JPH0578008B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0578008B2
JPH0578008B2 JP59018887A JP1888784A JPH0578008B2 JP H0578008 B2 JPH0578008 B2 JP H0578008B2 JP 59018887 A JP59018887 A JP 59018887A JP 1888784 A JP1888784 A JP 1888784A JP H0578008 B2 JPH0578008 B2 JP H0578008B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
optical
elements
projection
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59018887A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60163046A (ja
Inventor
Makoto Uehara
Hideo Mizutani
Takayuki Muramatsu
Takeshi Asami
Shoichi Tanimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kogaku KK filed Critical Nippon Kogaku KK
Priority to JP59018887A priority Critical patent/JPS60163046A/ja
Priority to US06/696,085 priority patent/US4730900A/en
Publication of JPS60163046A publication Critical patent/JPS60163046A/ja
Publication of JPH0578008B2 publication Critical patent/JPH0578008B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70241Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/24Base structure
    • G02B21/241Devices for focusing
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/028Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70825Mounting of individual elements, e.g. mounts, holders or supports
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891Temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Variable Magnification In Projection-Type Copying Machines (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、半導体集積回路素子の製造に用いら
れる投影露光装置、特に縮小投影、露光装置に関
し、とりわけその投影光学系における光学性能の
変化に伴つて生ずる結像状態の変動を安定化する
装置、及び方法に関する。
(発明の背景) 一般にIC、LSI等の集積回路の製造工程は、ウ
エハに対し、レジスト塗布→アライメント→露光
→現像→エツチングの複数回の繰り返しが基本に
なつている。従来、アライメント及び露光工程
は、コンタクト方式、プロジエクシヨン方式など
の一括露光方式によりおこなわれていたが、エツ
チング工程などでおこるウエハの変形によるアラ
イメント工程の誤差が大きく、露光工程に要求さ
れる微細パターン化への対応が難しい。このた
め、最近の高集積化された半導体の製造には縮小
投影露光方式が使われてきている。縮小投影露光
方式では、4〜6インチのウエハに10mm角〜20mm
角程度の露光範囲をステツプ・アンド・リピート
方式で焼付けていくため、変形したウエハに対し
ても、各々の露光に際し、前工程のパターンへの
重ね合せを高い精度で維持することが可能であ
る。また、縮小投影露光方式のための投影レンズ
はN.A.=0.26〜0.35を有し、露光光として波長の
短いg線(λ=436nm)やi線(λ=365nm)
を用いるため、線幅が1μm以下のいわゆるサブ
ミクロンの焼付けも可能である。
しかしながら、サブミクロン領域における微細
パターンの露光の繰り返しを正確に行なうために
は、投影光学系自体の光学性能が常に安定して優
れた状態にあることが必要である。投影光学系の
光学性能に変動を生ずる要因としては、気温や湿
度、大気圧等の環境条件があるが、投影光学系の
素子自体が露光エネルギーを吸収して温度変化す
ることによつても光学性能が変動し、このような
変動も超LSI用パターンの一層の微細化に対して
無視し得ないことが分かつてきた。露光エネルギ
ーの吸収によつて投影光学系の光学素子自体が温
度上昇することによつて生ずる光学性能変化とし
て、具体的には結像面の変化及び投影倍率の変化
があり、結像面の変化は、高解像力のためには本
