JPH0550127B2 - - Google Patents
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- JPH0550127B2 JPH0550127B2 JP59035609A JP3560984A JPH0550127B2 JP H0550127 B2 JPH0550127 B2 JP H0550127B2 JP 59035609 A JP59035609 A JP 59035609A JP 3560984 A JP3560984 A JP 3560984A JP H0550127 B2 JPH0550127 B2 JP H0550127B2
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- projection optical
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- 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
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70575—Wavelength control, e.g. control of bandwidth, multiple wavelength, selection of wavelength or matching of optical components to wavelength
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lenses (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
本発明はIC、LSI等の微細パターンを投影レン
ズを用いて製造するときの投影露光装置及び投影
露光方法に関し、特に投影レンズの結像性能に応
じて光源の発振波長を可変とした波長調整手段を
有した投影露光装置及び投影露光方法に関するも
のである。 従来より投影露光装置に用いられているIC、
LSI等の微細なパターンをシリコンウエハーに焼
付ける為の微細加工を目的とした投影レンズには
非常に高い解像力が要求されている。 一般に投影レンズによる投影像の解像力は使用
する波長が短かくなればなる程良くなる為に、な
るべく短波長を放射する光源が用いられていた。
例えば現在超高圧水銀灯による波長436nｍまた
は365nｍの光が投影露光装置に多く用いられて
いる。そして投影レンズには高い解像力を得る為
に収差を完全に補正した理論的限界値に近い解像
力が得られるよう設計された光学系が要求されて
いる。 例えばパターンの焼付工程で使用する光源の発
振波長域に対する色収差は設計上、略完全に補正
されているものが要求される。 そして投影レンズに用いられるガラス材料につ
いては設計値で用いる屈折率、分散等の数値と実
際に用いられるガラスの数値との誤差及び同一ガ
ラス材料内での諸数値のバラツキは写真用レン
ズ、製版用レンズ、TV用レンズ等の一般の光学
系に比べ１桁以上の厳しいものが要求されてい
る。 これは投影レンズを構成するガラス材料の僅か
な屈折率と分散の差を利用して色収差等の諸収差
の波長を数分の１の単位で補正しなければならな
い為である。 しかしながら設計上、完全に色収差を補正して
も、現実に用いるガラス材料の諸数値は設計値と
厳密には一致せず、製造した投影レンズには多く
の場合色収差が残存している。 又単一の波長若しくは単一に近い波長を発振す
る、例えばエキシマレーザー等の光源を用いるこ
とにより色収差の補正を不要とする光学系であつ
ても、使用するガラス材料の諸数値は厳密には設
計値と異つている。 従つて製造された光学系は、例えば焦点距離が
設計値と異なり、この光学系を用いれば投影倍率
が設計値と異なつてくる。 特に現在短波長側で使用出来るガラス材料は数
種類しか存在しなく、ガラス材料の選択が限定さ
れ又短波長側でのガラスの屈折率や分散等の諸数
値の変化は可視域に比べ大きいので、設計値との
バラツキは微細加工を目的とする投影露光装置に
おいては大きな影響を与える。 本発明は微細パターンを投影レンズを用いて製
造する投影露光装置において、投影レンズに用い
