JPH02181416A - 縮小投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は縮小投影露光装置に係り、特に高微細化、高歩
留化および量産化に好適な縮小投影露光装置に関する。

〔従来の技術〕

周知のごとく、縮小投影露光装置における。高微細化、
高歩留化および量産化は、超ＬＳＩに不可欠であり、こ
の要求は強くなる一方である。

従来の縮小投影露光装置では、露光光が縮小レンズに一
部吸収され、これが熱となり、レンズ温度が変化し、レ
ンズ特性変化をもたらす点については配慮されていなか
った。そのため、レンズ温度が不安定すなわち、レンズ
特性が不安定な状態で、ウェーハ露光を行なっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、高微細化、高歩留化および量産化が
進むうちに次のような問題が生じてきた。

すなわち、露光開始後、レンズ温度が安定化するまえに
、露光したウェーハは、レンズ特性不安定のため、フォ
ーカスずれ、縮小比変化、パターン精度不良等で不良と
なり、歩留も悪くしていた。

また、高微細化、高歩留化および量産化がさらに進むに
ともなって、この種の不良は多くなる。さらに、高微細
化のため、露光光をｇ線（波長４３６ｎｍ）からｉ線（
波長３６５ｎｍ）へと短波長化すると、露光開始直後の
レンズ特性変化はさらに大きくなり、不良も多くなる。

これは、露光光がｇ線からｉ線になると、レンズの透過
率は、８０％程度から６０％程度へと減少し、露光開始
直後のレンズ温度変化は大きくなり、レンズ特性変化も
大きくなり、安定化までの時間も長くなるためである。

一方、レティクル上の回路パターン等によるレティクル
透過率の差異や露光光の照射量によって。

露光光照射が進むにつれ、レンズ温度上昇が飽和して安
定化する温度も、異なってくる。レンズ性能に対する要
求は高微！ｌｌ化が進むにつれて、高まる一方であり、
レンズ特性を最適に保つためには。

露光時のレンズ温度を常に最適温度に保つことが必要に
なってくる。しかし、従来は露光時のレンズ温度の上昇
について配慮されておらず、レンズ特性を最適に保つこ
とができなかった。

以上、これらの問題は、高微細化、高歩留化および量産
化を阻害する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、縮
小レンズに照射される露光光の照射量を検出する手段を
設けて、この露光光の照射量の検出値に基づいて、縮小
レンズの温度を最適温度に制御し、レンズ特性を最適特
性に安定化させることにより、高微細化、高歩留化およ
び量産イしに好適な縮小投影露光装置を提供するもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ウェーハを載置してステップ送りするウェ
ーハステージと、このウェーハステージを駆動するステ
ージ制御部と、前記ウェーハステージ上に配置された縮
小レンズと、この縮小レンズ上方に配置されたレティク
ルと、このレティクル上の回路パターンを前記ウェーハ
上に転写する露光光の光源と、この露光光の照射を制御
するシャッタを駆動するシャッタ制御部とを具備する縮
小投影露光装置において、前記縮小レンズに照射される
露光光の照射量を検出する手段として、レンズ温度検出
部によるレンズ温度検出または、レティクルでの露光光
の透過率検出部を設け、この検出値に基づいて、縮小レ
ンズの温度を最適温度に制御し、レンズ特性を最適特性
に安定化させることにより、達成される。

〔作用〕

縮小レンズに露光光が照射されると、露光光の一部はレ
ンズに吸収されて熱となり、レンズ温度を変化させ、レ
ンズ特性変化が生じる。これは露光光照射開始直後の初
期でのレンズ温度変化が大きな時期で顕著となり、露光
光照射が進むうちにレンズ温度は飽和して安定化し、レ
ンズ特性も安定化する。さらに、この安定化するレンズ
温度は、単位時間に縮小レンズに照射される露光光の照
射量によっても、異なってくる。これは、レティクル上
の回路パターン等によるレティクル透過率の差異や単位
時間当りの露光光の照射量によって、生じる。

そこで、縮小レンズに照射される露光光の照射量を検出
する手段として、レンズ温度検出部によるレンズ温度検
出または、レティクルでの露光光の透過率検出部を設け
、この検出値に基づいて、縮小レンズ温度変化の検出ま
たは予測を行ない、これにより、縮小レンズ温度を最適
温度に制御する。それによって、縮小レンズは、露光開
始から露光終了までも、常に最適温度に制御されるよう
になり、レンズ特性を最適に保つことができるようにな
るので、高微細化、高歩留化および量産化が達成できる
。

ここで、縮小レンズに照射される露光光の照射量を検出
する手段としてのレティクル透過率検出部は、縮小レン
ズに露光光が照射される以前に、露光光の照射量を検出
できるため、露光光照射後に生じる縮小レンズ温度変化
を予測でき、この予測値により、縮小レンズの温度制御
に予測制御を付加でき、最適温度制御を、より容易で高
精度化高速化を可能とし、非常に効果が大きい。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明による縮小投影露光装置の一
実施例を説明する。

