JP3412981B2 - 投影露光装置および投影露光方法 - Google Patents

投影露光装置および投影露光方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導
体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶パネル等の
表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造する工程
のうち、リソグラフィ工程に使用される投影露光装置お
よび投影露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイス
製造用の投影露光装置は、投影露光を繰り返す時に投影
光学系が露光光のエネルギーの一部を吸収して過熱され
たり、その後放熱したりするために生じる投影光学系の
結像面の位置の変動量や投影倍率の変動量を、投影光学
系固有の定数に加え、レチクルパターンを通過する光の
総和量と露光に要する時間をパラメータとした計算式を
用いて予測し、これらの変動量を補正するようにウエハ
ステージ駆動、投影光学系のレンズ駆動およびレンズ間
の圧力制御を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レチク
ルパターンを通過する光の総和が同じでも、パターンの
種類が異なるレチクルを用いる場合、位相シフトレチク
ルを用いる場合、および照明系の斜入射照明方法を使用
する場合においては、光学特性の変動具合が異なり、従
来の計算式を用いた方法では投影光学系の結像面位置や
投影倍率等の光学特性の変動量を正確に予測し補正でき
ないことが判明した。この原因は、前記各場合におい
て、投影光学系の光学素子の光量分布が異なり、投影光
学系の温度分布が変わることにある。
【０００４】また、投影光学系の光学特性の変動量が予
測からずれた場合の補正方法としては、特開昭６３−５
８３４９号公報に開示されているように、光学特性の変
動量を直接測定して補正計算式のパラメータを変更する
方法もあるが、レチクルパターンの種類の違いによるパ
ラメータの違いは、光学特性の変動量を実際に測定する
まで解らず、測定を行うまでの間に光学特性の変動量が
予測値とずれるという問題がある。
【０００５】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、投影光学系の光学特性の変動量を正確に予
測し補正することができる投影露光装置および投影露光
方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の投影露光装置は、露光光で照明されるレチ
クルのパターンを被露光基板上に投影する投影光学系、
この投影により前記投影光学系に生じる光学特性の変動
量を所定の補正係数を含む計算式に基づいて予測する光
学特性予測手段、前記光学特性予測手段の予測結果に応
じて前記光学特性を補正する光学特性補正手段、及び前
記光学特性の変動量を測定する光学特性測定手段を有す
る投影露光装置において、前記光学特性測定手段の測定
結果に応じて前記補正係数を変更する補正係数変更手段
と、補正係数をレチクル毎のデータとして保存するデー
タ保存手段とを有し、前記光学特性予測手段は、前記デ
ータ保存手段に保存されたレチクル毎の補正係数を含む
計算式を用いて前記光学特性の変動量を予測すると共
に、前記光学特性補正手段は、前記光学特性測定手段の
測定結果に基づき、前記データ保存手段に保存されたレ
チクル毎の補正係数を変更することを特徴とする。
【０００７】また、前記光学特性測定手段は、前記投影
光学系の光学特性測定を、前記光学特性予測手段によっ
て予測された前記投影光学系の光学特性の変動量の変化
がある所定の値を越えた場合に行うものであることが好
ましい。
【０００８】また、前記光学特性補正手段は、前記被露
光基板を前記投影光学系の光軸と平行な方向に移動させ
ることにより前記投影光学系の結像面と前記被露光基板
の表面とを一致させるものであるとよい。また、前記光
学特性補正手段は、前記投影光学系の結像状態を調整す
る調整手段を有し、前記調整手段により前記投影光学系
の光学特性の変動を補正するものであるとよい。
【０００９】また、前記調整手段は、前記投影光学系の
焦点距離を変えることにより前記投影光学系の結像面を
調整し、前記結像面と前記被露光基板の表面とを一致さ
せること、または、前記レチクルまたは前記投影光学系
のレンズを光軸と平行な方向に移動させることにより前
記投影光学系の投影倍率を調整することができる。さら
に、前記調整手段は、前記投影光学系の焦点距離を変え
ることによって前記投影光学系の投影倍率を調整するこ
ともできる。
【００１０】また、本発明に係る投影露光方法は、露光
光で照明されるレチクルのパターンを被露光基板上に投
影する投影光学系を用い、この投影により前記投影光学
