JPH05144701A - 投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 - Google Patents
投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法Info
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- JPH05144701A JPH05144701A JP3334438A JP33443891A JPH05144701A JP H05144701 A JPH05144701 A JP H05144701A JP 3334438 A JP3334438 A JP 3334438A JP 33443891 A JP33443891 A JP 33443891A JP H05144701 A JPH05144701 A JP H05144701A
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- G03F7/70591—Testing optical components
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
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- G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
- G03F7/70891—Temperature
Abstract
(57)【要約】
【目的】 露光光吸収による熱的変化に伴う光学特性の
変動を補正し、高解像度の投影パターン像が得られる投
影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法を得
ること。 【構成】 第１物体２面上のパターンを投影光学系１に
より第２物体面３上に投影露光する際、該投影光学系を
構成する少なくとも１つのレンズの熱的変化による形状
変化に関する情報を形状測定手段１１で測定し、該形状
測定手段からの信号に基づいて該投影光学系の光学特性
の変化を調整手段で調整したこと。
変動を補正し、高解像度の投影パターン像が得られる投
影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法を得
ること。 【構成】 第１物体２面上のパターンを投影光学系１に
より第２物体面３上に投影露光する際、該投影光学系を
構成する少なくとも１つのレンズの熱的変化による形状
変化に関する情報を形状測定手段１１で測定し、該形状
測定手段からの信号に基づいて該投影光学系の光学特性
の変化を調整手段で調整したこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置及びそれを
用いた半導体素子の製造方法に関し、特にＩＣ、ＬＳＩ
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
パターンを投影光学系（投影レンズ）によりウエハ面上
に投影するとき、該投影光学系を構成するレンズが露光
光を吸収し、温度が上昇して光学特性が変化したときの
該光学性能の変化を良好に調整し、高精度な投影パター
ン像が得られるようにしたものである。
用いた半導体素子の製造方法に関し、特にＩＣ、ＬＳＩ
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
パターンを投影光学系（投影レンズ）によりウエハ面上
に投影するとき、該投影光学系を構成するレンズが露光
光を吸収し、温度が上昇して光学特性が変化したときの
該光学性能の変化を良好に調整し、高精度な投影パター
ン像が得られるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子製
造用に高解像力、高スループット化が比較的容易な投影
露光装置（アライナー）が多く用いられている。この投
影露光装置では１回の露光によりウエハ面全体にパター
ン像を形成する一括露光方式に比べ、１回の露光が終了
する毎にウエハを移動しながら他の領域を露光し、この
ような露光を順次複数回繰り返すことにより、ウエハ面
全体にパターン像を形成していくステップアンドリピー
ト露光方式が多く用いられている。
造用に高解像力、高スループット化が比較的容易な投影
露光装置（アライナー）が多く用いられている。この投
影露光装置では１回の露光によりウエハ面全体にパター
ン像を形成する一括露光方式に比べ、１回の露光が終了
する毎にウエハを移動しながら他の領域を露光し、この
ような露光を順次複数回繰り返すことにより、ウエハ面
全体にパターン像を形成していくステップアンドリピー
ト露光方式が多く用いられている。
【０００３】このとき投影光学系はレチクル面上の電子
回路パターンをウエハ面上に所定の投影倍率、例えば１
／５又は１／１０で縮小投影している。最近の投影露光
装置では半導体素子の高集積化に対応して露光光の短波
長化及び投影光学系の高ＮＡ化等が図られている。
回路パターンをウエハ面上に所定の投影倍率、例えば１
／５又は１／１０で縮小投影している。最近の投影露光
装置では半導体素子の高集積化に対応して露光光の短波
長化及び投影光学系の高ＮＡ化等が図られている。
【０００４】一般に投影光学系の高ＮＡ化を図ろうとす
ると焦点深度が浅くなってくる。又回路パターンの微細
化を図ろうとするとレチクルとウエハとを高精度に位置
合わせをすることが必要となってくる。
ると焦点深度が浅くなってくる。又回路パターンの微細
化を図ろうとするとレチクルとウエハとを高精度に位置
合わせをすることが必要となってくる。
【０００５】特に投影露光装置において半導体素子の高
集積化を図ろうとすると投影光学系に対しては次のよう
な問題点が生じてくる。
集積化を図ろうとすると投影光学系に対しては次のよう
な問題点が生じてくる。
【０００６】（イ）投影光学系の焦点位置の変動 投影光学系を構成するレンズが露光光の一部を吸収し、