質的に避けられない浅い焦点深度において致命的
な悪影響を及ぼし、倍率変動は重ね焼き精度に悪
影響をもたらす。投影光学系は露光用の照射エネ
ルギーを吸収し熱エネルギーとして蓄積するた
め、露光光の照射の仕方、すなわち照射履歴によ
つて光学性能の変化特性が変動する。照射履歴が
一定である場合には、予め実験的に光学性能の変
化特性を測定しておくことによつて露光状態に応
じた光学性能の変動量を知ることができ、その補
正に必要な補正手段を構ずることが可能である。
ところが、一般にはウエハやレチクルの交換、或
はアライメントにおいて各所要時間が必ずしも一
定ではなく、また不測の事態によつても照射履歴
が変わる場合があり、このような場合にはもはや
光学性能の変化状態を知ることができなくなる。
従つて、何らかの補正手段があつたにしても、ど
のようにまたどの程度補正を行う必要があるかを
知ることができなくなり、所望の光学性能を維持
することが不可能になつてしまう。
また、照射履歴から露光時間の積算値を算出
し、この値に基づいて光学性能の補正量を検出す
る手法が知られているが、光学性能の変動は露光
履歴のみならず、レチクルの透過率や光源の輝度
変化によつても生ずるため、各変動要素に対して
それぞれ検出手段を必要とし構成が複雑になると
共に、各検出手段ごとに測定誤差を生ずるため光
学性能の変動を正確に知ることが難しいという欠
点が存在した。
(発明の目的) 本発明の目的は、投影光学系が露光エネルギー
を吸収して温度変化することによつて変動する光
学性能を、露光状態にかかわらず直接的にしかも
簡単に検出することができる検出方法及びこのた
めの検出装置を提供し、もつてより微細なパター
ンの高精度の焼付を可能とし超高密度集積回路の
製造が可能な投影露光装置を達成することにあ
る。
(発明の概要) 本発明は、投影光学系内の光学要素の温度分布
が投影光学系の結像面や倍率などの光学性能と密
接な関係にあるという物理現象に基づき、投影光
学系の光路中の光学要素が露光エネルギーを吸収
して生ずる光軸に関してほぼ回転対象な温度分
布、具体的には温度勾配を測定することによつ
て、光学性能の変動量或はその対応値を検出する
ものである。そして、このために投影光学系内の
光学要素に光軸から異なる距離位置に測温素子を
設け、これらの素子の温度差によつて光学性能の
変化量或はその対応値を検出するものである。
一般にレンズに光束が入射すると、レンズ自体
が入射エネルギーを吸収して温度上昇するが、こ
の場合の温度分布状態はほぼ回転対称であり、レ
ンズ中心の光軸上が最も高温となり、周縁部が最
も低くなる。例えば第1図Aの断面図に示すごと
く、鏡筒Bによつて周縁を支持固定されたレンズ
Lに光束Eが入射するとすると、レンズLの半径
方向の温度分布は例えば第1図Bのようになる。
第1図Bの横軸はレンズ光軸から半径方向の距離
Rを表わし、縦軸は温度tを表わす。また、破線
はレンズ表面より空気への熱伝導が小さい場合を
示し、一点鎖線は空気への熱伝導が大きい場合を
示している。レンズLを支持固定する鏡筒Bは光
束Eによつて直接的に照射されることはなく、ま
た投影露光装置としての環境温度が一般には一定
に保たれるため、鏡筒Bの温度は一定温度に維持
され、従つて、レンズLの周縁の温度は常に一定
と考えることができる。
レンズにおけるこのような半径方向の温度勾配
が生ずることにより、このレンズにおいて倍率変
動及び結像面変動等の光学性能の変動が生ずる。
温度勾配の表わす量として、いま、レンズの軸上
とレンズの周縁との温度差△tを用いるとする
と、このレンズにおける倍率変動量△y及び結像
面変動量△zは、温度勾配△tに依存し△tの関
数として表わされる。他方、温度勾配によるレン
ズ材料の物性的変化(屈折率、分散など)と形状
変化とが理論的に求められ、これらからさらに倍
率変化量と結像面変化量とを理論的に求めること
ができる。また、温度勾配から倍率及び結像面等
の光学性能の変化を実験によつて求めることも可
能である。
そこで、縮小投影型露光装置に用いられる投影
対物レンズについてみれば、複数のレンズの組合
せからなる投影対物レンズでは、露光光の照射に
より各レンズがそれぞれ個有の温度勾配を生じ、
レンズ系全体としての倍率変動量△Yや結像面変
動量△Zは、各レンズの倍率変動量△yiや結像面
変動量△ziそれぞれの和として生ずる。従つて、 △Y= 〓i △yi(△ti) (1) △Z= 〓i △zi(△ti) (2) と表わすことができる。但し、△tiは各レンズに
おける温度勾配を表わす。
ここで、一般に投影対物レンズはそれに個有の
倍率、開口数及び視野数で用いられ、露光光の照
射を行なう時に光束がレンズ系内を通過する状態
はほぼ一定であるため、レンズ系内の一部のレン
ズにおける温度勾配と残るレンズ各々における温
度勾配とは一義的に対応する。このため、一部の
レンズにおける温度勾配を測定することによつ
て、全系の倍率変動量や結像面変動量等の光学性
能の変動量を知ることができる。すなわち、投影
光学系の光路中のある特定の光学要素において△
t1の温度勾配が生じ、これによりこの光学要素
で、△y1の倍率変化と△z1の結像面変化が生ずる
とすると、上記(1)式及び(2)はそれぞれ △Y=△y1(△t1)+ 〓i=2 △yi(△ti) (3) △Z=△z1(△t1)+ 〓i=2 △zi(△ti) (4) と表わされ、△t1のみを測定することによつて、
全系の倍率変動量△Y及び全系の結像面変動量△
Zを知ることが可能である。
ところで、投影光学系の各要素自体が露光光の