系に生じる光学特性の変動量を、データ保存手段に保存
されたレチクル毎の補正係数を含む計算式に基づいて予
測し、予測結果に応じて前記光学特性を補正するととも
に、前記光学特性の変動量を測定し、測定結果に応じて
前記レチクル毎の補正係数を変更することを特徴とす
る。
【００１１】
【作用】この構成において、あるレチクルを用いて露光
を行うと、露光光等の影響により、投影光学系の光学特
性が次第に変化するが、この光学特性の変動は、光学特
性補正手段により、光学特性予測手段の予測結果に基づ
いて補正される。また、光学特性予測手段における予測
の基礎となる計算式が含む補正係数が光学特性測定手段
による実際の光学特性に基づいて補正され、それによ
り、レチクルの種類の相違等に基く予測精度の劣化が防
止される。さらに、この補正された補正係数は、そのと
き使用しているレチクル固有の値として保存されるとと
もに、またそのレチクルを使用するときにその補正係数
が使用される。したがって、一旦、補正係数が保存され
たレチクルを使用するときには、露光開始後に所定時間
が経過してから光学特性の変動量を実際に測定するまで
の間においても、保存されている補正係数により、光学
特性の変動の正確な予測とその補正が行われ、光学特性
が一定に維持される。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る投影露光装
置の構成を示す図である。同図において、１は照明系、
２はデバイスパターンが形成されたレチクル、３はレチ
クルステージ、４はレチクル２のデバイスパターンを縮
小投影する投影光学系、５はデバイスパターンが投影さ
れ転写されるウエハ、６はウエハ５を保持するウエハチ
ャック、７はウエハチャック６を保持し、光軸１５と直
交する平面内に沿って２次元的に動くとともに、光軸１
５の方向にも移動可能なＸＹＺステージ、８は投影光学
系４やＸＹＺステージ７が置かれる定盤、９はＸＹＺス
テージ７の動作を制御するステージ制御部である。１０
および１１はウエハ５の表面の光軸１５方向に関する位
置（高さ）を検出するオートフォーカス検出系、１０は
ウエハ５を照明する照明装置、１１はウエハ５の表面か
らの反射光を受け、ウエハ５の表面の光軸１５方向に関
する位置に応じた信号を出力する受光装置、１２はオー
トフォーカス系の制御部である。１３は基準平面ミラー
であり、表面の高さはウエハ５の高さとほぼ一致してい
る。５０は投影光学系４の結像位置（ベストフォーカス
位置）を投影光学系４を介して検出するＴＴＬフォーカ
ス検出系、５１はＴＴＬフォーカス系５０の制御部であ
る。１４は装置全体の働きを制御する主制御部であり、
投影光学系４の光学特性の変動を予測する光学特性予測
部１８と、ＴＴＬフォーカス系５０のピント面の計測値
から予測計算の係数を変更する補正係数変更部１７とを
含んでいる。１６はレチクル２に関するパラメータが保
存されているレチクルデータ保存部である。
【００１３】ＴＴＬフォーカス系５０においては、不図
示の光源から発せられた照明光束が導光用のファイバ５
７によって導かれ、ファイバ５７の射出面から出射す
る。この照明光の波長は照明系１から出射される露光光
とほぼ同じ波長である。ファイバ５７から出射した光束
はレンズ５６でほぼ平行光に集光され、偏光ビームスプ
リッタ５５でＳ偏光成分のみの光が反射し、λ／４板５
４で円偏光の光束に変換された後、対物レンズ５３、折
り曲げミラー５２を通り、レチクル２面上に設けられた
不図示の測定用のパターンを含むその近傍を照明する。
【００１４】この照明光は、レチクル２の測定用パター
ンを通過し、投影光学系４を介して基準平面ミラー１３
の反射面で反射され、再び投影光学系４とレチクル２の
測定パターンの透過部を透過する。この光束は折り曲げ
ミラー５２によって光路が曲げられた後、対物レンズ５
３でほぼ平行光にされ、λ／４板５４を通過することで
Ｐ偏光の光束に変換され、偏光ビームスプリッタ５５を
通過しレンズ５８で集光され、そして受光素子５９の受
光面に入射され、入射光量が検出される。
【００１５】次に、ＴＴＬフォーカス系５０による、投
影光学系４のピント面の計測方法を図２を用いて説明す
る。図２において、２１はレチクル２上に形成され、遮
光性を有するパターン部、２２はパターン部２１に挟ま
れた透過部である。ここで、投影光学系４のピント位置
の検出を行う時は、ＸＹＺステージ７は投影光学系４の
光軸方向に移動する。基準平面ミラー１３は投影光学系
４の光軸上に位置している。
【００１６】図２ａは、基準平面ミラー１３の反射面が
投影光学系４のピント面にある場合を示している。同図
において、レチクル２上の透過部２２を通ったＴＴＬフ
ォーカス系５０からの照明光は、投影光学系４を介して
基準平面ミラー１３の反射面に集光し反射される。反射
された照明光は往路と同一の光路をたどり、投影光学系
４を介してレチクル２に集光し、レチクル２上の透過部
