JPH06208056A - Ｌｓｉ素子製造方法、及び装置 - Google Patents
Ｌｓｉ素子製造方法、及び装置Info
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- JPH06208056A JPH06208056A JP5273329A JP27332993A JPH06208056A JP H06208056 A JPH06208056 A JP H06208056A JP 5273329 A JP5273329 A JP 5273329A JP 27332993 A JP27332993 A JP 27332993A JP H06208056 A JPH06208056 A JP H06208056A
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- 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
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lenses (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超ＬＳＩ素子の製造時のパターン露光の際、
高いマッチング精度を保つようにする。 【構成】 超ＬＳＩ製造用の露光装置投影光学系が持つ
光学諸性能のうち、少なくとも収差を任意に調整可能と
し、一定の収差特性のもとでＬＳＩパターンの露光を行
う。
高いマッチング精度を保つようにする。 【構成】 超ＬＳＩ製造用の露光装置投影光学系が持つ
光学諸性能のうち、少なくとも収差を任意に調整可能と
し、一定の収差特性のもとでＬＳＩパターンの露光を行
う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影露光時の倍率や収差
等の光学性能を簡便に調整し得る投影露光装置を用いた
超ＬＳＩ素子の製造方法、及び装置に関する。
等の光学性能を簡便に調整し得る投影露光装置を用いた
超ＬＳＩ素子の製造方法、及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】縮小投影型露光装置（以下ステッパーと
呼ぶ）は近年超ＬＳＩ素子の生産現場に多く導入され、
大きな成果をもたらしているが、その重要な性能の一つ
に重ね合せマッチング精度があげられる。このマッチン
グ精度に影響を与える要素の中で重要なものに投影光学
系の倍率誤差がある。超ＬＳＩに用いられるパターン線
幅の大きさは年々微細化の傾向を強め、それに伴ってマ
ッチング精度の向上に対するニーズも強くなってきてい
る。従って投影倍率を所定の値に保つ必要性はきわめて
高くなってきている。現在投影光学系の倍率は装置の設
置時に調整することにより倍率誤差が一応無視できる程
度になっている。
呼ぶ）は近年超ＬＳＩ素子の生産現場に多く導入され、
大きな成果をもたらしているが、その重要な性能の一つ
に重ね合せマッチング精度があげられる。このマッチン
グ精度に影響を与える要素の中で重要なものに投影光学
系の倍率誤差がある。超ＬＳＩに用いられるパターン線
幅の大きさは年々微細化の傾向を強め、それに伴ってマ
ッチング精度の向上に対するニーズも強くなってきてい
る。従って投影倍率を所定の値に保つ必要性はきわめて
高くなってきている。現在投影光学系の倍率は装置の設
置時に調整することにより倍率誤差が一応無視できる程
度になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステッ
パーの投影レンズは露光エネルギーの一部を吸収して温
度が上昇する。このため投影レンズに長時間、露光用の
光が照射されつづけたり、露光動作が長時間連続に行わ
れると倍率が無視し得ない程度に変化する可能性があ
る。又装置の稼働時に於ける投影レンズの周囲の僅かな
温度変化やクリーンルーム内の僅かな気圧変動等、環境
条件が変化した時の倍率誤差を補正したいという要求が
高まっている。
パーの投影レンズは露光エネルギーの一部を吸収して温
度が上昇する。このため投影レンズに長時間、露光用の
光が照射されつづけたり、露光動作が長時間連続に行わ
れると倍率が無視し得ない程度に変化する可能性があ
る。又装置の稼働時に於ける投影レンズの周囲の僅かな
温度変化やクリーンルーム内の僅かな気圧変動等、環境
条件が変化した時の倍率誤差を補正したいという要求が
高まっている。
【０００４】これらの倍率誤差は、結像面上で0.０５μ
ｍ程度でも実用上の問題となることがあり、このような
微小な倍率変動を補正して常に一定状態を保つことは極
めて難しいことであった。しかも、投影レンズは、露光
エネルギーによる投影レンズの温度上昇や環境条件の変
化によって、倍率変動を生ずるばかりでなく、結像面位
置の変動や各種収差の変動も生じ、これらの光学諸性能
の変動は程度の差はあっても同時に起こるため、例えば
倍率というある特定の光学性能のみを補正したとして
も、全体の光学性能としての劣化が避けられない場合が
ある。さらに、光学諸性能の変化は互いに独立ではなく
密接に関連しているのが一般であるため、積極的にある
特定の光学性能、例えば倍率のみを独立に微調整するこ
とも極めて難しいことであった。
ｍ程度でも実用上の問題となることがあり、このような
微小な倍率変動を補正して常に一定状態を保つことは極
めて難しいことであった。しかも、投影レンズは、露光
エネルギーによる投影レンズの温度上昇や環境条件の変
化によって、倍率変動を生ずるばかりでなく、結像面位
置の変動や各種収差の変動も生じ、これらの光学諸性能
の変動は程度の差はあっても同時に起こるため、例えば
倍率というある特定の光学性能のみを補正したとして
も、全体の光学性能としての劣化が避けられない場合が
ある。さらに、光学諸性能の変化は互いに独立ではなく
密接に関連しているのが一般であるため、積極的にある
特定の光学性能、例えば倍率のみを独立に微調整するこ
とも極めて難しいことであった。
【０００５】本発明の目的は、投影光学系の倍率変動、
結像面位置の変動、あるいは各種収差等の光学諸性能の
微調整が容易に可能な投影露光装置を用いた超ＬＳＩの
製造方法を提供することにあり、さらには、倍率や結像
面、或は収差等の光学諸性能を独立に補正し得る投影露
光装置を提供することにある。
結像面位置の変動、あるいは各種収差等の光学諸性能の
微調整が容易に可能な投影露光装置を用いた超ＬＳＩの
製造方法を提供することにあり、さらには、倍率や結像
面、或は収差等の光学諸性能を独立に補正し得る投影露
光装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる問題を解決するた
め本発明においては、均一化された照明光によりレチク
ル上のＬＳＩパターンを照明し、当該ＬＳＩパターンを
投影光学系により感光基板上に結像投影する段階を有す
るＬＳＩ素子の製造過程で、投影光学系の光学諸性能の
うち特定の収差（球面収差、コマ収差等）を調整可能と
し、所定の収差を得るようにした。
め本発明においては、均一化された照明光によりレチク
ル上のＬＳＩパターンを照明し、当該ＬＳＩパターンを
投影光学系により感光基板上に結像投影する段階を有す
るＬＳＩ素子の製造過程で、投影光学系の光学諸性能の
うち特定の収差（球面収差、コマ収差等）を調整可能と
し、所定の収差を得るようにした。
【０００７】さらに本発明では、レチクルを均一に照明
する照明手段（２）と、レチクルのＬＳＩパターンを感
光基板（Ｗ）上に所定の結像特性で投影露光する投影光
学系（１）と、感光基板を保持するステージ（３）とを
備えた露光装置を用いて、感光基板上にＬＳＩ素子を形
成するＬＳＩ素子製造の過程で、投影光学系（１）を通
る露光光に起因して投影光学系の結像倍率と収差とが変
動するとき、少なくとも収差変動に対しては投影光学系