照射エネルギーを吸収して温度勾配を生ずること
により光学性能が変化する訳であるが、照射エネ
ルギーの吸収による各光学要素の温度上昇が飽和
した状態では温度勾配が一定し、飽和状態が続く
限り照射エネルギーによる光学性能の変動は生ず
ることがないと考えられる。従つて、上記のごと
き本発明が最も必要とされるのは、露光光の照射
を開始した直後において、各光学要素が照射エネ
ルギーを吸収して温度上昇の飽和状態に達するま
での間である。この間には、時間経過と共に温度
分布が変化し、刻々と光学性能が変化するから、
本発明のごとき実時間で光学性能を変動検出し、
そしてこれに応じて適切な補正手段を構ずること
が必要である。このことは、投影光学装置の運転
開始時のみならず、ウエハやレクチルの交換及び
アライメント等一時的に露光光照射を中断した
後、再び露光を始める場合にも同様である。そし
て、光学要素の温度上昇が飽和状態に達するまで
の温度勾配(温度分布)の変化特性の指標となる
時定数が、倍率或は結像面の変動の時定数とほぼ
等しくなることが確かめられたので、温度勾配の
変化状態と倍率或は結像面の変動状態との対応が
とりやすく、実時間制御による補正を容易に行な
うことが可能である。
(実施例) 以下、本発明を図示した実施例に基づいて説明
する。
第2図は本発明による縮小投影型露光装置に用
いられる投影対物レンズの構成の一例を示す概略
光路図である。レクチルR上に形成されている所
定のパターンが9個のレンズL1〜L9からなる投
影対物レンズによつてウエハW上に縮小投影され
る。正の第4レンズL4と負の第5レンズL5とは
平面にて接合されており、この接合面上には、第
3図Aの断面図及び第3図Bの平面図に示すごと
く、レンズ面の中心位置、中間位置、周縁位置の
3ケ所にそれぞれ薄膜測温抵抗体R1,R2,R3
設けられている。これら3個の測温抵抗体(以下
RTDと略称する)により、第4レンズL4と第5
レンズL5との接合面における温度勾配すなわち
温度分布状態を知ることができる。
第4レンズL4と第5レンズL5との接合面は第
2図に示した光路図からも分るとおり、投影対物
レンズの実質的開口絞りSの位置の近傍である。
開口絞りSの位置は、一般に斜光束の主光線が光
軸と交わる位置として定義されており、軸上物点
からの光束と軸外物点からの光束との通過領域が
ほぼ重畳する位置であることによつて、開口絞り
位置近傍のレンズ面において生ずる温度勾配が最
も大きくなるため測定が容易であり、レンズ系全
体の温度勾配を代表するのに適している。しか
も、開口絞り位置はレチクル上のパターン面との
共役関係からは最も遠い位置にあるため、レチク
ル上の一般には非対称なパターンによつて温度分
布が光軸に関して回転対称状態から外れることが
なく投影対物レンズ系全体の最も平均的な温度分
布を反映している。また、RTDを露光光の通過
領域中に配置する場合には、わずかながらも光束
を一部遮光するため、結像性能に悪影響を及ぼし
がちであるところ、開口絞り位置にRTDを設け
る場合に結像性能に対する影響を最も少なくする
ことが可能である。
第3図A及び第3図Bに示した各RTDによる
温度測定回路はいわゆる4線式配線法によつて抵
抗測定を行なうものであり、第4図の回路図に示
すごとくである。RTDの両端P,Qからそれぞ
れ2本のリード線が引かれ、4個の端子T1,T2
T3,T4に接続されており、第1端子T1には定電
流源Iが接続されRTDを経て第4端子T4へ一定
電流が供給される。この第4図の測定回路におい
て、端子T1,T2,T3,T4は第3図Bに示した3
つのRTDの各々の4端子a1,a2,a3,a4,b1
b2,b3,b4、又はc1,c2,c3,c4のいずれか1つ
とそれぞれ接続され、第4図の回路は同じものが
各RTDに対応して3個設けられる。そして、第
2端子T2と第3端子T3との間に接続された差動
増幅器Dによつて、RTDでの電圧降下を検出す
る。ここで、差動増幅器Dの入力インピーダンス
を十分に高くすることによつてT2,P,Q,T3
を流れる電流は無視することができ、各リード線
の配線抵抗rの影響も無視することができる。そ
の結果、P,Q間の抵抗値を極めて正確に測定す
ることが可能である。尚、RTD自体の発熱量を
小さくするために定電流源Iからの供給電流はあ
まり大きくしないことが必要である。
上記のごとき測定回路を持つ3個のRTDを第
3図Bに示すごとく、第1RTDR1は光軸上に、第
2RTDR2は破線で示した露光光束の通過領域のす
ぐ外側に、第3RTDR3はレンズの周縁にそれぞれ
配置している。各RTDR1,R2,R3の位置は、第
1図Bに示した温度分布の例において図示した位
置に対応し、これら3点の温度測定により温度分
布の実態を知ることができる。
しかしなあら、必ずしも上記のごとき3点で温
度測定を行なう必要はなく、いずれか2点での測
定によつてもおよその温度分布を知ることができ
るため、光軸から半径方向に異なる距離位置の2
点にて温度測定することとしてもよい。特に、レ
ンズ周縁での温度とレンズ鏡筒の温度とをほぼ同
一とみなすことができるため、レンズ鏡筒の温度
を測定する場合には、レンズ面上では1点のみの
測定によつても温度分布状態を検出し得る。
尚、第1図Bにも示したとおり、レンズの軸上
位置での温度上昇が最も大きく、この点で軸上位
置での温度測定が正確かつ容易で温度分布状態の
決定に最も有利である。しかしながら、RTDは
一般にアルミニウムや白金、クロム等の金属薄膜
で形成されて光束を反射或は吸収するものである