２２を透過する。このとき、照明光はレチクル２上のパ
ターン部２１にケラレることなく全部の光束が透過部２
２を透過する。
【００１７】図２ｂは、基準平面ミラー１３の反射面が
投影光学系４のピント面からずれた位置にある場合を示
している。同図において、レチクル２上の透過部２２を
通った照明光は投影光学系４を介して基準平面ミラー１
３の反射面上に達するが、基準平面ミラー１３の反射面
は投影光学系４のピント面にはないので、照明光は広が
った光束として基準ミラー１３の反射面で反射される。
つまり、反射された照明光は往路と異なった光路をたど
って投影光学系４を通り、レチクル２上に集光すること
なく基準平面ミラー１３の反射面のピント面からのずれ
量に対応した広がりを持った光束となってレチクル２に
達する。この時、照明光はレチクル２上のパターン部２
１によって一部に光束がケラレを生じる。すなわち、基
準平面ミラー１３が投影光学系４のピント面に合致した
時とそうでない時とでは、レチクル２を透過してＴＴＬ
フォーカス系５０の受光素子５９に入射する光量に差が
生じる。
【００１８】投影光学系４のピント面の検出は、基準平
面ミラー１３の光軸方向の位置に対応したＴＴＬフォー
カス系５０の出力信号から決定される。この例として、
図３に示すようにピーク出力に対してある割合のスライ
スレベル２２０を設定して、このスライスレベル２２０
の出力を示す計測値Ｚ1AとＺ1Bを知ることによって、ピ
ント位置Ｚ1 ＝（Ｚ1A＋Ｚ1B）／２として決定しても良
いし、またはピーク位置を微分法を使って求める等の手
法を用いても良い。
【００１９】次に、図１の投影露光装置において、レチ
クル２の回路パターンをウエハ５に順次投影露光する場
合の、露光光の照射に伴う投影光学系の光学特性の変化
を補正する動作について説明する。
【００２０】主制御部１４は、まず、露光される回路パ
ターンが描かれたレチクル２を不図示のレチクルカセッ
トから搬送手段によってレチクルステージ３上に搬送し
セットする。このとき、レチクル２を、レチクルステー
ジ３上の不図示のマークに対して位置合せするととも
に、レチクル２のデータ、例えばレチクル透過率やマー
ク位置等のレチクル２に関する情報を、レチクルデータ
保存部１６から主制御部１４にロードする。次に、ウエ
ハ５を不図示のウエハカセットからウエハ搬送系により
搬送し、プリアライメントすなわちラフな位置合せを行
った後、ウエハチャック６上に吸着する。そして、主制
御部は、各ショットの位置の情報を受け取り、この情報
にしたがったグローバルアライメントによってステージ
制御系９により各ショットの位置を制御する。
【００２１】ウエハ５を最初のショット位置へ移動する
と、ウエハ５表面の光軸１５方向の高さをオートフォー
カス系１０，１１によって計測して、投影光学系４のピ
ント位置と一致するようにＸＹＺステージ７を光軸１５
の方向に駆動してウエハ５のピント合せを行う。次に、
照明系１から適正な露光量で露光し、投影光学系４を介
してレチクル２の回路パターンの像をウエハ５上に塗布
された感光材中に形成する。第１ショットの露光が終了
するとＸＹＺステージ７を次のショット位置が露光位置
に来るように移動し、１ショット目と同様にピント合せ
および露光を行う。このようにしてウエハ５のすべての
ショットの露光が終了するとウエハ５を不図示の回収用
のウエハカセットに回収し、次のウエハ５をウエハチャ
ック６にセットし吸着する。
【００２２】このような露光の際に、投影光学系４に入
射する光エネルギーの一部が投影光学系４の光学素子に
吸収され、光学素子の温度が上昇するために投影光学系
４の光学特性は露光とともに変化する。主制御部１４
は、この光学特性の変化を光学特性予測部１８によって
予測し、その結果に応じてオートフォーカス制御部１２
に予測値に対応したオフセットを送り、ステージ制御部
９によりウエハ５の表面が投影光学系４のピント位置に
一定して一致するように制御している。主制御部１４
は、この変化量を計算するためのパラメータを取り込
む。このパラメータは照明系１の不図示のシャッタの開
閉時間、すなわち露光時間ｔ、露光と露光の間の時間ｔ
´、照明系１の照明範囲、照度、レチクル２の透過率か
ら計算される光量ＱＤ、レチクル毎の固有の係数Ｄａ等
である。
【００２３】光学特性予測部１８では、これらのパラメ
ータと装置固有に設定されている係数から、繰り返し露
光が行われる間の光学特性の変化を予測する。この計算
を投影光学系４のピント位置の変化ΔＦを例にとって説
明する。この計算には数１式を用いる。
【００２４】
【数１】 ここで、ＳＦは比例定数、ＱＤは回路パターンを通過し
た光の総光量に対応するパラメータ、Ｄａはレチクルデ
ータ保存部１６に保存されているレチクル毎の固有の補
正係数、ＤＴは計算の単位時間の間にシャッタが開いて
いた時間の割合、ｋF は投影光学系４の光学素子の熱伝
導を表わすパラメータである。ΔＦ´は１つ前の単位時
