JPH04142727A - 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）） 本発明は投影露光装置に関し、特にＩＣ１ＬＳＩ等の半
導体素子を製造する際にレチクル面上の電子回路パター
ンをウニ八面上に投影光学系により投影するときの投影
光学系を構成するレンズの露光光の熱吸収による温度上
昇を防止し、光学性能を良好に維持し、高精度な投影パ
ターン像が得られる投影露光装置に関するものである。

（従来の技術） 従来よりＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子製造用の投影露光
装Ｗ（アライナ−）においては非常に高い組立積度と光
学性能が要求されている。

このうちレチクル面上の電子回路パターンをウニ八面上
に所定倍率で投影する投影光学系の光学性能は特に重要
となっている。投影光学系の光学性能に悪影響を及ぼす
一要因に投影光学系を構成するレンズの露光時における
露光光の熱吸収による温度上昇に伴う材質の屈折率変化
がある。特開昭６０−７８４５６号公報ではこのような
要因による投影光学系の温度上昇を防止した投影露光装
置を提案している。

第６図は同公報で提案されている投影露光装置の要部概
略図である。

同図において６２はレチクルであり照明系６１からの露
光光により照明されている。６３は投影光学系であり、
レチクル６２面上の電子回路パターンをウェハーチャッ
ク６４に保持されたウェハ６５面上に所定倍率で投影し
ている。６６はウェハステージでありウェハチャック６
４を載置している。

投影光学系６３は保持部材で保持された複数のレンズＬ
１〜Ｌ５をレンズ鏡筒６３ａ内に収納して構成されてい
る。そして隣接する２つのレンズで形成されるレンズ空
間はレンズ鏡筒６３ａの一部に設けた通気孔６３ｂによ
って各々外界に開放されている。そして通気孔６３ｂの
一部にタクト６７を設け、送風機１０４よりレンズ空間
内に空気をエアフィルタ６８を介して注入している。

これによって各レンズを空冷し、露光光による熱吸収に
よる温度上昇を防止している。そして例えばレンズの材
質の屈折率の変化を防止して投影光学系の光学性能を良
好に維持している。

尚、同図においては２つのレンズＬ４、Ｌ５で形成され
るレンズ空間は０−リング等によって外界に対して密封
されている。そして該レンズ空間内の気圧を圧力制御部
７０により管７０ａを介して調整することにより温度変
化に伴う投影光学系６３の光学性能を調整している。

（発明が解決しようとする問題点） 第６図に示す従来の投影光学系を構成する各レンズの温
度上昇を防止する空冷手段は各レンズ空間内に気体を注
入する為の通気孔をレンズ鏡筒の複数位置に設けなけれ
ばならずレンズ鏡筒構造が弱体化し、又レンズ鏡筒の加
工も複雑化してくるという問題点があった。

又、気体のレンズ空間内の１つの通風路で２つのレンズ
面しか空冷することができず、この為投影光学系のレン
ズ枚数が多くなるにつれて、通風路の数も多くなり、そ
れに伴い大きなタクトか必要となり装置全体が大型化し
てくるという問題点かあった。

本発明は投影光学系を構成する各レンズ、又は／及びレ
ンズ保持部材、そしてレンズｍ筒構造等を適切に構成す
ることにより、簡易な構成により、レンズ鏡筒構造を弱
めることなく、又装置全体の大型化を防止しつつ複数の
レンズを効率的に空冷することができ、高い結像性能で
パターン像の投影露光が出来る投影露光装置の提供を目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の投影露光装置は、照明系で照明された第１物体
面上のパターンを投影光学系により第２物体面上に投影
し露光する投影露光装置において、該投影光学系は複数
のレンズを有し、該複数のレンズは各々保持部材で保持
され複数のレンズ空間を形成してレンズ鏡筒内に収納さ
れており、このうち少なくとも一部の隣接する２つのレ
ンズ空間は該保持部材の一部又はレンズの一部に設けた
開口部で連通されており、該レンズ空間に対応するレン
ズ鏡筒の一部に設けた通気孔に連結して空調手段を設け
、該空調手段を利用して該レンズ空間内に気体を注入又
は該レンズ空間内の気体を吸収したことを特徴としてい
る。

