JP3521416B2 - 投影露光装置 - Google Patents
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- G03F7/70216—Mask projection systems
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は投影露光装置に関
し、特に屈折系と反射鏡とを有する投影光学系の焦点位
置の変動に対する合焦調整に関する。
し、特に屈折系と反射鏡とを有する投影光学系の焦点位
置の変動に対する合焦調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】特公昭４９−３５４５３号公報には、屈
折系と平面鏡とを含む等倍の投影光学系を用いた、一体
型走査露光装置の例が開示されている。また、特開平７
−５７９８６号公報に開示の投影露光装置では、屈折系
と凹面反射鏡とをそれぞれ含む２つの部分光学系からな
る等倍正立の投影光学ユニットを複数組配置して投影光
学系を構成している。そして、この投影光学系に対して
マスクとプレートとを一体的に相対的移動させて一括走
査露光している。
折系と平面鏡とを含む等倍の投影光学系を用いた、一体
型走査露光装置の例が開示されている。また、特開平７
−５７９８６号公報に開示の投影露光装置では、屈折系
と凹面反射鏡とをそれぞれ含む２つの部分光学系からな
る等倍正立の投影光学ユニットを複数組配置して投影光
学系を構成している。そして、この投影光学系に対して
マスクとプレートとを一体的に相対的移動させて一括走
査露光している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
露光中において投影光学系中の屈折系を構成するレンズ
が露光光を吸収する。その結果、レンズの温度上昇を招
き、投影光学系の焦点位置が変動するという不都合があ
った。特に、複数の投影光学ユニットからなる投影光学
系を用いる場合には、各投影光学ユニットに対応するマ
スクパターン領域のパターン密度（平均透過率）が異な
るので、各投影光学ユニットを通過するエネルギー密度
が互いに異なる。その結果、各投影光学ユニットにおけ
る屈折系の温度上昇が異なり、投影光学ユニット毎に焦
点位置の位置が互いに異なってしまう。
露光中において投影光学系中の屈折系を構成するレンズ
が露光光を吸収する。その結果、レンズの温度上昇を招
き、投影光学系の焦点位置が変動するという不都合があ
った。特に、複数の投影光学ユニットからなる投影光学
系を用いる場合には、各投影光学ユニットに対応するマ
スクパターン領域のパターン密度（平均透過率）が異な
るので、各投影光学ユニットを通過するエネルギー密度
が互いに異なる。その結果、各投影光学ユニットにおけ
る屈折系の温度上昇が異なり、投影光学ユニット毎に焦
点位置の位置が互いに異なってしまう。
【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、投影光学系中の屈折系の露光光吸収に起因す
る投影光学系の焦点位置の変動に対して合焦調整するこ
とのできる投影露光装置を提供することを目的とする。
のであり、投影光学系中の屈折系の露光光吸収に起因す
る投影光学系の焦点位置の変動に対して合焦調整するこ
とのできる投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、パターンが形成された第１の基
板を照明するための照明光学系と、前記第１の基板上に
形成されたパターンの像を第２の基板上に形成するため
の投影光学系とを備えた投影露光装置において、前記投
影光学系は、正屈折力を有する屈折系と、該屈折系と共
軸に位置決めされた反射鏡とを有し、前記第１の基板を
介した前記照明光学系からの光のうち前記反射鏡を透過
した光を検出するための光検出手段と、前記光検出手段
の出力に応じて前記第１の基板および前記第２の基板と
前記投影光学系との合焦状態を調整するための調整手段
とを備えていることを特徴とする投影露光装置を提供す
る。
に、本発明においては、パターンが形成された第１の基
板を照明するための照明光学系と、前記第１の基板上に
形成されたパターンの像を第２の基板上に形成するため
の投影光学系とを備えた投影露光装置において、前記投
影光学系は、正屈折力を有する屈折系と、該屈折系と共
軸に位置決めされた反射鏡とを有し、前記第１の基板を
介した前記照明光学系からの光のうち前記反射鏡を透過
した光を検出するための光検出手段と、前記光検出手段
の出力に応じて前記第１の基板および前記第２の基板と
前記投影光学系との合焦状態を調整するための調整手段
とを備えていることを特徴とする投影露光装置を提供す
る。
【０００６】本発明の好ましい態様によれば、前記調整
手段は、前記光検出手段の出力に基づいて求めた前記投
影光学系の焦点位置の変動に応じて前記第１の基板およ
び前記第２の基板のうち少なくとも一方の基板を前記投
影光学系に対して移動させる。あるいは、前記調整手段
は、前記光検出手段の出力に基づいて求めた前記投影光
学系の焦点位置の変動を補正するために前記投影光学系
の焦点位置を調整する。
手段は、前記光検出手段の出力に基づいて求めた前記投
影光学系の焦点位置の変動に応じて前記第１の基板およ
び前記第２の基板のうち少なくとも一方の基板を前記投
影光学系に対して移動させる。あるいは、前記調整手段
は、前記光検出手段の出力に基づいて求めた前記投影光
学系の焦点位置の変動を補正するために前記投影光学系
の焦点位置を調整する。
【０００７】
【発明の実施の形態】投影光学系中の反射鏡では、たと
えば誘電体多層膜を蒸着することによって反射面を形成
している。したがって、第１の基板であるマスクを透過
