 °. When a Faraday rotator is used, the polarization direction may be rotated by 90 ° by appropriately controlling the strength of the magnetic field in the Faraday rotator.
When the exposure light source 6 is a light source that emits illumination light of elliptically polarized light or circularly polarized light, the polarization control means 8 is a 波長 wavelength plate that is installed at an appropriate angle and converts circularly polarized light or the like into linearly polarized light. And the above-mentioned half-wave plate or Faraday rotator may be used in combination.
【００１９】次に、フライアイレンズ９の後側（レチク
ル側）焦点面には多数の２次光源が形成され、これら２
次光源からの光ビームはその一部がビームスプリッター
１０にて反射され、この反射された光ビームが光電変換
素子よりなる露光量モニター１４の受光面に入射する。
露光量モニター１４の光電変換信号は増幅器１５を介し
て主制御系１６に供給される。一方、ビームスプリッタ
ー１０を透過した光ビームはミラー１１で反射された後
に、主コンデンサーレンズ１２を経て均一な照度でレチ
クルＲ１を照明する。レチクルＲ１は、主制御系１６か
らの指令によりレチクルＲ２と交換される。主制御系１
６は、レチクルの交換と同期して偏光制御手段８に偏光
方向を９０゜回転するよう指示する。このように偏光方
向が所定の方向に設定された光ビームのもとで、レチク
ルＲ１又はレチクルＲ２のパターンの像が投影光学系１
３を介してフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に投
影される。Next, a large number of secondary light sources are formed on the rear (reticle side) focal plane of the fly-eye lens 9.
A part of the light beam from the next light source is reflected by the beam splitter 10, and the reflected light beam is incident on the light receiving surface of the exposure monitor 14 composed of a photoelectric conversion element.
The photoelectric conversion signal of the exposure monitor 14 is supplied to the main control system 16 via the amplifier 15. On the other hand, the light beam transmitted through the beam splitter 10 is reflected by the mirror 11, and then illuminates the reticle R1 with uniform illuminance via the main condenser lens 12. Reticle R1 is exchanged for reticle R2 according to a command from main control system 16. Main control system 1
6 instructs the polarization control means 8 to rotate the polarization direction by 90 ° in synchronization with the reticle exchange. Under the light beam whose polarization direction is set to a predetermined direction, the image of the pattern of the reticle R1 or the reticle R2 is projected onto the projection optical system 1.
3 is projected onto the wafer W coated with the photoresist.
【００２０】ウエハＷ上への露光を行う際には、主制御
系１６は、露光量モニター１４からの光電変換信号に基
づいて露光光源６の発光動作を制御する。即ち、主制御
系１６は、露光光源６がエキシマレーザー光源である場
合には、そのパルス発光のトリガー等を制御し、露光光
源６が水銀灯である場合には、シャッターの開閉により
発光の期間を制御する。これによりウエハＷ上の適正露
光量が確保される。主制御系１６には、適正露光量等の
露光に必要な情報が入出力装置１７を介して入力され
る。また、主制御系１６は、露光結果を必要に応じて入
出力装置１７の表示部に表示する。When performing exposure on the wafer W, the main control system 16 controls the light emission operation of the exposure light source 6 based on the photoelectric conversion signal from the exposure monitor 14. That is, when the exposure light source 6 is an excimer laser light source, the main control system 16 controls a pulse emission trigger or the like, and when the exposure light source 6 is a mercury lamp, the main control system 16 sets a light emission period by opening and closing a shutter. Control. Thus, an appropriate exposure amount on the wafer W is secured. Information necessary for exposure, such as an appropriate exposure amount, is input to the main control system 16 via an input / output device 17. The main control system 16 displays the exposure result on the display unit of the input / output device 17 as necessary.
