JP3472989B2 - Projection exposure apparatus and element manufacturing method using the apparatus - Google Patents

Projection exposure apparatus and element manufacturing method using the apparatus

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JP3472989B2
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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  • 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)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子等を
製造する際に使用される投影露光装置に関し、特に感光
基板上の各ショット領域への露光に際してマスクと感光
基板とを1次元方向に同期走査する、所謂ステップ・ア
ンド・スキャン方式の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 used, for example, in manufacturing a semiconductor device, and more particularly, when exposing each shot area on a photosensitive substrate, the mask and the photosensitive substrate are arranged in a one-dimensional direction. The present invention relates to a so-called step-and-scan projection exposure apparatus that performs synchronous scanning.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子、又は液晶表示素
子等をフォトリソグラフィ−技術を用いて製造する場合
に、フォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と
総称する。)上に形成されたパターンを、投影光学系を
介してフォトレジスト等が塗布されたウエハ又は硝子プ
レート等の感光基板上に転写露光する投影露光装置が使
用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a pattern formed on a photomask or a reticle (hereinafter referred to as a "reticle") when a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like is manufactured by using a photolithography technique. There is used a projection exposure apparatus that transfers and exposes the light onto a photosensitive substrate such as a wafer or a glass plate coated with a photoresist or the like via a projection optical system.

【0003】ことに近年、半導体素子の1個のチップパ
ターンが大型化する傾向にあるため、レチクル上のより
大きな面積のパターンを感光基板上に露光する投影露光
装置が求められている。斯かる露光面積の拡大の要求に
対し、チップ全面を一括に露光する所謂ステップ・アン
ド・リピート方式の投影露光装置で応えるとすると、投
影光学系がそのまま大型化し、装置価格も上昇するとい
う不都合がある。
In recent years, in particular, since the size of one chip pattern of a semiconductor element tends to increase, there is a demand for a projection exposure apparatus that exposes a pattern having a larger area on a reticle onto a photosensitive substrate. If a so-called step-and-repeat type projection exposure apparatus that collectively exposes the entire surface of the chip can meet such a demand for an increase in the exposure area, the projection optical system becomes large as it is, and the apparatus cost also rises. is there.

【0004】そこで、矩形又は円弧状等の照明領域(以
下、「スリット状の照明領域」と呼ぶ。)に対して、レ
チクル及び感光基板を同期して走査する、所謂ステップ
・アンド・スキャン方式(以下、「スキャン方式」、或
いは「スキャン型」と云う。)の投影露光装置が開発さ
れている。図7は、従来のスキャン型投影露光装置の概
略構成を示し、この図7において、照明光学系中の図示
省略されたオプティカル・インテグレータからの照明光
ILが、第1リレーレンズ1を介して視野絞り2を照明
する。この視野絞り2のスリット状の開口を通過した照
明光が、第2リレーレンズ3、光路折り曲げ用のミラー
4、及び照明コンデンサーレンズ5を介して、レチクル
6上のスリット状の照明領域7を均一な照度で照明す
る。その視野絞り2の配置面とレチクル6のパターン形
成面とは共役であり、視野絞り2に形成された短辺方向
の幅dS の矩形開口の投影像が、スリット状の照明領域
7となっている。但し、図7では視野絞り2からレチク
ル6への投影倍率はほぼ等倍となっている。
Therefore, a so-called step-and-scan method (in which a reticle and a photosensitive substrate are synchronously scanned with respect to a rectangular or arcuate illumination area (hereinafter referred to as "slit-shaped illumination area")). Hereinafter, a "scan type" or "scan type" projection exposure apparatus has been developed. FIG. 7 shows a schematic configuration of a conventional scan-type projection exposure apparatus. In FIG. 7, illumination light IL from an optical integrator (not shown) in the illumination optical system is viewed through the first relay lens 1. Illuminate the diaphragm 2. Illumination light that has passed through the slit-shaped opening of the field stop 2 passes through the second relay lens 3, the mirror 4 for bending the optical path, and the illumination condenser lens 5, and makes the slit-shaped illumination area 7 on the reticle 6 uniform. Illuminate with a constant illuminance. The arrangement surface of the field stop 2 and the pattern formation surface of the reticle 6 are conjugate, and the projection image of the rectangular aperture of the width d S in the short side direction formed on the field stop 2 becomes the slit-shaped illumination area 7. ing. However, in FIG. 7, the projection magnification from the field stop 2 to the reticle 6 is substantially equal.

【0005】レチクル6は、可動式のレチクルステージ
8を介してレチクルベース9上に設置され、レチクルス
テージ8上の端部に固定された移動鏡10及び外部に設
置されたレーザ干渉計11により計測されたレチクルス
テージ8の走査方向の座標が主制御系12に供給されて
いる。主制御系12は、レチクル駆動装置13を介して
レチクルステージ8の走査速度及び位置の制御を行う。
The reticle 6 is installed on a reticle base 9 via a movable reticle stage 8, and is measured by a movable mirror 10 fixed to the end of the reticle stage 8 and a laser interferometer 11 installed outside. The coordinates of the reticle stage 8 in the scanning direction are supplied to the main control system 12. The main control system 12 controls the scanning speed and position of the reticle stage 8 via the reticle drive device 13.

【0006】レチクル6上のスリット状の照明領域7内
のパターン像が、両側テレセントリック(又は片側テレ
セントリック)の投影光学系14を介して感光基板(ウ
エハ等)17上のスリット状の露光領域18内に結像投
影される。即ち、露光領域18は、照明領域7、ひいて
は視野絞り2の開口部と共役である。また、投影光学系
14は、レチクル6側のレンズ15〜感光基板17側の
レンズ16を鏡筒内に収納して構成されている。
The pattern image in the slit-shaped illumination area 7 on the reticle 6 is transmitted through the both-side telecentric (or one-side telecentric) projection optical system 14 into the slit-shaped exposure area 18 on the photosensitive substrate (wafer or the like) 17. The image is projected. That is, the exposure area 18 is conjugate with the illumination area 7, and thus the opening of the field stop 2. Further, the projection optical system 14 is configured by housing the lens 15 on the reticle 6 side to the lens 16 on the photosensitive substrate 17 side in a lens barrel.

【0007】図8は、図7における感光基板17上のス
リット状の露光領域18を示し、この図8において、投
影光学系による直径dPLの円形の有効露光フィールド2
4にほぼ内接するようにスリット状の露光領域18が設
定されている。従って、ウエハの露光面でのスリット状
の露光領域18の長辺の幅dL は、有効露光フィールド
24の直径dPLにほぼ等しい。また、図7の投影光学系
14の投影倍率をβとすると、図7の視野絞り2の矩形
開口の短辺方向の幅dS を用いて、露光領域18の短辺
方向の幅はほぼβ・dS で表される。
FIG. 8 shows a slit-shaped exposure area 18 on the photosensitive substrate 17 in FIG. 7, and in FIG. 8, a circular effective exposure field 2 having a diameter d PL by the projection optical system.
The slit-shaped exposure region 18 is set so as to be substantially inscribed in the No. 4. Therefore, the width d L of the long side of the slit-shaped exposure region 18 on the exposure surface of the wafer is substantially equal to the diameter d PL of the effective exposure field 24. Further, when the projection magnification of the projection optical system 14 in FIG. 7 is β, the width d S in the short side direction of the rectangular aperture of the field stop 2 in FIG. -Represented by d S.