による投影光路を形成する複数の光学要素（空気間隔）
のうち、予め選ばれた部分の光学的な特質（空気間隔内
の気体の屈折率）を変化させることで補正することとし
た。
する照明手段（２）と、レチクルのＬＳＩパターンを感
光基板（Ｗ）上に所定の結像特性で投影露光する投影光
学系（１）と、感光基板を保持するステージ（３）とを
備えた露光装置を用いて、感光基板上にＬＳＩ素子を形
成するＬＳＩ素子製造の過程で、投影光学系（１）を通
る露光光に起因して投影光学系の結像倍率と収差とが変
動するとき、少なくとも収差変動に対しては投影光学系
による投影光路を形成する複数の光学要素（空気間隔）
のうち、予め選ばれた部分の光学的な特質（空気間隔内
の気体の屈折率）を変化させることで補正することとし
た。
【０００８】また本発明は、レチクル（Ｒ）のパターン
を感光基板（Ｗ）上に所望の結像特性で投影する投影光
学系（１）と、感光基板を保持するステージ（３）と、
該ステージ上の感光基板を投影光学系に対して焦点合せ
する焦点合せ手段とを有し、感光基板上にＬＳＩ素子を
形成する製造装置（ステッパー）に適用される。そして
本発明では、投影光学系を構成する複数の光学素子の間
に形成される複数の空気間隔のうち、内部の気体圧力を
変化させたときに生ずる特定の光学性能（例えば倍率）
の変化方向が揃っていて、かつ残りの光学性能の変化が
十分に小さいか、もしくは相殺されるような少なくとも
２つの空気間隔を連通して圧力制御室とした投影光学系
（１）を設け；さらに、特定の光学性能の変動に関する
情報を直接的、又は間接的に検知する変動検知手段
（６、７）と；該検知された情報に基づいて、特定の光
学性能の変動が補正されるように投影光学系の圧力制御
室内の気体の圧力を調整する圧力制御手段（５、１２、
２２）とを設けたこととする。
を感光基板（Ｗ）上に所望の結像特性で投影する投影光
学系（１）と、感光基板を保持するステージ（３）と、
該ステージ上の感光基板を投影光学系に対して焦点合せ
する焦点合せ手段とを有し、感光基板上にＬＳＩ素子を
形成する製造装置（ステッパー）に適用される。そして
本発明では、投影光学系を構成する複数の光学素子の間
に形成される複数の空気間隔のうち、内部の気体圧力を
変化させたときに生ずる特定の光学性能（例えば倍率）
の変化方向が揃っていて、かつ残りの光学性能の変化が
十分に小さいか、もしくは相殺されるような少なくとも
２つの空気間隔を連通して圧力制御室とした投影光学系
（１）を設け；さらに、特定の光学性能の変動に関する
情報を直接的、又は間接的に検知する変動検知手段
（６、７）と；該検知された情報に基づいて、特定の光
学性能の変動が補正されるように投影光学系の圧力制御
室内の気体の圧力を調整する圧力制御手段（５、１２、
２２）とを設けたこととする。
【０００９】
【作用】本発明においては、感光基板に対する投影露光
を行う際、倍率変動等を補正する目的で投影光学系内の
空気間隔を圧力制御しても、それに伴って生ずる各種収
差が十分小さく押さえられるため、高いマッチング精度
が得られる。また投影光学系の収差変動も単独に制御す
ることができるため、常に一定の収差特性でパターン投
影ができる。
を行う際、倍率変動等を補正する目的で投影光学系内の
空気間隔を圧力制御しても、それに伴って生ずる各種収
差が十分小さく押さえられるため、高いマッチング精度
が得られる。また投影光学系の収差変動も単独に制御す
ることができるため、常に一定の収差特性でパターン投
影ができる。
【００１０】
【実施例】以下で説明する本発明の実施例では、投影レ
ンズを構成するレンズ系中のレンズ面で形成される複数
の空気室のうち、少なくとも２つの空気室を外気から遮
断し、これら少なくとも２つの空気室を連通することに
よって結合し、該結合された空気室の圧力を制御するこ
とによって投影レンズの光学諸性能を補正又は微調整す
るように構成した。
ンズを構成するレンズ系中のレンズ面で形成される複数
の空気室のうち、少なくとも２つの空気室を外気から遮
断し、これら少なくとも２つの空気室を連通することに
よって結合し、該結合された空気室の圧力を制御するこ
とによって投影レンズの光学諸性能を補正又は微調整す
るように構成した。
【００１１】このように、少なくとも２つの空気室を連
通して同時にその圧力を制御すれば、例えば各空気室の
圧力制御による倍率変動が同時に生じ、各空気室による
変動が加算されるため、圧力の単位制御量当りの倍率補
正量を大きくすることができ、倍率の微調整が容易にな
る。しかも、各空気室による倍率変動に加えて、結像面
の変動にも着目し、結合して圧力制御する少なくとも２
つの空気室として、例えば、結像面の変動量が互いに相
殺するような空気室を選びこれらを外気から遮断して圧
力制御することとすれば、結像面を一定に保ちつつ倍率
のみを補正又は積極的に調整することが可能である。ま
た、逆に、倍率の変動量が互いに相殺するような少なく
とも２つの空気室を外気から遮断して連通結合し、圧力
制御することとすれば、倍率をほぼ一定に保ちつつ結像
面のみを補正又は積極的に調整すること可能である。さ
らに、複数の空気室の組合せによって倍率と結像面との
両者の変動を相殺し得ることとすれば、球面収差、コマ
収差、像面湾曲或は歪曲収差等の特定の収差のみを独立
に補正することが可能となる。
通して同時にその圧力を制御すれば、例えば各空気室の
圧力制御による倍率変動が同時に生じ、各空気室による
変動が加算されるため、圧力の単位制御量当りの倍率補
正量を大きくすることができ、倍率の微調整が容易にな
る。しかも、各空気室による倍率変動に加えて、結像面
の変動にも着目し、結合して圧力制御する少なくとも２
つの空気室として、例えば、結像面の変動量が互いに相
殺するような空気室を選びこれらを外気から遮断して圧
力制御することとすれば、結像面を一定に保ちつつ倍率
のみを補正又は積極的に調整することが可能である。ま
た、逆に、倍率の変動量が互いに相殺するような少なく
とも２つの空気室を外気から遮断して連通結合し、圧力
制御することとすれば、倍率をほぼ一定に保ちつつ結像
面のみを補正又は積極的に調整すること可能である。さ
らに、複数の空気室の組合せによって倍率と結像面との
両者の変動を相殺し得ることとすれば、球面収差、コマ
収差、像面湾曲或は歪曲収差等の特定の収差のみを独立
に補正することが可能となる。
【００１２】上記のように、少なくとも２つの空気室を
連通して結合しその圧力を一体的に制御する場合、空気
室の組合せによってある特定の光学性能の単位圧力制御
量当りの補正量を増大させることができ、また、ある特
定の光学性能のみを独立に補正、微調整が可能となり、
これらの場合、圧力制御を行なう空間は実質的に１つで
あり圧力制御装置は１つのみでよい。しかしながら、前
述のごとく、投影レンズの露光エネルギーによる温度上
昇や環境条件の変化等、種々の要因により、投影レンズ
の光学諸性能は複雑に変化する場合が多く、特定の光学
性能のみの補正では不十分な場合が多い。このために、
上記のごとき少なくとも２つの空気室を連通した結合空
気室を複数設定し、圧力制御装置も複数設ければ、補正
の自由度が増し、諸種の要因による複数の光学性能の同
時変動をも良好に補正することが可能となる。そこで次
に本発明の第１の実施例について説明する。
連通して結合しその圧力を一体的に制御する場合、空気
室の組合せによってある特定の光学性能の単位圧力制御
量当りの補正量を増大させることができ、また、ある特
定の光学性能のみを独立に補正、微調整が可能となり、
これらの場合、圧力制御を行なう空間は実質的に１つで
あり圧力制御装置は１つのみでよい。しかしながら、前
述のごとく、投影レンズの露光エネルギーによる温度上
昇や環境条件の変化等、種々の要因により、投影レンズ
の光学諸性能は複雑に変化する場合が多く、特定の光学
性能のみの補正では不十分な場合が多い。このために、