【００２１】また、偏光制御手段８により設定される偏
光方向により、露光量モニター１４の光電変換信号とウ
エハＷが載置されているステージ上での実際の積算露光
エネルギーとの換算係数が変化する場合もある。そこ
で、予め偏光制御手段８により設定される偏光方向とウ
エハＷが設置されているステージ上での実際の積算露光
エネルギーとの換算係数を、テーブル又は偏光方向の角
度の関数として求めておき、このテーブル又は関数の形
の換算係数を主制御系１６に記憶させておく。この換算
係数を用いて主制御系１６は、レチクルＲ１又はＲ２の
何れを用いる場合でも、露光量モニター１４の光電変換
信号に基づいてリアルタイムでウエハＷ上の正確な積算
露光エネルギーを求めることができる。なお、使用する
レチクルがレチクルＲ１及びＲ２の２個のみである場合
には、換算係数として２個の換算係数を記憶しておき、
使用するレチクルに応じてどちらかの換算係数を使用す
るだけで対応してもよい。Further, the conversion coefficient between the photoelectric conversion signal of the exposure monitor 14 and the actual integrated exposure energy on the stage on which the wafer W is mounted varies depending on the polarization direction set by the polarization controller 8. In some cases. Therefore, a conversion coefficient between the polarization direction set in advance by the polarization control means 8 and the actual integrated exposure energy on the stage on which the wafer W is installed is obtained as a function of the angle of the table or the polarization direction. A conversion coefficient in the form of a table or a function is stored in the main control system 16. Using this conversion coefficient, the main control system 16 can obtain an accurate integrated exposure energy on the wafer W in real time based on the photoelectric conversion signal of the exposure monitor 14 regardless of whether the reticle R1 or R2 is used. . If only two reticles R1 and R2 are used, two conversion coefficients are stored as conversion coefficients.
It may be possible to use only one of the conversion coefficients depending on the reticle to be used.
【００２２】次に、本実施例の露光動作の一例につき説
明する。この際に、ウエハＷ上に露光するパターンは、
図２（ａ）に示すレチクルＲに形成されたパターンであ
るとする。即ち、図２（ａ）において、レチクルＲ上の
パターン領域には遮光部１８の中に転写用の開口パター
ン１９が形成されており、開口パターン１９はＸ方向に
所定ピッチで形成された開口パターンと、Ｘ方向に垂直
なＹ方向に所定間隔で形成された開口パターンとの合成
パターンである。Next, an example of the exposure operation of this embodiment will be described. At this time, the pattern to be exposed on the wafer W is
It is assumed that the pattern is a pattern formed on the reticle R shown in FIG. That is, in FIG. 2A, a transfer opening pattern 19 is formed in a light shielding portion 18 in a pattern area on the reticle R, and the opening pattern 19 is formed at a predetermined pitch in the X direction. And an opening pattern formed at predetermined intervals in the Y direction perpendicular to the X direction.
【００２３】このとき、本例では、図２（ａ）の開口パ
ターン１９を、図２（ｂ）に示すＹ方向に所定間隔で配
置された開口パターン２１ａ及び２１ｂよりなる開口パ
ターン２１と、図２（ｃ）に示すＸ方向に所定ピッチで
配列された開口パターン２３ａ〜２３ｅよりなる開口パ
ターン２３とに分割する。言い替えると、開口パターン
１９を、Ｙ方向に空間周波数成分を有する開口パターン
２１とＸ方向に空間周波数成分を有する開口パターン２
３とに分割する。そして、レチクルＲ１のパターン領域
の遮光部２０の中に開口パターン２１を形成し、レチク
ルＲ２のパターン領域の遮光部２２の中に開口パターン
２３を形成する。At this time, in this example, the opening pattern 19 of FIG. 2A is replaced with the opening pattern 21 composed of the opening patterns 21a and 21b arranged at a predetermined interval in the Y direction shown in FIG. The opening pattern 23 is divided into opening patterns 23a to 23e arranged at a predetermined pitch in the X direction shown in FIG. In other words, the opening pattern 19 is divided into an opening pattern 21 having a spatial frequency component in the Y direction and an opening pattern 2 having a spatial frequency component in the X direction.
Divide into three. Then, an opening pattern 21 is formed in the light-shielding portion 20 in the pattern region of the reticle R1, and an opening pattern 23 is formed in the light-shielding portion 22 in the pattern region of the reticle R2.