ため、光軸上にある場合には製造及び調整時の光
軸合せに支障を生ずる場合があるので、光軸位置
からややずらした位置に設けることが実用的であ
る。また、RTDが光束の通過領域中に設けられ
る場合には、RTD自体が照射エネルギーを吸収
して温度上昇する恐れがあるため、例えば、第3
図A及びBに示した第2RTDR2や第3RTDR3のご
とく、光束通過領域外にのみRTDを設けること
とすれば、RTD自体が照射エネルギーを吸収す
ることによる誤差を除くことが可能である。
他方、RTDは薄膜状に形成されているので質
量が小さく、従つて熱容量が小さいため、露光光
の照射を止めればRTD自体における照射エネル
ギー吸収による温度上昇は短時間で消失する。従
つて、RTDを光束通過領域中に設ける場合には、
露光光の照射を切つて所定時間の経過後に温度測
定することとすれば、RTD自体が照射エネルギ
ーを吸収して温度上昇することによる誤差を除く
ことができる。この場合、露光光の照射を切つて
から温度測定を開始するまでの時間は、照射エネ
ルギー吸収によるRTD自体の温度上昇がほぼ消
失するに必要な時間より長く、レンズ自体の温度
分布があまり変化しない程度の時間とすることが
望ましい。
尚、上記の例では、第4レンズL4と第5レン
ズL5との間の平面の接合面にて温度分布を測定
することとしたが、接合面においては空気による
冷却効果の影響が少なくレンズ内部の温度分布を
より忠実に検出することができる。しかし、接合
面での接着剤の影響が予想される場合もあるの
で、空気と接するレンズ表面上にて温度測定する
ことも十分可能である。この場合、RTDに保護
膜を設けることが望ましく、RTDの露光光吸収
がより少なくなるような膜構造とすることが可能
である。さらに光学性能変動のより精密な測定を
行なうために、レンズ内部の光軸方向での温度分
布をも測定することが有効である。また平面上に
て温度測定をすることとしたのは、薄膜RTDの
製造上都合が良いためであり、曲面上にて測定す
ることも可能である。
以上のごときRTDを用いた温度測定回路によ
り、開口絞り近傍のレンズにおける温度勾配を検
出することができ、これに対応して理論的又は実
験的に倍率や結像面などの光学性能の変動量を知
ることができる。従つて、温度検出によつて直ち
にその状態において生じた光学性能の変動に起因
する所定結像状態からのずれ量の補正を行なうこ
とができ、照射履歴にかかわらずリアルタイムで
光学性能の安定化を図ることができる。以下に、
上記の温度勾配検出に基づいて倍率及び結像面位
置等の結像状態の変動の補正を行なう投影型露光
装置の一例について説明する。
第5図は投影対物レンズ1内の第4レンズL4
と第5レンズL5との接合面に設けられた前述の
ごときRTDにより、この面での温度勾配を測定
し、投影対物レンズ1内のレンズ間隔10及び2
0を大気から遮断し、これらのレンズ間隔の圧力
を温度勾配の情報に応じて制御し、必要な光学性
能の補正を行なうものである。すなわち、光学性
能の補正手法として、投影対物レンズ中のレンズ
間隔の少なくとも1ケ所に外気から遮断された空
気室を設けると共に、該空気室の圧力を制御する
ための圧力制御器を設け、該圧力制御器により前
記投影対物レンズ中の空気室の圧力を変えること
によつて該投影対物レンズの投影倍率や結像面等
の光学性能を調整可能に構成したものである。投
影対物レンズ1は照明装置2により均一照明され
たレチクルR上のパターンを、ステージ3上に載
置されたウエハW上に縮小投影する。投影対物レ
ンズ1中には、2つの独立した空気室10,20
が形成されており、各空気室10,20はパイプ
11,21によりそれぞれ、対物レンズ外に設け
られた圧力制御器12及び22に連結されてい
る。そして各圧力制御器12,22には、フイル
タ13及び23を通して加圧空気供給器4より定
常的に一定圧力の空気が供給され、また必要に応
じて排気装置8によつて排気される。一方、各空
気室の側面にはその内部圧力を検出する圧力セン
サー14,24が設けられており、この出力信号
は演算器5に送られる。このような投影対物レン
ズ中の特定の空気間隔を大気から遮断して圧力制
御することによつて、光学性能を補正又は微調整
する方法については、本願と同一出願人による特
願昭58−137377や特願昭58−186269に詳述されて
いる。
ここで、演算器5には第3図A,Bに示した3
個のRTDR1,R2,R3による各点の温度に対応す
る信号が線T1,T2,T3により入力され、演算器
5は第4レンズL4と第5レンズL5との接合面で
の温度勾配△t1を検出する。そして、演算器5は
前述した式(3)及び式(4)に基づいてレンズ系全体に
おける倍率変動量△Y及び結像面変動量△Zを決
定し、各変動量を補正するに必要な各空気10,
20の圧力変化量を算出する。補正に必要な圧力
変化量の信号は、各圧力制御器12,22へ出力
され、各圧力制御器は各空気室10,20内の圧
力をこの信号に応じた量だけ変化させる。このよ
うな構成によつて、投影対物レンズ1内のレンズ
要素自体が照射エネルギーを吸収することによつ
て温度変化を生じ光学性能が変化しても直ちに補
正され、常に実時間制御により安定して優れた結
像性能を維持することが可能である。
この縮小投影型露光装置においては、計測器6
によつて大気圧等の環境条件の変動を検出し、環
境条件の変動に対しても光学性能の補正を行なう
ことが可能である。また、温度センサ7により投
影対物レンズ1の鏡筒の温度を測定し、鏡筒の温
度変化も加味して光学性能の補正を行なうことが