まず、本発明による縮小投影露光装置の一実施例を示す
概ＤＪ８構成図を第２図に示す、同図において、光源、
たとえば水銀ランプ１からの光は、シャッタ２１で照射
を制御され、レティクル３を透過し縮小レンズ４で縮小
され、ウェーハステージ５１上のウェーハ６上に、前記
レティクル３のパターンを結像させる。

前記シャッタ２１はシャッタ制御部２２で駆動され露光
光の照射を制御する。前記ウェーハステージ５１はステ
ージ制御部５２で駆動されるようになっている。また、
縮小レンズに照射される露光光の照射量を検出する手段
として、レンズ温度検出部８または、レティクル透過率
検出部１０を具備する。さらに、縮小レンズ４の温度を
制御するレンズ温度制御部９を具備する。レンズ温度検
出部８の信号またはレティクル透過率検出部１０の信号
は全体制御部７に入力処理され、シャッタ制御部２２．
ステージ制御部５２およびレンズ温度制御部９は、全体
制御部７で制御されるようになっている。

このような装置において、制御機構の構成について第１
図を用いて説明する。第２図と同様に、第１図において
、光源、たとえば水銀ランプ１からの露光光は、シャッ
タ２１で照射を制御され。

レティクル３を透過し縮小レンズ４で縮小され、ウェー
ハステージ５１上のウェーハ６上に、１′＋θ記レテイ
クル３のパターンを結像させる。

前記シャッタ２１はシャッタ制御部２２で駆動され、露
光光の照射を制御する。前記ウェーハステージ５１はス
テージ制御部５２で駆動されるようになっている。縮小
レンズ４の温度はレンズ温度制御部９で制御される。レ
ンズ温度検出部８または、レティクル透過率検出部１０
からのそれぞれの検出信叶であるレンズ温度またはレテ
ィクル透過率は、全体制御部７のコンピュータに入力さ
れて処理され、縮小レンズに照射される露光光の照射量
を検出し、縮小レンズ温度変化の検出または予測を行な
うことができる。この値に基づいて全体制御部７はレン
ズ温度制御部を制御し、縮小レンズ温度を最適温度に制
御できる。

ここで、縮小レンズに照射される露光光の照射量を検出
する手段としてのレティクル透過率検出部は、縮小レン
ズに露光光が照射される以前に。

露光光の照射量を検出できるため、露光光照射後に生じ
る縮小レンズ温度変化を予測でき、この予測値により、
縮小レンズの温度制御部に予測制御を付加でき、最適温
度制御を、より容易で高精度化、高速化を可能とし、非
常に効果が大きい。

縮小レンズの温度制御を行なわない場合、縮小レンズ４
に露光光が照射されると、露光光の一部はレンズに吸収
されて熱となり、レンズ温度を変化させ、レンズ特性変
化が生じる。これは、露光光照射開始直後の初期でのレ
ンズ温度変化が大きな時期で顕著となり、露光光照射が
進むうちに、レンズ温度は飽和して安定化し、レンズ特
性も安定化する。さらに、この安定化するレンズ温度は
、単位時間に縮小レンズに照射される露光光の照射量に
よっても、異なってくる。これはレティクル上の回路パ
ターン等によるレティクル透過率の差異や単位時間当り
の露光光の照射量によって、生じる。

ここで、レンズ温度制御をしない場合とした場合のレン
ズ特性変化の一例として、ベストフォーカスレベル変動
を第３図に示す。第３図は、縮小レンズに露光光照射開
始直後からウェーハ露光を行なった場合の、ウェーハ毎
のベストフォーカスレベル変動を示したものである。レ
ンズ温度制御しない場合は、使用レティクルの透過率が
大、中。

小と３種類のそれぞれの場合で、安定化するまでの時間
および安定化レベルが、それぞれ異なる。

レティクルの透過率は、主にレティクルに描かれたパタ
ーンの透過部の占有面積がほぼきまる。

レンズ温度制御しない場合、露光光照射開始直後の初！
ｔｌ１時は、レンズ温度変化が大きく、ベストフォーカ
スレベルの変化も大きい。しかし、露光光照射が進むと
、レンズ温度が飽和して安定化し、ベストフォーカスレ
ベルも安定化する。ただしレティクル透過率の差異によ
り、安定化レベルおよび安定化に要する時間が異なる。

レティクル透過率が太きいと、縮小レンズへの露光光の
照射量も大きくなり、縮小レンズ特性安定化時点も遅れ
るし、安定化レベルも異なる。

レンズ性能に対する要求は高微細化が進むにつれて、高
まる一方であり、レンズ特性を最適に保つためには、さ
らに安定化レベルも最適値レベルにしなければならない
。

ここで、本発明のレンズ温度の最適温度制御を実施する
と、縮小レンズへの露光光の照射量を検出でき、露光に
より生じる縮小レンズの温度変化の検出または予測が可
能となり、これにより、縮小レンズ温度を最適温度に制
御することができる。

それによって、縮小レンズは露光開始から露光終了まで
も、常にｉ適温度に制御できるようになり、レンズ特性
仕最適に保つことができる。この場合のベストフォーカ
スレベル変動は、第３図において、レンズ温度制御した
場合の特性で示される。