間に計算された投影光学系４のピント位置の変化量であ
る。ΔＦ１は投影光学系４の熱吸収による単位時間あた
りのピント面の変化量、ΔＦ２は投影光学系４の放熱に
よる単位時間あたりのピント面の変動量である。さら
に、ΔＦ２を複数の項の線形結合として表わすことも可
能である。
【００２５】光学特性予測部１８による計算は、単位時
間毎に順次繰り返し行われ、この計算により得られる投
影光学系４のピント位置の変動量は、図４のように包絡
線が自然対数の関数で表わせられる曲線を描いて変化し
ていく。これに伴って、オートフォーカス系１０，１１
で計測されたウエハ５の光軸１５方向の位置を、光学特
性予測部１８で計算された変動量と一致するようにＸＹ
Ｚステージ７を駆動することによって、ウエハ５が投影
光学系４のピント面と合致する。
【００２６】光学特性予測部１８で計算されるピント面
の変動量は、主制御系１４に取り込まれるパラメータか
ら計算される予測値であり、これらに誤差があると累積
によって予測値と実際の変動量との間に誤差が生じ、良
好な補正が行われない場合がある。特に、レチクル毎の
回折光分布やパターンの配置による影響が大きい。そこ
で、本実施例では、図１のＴＴＬフォーカス系５０によ
り投影光学系４のピント面を測定し、数１式のレチク
ル毎の補正係数Ｄａを補正する。
【００２７】次に、この補正について説明する。ＴＴＬ
フォーカス系５０による計測は、図２および図３に示す
ような方法によって実施される。これは、ウエハ１枚
毎、あるいはＮ枚に１回のように設定してもよいが、予
測された変動量が含む誤差は、変動量に比例することか
ら、予測計算結果ΔＦが所定の数値を越えた場合に実施
する。このような測定のタイミングの設定を行えば、変
動が大きい場合は頻繁に測定し、ある程度変動が飽和し
た場合には測定の必要がないため、ＴＴＬフォーカス系
５０の計測による、スループットの低下を最小限に抑え
ることができる。例えば、Ｆ０を計測のタイミングを決
定する値として、前回のＴＴＬフォーカス系の計測後か
らの予測値の変動ΔＦが、ΔＦ＞Ｆ０となった場合に１
度計測を行うようにする。
【００２８】ＴＴＬフォーカス系５０によって測定した
結果が許容値よりも大きい場合には、補正係数変更部１
７によって補正係数の変更が行われる。この計算は数２
式によって行われる。
【００２９】
【数２】 ここで、ΔＦがＴＴＬフォーカス系５０でピント位置を
測定する直前の光学系予測部１８で計算されたピント変
動の予測値であり、前回の測定からの変化量に対応して
いる。Ｆａは予測値とＴＴＬフォーカス系５０で計測し
たピント面との差、Ｄａは予測計算に使用していたレチ
クルの補正係数、Ｄａ（ＮＥＷ）は補正係数変更部１７
によって変更された新しい係数であり、αとβは数２
式を満足する定数で、Ｄａが収束するように定められ
る。補正係数変更部１７で変更された新しいレチクル補
正係数Ｄａ（ＮＥＷ）は、光学特性予測部１８に送ら
れ、以降はこの値を使用して数１式により予測計算が行
われる。
【００３０】以上の動作を繰り返して１ロット分の露光
が終了すると、レチクル２は不図示のレチクルカセット
に収納される。このとき同時に、光学特性予測部１８で
使用されていた最新の補正係数Ｄａが、レチクル２に対
応するデータとしてレチクルデータ保存部１６に保存さ
れる。次に、同じレチクルを使用して露光が行われる場
合は、最新の補正係数Ｄａが使用される。
【００３１】あるレチクルを初めて使用する場合は、レ
チクルの透過率分布や回折光分布による補正係数が不明
であるため、初期値としてＤａ＝１が設定される。ま
た、レチクルが数回使用されると、Ｄａが所定の値に収
束する。このような場合には、光学特性予測部１８で計
算されるピント位置の変動量と、実際のピント位置の差
が小さくなることが期待されるため、ＴＴＬフォーカス
系５０による計測回数を減らすことができ、スループッ
トを上げることができる。例えば、１ロットの露光前後
でのＤａの変化量が所定の値以下となったら、主制御部
１４のＦ０の数値を大きくすればよい。
【００３２】なお、図１の装置においては、露光による
投影光学系４のピント位置の変動を光学特性予測部１８
で予測し、この予測されたピント位置とウエハ５の表面
が一致するようにＸＹＺステージ７を光軸１５の方向に
駆動していたが、投影光学系４の焦点距離を変更して、
露光によるピント位置変化をキャンセルし、ピント面を
常に一定な位置に維持するように調整機構で調整するよ
うな方法でもよい。焦点距離を変更する方法としては、
例えば、投影光学系内の特定のレンズ間の屈折率をこの
部分の圧力を調整して変更する方法が知られている。こ
の例では、レンズ間の圧力とピント位置の関係があらか
じめ求まっていて、露光によるピント変動の予測値ΔＦ
に応じて圧力を制御し、ピント位置を一定に維持する。
【００３３】また、ＴＴＬで投影光学系４のピント位置