上記のごとき少なくとも２つの空気室を連通した結合空
気室を複数設定し、圧力制御装置も複数設ければ、補正
の自由度が増し、諸種の要因による複数の光学性能の同
時変動をも良好に補正することが可能となる。そこで次
に本発明の第１の実施例について説明する。
【００１３】いまある投影対物レンズのレンズ間隔のう
ち２ケ所を外気から遮断された空気室として構成し、こ
の空気室内の圧力が初期倍率設定時より単位圧力だけ変
化した場合に、倍率変化量すなわち、結像面上での所定
の軸外像点の変位量がそれぞれΔＸ1 及びΔＸ2 である
とする。この空気室以外の空気室のうち一部は大気圧と
同じ圧力変化をするものとし、大気圧の単位圧力の変化
ΔＰに対して倍率変動がΔＸｐだけ発生するものとす
る。投影レンズ内に形成された空気室のうち他の空気室
は密封され大気から遮断されているとすると気圧変化が
ないのでそれに伴う倍率変動は生じない。
ち２ケ所を外気から遮断された空気室として構成し、こ
の空気室内の圧力が初期倍率設定時より単位圧力だけ変
化した場合に、倍率変化量すなわち、結像面上での所定
の軸外像点の変位量がそれぞれΔＸ1 及びΔＸ2 である
とする。この空気室以外の空気室のうち一部は大気圧と
同じ圧力変化をするものとし、大気圧の単位圧力の変化
ΔＰに対して倍率変動がΔＸｐだけ発生するものとす
る。投影レンズ内に形成された空気室のうち他の空気室
は密封され大気から遮断されているとすると気圧変化が
ないのでそれに伴う倍率変動は生じない。
【００１４】そこで、上記２ケ所の遮断された空気室を
連通して一体の空気室に結合し、この結合空気室の圧力
を制御することとすれば、大気圧の単位圧力変化による
倍率変化量ΔＸｐに対し、この結合空気圧の圧力制御量
をΔＰ1 するとき、 (1) ΔＰ1 （ΔＸ1 ＋ΔＸ2 ）＋ΔＰΔＸｐ＝０ を満たすことによって大気圧変動ΔＰによる倍率変化を
補正することができる。ここで、ΔＸ1 とΔＸ2 との符
号が等しいものを選ぶことによって、一方の空気室のみ
による補正変化量よりも大きな変化量を得ることができ
るので、より少ない圧力制御量で大気圧による倍率変動
を補正することができる。従って、圧力制御を行なう空
気室の圧力変動幅が比較的小さくなるため、エアのリー
クの恐れが少なく制御が容易である。
連通して一体の空気室に結合し、この結合空気室の圧力
を制御することとすれば、大気圧の単位圧力変化による
倍率変化量ΔＸｐに対し、この結合空気圧の圧力制御量
をΔＰ1 するとき、 (1) ΔＰ1 （ΔＸ1 ＋ΔＸ2 ）＋ΔＰΔＸｐ＝０ を満たすことによって大気圧変動ΔＰによる倍率変化を
補正することができる。ここで、ΔＸ1 とΔＸ2 との符
号が等しいものを選ぶことによって、一方の空気室のみ
による補正変化量よりも大きな変化量を得ることができ
るので、より少ない圧力制御量で大気圧による倍率変動
を補正することができる。従って、圧力制御を行なう空
気室の圧力変動幅が比較的小さくなるため、エアのリー
クの恐れが少なく制御が容易である。
【００１５】ところで、これら２つの空気室の圧力変動
によって、結像面も変動することは一般には避けられな
い。そこで、第３の空気室をも連通して結合し、一体的
に圧力制御することとする。すなわち、前記２つの空気
室における単位圧力変化に対する結像面変化量をそれぞ
れΔＺ1 、ΔＺ2 とし、第３の空気室における単位圧力
変化に対する倍率変化量をΔＸ3 、結像面変化量をΔＺ
3 とするとき、 ΔＺ3 ＝ΔＺ1 ＋ΔＺ2 なる関係を満たすような第３空気室を選ぶことにより、
結像面を一定に保ちつつ倍率のみを補正することが可能
である。式で表わせば、 (2) ΔＰ1 （ΔＸ1 ＋ΔＸ2 ＋ΔＸ3 ）＋ΔＰΔＸｐ＝０ を満たすようにΔＰ1 だけ３つの空気室の結合空間に圧
力変化を与えればよい。この時、結像面の変化について
は、 ΔＰ1 （ΔＺ1 ＋ΔＺ2 ＋ΔＺ3 ）＝０ が成立し、圧力制御に伴って生ずる結像面の変動はな
い。
によって、結像面も変動することは一般には避けられな
い。そこで、第３の空気室をも連通して結合し、一体的
に圧力制御することとする。すなわち、前記２つの空気
室における単位圧力変化に対する結像面変化量をそれぞ
れΔＺ1 、ΔＺ2 とし、第３の空気室における単位圧力
変化に対する倍率変化量をΔＸ3 、結像面変化量をΔＺ
3 とするとき、 ΔＺ3 ＝ΔＺ1 ＋ΔＺ2 なる関係を満たすような第３空気室を選ぶことにより、
結像面を一定に保ちつつ倍率のみを補正することが可能
である。式で表わせば、 (2) ΔＰ1 （ΔＸ1 ＋ΔＸ2 ＋ΔＸ3 ）＋ΔＰΔＸｐ＝０ を満たすようにΔＰ1 だけ３つの空気室の結合空間に圧
力変化を与えればよい。この時、結像面の変化について
は、 ΔＰ1 （ΔＺ1 ＋ΔＺ2 ＋ΔＺ3 ）＝０ が成立し、圧力制御に伴って生ずる結像面の変動はな
い。
【００１６】他方、２つの空気室を一体的に圧力制御す
る場合において、各空気室における単位圧力当りの結像
面変化量ΔＺ1 、ΔＺ2 が互いにほぼ相殺するような２
つの空気室を選定するならば、結像面に変化を与えるこ
となく倍率のみを補正又は微調整することが可能であ
る。すなわち、結像面変動については、 ΔＰ1 （ΔＺ1 ＋ΔＺ2 ）＝０ をほぼ保ちつつ、倍率変動について (3) ΔＰ1 （ΔＸ1 ＋ΔＸ2 ）＋ΔＰΔＸｐ＝０ を満たすことにより、倍率補正を独立に行なうことが可
能である。
る場合において、各空気室における単位圧力当りの結像
面変化量ΔＺ1 、ΔＺ2 が互いにほぼ相殺するような２
つの空気室を選定するならば、結像面に変化を与えるこ
となく倍率のみを補正又は微調整することが可能であ
る。すなわち、結像面変動については、 ΔＰ1 （ΔＺ1 ＋ΔＺ2 ）＝０ をほぼ保ちつつ、倍率変動について (3) ΔＰ1 （ΔＸ1 ＋ΔＸ2 ）＋ΔＰΔＸｐ＝０ を満たすことにより、倍率補正を独立に行なうことが可
能である。
【００１７】従って、上記のように、少なくとも２つの
空気室を連通して一体的に圧力制御することによって、
ある特定の光学性能についての補正量をより大きくする
ことができ、また、空気室の選び方によっては光学性能
のうちある特定のもののみを独立に補正することが可能
である。しかしながら、上記それぞれの場合光学諸性能
のうちの例えば倍率のみを独立に補正できても、倍率と
同時に他の光学性能、例えば結像面の変動をも同時に補
正することはできない。倍率と結像面との両者を同時に
補正するためには、圧力制御する空気室を別にもう１ケ
所設ける必要がある。そこで、上記のように２つの空気
室を連結結合して一体的に圧力制御すると共に、さらに
第４の空気室を外気から遮断して別途に圧力制御するこ
ととする。この第４の空気室における単位圧力変化によ
る倍率変化量をΔＸ4 、結像面変化量をΔＺ4 とし、第
４空気室の圧力制御量をΔＰ2 とするとき、
空気室を連通して一体的に圧力制御することによって、
ある特定の光学性能についての補正量をより大きくする
ことができ、また、空気室の選び方によっては光学性能
のうちある特定のもののみを独立に補正することが可能
である。しかしながら、上記それぞれの場合光学諸性能
のうちの例えば倍率のみを独立に補正できても、倍率と
同時に他の光学性能、例えば結像面の変動をも同時に補
正することはできない。倍率と結像面との両者を同時に
補正するためには、圧力制御する空気室を別にもう１ケ
所設ける必要がある。そこで、上記のように２つの空気
室を連結結合して一体的に圧力制御すると共に、さらに
第４の空気室を外気から遮断して別途に圧力制御するこ
ととする。この第４の空気室における単位圧力変化によ
る倍率変化量をΔＸ4 、結像面変化量をΔＺ4 とし、第
４空気室の圧力制御量をΔＰ2 とするとき、
【００１８】
【数４】
【００１９】の２つの条件を同時に満たすように、結合
された２つの空気室の圧力を一体的にΔＰ1 だけ、また
第４空気室の圧力をΔＰ2 だけそれぞれ変化させること
