JPH0638388B2 - マイクロリソグラフイ装置 - Google Patents

マイクロリソグラフイ装置

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JPH0638388B2
JPH0638388B2 JP60160045A JP16004585A JPH0638388B2 JP H0638388 B2 JPH0638388 B2 JP H0638388B2 JP 60160045 A JP60160045 A JP 60160045A JP 16004585 A JP16004585 A JP 16004585A JP H0638388 B2 JPH0638388 B2 JP H0638388B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、マイクロリソグラフイ装置に関し、特に、マ
イクロリソグラフイ装置が作動する大気の気圧変化によ
つてもたらされる誤差を減少するレンズ技術に係わる。
［発明の技術的背景およびその問題点］ 従来から、気圧変化がレンズの焦点および倍率の特性に
影響を与える事が認識されていたが、かかる影響の修正
を意図することはめったになく、仮令、意図されても、
極めて高価で、複雑な圧力制御装置になつた。例えば、
米国特許３，４９８，６９５および同４，３３１，３８
８において、レンズの内部が重または濃密ガスで印加さ
れ、その加圧に伴う屈折率の変化を制御または利用して
いる。Nikon Precision, Inc.によつて製造されたマイ
クロリソグラフイ装置は米国特許４，３３１，３８８に
開示された形式の自動気圧補正装置を組み込んでいるも
のと思われるが、その内部レンズ圧力はコンピユータ制
御で調節されている。かかる従来技術装置において、基
本的なレンズデザインは、制御装置が意図した如く作動
させるためには実質的に変更されねばならない。
［発明の目的］ これらの従来技術の方法と明らかな対照を示すが、本発
明は本質的に大気圧で供給された極めて低密度のガスを
マイクロリソグラフイ投影レンズの内部空間に充填する
ことを意図している。当業者にとつて理解できるよう
に、かかるガスは１に極めて近い屈折係数を有し、ガス
／ガラス境界の屈折特性における圧力の影響は最小であ
る。
本発明の目的は、マイクロリソグラフイ装置が作動する
大気の圧力変化の影響を減少するマイクロリソグラフイ
のレンズ技術を提供すること、細心な圧力制御装置を不
必要とするかかる技術を提供すること、マイクロリソグ
ラフイレンズ系における倍率および焦点の高安定性を与
えるかかる技術を提供すること、レンズデザインに実質
的に拘束されないかかる装置を提供すること、高信頼性
であり、比較的簡素、廉価な構造で、容易に設備可能な
かかる技術を提供することである。他の目的と特徴は以
下において部分的に明らかになり、部分的に指摘され
る。
［発明の概要］ このような目的を達成するために本発明のマイクロリソ
グラフイ装置によれば、レチクルの縮小画像を半導体ウ
エハの表面に投影して該半導体ウエハ上に回路パターン
を生成するマイクロリソグラフイ装置において、レチク
ルホルダと、前記レチクルホルダに整置されたウエハス
テージとを有する光学系を備え、前記光学系は、前記レ
チクルホルダとウエハステージとの間の軸線上に、複数
個の隔置された光透過性の屈折素子からなるレンズと、
前記素子を支持し、かつ囲繞するレンズホルダ手段とを
有し、このホルダ手段は前記素子のうち２個の最も端の
素子に本質的に密閉されており、該２個の最も端の素子
に続く素子の間の内部空間はたがいに通気されており、
さらに前記光学系は、一方の最も端の素子とそれに隣接
する素子との間で前記ホルダ手段の内部に連通する第１
のポート手段と、他方の最も端の素子とそれに隣接する
素子との間で前記ホルダ手段の内部に連通する第２のポ
ート手段と、１に極めて近い屈折係数を有するヘリウム
ガスの制御された流れを前記第１のポート手段に供給す
る手段と、前記ホルダからヘリウムガスを前記第２のポ
ート手段を通つて通気する手段とを有し、該レンズとレ
チクルホルダとの空間および該レンズとウエハステージ
との空間は大気に開放し、かつ気圧変化を受けているも
のである。
［発明の好ましい実施例］ 以下、本発明の好ましい実施例を図面により説明する。
なお、全図において対応する符号は対応する部分を示
す。
本発明のマイクロリソグラフイ装置は、第１図に示すよ
うに、レチクルホルダ１１を有している。典型的には、
半導体デバイスの製造に使用されるマイクロリソグラフ
イ装置は自動レチクル交換装置１３を使用している。こ
の交換装置は、例えば特願昭５９−１０４３８１号（特
開昭 − 号）に詳細に開示されている形
式のものでもよい。この交換装置は、マガジン１４から
必要なレチクルを選択し、その選択されたレチクルをホ
ルダ１１に搬送する機能を持つ。
ホルダ１１に保持されたレチクルを照射する光源−集光
レンズ装置１７が設けられている。一つの適当な光源が
米国特許4,206,494に開示されている。精密投影レンズ
２１が設けられてホルダ１１におけるレチクルの縮小画