【0008】露光する際には、感光基板上の短辺方向の
幅がdFS(≒dL)の露光フィールド(ショット領域)2
5を露光領域18の短辺方向に沿って例えばC1方向に
走査し、レチクルを逆方向に走査することにより、露光
フィールド25上にレチクル6のパターン像が投影露光
される。この場合、スリット状の露光領域18の長辺方
向の幅dL が、露光フィールド25の短辺方向の幅dFS
となるので、露光フィールドの大きさが投影光学系の有
効露光フィールドの直径dPLで決まってしまう一括露光
方式と較べ、同じ大きさの投影光学系を用いてより大き
な露光フィールドが得られることが分かる。
At the time of exposure, an exposure field (shot area) 2 having a width in the short side direction on the photosensitive substrate of d FS (≈d L ).
The pattern image of the reticle 6 is projected and exposed onto the exposure field 25 by scanning 5 along the short side direction of the exposure area 18 in the C1 direction and scanning the reticle in the opposite direction. In this case, the width d L of the slit-shaped exposure area 18 in the long side direction is equal to the width d FS of the exposure field 25 in the short side direction.
Therefore, a larger exposure field can be obtained by using the projection optical system having the same size as compared with the collective exposure method in which the size of the exposure field is determined by the diameter d PL of the effective exposure field of the projection optical system. I understand.

【0009】図7に戻り、感光基板17は、ウエハホル
ダー19を介して可動式のウエハステージ20上に載置
され、ウエハステージ20上に固定された移動鏡21及
び外部に設置されたレーザ干渉計22により計測された
ウエハステージ20、ひいては感光基板17の2次元座
標が主制御系12に供給されている。主制御系12は、
ウエハ駆動装置23を介してウエハステージ20の位置
決め動作及び走査動作を制御する。スキャン露光時には
主制御系12の制御のもとで、例えばレチクルステージ
8をB1方向に速度VR で走査するのと同期して、ウエ
ハステージ20をC1方向に速度VW(=β・VR)で走査
することにより、レチクル6のパターン像が逐次感光基
板17上の投影露光される。
Returning to FIG. 7, the photosensitive substrate 17 is placed on a movable wafer stage 20 via a wafer holder 19, and a movable mirror 21 fixed on the wafer stage 20 and laser interference installed outside. The two-dimensional coordinates of the wafer stage 20 and the photosensitive substrate 17 measured by the total 22 are supplied to the main control system 12. The main control system 12 is
The positioning operation and the scanning operation of the wafer stage 20 are controlled via the wafer driving device 23. Under the control of the main control system 12 at the time of scanning exposure, for example, the reticle stage 8 in synchronism with scanning at a speed V R in the B1 direction, the speed of the wafer stage 20 in the C1 direction V W (= β · V R ), The pattern image of the reticle 6 is successively projected and exposed on the photosensitive substrate 17.

【0010】図9はその同期走査の様子を示す斜視図で
あり、この図9において、斜線を施したスリット状の照
明領域7に対してB1方向にレチクル6のパターン領域
26を走査するのと同期して、斜線を施した露光領域1
8に対してC1方向に感光基板17の露光フィールド2
5が走査される。これにより、露光フィールド25上に
レチクル6のパターン領域26内のパターン像が逐次投
影露光される。
FIG. 9 is a perspective view showing the state of the synchronous scanning. In FIG. 9, the pattern area 26 of the reticle 6 is scanned in the direction B1 with respect to the obliquely illuminated slit-shaped illumination area 7. Synchronized and shaded exposure area 1
Exposure field 2 of the photosensitive substrate 17 in the C1 direction with respect to 8
5 are scanned. As a result, the pattern images in the pattern area 26 of the reticle 6 are successively projected and exposed on the exposure field 25.

【0011】さて、スキャン方式に限らず一般に投影露
光装置においては、レチクル6と感光基板17との相対
的な位置決めを高精度に行うことが重要であり、そのた
めのセンサー等が備えられている。図10は、図7のス
キャン方式の投影露光装置にそのようなセンサー等を付
加した状態を示し、この図10において、投影光学系1
4の上端近傍には、感光基板17の各ショット領域のア
ライメントマークの位置を投影光学系14を介して検出
するための、スルー・ザ・レンズ(TTL)方式のアラ
イメント顕微鏡27が備えられている。また、投影光学
系14の下端近傍には、感光基板17上のアライメント
マークをオフ・アクシス方式で検出するためのアライメ
ント顕微鏡28も配され、これらアライメント顕微鏡2
7及び28を用いて感光基板17の位置決めが行われ
る。
In a projection exposure apparatus as well as the scanning method, it is important to perform relative positioning between the reticle 6 and the photosensitive substrate 17 with high accuracy, and a sensor or the like for that purpose is provided. FIG. 10 shows a state in which such a sensor and the like are added to the scanning type projection exposure apparatus of FIG. 7, and in FIG.
A through-the-lens (TTL) type alignment microscope 27 for detecting the position of the alignment mark in each shot area of the photosensitive substrate 17 via the projection optical system 14 is provided near the upper end of 4. . An alignment microscope 28 for detecting the alignment mark on the photosensitive substrate 17 by the off-axis method is also arranged near the lower end of the projection optical system 14, and these alignment microscopes 2 are arranged.
The photosensitive substrate 17 is positioned using 7 and 28.

【0012】更に、投影光学系14の光軸方向への感光
基板17の位置決め、即ちフォーカシング、及びレベリ
ングを行うために、スルー・ザ・レンズ方式のフォーカ
ス・レベリングセンサー(不図示)や、投影光学系14
と感光基板17との間の隙間を利用した、所謂斜入射型
のフォーカス・レベリングセンサーが備えられている。
図10では、その斜入射型のフォーカス・レベリングセ
ンサーの投光系29のみを示している。なお、実際に
は、アライメント顕微鏡28及び投光系29は投影光学
系14の光軸の回りで非対称な位置に配置されているも
のを、便宜上同じ平面上に図示している。
Further, in order to position the photosensitive substrate 17 in the optical axis direction of the projection optical system 14, that is, to perform focusing and leveling, a through-the-lens type focus leveling sensor (not shown) and projection optical system are used. System 14
A so-called grazing incidence type focus / leveling sensor that utilizes a gap between the photosensitive substrate 17 and the photosensitive substrate 17 is provided.
In FIG. 10, only the light projecting system 29 of the oblique incidence type focus / leveling sensor is shown. It should be noted that, in practice, the alignment microscope 28 and the light projecting system 29 are shown on the same plane for convenience, which are arranged at asymmetrical positions around the optical axis of the projection optical system 14.

【0013】以上にも述べてきたように、これらの位置
決め手段のセンサーとしては、非接触であることが要求
されるため、光学式のセンサーが使われることが多い。
このような光学式のセンサーで精密な計測を行うために
は、プローブ光の光路の空気揺らぎを極力排除すること
が重要である。このため、レチクル6と投影光学系14
との間に専用の空調装置30を備える場合がある。
As described above, the sensors of these positioning means are required to be non-contact, so that optical sensors are often used.
In order to perform accurate measurement with such an optical sensor, it is important to eliminate air fluctuations in the optical path of the probe light as much as possible. Therefore, the reticle 6 and the projection optical system 14
There may be a case where a dedicated air conditioner 30 is provided between and.