るガラス材料の諸数値が設計値と多少異つていて
も良好なる光学性能が発揮できる投影露光装置及
び投影露光方法の提供を目的とする。 本発明の目的を達成する為の投影露光装置の主
たる特徴は、照明光によりマスクパターンを照明
し、該マスクパターンを介して被露光基板を露光
する投影露光装置において、前記マスクパターン
を前記被露光基板上に結像せしめる、波長に依存
して結像性能が変わる投影光学系と、前記投影光
学系の結像性能を検出する検出手段と、前記検出
手段による検出に応じて前記照明光の波長を変化
させる手段とを有することである。 又、投影露光方法の主たる特徴は、照明光によ
りマスクパターンを照明し、該マスクパターンの
投影光学系により被露光基板上に投影する段階を
含む投影露光方法において、前記投影光学系を波
長に依存して結像性能が変わる光学系で構成し、
前記照明光の波長を変化させることにより前記投
影光学系の結像性能を変え、所望の結像性能を得
ることである。 又、微細パターン素子の製造方法の主たる特徴
は、照明光によりマスクの微細パターンを照明
し、該微細パターンを投影光学系により被露光基
板上に結像せしめる段階を有する微細パターン素
子の製造方法において、前記投影光学系を波長に
依存して結像性能が変わる光学系で構成し、前記
照明光の波長を変化させることにより前記投影光
学系の結像性能を変え、所望の結像性能を得るこ
とである。 特に本発明においては、投影レンズの結像性能
のうち色収差を測定し、最良の解像力を示す波長
を検出し、例えば波長248.5nｍを主たる発光スペ
クトルとするエキシマレーザーを用いインジエク
シヨンロツキング等の手段によつて波長幅を狭く
し、かつ発振波長を可変とすることによつて最良
の結像性能を得ている。すなわち製造に用いたガ
ラス材料の諸数値と設計値との誤差から生ずる色
収差の悪影響を波長調整手段により光源の発振波
長を変えて改善しているのである。 発振波長の可変方法としてはインジエクシヨン
ロツキング装置のオツシレータ側のプリズム、エ
タロン等の波長特性決定用素子の調節によつて行
う周知の方法を使用できる。 本発明においては、まず投影レンズの結像性
能、特に色収差を予め測定した後、若しくは投影
露光装置に組み入れた状態で測定し、これらの測
定値に基づいて最適な結像性能が得られる波長を
波長調節装置により選択して使用するようにした
ものである。又投影面に光電変換素子若しくは感
光材料を配置し、波長を連続的に変化させて、光
電変換素子からの出力が最大となる波長若しくは
感光材料が最も高い解像力を示した波長を選択す
るようにしても良い。 次に本発明の投影露光装置のブロツク図を第１
図に示す。 図中１はインジエクシヨンロツキングしたエキ
シマレーザー等の光源、２は反射鏡、３はIC、
LSI等の微細パターンのマスク４の照明系、５は
投影レンズ（投影光学系）、６は被露光基板とし
てのウエハーが載置されるウエハー位置で、投影
レンズ５によるマスク４の投影面である。７はウ
エハー位置に光電変換素子を配置したとき光電変
換素子からの出力信号を用いて投影レンズ５の最
良の結像性能を検出する検出手段、８は検出手段
７からの信号に基づいてエキシマレーザーの発振
波長を可変とする制御手段であり、エキシマレー
ザー１の内部に備え、一体とする場合もある。エ
キシマレーザー１の発振波長を種々変化させて、
投影レンズ５の結像性能が最も良くなつた波長を
検出手段７により検知して、検知した信号に基づ
いて制御手段８によりエキシマレーザー１の発振
波長を変えている。 投影露光装置に検出手段７がないときは、投影
レンズの色収差を予め測定しておき最も結像性能
の良くなる波長を制御手段８により制御するよう
にしても良い。 次に本発明で用いる投影レンズの数値実施例を
示す。 数値実施例においてRiは物体側より順に第ｉ番
目のレンズ面の曲率半径、Diは物体側より第ｉ番
目のレンズ厚及び空気間隔、SIO2は石英ガラス、
CAF2はフツ化カルシウムである。
ズを用いて製造するときの投影露光装置及び投影
露光方法に関し、特に投影レンズの結像性能に応
じて光源の発振波長を可変とした波長調整手段を
有した投影露光装置及び投影露光方法に関するも
のである。 従来より投影露光装置に用いられているIC、
LSI等の微細なパターンをシリコンウエハーに焼
付ける為の微細加工を目的とした投影レンズには
