JP2852227B2 - 縮小投影露光装置 - Google Patents

縮小投影露光装置

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JP2852227B2
JP2852227B2 JP8009123A JP912396A JP2852227B2 JP 2852227 B2 JP2852227 B2 JP 2852227B2 JP 8009123 A JP8009123 A JP 8009123A JP 912396 A JP912396 A JP 912396A JP 2852227 B2 JP2852227 B2 JP 2852227B2
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system

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

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は縮小投影露光装置に
係わり、特にLSI等の半導体素子を製造する際にレチ
クル面上の電子回路パターンを半導体ウェハー(以下、
ウェハー、と称す)の主面上に投影光学系により投影す
る際の歪曲誤差や投影倍率誤差等の光学性能を良好に補
正し、高精度な投影パターンが得られる縮小投影露光装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりLSI等の半導体素子製造用の
焼付装置(アライナー)においては非常に高い光学性能
が要求されている。
【0003】図5はこの焼付装置である従来技術の縮小
投影露光装置の構成を示す図である。水銀ランプ1から
の露光光は反射板2で反射され、コンデンサレンズ3を
通り、反射ミラー4で反射し、コンデンサレンズ5を通
り、レチクル6上のパターンを縮小投影レンズ系17で
縮小してステージ9に搭載されたウェハー8上に照射し
てそこのレジストを露光する。縮小投影レンズ系17に
おける露光光の光軸50は図で垂直のZ方向であり、ス
テージ9は図で平面のX方向およびY方向を移動する。
【0004】このうち電子回路パターンが形成されてい
るレチクルとウェハーを重ね合わせる際のマッチング精
度は特に重要となっている。このマッチング精度に最も
影響を与える一要素に投影光学系の倍率誤差と歪曲誤差
がある。
【0005】最近のアライナーに用いられるパターン寸
法は年々微細化されており、それに伴ないマッチング精
度もより高精度なものが要求されてきている。
【0006】この為、投影光学系の投影倍率誤差と歪曲
誤差を更に僅少にすることが要望されている。
【0007】現在の投影光学系の投影倍率誤差と歪曲誤
差は、投影光学系の製造工程上の調整及び装置の設置時
の調整により補正されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら設置され
た縮小投影露光装置の周囲の環境、特に気圧や温度の変
化によって、投影光学系の投影倍率誤差や歪曲誤差が変
化する。又、投影光学系はウェハーの露光時に露光エネ
ルギーを吸収し光学要素(屈折率、形状等)が変化し、
これによっても投影倍率誤差や歪曲誤差が変化する。こ
のように投影光学系の投影倍率誤差や歪曲誤差が経時的
に変化することが、従来技術の第1の問題点である。
【0009】さらに、気圧変化や温度変化あるいは光吸
収等による歪曲誤差が残留していたり、投影倍率誤差を
補正する際に歪曲誤差が発生したりするから、投影倍率
誤差と歪曲の双方を完全に補正することが大変困難にな
ることが従来の技術の第2の問題点である。
【0010】したがって本発明は、投影倍率と歪曲が気
圧で変化することに着目し、レチクル面上のパターンを
投影光学系によりウェハー面上に投影する際、投影倍率
誤差と歪曲誤差の双方を良好に補正することで高い光学
性能が容易に得られ、実デバイス上におけるアライメン
ト不良を低減することが可能な縮小投影露光装置を提供
することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、レチク
ルのパターンを縮小して転写する縮小投影露光装置にお
いて、投影光学系のレンズ系中の空間を露光光が通過す
る方向に延在する仕切りにより2つ以上に分割、すなわ
ち縦方向に2つ以上に分割し外気から遮断し、この空間
内の気圧を部分的に制御する、すなわち分割された空間
内の気圧をそれぞれ制御する手段を設けた縮小投影露光
装置にある。ここで前記仕切りは一対のレンズの表面に
当接して設けられ、これにより該一対のレンズ間の空間
を分割していることが好ましい。また、空間を分割する
前記仕切りはレンズと同じ材質で形成されていることが
好ましく、この材質は石英ガラスであることができる。