【0014】また、図10において、投影光学系14の
上部側面には、投影光学系14の個々のレンズエレメン
トの内の例えばレンズエレメント15を駆動するための
アクチュエータ31が取り付けられている。アクチュエ
ータ31を介してレンズエレメント15の位置又は傾斜
角を微小量調節することにより、投影光学系14の諸収
差を調整してより望ましい投影像を得ることができる。
投影光学系14内でアクチュエータにより駆動するレン
ズエレメントとしては、レンズエレメント15以外にも
種々のレンズエレメントが考えられる。
Further, in FIG. 10, an actuator 31 for driving, for example, the lens element 15 among the individual lens elements of the projection optical system 14 is attached to the upper side surface of the projection optical system 14. By finely adjusting the position or the tilt angle of the lens element 15 via the actuator 31, various aberrations of the projection optical system 14 can be adjusted and a more desirable projected image can be obtained.
As the lens element driven by the actuator in the projection optical system 14, various lens elements other than the lens element 15 can be considered.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】以上述べてきたよう
に、従来のスキャン型の投影露光装置において、最近は
大型化している投影光学系14の周囲に各種精度確保の
ための種々の機構が付設されており、場合によってはそ
れら付設された機構同士が機械的に干渉して、設計又は
設置が困難になることがあるという不都合があった。或
いは、無理にそれらの機構を配置しているために、望ま
しい性能が得られないという不都合もあった。
As described above, in the conventional scan type projection exposure apparatus, various mechanisms for securing various accuracies are attached around the projection optical system 14 which has recently become large in size. However, in some cases, the attached mechanisms may mechanically interfere with each other, which may make designing or installation difficult. Alternatively, there is also a disadvantage that desired performance cannot be obtained because the mechanisms are forcibly arranged.

【0016】本発明は斯かる点に鑑み、スキャン方式
の投影露光に必要十分な投影光学系を備えると共に、
その投影光学系を利用して、感光基板の位置決め等に必
要なアライメント顕微鏡、又はフォーカス・レベリング
センサー等の付帯機構を効率的に配置できる投影露光装
置を提供することを目的とする。
In view of the above point, the present invention has a projection optical system necessary and sufficient for scan type projection exposure, and
An object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus which can efficiently arrange an alignment microscope or an auxiliary mechanism such as a focus / leveling sensor necessary for positioning a photosensitive substrate by using the projection optical system.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、例えば図1に示すように、転写用のパターンが形
成されたマスク(6)上のスリット状の照明領域(7)
を照明する照明光学系(1〜5)と、複数のレンズエレ
メントを備えスリット状の照明領域(7)内のマスク
(6)のパターンの像を感光基板(17)上に結像投影
する投影光学系とを有し、スリット状の照明領域(7)
の短手方向にマスク(6)を走査するのと同期して、感
光基板(17)を所定の方向に走査することにより、マ
スク(6)のパターン像を逐次感光基板(17)上に露
光する走査型の投影露光装置において、投影光学系(1
4A)内の複数のレンズエレメントの内、スリット状の
照明領域(7)内のマスク(6)のパターンの像の結像
に寄与しない光束のみが通過する部分(15B)、及び
スリット状の照明領域(7)内のマスク(6)のパター
ンの像の結像光束が通過しない部分(16B)の内の所
定部分を切り欠いたものである。
In a projection exposure apparatus according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a slit-shaped illumination area (7) on a mask (6) on which a transfer pattern is formed.
And an illumination optical system (1-5) for illuminating the image, and a projection for forming an image of the pattern of the mask (6) in the slit-shaped illumination area (7) provided with a plurality of lens elements on the photosensitive substrate (17). A slit-shaped illumination area (7) having an optical system
The pattern image of the mask (6) is sequentially exposed on the photosensitive substrate (17) by scanning the photosensitive substrate (17) in a predetermined direction in synchronism with the scanning of the mask (6) in the lateral direction. In the scanning type projection exposure apparatus, the projection optical system (1
4A), a portion (15B) through which only a light beam that does not contribute to image formation of the image of the pattern of the mask (6) in the slit-shaped illumination region (7) passes, and slit-shaped illumination. This is a cutout of a predetermined portion of the portion (16B) through which the image forming light flux of the image of the mask (6) in the area (7) does not pass.

【0018】これは言い換えると、その投影光学系(1
4A)内の複数のレンズエレメントの内、感光基板(1
7)に到達するマスク(6)のパターンの像の結像光束
が通過する部分以外の所定部分を切り欠いたものであ
る。
In other words, the projection optical system (1
4A), the photosensitive substrate (1
This is a cutout of a predetermined portion other than the portion through which the imaging light flux of the image of the pattern of the mask (6) reaching 7) passes.

【0019】これらの場合、その投影光学系(14A)
内の複数のレンズエレメントの内でそのように切り欠か
れた所定部分の一例は、感光基板(17)の近傍の部分
(16B)であり、この感光基板の近傍の部分(16
B)に例えば図5に示すように、感光基板(17)上の
位置合わせ用のマークの位置を検出するアライメント光
学系(28)の一部を配してもよい。更に、その感光基
板の近傍の部分(16B)に、例えば図5に示すよう
に、感光基板(17)の表面の状態(フォーカス位置、
傾斜角等)を検出するための光学系(29)の一部を配
してもよい。
In these cases, the projection optical system (14A)
An example of the predetermined portion cut out in such a manner among the plurality of lens elements is a portion (16B) near the photosensitive substrate (17), and a portion (16B) near the photosensitive substrate (16B).
5B, a part of the alignment optical system (28) for detecting the position of the alignment mark on the photosensitive substrate (17) may be arranged as shown in FIG. Further, in a portion (16B) near the photosensitive substrate, as shown in FIG. 5, for example, the state of the surface of the photosensitive substrate (17) (focus position,
A part of the optical system (29) for detecting the inclination angle or the like may be arranged.

【0020】また、その投影光学系(14A)内の複数
のレンズエレメントの内でそのように切り欠かれた所定
部分の他の例は、マスク(6)の近傍の部分(15B)
であり、近傍の部分(15B)に、例えば図5に示すよ
うに、投影光学系(14A)内の複数のレンズエレメン
トの内のマスク(6)に近い側の所定のレンズエレメン
ト(47)の状態を変えるための駆動手段(31)の一
部を配してもよい。更に、そのマスク(6)の近傍の部
分(15B)に、例えば図5に示すように、投影光学系
(14A)とマスク(6)との間に清浄な気体を吹き出
すための送風手段(30)の一部を配してもよい。ま
た、本発明の素子製造方法は、本発明の投影露光装置を
用いてマスクパターンを基板上に転写する工程を含むも
のである。
Another example of the predetermined portion thus cut out in the plurality of lens elements in the projection optical system (14A) is a portion (15B) near the mask (6).
In the vicinity portion (15B), for example, as shown in FIG. 5, among the plurality of lens elements in the projection optical system (14A), a predetermined lens element (47) closer to the mask (6) is provided. A part of the driving means (31) for changing the state may be arranged. Further, as shown in FIG. 5, for example, as shown in FIG. 5, a blower means (30) for blowing a clean gas between the projection optical system (14A) and the mask (6) in a portion (15B) near the mask (6). ) May be partially arranged. Further, the element manufacturing method of the present invention includes the step of transferring the mask pattern onto the substrate using the projection exposure apparatus of the present invention.