熱的変化を生じ、焦点位置が例えば図５に示すように時
間経過と共に変化してくる。図７は露光工程による時間
経過により実線の光束５１が点線の光束５２の如く変化
し、焦点位置が変動した状態を示している。
熱的変化を生じ、焦点位置が例えば図５に示すように時
間経過と共に変化してくる。図７は露光工程による時間
経過により実線の光束５１が点線の光束５２の如く変化
し、焦点位置が変動した状態を示している。
【０００７】一般に図５に示すように露光開始の時間の
経過と共に焦点位置の変動量は増大し、時刻ｔ1 で定常
状態に達した後、時刻ｔ2 で露光を終了したとすると今
度は時間の経過と共に焦点位置の変動量は減少し、最終
的に時刻ｔ3 で初期の状態に戻ってくる。焦点位置の変
動は変動量が小さいときには問題ないが、変動量が投影
光学系の焦点深度の範囲を超えてくると大きな問題とな
ってくる。
経過と共に焦点位置の変動量は増大し、時刻ｔ1 で定常
状態に達した後、時刻ｔ2 で露光を終了したとすると今
度は時間の経過と共に焦点位置の変動量は減少し、最終
的に時刻ｔ3 で初期の状態に戻ってくる。焦点位置の変
動は変動量が小さいときには問題ないが、変動量が投影
光学系の焦点深度の範囲を超えてくると大きな問題とな
ってくる。
【０００８】（ロ）投影光学系の結像倍率の変動 投影光学系を構成するレンズが露光光の一部を吸収し、
熱的変化を生じ、結像倍率が例えば図６に示すように時
間経過と共に変化してくる。図８は時間経過により実線
のパターン５３が点線のパターン５４の如く変化した状
態、即ち結像倍率が変化した状態を示している。
熱的変化を生じ、結像倍率が例えば図６に示すように時
間経過と共に変化してくる。図８は時間経過により実線
のパターン５３が点線のパターン５４の如く変化した状
態、即ち結像倍率が変化した状態を示している。
【０００９】一般に図６に示すように時刻ｔ0 で露光開
始をしたとすると時間の経過と共に結像倍率の変化量は
増大し、時刻ｔ1 で定常状態に達した後、時刻ｔ2 で露
光を終了したとすると、今度は時間の経過と共に結像倍
率の変化量は減少してくる。そして最終的に時刻ｔ3 で
初期の状態に戻る。この結像倍率の変動は回路パターン
の重ね合わせ誤差に直接影響し、微細な回路パターンを
焼き付ける場合には大きな問題となってくる。
始をしたとすると時間の経過と共に結像倍率の変化量は
増大し、時刻ｔ1 で定常状態に達した後、時刻ｔ2 で露
光を終了したとすると、今度は時間の経過と共に結像倍
率の変化量は減少してくる。そして最終的に時刻ｔ3 で
初期の状態に戻る。この結像倍率の変動は回路パターン
の重ね合わせ誤差に直接影響し、微細な回路パターンを
焼き付ける場合には大きな問題となってくる。
【００１０】従来は（イ）の焦点位置の変動に対しては
ウエハを載置しているウエハステージを投影光学系の光
軸方向に移動させてウエハと投影光学系との間隔を焦点
位置の変動に応じて調整して補正していた。
ウエハを載置しているウエハステージを投影光学系の光
軸方向に移動させてウエハと投影光学系との間隔を焦点
位置の変動に応じて調整して補正していた。
【００１１】又（ロ）の結像倍率の変動に対しては投影
光学系中の複数のレンズ間隔のうち特定のレンズ間隔を
密閉空間として、該密閉空間内の空気圧を結像倍率の変
動に応じて調整して補正していた。
光学系中の複数のレンズ間隔のうち特定のレンズ間隔を
密閉空間として、該密閉空間内の空気圧を結像倍率の変
動に応じて調整して補正していた。
【００１２】この他、レチクルと投影レンズの間隔、あ
るいは投影レンズを構成する各レンズの間隔を結像倍率
の変動に合わせて調整していた。
るいは投影レンズを構成する各レンズの間隔を結像倍率
の変動に合わせて調整していた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来の投影露光装置で
は投影光学系の焦点位置の変動や結像倍率の変動の補正
を次のような工程を介して行っていた。
は投影光学系の焦点位置の変動や結像倍率の変動の補正
を次のような工程を介して行っていた。
【００１４】即ち、実際のパターン焼付け（パターン投
影露光）作業の前に予め露光開始と共に焦点位置と結像
倍率の光学特性が時間経過と共にどのように変化するか
を測定しておく。そしてそのとき得られる測定データを
時間的にいくつかの点でサンプリングするなり、又はあ
る関数形で近似するなりして求めたデータをメモリ手段
に記憶させておく。
影露光）作業の前に予め露光開始と共に焦点位置と結像
倍率の光学特性が時間経過と共にどのように変化するか
を測定しておく。そしてそのとき得られる測定データを
時間的にいくつかの点でサンプリングするなり、又はあ
る関数形で近似するなりして求めたデータをメモリ手段
に記憶させておく。
【００１５】そして実際にパターン焼付けの作業を行う
ときには露光開示後の時間経過に対応させてメモリ手段
からのデータを用い、経過時間に応じた焦点位置と結像
倍率の補正量を演算により求め、これより焦点位置と結
像倍率の補正を行っている。
ときには露光開示後の時間経過に対応させてメモリ手段
からのデータを用い、経過時間に応じた焦点位置と結像
倍率の補正量を演算により求め、これより焦点位置と結
像倍率の補正を行っている。
【００１６】しかしながらこのような方法はメモリ手段
に記憶した補正用のデータを得た条件と実際のパターン
焼付け条件とが異なると、例えば露光光の強度やレチク
ルの露光光の透過率が異なると補正誤差になってくると
いう問題点が生じてくる。
に記憶した補正用のデータを得た条件と実際のパターン
焼付け条件とが異なると、例えば露光光の強度やレチク
ルの露光光の透過率が異なると補正誤差になってくると
いう問題点が生じてくる。
【００１７】この他、投影光学系の温度変化を温度セン
サーにより測定し、温度センサーからの出力信号を利用
して補正する方法もある。しかしながらこの方法では温
度センサーを投影光学系の光軸付近に設置しなければな
らず温度センサーが露光光の一部を遮光してしまうとい
う問題点があった。
サーにより測定し、温度センサーからの出力信号を利用
して補正する方法もある。しかしながらこの方法では温