した露光光の一部は、投影光学系中の反射鏡を透過す
る。本発明では、マスクを透過した照明光学系からの露
光光のうち反射鏡を透過した光を検出する。
えば誘電体多層膜を蒸着することによって反射面を形成
している。したがって、第１の基板であるマスクを透過
した露光光の一部は、投影光学系中の反射鏡を透過す
る。本発明では、マスクを透過した照明光学系からの露
光光のうち反射鏡を透過した光を検出する。
【０００８】反射鏡を透過した光すなわち漏れ光はマス
クの平均的な透過率に比例するので、漏れ光の光強度を
計測することにより投影光学系を通過する光量を検知す
ることができる。一方、投影光学系（ひいてはその屈折
系）を通過する光量と投影光学系の焦点位置変動量との
関係は、投影露光装置の構成に固有な関係であり、予め
実測等により求めることができる。
クの平均的な透過率に比例するので、漏れ光の光強度を
計測することにより投影光学系を通過する光量を検知す
ることができる。一方、投影光学系（ひいてはその屈折
系）を通過する光量と投影光学系の焦点位置変動量との
関係は、投影露光装置の構成に固有な関係であり、予め
実測等により求めることができる。
【０００９】そこで、本発明では、漏れ光の光強度に基
づいて投影光学系の焦点位置の変動を求め、求めた焦点
位置の変動に応じてマスクおよびプレート（第２の基
板）と投影光学系との合焦状態を調整することができ
る。こうして、本発明では、漏れ光の光強度をモニタし
ながら合焦状態の調整を行うことにより、常に良好な結
像性能で投影露光を行うことができる。
づいて投影光学系の焦点位置の変動を求め、求めた焦点
位置の変動に応じてマスクおよびプレート（第２の基
板）と投影光学系との合焦状態を調整することができ
る。こうして、本発明では、漏れ光の光強度をモニタし
ながら合焦状態の調整を行うことにより、常に良好な結
像性能で投影露光を行うことができる。
【００１０】なお、合焦状態を調整する場合、マスクお
よびプレートのうち少なくとも一方を投影光学系に対し
て移動させてもよいし、あるいは焦点位置の変動を補正
するために投影光学系の焦点位置を調整してもよい。ま
た、投影光学系がマスクパターンの中間像を形成する第
１部分光学系と、中間像をプレート上に再結像させる第
２部分光学系とからなる投影露光装置の場合、第１部分
光学系中の反射鏡および第２部分光学系中の反射鏡のう
ち少なくとも一方の反射鏡を透過した光を検出すればよ
い。
よびプレートのうち少なくとも一方を投影光学系に対し
て移動させてもよいし、あるいは焦点位置の変動を補正
するために投影光学系の焦点位置を調整してもよい。ま
た、投影光学系がマスクパターンの中間像を形成する第
１部分光学系と、中間像をプレート上に再結像させる第
２部分光学系とからなる投影露光装置の場合、第１部分
光学系中の反射鏡および第２部分光学系中の反射鏡のう
ち少なくとも一方の反射鏡を透過した光を検出すればよ
い。
【００１１】さらに、投影光学系がマスクパターンの等
倍像を形成する複数のテレセントリックな投影光学ユニ
ットからなる投影露光装置の場合、複数の投影光学ユニ
ット中の各反射鏡を透過した光をそれぞれ検出すればよ
い。この場合、各投影光学ユニットに対応するマスクパ
ターンの透過率に応じて各投影光学ユニットの焦点位置
変動量が互いに異なる。したがって、マスクおよびプレ
ートのうち少なくとも一方を各投影光学ユニットの平均
的な焦点位置に移動させてもよいし、あるいは焦点位置
の変動を補正するために各投影光学ユニットの焦点位置
をそれぞれ調整してもよい。
倍像を形成する複数のテレセントリックな投影光学ユニ
ットからなる投影露光装置の場合、複数の投影光学ユニ
ット中の各反射鏡を透過した光をそれぞれ検出すればよ
い。この場合、各投影光学ユニットに対応するマスクパ
ターンの透過率に応じて各投影光学ユニットの焦点位置
変動量が互いに異なる。したがって、マスクおよびプレ
ートのうち少なくとも一方を各投影光学ユニットの平均
的な焦点位置に移動させてもよいし、あるいは焦点位置
の変動を補正するために各投影光学ユニットの焦点位置
をそれぞれ調整してもよい。
【００１２】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の第１実施例にかかる投影露光
装置の構成を示す図である。図１では、たとえばレジス
トが塗布されたガラス基板からなるプレート１０２（第
２の基板）の平面内で紙面に平行な方向をＸ軸とし、紙
面に垂直な方向をＹ軸とし、プレート１０２の法線方向
をＺ軸としている。
明する。図１は、本発明の第１実施例にかかる投影露光
装置の構成を示す図である。図１では、たとえばレジス
トが塗布されたガラス基板からなるプレート１０２（第
２の基板）の平面内で紙面に平行な方向をＸ軸とし、紙
面に垂直な方向をＹ軸とし、プレート１０２の法線方向
をＺ軸としている。
【００１３】図１の投影露光装置は、転写パターンが形
成されたマスク１０１（第１の基板）を照明するための
照明光学系１を備えている。ＸＹ平面に平行に支持され
たマスク１０１を透過した露光光は、プリズム２の第１
反射面２ａでＸ方向に反射された後、正レンズ３に入射
する。正レンズ３を介した光は、平面反射鏡４の反射面
で反射された後、再び正レンズ３に入射する。なお、平
面反射鏡４は正レンズ３の焦点位置に位置決めされてい
るので、平面反射鏡４の位置は開口絞りの位置となる。
成されたマスク１０１（第１の基板）を照明するための
照明光学系１を備えている。ＸＹ平面に平行に支持され
たマスク１０１を透過した露光光は、プリズム２の第１
反射面２ａでＸ方向に反射された後、正レンズ３に入射
する。正レンズ３を介した光は、平面反射鏡４の反射面
で反射された後、再び正レンズ３に入射する。なお、平
面反射鏡４は正レンズ３の焦点位置に位置決めされてい