望ましい。鏡筒の温度変化は第1図Bに示したご
ときレンズ自体における温度分布の直流成分とし
て扱うことが可能である。
上記の投影型露光装置において、第4レンズ
L4と第5レンズL5との接合面に設けられた3個
のRTDによる各点での検出温度のうち、演算器
5はいずれか2点の温度差を用いて温度勾配を検
出することができる。第3図Bに示したごとく、
露光光の通過領域外に設けられた第2RTDR2と第
3RTDR3とによつて温度勾配を検出することとす
れば、RTD自体が照射エネルギーを吸収して温
度上昇することによる誤差を除くことができる。
また、露光光通過領域内に設けたRTDを用いて
温度勾配を検出する場合には、演算器5は露光用
シヤツターの開閉信号をも入力することとし、シ
ヤツター閉の後所定時間経過後にRTDの出力を
入力し、温度勾配を検出するようにすることが望
ましく、このような測定方法によつてもRTD自
体が照射エネルギーを吸収して温度上昇すること
による誤差を除くことが可能である。
尚、上記実施例では投影対物レンズの内の2ケ
所の空気間隔を大気から遮断して圧力制御するこ
とによつて光学性能を補正する構成としたが、1
ケ所のみの空気間隔を圧力制御することによつて
倍率及び結像面の補正を行なうことも可能であ
り、複数の空気間隔を連通して圧力制御すること
も可能である。また、空気間隔の圧力制御のみな
らず、特定の空気間隔中に封入されるガスの濃度
や温度を制御することによつて光学性能を補正す
ることも可能である。
(発明の効果) 以上のごとく、本発明によれば投影光学系内の
特定の光学要素における温度勾配を測定し、これ
によつて投影光学系全体の光学性能の変動量を検
出するため、光学性能の変化状態を実時間で直接
的かつ正確に知ることができる。従つて適切な補
正手段を設けることにより露光光の照射履歴にか
かわらず常に安定した優れた結像状態に維持する
ことができる。そして、より微細なパターンの高
精度の焼付を可能とし超高密度集積回路素子の製
造を行ない得る投影露光方法、及び露光装置が実
現される。
【図面の簡単な説明】
第1図Aはレンズに光束が入射する時の状態の
一例を示す断面図、第1図Bはこの状態における
レンズの温度分布状態の例を示す図、第2図は本
発明による実施例に用いた投影対物レンズの概略
光路図、第3図A及びBはそれぞれ投影対物レン
ズ中に設けた測温抵抗体の構成を示す断面図及び
平面図、第4図は測温抵抗体を用いた温度測定回
路図、第5図は投影露光光学装置の一例を示す構
成図である。 〔主要部分の符号の説明〕、R……レチクル、
W……ウエハ、1……投影対物レンズ、R1,R2
R3……測温抵抗体(RTD)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レチクルを露光用の照明光で均一に照明する
    照明系と、前記レチクルに形成されたパターンを
    所定の結像状態で感光基板上に投影露光する投影
    光学系とを備えた露光投影露光光学装置におい
    て、 前記投影光学系を構成する一部の光学要素の光
    軸からの距離が互いに異なる少なくとも2ケ所の
    特定部分に設けられ、該一部の光学要素の温度を
    測定する少なくとも2つの測温素子と; 前記少なくとも2つの測温素子からの出力信号
    に基づいて、前記一部の光学要素の光軸からの距
    離に対応した温度分布を検出する温度分布検出手
    段と; 該検出された温度分布に基づいて、前記投影光
    学系の光学特性の変化に起因して生ずる前記所定
    の結像状態からの変動を補正する変動補正手段と を設けたことを特徴とする投影露光光学装置。 2 前記少なくとも2つの測温素子は、前記投影
    光学系の開口絞り近傍に位置する一部の光学要素
    に固着したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の装置。 3 前記少なくとも2つの測温素子は、前記一部
    の光学要素の少なくとも1つの面に密着された薄
    膜測温抵抗体で構成されることを特徴とする特許
    請求の範囲第2項に記載の装置。 4 前記温度分布検出手段は、前記少なくとも2
    つの測温素子からの出力信号に基づいて、前記光
    学要素の径方向の温度勾配の時間的な変化を演算
    し、前記変動補正手段は該温度勾配の変化に基づ
    いて、前記投影光学系内の特定の空気室の圧力を
    制御する圧力制御器を備えることを特徴とする特
    許請求の範囲第3項に記載の装置。 5 前記温度分布検出手段は、前記温度勾配の直
    流成分を求めるために前記投影光学系の鏡筒の温
    度を測定する温度センサーを含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項又は第4項に記載の装
    置。 6 前記少なくとも2つの測温素子は、前記一部
    の光学要素の前記照明光が通過する領域外で、前
    記光軸からの距離が互いに異なる少なくとも2ケ
    所の温度を測定することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項又は第2項に記載の装置。 7 前記一部の光学要素は接合された少なくとも
    2つの光学硝材から成り、前記少なくとも2つの
    測温素子を該2つの光学硝材の接合面に設けたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項