度センサーを投影光学系の光軸付近に設置しなければな
らず温度センサーが露光光の一部を遮光してしまうとい
う問題点があった。
【００１８】本発明は投影光学系を構成する一部のレン
ズの露光光の吸収による熱的変化、例えば熱膨張による
形状変化を形状測定手段（レンズ熱膨張測定部）で測定
し、該形状測定手段からの信号を利用することにより、
投影光学系の焦点位置の変動及び結像倍率の変動を高精
度に補正し、高解像力の投影パターン像が得られる投影
露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法の提供
を目的とする。
ズの露光光の吸収による熱的変化、例えば熱膨張による
形状変化を形状測定手段（レンズ熱膨張測定部）で測定
し、該形状測定手段からの信号を利用することにより、
投影光学系の焦点位置の変動及び結像倍率の変動を高精
度に補正し、高解像力の投影パターン像が得られる投影
露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法の提供
を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置
は、第１物体面上のパターンを投影光学系により第２物
体面上に投影露光する際、該投影光学系を構成する少な
くとも１つのレンズの熱的変化による形状変化に関する
情報を形状測定手段で測定し、該形状測定手段からの信
号に基づいて該投影光学系の光学特性の変化を調整手段
で調整したことを特徴としている。
は、第１物体面上のパターンを投影光学系により第２物
体面上に投影露光する際、該投影光学系を構成する少な
くとも１つのレンズの熱的変化による形状変化に関する
情報を形状測定手段で測定し、該形状測定手段からの信
号に基づいて該投影光学系の光学特性の変化を調整手段
で調整したことを特徴としている。
【００２０】この他本発明では、前記投影光学系を構成
するレンズの露光中における熱的変化による光学特性の
変化に関するデータを予め求めてメモリ手段に記憶して
おき、前記調整手段は前記形状測定手段で得られた測定
データと、該メモリ手段に記憶したデータとを利用して
該投影光学系の露光中における光学特性の変化を調整し
ていることを特徴としている。
するレンズの露光中における熱的変化による光学特性の
変化に関するデータを予め求めてメモリ手段に記憶して
おき、前記調整手段は前記形状測定手段で得られた測定
データと、該メモリ手段に記憶したデータとを利用して
該投影光学系の露光中における光学特性の変化を調整し
ていることを特徴としている。
【００２１】又本発明の半導体素子の製造方法として
は、レチクル面上のパターンを投影光学系によりウエハ
面上に投影露光した後、該ウエハを現像処理工程を介し
て半導体素子を製造する際、該投影光学系を構成する少
なくとも１つのレンズの熱的変化による形状変化に関す
る情報を形状測定手段で測定し、該形状測定手段で得ら
れたデータと予め投影光学系の熱的変化による光学特性
の変化に関するデータを求め記憶しておいたメモリ手段
からのデータとを利用して、該投影光学系の露光中にお
ける光学特性の変化を調整した調整工程を利用している
ことを特徴としている。
は、レチクル面上のパターンを投影光学系によりウエハ
面上に投影露光した後、該ウエハを現像処理工程を介し
て半導体素子を製造する際、該投影光学系を構成する少
なくとも１つのレンズの熱的変化による形状変化に関す
る情報を形状測定手段で測定し、該形状測定手段で得ら
れたデータと予め投影光学系の熱的変化による光学特性
の変化に関するデータを求め記憶しておいたメモリ手段
からのデータとを利用して、該投影光学系の露光中にお
ける光学特性の変化を調整した調整工程を利用している
ことを特徴としている。
【００２２】特に本発明では、前記光学特性は焦点位置
の変動又は結像倍率の変動であることを特徴としてい
る。
の変動又は結像倍率の変動であることを特徴としてい
る。
【００２３】
【実施例】図１は本発明の実施例１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、又は
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。
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、又は
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。
【００２４】１は投影光学系（投影レンズ）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１／５又は１／１０）
でウエハ３面上に投影している。
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１／５又は１／１０）
でウエハ３面上に投影している。
【００２５】ウエハ３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はウエハチャックであり、ウエ
ハ３を吸着保持している。６はウエハステージであり、
ウエハチャック５を所定面内（ＸＹ平面内）に駆動して
いる。
料が塗布されている。５はウエハチャックであり、ウエ
ハ３を吸着保持している。６はウエハステージであり、
ウエハチャック５を所定面内（ＸＹ平面内）に駆動して
いる。
【００２６】同図ではレチクル２とウエハ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
エハ３面上に投影露光している。その後、ウエハ３をウ
エハステージ６により所定量Ｘ・Ｙ平面内に駆動させ
て、ウエハ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ドリピート方式を採用して
いる。
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
エハ３面上に投影露光している。その後、ウエハ３をウ
エハステージ６により所定量Ｘ・Ｙ平面内に駆動させ