【0021】[0021]

【作用】斯かる本発明によれば、スキャン方式の投影露
光装置の投影光学系においては、マスク(6)の近傍の
レンズエレメント、及び感光基板(17)の近傍のレン
ズエレメントの内で有効な結像光束が通過する領域は軸
対称な領域では無いことに着目し、有効な結像光束が通
過しない部分の硝材を削って空間を確保する。そして、
この空間に、例えば感光基板(17)の位置合わせ用の
マークの位置を検出するためのアライメント光学系の一
部、感光基板(17)の表面状態(フォーカス位置等)
を検出するための光学系の一部、投影光学系(14A)
内のレンズエレメントを駆動するための駆動手段の一
部、又は空調装置等を設置することにより、効率的に各
種付帯機構部品を配置できる。
According to the present invention, in the projection optical system of the scan type projection exposure apparatus, it is effective in the lens element near the mask (6) and the lens element near the photosensitive substrate (17). Paying attention to the fact that the area through which the image-forming light flux passes is not an axially symmetrical area, the glass material in the portion where the effective image-forming light flux does not pass is shaved to secure a space. And
In this space, for example, a part of an alignment optical system for detecting the position of the alignment mark of the photosensitive substrate (17), the surface state of the photosensitive substrate (17) (focus position, etc.)
Of the optical system for detecting light, projection optical system (14A)
By installing a part of the driving means for driving the lens element inside, or an air conditioner or the like, it is possible to efficiently arrange various incidental mechanical parts.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
につき図1〜図6を参照して説明する。本実施例は、ス
テップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明
を適用したものであり、図1、図5及び図6において図
7及び図10に対応する部分には同一符号を付してその
詳細説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the projection exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention is applied to a step-and-scan type projection exposure apparatus, and in FIG. 1, FIG. 5 and FIG. 6, parts corresponding to FIG. 7 and FIG. The detailed description thereof will be omitted.

【0023】図1は本実施例の投影露光装置の光学系及
びステージ系の要部を示し、この図1において、視野絞
り2中の短辺方向の幅dS の矩形開口の投影像が、レチ
クル6上の短辺方向の幅dR のスリット状の照明領域7
となっている。そのレチクル6の底面側に本実施例の投
影光学系14Aが配置され、照明領域7の投影光学系1
4Aによる共役像が感光基板17上のスリット状の露光
領域18となっている。そして、投影光学系14Aの光
軸に平行にZ軸を取り、投影光学系14Aの光軸に垂直
で且つ図1の紙面に平行にX軸を取り、図1の紙面に垂
直にY軸を取る。この場合、照明領域7の短辺方向はX
軸に平行な方向であり、スキャン方式での露光時には、
レチクル6が照明領域7に対してX軸に平行なB方向に
走査され、感光基板17が露光領域18に対してX軸に
平行なC方向に走査される。
FIG. 1 shows the essential parts of the optical system and stage system of the projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 1, the projected image of the rectangular aperture of width d S in the short side direction in the field stop 2 is A slit-shaped illumination area 7 having a width d R in the short side direction on the reticle 6.
Has become. The projection optical system 14A of the present embodiment is arranged on the bottom side of the reticle 6, and the projection optical system 1 for the illumination area 7 is provided.
The conjugate image of 4A is the slit-shaped exposure area 18 on the photosensitive substrate 17. The Z axis is taken parallel to the optical axis of the projection optical system 14A, the X axis is taken perpendicular to the optical axis of the projection optical system 14A and parallel to the paper surface of FIG. 1, and the Y axis is taken perpendicular to the paper surface of FIG. take. In this case, the short side direction of the illumination area 7 is X
It is a direction parallel to the axis, and during exposure with the scanning method,
The reticle 6 is scanned in the B direction parallel to the X axis with respect to the illumination area 7, and the photosensitive substrate 17 is scanned in the C direction parallel to the X axis with respect to the exposure area 18.

【0024】本実施例において、図7の投影露光装置と
異なっている部分は投影光学系14Aの構成であり、以
下では投影光学系14Aにつき詳細に説明する。先ず、
図1では、短辺方向の幅dR のスリット状の照明領域7
の走査方向の両端を通過する光束D及びEを矢線で示し
ている。また、照明領域7の右端を通過する光束Dは、
レチクル6に垂直に入射する光束だけを表し、照明領域
7の左端を通過する光束Eは、レチクル6に斜めに入射
する光束の内の傾斜角が最大の光束を表している。
In this embodiment, the difference from the projection exposure apparatus of FIG. 7 is the configuration of the projection optical system 14A, and the projection optical system 14A will be described in detail below. First,
In FIG. 1, a slit-shaped illumination area 7 having a width d R in the short side direction is shown.
The light fluxes D and E passing through both ends in the scanning direction are indicated by arrows. The light flux D passing through the right end of the illumination area 7 is
Only the light flux that vertically enters the reticle 6 is represented, and the light flux E that passes through the left end of the illumination area 7 represents the light flux having the maximum inclination angle among the light flux that obliquely enters the reticle 6.

【0025】さて、この投影光学系14Aの開口数(N
A)は、内部に固定された開口絞り41により決定され
る。その開口数の感光基板17側での値をNAW 、レチ
クル6側での値をNAR とすると、投影倍率(図1では
縮小投影)をβ(β<1)として、次の関係がある。 NAW ×β=NAR (1) また、図1において、レチクル6から射出されて開口絞
り41の開口を通過する光束の最大の開き角をθR 、開
口絞り41の開口を通過した光束の最大の開き角をθW
とすると、開き角θW 及びθR は、開口数NAW 及びN
R を用いて、それぞれ次のように定義される。
Now, the numerical aperture (N
A) is determined by the aperture stop 41 fixed inside. Letting NA W be the value of the numerical aperture on the photosensitive substrate 17 side and NA R be the value on the reticle 6 side, the projection magnification (reduced projection in FIG. 1) is β (β <1), and the following relationship exists. . NA W × β = NA R (1) Further, in FIG. 1, the maximum opening angle of the light flux emitted from the reticle 6 and passing through the aperture of the aperture stop 41 is θ R , and the light flux passing through the aperture of the aperture stop 41 is The maximum opening angle is θ W
Then, the opening angles θ W and θ R are determined by numerical apertures NA W and N
Each is defined as follows using A R.

【0026】 NAW sinθW (2A) NAR SinθR (2B) このとき、照明領域7の短辺方向であるX方向では、レ
チクル6上のスリット状の照明領域7からの開き角θR
を超える光束は、投影光学系14Aの開口絞り41によ
り阻止されて投影露光に関与することが無く、開口絞り
41の作用により、投影光学系14Aから開き角がθW
を超える光束はスリット状の露光領域18に入射するこ
とがない。従って、投影光学系14Aを構成するレンズ
エレメントの中で、レチクル6に最も近いレンズエレメ
ント15Aとしては、軸対称のレンズから投影露光に必
要でないハッチングを施した部分15Bを除去した部材
を使用できる。同様に、感光基板17に最も近いレンズ
エレメント16Aとしても、軸対称のレンズから投影露
光に必要でないハッチングを施した部分15Bを除去し
た部材を使用できる。また、レンズエレメント15A,
16Aに隣接する何枚かのレンズエレメント(不図示)
においても、投影光学系の設計にもよるが、同様に投影
露光には関与しない部分が存在するので、軸対称のレン
ズからそのような部分を除去した部材を使用することが
できる。
NA W = sin θ W (2A) NA R = Sin θ R (2B) At this time, in the X direction, which is the short side direction of the illumination area 7, opening from the slit-shaped illumination area 7 on the reticle 6 is performed. Angle θ R
The light flux exceeding 1.0 is not blocked by the aperture stop 41 of the projection optical system 14A and does not participate in the projection exposure, and the opening angle θ W from the projection optical system 14A is increased by the action of the aperture stop 41.
Light fluxes exceeding the above range do not enter the slit-shaped exposure area 18. Therefore, among the lens elements constituting the projection optical system 14A, as the lens element 15A closest to the reticle 6, a member obtained by removing the hatched portion 15B which is not necessary for the projection exposure from the axisymmetric lens can be used. Similarly, as the lens element 16A closest to the photosensitive substrate 17, a member obtained by removing the hatched portion 15B which is not necessary for projection exposure from the axisymmetric lens can be used. In addition, the lens element 15A,
Several lens elements adjacent to 16A (not shown)
Also in (1), although depending on the design of the projection optical system, there is a portion that does not participate in projection exposure as well, so a member obtained by removing such a portion from an axisymmetric lens can be used.