を検出する方法としては、図１に示した方法のほかに、
レチクル２の計測用のパターンに対して投影光学系４の
縮小倍率比の大きさの相似形の透過部を有する受光部を
ＸＹＺステージ７上に配置してもよい。この場合のピン
ト位置の検出原理は図３で説明したものと同じである。
【００３４】図５は、本発明の第２の実施例に係る投影
露光装置の構成を示す図である。第２の実施例では、露
光によって投影光学系の縮小倍率が変動した場合の補正
方法について説明する。図５において、６０および６１
はＴＴＬ方式のアライメント系であり、６２はそれらの
計測値から位置ずれや縮小倍率誤差を計算するアライメ
ント制御系である。４１は投影光学系４のフィールドレ
ンズであり、フィールドレンズ制御部４２からの指令に
基づいて不図示の駆動機構によって光軸１５方向に駆動
され、投影光学系４の縮小倍率を調整している。
【００３５】投影光学系４の縮小倍率の測定法は、基準
平面ミラー１３上の一部に設けられた基準マークをＸＹ
Ｚステージ７を移動させて、レチクル２上の異なる位置
に設けられたマークを介してアライメント系６０，６１
でそれぞれのレチクル２上のマークに対する基準マーク
の相対位置を検出する異なる２点の相対位置とこの２点
間のＸＹＺステージの座標とレチクル２のマークの座標
から縮小倍率の誤差が検知できる。
【００３６】露光を繰り返した場合の投影光学系４の縮
小倍率の変動量は、光学特性予測部１８において数１式
と同様の数３式を用いて予測計算される。
【００３７】
【数３】 ここで、ＳＢは比例定数、Ｄｂはレチクルデータ保存部
１６に保存されているレチクル固有の補正係数、ＤＴは
計算の単位時間の間にシャッタが開いていた時間の割
合、ｋB は投影光学系４の光学素子の熱伝導を表すパラ
メータである。ΔＢ´は１つ前の単位時間に計算された
投影光学系４の縮小倍率の変化量である。ΔＢ１は投影
光学系４の熱吸収による単位時間あたりの縮小倍率の変
化量、ΔＢ２は投影光学系４の放熱による単位時間あた
りの変動量である。
【００３８】光学特性予測部１８によって計算された投
影光学系４の縮小倍率の変化が所定の値を越えた場合、
主制御部１４は縮小倍率を調整して変動を補正するため
に、フィールドレンズ制御部４２に指令を出してフィー
ルドレンズ４１を駆動させる。この場合も、レチクル２
毎に透過率の分布や回折光分布が異なると予測計算に誤
差が生じるために、所定のタイミングで投影光学系４の
縮小倍率を測定して、補正係数Ｄｂを順次変更すること
で予測計算の精度が向上できる。補正係数Ｄｂは第１の
実施例で示した数２式と同様の数４式で求められる。
【００３９】
【数４】 ここで、α＋β＝１である。ΔＢはアライメント系６０
〜６２によって縮小倍率を計測する直前の予測値であ
り、Ｂａはアライメント系６０〜６２で測定した投影光
学系４の縮小倍率である。測定のタイミングは、ΔＢが
前回の測定直前の予測値から所定の値だけ変化する毎に
１度測定するようにすれば、測定を必要最小限に抑える
ことができるため、最も効率的である。
【００４０】なお、縮小倍率の調整法としては、図５で
示したものの他に、投影光学系のレチクル側が非テレセ
ントリック系である場合は、レチクルを駆動させてレチ
クルと投影光学系の間隔を変化させる方法も有効であ
る。また、所定のレンズ間の圧力を調整して縮小倍率を
変化させる方法もある。
【００４１】また、第１および第２の実施例では、ピン
ト面の補正と縮小倍率の補正をそれぞれ単独で実施する
例を示したが、両方とも補正するような構成も可能であ
る。また、補正する光学特性はピント面と縮小倍率に限
定されない。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光を繰り返した場合に投影光学系が露光光の一部を吸
収して特性変化を起こした場合、レチクルの透過率分布
や回折光分布の違いによる、レチクル毎の予測計算と実
際の光学特性との誤差を補正することが可能である。そ
の際、予測計算における補正係数をレチクル毎に保存
し、使用するようにしたため、予測計算の精度を向上す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例に係る投影露光装置を
示す概略構成図である。
【図２】 図１の装置におけるＴＴＬフォーカス系の原
理を示す図である。
【図３】 図１の装置におけるＴＴＬフォーカス系の出
力信号を示す図である。
【図４】 図１の装置における露光によるフォーカス変
動の予測計算結果を示す図である。
【図５】 本発明の第２の実施例に係る投影露光装置を
示す概略構成図である。
【符号の説明】
１：照明系、２：レチクル、３：レチクルステージ、
４：投影光学系、５：ウエハ、６：ウエハチャック、
７：ＸＹＺステージ、８：定盤、９：ステージ制御部、
１０，１１：オートフォーカス検出系、１２：オートフ
ォーカス系制御部、１３：基準平面ミラー、１４：主制
御部、１５：光軸、１６：レチクルデータ保存部、１