て、ウエハ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ドリピート方式を採用して
いる。
【００２７】本実施例における投影光学系１は複数のレ
ンズを有し、該複数のレンズは各々保持部材と押え環で
保持されており、少なくとも１つの後述する密閉空間を
形成してレンズ鏡筒内に収納されている。
ンズを有し、該複数のレンズは各々保持部材と押え環で
保持されており、少なくとも１つの後述する密閉空間を
形成してレンズ鏡筒内に収納されている。
【００２８】１１は形状測定手段（レンズ熱膨張測定
部）であり、投影光学系１の一部のレンズが露光光を吸
収したことによる熱的変化、例えば熱膨張による形状変
化に関する情報を測定している。１３はメモリ手段であ
り、予め求めた投影光学系１の熱的変化に伴う光学特性
の変化に関するデータ、例えば焦点位置の変動量や結像
倍率の変動量に関するデータ等を記憶している。
部）であり、投影光学系１の一部のレンズが露光光を吸
収したことによる熱的変化、例えば熱膨張による形状変
化に関する情報を測定している。１３はメモリ手段であ
り、予め求めた投影光学系１の熱的変化に伴う光学特性
の変化に関するデータ、例えば焦点位置の変動量や結像
倍率の変動量に関するデータ等を記憶している。
【００２９】１２は演算手段であり、形状測定手段１１
で得られたレンズの熱膨張量に関する信号を用いて投影
光学系１の焦点位置の変動量及び結像倍率の変動量をメ
モリ手段１３に記憶したデータを利用して求めている。
１４は焦点位置制御手段であり、投影光学系１の焦点位
置の変動を演算手段１２からの信号に基づいてウエハス
テージ６を投影光学系１の光軸方向に移動させて補正し
ている。
で得られたレンズの熱膨張量に関する信号を用いて投影
光学系１の焦点位置の変動量及び結像倍率の変動量をメ
モリ手段１３に記憶したデータを利用して求めている。
１４は焦点位置制御手段であり、投影光学系１の焦点位
置の変動を演算手段１２からの信号に基づいてウエハス
テージ６を投影光学系１の光軸方向に移動させて補正し
ている。
【００３０】１５は結像倍率制御手段であり、投影光学
系１の結像倍率の変動を演算手段１２からの信号に基づ
いて、後述するように投影光学系１の一部に設けた密閉
空間の空気圧を調整して補正している。本実施例では演
算手段１２、焦点位置制御手段１４、そして結像倍率制
御手段１５は調整手段の一要素を構成している。
系１の結像倍率の変動を演算手段１２からの信号に基づ
いて、後述するように投影光学系１の一部に設けた密閉
空間の空気圧を調整して補正している。本実施例では演
算手段１２、焦点位置制御手段１４、そして結像倍率制
御手段１５は調整手段の一要素を構成している。
【００３１】本実施例では実際の露光開始後は、演算手
段１２は形状測定手段１１から入力される熱膨張量の信
号に応じてメモリ手段１３から必要とするデータを読み
出し、入力された前記熱膨張量に対応する投影光学系１
の焦点位置変動の補正量、及び結像倍率変動の補正量を
算出している。そして算出された前記補正量を焦点位置
補正用制御信号、及び結像倍率補正用制御信号として、
それぞれ焦点位置制御手段１４及び結像倍率制御手段１
５に送り出している。
段１２は形状測定手段１１から入力される熱膨張量の信
号に応じてメモリ手段１３から必要とするデータを読み
出し、入力された前記熱膨張量に対応する投影光学系１
の焦点位置変動の補正量、及び結像倍率変動の補正量を
算出している。そして算出された前記補正量を焦点位置
補正用制御信号、及び結像倍率補正用制御信号として、
それぞれ焦点位置制御手段１４及び結像倍率制御手段１
５に送り出している。
【００３２】そして焦点位置制御手段１４はウエハステ
ージ６を移動させ結像倍率制御手段１５はレンズ間隔の
密閉空間の空気圧を変えることにより、各々焦点位置の
変動量と結像倍率の変動量を補正している。これにより
レチクル２面上のパターンを投影光学系１によりウエハ
面３上に高解像力を維持しつつ投影露光し、高集積化し
た半導体素子の製造を容易にしている。
ージ６を移動させ結像倍率制御手段１５はレンズ間隔の
密閉空間の空気圧を変えることにより、各々焦点位置の
変動量と結像倍率の変動量を補正している。これにより
レチクル２面上のパターンを投影光学系１によりウエハ
面３上に高解像力を維持しつつ投影露光し、高集積化し
た半導体素子の製造を容易にしている。
【００３３】次に本実施例における形状測定手段１１の
構成及び動作について図２，図３を用いて説明する。図
２は形状測定手段１１の要部断面図、図３は形状測定手
段１１を含む要部概略図である。
構成及び動作について図２，図３を用いて説明する。図
２は形状測定手段１１の要部断面図、図３は形状測定手
段１１を含む要部概略図である。
【００３４】図中レンズ２１は投影光学系１を構成する
複数枚のレンズ中の１つである。２２は鏡筒であり、レ
ンズ２１を収納している。２３はレンズ支持部であり、
鏡筒２２に固着されレンズ２１を支持している。２４ａ
〜２４ｄは各々レンズ２１の形状変化量、即ち熱膨張量
を測定する例えばピエゾ素子等から成る圧力センサー、
２５ａ〜２５ｄはセンサー位置調整機構であり、圧力セ
ンサー２４ａ〜２４ｄからの出力値が適正な値になるよ
うに前記圧力センサー２４ａ〜２４ｄの位置の微動調整
を行っている。
複数枚のレンズ中の１つである。２２は鏡筒であり、レ
ンズ２１を収納している。２３はレンズ支持部であり、
鏡筒２２に固着されレンズ２１を支持している。２４ａ
〜２４ｄは各々レンズ２１の形状変化量、即ち熱膨張量
を測定する例えばピエゾ素子等から成る圧力センサー、
２５ａ〜２５ｄはセンサー位置調整機構であり、圧力セ
ンサー２４ａ〜２４ｄからの出力値が適正な値になるよ
うに前記圧力センサー２４ａ〜２４ｄの位置の微動調整
を行っている。
【００３５】圧力センサー２４ａ〜２４ｄとセンサー位
置調整機構２５ａ〜２５ｄはレンズの熱膨張を測定する
形状測定手段１１の一要素を構成している。２６は演算
部であり、圧力センサー２４ａ〜２４ｄからの出力値を
入力し、前記出力値が適正な値になるようにセンサー位