【0027】これに対して、スリット状の照明領域7の
長辺方向(図1の紙面に垂直な方向)には、投影光学系
14Aを構成する各レンズエレメントは、軸対称のレン
ズの直径全体に亘って使用されている。従って以上を総
合すると、スキャン方式の投影露光装置においては、レ
ンズエレメント15Aの形状は、図3に示すように、軸
対称なレンズ15から走査方向の両端部を切り落とした
形状で十分であることが分かる。レンズエレメント16
Aについても同様である。そこで、本実施例では、レン
ズエレメント15A及び16A、更に可能である場合に
はこれらに隣接するレンズエレメントとして、図3に示
すように、軸対称なレンズから走査方向の両端部を切り
落とした形状のレンズを使用する。
On the other hand, in the direction of the long side of the slit-shaped illumination area 7 (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1), each lens element constituting the projection optical system 14A has the entire diameter of the axially symmetric lens. It has been used throughout. Therefore, taking the above into consideration, in the scan type projection exposure apparatus, it is sufficient that the lens element 15A has a shape in which both ends in the scanning direction are cut off from the axially symmetric lens 15, as shown in FIG. I understand. Lens element 16
The same applies to A. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the lens elements 15A and 16A and, if possible, the lens elements adjacent to them have a shape in which both ends in the scanning direction are cut off from an axially symmetric lens. Use a lens.

【0028】なお、通常のレンズエレメントは、投影光
学系の鏡筒の金物内に収める際に保持用の金物枠を使用
している。本実施例の様に両端を削り落としたレンズエ
レメント15A(16Aについても同様)の場合、金物
枠としては、図3(a)に示すように、不必要な部分を
省略した略矩形の金物枠44を使用できる。その他に、
図3(b)に示すように、円形の金物枠45の中にレン
ズエレメント15Aを保持し、レンズエレメント15A
の両端部に隙間部46を残し、この隙間部46の部分に
後述のように種々の機構を配置するようにしてもよい。
このように円形の金物枠45を使用した場合でも、隙間
部46が利用できるという意味においては、ほぼ矩形の
金物枠44を使用する場合と本質的に同じである。
A normal lens element uses a metal frame for holding the lens barrel of the projection optical system when the lens element is housed in the metal frame. In the case of the lens element 15A whose both ends are cut off as in the present embodiment (the same applies to 16A), the metal frame is a substantially rectangular metal frame in which unnecessary parts are omitted as shown in FIG. 3 (a). 44 can be used. Other,
As shown in FIG. 3B, the lens element 15A is held in the circular metal frame 45, and the lens element 15A
It is also possible to leave the gap 46 at both ends and to arrange various mechanisms in this gap 46 as described later.
Even in the case of using the circular metal frame 45 as described above, in the sense that the gap 46 can be used, it is essentially the same as the case of using the substantially rectangular metal frame 44.

【0029】図1では、レンズエレメント15A及び1
6Aの金物枠として、図3(a)に示すようにほぼ矩形
の金物枠(44等)を使用した例を示している。図4
(a)は、図1の投影光学系14Aの斜視図、図4
(b)は図4(a)の矢視A方向からの側面図であり、
この図4(a)及び(b)に示すように、図7の投影光
学系14と比べて本実施例の投影光学系14Aは、照明
領域7側では走査方向(B方向)の両端部を削除して空
間42A及び42Bが生成されている。更に、露光領域
18側でも、図7の投影光学系14と比べて本実施例の
投影光学系14Aは、走査方向(C方向)の両端部が削
除されて空間43A及び43Bが生成されている。そこ
で、本実施例では、そのように構成部材の削除により生
成された空間42A,42B及び43A,43Bに各種
機構を配置する。
In FIG. 1, the lens elements 15A and 1
As the metal frame of 6A, an example in which a substantially rectangular metal frame (44 or the like) is used as shown in FIG. 3A is shown. Figure 4
FIG. 4A is a perspective view of the projection optical system 14A of FIG.
4B is a side view from the direction of arrow A in FIG. 4A,
As shown in FIGS. 4A and 4B, in comparison with the projection optical system 14 of FIG. 7, the projection optical system 14A of this embodiment has both end portions in the scanning direction (B direction) on the illumination area 7 side. Spaces 42A and 42B are created by deleting. Further, also on the exposure area 18 side, in the projection optical system 14A of the present embodiment, both ends in the scanning direction (C direction) are deleted and spaces 43A and 43B are generated, as compared with the projection optical system 14 of FIG. . Therefore, in this embodiment, various mechanisms are arranged in the spaces 42A, 42B and 43A, 43B created by deleting the constituent members.

【0030】図5は、図1の投影露光装置に各種機構を
付加した状態の要部を示し、図6は図5の投影光学系1
4Aの底面図を示し、これら図5及び図6は従来例の図
10に対応するものである。先ず図5において、投影光
学系14A内のレンズエレメント15Aを保持する金物
枠47に近接して生成された空間42Bに、所謂スルー
・ザ・レンズ(TTL)方式のアライメント顕微鏡27
の先端部を設置する。従来例の図10の構成では、アラ
イメント系の光路にレンズエレメント15が入っている
が、本実施例の場合、レンズエレメント15A等がアラ
イメント系の光路中から外れるので、必要に応じてアラ
イメント顕微鏡27の光学系中にレンズエレメント15
A等に見合う光学素子を組み込んでおく必要がある。本
実施例によれば、投影光学系14Aとレチクル6との間
に、アライメント顕微鏡27を設置する必要がない。
FIG. 5 shows a main part of the projection exposure apparatus of FIG. 1 with various mechanisms added, and FIG. 6 shows the projection optical system 1 of FIG.
4A is a bottom view of FIG. 4A, and FIGS. 5 and 6 correspond to FIG. 10 of the conventional example. First, in FIG. 5, a so-called through-the-lens (TTL) type alignment microscope 27 is provided in a space 42B created in the vicinity of a metal frame 47 that holds the lens element 15A in the projection optical system 14A.
Install the tip of. In the configuration of FIG. 10 of the conventional example, the lens element 15 is included in the optical path of the alignment system, but in the case of the present embodiment, the lens element 15A and the like are removed from the optical path of the alignment system, so that the alignment microscope 27 is used as necessary. Lens element 15 in the optical system of
It is necessary to incorporate an optical element suitable for A or the like. According to this embodiment, it is not necessary to install the alignment microscope 27 between the projection optical system 14A and the reticle 6.

【0031】また、複数個のTTL方式のアライメント
顕微鏡27の先端部をその空間42B又は空間42Aに
設置した場合、アライメント計測時に各顕微鏡間をステ
ッピング移動する距離が短くて済むので、計測時間が短
縮されアライメント及び露光工程のスループットが向上
するという利点もある。なお、アライメント顕微鏡27
の代わりに、TTL方式のフォーカス位置検出系或いは
レベリング用の傾斜角検出系を設置してもよい。
Further, when the tip ends of a plurality of TTL type alignment microscopes 27 are installed in the space 42B or the space 42A, the distance for stepping movement between the microscopes at the time of alignment measurement can be short, so that the measurement time can be shortened. There is also an advantage that the throughput of the alignment and exposure process is improved. The alignment microscope 27
Instead of, the focus position detection system of the TTL method or the tilt angle detection system for leveling may be installed.