非常に高い解像力が要求されている。 一般に投影レンズによる投影像の解像力は使用
する波長が短かくなればなる程良くなる為に、な
るべく短波長を放射する光源が用いられていた。
例えば現在超高圧水銀灯による波長436nｍまた
は365nｍの光が投影露光装置に多く用いられて
いる。そして投影レンズには高い解像力を得る為
に収差を完全に補正した理論的限界値に近い解像
力が得られるよう設計された光学系が要求されて
いる。 例えばパターンの焼付工程で使用する光源の発
振波長域に対する色収差は設計上、略完全に補正
されているものが要求される。 そして投影レンズに用いられるガラス材料につ
いては設計値で用いる屈折率、分散等の数値と実
際に用いられるガラスの数値との誤差及び同一ガ
ラス材料内での諸数値のバラツキは写真用レン
ズ、製版用レンズ、TV用レンズ等の一般の光学
系に比べ１桁以上の厳しいものが要求されてい
る。 これは投影レンズを構成するガラス材料の僅か
な屈折率と分散の差を利用して色収差等の諸収差
の波長を数分の１の単位で補正しなければならな
い為である。 しかしながら設計上、完全に色収差を補正して
も、現実に用いるガラス材料の諸数値は設計値と
厳密には一致せず、製造した投影レンズには多く
の場合色収差が残存している。 又単一の波長若しくは単一に近い波長を発振す
る、例えばエキシマレーザー等の光源を用いるこ
とにより色収差の補正を不要とする光学系であつ
ても、使用するガラス材料の諸数値は厳密には設
計値と異つている。 従つて製造された光学系は、例えば焦点距離が
設計値と異なり、この光学系を用いれば投影倍率
が設計値と異なつてくる。 特に現在短波長側で使用出来るガラス材料は数
種類しか存在しなく、ガラス材料の選択が限定さ
れ又短波長側でのガラスの屈折率や分散等の諸数
値の変化は可視域に比べ大きいので、設計値との
バラツキは微細加工を目的とする投影露光装置に
おいては大きな影響を与える。 本発明は微細パターンを投影レンズを用いて製
造する投影露光装置において、投影レンズに用い
るガラス材料の諸数値が設計値と多少異つていて
も良好なる光学性能が発揮できる投影露光装置及
び投影露光方法の提供を目的とする。 本発明の目的を達成する為の投影露光装置の主
たる特徴は、照明光によりマスクパターンを照明
し、該マスクパターンを介して被露光基板を露光
する投影露光装置において、前記マスクパターン
を前記被露光基板上に結像せしめる、波長に依存
して結像性能が変わる投影光学系と、前記投影光
学系の結像性能を検出する検出手段と、前記検出
手段による検出に応じて前記照明光の波長を変化
させる手段とを有することである。 又、投影露光方法の主たる特徴は、照明光によ
りマスクパターンを照明し、該マスクパターンの
投影光学系により被露光基板上に投影する段階を
含む投影露光方法において、前記投影光学系を波
長に依存して結像性能が変わる光学系で構成し、
前記照明光の波長を変化させることにより前記投
影光学系の結像性能を変え、所望の結像性能を得
ることである。 又、微細パターン素子の製造方法の主たる特徴
は、照明光によりマスクの微細パターンを照明
し、該微細パターンを投影光学系により被露光基
板上に結像せしめる段階を有する微細パターン素
子の製造方法において、前記投影光学系を波長に
依存して結像性能が変わる光学系で構成し、前記
照明光の波長を変化させることにより前記投影光
学系の結像性能を変え、所望の結像性能を得るこ
とである。 特に本発明においては、投影レンズの結像性能
のうち色収差を測定し、最良の解像力を示す波長
を検出し、例えば波長248.5nｍを主たる発光スペ
クトルとするエキシマレーザーを用いインジエク
シヨンロツキング等の手段によつて波長幅を狭く
し、かつ発振波長を可変とすることによつて最良
の結像性能を得ている。すなわち製造に用いたガ
ラス材料の諸数値と設計値との誤差から生ずる色
収差の悪影響を波長調整手段により光源の発振波
長を変えて改善しているのである。 発振波長の可変方法としてはインジエクシヨン
ロツキング装置のオツシレータ側のプリズム、エ
タロン等の波長特性決定用素子の調節によつて行
う周知の方法を使用できる。 本発明においては、まず投影レンズの結像性
能、特に色収差を予め測定した後、若しくは投影
露光装置に組み入れた状態で測定し、これらの測
定値に基づいて最適な結像性能が得られる波長を