    に記載の装置。 8 パターンの形成された原版を照明光で照射す
    る状態と非照射にする状態とに切り換えるととも
    に、該照射状態のときに前記原版からの照射光を
    投影光学系に導き、前記パターンを感光基板上に
    所定の結像状態で投影露光する方法において、 前記投影光学系を構成する一部の光学要素の前
    記光軸からの距離が互いに異なる少なくとも2ケ
    所の特定部分に、該一部の光学要素の温度を測定
    する少なくとも2つの測温素子を設け、 該少なくとも2つの測温素子からの出力信号に
    基づいて、前記一部の光学要素の温度分布の時間
    的な変化を検出し、該検出された温度分布の変化
    に基づいて、前記投影光学系の光学性能の変化に
    起因して生ずる前記所定の結像状態からの変動量
    に関する値を演算によつて求め、 該変動量が補正されるように前記投影光学系の
    一部の要素を補正する工程から成り、 前記少なくとも2つの測温素子による温度測定
    を、前記照射状態が前記非照射状態に切り替わつ
    た後に行うことを特徴とする投影露光方法。 9 前記所定の結像状態からの変動の時定数が、
    前記少なくとも2つの測温素子によつて検出され
    る前記温度分布の変化の時定数とほぼ等しくなる
    ように、前記少なくとも2つの測温素子を設ける
    前記一部の光学要素を選定したことを特徴とする
    特許請求の範囲第8項に記載の方法。 10 レチクルを露光用の照明光で均一に照明す
    る照明系と、前記レチクルに形成されたパターン
    を所定の結像状態で感光基板上に投影露光する投
    影光学系とを備えた露光投影露光光学装置におい
    て、 前記投影光学系の鏡筒と前記投影光学系を構成
    する一部の光学要素の系方向に該鏡筒から所定距
    離だけ離れた該一部の光学要素の特定部分とにそ
    れぞれ設けられた少なくとも2つの測温素子と; 前記少なくとも2つの測温素子からの出力信号
    に基づいて、前記一部の光学要素の光軸からの距
    離に対応した温度分布を検出する温度分布検出手
    段と; 該検出された温度分布に基づいて、前記投影光
    学系の光学特性の変化に起因して生ずる前記所定
    の結像状態からの変動を補正する変動補正手段と を設けたことを特徴とする投影露光光学装置。 11 前記温度分布検出手段は、前記少なくとも
    2つの測温素子からの出力信号に基づいて、前記
    光学要素の径方向の温度勾配の時間的な変化を演
    算し、前記変動補正手段は該温度勾配の変化に基
    づいて、前記投影光学系内の特定の空気室の圧力
    を制御する圧力制御器を備えることを特徴とする
    特許請求の範囲第10項に記載の装置。 12 前記鏡筒に設けられた測温素子は、前記温
    度勾配の直流成分を求めるために前記鏡筒の温度
    を測定する温度センサーを含むことを特徴とする
    特許請求の範囲第11項に記載の装置。
JP59018887A 1984-02-03 1984-02-03 投影露光光学装置及び投影露光方法 Granted JPS60163046A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59018887A JPS60163046A (ja) 1984-02-03 1984-02-03 投影露光光学装置及び投影露光方法
US06/696,085 US4730900A (en) 1984-02-03 1985-01-29 Projection optical apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59018887A JPS60163046A (ja) 1984-02-03 1984-02-03 投影露光光学装置及び投影露光方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60163046A JPS60163046A (ja) 1985-08-24
JPH0578008B2 true JPH0578008B2 (ja) 1993-10-27

Family

ID=11984074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59018887A Granted JPS60163046A (ja) 1984-02-03 1984-02-03 投影露光光学装置及び投影露光方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US4730900A (ja)
JP (1) JPS60163046A (ja)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0712012B2 (ja) * 1985-12-11 1995-02-08 株式会社ニコン 投影露光装置
USRE37352E1 (en) 1985-12-26 2001-09-04 Nikon Corporation Projection optical apparatus
JP2503451B2 (ja) * 1985-12-26 1996-06-05 株式会社ニコン 投影露光方法及び装置
JPS63213341A (ja) * 1987-03-02 1988-09-06 Canon Inc 投影露光装置