前記空調手段としては例えば前記レンズ空間内の温度に
比へて低温度の気体を前記レンズ空間内に注入している
ことを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の要部概略図である。

同図において２はレチクルであり、その面上には電子回
路パターンが形成されている。２ａはレチクルチャック
であり、レチクル２を吸着保持している。４は照明系で
あり、光源手段として例えばエキシマレーザ、超高圧水
銀灯等を有し、レチクル２面上の電子回路パターンを露
光光で均一な照度分布で照明している。

１は投影光学系であり、照明系４からの露光光で照明さ
れたレチクル２面上の電子回路パターンを所定倍率（例
えば１１５又は１／１０）てウェハ３面上に投影してい
る。

ウェハ９はその面上にレジスト等の感光材料が塗布され
ている。５はウェハチャックであり、ウェハ９を吸着保
持している。６はウェハステージであり、ウェハチャッ
ク５を所定面内（ＸＹ千部面内に駆動している。

同図ではレチクル２とウェハ３を所定の関係となるよう
に位置決めした後、シャッター手段（不図示）を開閉し
、レチクル２面上の電子回路パターンをウェハ３面上に
投影露光している。その後、ウェハ３をウェハステージ
６により所定量Ｘ−Ｙ平面内に駆動させて、ウェハ３の
他の領域を順次同じように投影露光するようにした所謂
ステップアントリピート方式を採用している。

本実施例における投影光学系１は複数のレンズ（Ｌｌ〜
Ｌ５）を有し、該複数のレンズ（Ｌｌ〜Ｌ５）は各々保
持部材１ａと押え環１ｅで保持されて、複数のレンズ空
間を形成してレンズ鏡筒１ｂ内に収納されている。

このうち保持部材１ａの一部（又はレンズのコバ等の存
効領域外の一部）には少なくとも１つの開口部１ｃか設
けられており、これにより隣接する２つのレンズ空間を
連通している。同図ではレンズＬ１からレンズＬ５で形
成される各レンズ空間を各レンズ毎左右交互に形成した
開口部１ｃにより連通している。

尚、複数の保持部材１ａに各々開口部１ｃを設けるとき
は、該開口部１ｃか保持部材１ａの周囲に、例えば等間
隔で並ぶようにしている。同図では１８０度の間隔をお
いて設けている。

この他本実施例においては第２図に示すように開口部１
ｃをレンズコバの一部で保持部材１ｂで保持されない領
域１１を設けて形成し、それ以外のレンズコバは保持部
材１ｂとて隙間か出来ないように接着剤等で充填して構
成しても良い。

レンズ（Ｌｌ〜Ｌ５）と保持部材１ａの開口部Ｉｃを除
く接合領域は隙間（空気か流通する程度の隙間）が生じ
ないように接着剤等で充填している。

又、同図ではレンズＬ５の保持部材１ａの周囲には接着
剤を挿着させており、これによりレンズＬ４とレンズＬ
５て形成されるレンズ空間と下方の空間か連通しないよ
うにしている。

レンズ鏡筒１ｂの一部には通気孔１ｄが設けられており
、この通気孔１ｄには管８が装着され、吸引ポンプ（真
空ポンプ）等から成る空調手段９に連結されている。そ
して空調手段９により一部のレンズ空間から空気（気体
）を吸入し、各レンズ空間内に外部から空気か蛇行しな
がら流れるようにしている。これにより各レンズ表面を
空冷し、各レンズの露光光の熱吸収による温度上昇を防
止している。