波長調節装置により選択して使用するようにした
ものである。又投影面に光電変換素子若しくは感
光材料を配置し、波長を連続的に変化させて、光
電変換素子からの出力が最大となる波長若しくは
感光材料が最も高い解像力を示した波長を選択す
るようにしても良い。 次に本発明の投影露光装置のブロツク図を第１
図に示す。 図中１はインジエクシヨンロツキングしたエキ
シマレーザー等の光源、２は反射鏡、３はIC、
LSI等の微細パターンのマスク４の照明系、５は
投影レンズ（投影光学系）、６は被露光基板とし
てのウエハーが載置されるウエハー位置で、投影
レンズ５によるマスク４の投影面である。７はウ
エハー位置に光電変換素子を配置したとき光電変
換素子からの出力信号を用いて投影レンズ５の最
良の結像性能を検出する検出手段、８は検出手段
７からの信号に基づいてエキシマレーザーの発振
波長を可変とする制御手段であり、エキシマレー
ザー１の内部に備え、一体とする場合もある。エ
キシマレーザー１の発振波長を種々変化させて、
投影レンズ５の結像性能が最も良くなつた波長を
検出手段７により検知して、検知した信号に基づ
いて制御手段８によりエキシマレーザー１の発振
波長を変えている。 投影露光装置に検出手段７がないときは、投影
レンズの色収差を予め測定しておき最も結像性能
の良くなる波長を制御手段８により制御するよう
にしても良い。 次に本発明で用いる投影レンズの数値実施例を
示す。 数値実施例においてRiは物体側より順に第ｉ番
目のレンズ面の曲率半径、Diは物体側より第ｉ番
目のレンズ厚及び空気間隔、SIO2は石英ガラス、
CAF2はフツ化カルシウムである。
【表】
【表】
数値実施例は投影倍率が１倍で、画面範囲20×
20mm、Fe＝3.0のときである。数値実施例のレン
ズ断面図を第２図に、諸収差図を第３図に、軸上
色収差図を第４図に示す。第４図において基準波
長λ1を248.5nｍとし、分散νの製造上の分散誤差
をΔνd＝±0.3としたときの色収差の計算値を点線
で示す。 表１に数値実施例で用いたガラスのｄ線の屈折
率ndとｄ線基準の分散νd及び各波長に対する屈折
率と分散νの誤差ΔνがΔν＝±0.3としたときの各
波長に対する屈折率を括弧内に示す。第４図に示
すように基準波長248.5nｍに対する波長249.5nｍ
や波長248nｍの屈折率が設計値に対して分散誤
差Δνで±0.3、屈折率の誤差として±４×10-6程
度変化しても色収差はかなり発生する。この結
果、例えば色収差許容範囲に含まれる波長域はか
なり減縮される。従つて色収差が生じたときは、
最良の結像性能を有する波長を選択して用いない
と良好なる結像性能を得るのが困難となる。
20mm、Fe＝3.0のときである。数値実施例のレン
ズ断面図を第２図に、諸収差図を第３図に、軸上
色収差図を第４図に示す。第４図において基準波
長λ1を248.5nｍとし、分散νの製造上の分散誤差
をΔνd＝±0.3としたときの色収差の計算値を点線
で示す。 表１に数値実施例で用いたガラスのｄ線の屈折
率ndとｄ線基準の分散νd及び各波長に対する屈折
率と分散νの誤差ΔνがΔν＝±0.3としたときの各
波長に対する屈折率を括弧内に示す。第４図に示
すように基準波長248.5nｍに対する波長249.5nｍ
や波長248nｍの屈折率が設計値に対して分散誤
差Δνで±0.3、屈折率の誤差として±４×10-6程
度変化しても色収差はかなり発生する。この結
果、例えば色収差許容範囲に含まれる波長域はか
なり減縮される。従つて色収差が生じたときは、
最良の結像性能を有する波長を選択して用いない
と良好なる結像性能を得るのが困難となる。
【表】
以上のように本発明によれば投影レンズの結像
性能のうち最良の結像性能を有する波長を波長調
整手段により選択することによつて、ガラス材料
の諸数値が設計値と多少異つていても良好なる光
学性能が発揮できる投影露光装置及び投影露光方
法を達成することができる。
性能のうち最良の結像性能を有する波長を波長調
整手段により選択することによつて、ガラス材料
の諸数値が設計値と多少異つていても良好なる光
学性能が発揮できる投影露光装置及び投影露光方
法を達成することができる。
第１図は本発明の投影露光装置の一実施例のブ
ロツク図、第２図、第３図、第４図は各々本発明
の投影露光装置に用いる投影レンズの数値実施例