【００２４】その後、先ず図２（ｂ）のレチクルＲ１を
図１の投影露光装置にセットして、主制御系１６は偏光
制御手段８を介して、レチクルＲ１を照明する光ビーム
の偏光方向をＸ方向に設定する。この結果、図３に示す
ように、Ｙ方向に所定間隔で配置された開口パターン２
１ａ及び２１ｂよりなる開口パターン２１を照明する光
ビームの照明領域２４の全領域において、光ビームの偏
光方向Ｄ１は一律にそのＹ方向に垂直なＸ方向に設定さ
れる。この偏光状態の光ビームのもとで、レチクルＲ１
の開口パターン２１の像がウエハＷ上に露光される。こ
の際に、ウエハＷ上の照明光（光ビーム）はＳ偏光であ
ると共に、露光されるパターンの空間周波数成分を有す
る方向に垂直な方向に偏光している。従って、その開口
パターン２１の像は高い解像度でウエハＷ上に露光され
る。[0024] Then, first, the reticle R1 shown in FIG. 2(b) is set to the projection exposure apparatus of FIG. 1, the main control system 16 via a polarization controller 8, the polarization direction of the light beam that illuminates the reticle R1 Set in X direction. As a result, as shown in FIG. 3, the opening patterns 2 arranged at predetermined intervals in the Y direction
The polarization direction D1 of the light beam is uniformly set in the X direction perpendicular to the Y direction in the entire illumination region 24 of the light beam illuminating the opening pattern 21 composed of 1a and 21b. Under this polarized light beam, reticle R1
The image of the opening pattern 21 is exposed on the wafer W. At this time, the illumination light (light beam) on the wafer W is S-polarized and polarized in a direction perpendicular to the direction having the spatial frequency component of the pattern to be exposed. Therefore, the image of the opening pattern 21 is exposed on the wafer W with high resolution.
【００２５】次に、図２（ｃ）のレチクルＲ２を図１の
投影露光装置にセットして、主制御系１６は偏光制御手
段８を介して、レチクルＲ２を照明する光ビームの偏光
方向をＹ方向に設定する。この結果、Ｘ方向に所定間隔
で配置された開口パターン２３ａ〜２３ｅよりなる開口
パターン２３を照明する光ビームの照明領域の全領域に
おいて、光ビームの偏光方向は一律にそのＸ方向に垂直
なＹ方向に設定される。この偏光状態の光ビームのもと
で、レチクルＲ２の開口パターン２３の像が、ウエハＷ
上のレチクルＲ１の像の上に重ねて露光される。この際
に、ウエハＷ上の照明光（光ビーム）はＳ偏光であると
共に、露光されるパターンの空間周波数成分を有する方
向に垂直な方向に偏光している。従って、その開口パタ
ーン２３の像も高い解像度でウエハＷ上に露光される。
このように２重露光により、実質的に図２（ａ）のレチ
クルＲの開口パターン１９の像がウエハＷ上に高い解像
度で露光される。Next, the reticle R2 of FIG. 2C is set in the projection exposure apparatus of FIG. 1, and the main control system 16 changes the polarization direction of the light beam illuminating the reticle R2 via the polarization control means 8. Set in the Y direction. As a result, the polarization direction of the light beam in the entire illumination region of the light beam illuminating the opening pattern 23 including the opening patterns 23a to 23e arranged at predetermined intervals in the X direction is uniformly Y direction perpendicular to the X direction. Set to direction. Under the polarized light beam, the image of the opening pattern 23 of the reticle R2 is
Exposure is performed on the image of the reticle R1. At this time, the illumination light (light beam) on the wafer W is S-polarized and polarized in a direction perpendicular to the direction having the spatial frequency component of the pattern to be exposed. Therefore, the image of the opening pattern 23 is also exposed on the wafer W with high resolution.
As described above, the image of the opening pattern 19 of the reticle R shown in FIG. 2A is substantially exposed on the wafer W with high resolution by the double exposure.