るので、平面反射鏡４の位置は開口絞りの位置となる。
【００１４】正レンズ３を介した光は、プリズム２の第
２反射面２ｂでＺ方向に反射された後、プレート１０２
に達する。こうして、プレート１０２上にはマスク１０
１のパターンの等倍像が形成される。このように、プリ
ズム２、正レンズ３および平面反射鏡４は、マスクパタ
ーンの等倍像を形成するための投影光学系を構成してい
る。
２反射面２ｂでＺ方向に反射された後、プレート１０２
に達する。こうして、プレート１０２上にはマスク１０
１のパターンの等倍像が形成される。このように、プリ
ズム２、正レンズ３および平面反射鏡４は、マスクパタ
ーンの等倍像を形成するための投影光学系を構成してい
る。
【００１５】プレート１０２は、Ｘ方向およびＺ方向に
移動可能なステージ１０３上において、ＸＹ平面に平行
に支持されている。また、マスク１０１も、Ｘ方向に移
動可能なステージ（不図示）上において、ＸＹ平面に平
行に支持されている。したがって、マスク１０１および
プレート１０２を投影光学系に対してＸ方向（走査方
向）に相対移動させることによって、マスク１０１に形
成されたパターンをプレート１０３上の露光領域の全体
に亘って一括的に走査露光することができる。
移動可能なステージ１０３上において、ＸＹ平面に平行
に支持されている。また、マスク１０１も、Ｘ方向に移
動可能なステージ（不図示）上において、ＸＹ平面に平
行に支持されている。したがって、マスク１０１および
プレート１０２を投影光学系に対してＸ方向（走査方
向）に相対移動させることによって、マスク１０１に形
成されたパターンをプレート１０３上の露光領域の全体
に亘って一括的に走査露光することができる。
【００１６】平面反射鏡４の反射面は、たとえば誘電体
多層膜から形成されている。したがって、平面反射鏡４
に入射した露光光の一部は平面反射鏡４を透過する。平
面反射鏡４を透過した露光光すなわち漏れ光は光検出器
１１によって検出され、光検出器１１の出力信号は制御
系２２に供給される。図１の投影露光装置は、漏れ光の
光量と投影光学系の焦点位置変動量との関係を示すデー
タテーブル２１を備えている。なお、漏れ光の光量と投
影光学系の焦点位置変動量との関係は、投影露光装置
（ひいては投影光学系）の構成に固有の関係であり、予
め実験等により求めることができる。
多層膜から形成されている。したがって、平面反射鏡４
に入射した露光光の一部は平面反射鏡４を透過する。平
面反射鏡４を透過した露光光すなわち漏れ光は光検出器
１１によって検出され、光検出器１１の出力信号は制御
系２２に供給される。図１の投影露光装置は、漏れ光の
光量と投影光学系の焦点位置変動量との関係を示すデー
タテーブル２１を備えている。なお、漏れ光の光量と投
影光学系の焦点位置変動量との関係は、投影露光装置
（ひいては投影光学系）の構成に固有の関係であり、予
め実験等により求めることができる。
【００１７】したがって、制御系２２は、データテーブ
ル２１を参照することによって、光検出器１１からの出
力信号に応じて、投影光学系の焦点位置変動量を求める
ことができる。制御系２２は、求めた焦点位置変動量に
基づいて駆動系２３に駆動信号を供給し、ステージ１０
３をひいてはプレート１０２を駆動信号に応じて所要量
だけＺ方向に移動させる。こうして、正レンズ３の露光
光吸収に起因する投影光学系の焦点位置の変動に対し
て、マスク１０１およびプレート１０２と投影光学系と
の合焦状態を調整することができる。
ル２１を参照することによって、光検出器１１からの出
力信号に応じて、投影光学系の焦点位置変動量を求める
ことができる。制御系２２は、求めた焦点位置変動量に
基づいて駆動系２３に駆動信号を供給し、ステージ１０
３をひいてはプレート１０２を駆動信号に応じて所要量
だけＺ方向に移動させる。こうして、正レンズ３の露光
光吸収に起因する投影光学系の焦点位置の変動に対し
て、マスク１０１およびプレート１０２と投影光学系と
の合焦状態を調整することができる。
【００１８】なお、第１実施例の投影光学系は、両側テ
レセントリックな光学系である。したがって、マスク１
０１をＺ方向に移動させることによって、投影光学系と
の合焦状態を調整することもできる。また、マスク１０
１およびプレート１０２の双方をＺ方向に移動させるこ
とによって、投影光学系との合焦状態を調整することも
できる。さらに、正レンズ３の露光光吸収に起因する投
影光学系の焦点位置の変動を補正するために、投影光学
系の焦点位置を調整してもよい。なお、投影光学系の焦
点位置の調整は、たとえばレンズ室の圧力制御や、レン
ズのシフトなどによって行われる。
レセントリックな光学系である。したがって、マスク１
０１をＺ方向に移動させることによって、投影光学系と
の合焦状態を調整することもできる。また、マスク１０
１およびプレート１０２の双方をＺ方向に移動させるこ
とによって、投影光学系との合焦状態を調整することも
できる。さらに、正レンズ３の露光光吸収に起因する投
影光学系の焦点位置の変動を補正するために、投影光学
系の焦点位置を調整してもよい。なお、投影光学系の焦
点位置の調整は、たとえばレンズ室の圧力制御や、レン
ズのシフトなどによって行われる。
【００１９】図２は、本発明の第２実施例にかかる投影
露光装置の構成を示す図である。図示の投影露光装置の
投影光学系は、第１部分光学系（５２〜５４）と、視野
絞り５５と、第２部分光学系（５６〜５８）とから構成
されている。第１部分光学系（５２〜５４）および第２
部分光学系（５６〜５８）は、それぞれ同じ構成を有す
る。図２では、プレート１０２（第２の基板）の平面内
で紙面に平行な方向をＸ軸とし、紙面に垂直な方向をＹ
軸とし、プレート１０２の法線方向をＺ軸としている。
露光装置の構成を示す図である。図示の投影露光装置の