によって、倍率と結像面との両者の変動ΔＸｐ、ΔＺｐ
を同時に補正することが可能となる。この第４の空気室
についても、残りの他の空気室と連通して結合すること
によって、前述した２つの空気室と同様にして補正量の
増大を図ることができるし、また他の光学性能、例えば
特定の収差を相殺し得る空気室を組合せることによっ
て、その収差を変えることなく倍率及び結像面の補正を
達成することができる。
された２つの空気室の圧力を一体的にΔＰ1 だけ、また
第４空気室の圧力をΔＰ2 だけそれぞれ変化させること
によって、倍率と結像面との両者の変動ΔＸｐ、ΔＺｐ
を同時に補正することが可能となる。この第４の空気室
についても、残りの他の空気室と連通して結合すること
によって、前述した２つの空気室と同様にして補正量の
増大を図ることができるし、また他の光学性能、例えば
特定の収差を相殺し得る空気室を組合せることによっ
て、その収差を変えることなく倍率及び結像面の補正を
達成することができる。
【００２０】そして、倍率及び結像面に加えて、他の光
学性能、例えば球面収差、コマ収差、像面湾曲或は歪曲
収差をも同時に補正するためには、上記のごとき結合さ
れた空気室及び第４の空気室に加えて、さらに別途に圧
力制御し得る空気室を設けることとすればよい。すなわ
ち、光学諸性能のうち３つの性能を同時に補正するため
には、３個の互いに独立した圧力制御空間を設ければよ
い。そして、一般には、補正しようとする光学諸性能の
数に等しい数の圧力制御空間を独立に設ければよい。
学性能、例えば球面収差、コマ収差、像面湾曲或は歪曲
収差をも同時に補正するためには、上記のごとき結合さ
れた空気室及び第４の空気室に加えて、さらに別途に圧
力制御し得る空気室を設けることとすればよい。すなわ
ち、光学諸性能のうち３つの性能を同時に補正するため
には、３個の互いに独立した圧力制御空間を設ければよ
い。そして、一般には、補正しようとする光学諸性能の
数に等しい数の圧力制御空間を独立に設ければよい。
【００２１】尚、投影レンズの倍率変動や結像面の変動
等の光学諸性能の変動を生ずる要因としては、大気圧の
みならず鏡筒外部の環境温度、湿度、投影レンズに入射
する露光エネルギーによる温度上昇、などがあげられ
る。これらの要素がそれぞれ単位量変化したことによっ
て発生する倍率変化量を、ΔＸｑ、ΔＸｒ、ΔＸｓ、ま
た結像面変化量をそれぞれΔＺｑ、ΔＺｒ、ΔＺｓと
し、各要素の変化量がΔＱ、ΔＲ、ΔＳであるとする
と、２つの結合された空気室の圧力制御量ΔＰ1 及び第
４の空気室の圧力制御量ΔＰ2 について、
等の光学諸性能の変動を生ずる要因としては、大気圧の
みならず鏡筒外部の環境温度、湿度、投影レンズに入射
する露光エネルギーによる温度上昇、などがあげられ
る。これらの要素がそれぞれ単位量変化したことによっ
て発生する倍率変化量を、ΔＸｑ、ΔＸｒ、ΔＸｓ、ま
た結像面変化量をそれぞれΔＺｑ、ΔＺｒ、ΔＺｓと
し、各要素の変化量がΔＱ、ΔＲ、ΔＳであるとする
と、２つの結合された空気室の圧力制御量ΔＰ1 及び第
４の空気室の圧力制御量ΔＰ2 について、
【００２２】
【数５】
【００２３】の両条件を満たすことによって、倍率と結
像面との両者の同時補正が可能である。倍率と結像面と
の一方のみを補正する場合には上記両式のうちの一方の
みを満たすように圧力制御すればよいことはいうまでも
ない。また、この場合にも結合された２つの空気室にさ
らに他の空気室を連通して一体的に圧力制御してもよい
し、第４空気室についても他の空気室と連通して一体的
に圧力制御することが可能である。
像面との両者の同時補正が可能である。倍率と結像面と
の一方のみを補正する場合には上記両式のうちの一方の
みを満たすように圧力制御すればよいことはいうまでも
ない。また、この場合にも結合された２つの空気室にさ
らに他の空気室を連通して一体的に圧力制御してもよい
し、第４空気室についても他の空気室と連通して一体的
に圧力制御することが可能である。
【００２４】ここで本発明が適用されるＬＳＩ製造装置
としての投影露光装置（ステッパー）について説明す
る。図１はステッパーに用いられる投影対物レンズの一
例を示すレンズ配置図であり、この対物レンズによりレ
チクル（Ｒ）上の所定のパターンがウェハ（Ｗ）上に縮
小投影される。図中にはウェハとレチクルとの軸上物点
の共役関係を表わす光線を示した。この対物レンズはレ
チクル（Ｒ）側から順にＬ1 、Ｌ2 ……Ｌ14の合計１４
個のレンズからなり、各レンズの間隔及びレチクル
（Ｒ）、ウェハ（Ｗ）との間に、レチクル側から順に
ａ、ｂ、ｃ、……、ｏの合計１５個の空気間隔が形成さ
れている。この対物レンズの諸元を表１に示す。但し、
ｒは各レンズ面の曲率半径、Ｄは各レンズの中心厚及び
空気間隔、Ｎは各レンズのｉ線（λ＝３６5.０nm）に対
する屈折率を表わし、表中左端の数字はレチクル側から
の順序を表わすものとする。また、Ｄ0 はレチクル
（Ｒ）と最前レンズ面との間隔、Ｄ31は最終レンズ面と
ウェハ（Ｗ）との間隔を表わす。
としての投影露光装置（ステッパー）について説明す
る。図１はステッパーに用いられる投影対物レンズの一
例を示すレンズ配置図であり、この対物レンズによりレ
チクル（Ｒ）上の所定のパターンがウェハ（Ｗ）上に縮
小投影される。図中にはウェハとレチクルとの軸上物点
の共役関係を表わす光線を示した。この対物レンズはレ
チクル（Ｒ）側から順にＬ1 、Ｌ2 ……Ｌ14の合計１４
個のレンズからなり、各レンズの間隔及びレチクル
（Ｒ）、ウェハ（Ｗ）との間に、レチクル側から順に
ａ、ｂ、ｃ、……、ｏの合計１５個の空気間隔が形成さ
れている。この対物レンズの諸元を表１に示す。但し、
ｒは各レンズ面の曲率半径、Ｄは各レンズの中心厚及び
空気間隔、Ｎは各レンズのｉ線（λ＝３６5.０nm）に対
する屈折率を表わし、表中左端の数字はレチクル側から
の順序を表わすものとする。また、Ｄ0 はレチクル
（Ｒ）と最前レンズ面との間隔、Ｄ31は最終レンズ面と
ウェハ（Ｗ）との間隔を表わす。
【００２５】いま、この対物レンズにおいて、空気間隔
ａ、ｂ、……ｏの気圧をそれぞれ＋１３7.５mmＨｇだけ
変化させたとすると、各空気間隔の相対屈折率は1.００
００５に変化し、この時の倍率変化、及び結像面すなわ
ちレチクル（Ｒ）との共役面の変化は表２に示すように
なる。但し、倍率変化ΔＸは、結像面上において気圧変
動がない時に光軸より5.６６mm離れた位置に結像する像
点が、各空気間隔の気圧変化後の移動量をμｍ単位で表
わしたもので、気圧変動が無い場合の結像面すなわち所
定のウェハ面上により大きく投影される場合（拡大）を
正符号として示した。また、結像面の変化ΔＺは軸上の
結像点の変化として示し、対物レンズから遠ざかる場合
を正符号として示した。両者の値は共にμｍ単位であ
る。
ａ、ｂ、……ｏの気圧をそれぞれ＋１３7.５mmＨｇだけ
変化させたとすると、各空気間隔の相対屈折率は1.００
００５に変化し、この時の倍率変化、及び結像面すなわ
ちレチクル（Ｒ）との共役面の変化は表２に示すように
なる。但し、倍率変化ΔＸは、結像面上において気圧変
動がない時に光軸より5.６６mm離れた位置に結像する像
点が、各空気間隔の気圧変化後の移動量をμｍ単位で表
わしたもので、気圧変動が無い場合の結像面すなわち所
定のウェハ面上により大きく投影される場合（拡大）を
正符号として示した。また、結像面の変化ΔＺは軸上の
結像点の変化として示し、対物レンズから遠ざかる場合
を正符号として示した。両者の値は共にμｍ単位であ
る。
【００２６】上記の表２より、まず倍率変動量ΔＸにつ
いてみれば、第４空間ｄ、第５空間ｅ、第６空間ｆの変
動量がそれぞれ負の大きな値であることが分る。従っ
て、これら第４、第５、第６空間、ｄ、ｅ、ｆを外気か
ら遮断して連通し結合空気室とすれば、かなり大きな補
正値を得ることができ、倍率補正のための圧力制御量を