特に本実施例では各レンズの温度上昇に伴う材質の屈折
率の変動を防止し、投影光学系の結像性能の変動を良好
に防止している。

本実施例では保持部材１ａに設けた開口部１ｃによりレ
ンズ鏡筒１ｂ内に１つの通風路が形成されるようにし、
これによりレンズ鏡筒構造を弱めることなく各レンズの
温度上昇を効果的に防止している。

第３図〜第５図は本発明の第２〜第４実施例の要部概略
図である。図中第１図で示した要素と同要素には同符番
を付している。

第３図に示す第２実施例では第１図の第１実施例に比へ
て空調手段として送風器３１を用いている点が異なる。

送風器３１によりレンズ鏡筒内の各レンズ空間内にレン
ズ鏡筒１ｂの一部に設けた通気孔１ｄを介して各レンズ
空間内の温度より低温度の気体を注入している。これに
より各レンズ面を空冷している。

第４図に示す第３実施例ではレンズ鏡筒１ｂ内に形成さ
れるレンズ空間を外気より密封している。そしてレンズ
鏡筒１ｂの一部に設けた通気孔Ｉｄｌから吸引ポンプ９
でレンズ空間内から高温度の気体（空気）を吸引してい
る。そして該高温度の気体を熱交替器４２で冷却した後
、レンズ鏡筒１ｂに設けた通砥孔１ｄ２から該冷却した
気体を注入している。これにより外部に高温度の空気を
放出しないようにしている。

第２、第３実施例ではレンズ空間内に注入する気体とし
ては空気の他に単一の気体又は一定の混合比の混合気体
であっても良い。

第５図に示す第４実施例ではレンズ鏡筒１ｂに２つの通
気孔１ｄ１．１ｄ２を設けて２系統の流路を形成して、
各々の通気孔１ｄｌ、１ｄ２より空調手段９で空気を吸
引し又は前記レンズ空間より低温度な空気（気体）を注
入している。これにより例えば露光光の吸収率か高く、
温度上昇率の高いレンズを他のレンズに比へて効果的に
冷却するようにしている。

（発明の効果） 本発明によれば断連したように投影光学系内で形成され
るレンズ空間のうち隣接するレンズ空間をレンズ保持部
材の一部又はレンズの一部に設けた開口部を介して連通
させると共にレンズ鏡筒の一部に設けた通気孔を介して
空調手段によりレンズ空間内から空気を吸引又はレンズ
空間の温度に比へ低温な空気（気体）を注入することに
よりレンズ鏡筒構造を弱めることなく、光学性能を良好
に維持することかできる投影露光装置を達成することか
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部概略図、第２図は第
１図の一部分の他の実施例の概略図、第３〜第５図は本
発明の第２〜第４実施例の要部概略図、第６図は従来の
投影露光装置の要部概略図である。 図中１は、投影光学系、２はレチクル、３はウェハ、４
は照明系、５はウェハーチャック、６はウェハステージ
、８は管、９は空調手段、４２は熱交換器、１ａはレン
ズ保持部材、１ｂはレンズ鏡筒、１ｃは開口部、ｌｄ、
ｌｄｌ、１ｄ２は通気孔、である。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）照明系で照明された第１物体面上のパターンを投
   影光学系により第２物体面上に投影し露光する投影露光
   装置において、該投影光学系は複数のレンズを有し、該
   複数のレンズは各々保持部材で保持され複数のレンズ空
   間を形成してレンズ鏡筒内に収納されており、このうち
   少なくとも一部の隣接する２つのレンズ空間は該保持部
   材の一部又はレンズの一部に設けた開口部で連通されて
   おり、該レンズ空間に対応するレンズ鏡筒の一部に設け
   た通気孔に連結して空調手段を設け、該空調手段を利用
   して該レンズ空間内に気体を注入又は該レンズ空間内の
   気体を吸収したことを特徴とする投影露光装置。
2. （２）前記空調手段は前記レンズ空間内の温度に比べて
   低温度の気体を前記レンズ空間内に注入していることを
   特徴とする請求項１記載の投影露光装置。