投影光学系は、第１部分光学系（５２〜５４）と、視野
絞り５５と、第２部分光学系（５６〜５８）とから構成
されている。第１部分光学系（５２〜５４）および第２
部分光学系（５６〜５８）は、それぞれ同じ構成を有す
る。図２では、プレート１０２（第２の基板）の平面内
で紙面に平行な方向をＸ軸とし、紙面に垂直な方向をＹ
軸とし、プレート１０２の法線方向をＺ軸としている。
【００２０】図２の投影露光装置は、転写パターンが形
成されたマスク１０１を照明するための照明光学系５１
を備えている。ＸＹ平面に平行に支持されたマスク１０
１を透過した露光光は、プリズム５２の第１反射面５２
ａでＸ方向に反射された後、正レンズ５３に入射する。
正レンズ５３を介した光は、正レンズ５３と同軸に配置
された凹面反射鏡５４の反射面で反射された後、再び正
レンズ５３に入射する。なお、凹面反射鏡５４は正レン
ズ５３の焦点位置に位置決めされているので、凹面反射
鏡５４の位置は開口絞りの位置となる。
成されたマスク１０１を照明するための照明光学系５１
を備えている。ＸＹ平面に平行に支持されたマスク１０
１を透過した露光光は、プリズム５２の第１反射面５２
ａでＸ方向に反射された後、正レンズ５３に入射する。
正レンズ５３を介した光は、正レンズ５３と同軸に配置
された凹面反射鏡５４の反射面で反射された後、再び正
レンズ５３に入射する。なお、凹面反射鏡５４は正レン
ズ５３の焦点位置に位置決めされているので、凹面反射
鏡５４の位置は開口絞りの位置となる。
【００２１】正レンズ５３を介した光は、プリズム５２
の第２反射面５２ｂでＺ方向に反射された後、第１部分
光学系と第２部分光学系との間にマスク１０１のパター
ンの中間像を形成する。なお、中間像が形成される位置
には、視野絞り５５が配置されている。視野絞り５５を
介した中間像からの光は、プリズム５６の第１反射面５
６ａでＸ方向に反射された後、正レンズ５７に入射す
る。
の第２反射面５２ｂでＺ方向に反射された後、第１部分
光学系と第２部分光学系との間にマスク１０１のパター
ンの中間像を形成する。なお、中間像が形成される位置
には、視野絞り５５が配置されている。視野絞り５５を
介した中間像からの光は、プリズム５６の第１反射面５
６ａでＸ方向に反射された後、正レンズ５７に入射す
る。
【００２２】正レンズ５７を介した光は、正レンズ５７
と同軸に配置された凹面反射鏡５８の反射面で反射され
た後、再び正レンズ５７に入射する。なお、凹面反射鏡
５８は正レンズ５７の焦点位置に位置決めされているの
で、凹面反射鏡５８の位置は開口絞りの位置となる。正
レンズ５７を介した光は、プリズム５６の第２反射面５
６ｂでＺ方向に反射された後、プレート１０２に達す
る。こうして、プレート１０２上にはマスク１０１のパ
ターンの二次像が等倍正立像として形成される。
と同軸に配置された凹面反射鏡５８の反射面で反射され
た後、再び正レンズ５７に入射する。なお、凹面反射鏡
５８は正レンズ５７の焦点位置に位置決めされているの
で、凹面反射鏡５８の位置は開口絞りの位置となる。正
レンズ５７を介した光は、プリズム５６の第２反射面５
６ｂでＺ方向に反射された後、プレート１０２に達す
る。こうして、プレート１０２上にはマスク１０１のパ
ターンの二次像が等倍正立像として形成される。
【００２３】このように、プリズム５２、正レンズ５３
および凹面反射鏡５４は、マスクパターンの中間像を形
成するための第１部分光学系を構成している。また、プ
リズム５６、正レンズ５７および凹面反射鏡５８は、マ
スクパターンの中間像からの光をプレート１０２上に再
結像させるための第２部分光学系を構成している。そし
て、第１部分光学系と第２部分光学系とが、マスクパタ
ーンの等倍正立像をプレート上に形成するための投影光
学系を構成している。
および凹面反射鏡５４は、マスクパターンの中間像を形
成するための第１部分光学系を構成している。また、プ
リズム５６、正レンズ５７および凹面反射鏡５８は、マ
スクパターンの中間像からの光をプレート１０２上に再
結像させるための第２部分光学系を構成している。そし
て、第１部分光学系と第２部分光学系とが、マスクパタ
ーンの等倍正立像をプレート上に形成するための投影光
学系を構成している。
【００２４】プレート１０２は、Ｘ方向およびＺ方向に
移動可能なステージ１０３上において、ＸＹ平面に平行
に支持されている。また、マスク１０１も、Ｘ方向に移
動可能なステージ（不図示）上において、ＸＹ平面に平
行に支持されている。したがって、マスク１０１および
プレート１０２を投影光学系に対してＸ方向（走査方
向）に一体的に相対移動させることによって、マスク１
０１に形成されたパターンをプレート１０３上の露光領
域の全体に亘って一括的に走査露光することができる。
移動可能なステージ１０３上において、ＸＹ平面に平行
に支持されている。また、マスク１０１も、Ｘ方向に移
動可能なステージ（不図示）上において、ＸＹ平面に平
行に支持されている。したがって、マスク１０１および
プレート１０２を投影光学系に対してＸ方向（走査方
向）に一体的に相対移動させることによって、マスク１
０１に形成されたパターンをプレート１０３上の露光領
域の全体に亘って一括的に走査露光することができる。
【００２５】第２実施例において、凹面反射鏡５８を透
過した漏れ光は光検出器５９によって検出され、光検出
器５９の出力信号は制御系６２に供給される。制御系６
２は、漏れ光の光量と投影光学系の焦点位置変動量との
関係を示すデータテーブル６１を参照することによっ
て、光検出器５９からの出力信号に応じて、投影光学系
の焦点位置変動量を求める。
過した漏れ光は光検出器５９によって検出され、光検出
器５９の出力信号は制御系６２に供給される。制御系６
２は、漏れ光の光量と投影光学系の焦点位置変動量との