置調整機構２５ａ〜２５ｄの制御を行い、前記出力値が
適正な値に調整された後は前記出力値からレンズ２１の
熱膨張量を算出し、図１の演算装置１２への入力信号と
して出力している。
置調整機構２５ａ〜２５ｄはレンズの熱膨張を測定する
形状測定手段１１の一要素を構成している。２６は演算
部であり、圧力センサー２４ａ〜２４ｄからの出力値を
入力し、前記出力値が適正な値になるようにセンサー位
置調整機構２５ａ〜２５ｄの制御を行い、前記出力値が
適正な値に調整された後は前記出力値からレンズ２１の
熱膨張量を算出し、図１の演算装置１２への入力信号と
して出力している。
【００３６】本実施例においてレンズ２１が露光光の一
部を吸収して温度が上昇すると、レンズ２１は光軸方向
及び半径方向に膨張しようとする。このときレンズ２１
の外周に密着して置かれた圧力センサー２４ａ〜２４ｄ
からはそれぞれ熱膨張に対応した出力信号が得られ演算
部２６に入力される。
部を吸収して温度が上昇すると、レンズ２１は光軸方向
及び半径方向に膨張しようとする。このときレンズ２１
の外周に密着して置かれた圧力センサー２４ａ〜２４ｄ
からはそれぞれ熱膨張に対応した出力信号が得られ演算
部２６に入力される。
【００３７】ここで圧力センサー２４ａ〜２４ｄが適切
な位置に設置されていないと、レンズ２１が露光光を吸
収して半径方向に膨張しても出力信号が得られない、あ
るいは露光前でレンズ２１が膨張していないのに信号が
出力されてしまう等の問題が生じる。この為、演算部２
６はセンサー位置調整機構２５ａ〜２５ｄをそれぞれ制
御して前記出力信号がレンズ２１が膨張する前はゼロ、
膨張開始後は膨張量に応じた適切な値になるように圧力
センサー２４ａ〜２４ｄの位置調整を行っている。
な位置に設置されていないと、レンズ２１が露光光を吸
収して半径方向に膨張しても出力信号が得られない、あ
るいは露光前でレンズ２１が膨張していないのに信号が
出力されてしまう等の問題が生じる。この為、演算部２
６はセンサー位置調整機構２５ａ〜２５ｄをそれぞれ制
御して前記出力信号がレンズ２１が膨張する前はゼロ、
膨張開始後は膨張量に応じた適切な値になるように圧力
センサー２４ａ〜２４ｄの位置調整を行っている。
【００３８】以上のように位置調整された圧力センサー
２４ａ〜２４ｄからの出力信号はそれぞれ演算部２６に
入力され、演算部２６は４つの圧力センサー２４ａ〜２
４ｄからの４種の信号を増幅、平均等の操作を行った
後、演算手段１２の入力信号として出力する。レンズ２
１の熱膨張量とレンズ２１の露光光の吸収による温度上
昇量とはほぼ比例の関係にある。この為、以上の動作に
よって演算手段１２にはレンズ２１の温度上昇量の情報
が入力されることになる。
２４ａ〜２４ｄからの出力信号はそれぞれ演算部２６に
入力され、演算部２６は４つの圧力センサー２４ａ〜２
４ｄからの４種の信号を増幅、平均等の操作を行った
後、演算手段１２の入力信号として出力する。レンズ２
１の熱膨張量とレンズ２１の露光光の吸収による温度上
昇量とはほぼ比例の関係にある。この為、以上の動作に
よって演算手段１２にはレンズ２１の温度上昇量の情報
が入力されることになる。
【００３９】次に本実施例の投影型露光装置の全体の動
作及びそれを用いた半導体素子の製造方法について説明
する。
作及びそれを用いた半導体素子の製造方法について説明
する。
【００４０】図１に示した照明系４から発せられた露光
光はレチクル２の面内を一様に照明する。このとき前記
露光光のうちレチクル２上の回路パターンが形成された
部分を照射する露光光はレチクル２を透過し、残りの露
光光はレチクル２で反射される。前記透過した露光光に
より、レチクル２面上のパターンは投影光学系１によっ
て所定の縮小率（通常１／５又は１／１０）でウエハ３
面上に縮小投影される。
光はレチクル２の面内を一様に照明する。このとき前記
露光光のうちレチクル２上の回路パターンが形成された
部分を照射する露光光はレチクル２を透過し、残りの露
光光はレチクル２で反射される。前記透過した露光光に
より、レチクル２面上のパターンは投影光学系１によっ
て所定の縮小率（通常１／５又は１／１０）でウエハ３
面上に縮小投影される。
【００４１】ウエハ３上には露光光により化学的に変化
するレジストが一様に塗布されている。前記透過した露
光光が照射された部分の前記レジストが化学変化を起こ
し、これによりウエハ３面上にレチクル２面上の回路パ
ターンを所定の縮小率で縮小投影して転写している。こ
のような投影露光を繰り返すことにより、所定のパター
ンをウエハ面上に形成している。そしてその後、所定の
現像処理過程を介して半導体素子を製造している。
するレジストが一様に塗布されている。前記透過した露
光光が照射された部分の前記レジストが化学変化を起こ
し、これによりウエハ３面上にレチクル２面上の回路パ
ターンを所定の縮小率で縮小投影して転写している。こ
のような投影露光を繰り返すことにより、所定のパター
ンをウエハ面上に形成している。そしてその後、所定の
現像処理過程を介して半導体素子を製造している。
【００４２】本実施例では実際の回路パターンの焼き付
け作業を行う前に露光時間の経過に伴って投影光学系１
に発生する焦点位置変動、及び結像倍率変動の変動量を
実験的に測定するという作業を行う。
け作業を行う前に露光時間の経過に伴って投影光学系１
に発生する焦点位置変動、及び結像倍率変動の変動量を
実験的に測定するという作業を行う。
【００４３】照明系４から投影光学系１に露光光を入射
させると、投影光学系１を構成するレンズは前記露光光
の一部を吸収する。この為、前述の形状測定手段１１か
ら所定の信号が出力されるとともに投影光学系１の焦点
位置、及び結像倍率が変動する。ここでは露光光量、も
しくは露光開始後の経過時間等により形状測定手段１１
からの出力信号を変化させ、いくつかの前記出力信号の
値において対応する投影光学系１の焦点位置と、結像倍
率の変動量を測定する。
させると、投影光学系１を構成するレンズは前記露光光
の一部を吸収する。この為、前述の形状測定手段１１か
ら所定の信号が出力されるとともに投影光学系１の焦点