さらに、前記制御する手段は、分割されたそれぞれの前
記空間に圧力気体を入出させるバルブ機構、前記空間が
必要な圧力となるように前記バルブ機構を制御する圧力
コントローラーならびに前記圧力コントローラに必要な
情報を与えるレーザ光系およびCPUを具備して構成さ
れていることが好ましく、前記バルブ機構は、圧力気体
系に接続される第1のポートと、真空系に接続される第
2のポートと、前記空間に接続される第3のポートと、
前記第1のポートと前記第3のポートとの間に設けられ
た第1の電磁弁と、前記第2のポートと前記第3のポー
トとの間に設けられた第2の電磁弁とを有して構成され
ていることができる。
【0012】本発明ではこのような投影光学系のレンズ
系中の空間を分割していることで、部分的に気圧を調節
でき、この気圧の調整により歪曲や投影倍率を調整し、
これにより投影時の歪曲誤差や投影倍率誤差等の光学性
能を良好に補正することができる。又、圧力コントロー
ラー、CPU等により、光学性能の自動制御が可能とな
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を説明
する。
【0014】図1は本発明の実施の形態の縮小投影露光
装置を示す概略図である。本発明の装置は、レチクル上
のパターンをウェハー上に転写する為の光学系と光学性
能を良好に補正する為の気圧自動制御系から構成され
る。
【0015】光学系は露光光を発する水銀ランプ1と、
露光光を反射する反射板2と、反射ミラー4と、露光光
を集光するコンデンサレンズ3,5と、パターンが描画
されたレチクル6と、パターンを縮小して転写する縮小
投影レンズ系7と、ウェハー8を保持するステージ9と
を有して構成され、図1で垂直のZ方向が露光光の光軸
50となり、平面のXおよびY方向にステージ9が駆動
する。
【0016】気圧自動制御系は、レーザ光を発光するレ
ーザー光源14と、レーザー光を反射させるミラー13
と、レチクル上の膨張率等を計算するCPU12と、ハ
ーフミラー15と、受光素子16と、圧力をコントロー
ルする為の圧力コントローラー11と、バルブ機構10
とを有して構成されている。
【0017】図2は縮小投影レンズ系7を示す図であ
り、(A)は縦断面図、(B)は(A)のB−B部の横
断面図である。石英ガラスからなる複数のレンズが設け
られ、一対のレンズ37,38間はレンズの表面に当接
しZ方向、すなわち露光光の光軸方向に延在する石英ガ
ラスの仕切り30により仕切られてたがいに遮断状態と
なる第1の空間31および第2の空間32を構成してい
る。これらの空間は外気からも遮断された密閉空間であ
り、それぞれの空間31,32にはバルブ機構10から
のパイプが結合され、圧力コントローラ11に接続され
た圧力センサー18が設けられている。また、図(B)
には上方に位置するレチクル6を2点鎖線で示し、平面
形状における大きさの関係を表している。
【0018】図3はバブル機構10の構成を示す図であ
る。工場の圧力配管等の圧力系に接続される第1のポー
ト(In)21と、工場の真空配管等の真空系に接続さ
れる第2のポート(Out)22と、縮小投影レンズ系
7の空間31(もしくは32)にパイプを介して接続さ
れる第3のポート23とを有し、縮小投影レンズ系の空
間が所定の圧力となるように圧力コントローラー11に
より第1の電磁弁24および第2の電磁弁25を制御す
る。また第1のポート21からの圧力媒体は空気や窒素
等の透明の気体を用いる。
【0019】次に本発明の実施の形態の動作について図
1を参照して説明する。
【0020】水銀ランプ1からの露光光は反射板2によ
り反射され、コンデンサレンズ3を介して集光された
後、反射ミラー4及びコンデンサレンズ5を介してレチ
クル6に照射される。レチクル6には、あらかじめパタ
ーンが描画されており、このパターンは縮小投影レンズ
系7により縮小されステージ9上のウェハー8に転写さ
れる。
【0021】この縮小投影レンズ系7により倍率調整が
行なわれ、レチクル6上のパターンの縮小倍率が決ま
る。
【0022】その際の光学性能を良好に補正する為に、
レーザー光源14より発せられたレーザー光をハーフミ
ラー15、ミラー13を介してレチクル6上の複数パタ
ーンに照射し、ウェハー8からの反射光により基準点か
らの距離、膨張率に関する情報を受光素子16を通して
CPU12に入力して計算する。
【0023】その結果をもとに、圧力コントローラ11
により、バルブ機構10を介して縮小投影レンズ系7の
分割された空間内の圧力(気圧)を部分的に調整するこ
とで光学性能を良好に補正することができる。
【0024】図4は本発明の他の実施の形態を示すもの
である。尚、図4において図2と同一もしくは類似の箇
所は同じ符号で示してあるから重複する説明は省略す
る。
【0025】図4では石英ガラスからなる2枚の仕切り