関係を示すデータテーブル６１を参照することによっ
て、光検出器５９からの出力信号に応じて、投影光学系
の焦点位置変動量を求める。
【００２６】制御系６２は、求めた焦点位置変動量に基
づいて駆動系６３に駆動信号を供給し、ステージ１０３
をひいてはプレート１０２を駆動信号に応じて所要量だ
けＺ方向に移動させる。こうして、正レンズ５３および
５７の露光光吸収に起因する投影光学系の焦点位置の変
動に対して、マスク１０１およびプレート１０２と投影
光学系との合焦状態を調整することができる。
づいて駆動系６３に駆動信号を供給し、ステージ１０３
をひいてはプレート１０２を駆動信号に応じて所要量だ
けＺ方向に移動させる。こうして、正レンズ５３および
５７の露光光吸収に起因する投影光学系の焦点位置の変
動に対して、マスク１０１およびプレート１０２と投影
光学系との合焦状態を調整することができる。
【００２７】なお、第２実施例においても、投影光学系
は両側テレセントリックな光学系である。したがって、
マスク１０１をＺ方向に移動させることによって、投影
光学系との合焦状態を調整することもできる。また、マ
スク１０１およびプレート１０２の双方をＺ方向に移動
させることによって、投影光学系との合焦状態を調整す
ることもできる。さらに、正レンズ５３および５７の露
光光吸収に起因する投影光学系の焦点位置の変動を補正
するために、投影光学系の焦点位置を調整してもよい。
は両側テレセントリックな光学系である。したがって、
マスク１０１をＺ方向に移動させることによって、投影
光学系との合焦状態を調整することもできる。また、マ
スク１０１およびプレート１０２の双方をＺ方向に移動
させることによって、投影光学系との合焦状態を調整す
ることもできる。さらに、正レンズ５３および５７の露
光光吸収に起因する投影光学系の焦点位置の変動を補正
するために、投影光学系の焦点位置を調整してもよい。
【００２８】図３は、本発明の第３実施例にかかる投影
露光装置の構成を示す斜視図である。なお、第３実施例
では、２つの部分光学系からなる図２の等倍正立投影光
学ユニットを複数組（実施例では３組）配置して投影光
学系を構成している。図３では、所定の回路パターンが
形成されたマスク１０１とレジストが塗布されたガラス
基板からなるプレート１０２とが一体的に搬送される方
向（走査方向）をＸ軸とし、マスク１０１の平面内でＸ
軸と直交する方向をＹ軸とし、マスク１０１の法線方向
をＺ軸としている。
露光装置の構成を示す斜視図である。なお、第３実施例
では、２つの部分光学系からなる図２の等倍正立投影光
学ユニットを複数組（実施例では３組）配置して投影光
学系を構成している。図３では、所定の回路パターンが
形成されたマスク１０１とレジストが塗布されたガラス
基板からなるプレート１０２とが一体的に搬送される方
向（走査方向）をＸ軸とし、マスク１０１の平面内でＸ
軸と直交する方向をＹ軸とし、マスク１０１の法線方向
をＺ軸としている。
【００２９】図３の投影露光装置は、ＸＹ平面に平行に
支持されたマスク１０１を均一に照明するための照明光
学系（不図示）を備えている。マスク１０１の下方に
は、複数の投影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃからなる
投影光学系が配設されている。各投影光学ユニット９１
Ａ乃至９１Ｃは、第１部分光学系（８３Ａ〜８５Ａ；８
３Ｂ〜８５Ｂ；８３Ｃ〜８５Ｃ）と、視野絞り８６Ａ乃
至８６Ｃと、第２部分光学系（８７Ａ〜８９Ａ；８７Ｂ
〜８９Ｂ；８７Ｃ〜８９Ｃ）とから構成されている。各
投影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃは、それぞれ同じ構
成を有する。投影光学系のさらに下方には、プレート１
０２がＸＹ平面とほぼ平行になるようにステージ（不図
示）上に載置されている。
支持されたマスク１０１を均一に照明するための照明光
学系（不図示）を備えている。マスク１０１の下方に
は、複数の投影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃからなる
投影光学系が配設されている。各投影光学ユニット９１
Ａ乃至９１Ｃは、第１部分光学系（８３Ａ〜８５Ａ；８
３Ｂ〜８５Ｂ；８３Ｃ〜８５Ｃ）と、視野絞り８６Ａ乃
至８６Ｃと、第２部分光学系（８７Ａ〜８９Ａ；８７Ｂ
〜８９Ｂ；８７Ｃ〜８９Ｃ）とから構成されている。各
投影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃは、それぞれ同じ構
成を有する。投影光学系のさらに下方には、プレート１
０２がＸＹ平面とほぼ平行になるようにステージ（不図
示）上に載置されている。
【００３０】図３において、投影光学ユニット９１Ａ乃
至９１Ｃにそれぞれ配置された視野絞り８６Ａ乃至８６
Ｃにより、マスク１０１上において視野領域８２Ａ乃至
８２Ｃが規定される。これらの視野領域８２Ａ乃至８２
Ｃの像は、各投影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃを介し
てプレート１０２上の露光領域９０Ａ乃至９０Ｃにおい
て等倍正立像としてそれぞれ形成される。
至９１Ｃにそれぞれ配置された視野絞り８６Ａ乃至８６
Ｃにより、マスク１０１上において視野領域８２Ａ乃至
８２Ｃが規定される。これらの視野領域８２Ａ乃至８２
Ｃの像は、各投影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃを介し
てプレート１０２上の露光領域９０Ａ乃至９０Ｃにおい
て等倍正立像としてそれぞれ形成される。
【００３１】ここで、投影光学ユニット９１Ａおよび９
１Ｂは、対応する視野領域８２Ａおよび８２ＢがＹ方向
すなわち走査直交方向に沿って直線状に並ぶように配設