【００２６】この際に、ウエハＷ上のフォトレジストが
ポジレジストの場合には、或る光量以上の照明光の照射
領域にて、現像後にそのフォトレジストが剥離される。
また、フォトレジストがネガレジストの場合には、或る
光量以上の照明光の照射領域のみで、現像後にそのフォ
トレジストが残される。また、レチクルＲ１の開口パタ
ーン２１及びレチクルＲ２の開口パターン２３により重
ねて露光される共通照射パターン領域、即ち、図２
（ａ）の開口パターン１９中の領域１９ａの像の投影領
域では、照射光量が他の照射領域の２倍になる。しかし
ながら、ポジレジストを用いる場合には、その共通照射
パターン領域のフォトレジストは他の照射領域と同様に
現像後に剥離され、ネガレジストを用いる場合には、そ
の共通照射パターン領域のフォトレジストは他の照射領
域と同様に現像後に残され、何れの場合でも現像後のレ
ジスト像に歪等は生じない。At this time, if the photoresist on the wafer W is a positive resist, the photoresist is peeled off after development in an irradiation area of a certain amount or more of illumination light.
When the photoresist is a negative resist, the photoresist remains after development only in an irradiation area of illumination light of a certain light amount or more. In addition, a common irradiation pattern area that is exposed by overlapping with the opening pattern 21 of the reticle R1 and the opening pattern 23 of the reticle R2, that is, FIG.
In the projection area of the image of the area 19a in the opening pattern 19 in (a), the irradiation light amount is twice as large as the other irradiation areas. However, when a positive resist is used, the photoresist in the common irradiation pattern area is peeled off after development similarly to other irradiation areas, and when a negative resist is used, the photoresist in the common irradiation pattern area is other photoresist. As in the case of the irradiated area, the resist image is left after development, and in any case, no distortion or the like occurs in the developed resist image.
【００２７】なお、図１においては、偏光制御手段８は
光ビーム整形手段７とフライアイレンズ９との間に配置
されているが、偏光制御手段８は露光光源６からレチク
ルＲ１又はＲ２までのどこに配置しても構わない。但
し、光ビームがほぼ平行な領域に配置した方が、偏光制
御手段８へ入射する光ビームの入射角がほぼ一定になる
ため偏光制御がし易い。In FIG. 1, the polarization control means 8 is disposed between the light beam shaping means 7 and the fly-eye lens 9. However, the polarization control means 8 controls the distance between the exposure light source 6 and the reticle R1 or R2. It can be placed anywhere. However, when the light beam is arranged in a substantially parallel region, the polarization angle is easily controlled because the angle of incidence of the light beam incident on the polarization control means 8 is substantially constant.
【００２８】また、転写対象とするパターンが図２
（ａ）に示すように２方向にのみ空間周波数成分を有す
る開口パターン１９である場合には、２個のレチクルＲ
１及びＲ２のパターンをウエハ上に２重露光するだけで
済んでいる。しかしながら、転写対象とするパターンが
３方向以上の空間周波数成分を有する場合には、そのパ
ターンを３個以上のレチクルのパターンに分割し、各レ
チクルのパターンをそれぞれ空間周波数成分を有する方
向に垂直な方向に偏光した照明光のもとで順次ウエハ上
に露光すればよい。The pattern to be transferred is shown in FIG.
If the aperture pattern 19 has a spatial frequency component only in two directions as shown in FIG.
It is only necessary to double-expose the patterns 1 and R2 on the wafer. However, if the pattern to be transferred has spatial frequency components in three or more directions, the pattern is divided into three or more reticle patterns, and each reticle pattern is perpendicular to the direction having the spatial frequency component. The wafer may be exposed sequentially under illumination light polarized in the direction.