位置、及び結像倍率が変動する。ここでは露光光量、も
しくは露光開始後の経過時間等により形状測定手段１１
からの出力信号を変化させ、いくつかの前記出力信号の
値において対応する投影光学系１の焦点位置と、結像倍
率の変動量を測定する。
【００４４】そしてそれらの測定値を前記形状測定手段
１１からの出力信号の値とともにメモリ手段１３に記憶
させる。形状測定手段１１からの出力信号と投影光学系
１の焦点位置、及び結像倍率の変動量は１対１の関係に
ある。
１１からの出力信号の値とともにメモリ手段１３に記憶
させる。形状測定手段１１からの出力信号と投影光学系
１の焦点位置、及び結像倍率の変動量は１対１の関係に
ある。
【００４５】この為、実際の回路パターン焼き付け時に
使用されると思われる条件の範囲内で数組、形状測定手
段１１からの出力信号と投影光学系１の焦点位置と結像
倍率の変動量の関係を求めておく。そしてそれらのデー
タから形状測定手段１１からの任意の出力信号に対応し
た投影光学系１の焦点位置、及び結像倍率の変動量を補
間計算によって求めている。
使用されると思われる条件の範囲内で数組、形状測定手
段１１からの出力信号と投影光学系１の焦点位置と結像
倍率の変動量の関係を求めておく。そしてそれらのデー
タから形状測定手段１１からの任意の出力信号に対応し
た投影光学系１の焦点位置、及び結像倍率の変動量を補
間計算によって求めている。
【００４６】実際の回路パターンの焼き付け作業時には
演算手段１２は形状測定手段１１からの信号に応じて上
述のとうり記憶されたメモリ手段１３から必要なデータ
を読み出し、上記信号に応じた投影光学系１の焦点位置
及び結像倍率の補正量を算出している。そして焦点位置
制御装置１４は演算手段１２から焦点位置の補正量のデ
ータを受け取ってウエハステージ５を光軸方向に移動さ
せて投影光学系１の焦点位置変動を補正している。
演算手段１２は形状測定手段１１からの信号に応じて上
述のとうり記憶されたメモリ手段１３から必要なデータ
を読み出し、上記信号に応じた投影光学系１の焦点位置
及び結像倍率の補正量を算出している。そして焦点位置
制御装置１４は演算手段１２から焦点位置の補正量のデ
ータを受け取ってウエハステージ５を光軸方向に移動さ
せて投影光学系１の焦点位置変動を補正している。
【００４７】又、結像倍率制御装置１５は演算手段１２
から結像倍率の補正量のデータを受け取って投影光学系
１内の一部に設けられた密閉空間の空気圧を変化させ
て、投影光学系１の結像倍率の変動を補正している。
から結像倍率の補正量のデータを受け取って投影光学系
１内の一部に設けられた密閉空間の空気圧を変化させ
て、投影光学系１の結像倍率の変動を補正している。
【００４８】以上説明したように本実施例では投影光学
系１の焦点位置及び結像倍率の変動を形状測定手段１１
からの信号に基づいて補正を行い、これにより露光条件
や装置の置かれている条件が変化した場合でも常に良好
な補正を行っている。
系１の焦点位置及び結像倍率の変動を形状測定手段１１
からの信号に基づいて補正を行い、これにより露光条件
や装置の置かれている条件が変化した場合でも常に良好
な補正を行っている。
【００４９】本実施例では図２に示すようにレンズ２１
の熱膨張量を測定する為に４つの圧力センサー２４ａ〜
２４ｄを用いた場合を示したが、圧力センサーの個数は
１個以上のいかなる数でも良い。又本実施例ではレンズ
の熱膨張を測定するレンズとして１枚の凸レンズを例に
説明を行ってきたが、凹レンズや平行平面板ガラス等他
の光学部材を用いても良い。更に測定物の数は１つに限
らず複数個用い、その平均値をとるようにしても良い。
の熱膨張量を測定する為に４つの圧力センサー２４ａ〜
２４ｄを用いた場合を示したが、圧力センサーの個数は
１個以上のいかなる数でも良い。又本実施例ではレンズ
の熱膨張を測定するレンズとして１枚の凸レンズを例に
説明を行ってきたが、凹レンズや平行平面板ガラス等他
の光学部材を用いても良い。更に測定物の数は１つに限
らず複数個用い、その平均値をとるようにしても良い。
【００５０】図４は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。同図において図１で示した要素と同一要素には同符
番を付している。
る。同図において図１で示した要素と同一要素には同符
番を付している。
【００５１】本実施例において図１の実施例１と異なる
点は次の如くである。
点は次の如くである。
【００５２】演算手段３１は露光開始後の経過時間を計
測するタイマ３２に接続されており、演算手段３１には
常に前記露光開始後の経過時間が入力されるようになっ
ている。更に演算手段３１はメモリ切換手段３３を介し
て、２種のメモリ、即ちメモリＡ３４とメモリＢ３５に
接続されている。演算手段３１はメモリ切換手段３３を
制御して必要に応じてメモリＡ３４又はメモリＢ３５の
データを選択して読み出せるようになっている。
測するタイマ３２に接続されており、演算手段３１には
常に前記露光開始後の経過時間が入力されるようになっ
ている。更に演算手段３１はメモリ切換手段３３を介し
て、２種のメモリ、即ちメモリＡ３４とメモリＢ３５に
接続されている。演算手段３１はメモリ切換手段３３を
制御して必要に応じてメモリＡ３４又はメモリＢ３５の
データを選択して読み出せるようになっている。
【００５３】ここでメモリＡ３４には露光開始後の経過
時間と投影光学系１の焦点位置変動量及び結像倍率変動
量との関係が予め計測され記憶されている。又メモリＢ
３５には前述の実施例１と同様、形状測定手段１１から
の出力信号と投影光学系１の焦点位置変動量及び結像倍
率変動量との関係が予め計測され記憶されている。
時間と投影光学系１の焦点位置変動量及び結像倍率変動
量との関係が予め計測され記憶されている。又メモリＢ
３５には前述の実施例１と同様、形状測定手段１１から
の出力信号と投影光学系１の焦点位置変動量及び結像倍
率変動量との関係が予め計測され記憶されている。
【００５４】本実施例は演算手段３１がメモリ切換手段
３３を介してメモリＡ３４とメモリＢ３５とに接続され
ていること及び演算手段３１がタイマ３２に接続されて