像をウエハステージ２５上に保持されたウエハ２３上に
形成する。
図示されたマイクロリソグラフイ装置は、好ましくは、
殆どの高密度半導体製品を製造するため現今用いられて
いる所謂ステツプアンドリピート方式のものである。そ
のような装置では慣用であるが、ステージ２５は精密な
Ｘ軸−Ｙ軸移動能力を持ち、そのＸ軸サーボ装置は２７
で示す。このようなステツプアンドリピート露光装置は
アメリカ合衆国、Massachusetts.Bedford在のGCA Corpo
rationにより商標“DSW”として販売されている。この
ような装置においては、ウエハ表面の一部のみを一度に
露光し、そしてウエハ表面を全面的に使用するたるめ
に、当該レチクルの繰り返し画像を後続する露光のため
ウエハ表面を横切って定まったパターンで形成する。
当業者にとつて理解出来るように、各半導体チツプ上に
なるべく多くの数の電子素子を配置するという要求によ
り、半導体工業界はウエハ表面上に回路素子を形成する
マイクロリソグラフイ装置においてなるべく微細化寸法
を追及している。現在、このような寸法化は、例えば、
１．０μｍもの微細なものであり、厳しい光学限界に追
い込まれている。従って、極めて複雑なレンズが要求さ
れて画像を所望の精密度でウエハの表面に形成しなけれ
ばならず、また歪または倍率および焦点誤差の各原因が
検討され、画像を形成し、かつ次々に積重ねていく精度
を増大するのである。これはＩＣの製造における後続す
る工程で要求されるものである。
本発明の装置に従えば、マイクロリソグラフイ装置が作
動している大気圧の気圧変化によつてもたらされる誤差
は極めて簡素な態様で有効に減少される。特に、レンズ
２１内の素子間の全ての空間には流動ヘリウムが充填さ
れる。この目的のため、レンズ２１はレンズ系の内部と
連通する第１のポート３１、第２のポート３２を備えて
いる。第１のポート３１は配管３５、流量制御弁３９を
介してヘリウム源、例えばタンク３７に接続されてい
る。第２のポート３２は配管４１を介して通気機４３に
接続されている。通気機４３は流出ヘリウムをマイクロ
リソグラフイ装置から離れた点へ通気する。
理解できるように、本発明により意図されたマイクロリ
ソグラフイ装置の型式は、典型的には、クリーン状態お
よび温度さえも管理するが密閉されていない環境制御室
内に位置されるものである。従って、マイクロリソグラ
フイ装置は、典型的には、気圧変化を受けており、かつ
レンズ２１とレチクルホルダ１１との空間およびレンズ
とウエハステージとの空間を充填する大気内で作動す
る。レンズ２１のデザインは第２図に詳しく示されてい
る。前記のように、典型的には、比較的複雑なレンズが
要求されてＩＣの製造に所望な精密度を達成する。この
特定なレンズデザインは１４個のガラス屈折素子５１−
６４を使用する。図示された特定なレンズデザインはNe
w York,Buffalo在のGCA CorporationのTropei Division
により製造された576g×レンズである。
レンズ素子はレンズホルダまたはバレル（筒）６７で支
持され、かつ囲繞されている。各素子５１−６４はレン
ズホルダ６７の内部上のそれぞれのリング８１−９４に
装着されている。理解できるように、これらのリング
は、典型的には、円筒状のレンズケーシングの内部に螺
子込められて係合している。なお、この螺子は第２図に
示されていない。
前記のように、２個の最も端の端子５１、６４はレンズ
ホルダ６７に本質的に密閉されており、その中間の全て
のリングは通気されている。第２図において、この通気
手段は各リングを通る孔７１によつて図示されている
が、典型的には、慣用の装着リングを用い、別個の通気
孔を要することなく、これらを密閉しないように容易に
組み立てることができる。理解できるように、通気手段
は比較的簡素である。けだし、ヘリウムは軽く、極めて
流動性のガスであり、これを密閉しないことよりも効果
的に密閉することがより困難であるからである。
多重レンズ素子を間の内部空間の全てがヘリウムで充填
されるのを保証するために、一定のガス流がレンズ系に
与えられる。前記のように、この流れは流量制御弁３９
により計量される。前述の従来特許に教示されたものと
反対に、レンズ集合体２１内でヘリウムガスの圧力を正
確に制御する必要はないが、寧ろその流れは、例えば第
２のポート３２、配管４１および外部の通気機４３を介
して大気に単に通気できる。従って、レンズにおける圧
力は本質的に大気となり、大気圧の圧力変化を追従する
傾向を呈する。
他方、細心の圧力制御は不必要であるが、レンズ２１の
内部空間を充填する場合にヘリウムを使用することによ
り、実際上の目的から、マイクロリソグラフイ装置が作
動する大気環境における圧力変化の影響を著しく減少
し、かつ効果的に解消する。例えば、前述のTropel 576
g×レンズでは、水銀柱５０mm、即ち７１０mm〜７６０m
mでの大気圧変化は−５．９７μｍのバツク焦点変化を
もたらし、これに対し、ヘリウムをレンズに充填した場
合の変化は僅か−１．０６μｍであつた。同様に、対物
レンズから１１mmの基準点の横方向の移動についての倍
率変化は０．４２μｍから０．１５μｍに減少された。