US4989031A (en) * 1990-01-29 1991-01-29 Nikon Corporation Projection exposure apparatus
US5699183A (en) * 1993-02-10 1997-12-16 Nikon Corporation Silica glass member for UV-lithography, method for silica glass production, and method for silica glass member production
US5696623A (en) * 1993-08-05 1997-12-09 Fujitsu Limited UV exposure with elongated service lifetime
JP3341269B2 (ja) * 1993-12-22 2002-11-05 株式会社ニコン 投影露光装置、露光方法、半導体の製造方法及び投影光学系の調整方法
JP3893626B2 (ja) 1995-01-25 2007-03-14 株式会社ニコン 投影光学装置の調整方法、投影光学装置、露光装置及び露光方法
US5883704A (en) 1995-08-07 1999-03-16 Nikon Corporation Projection exposure apparatus wherein focusing of the apparatus is changed by controlling the temperature of a lens element of the projection optical system
US6124596A (en) * 1997-08-28 2000-09-26 Nikon Corporation Charged-particle-beam projection apparatus and transfer methods
US6198576B1 (en) 1998-07-16 2001-03-06 Nikon Corporation Projection optical system and exposure apparatus
DE19956353C1 (de) * 1999-11-24 2001-08-09 Zeiss Carl Optische Anordnung
DE19963588C2 (de) * 1999-12-29 2002-01-10 Zeiss Carl Optische Anordnung
SG109000A1 (en) 2003-07-16 2005-02-28 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method
US7304715B2 (en) 2004-08-13 2007-12-04 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
DE102006039895A1 (de) * 2006-08-25 2008-03-13 Carl Zeiss Smt Ag Verfahren zur Korrektur von durch Intensitätsverteilungen in optischen Systemen erzeugten Abbildungsveränderungen sowie entsprechendes optisches System
DE102006045075A1 (de) * 2006-09-21 2008-04-03 Carl Zeiss Smt Ag Steuerbares optisches Element
US7525640B2 (en) * 2006-11-07 2009-04-28 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
JP5579063B2 (ja) * 2007-08-24 2014-08-27 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 制御可能な光学素子、熱アクチュエータによる光学素子の操作方法および半導体リソグラフィのための投影露光装置
JP5013291B2 (ja) * 2007-11-20 2012-08-29 オリンパスイメージング株式会社 焦点検出装置
FR3103033A1 (fr) * 2019-11-07 2021-05-14 Stmicroelectronics Sa État d'un système optique
DE102020208415A1 (de) 2020-07-06 2022-01-13 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches element, optisches system, lithographieanlage und verfahren zum betreiben eines optischen elements

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5764204A (en) * 1980-10-06 1982-04-19 Konishiroku Photo Ind Co Ltd Automatic focus controller