小さくすることができる。次に、結像面変動量ΔＺにつ
いてみれば、上記第４、第５、第６空間における変動が
最も大きく、これらの空間の一体的圧力制御によれば、
結像面をも比較的小さな圧力制御量により大きく補正し
得ることが分る。そして、第１０空間ｊ、第１１空間
ｋ、第１２空間ｌも結像面の変動に大きく影響している
ことが分り、これら第１０、第１１、第１２空間ｊ、
ｋ、ｌを外気から遮断して連通し結合空気室とすること
によって、結像面を容易に補正できることが判明する。
また、結像面の変動については、第１空間ａと第２空間
ｂにおける変動量が互いに異なる符号でその絶対値がほ
ぼ等しく、互いにほぼ相殺し得ることが分り、また、第
７空間ｇでの結像面変動は第１４空間ｎと第１５空間ｏ
との組合せによってほぼ相殺できること、さらに第１４
空間と第１５空間とによる倍率変動は比較的小さな値で
はあるが互いにほぼ相殺し得ることが分る。従って、第
４、第５及び第６空間ｄ、ｅ、ｆを一体的に結合空間と
して圧力制御し、また、第１０、第１１及び第１２空間
ｊ、ｋ、ｌを一体的な結合空間として別途に圧力制御す
ることによって、倍率と結像面との両者を同時に補正す
ることができる。そしてこの時、第１空間ａと第２空間
ｂ、及び第７空間ｇと第１４、第１５空間ｎ、ｏは互い
の変動をほぼ相殺し得るので大気圧と共に圧力が変動す
るようにすると共に、残る空間としての第３空間ｃ、第
８空間ｈ、第９空間ｉ及び第１３空間ｍは大気から遮断
された密閉空間としてこれらによる変動を生じないよう
にすることが望ましい。以上のことをふまえて、第２の
実施例について以下に説明する。
いてみれば、第４空間ｄ、第５空間ｅ、第６空間ｆの変
動量がそれぞれ負の大きな値であることが分る。従っ
て、これら第４、第５、第６空間、ｄ、ｅ、ｆを外気か
ら遮断して連通し結合空気室とすれば、かなり大きな補
正値を得ることができ、倍率補正のための圧力制御量を
小さくすることができる。次に、結像面変動量ΔＺにつ
いてみれば、上記第４、第５、第６空間における変動が
最も大きく、これらの空間の一体的圧力制御によれば、
結像面をも比較的小さな圧力制御量により大きく補正し
得ることが分る。そして、第１０空間ｊ、第１１空間
ｋ、第１２空間ｌも結像面の変動に大きく影響している
ことが分り、これら第１０、第１１、第１２空間ｊ、
ｋ、ｌを外気から遮断して連通し結合空気室とすること
によって、結像面を容易に補正できることが判明する。
また、結像面の変動については、第１空間ａと第２空間
ｂにおける変動量が互いに異なる符号でその絶対値がほ
ぼ等しく、互いにほぼ相殺し得ることが分り、また、第
７空間ｇでの結像面変動は第１４空間ｎと第１５空間ｏ
との組合せによってほぼ相殺できること、さらに第１４
空間と第１５空間とによる倍率変動は比較的小さな値で
はあるが互いにほぼ相殺し得ることが分る。従って、第
４、第５及び第６空間ｄ、ｅ、ｆを一体的に結合空間と
して圧力制御し、また、第１０、第１１及び第１２空間
ｊ、ｋ、ｌを一体的な結合空間として別途に圧力制御す
ることによって、倍率と結像面との両者を同時に補正す
ることができる。そしてこの時、第１空間ａと第２空間
ｂ、及び第７空間ｇと第１４、第１５空間ｎ、ｏは互い
の変動をほぼ相殺し得るので大気圧と共に圧力が変動す
るようにすると共に、残る空間としての第３空間ｃ、第
８空間ｈ、第９空間ｉ及び第１３空間ｍは大気から遮断
された密閉空間としてこれらによる変動を生じないよう
にすることが望ましい。以上のことをふまえて、第２の
実施例について以下に説明する。
【００２７】図２は上記のごとき空気室の圧力制御を２
ケ所の空間で行なうことによって、倍率補正と結像面補
正が可能な投影露光装置の概略構成図である。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
されたウェハ（Ｗ）上に縮小投影する。投影対物レンズ
（１）中には、図１に示した第４空間ｄ、第５空間ｅ及
び第６空間ｆに対応する３個の空気室（４０、５０、６
０）が連通部（１１ａ）により結合され大気から遮断さ
れ、第１圧力制御空間としてパイプ（１１）を通して圧
力制御される。また、第１０空間ｊ、第１１空間ｋ及び
第１２空間ｌに対応する３個の空気室（１００、１１
０、１２０）は連通部（２１ａ）によって結合され大気
から遮断され、第２圧力制御空間としてパイプ（２１）
を通して圧力制御される。また、図１に示した第３空間
ｃ、第８空間ｈ、第９空間ｉ及び第１３空間ｍに対応す
る空気室はそれぞれ大気に対して密閉された空気室（３
０、８０、９０、１３０）として構成されている。大気
圧と共に圧力が変化する空間は図面の複雑化を避けるた
めに図２中から省略した。第１及び第２圧力制御空間は
パイプ（１１、２１）によりそれぞれ、投影レンズ外に
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、フィ
ルタ（１３）及び（２３）を通して加圧空気供給器
（４）から定常的に一定圧力の空気が供給され、また排
気装置（８）により必要に応じて排気される。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。演算器（５）には計測器
（６）及び鏡筒部の温度センサ（７）より大気圧の測定
値、投影レンズ鏡筒外部の温度、湿度、鏡筒内部の温度
が入力される。演算器（５）には各圧力制御空間内の空
気室における単位圧力当りの倍率変化量ΔＸｄ、ΔＸ
ｅ、ΔＸｆ；ΔＸｊ、ΔＸｋ、ΔＸｌ及び結像面変化量
ΔＺｄ、ΔＺｅ、ΔＺｆ；ΔＺｊ、ΔＺｋ、ΔＺｌがあ
らかじめ記憶されている。また、演算器（５）には大気
圧の単位圧力変化によって生ずる投影レンズの倍率変動
ΔＸｐ及び結像面変動ΔＺｐ、並びに鏡筒周囲の温度、
湿度の単位量変化に伴う倍率変動量及び結像面変動量、
ΔＸｑ、ΔＸｒ；ΔＺｑ、ΔＺｒ、さらに、露光エネル
ギーによる投影レンズの温度変化に伴う倍率変化量、結
像面変化量ΔＸｓ、ΔＺｓも記憶されている。そして演
算器（５）は計測器（６）及びセンサ（７）からの信号
により大気圧の変化量ΔＰ及び、鏡筒周囲の温度、湿度
の変化量ΔＱ、ΔＲ、並びに露光エネルギーによる投影
レンズの温度変化量ΔＳを検出し、前述した（５）式の
ごとき両条件を満足するために各圧力制御空間に必要な
圧力変化量ΔＰ1 、ΔＰ2 を算出する。本実施例におい
て満たすべき条件を詳記すれば、倍率変動について、 ΔＰ1 （ΔＸｄ＋ΔＸｅ＋ΔＸｆ）＋ΔＰ2 （ΔＸｊ＋
ΔＸｋ＋ΔＸｌ）＋ΔＰΔＸｐ＋ΔＱΔＸｑ＋ΔＲΔＸ
ｒ＋ΔＳΔＸｓ＝０ 結像面変動について、 ΔＰ1 （ΔＺｄ＋ΔＺｅ＋ΔＺｆ）＋ΔＰ2 （ΔＺｊ＋
ΔＺｋ＋ΔＺｌ）＋ΔＰΔＺｐ＋ΔＱΔＺｑ＋ΔＲΔＸ
ｒ＋ΔＳΔＸｓ＝０ である。ここで、ΔＸｐ及びΔＺｐは大気圧と共に圧力
変動する空気による各変化量の和であり、それぞれ、 ΔＸｐ＝ΔＸａ＋ΔＸｂ＋ΔＸｇ＋ΔＸｎ＋ΔＸｏ ΔＺｐ＝ΔＺａ＋ΔＺｂ＋ΔＺｇ＋ΔＺｎ＋ΔＺｏ と表わされる。これらの条件を満たすために各圧力制御
空間に必要な圧力変化量ΔＰ1 及びΔＰ2 に対応する演
算器からの信号により、各圧力制御器（１２、２２）が
各制御空間の圧力を制御する。このようにして、投影レ
ンズの光学特性に影響を与える各要素に対し、常に一定
した倍率及び結像面位置が維持され、ステッパーとして
の高精度マッチングが安定して達成される。
ケ所の空間で行なうことによって、倍率補正と結像面補
正が可能な投影露光装置の概略構成図である。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
されたウェハ（Ｗ）上に縮小投影する。投影対物レンズ
（１）中には、図１に示した第４空間ｄ、第５空間ｅ及
び第６空間ｆに対応する３個の空気室（４０、５０、６
０）が連通部（１１ａ）により結合され大気から遮断さ
れ、第１圧力制御空間としてパイプ（１１）を通して圧
力制御される。また、第１０空間ｊ、第１１空間ｋ及び