【0032】次に、投影光学系14Aの下端に生成され
た一方の空間43Bに、オフ・アクシス方式のアライメ
ント顕微鏡28の先端部を設置する。オフ・アクシス方
式のアライメント顕微鏡28の先端部を空間43B、即
ち投影光学系14Aの下端部に生成された空間に設置す
ることにより、投影光学系14Aの光軸とオフ・アクシ
ス方式のアライメント顕微鏡28の光軸との間の距離で
ある所謂ベースラインが従来よりも短くなり、同等の位
置決め精度を有する機構の場合、熱膨張等に影響された
ベースラインの不安定性等の問題が軽減される。
Next, the tip of the off-axis alignment microscope 28 is set in one space 43B created at the lower end of the projection optical system 14A. By installing the tip of the off-axis type alignment microscope 28 in the space 43B, that is, the space generated at the lower end of the projection optical system 14A, the optical axis of the projection optical system 14A and the off-axis type alignment microscope 28 are installed. The so-called baseline, which is the distance from the optical axis of, becomes shorter than before, and in the case of a mechanism having the same positioning accuracy, problems such as instability of the baseline affected by thermal expansion are alleviated.

【0033】また、その下端の他方の空間43Aに、斜
入射型のフォーカス・レベリングセンサーの投光系29
を設置する。図5では、アライメント顕微鏡28及び投
光系29は、便宜上同一平面上にあるように描いている
が、実際には図6の底面図に示すように、両者は投影光
学系14Aの光軸に関して非対称な位置に配置されてい
る。また、図6において、投光系29に対して対称な位
置に配置されているのは、フォーカス・レベリングセン
サーの受光系48である。図5の配置は、図6のGG線
に沿う方向から本実施例の投影露光装置を見た図であ
る。
Further, in the other space 43A at the lower end thereof, the projection system 29 of the oblique incidence type focus / leveling sensor is provided.
Set up. In FIG. 5, the alignment microscope 28 and the light projecting system 29 are drawn so as to be on the same plane for convenience. However, as shown in the bottom view of FIG. 6, both of them are related to the optical axis of the projection optical system 14A. It is arranged in an asymmetrical position. Further, in FIG. 6, the light receiving system 48 of the focus / leveling sensor is arranged at a position symmetrical with respect to the light projecting system 29. The arrangement of FIG. 5 is a view of the projection exposure apparatus of this embodiment as viewed from the direction along the line GG of FIG.

【0034】更に、図5において、投影光学系14Aの
上端近傍に生成された空間42Aに、レチクル6と投影
光学系14Aとの間に清浄な空気を流す空調装置30の
底面部の一部を配置する。これに対応して、図6におい
て、投影光学系14Aの下端近傍に生成された空間43
Aに、感光基板17と投影光学系14Aとの間に清浄な
空気を流す空調装置49の一部を配置する。特に後者の
空調装置49においては、フォーカス・レベリング系2
9、48の光路の直近から空気を流すことができるの
で、空気揺らぎ低減の効果が大である。
Further, in FIG. 5, a part of the bottom surface portion of the air conditioner 30 for flowing clean air between the reticle 6 and the projection optical system 14A is provided in a space 42A formed near the upper end of the projection optical system 14A. Deploy. Correspondingly, in FIG. 6, the space 43 generated near the lower end of the projection optical system 14A.
At A, a part of an air conditioner 49 for flowing clean air is arranged between the photosensitive substrate 17 and the projection optical system 14A. Especially in the latter air conditioner 49, the focus / leveling system 2
Since air can be made to flow from the vicinity of the optical paths of 9 and 48, the effect of reducing air fluctuations is great.

【0035】最後に、図5において、投影光学系14A
の上端近傍の空間42A内に、投影光学系14Aのレン
ズエレメント15Aを微小量だけ駆動するためのアクチ
ュエータ31を固定する。レンズエレメント15A以外
のレンズエレメントに対する駆動機構は省略している。
なお、図5及び図6では、アライメント顕微鏡、フォー
カス・レベリングセンサー等の付帯機構の全てを、投影
光学系14Aの近傍に生成された空間42A,42B及
び43A,43Bに設置する構成としている。しかしな
がら、云うまでもなく、例えばTTL方式のアライメン
ト顕微鏡27の先端部を空間42Bに設置し、空調装置
30は全て投影光学系14Aとレチクル6との間の空間
に残しておく等の種々の変形が可能であり、どのような
変形例でも、投影露光装置の近傍に生成された空間を有
効に利用できることに代わりはない。
Finally, referring to FIG. 5, the projection optical system 14A
An actuator 31 for driving the lens element 15A of the projection optical system 14A by a minute amount is fixed in the space 42A near the upper end of the. The drive mechanism for the lens elements other than the lens element 15A is omitted.
5 and 6, all the accessory mechanisms such as the alignment microscope and the focus / leveling sensor are installed in the spaces 42A, 42B and 43A, 43B generated near the projection optical system 14A. However, it goes without saying that, for example, the tip of the TTL alignment microscope 27 is installed in the space 42B, and the air conditioner 30 is left in the space between the projection optical system 14A and the reticle 6 in various modifications. However, in any case, the space created in the vicinity of the projection exposure apparatus can be effectively used.

【0036】また、以上の説明では、投影光学系14A
として屈折系よりなる投影光学系を想定してきたが、反
射系或いは反射系と屈折系との混在する投影光学系にお
いても、上述実施例と同様に光学素子又は光学系に対し
て、結像に寄与しない部分を削り落とすことにより、結
像特性を悪化させることなく、付帯機構を配置できる空
間を生成できることは云うまでもない。
In the above description, the projection optical system 14A
Although a projection optical system composed of a refraction system has been assumed as the above, even in a projection optical system in which a reflection system or a mixture of a reflection system and a refraction system is used, an image is formed on an optical element or an optical system in the same manner as in the above embodiment. It goes without saying that by scraping off the portion that does not contribute, it is possible to create a space in which the auxiliary mechanism can be arranged without deteriorating the imaging characteristics.

【0037】また、図1の照明光学系において、例えば
第1リレーレンズ1の走査方向の端部1a,1b、第2
リレーレンズ3の走査方向の端部3a,3b、及び照明
コンデンサーレンズ5の走査方向の端部5a,5bにつ
いては、スリット状の照明領域7を照明するための光束
が通過しない。そこで、そのように照明領域7を照明す
るための光束が通過しない端部1a,1b、3a,3
b、及び5a,5bについても切り落とし、これにより
生成された空間に付帯機構を配置するようにしてもよ
い。
In the illumination optical system shown in FIG. 1, for example, the ends 1a and 1b in the scanning direction of the first relay lens 1 and the second
A light beam for illuminating the slit-shaped illumination region 7 does not pass through the scanning direction ends 3a and 3b of the relay lens 3 and the scanning direction ends 5a and 5b of the illumination condenser lens 5. Therefore, the end portions 1a, 1b, 3a, 3 through which the light flux for illuminating the illumination area 7 does not pass in such a manner.
It is also possible to cut off b and 5a, 5b, and arrange the auxiliary mechanism in the space created by this.