されている。一方、投影光学ユニット９１Ｃは、対応す
る視野領域８２ＣがＹ方向に沿って視野領域８２Ａおよ
び８２Ｂとは異なる直線に沿って配設されている。
１Ｂは、対応する視野領域８２Ａおよび８２ＢがＹ方向
すなわち走査直交方向に沿って直線状に並ぶように配設
されている。一方、投影光学ユニット９１Ｃは、対応す
る視野領域８２ＣがＹ方向に沿って視野領域８２Ａおよ
び８２Ｂとは異なる直線に沿って配設されている。
【００３２】第３実施例では、照明光学系からの照明光
が、ＸＹ平面に平行に支持されたマスク１０１上の台形
視野領域８２Ａ（８２Ｂ、８２Ｃ）を照明する。マスク
１０１の台形視野領域８２Ａを透過した露光光は、プリ
ズム８３Ａ（８３Ｂ、８３Ｃ）の第１反射面で反射され
た後、正レンズ８４Ａ（８４Ｂ、８４Ｃ）に入射する。
正レンズ８４Ａ（８４Ｂ、８４Ｃ）を介した光は、凹面
反射鏡８５Ａ（８５Ｂ、８５Ｃ）で反射された後、再び
正レンズ８４Ａ（８４Ｂ、８４Ｃ）に入射する。
が、ＸＹ平面に平行に支持されたマスク１０１上の台形
視野領域８２Ａ（８２Ｂ、８２Ｃ）を照明する。マスク
１０１の台形視野領域８２Ａを透過した露光光は、プリ
ズム８３Ａ（８３Ｂ、８３Ｃ）の第１反射面で反射され
た後、正レンズ８４Ａ（８４Ｂ、８４Ｃ）に入射する。
正レンズ８４Ａ（８４Ｂ、８４Ｃ）を介した光は、凹面
反射鏡８５Ａ（８５Ｂ、８５Ｃ）で反射された後、再び
正レンズ８４Ａ（８４Ｂ、８４Ｃ）に入射する。
【００３３】正レンズ８４Ａ（８４Ｂ、８４Ｃ）を介し
た光は、プリズム８３Ａ（８３Ｂ、８３Ｃ）の第２反射
面で反射された後、マスク１０１上の台形視野領域８２
Ａ（８２Ｂ、８２Ｃ）の中間像を形成する。視野絞り８
６Ａ（８６Ｂ、８６Ｃ）を介した中間像からの光は、プ
リズム８７Ａ（８７Ｂ、８７Ｃ）の第１反射面で反射さ
れた後、正レンズ８８Ａ（８８Ｂ、８８Ｃ）に入射す
る。
た光は、プリズム８３Ａ（８３Ｂ、８３Ｃ）の第２反射
面で反射された後、マスク１０１上の台形視野領域８２
Ａ（８２Ｂ、８２Ｃ）の中間像を形成する。視野絞り８
６Ａ（８６Ｂ、８６Ｃ）を介した中間像からの光は、プ
リズム８７Ａ（８７Ｂ、８７Ｃ）の第１反射面で反射さ
れた後、正レンズ８８Ａ（８８Ｂ、８８Ｃ）に入射す
る。
【００３４】正レンズ８８Ａ（８８Ｂ、８８Ｃ）を介し
た光は、凹面反射鏡８９Ａ（８９Ｂ、８９Ｃ）で反射さ
れた後、再び正レンズ８８Ａ（８８Ｂ、８８Ｃ）に入射
する。正レンズ８８Ａ（８８Ｂ、８８Ｃ）を介した光
は、プリズム８７Ａ（８７Ｂ、８７Ｃ）の第２反射面で
反射された後、プレート１０２上にマスク１０１上の台
形視野領域８２Ａ（８２Ｂ、８２Ｃ）の等倍正立像を形
成する。
た光は、凹面反射鏡８９Ａ（８９Ｂ、８９Ｃ）で反射さ
れた後、再び正レンズ８８Ａ（８８Ｂ、８８Ｃ）に入射
する。正レンズ８８Ａ（８８Ｂ、８８Ｃ）を介した光
は、プリズム８７Ａ（８７Ｂ、８７Ｃ）の第２反射面で
反射された後、プレート１０２上にマスク１０１上の台
形視野領域８２Ａ（８２Ｂ、８２Ｃ）の等倍正立像を形
成する。
【００３５】マスク１０１およびプレート１０２は、Ｘ
方向およびＺ方向に移動可能なステージ（不図示）上に
支持されている。第３実施例では、露光に際して、マス
ク１０１とプレート１０２とを図中矢印方向（Ｘ方向）
に一体的に移動させる。こうして、複数の投影光学ユニ
ットを介して１回の走査露光により、プレート１０２上
の全体として１つの大きな露光領域にマスク１０１のパ
ターン像を一括的に形成することができる。
方向およびＺ方向に移動可能なステージ（不図示）上に
支持されている。第３実施例では、露光に際して、マス
ク１０１とプレート１０２とを図中矢印方向（Ｘ方向）
に一体的に移動させる。こうして、複数の投影光学ユニ
ットを介して１回の走査露光により、プレート１０２上
の全体として１つの大きな露光領域にマスク１０１のパ
ターン像を一括的に形成することができる。
【００３６】図４は、第３実施例における制御系のブロ
ック図である。第３実施例において、凹面反射鏡８９Ａ
乃至８９Ｃ（または８５Ａ乃至８５Ｃあるいはその双
方）を透過した漏れ光は、それぞれ光検出器７２ａ乃至
７２ｃによって検出される。光検出器７２ａ乃至７２ｃ
の出力信号は、制御系７３に供給される。制御系７３
は、漏れ光の光量と投影光学系の焦点位置変動量との関
係を示すデータテーブル７１を参照することによって、
光検出器７２ａ乃至７２ｃからの出力信号に応じて、各
投影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃの焦点位置変動量を
それぞれ求める。
ック図である。第３実施例において、凹面反射鏡８９Ａ
乃至８９Ｃ（または８５Ａ乃至８５Ｃあるいはその双
方）を透過した漏れ光は、それぞれ光検出器７２ａ乃至
７２ｃによって検出される。光検出器７２ａ乃至７２ｃ
の出力信号は、制御系７３に供給される。制御系７３
は、漏れ光の光量と投影光学系の焦点位置変動量との関
係を示すデータテーブル７１を参照することによって、
光検出器７２ａ乃至７２ｃからの出力信号に応じて、各
投影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃの焦点位置変動量を
それぞれ求める。
【００３７】制御系７３は、求めた焦点位置変動量に基
づいて駆動系７４ａ乃至７４ｃに駆動信号を供給する。
駆動系７４ａ乃至７４ｃは、駆動信号に応じて、各投影
光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃの焦点位置を調整する。
こうして、各投影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃ中の正
レンズ５３Ａ乃至５３Ｃおよび５７Ａ乃至５７Ｃの露光