【００２９】また、上述実施例ではレチクル上のパター
ンを２つの部分パターンに分けて、これら部分パターン
を夫々異なるレチクルＲ１及びＲ２上に形成し、これら
レチクルのパターンを時系列的に露光していた。しかし
ながら、レチクル上のパターンの方向性が領域毎に異な
る場合には、これら異なる領域のパターン（部分パター
ン）を夫々異なるレチクルに形成する必要はない。そし
て、夫々視野絞り（レチクルブラインド）を有する照明
光学系を複数組設けて、そのレチクル上の異なる領域の
複数の部分パターンを対応する照明光学系により夫々偏
光状態を設定して独立に照明することにより、複数の部
分パターンを同時に露光できる。なお、本発明は上述実
施例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の構成を取り得ることは勿論である。In the above-described embodiment, the pattern on the reticle is divided into two partial patterns, these partial patterns are formed on different reticles R1 and R2, and the patterns of these reticles are exposed in time series. . However, when the directionality of the pattern on the reticle differs for each region, it is not necessary to form patterns (partial patterns) of these different regions on different reticles. Then, a plurality of sets of illumination optical systems each having a field stop (reticle blind) are provided, and a plurality of partial patterns in different regions on the reticle are individually illuminated by setting their polarization states by the corresponding illumination optical systems. Thereby, a plurality of partial patterns can be exposed simultaneously. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can take various configurations without departing from the gist of the present invention.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明の投影露光方法によれば、感光基
板上の結像に寄与する照明光として、一例として転写パ
ターン像の空間周波数成分が存在する方向に垂直な方向
に偏光したＳ偏光成分が使用され、Ｐ偏光成分が極力少
なくされているので、解像度を高めることができる利点
がある。According to the projection exposure method of the present invention, S-polarized light polarized in a direction perpendicular to the direction in which the spatial frequency componentof the transfer pattern image exists, forexample, as illumination light contributing to image formation on the photosensitive substrate. Since the component is used and the P-polarized component is reduced as much as possible, there is an advantage that the resolution can be improved.
【００３１】また、本発明の投影露光装置によれば、偏
光状態制御手段が設けられているため、上述の投影露光
方法をそのまま実施することができる。また、露光光の
光路上で露光光のエネルギーを計測する検出手段と、そ
の偏光状態制御手段により設定されたその露光光の偏光
状態に応じて、その検出手段の検出信号と感光基板上の
露光エネルギーとの換算係数を変更する演算手段とを有
するため、露光光の偏光状態に依らずに常に正確に感光
基板上の積算露光エネルギーをモニターできる利点があ
る。Further, according to the projection exposure apparatus of the present invention, since the polarization state control means is provided, the above-described projection exposure method can be carried out as it is. In addition, theexposure light
Detection means for measuringthe energyof the exposure light on the optical path, and a detection signal of the detection means and a detection signal on the photosensitive substrate according to the polarization state of theexposure light set by the polarization state control means.
Yes and arithmetic means for changing a conversion factor between theexposure energy
Therefore, there is an advantage that the integrated exposure energy on the photosensitive substrate can always be accurately monitored irrespective of the polarization state ofthe exposure light .
【図１】本発明の一実施例の投影露光装置を示す構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）は転写対象とするパターンが形成された
レチクルを示す平面図、（ｂ）はそのパターンの一方向
の空間周波数成分が形成されたレチクルを示す平面図、
（ｃ）はそのパターンの他の方向の空間周波数成分が形
成されたレチクルを示す平面図である。FIG. 2A is a plan view showing a reticle on which a pattern to be transferred is formed, FIG. 2B is a plan view showing a reticle on which a spatial frequency component in one direction of the pattern is formed,
(C) is a plan view showing a reticle on which spatial frequency components in other directions of the pattern are formed.
【図３】その実施例におけるレチクル上のパターンと照
明光の偏光方向との関係の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a relationship between a pattern on a reticle and a polarization direction of illumination light in the embodiment.
【図４】本発明の原理説明図であり、（ａ）はＳ偏光の
光束による結像の説明図、（ｂ）はＰ偏光の光束による
結像の説明図である。4A and 4B are diagrams illustrating the principle of the present invention, in which FIG. 4A is a diagram illustrating an image formed by an S-polarized light beam, and FIG. 4B is a diagram illustrating an image formed by a P-polarized light beam;
６ 露光光源 ８ 偏光制御手段 １２ 主コンデンサーレンズ １３ 投影光学系 １４ 露光量モニター １６ 主制御系 Ｒ１，Ｒ２ レチクル Ｗ ウエハ Reference Signs List 6 exposure light source 8 polarization control means 12 main condenser lens 13 projection optical system 14 exposure monitor 16 main control system R1, R2 reticle W wafer
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP29118792AJP3322274B2 (en) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | Projection exposure method and projection exposure apparatus |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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