のレンズ断面図、諸収差図、そして軸上色収差図
である。 図中１は光源、２は反射鏡、３は照明系、４は
マスクパターン、５は投影レンズ、６は投影面、
７は検出手段、８は制御手段、Ｍはメリデイオナ
ル像面、Ｓはサジタル像面、y00は像高である。
ロツク図、第２図、第３図、第４図は各々本発明
の投影露光装置に用いる投影レンズの数値実施例
のレンズ断面図、諸収差図、そして軸上色収差図
である。 図中１は光源、２は反射鏡、３は照明系、４は
マスクパターン、５は投影レンズ、６は投影面、
７は検出手段、８は制御手段、Ｍはメリデイオナ
ル像面、Ｓはサジタル像面、y00は像高である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 照明光によりマスクパターンを照明し、該マ
スクパターンを介して被露光基板を有する投影露
光装置において、前記マスクパターンを前記被露
光基板上に結像せしめる、波長に依存して結像性
能が変わる投影光学系と、前記投影光学系の結像
性能を検出する検出手段と、前記検出手段による
検出に応じて前記照明光の波長を変化させる手段
とを有することを特徴とする投影露光装置。 ２ 照明光によりマスクパターンを照明し、該マ
スクパターンを投影光学系により被露光基板上に
投影する段階を含む投影露光方法において、前記
投影光学系を波長に依存して結像性能が変わる光
学系で構成し、前記照明光の波長を変化させるこ
とにより前記投影光学系の結像性能を変え、所望
の結像性能を得ることを特徴とする投影露光方
法。 ３ 照明光によりマスクの微細パターンを照明
し、該微細パターンを投影光学系により被露光基
板上に結像せしめる段階を有する微細パターン素
子の製造方法において、前記投影光学系を波長に
依存して結像性能が変わる光学系で構成し、前記
照明光の波長を変化させることにより前記投影光
学系の結像性能を変え、所望の結像性能を得るこ
とを特徴とする微細パターン素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59035609A JPS60178423A (ja) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | 投影露光装置及び投影露光方法 |
| US07/212,145 US4811055A (en) | 1984-02-27 | 1988-06-24 | Projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59035609A JPS60178423A (ja) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | 投影露光装置及び投影露光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60178423A JPS60178423A (ja) | 1985-09-12 |
| JPH0550127B2 true JPH0550127B2 (ja) | 1993-07-28 |
Family
ID=12446575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59035609A Granted JPS60178423A (ja) | 1984-02-27 | 1984-02-27 | 投影露光装置及び投影露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60178423A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5095190A (en) * | 1987-03-03 | 1992-03-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus |
-
1984
- 1984-02-27 JP JP59035609A patent/JPS60178423A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60178423A (ja) | 1985-09-12 |
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