30,30により縮小投影レンズ中の空間を4つに分割
し、それぞれの空間31〜34にバルブ機構3を結合
し、圧力センサー18を設けてそれぞれの圧力を制御す
ることにより、より精密な補正を可能にする。
【0026】通常、縮小投影レンズ系の倍率誤差、歪曲
誤差は、レンズ中心から放射状に均一に発生するのでは
なく、方向によってその程度が異なる。また、製造上、
設置時の調整および周囲の環境の変化等により、レンズ
空間内で倍率誤差、歪曲誤差が異なる。
【0027】そのために本発明ではレンズ間の空間を縦
に分割して、その方向により程度が異なる倍率誤差、歪
曲誤差に対しても対応できるようにしている。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
力コントローラやCPU等により光学性能の自動制御が
可能となったから、投影光学系の投影倍率誤差や歪曲誤
差を随時、自動的に補正することができる。
【0029】これにより経時的変化による実デバイス上
でのアライメント不良を低減することが出来るようにな
る。
【0030】さらに本発明によれば、縮小投影レンズ中
の空間を縦方向に分割することで方向性のある誤差の部
分的な補正が可能となったから、投影光学系の投影倍率
誤差や歪曲誤差の双方を容易に補正することができる。
【0031】これにより実デバイス上でのアライメント
不良を低減することが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の縮小投影露光装置の構成
を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態における縮小投影レンズ系
の構成を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態におけるバルブ機構の構成
を示す図である。
【図4】本発明の他の実施の形態における縮小投影レン
ズ系の構成を示す図である。
【図5】従来技術の縮小投影露光装置の構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 水銀ランプ 2 反射板 3,5 コンデンサレンズ 4 反射ミラー 6 レチクル 7,17 縮小投影レンズ系 8 ウェハー 9 ステージ 10 バルブ機構 11 圧力コントローラー 12 CPU 13 ミラー 14 レーザー光源 15 ハーフミラー 16 受光素子 18 圧力センサー 21 第1のポート(In) 22 第2のポート(Out) 23 第3のポート 24 第1の電磁弁 25 第2の電磁弁 30 仕切り 31〜34 空間 37,38 レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 G03F 9/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レチクルのパターンを縮小して転写する
    縮小投影露光装置において、投影光学系のレンズ系中の
    空間を露光光が通過する方向に延在する仕切りにより2
    つ以上に分割し外気から遮断し、この空間内の気圧を部
    分的に制御する手段を設けたことを特徴とする縮小投影
    露光装置。
  2. 【請求項2】 前記仕切りは一対のレンズの表面に当接
    して設けられ、これにより該一対のレンズ間の空間を分
    割していることを特徴とする請求項1記載の縮小投影露
    光装置。
  3. 【請求項3】 前記仕切りは石英ガラスで形成されてい
    ることを特徴とする請求項1もしくは請求項2記載の縮
    小投影露光装置。
  4. 【請求項4】 前記制御する手段は、分割されたそれぞ
    れの前記空間に圧力気体を入出させるバルブ機構、前記
    空間が必要な圧力となるように前記バルブ機構を制御す
    る圧力コントローラーならびに前記圧力コントローラに
    必要な情報を与えるレーザ光系およびCPUを具備して
    構成されていることを特徴とする請求項1記載の縮小投
    影露光装置。
  5. 【請求項5】 前記バルブ機構は、圧力気体系に接続さ
    れる第1のポートと、真空系に接続される第2のポート
    と、前記空間に接続される第3のポートと、前記第1の
    ポートと前記第3のポートとの間に設けられた第1の電
    磁弁と、前記第2のポートと前記第3のポートとの間に
    設けられた第2の電磁弁とを有して構成されていること
    を特徴とする請求項4記載の縮小投影露光装置。
JP8009123A 1996-01-23 1996-01-23 縮小投影露光装置 Expired - Lifetime JP2852227B2 (ja)

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