第１２空間ｌに対応する３個の空気室（１００、１１
０、１２０）は連通部（２１ａ）によって結合され大気
から遮断され、第２圧力制御空間としてパイプ（２１）
を通して圧力制御される。また、図１に示した第３空間
ｃ、第８空間ｈ、第９空間ｉ及び第１３空間ｍに対応す
る空気室はそれぞれ大気に対して密閉された空気室（３
０、８０、９０、１３０）として構成されている。大気
圧と共に圧力が変化する空間は図面の複雑化を避けるた
めに図２中から省略した。第１及び第２圧力制御空間は
パイプ（１１、２１）によりそれぞれ、投影レンズ外に
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、フィ
ルタ（１３）及び（２３）を通して加圧空気供給器
（４）から定常的に一定圧力の空気が供給され、また排
気装置（８）により必要に応じて排気される。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。演算器（５）には計測器
（６）及び鏡筒部の温度センサ（７）より大気圧の測定
値、投影レンズ鏡筒外部の温度、湿度、鏡筒内部の温度
が入力される。演算器（５）には各圧力制御空間内の空
気室における単位圧力当りの倍率変化量ΔＸｄ、ΔＸ
ｅ、ΔＸｆ；ΔＸｊ、ΔＸｋ、ΔＸｌ及び結像面変化量
ΔＺｄ、ΔＺｅ、ΔＺｆ；ΔＺｊ、ΔＺｋ、ΔＺｌがあ
らかじめ記憶されている。また、演算器（５）には大気
圧の単位圧力変化によって生ずる投影レンズの倍率変動
ΔＸｐ及び結像面変動ΔＺｐ、並びに鏡筒周囲の温度、
湿度の単位量変化に伴う倍率変動量及び結像面変動量、
ΔＸｑ、ΔＸｒ；ΔＺｑ、ΔＺｒ、さらに、露光エネル
ギーによる投影レンズの温度変化に伴う倍率変化量、結
像面変化量ΔＸｓ、ΔＺｓも記憶されている。そして演
算器（５）は計測器（６）及びセンサ（７）からの信号
により大気圧の変化量ΔＰ及び、鏡筒周囲の温度、湿度
の変化量ΔＱ、ΔＲ、並びに露光エネルギーによる投影
レンズの温度変化量ΔＳを検出し、前述した（５）式の
ごとき両条件を満足するために各圧力制御空間に必要な
圧力変化量ΔＰ1 、ΔＰ2 を算出する。本実施例におい
て満たすべき条件を詳記すれば、倍率変動について、 ΔＰ1 （ΔＸｄ＋ΔＸｅ＋ΔＸｆ）＋ΔＰ2 （ΔＸｊ＋
ΔＸｋ＋ΔＸｌ）＋ΔＰΔＸｐ＋ΔＱΔＸｑ＋ΔＲΔＸ
ｒ＋ΔＳΔＸｓ＝０ 結像面変動について、 ΔＰ1 （ΔＺｄ＋ΔＺｅ＋ΔＺｆ）＋ΔＰ2 （ΔＺｊ＋
ΔＺｋ＋ΔＺｌ）＋ΔＰΔＺｐ＋ΔＱΔＺｑ＋ΔＲΔＸ
ｒ＋ΔＳΔＸｓ＝０ である。ここで、ΔＸｐ及びΔＺｐは大気圧と共に圧力
変動する空気による各変化量の和であり、それぞれ、 ΔＸｐ＝ΔＸａ＋ΔＸｂ＋ΔＸｇ＋ΔＸｎ＋ΔＸｏ ΔＺｐ＝ΔＺａ＋ΔＺｂ＋ΔＺｇ＋ΔＺｎ＋ΔＺｏ と表わされる。これらの条件を満たすために各圧力制御
空間に必要な圧力変化量ΔＰ1 及びΔＰ2 に対応する演
算器からの信号により、各圧力制御器（１２、２２）が
各制御空間の圧力を制御する。このようにして、投影レ
ンズの光学特性に影響を与える各要素に対し、常に一定
した倍率及び結像面位置が維持され、ステッパーとして
の高精度マッチングが安定して達成される。
【００２８】上記の実施例では、一体的に圧力制御する
空気室として第４、第５、第６空間ｄ、ｅ、ｆ及び第１
０、第１１、第１２空間ｊ、ｋ、ｌのそれぞれ３個のレ
ンズ間隔を採用したが、これに限らず、一体的に圧力制
御する空気室の数及びどの間隔を採用するかは対物レン
ズの構成によって、また補正する光学性能によって適宜
決定すればよい。例えば、上記の実施例において、さら
に、表１に示した圧力変化についてのデータに基づけ
ば、第３空間ｃと第４空間ｄとにおける倍率変動量は互
いにほぼ相殺し得るので、これら両空間をも大気と共に
圧力変動し得る構成とし、第５、第６空間ｅ、ｆの２つ
の空間を連通して圧力制御することもできる。さらに、
第９空間ｉの結像面変動量は第１０空間ｊと第１３空間
ｍとの組合せによってほぼ相殺し得るため、第９空間
ｉ、第１０空間ｊ及び第１３空間ｍも大気と共に圧力変
動する構成とし、第１１空間ｋと第１２空間ｌとを連通
して圧力制御することも可能である。一体的に圧力制御
を行なう少なくとも２つの空気室は隣接していれば圧力
の均一性を保つ点でまた鏡筒の構造からも有利である
が、隣接する空気室に限る必要はない。
空気室として第４、第５、第６空間ｄ、ｅ、ｆ及び第１
０、第１１、第１２空間ｊ、ｋ、ｌのそれぞれ３個のレ
ンズ間隔を採用したが、これに限らず、一体的に圧力制
御する空気室の数及びどの間隔を採用するかは対物レン
ズの構成によって、また補正する光学性能によって適宜
決定すればよい。例えば、上記の実施例において、さら
に、表１に示した圧力変化についてのデータに基づけ
ば、第３空間ｃと第４空間ｄとにおける倍率変動量は互
いにほぼ相殺し得るので、これら両空間をも大気と共に
圧力変動し得る構成とし、第５、第６空間ｅ、ｆの２つ
の空間を連通して圧力制御することもできる。さらに、
第９空間ｉの結像面変動量は第１０空間ｊと第１３空間
ｍとの組合せによってほぼ相殺し得るため、第９空間
ｉ、第１０空間ｊ及び第１３空間ｍも大気と共に圧力変
動する構成とし、第１１空間ｋと第１２空間ｌとを連通
して圧力制御することも可能である。一体的に圧力制御
を行なう少なくとも２つの空気室は隣接していれば圧力
の均一性を保つ点でまた鏡筒の構造からも有利である
が、隣接する空気室に限る必要はない。
【００２９】尚、上記実施例では、各空気室に設けられ
た圧力センサーからの信号を演算器を介して圧力制御器
へフィードバックし、常時圧力制御器を作動させる構成
としたが、圧力センサー及び計測器による測定値を人間
が読み取り、各空気室に必要な圧力変化を計算して、必
要に応じてマニュアルで各圧力制御器を作動するように
構成することもできる。
た圧力センサーからの信号を演算器を介して圧力制御器
へフィードバックし、常時圧力制御器を作動させる構成
としたが、圧力センサー及び計測器による測定値を人間
が読み取り、各空気室に必要な圧力変化を計算して、必
要に応じてマニュアルで各圧力制御器を作動するように
構成することもできる。
【００３０】上述のごとく、投影光学系の光路中に独立
に気圧を制御できる空間が少くとも２ケ以上存在すれ
ば、投影倍率と結像面位置の両方の変化を制御できる。
この時、投影レンズ中のレンズエレメントを光軸方向に
動かしたり、レチクルと投影レンズの間隔を変化させた
りする機械的な調整手法を援用すれば、気圧を制御する
空間は必ずしも２ケ以上必要としない。又結像面位置の
変化を検出し追従する機能がステッパーに備わっている
場合は空間の気圧制御は倍率変化だけに着目して１ケの
空間のみに対して行えば良い。気圧を能動的に制御しな
い空間については変化量の大きい空間を密封して気圧を
一定にすることが望ましく、上記の実施例において第３
空間ｃ、第８空間ｈ、第９空間ｉ、第１３空間ｍを密封
したのはこの観点から有効である。また、第１空間ａ及
び第１５空間ｏはそれぞれ投影レンズとレチクル及び投
影レンズとウェハとの間の空間であり、一般には大気か
ら遮断することが難しい。この点で上記実施例のごと
く、第２空間ｂや第１４空間ｎとの組合せによってほぼ
相殺できる場合には密封しない方が得策である。
に気圧を制御できる空間が少くとも２ケ以上存在すれ
ば、投影倍率と結像面位置の両方の変化を制御できる。
この時、投影レンズ中のレンズエレメントを光軸方向に
動かしたり、レチクルと投影レンズの間隔を変化させた
りする機械的な調整手法を援用すれば、気圧を制御する
空間は必ずしも２ケ以上必要としない。又結像面位置の
変化を検出し追従する機能がステッパーに備わっている
場合は空間の気圧制御は倍率変化だけに着目して１ケの
空間のみに対して行えば良い。気圧を能動的に制御しな
い空間については変化量の大きい空間を密封して気圧を
一定にすることが望ましく、上記の実施例において第３