７：補正係数変更部、１８：光学特性予測部、２１：パ
ターン部、２２：透過部、４１：フィールドレンズ、４
２：フィールドレンズ制御部、５０：ＴＴＬフォーカス
系、５１：ＴＴＬフォーカス制御部、５２：折り曲げミ
ラー、５３：対物レンズ、５４：λ／４板、５５：偏光
ビームスプリッタ、５６：レンズ、５７：ファイバ、５
８：レンズ、５９：受光素子、６０，６１：アライメン
ト系、６２：アライメント制御系、２２０：スライスレ
ベル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２５Ｒ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 露光光で照明されるレチクルのパターン
    を被露光基板上に投影する投影光学系、この投影により
    前記投影光学系に生じる光学特性の変動量を所定の補正
    係数を含む計算式に基づいて予測する光学特性予測手
    段、前記光学特性予測手段の予測結果に応じて前記光学
    特性を補正する光学特性補正手段、及び前記光学特性の
    変動量を測定する光学特性測定手段を有する投影露光装
    置において、前記光学特性測定手段の測定結果に応じて
    前記補正係数を変更する補正係数変更手段と、補正係数
    をレチクル毎のデータとして保存するデータ保存手段と
    を有し、前記光学特性予測手段は、前記データ保存手段
    に保存されたレチクル毎の補正係数を含む計算式を用い
    て前記光学特性の変動量を予測すると共に、前記光学特
    性補正手段は、前記光学特性測定手段の測定結果に基づ
    き、前記データ保存手段に保存されたレチクル毎の補正
    係数を変更することを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項２】 前記光学特性測定手段は、前記投影光学
    系の光学特性測定を、前記光学特性予測手段によって予
    測された前記投影光学系の光学特性の変動量の変化があ
    る所定の値を越えた場合に行うものであることを特徴と
    する請求項１記載の投影露光装置。
  3. 【請求項３】 前記光学特性補正手段は、前記被露光基
    板を前記投影光学系の光軸と平行な方向に移動させるこ
    とにより前記投影光学系の結像面と前記被露光基板の表
    面とを一致させるものであることを特徴とする請求項１
    または２記載の投影露光装置。
  4. 【請求項４】 前記光学特性補正手段は、前記投影光学
    系の結像状態を調整する調整手段を有し、前記調整手段
    により前記投影光学系の光学特性の変動を補正するもの
    であることを特徴とする請求項１または２記載の投影露
    光装置。
  5. 【請求項５】 前記調整手段は、前記投影光学系の焦点
    距離を変えることにより前記投影光学系の結像面を調整
    し、前記結像面と前記被露光基板の表面とを一致させる
    ことを特徴とする請求項４記載の投影露光装置。
  6. 【請求項６】 前記調整手段は、前記レチクルまたは前
    記投影光学系のレンズを光軸と平行な方向に移動させる
    ことにより前記投影光学系の投影倍率を調整することを
    特徴とする請求項４記載の投影露光装置。
  7. 【請求項７】 前記調整手段は、前記投影光学系の焦点
    距離を変えることによって前記投影光学系の投影倍率を
    調整することを特徴とする請求項４〜６記載の投影露光
    装置。
  8. 【請求項８】 露光光で照明されるレチクルのパターン
    を被露光基板上に投影する投影光学系を用い、この投影
    により前記投影光学系に生じる光学特性の変動量を、デ
    ータ保存手段に保存されたレチクル毎の補正係数を含む
    計算式に基づいて予測し、予測結果に応じて前記光学特
    性を補正するとともに、前記光学特性の変動量を測定
    し、測定結果に応じて前記レチクル毎の補正係数を変更
    することを特徴とする投影露光方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9158212B2 (en) 2012-02-23 2015-10-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Exposure apparatus, exposure control system, and exposure method

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09180989A (ja) 1995-12-26 1997-07-11 Toshiba Corp 露光装置および露光方法
JPH10199782A (ja) * 1997-01-14 1998-07-31 Canon Inc 投影露光装置