【0038】このように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。
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、投影光学系内のレンズ
エレメントの内で、感光基板上での結像に寄与しない部
分を切り欠いているため、結像特性を悪化させることな
く、投影光学系の上下に新たな空間が創出される。従っ
て、この空間に、アライメント系やフォーカス・レベリ
ングセンサーと云った種々の付帯機構の一部又は全部を
効率的に配置できる利点がある。また、投影光学系が小
型化、且つ軽量化されるという利点もある。
According to the present invention, of the lens elements in the projection optical system, the portions that do not contribute to the image formation on the photosensitive substrate are cut out, so that the projection characteristics are not deteriorated. New spaces are created above and below the optical system. Therefore, there is an advantage that some or all of various auxiliary mechanisms such as an alignment system and a focus / leveling sensor can be efficiently arranged in this space. There is also an advantage that the projection optical system can be downsized and lightened.

【0040】更に、オフ・アクシス方式のアライメント
光学系を投影光学系の下端近傍に形成された空間に設置
する事により、投影光学系の光軸とオフ・アクシス方式
のアライメント光学系の光軸との間の距離である所謂ベ
ースラインが従来よりも短くなり、同等の位置決め精度
の場合、熱膨張等に影響されるベースラインの不安定性
等の問題が軽減される利点がある。
Furthermore, by installing an off-axis type alignment optical system in the space formed near the lower end of the projection optical system, the optical axis of the projection optical system and the optical axis of the off-axis type alignment optical system are set. The so-called baseline, which is the distance between the two, becomes shorter than the conventional one, and in the case of the same positioning accuracy, there is an advantage that problems such as instability of the baseline affected by thermal expansion are alleviated.

【0041】また、投影光学系の下端近傍の空間に感光
基板の表面状態を検出するための光学系(フォーカス・
レベリングセンサー等)を配置した場合には、その光学
系からの光の光路長が短くなるので空気揺らぎの影響が
小さくなる利点もある。また、投影光学系の上端近傍の
空間に、所定のレンズエレメントの駆動手段を配置した
場合には、投影光学系の結像特性を調整でき、投影光学
系の上端近傍の空間に清浄な気体を吹き出す送風手段を
設けた場合には、投影光学系の結像特性を安定に維持で
きる。また、投影光学系内に結像光束が通過しない部分
を切り落とした形状のエレメントが含まれている場合に
は、結像性能を悪化させることなく、新たな空間が創出
できる。また、基板の表面状態を検出するためのセンサ
(フォーカス・レベリングセンサー等)と、そのセンサ
の光路の近傍から気体を流す空調装置とを備えた場合に
は、空気揺らぎの低減効果が大である。
Further, an optical system for detecting the surface state of the photosensitive substrate (focusing / focusing) in a space near the lower end of the projection optical system.
If a leveling sensor or the like) is arranged, the optical path length of the light from the optical system is shortened, so that there is an advantage that the influence of air fluctuation is reduced. Further, when the driving means for the predetermined lens element is arranged in the space near the upper end of the projection optical system, the image forming characteristics of the projection optical system can be adjusted, and a clean gas is supplied to the space near the upper end of the projection optical system. When the blowing means for blowing is provided, the image forming characteristic of the projection optical system can be stably maintained. In addition, the part where the imaging light flux does not pass through in the projection optical system.
When an element with a shape cut off is included
Creates a new space without degrading imaging performance
it can. In addition, a sensor for detecting the surface condition of the substrate
(Focus / leveling sensor, etc.) and its sensors
When equipped with an air conditioner that allows gas to flow from near the optical path of
Has a great effect of reducing air fluctuations.

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

【図1】本発明による投影露光装置の一実施例の光学系
及びステージ系の要部を示す一部を切り欠いた構成図で
ある。
FIG. 1 is a partially cutaway configuration diagram showing essential parts of an optical system and a stage system of an embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention.

【図2】図1のレンズエレメント15Aの形状を示す斜
視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the shape of a lens element 15A of FIG.

【図3】(a)は図1のレンズエレメント15A用の金
物枠の一例を示す斜視図、(b)はそのレンズエレメン
ト15A用の金物枠の他の例を示す斜視図である。
3A is a perspective view showing an example of a metal frame for the lens element 15A of FIG. 1, and FIG. 3B is a perspective view showing another example of the metal frame for the lens element 15A.

【図4】(a)は図1の投影光学系14Aを示す斜視
図、(b)は図4(a)の矢視A方向からの側面図であ
る。
4A is a perspective view showing the projection optical system 14A of FIG. 1, and FIG. 4B is a side view from the direction of arrow A in FIG. 4A.

【図5】図1の投影露光装置に各種付帯機構を装着した
状態の要部を示す構成図である。
5 is a configuration diagram showing a main part of the projection exposure apparatus of FIG. 1 in which various auxiliary mechanisms are mounted.

【図6】図5の投影露光装置の投影光学系14Aの底面
図である。
6 is a bottom view of a projection optical system 14A of the projection exposure apparatus of FIG.

【図7】従来の投影露光装置の光学系及びステージ系を
示す一部を切り欠いた構成図である。
FIG. 7 is a partially cutaway configuration diagram showing an optical system and a stage system of a conventional projection exposure apparatus.

【図8】図7のスリット状の露光領域を示す拡大平面図
である。
8 is an enlarged plan view showing the slit-shaped exposure area of FIG. 7. FIG.

【図9】スキャン方式の露光方法の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a scan type exposure method.