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2189122A (en) * 1938-05-18 1940-02-06 Research Corp Method of and apparatus for sensing radiant energy
NL283436A (ja) * 1961-09-28
US3368078A (en) * 1964-10-02 1968-02-06 North American Rockwell Radiant energy sensitive device
US3498695A (en) * 1966-10-11 1970-03-03 Sanders Associates Inc Pressure compensated optical device
DE2804527C2 (de) * 1978-02-03 1986-12-18 Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar Verfahren und Anordnung zum Abgleichen von Abbildungssystemen
US4331388A (en) * 1980-02-25 1982-05-25 Xerox Corporation Gas zoom lens
US4433923A (en) * 1981-08-03 1984-02-28 Morris L. Markel Operative temperature sensing system
JPS58179834A (ja) * 1982-04-14 1983-10-21 Canon Inc 投影露光装置及び方法
US4556327A (en) * 1983-01-31 1985-12-03 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Temperature averaging thermal probe

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5764204A (en) * 1980-10-06 1982-04-19 Konishiroku Photo Ind Co Ltd Automatic focus controller

Also Published As

Publication number Publication date
US4730900A (en) 1988-03-15
JPS60163046A (ja) 1985-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0578008B2 (ja)
US4825247A (en) Projection exposure apparatus
US4907021A (en) Projection exposure apparatus
JP3186011B2 (ja) 投影露光装置及びデバイス製造方法
JP3402850B2 (ja) 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法
US4811055A (en) Projection exposure apparatus
TWI443478B (zh) 微影裝置及元件製造方法
KR100517678B1 (ko) 포토리소그래피 시스템에서 렌즈 에러를 보상하는 레티클
US5953106A (en) Projection optical system, exposure apparatus and semiconductor-device manufacturing method using the system
US8472009B2 (en) Exposure apparatus and device manufacturing method
JP2000195786A (ja) 露光装置、露光方法およびデバイス製造方法
JP2001274080A (ja) 走査型投影露光装置及びその位置合わせ方法
US7834978B2 (en) Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
TWI575568B (zh) 曝光方法、曝光裝置和物品製造方法
KR101290365B1 (ko) 노광 장치 및 디바이스 제조 방법
US6433351B1 (en) Exposure apparatus and control method for correcting an exposure optical system on the basis of an estimated magnification variation
KR100289674B1 (ko) 노광방법및노광장치
JP2897345B2 (ja) 投影露光装置
US4941745A (en) Projection aligner for fabricating semiconductor device having projection optics
JPH1083954A (ja) 露光装置
JP3854734B2 (ja) 面位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法
JPH0320062B2 (ja)
JP2653356B2 (ja) 投影露光方法
JP2004079585A (ja) 結像特性計測方法及び露光方法
JPH0620923A (ja) 露光方法

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term