光吸収に起因する各投影光学ユニットの焦点位置の変動
を補正することができる。なお、第３実施例では、各投
影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃの平均的な焦点位置に
プレート１０２またはマスク１０１を移動させることに
よって、投影光学系の合焦状態を調整してもよい。
づいて駆動系７４ａ乃至７４ｃに駆動信号を供給する。
駆動系７４ａ乃至７４ｃは、駆動信号に応じて、各投影
光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃの焦点位置を調整する。
こうして、各投影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃ中の正
レンズ５３Ａ乃至５３Ｃおよび５７Ａ乃至５７Ｃの露光
光吸収に起因する各投影光学ユニットの焦点位置の変動
を補正することができる。なお、第３実施例では、各投
影光学ユニット９１Ａ乃至９１Ｃの平均的な焦点位置に
プレート１０２またはマスク１０１を移動させることに
よって、投影光学系の合焦状態を調整してもよい。
【００３８】図５は、本発明の第４実施例にかかる投影
露光装置の構成を示す図である。第１実施例乃至第３実
施例ではマスクパターンの等倍像が基板（プレート）上
に形成されるのに対し、第４実施例ではマスクパターン
の縮小像が基板（ウエハ）上に形成される。すなわち、
第４実施例の投影露光装置は、いわゆる縮小投影光学系
を備えている。図５では、ウエハ４５の平面内で紙面に
平行な方向をＸ軸とし、紙面に垂直な方向をＹ軸とし、
ウエハ４５の法線方向をＺ軸としている。
露光装置の構成を示す図である。第１実施例乃至第３実
施例ではマスクパターンの等倍像が基板（プレート）上
に形成されるのに対し、第４実施例ではマスクパターン
の縮小像が基板（ウエハ）上に形成される。すなわち、
第４実施例の投影露光装置は、いわゆる縮小投影光学系
を備えている。図５では、ウエハ４５の平面内で紙面に
平行な方向をＸ軸とし、紙面に垂直な方向をＹ軸とし、
ウエハ４５の法線方向をＺ軸としている。
【００３９】図５の投影露光装置は、転写パターンが形
成されたマスク４１を照明するための照明光学系（不図
示）を備えている。ＹＺ平面に平行に支持されたマスク
４１を透過した露光光は、負レンズ群Ｇ１を介した後、
ビームスプリッター４２に入射する。ビームスプリッタ
ー４２の接合面４２ａを透過した光は、１／４波長板４
３を介した後、凹面反射鏡４４に入射する。凹面反射鏡
４４の反射面で反射された光は、再び１／４波長板４３
を介して、ビームスプリッター４２に入射する。
成されたマスク４１を照明するための照明光学系（不図
示）を備えている。ＹＺ平面に平行に支持されたマスク
４１を透過した露光光は、負レンズ群Ｇ１を介した後、
ビームスプリッター４２に入射する。ビームスプリッタ
ー４２の接合面４２ａを透過した光は、１／４波長板４
３を介した後、凹面反射鏡４４に入射する。凹面反射鏡
４４の反射面で反射された光は、再び１／４波長板４３
を介して、ビームスプリッター４２に入射する。
【００４０】ビームスプリッター４２の接合面４２ａで
図中下方に反射された光は、正レンズ群Ｇ２を介して、
ＸＹ平面に平行に支持されたウエハ４５上にマスク４１
のパターンの縮小像を形成する。このように、負レンズ
群Ｇ１、ビームスプリッター４２、１／４波長板４３、
凹面反射鏡４４および正レンズ群Ｇ２は、マスクパター
ンの縮小像をウエハ上に形成するための投影光学系を構
成している。
図中下方に反射された光は、正レンズ群Ｇ２を介して、
ＸＹ平面に平行に支持されたウエハ４５上にマスク４１
のパターンの縮小像を形成する。このように、負レンズ
群Ｇ１、ビームスプリッター４２、１／４波長板４３、
凹面反射鏡４４および正レンズ群Ｇ２は、マスクパター
ンの縮小像をウエハ上に形成するための投影光学系を構
成している。
【００４１】ウエハ４５は、ＸＹ平面内において移動可
能なステージ（不図示）上に支持されている。したがっ
て、ステージをひいてはウエハ４５をＸＹ平面内におい
て二次元的に適宜移動させながら逐次露光を行うことに
より、ウエハ４５の各露光領域にマスクパターンを転写
することができる。
能なステージ（不図示）上に支持されている。したがっ
て、ステージをひいてはウエハ４５をＸＹ平面内におい
て二次元的に適宜移動させながら逐次露光を行うことに
より、ウエハ４５の各露光領域にマスクパターンを転写
することができる。
【００４２】第４実施例において、凹面反射鏡４４を透
過した漏れ光は光検出器４６によって検出され、光検出
器４６の出力信号は制御系（不図示）に供給される。制
御系は、漏れ光の光量と投影光学系の焦点位置変動量と
の関係を示すデータテーブルを参照することによって、
光検出器４６からの出力信号に応じて、投影光学系の焦
点位置変動量を求める。こうして、負レンズ群Ｇ１およ
び正レンズ群Ｇ２の露光光吸収に起因する投影光学系の
焦点位置の変動に対して、マスク４１およびウエハ４５
と投影光学系との合焦状態を調整することができる。
過した漏れ光は光検出器４６によって検出され、光検出
器４６の出力信号は制御系（不図示）に供給される。制
御系は、漏れ光の光量と投影光学系の焦点位置変動量と
の関係を示すデータテーブルを参照することによって、
光検出器４６からの出力信号に応じて、投影光学系の焦
点位置変動量を求める。こうして、負レンズ群Ｇ１およ
び正レンズ群Ｇ２の露光光吸収に起因する投影光学系の
焦点位置の変動に対して、マスク４１およびウエハ４５
と投影光学系との合焦状態を調整することができる。
【００４３】
【効果】以上説明したように、本発明では、投影光学系
中の反射鏡を透過した漏れ光の光強度に基づいて投影光