【図10】図7の投影露光装置に各種付帯機構を装着し
た状態を示す構成図である。
10 is a configuration diagram showing a state in which various auxiliary mechanisms are attached to the projection exposure apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 視野絞り 5 照明コンデンサーレンズ 6 レチクル 7 スリット状の照明領域 14A 投影光学系 15A,16A 一部を削り落としたレンズエレメント 17 感光基板 18 スリット状の露光領域 27 TTL方式のアライメント顕微鏡 28 オフ・アクシス方式のアライメント顕微鏡 29 フォーカス・レベリングセンサーの投光系 30,49 空調装置 41 開口絞り 42A,42B,43A,43B 空間 44,47 金物枠 45 金物枠 48 フォーカス・レベリングセンサーの受光系 2 Field stop 5 Lighting condenser lens 6 reticle 7 Slit-shaped illumination area 14A Projection optical system 15A, 16A Lens element with some parts removed 17 Photosensitive substrate 18 Slit-shaped exposure area 27 TTL alignment microscope 28 Off-axis alignment microscope 29 Focus / leveling sensor projection system 30,49 Air conditioner 41 Aperture stop 42A, 42B, 43A, 43B space 44,47 hardware frame 45 hardware frame 48 Light receiving system of focus / leveling sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−46606(JP,A) 特開 昭61−160934(JP,A) 特開 平8−167549(JP,A) 特開 平5−283313(JP,A) 特開 平5−231820(JP,A) 特開 平5−188298(JP,A) 特開 平5−152191(JP,A) 特開 平2−272305(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-64-46606 (JP, A) JP-A-61-160934 (JP, A) JP-A-8-167549 (JP, A) JP-A-5- 283313 (JP, A) JP 5-231820 (JP, A) JP 5-188298 (JP, A) JP 5-152191 (JP, A) JP 2-272305 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 転写用のパターンが形成されたマスク上
のスリット状の照明領域を照明する照明光学系と、複数
のレンズエレメントを備え前記スリット状の照明領域内
の前記マスクのパターンの像を感光基板上に結像投影す
る投影光学系とを有し、前記スリット状の照明領域の短
手方向に前記マスクを走査するのと同期して、前記感光
基板を所定の方向に走査することにより、前記マスクの
パターン像を逐次前記感光基板上に露光する走査型の投
影露光装置において、 前記投影光学系内の複数のレンズエレメントの内、前記
スリット状の照明領域内の前記マスクのパターンの像の
結像に寄与しない光束のみが通過する部分、及び前記ス
リット状の照明領域内の前記マスクのパターンの像の結
像光束が通過しない部分の内の所定部分を切り欠いたこ
とを特徴とする投影露光装置。
1. An illumination optical system for illuminating a slit-shaped illumination area on a mask on which a transfer pattern is formed, and an image of the mask pattern in the slit-shaped illumination area provided with a plurality of lens elements. A projection optical system for image-forming and projecting onto the photosensitive substrate, and by scanning the photosensitive substrate in a predetermined direction in synchronization with scanning of the mask in the lateral direction of the slit-shaped illumination region. A scanning projection exposure apparatus that sequentially exposes the pattern image of the mask onto the photosensitive substrate, wherein an image of the pattern of the mask in the slit-shaped illumination region among a plurality of lens elements in the projection optical system Notches a predetermined portion of a portion through which only the light flux that does not contribute to the image formation of the mask and a portion through which the image formation light flux of the image of the mask in the slit-shaped illumination region does not pass through Projection exposure apparatus, characterized in that.
【請求項2】 前記投影光学系内の複数のレンズエレメ
ントの内で切り欠かれた前記所定部分は、前記感光基板
の近傍の部分であり、該感光基板の近傍の部分に前記感
光基板上の位置合わせ用のマークの位置を検出するアラ
イメント光学系の一部を配したことを特徴とする請求項
1記載の投影露光装置。
2. The predetermined portion cut out in the plurality of lens elements in the projection optical system is a portion in the vicinity of the photosensitive substrate, and the predetermined portion on the photosensitive substrate is in a portion in the vicinity of the photosensitive substrate. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein a part of an alignment optical system for detecting the position of the alignment mark is arranged.
【請求項3】 前記投影光学系内の複数のレンズエレメ
ントの内で切り欠かれた前記所定部分は、前記感光基板
の近傍の部分であり、該感光基板の近傍の部分に前記感
光基板の表面の状態を検出するための光学系の一部を配
したことを特徴とする請求項1記載の投影露光装置。
3. The predetermined portion cut out in the plurality of lens elements in the projection optical system is a portion in the vicinity of the photosensitive substrate, and the surface of the photosensitive substrate is in the portion in the vicinity of the photosensitive substrate. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising a part of an optical system for detecting the state of.
【請求項4】 前記投影光学系内の複数のレンズエレメ
ントの内で切り欠かれた前記所定部分は、前記マスクの
近傍の部分であり、該マスクの近傍の部分に、前記投影
光学系内の複数のレンズエレメントの内の前記マスクに
近い側の所定のレンズエレメントの状態を変えるための
駆動手段の一部を配したことを特徴とする請求項1記載
の投影露光装置。
4. The predetermined portion cut out of the plurality of lens elements in the projection optical system is a portion in the vicinity of the mask, and the predetermined portion in the projection optical system is in a portion in the vicinity of the mask. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, further comprising a part of driving means for changing a state of a predetermined lens element of the plurality of lens elements near the mask.
【請求項5】 前記投影光学系内の複数のレンズエレメ
ントの内で切り欠かれた前記所定部分は、前記マスクの
近傍の部分であり、該マスクの近傍の部分に、前記投影
光学系と前記マスクとの間に清浄な気体を吹き出すため
の送風手段の一部を配したことを特徴とする請求項1記
載の投影露光装置。
5. The predetermined portion cut out of a plurality of lens elements in the projection optical system is a portion near the mask, and the projection optical system and the projection optical system are provided in a portion near the mask. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein a part of blowing means for blowing a clean gas is arranged between the mask and the mask.
【請求項6】 転写用のパターンが形成されたマスク上
のスリット状の照明領域を照明する照明光学系と、複数
のレンズエレメントを備え前記スリット状の照明領域内
の前記マスクのパターンの像を感光基板上に結像投影す
る投影光学系とを有し、前記スリット状の照明領域の短
手方向に前記マスクを走査するのと同期して、前記感光
基板を所定の方向に走査することにより、前記マスクの
パターン像を逐次前記感光基板上に露光する走査型の投
影露光装置において、 前記投影光学系内の複数のレンズエレメントの内、前記
感光基板上に到達する前記マスクのパターンの像の結像
光束が通過する部分以外の所定部分を切り欠いたことを
特徴とする投影露光装置。
6. An illumination optical system for illuminating a slit-shaped illumination area on a mask on which a transfer pattern is formed, and an image of the mask pattern in the slit-shaped illumination area provided with a plurality of lens elements. A projection optical system for image-forming and projecting onto the photosensitive substrate, and by scanning the photosensitive substrate in a predetermined direction in synchronization with scanning of the mask in the lateral direction of the slit-shaped illumination region. In a scanning type projection exposure apparatus that sequentially exposes the pattern image of the mask onto the photosensitive substrate, among the plurality of lens elements in the projection optical system, an image of the pattern of the mask reaching the photosensitive substrate A projection exposure apparatus characterized in that a predetermined portion other than a portion through which an imaging light flux passes is cut out.
【請求項7】 パターンが形成されたマスク上の照明領
域を照明する照明光学系と、複数のエレメントを備え前
記照明領域内の前記マスクのパターンの像を基板上に結
像投影する投影光学系とを有し、前記照明領域の短手方
向に前記マスクを走査するのと同期して、前記基板を所
定の方向に走査することにより、前記マスクのパターン
像を逐次前記基板上に露光する走査型の投影露光装置に
おいて、 前記投影光学系は、前記マスクのパターンの像の結像光
束が通過しない部分を切り落とした形状のエレメントを
有することを特徴とする投影露光装置。
7. An illumination optical system for illuminating an illumination area on a mask on which a pattern is formed, and a projection optical system including a plurality of elements for projecting an image of the mask pattern in the illumination area onto a substrate. And scanning in which the pattern image of the mask is sequentially exposed on the substrate by scanning the substrate in a predetermined direction in synchronization with scanning the mask in the lateral direction of the illumination region. A projection exposure apparatus of the type, wherein the projection optical system has an element having a shape in which a portion of the mask pattern image through which an imaging light flux does not pass is cut off.
【請求項8】 前記エレメントは、前記投影光学系の光
軸に対して前記短手方向に離れた部分を切り落とした形
状であることを特徴とする請求項7記載の投影露光装
置。
8. The projection exposure apparatus according to claim 7, wherein the element has a shape in which a portion apart from the optical axis of the projection optical system in the lateral direction is cut off.
【請求項9】 前記基板の表面状態を検出するためのセ
ンサと、 前記センサの光路の近くから気体を流す空調装置とをさ
らに備えたことを特徴とする請求項7又は8記載の投影
露光装置。
9. The projection exposure apparatus according to claim 7, further comprising a sensor for detecting a surface state of the substrate, and an air conditioner for causing gas to flow from near the optical path of the sensor. .
【請求項10】 請求項1〜のいずれか一項記載の投
影露光装置を用いてマスクパターンを基板上に転写する
工程を含む素子製造方法。
10. The method of claim 1 device manufacturing method comprising the step of transferring a mask pattern on a substrate using a projection exposure apparatus according to any one claim of 9.
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