いること以外、前述の実施例１と略同様であるので実施
例１と重複する部分については以下説明を省略する。
３３を介してメモリＡ３４とメモリＢ３５とに接続され
ていること及び演算手段３１がタイマ３２に接続されて
いること以外、前述の実施例１と略同様であるので実施
例１と重複する部分については以下説明を省略する。
【００５５】本実施例において演算手段３１に形状測定
手段１１からの信号が入力されることは実施例１と同様
であるが、演算手段３１が前記信号の安定性を判断する
安定性判断回路３６を備えている点が実施例１とは異な
る。
手段１１からの信号が入力されることは実施例１と同様
であるが、演算手段３１が前記信号の安定性を判断する
安定性判断回路３６を備えている点が実施例１とは異な
る。
【００５６】露光開始直後においては形状測定手段１１
中のレンズ２１（図２，図３に図示）の熱膨張が一様で
ないため、形状測定手段１１からの出力信号が不安定に
なる場合がある。安定性判断回路３６で前記出力信号が
十分安定であると判断されれば演算手段３１はメモリ切
換手段３３を制御して演算手段３１と形状測定手段１１
からの出力信号と投影光学系１の焦点位置変動量及び結
像倍率変動量の関係が予め計測され、記憶されているメ
モリＢ３５とを接続し、実施例１と同様の動作により投
影光学系１の焦点位置変動、及び結像倍率変動の補正を
行う。
中のレンズ２１（図２，図３に図示）の熱膨張が一様で
ないため、形状測定手段１１からの出力信号が不安定に
なる場合がある。安定性判断回路３６で前記出力信号が
十分安定であると判断されれば演算手段３１はメモリ切
換手段３３を制御して演算手段３１と形状測定手段１１
からの出力信号と投影光学系１の焦点位置変動量及び結
像倍率変動量の関係が予め計測され、記憶されているメ
モリＢ３５とを接続し、実施例１と同様の動作により投
影光学系１の焦点位置変動、及び結像倍率変動の補正を
行う。
【００５７】一方、前記出力信号が不安定であると判断
されれば、演算手段３１はメモリ切換手段３３を制御し
て露光開始後の経過時間と投影光学系１の焦点位置変動
量及び結像倍率変動量の関係が予め計測され、記憶され
ているメモリＡ３４を接続し、演算手段３１はタイマ３
２より入力される露光開始後の経過時間に基づいて投影
光学系１の焦点位置変動及び結像倍率変動の補正を行
う。この場合は更に形状測定手段１１からの出力が安定
になった段階で演算手段３１はメモリ切換手段３３を制
御して演算手段３１とメモリＢ３５を接続させる。
されれば、演算手段３１はメモリ切換手段３３を制御し
て露光開始後の経過時間と投影光学系１の焦点位置変動
量及び結像倍率変動量の関係が予め計測され、記憶され
ているメモリＡ３４を接続し、演算手段３１はタイマ３
２より入力される露光開始後の経過時間に基づいて投影
光学系１の焦点位置変動及び結像倍率変動の補正を行
う。この場合は更に形状測定手段１１からの出力が安定
になった段階で演算手段３１はメモリ切換手段３３を制
御して演算手段３１とメモリＢ３５を接続させる。
【００５８】以上説明した実施例１，２では投影光学系
１の露光による特性変化として焦点位置及び結像倍率に
ついてのみ説明を行ってきたが、それがディストーショ
ン、像面湾曲等他の要素に対しても本発明は同様に適用
可能である。
１の露光による特性変化として焦点位置及び結像倍率に
ついてのみ説明を行ってきたが、それがディストーショ
ン、像面湾曲等他の要素に対しても本発明は同様に適用
可能である。
【００５９】本実施例１，２ではいずれも本発明を投影
型露光装置に適用した場合を示したが、その他本発明を
原板上に形成されたパターンを投影光学系を介して別の
基板上に転写を行ういかなる形式の露光装置にも同様に
適用可能である。
型露光装置に適用した場合を示したが、その他本発明を
原板上に形成されたパターンを投影光学系を介して別の
基板上に転写を行ういかなる形式の露光装置にも同様に
適用可能である。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば以上のように投影光学系
を構成する一部のレンズの露光光の吸収による熱的変
化、例えば熱膨張による形状変化を形状測定手段（レン
ズ熱膨張測定部）で測定し、該形状測定手段からの信号
を利用することにより、投影光学系の焦点位置の変動及
び結像倍率の変動を高精度に補正し、高解像力の投影パ
ターン像が得られる投影露光装置及びそれを用いた半導
体素子の製造方法を達成することができる。
を構成する一部のレンズの露光光の吸収による熱的変
化、例えば熱膨張による形状変化を形状測定手段（レン
ズ熱膨張測定部）で測定し、該形状測定手段からの信号
を利用することにより、投影光学系の焦点位置の変動及
び結像倍率の変動を高精度に補正し、高解像力の投影パ
ターン像が得られる投影露光装置及びそれを用いた半導
体素子の製造方法を達成することができる。
【００６１】特に本発明はレンズ側面に設置した圧力セ
ンサーを用いて露光によるレンズの熱膨張量を直接測定
し、測定したデータに基づいて投影光学系の露光による
光学特性変動量を補正することにより、投影露光装置に
おける露光条件、及び露光装置が置かれている環境温度
等が変化した場合でも、投影光学系で生じる光学特性を
良好に補正することができる等の特長を有している。
ンサーを用いて露光によるレンズの熱膨張量を直接測定
し、測定したデータに基づいて投影光学系の露光による
光学特性変動量を補正することにより、投影露光装置に
おける露光条件、及び露光装置が置かれている環境温度
等が変化した場合でも、投影光学系で生じる光学特性を
良好に補正することができる等の特長を有している。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 図１の一部分の拡大説明図
【図３】 図１の一部分の拡大説明図
【図４】 本発明の実施例２の要部概略図
【図５】 投影光学系の焦点位置の変動量の時間的変化
を示す説明図
を示す説明図
【図６】 投影光学系の結像倍率の変動量の時間的変化
を示す説明図
を示す説明図
【図７】 投影光学系の焦点位置変動を示す説明図