このように１本発明のレンズ温度の最適温度制御を実施
すると、縮小レンズを常に最適温度に制御できるように
なり、レンズ特性を最適に保つことができる。

なお、ここで述べたレティクル透過率検出部には、レテ
ィクル透過光を測定するタイプと、レティクル上の回路
パターンであるクロ１１部を険出するタイプとがある。

レティクル透過光を測定するタイプは、光源またとえば
水銀ランプからの照射光のうち、レティクルを透過する
光を照度センサで測定する。一方、クロム部を検出する
タイプは水銀ランプからの照射光を必要とせず、ＣＯＤ
イメージセンサやＭＯＳイメージセンサで、レティクル
上のクロム領域部パターンを検出して、レティクルの透
過率を求めることができる。

また、縮小レンズ４の周辺の構成部を第４図に示す。通
常、縮小レンズ４は、複数個のレンズ４１から構成され
ている。レンズ温度検出部の温度センサ４２は、１個と
は限らず、縮小レンズ内の温度分布を測定して、縮小レ
ンズの各部位を最適温度に制御するために、複数個を配
置する。

ここで、温度センサは、配置部の温度を直接検出するセ
ンサ、たとえば熱電対やサーミスタのような接触形のセ
ンサ、または非接触形で温度放射を計ｄ１１１する熱線
放射温度センサ、たとえばＩ　ｎＳｂのような赤外線領
域に高い感度をもつ半導体光電変換器を配置する。後者
の熱線放射温度センサは、物体から放射される赤外線を
計測するセンサで。

非接触で、レンズ表面の温度を計測できる。熱線放射温
度センサを小さなマトリックス状に配置してここに、レ
ンズ表面の像を結像させると、レンズ表面の温度分布を
サーモグラフのように、検出することができる。ここで
、熱線放射温度センサをラインセンサタイプにして、こ
こにレンズ表面の像を走査させてもよい。

このようにして、縮小レンズを最適温度に保つために、
縮小レンズ内の各レンズおよびその周辺の温度分布を測
定することができるが、この検出温度分布または、レテ
ィクル透過率検出部１０で検出した透過率に基づいて、
縮小レンズを常に最適温度に制御するために、第４図に
示すように５温度制御素子４３を複数個独立に配置し、
各素子をそれぞれ個別にレンズ温度制御部９で制御する
。

ここで、温度制御素子４３は、たとえば、ヒータ。

ヒートパイプ、ペルチェ効果応用素子または、熱電素子
等で、露光光を縮小レンズに照射したｊん合の各部の最
小温度からのずれ量をなくすように制御される。温度制
御素子の配置は、レンズの温度特性に依存するが、鏡筒
外部または、鏡筒、内部に複数個独立に配置し、応答時
間と温度制御精度条件により、決めることができる。

このように、縮小レンズを常に最適温度に制御できるよ
うになり、レンズ特性を最適に保つことができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、縮小レンズを常
に最適温度に制御できるようになり、レンズ特性を常に
最適とすることができるので、高微細化、高歩留化およ
び量産化に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による縮小投影露光装置の一実施例を示
す縮小投影露光装置の制御機構の構成図、第２図は本発
明による縮小投影露光装置の一実施例を示す概略構成図
、第３図は縮小レンズ特性の変動例と改善例を示す図、
第４図は縮小レンズ周辺の構成図を示す。 ■・・・光源（水銀ランプ）、３・・・レティクル、４
・・・縮小レンズ、６・・・ウェーハ、７・・・全体制
御部、８・・・レンズ温度検出部、９・・・レンズ温度
制御部、１０・・・レティクル透過率検出部、２１・・
・シャッタ、２２・・・シャッタ制御部、４１−・・レ
ンズ温度センサ、４２・・・温度制御素子、５１・・・
ウェーハステージ、５２・・・ステージ制御部。 第１図 ワ 第２図 第３図 第　４　し」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウェーハ等を載置してステップ送りをするウェーハ
   ステージと、このウェーハステージを駆動するステージ
   制御部と、前記ウェーハステージ上方に配置された縮小
   レンズと、この縮小レンズ上方に配置されたレテイクル
   と、このレテイクル上の回路パターンを前記ウェーハ上
   に転写する露光光の光源と、この露光光の照射を制御す
   るシャッタと、このシャッタを駆動するシャッタ制御部
   とを具備する縮小投影露光装置において、前記縮小レン
   ズに照射される露光光の照射量を検出する手段を有し、
   この露光光の照射量の検出値に基づき、前記縮小レンズ
   の温度を最適温度に制御したことを特徴とする縮小投影
   露光装置。 ２、該露光光の照射量を検出する手段が、レンズ温度検
   出部であり、この検出温度により、前記縮小レンズの温
   度を最適温度に制御することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の縮小投影露光装置。 ３、該露光光の照射量を検出する手段が、該レテイクル
   での露光光の透過率検出部とレンズ温度検出部とであり
   、この透過率に基づいて、縮小レンズへの露光光の照射
   量の予測値を求め、この予測値と検出レンズ温度により
   、前記縮小レンズの温度を最適温度に制御することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の縮小投影露光装置
   。