空間ｃ、第８空間ｈ、第９空間ｉ、第１３空間ｍを密封
したのはこの観点から有効である。また、第１空間ａ及
び第１５空間ｏはそれぞれ投影レンズとレチクル及び投
影レンズとウェハとの間の空間であり、一般には大気か
ら遮断することが難しい。この点で上記実施例のごと
く、第２空間ｂや第１４空間ｎとの組合せによってほぼ
相殺できる場合には密封しない方が得策である。
【００３１】上記図２に示した実施例のごとく、投影対
物レンズ内の特定のレンズ間隔を外気から遮断された空
気室に形成し、この空気室の圧力を制御することによっ
て倍率の微調整がなされるが、このような倍率微調整手
段の作動方法は種々存在する。まず、図２に示した実施
例のごとく、ステッパーの倍率変化に影響を与える要素
とその影響の程度をあらかじめ調べておき、投影倍率を
直接測定することなく、各要素の変動量（例えば環境温
度変化や大気圧の変動量）を計測し発生している倍率変
化量を予測して倍率微調整手段を働かせるという方法で
ある。この場合、図２のごとく実時間で各影響要素を測
定し、直ちに倍率を自動的に調整するサーボシステムを
構成することが望ましいが、測定値に基づいてマニュア
ルで倍率調整することも可能である。
物レンズ内の特定のレンズ間隔を外気から遮断された空
気室に形成し、この空気室の圧力を制御することによっ
て倍率の微調整がなされるが、このような倍率微調整手
段の作動方法は種々存在する。まず、図２に示した実施
例のごとく、ステッパーの倍率変化に影響を与える要素
とその影響の程度をあらかじめ調べておき、投影倍率を
直接測定することなく、各要素の変動量（例えば環境温
度変化や大気圧の変動量）を計測し発生している倍率変
化量を予測して倍率微調整手段を働かせるという方法で
ある。この場合、図２のごとく実時間で各影響要素を測
定し、直ちに倍率を自動的に調整するサーボシステムを
構成することが望ましいが、測定値に基づいてマニュア
ルで倍率調整することも可能である。
【００３２】尚、投影レンズ内に蓄積されるエネルギー
による温度変化を直接測定するのではなく、実験と計算
によって露光時間及び連続稼動時間と倍率変化の関係を
あらかじめ調べておき、露光時間及び連続稼動時間の情
報を倍率調整手段にフィードバックしても良い。さら
に、ステッパーに投影倍率測定機能をもたせ、測定結果
を倍率微調整手段にフィードバックすることも可能であ
る。実時間で倍率を測定できれば直ちに倍率を調整する
サーボシステムとすることも可能である。測定に時間を
要する場合には測定値を一度表示し、その値を基にマニ
ュアルで倍率微調整を行わせても良い。測定値を基にし
て倍率調整を行ない更に倍率を再チェックするようなシ
ーケンスを組むことも又容易である。尚、ステッパーで
実際にウェハを露光し、そのウェハを計測することによ
って投影倍率を知ることができるので、この情報を倍率
調整手段にフィードバックすることも可能である。
による温度変化を直接測定するのではなく、実験と計算
によって露光時間及び連続稼動時間と倍率変化の関係を
あらかじめ調べておき、露光時間及び連続稼動時間の情
報を倍率調整手段にフィードバックしても良い。さら
に、ステッパーに投影倍率測定機能をもたせ、測定結果
を倍率微調整手段にフィードバックすることも可能であ
る。実時間で倍率を測定できれば直ちに倍率を調整する
サーボシステムとすることも可能である。測定に時間を
要する場合には測定値を一度表示し、その値を基にマニ
ュアルで倍率微調整を行わせても良い。測定値を基にし
て倍率調整を行ない更に倍率を再チェックするようなシ
ーケンスを組むことも又容易である。尚、ステッパーで
実際にウェハを露光し、そのウェハを計測することによ
って投影倍率を知ることができるので、この情報を倍率
調整手段にフィードバックすることも可能である。
【００３３】ところで、これまで気圧として空気に含ま
れるＮ2 、Ｏ2 、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ……等の各気体の分圧
を考慮せずに全圧のみを取り扱ってきた。しかしなが
ら、投影レンズの光学性能の調整で重要なのは空気の屈
折率を制御すること、すなわち投影光路内の光学要素の
光学的な特質を変化させることなので、通常、空気でな
くＮ2 のみを使ったり全圧一定のもとで各気体の分圧を
制御して空気の屈折率を変化させることも本発明に当然
含まれる。本発明の実施例では倍率の微調整を可能とす
る方法を提供したのであって、倍率を一定に保つことに
有用なばかりでなく、意識的に倍率を変動させることに
も有用なのは明らかである。
れるＮ2 、Ｏ2 、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ……等の各気体の分圧
を考慮せずに全圧のみを取り扱ってきた。しかしなが
ら、投影レンズの光学性能の調整で重要なのは空気の屈
折率を制御すること、すなわち投影光路内の光学要素の
光学的な特質を変化させることなので、通常、空気でな
くＮ2 のみを使ったり全圧一定のもとで各気体の分圧を
制御して空気の屈折率を変化させることも本発明に当然
含まれる。本発明の実施例では倍率の微調整を可能とす
る方法を提供したのであって、倍率を一定に保つことに
有用なばかりでなく、意識的に倍率を変動させることに
も有用なのは明らかである。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば投影露光時
の投影倍率や結像面位置の変動以外に、光学的な収差に
ついても微調整或は、諸性能の独立補正が可能になるた
め、装置の環境条件の変化にも対応しやすく、高いマッ
チング精度が維持でき、超ＬＳＩの生産性向上に大きく
寄与することになる。
の投影倍率や結像面位置の変動以外に、光学的な収差に
ついても微調整或は、諸性能の独立補正が可能になるた
め、装置の環境条件の変化にも対応しやすく、高いマッ
チング精度が維持でき、超ＬＳＩの生産性向上に大きく
寄与することになる。
【図１】本発明の実施例に適用される投影露光装置の投
影レンズのレンズ構成を示す。
影レンズのレンズ構成を示す。
【図２】本発明の実施例に適用される投影露光装置の概
略構成を示す。
略構成を示す。
１ 投影対物レンズ ３０、４０、５０、６０、８０、９０、１００、１１
０、１２０、１３０空気室 １２、２２ 圧力制御器 Ｒ レチクル Ｗ ウェハ
０、１２０、１３０空気室 １２、２２ 圧力制御器 Ｒ レチクル Ｗ ウェハ
Claims (5)
- 【請求項１】 均一化された照明光によりレチクル上の
ＬＳＩパターンを照明し、該ＬＳＩパターンを投影光学
系により感光基板上に結像投影する段階を有するＬＳＩ
素子の製造方法において、 前記投影光学系の光学諸性能のうち特定の収差を調整可
能とし、所定の収差を得ることを特徴とするＬＳＩ素子
製造方法。 - 【請求項２】 前記特定の収差が球面収差、コマ収差、
像面湾曲、又は歪曲収差であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の方法 - 【請求項３】 前記投影光学系を構成する複数の光学素
子の間に形成される空気間隔のうち、特定の空気間隔を
密封した気密室とし、該気密室内の気体の屈折率を変化
させることにより、前記特定の収差を調整することを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項４】 レチクルを均一に照明する照明手段と、
レチクルのＬＳＩパターンを感光基板上に所定の結像特
性で投影露光する投影光学系と、前記感光基板を保持す
るステージとを備えた露光装置を用いて、前記感光基板
上にＬＳＩ素子を形成するＬＳＩ素子製造方法におい
て、 前記投影光学系を通る露光光に起因して前記投影光学系
の結像倍率と収差とが変動するとき、少なくとも該収差
変動に対しては前記投影光学系による投影光路を形成す