学系の焦点位置の変動を求め、求めた焦点位置の変動に
応じてマスクおよびプレートと投影光学系との合焦状態
を調整することができる。したがって、本発明では、漏
れ光の光強度をモニタしながら合焦状態の調整を行うこ
とにより、常に良好な結像性能で投影露光を行うことが
できる。
中の反射鏡を透過した漏れ光の光強度に基づいて投影光
学系の焦点位置の変動を求め、求めた焦点位置の変動に
応じてマスクおよびプレートと投影光学系との合焦状態
を調整することができる。したがって、本発明では、漏
れ光の光強度をモニタしながら合焦状態の調整を行うこ
とにより、常に良好な結像性能で投影露光を行うことが
できる。
【図１】本発明の第１実施例にかかる投影露光装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例にかかる投影露光装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例にかかる投影露光装置の構
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
【図４】第３実施例における制御系のブロック図であ
る。
る。
【図５】本発明の第４実施例にかかる投影露光装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
１、５１ 照明光学系
２、５２、５６ プリズム
３、５３、５７ 正レンズ
４ 平面反射鏡
５４、５８ 凹面反射鏡
５５ 視野絞り
１０１ マスク
１０２ プレート
１０３ ステージ
１１、５９ 光検出器
２１、６１ データテーブル
２２、６２ 制御系
２３、６３ 駆動系
４１ マスク
４２ ビームスプリッター
４３ １／４波長板
４４ 凹面反射鏡
４５ ウエハ
４６ 光検出器
Ｇ１ 負レンズ群
Ｇ２ 正レンズ群
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｅ
５１７
５２６Ｚ
Claims (8)
- 【請求項１】 パターンが形成された第１の基板を照明
するための照明光学系と、前記第１の基板上に形成され
たパターンの像を第２の基板上に形成するための投影光
学系とを備えた投影露光装置において、 前記投影光学系は、正屈折力を有する屈折系と、該屈折
系と共軸に位置決めされた反射鏡とを有し、 前記第１の基板を介した前記照明光学系からの光のうち
前記反射鏡を透過した光を検出するための光検出手段
と、 前記光検出手段の出力に応じて前記第１の基板および前
記第２の基板と前記投影光学系との合焦状態を調整する
ための調整手段とを備えていることを特徴とする投影露
光装置。 - 【請求項２】 前記調整手段は、前記光検出手段の出力
に基づいて求めた前記投影光学系の焦点位置の変動に応
じて前記第１の基板および前記第２の基板のうち少なく
とも一方の基板を前記投影光学系に対して移動させるこ
とを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。 - 【請求項３】 前記調整手段は、前記反射鏡を透過した
前記光の光量と前記投影光学系の焦点位置変動量との関
係を示すデータテーブルを備え、該データテーブルを参
照して前記合焦状態を調整することを特徴とする請求項
１または２に記載の投影露光装置。 - 【請求項４】 前記調整手段は、前記光検出手段の出力
に基づいて求めた前記投影光学系の焦点位置の変動を補
正するために前記投影光学系の焦点位置を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。 - 【請求項５】 前記投影光学系は、前記第１の基板上に
形成されたパターンの中間像を形成するための第１部分
光学系と、前記中間像からの光に基づいて前記第２の基
板上に前記パターンの二次像を再形成するための第２部
分光学系とを備え、 前記第１部分光学系および前記第２部分光学系は、正屈
折力を有する屈折系と、該屈折系と共軸に位置決めされ
た反射鏡とをそれぞれ有し、 前記光検出手段は、前記第１部分光学系中の反射鏡およ
び前記第２部分光学系 中の反射鏡のうち少なくとも一方
の反射鏡を透過した光を検出 することを特徴とする請求
項１乃至４のいずれか１項に記載の投影露光装置。 - 【請求項６】 前記投影光学系は、前記第１の基板に形
成されたパターンの等倍像を前記第２の基板上に形成す
るための複数のテレセントリックな投影光学ユニットか
らなり、 前記複数の投影光学ユニットの各々は、正屈折力を有す
る屈折系と、該屈折系と共軸に位置決めされた反射鏡と
をそれぞれ有し、 前記光検出手段は、前記複数の投影光学ユニット中の各
反射鏡を透過した光をそれぞれ検出し、 前記投影光学系に対して前記第１の基板および前記第２
の基板を相対的に移動させて前記第１の基板上に形成さ
れたパターンを前記投影光学系を介して前記第２の基板
上に投影露光する ことを特徴とする請求項１乃至５のい
ずれか１項に記載の投影露光装置。 - 【請求項７】 前記反射鏡の反射面は誘電体多層膜で形
成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
か１項に記載の投影露光装置。 - 【請求項８】 パターンが形成された第１の基板を照明
し、前記第１の基板上に形成されたパターンの像を投影
光学系を用いて第２の基板上に形成する投影露光方法に
おいて、 前記第１の基板を介した照明光のうち、前記投影光学系
中の反射鏡を透過した光を検出する検出工程と、 該検出工程による検出結果に応じて前記第１の基板およ
び前記第２の基板と前記投影光学系との合焦状態を調整
する合焦状態調整工程とを備えることを特徴とする投影
露光方法。
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