ヘリウムの導入はレンズの公称焦点距離および倍率を多
少変化させるが、その変化は、比較的小さく、かつ典型
的には、レンズ素子それ自体の典型的な製造公差につい
て為れる調整と同様な技法でその軸線に沿って該素子の
間隔の調整をすることにより対処できるものである。従
って、重ガスが利用され、総てのレンズデザインが圧力
制御装置で作動する仕様の装置と異なり、本発明ではレ
ンズデザインが本質的に自由にできる。
ヘリウム充填の中性効果が、当業者にとつて理解できる
ように、ガス充填とインターフェースする光学素子の湾
曲（そり）の関数であるので、中性光学素子、例えば薄
膜は本発明の実施に際し、特に、全体のレンズの最も端
の素子に容易に利用できる。この薄膜は、それに入る光
の一部を反射し、残りの光を透過するから中性光学素子
として機能し、他の光学素子のように円曲したレンズ面
を持たないようにできる。
叙上に鑑み、本発明の幾つかの目的が達成され、他の利
点が得られる。
幾つかのの変形例が本発明の範囲から逸脱することなく
上記構造から案出できるが、叙上の説明に含まれ、図面
に図示された総ての事項は例示的なものと解釈されるべ
きで、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による半導体ウエハを露光し、光学系の
使用に適したマイクロリソグラフイ装置の説明図、第２
図は本発明の実施に際し使用に適したマイクロリソグラ
フイ投影レンズ系の断面図である。 １１……レチクルホルダ ２５……ウエハステージ ２１……レンズ ５１−６４…素子 （５１、６４…最も端の素子） ６７……レンズホルダ手段 ３１、３５、３９、３７…ヘリウムガスの制御された流
れを内部空間を通つて供給する手段 ３２、４１、４３…ヘリウムガスを通気する手段 ３１、３２…第１、第２のポート手段 ３５、３９、３７…ヘリウムガスの制御された流れを第
１のポート手段に供給する手段 ４１、４３…ホルダからヘリウムガスを第２のポート手
段を通つて通気する手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レチクルの縮小画像を半導体ウェハの表面
    に投影して該半導体ウェハ上に回路パターンを生成する
    マイクロリソグラフィ装置において、 レチクルホルダと、前記レチクルホルダに整置されたウ
    ェハステージとを有する光学系を備え、 前記光学系は、前記レチクルホルダとウェハステージと
    の間の軸線上に、複数個の隔置された光透過性の屈折素
    子からなるレンズと、前記素子を支持し、かつ囲繞する
    レンズホルダ手段とを有し、 このホルダ手段は前記素子のうち２個の最も端の素子に
    本質的に密閉されており、該２個の最も端の素子に続く
    素子の間の内部空間はたがいに通気されており、 さらに前記光学系は、一方の最も端の素子とそれに隣接
    する素子との間で前記ホルダ手段の内部に連通する第１
    のポート手段と、他方の最も端の素子とそれに隣接する
    素子との間で前記ホルダ手段の内部に連通する第２のポ
    ート手段と、１に極めて近い屈折係数を有するヘリウム
    ガスの制御された流れを前記第１のポート手段に供給す
    る手段と、前記ホルダ手段から前記第２のポート手段を
    通ってヘリウムガスを通気する手段とを有し、該レンズ
    とレチクルホルダとの空間および該レンズとウェハステ
    ージとの空間は大気に開放し、かつ気圧変化を受けてい
    ることを特徴とするマイクロリソグラフィ装置。
JP60160045A 1984-07-19 1985-07-19 マイクロリソグラフイ装置 Expired - Lifetime JPH0638388B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US632449 1984-07-19
US06/632,449 US4616908A (en) 1984-07-19 1984-07-19 Microlithographic system

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Publication Number Publication Date
JPS6187124A JPS6187124A (ja) 1986-05-02
JPH0638388B2 true JPH0638388B2 (ja) 1994-05-18

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JP60160045A Expired - Lifetime JPH0638388B2 (ja) 1984-07-19 1985-07-19 マイクロリソグラフイ装置

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JP (1) JPH0638388B2 (ja)
DE (1) DE3524533A1 (ja)
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