る複数の光学要素のうち、予め選ばれた部分の光学的な
特質を変化させることで補正することを特徴とするＬＳ
Ｉ素子製造方法。 - 【請求項５】 レチクルのパターンを感光基板上に所望
の結像特性で投影する投影光学系と、前記感光基板を保
持するステージと、該ステージ上の感光基板を前記投影
光学系に対して焦点合せする焦点合せ手段とを有し、前
記感光基板上にＬＳＩ素子を形成する製造装置におい
て、 前記投影光学系を構成する複数の光学素子の間に形成さ
れる複数の空気間隔のうち、内部の気体圧力を変化させ
たときに生ずる特定の光学性能の変化方向が揃ってい
て、かつ残りの光学性能の変化が十分に小さいか、もし
くは相殺されるような少なくとも２つの空気間隔を連通
して圧力制御室とした投影光学系を設け；さらに、前記
特定の光学性能の変動に関する情報を直接的、又は間接
的に検知する変動検知手段と；該検知された情報に基づ
いて、前記特定の光学性能の変動が補正されるように前
記投影光学系の圧力制御室内の気体の圧力を調整する圧
力制御手段とを設けたことを特徴とするＬＳＩ素子製造
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5273329A JP2641692B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | Ｌｓｉ素子製造方法、及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5273329A JP2641692B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | Ｌｓｉ素子製造方法、及び装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58186269A Division JPH0672983B2 (ja) | 1983-07-27 | 1983-10-05 | 投影光学装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8084963A Division JPH08241861A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | Ｌｓｉ素子製造方法、及びｌｓｉ素子製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06208056A true JPH06208056A (ja) | 1994-07-26 |
| JP2641692B2 JP2641692B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=17526373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5273329A Expired - Lifetime JP2641692B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | Ｌｓｉ素子製造方法、及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2641692B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1020897A1 (en) * | 1997-08-26 | 2000-07-19 | Nikon Corporation | Aligner, exposure method, method of pressure adjustment of projection optical system, and method of assembling aligner |
| CN104181780A (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-03 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种光学系统像差补偿装置与方法 |
| CN104267581A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-07 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种光学系统气压分段补偿像差的划分方法 |
| CN104316104A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-01-28 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种光刻投影物镜内部腔室高精度气体测量装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6078416A (ja) * | 1983-10-05 | 1985-05-04 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影光学装置 |
-
1993
- 1993-11-01 JP JP5273329A patent/JP2641692B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6078416A (ja) * | 1983-10-05 | 1985-05-04 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影光学装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1020897A1 (en) * | 1997-08-26 | 2000-07-19 | Nikon Corporation | Aligner, exposure method, method of pressure adjustment of projection optical system, and method of assembling aligner |
| EP1020897A4 (en) * | 1997-08-26 | 2004-10-27 | Nikon Corp | ALIGNMENT DEVICE, LIGHTING METHOD, METHOD FOR PRINTING AN OPTICAL PROJECTION SYSTEM, AND METHOD FOR COMPOSING THIS ALIGNMENT DEVICE |
| CN104181780A (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-03 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种光学系统像差补偿装置与方法 |
| CN104267581A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-01-07 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种光学系统气压分段补偿像差的划分方法 |
| CN104316104A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-01-28 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种光刻投影物镜内部腔室高精度气体测量装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2641692B2 (ja) | 1997-08-20 |
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