JP3454497B2 (ja) * 1997-07-15 2003-10-06 キヤノン株式会社 投影露光方法および装置
JP3441930B2 (ja) * 1997-07-22 2003-09-02 キヤノン株式会社 走査型露光装置およびデバイス製造方法
AU8358198A (en) * 1997-07-25 1999-02-16 Nikon Corporation Projection aligner, projection exposure method, optical cleaning method and method of fabricating semiconductor device
US6563565B2 (en) * 1997-08-27 2003-05-13 Nikon Corporation Apparatus and method for projection exposure
US6235438B1 (en) 1997-10-07 2001-05-22 Nikon Corporation Projection exposure method and apparatus
US6033814A (en) * 1998-02-26 2000-03-07 Micron Technology, Inc. Method for multiple process parameter matching
AU2962099A (en) 1998-04-07 1999-10-25 Nikon Corporation Exposure method, exposure apparatus, method of producing the same, device, and method of fabricating the same
KR20010075605A (ko) * 1998-11-06 2001-08-09 오노 시게오 노광방법 및 노광장치
JP4323608B2 (ja) * 1999-03-12 2009-09-02 キヤノン株式会社 露光装置およびデバイス製造方法
JP3796368B2 (ja) * 1999-03-24 2006-07-12 キヤノン株式会社 投影露光装置
JP3796369B2 (ja) 1999-03-24 2006-07-12 キヤノン株式会社 干渉計を搭載した投影露光装置
JP2001196293A (ja) 2000-01-14 2001-07-19 Canon Inc 露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法
EP1164436A3 (en) * 2000-06-14 2005-01-05 ASML Netherlands B.V. Operation of a lithographic projection apparatus
TW500987B (en) * 2000-06-14 2002-09-01 Asm Lithography Bv Method of operating an optical imaging system, lithographic projection apparatus, device manufacturing method, and device manufactured thereby
EP1355140A4 (en) * 2000-12-28 2006-11-15 Nikon Corp "METHOD OF MEASURING PICTURE PROPERTIES, IMPROVING IMAGE PROCEDURES, EXPOSURE METHOD AND SYSTEM, PROGRAM AND RECORDING MEDIUM AND COMPONENT MANUFACTURING METHOD"
CN100498533C (zh) * 2003-09-25 2009-06-10 英飞凌科技股份公司 用于曝光衬底的浸没式光刻方法和装置
JP3833209B2 (ja) * 2003-10-24 2006-10-11 キヤノン株式会社 露光装置及びデバイス製造方法
JP2004111995A (ja) * 2003-12-17 2004-04-08 Canon Inc 投影露光装置および方法
US7403264B2 (en) * 2004-07-08 2008-07-22 Asml Netherlands B.V. Lithographic projection apparatus and a device manufacturing method using such lithographic projection apparatus
US7262831B2 (en) * 2004-12-01 2007-08-28 Asml Netherlands B.V. Lithographic projection apparatus and device manufacturing method using such lithographic projection apparatus