【図８】 投影光学系の結像倍率変動を示す説明図
１ 投影光学系 ２ レチクル ３ ウエハ ４ 照明系 ５ ウエハチャック ６ ウエハステージ １１ 形状測定手段 １２ 演算手段 １３ メモリ手段 １４ 焦点位置制御手段 １５ 結像倍率制御手段 ２４ａ〜２４ｄ 圧力センサー ２６，３１ 演算部 ３３ メモリ切換手段
Claims (4)
- 【請求項１】 第１物体面上のパターンを投影光学系に
より第２物体面上に投影露光する際、該投影光学系を構
成する少なくとも１つのレンズの熱的変化による形状変
化に関する情報を形状測定手段で測定し、該形状測定手
段からの信号に基づいて該投影光学系の光学特性の変化
を調整手段で調整したことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 前記投影光学系を構成するレンズの露光
中における熱的変化による光学特性の変化に関するデー
タを予め求めてメモリ手段に記憶しておき、前記調整手
段は前記形状測定手段で得られた測定データと、該メモ
リ手段に記憶したデータとを利用して該投影光学系の露
光中における光学特性の変化を調整していることを特徴
とする請求項１の投影露光装置。 - 【請求項３】 レチクル面上のパターンを投影光学系に
よりウエハ面上に投影露光した後、該ウエハを現像処理
工程を介して半導体素子を製造する際、該投影光学系を
構成する少なくとも１つのレンズの熱的変化による形状
変化に関する情報を形状測定手段で測定し、該形状測定
手段で得られたデータと予め投影光学系の熱的変化によ
る光学特性の変化に関するデータを求め記憶しておいた
メモリ手段からのデータとを利用して、該投影光学系の
露光中における光学特性の変化を調整した調整工程を利
用していることを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記光学特性は焦点位置の変動又は結像
倍率の変動であることを特徴とする請求項３の半導体素
子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3334438A JPH05144701A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
| US08/904,453 US5953106A (en) | 1991-11-22 | 1997-07-31 | Projection optical system, exposure apparatus and semiconductor-device manufacturing method using the system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3334438A JPH05144701A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05144701A true JPH05144701A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=18277386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3334438A Pending JPH05144701A (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5953106A (ja) |
| JP (1) | JPH05144701A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6621557B2 (en) | 2000-01-13 | 2003-09-16 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and exposure methods |
| US11097375B2 (en) | 2017-03-17 | 2021-08-24 | Fujikura Ltd. | Laser processing apparatus and laser processing method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11218854A (ja) * | 1998-02-04 | 1999-08-10 | Minolta Co Ltd | 画像取込装置 |
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| US6297877B1 (en) * | 1998-08-13 | 2001-10-02 | Micron Technology, Inc. | Methods for compensating for lens heating resulting from wafer reflectance in micro-photolithography equipment |
| US6727980B2 (en) | 1998-09-17 | 2004-04-27 | Nikon Corporation | Apparatus and method for pattern exposure and method for adjusting the apparatus |
| US6256086B1 (en) * | 1998-10-06 | 2001-07-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US6295332B1 (en) * | 1999-06-12 | 2001-09-25 | Robert Allen Selzer | Method of improving x-ray lithography in the sub 100nm range to create high quality semiconductor devices |
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