JP2006303196A (ja) * 2005-04-20 2006-11-02 Canon Inc 測定装置及びそれを有する露光装置
JP2006344739A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Canon Inc 位置計測装置及びその方法
US7830493B2 (en) * 2005-10-04 2010-11-09 Asml Netherlands B.V. System and method for compensating for radiation induced thermal distortions in a substrate or projection system
JP5400579B2 (ja) * 2008-12-08 2014-01-29 キヤノン株式会社 露光装置およびデバイス製造方法
JP5404216B2 (ja) 2009-07-02 2014-01-29 キヤノン株式会社 露光方法、露光装置及びデバイス製造方法
NL2010262A (en) 2012-03-07 2013-09-10 Asml Netherlands Bv Lithographic method and apparatus.
JP7022531B2 (ja) * 2017-08-03 2022-02-18 キヤノン株式会社 露光方法、露光装置、および物品の製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5998525A (ja) * 1982-11-26 1984-06-06 Canon Inc 分割焼付け装置のアライメント方法
JPS6032050A (ja) * 1983-08-02 1985-02-19 Canon Inc 露光装置
JPS60219744A (ja) * 1984-04-17 1985-11-02 Canon Inc 投影露光装置
US5365342A (en) * 1984-10-18 1994-11-15 Canon Kabushiki Kaisha Alignment and exposure apparatus and method for manufacture of integrated circuits
JPH0821531B2 (ja) * 1986-08-29 1996-03-04 株式会社ニコン 投影光学装置
US4874954A (en) * 1987-02-02 1989-10-17 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure apparatus
US4825247A (en) * 1987-02-16 1989-04-25 Canon Kabushiki Kaisha Projection exposure apparatus
US5581324A (en) * 1993-06-10 1996-12-03 Nikon Corporation Thermal distortion compensated projection exposure method and apparatus for manufacturing semiconductors
JP3093528B2 (ja) * 1993-07-15 2000-10-03 キヤノン株式会社 走査型露光装置
JP3395280B2 (ja) * 1993-09-21 2003-04-07 株式会社ニコン 投影露光装置及び方法
JP3057998B2 (ja) * 1994-02-16 2000-07-04 キヤノン株式会社 照明装置及びそれを用いた投影露光装置
US5661548A (en) * 1994-11-30 1997-08-26 Nikon Corporation Projection exposure method and apparatus including a changing system for changing the reference image-formation position used to generate a focus signal

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9158212B2 (en) 2012-02-23 2015-10-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Exposure apparatus, exposure control system, and exposure method

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