JPH0697301B2 - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
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- JPH0697301B2 JPH0697301B2 JP58137377A JP13737783A JPH0697301B2 JP H0697301 B2 JPH0697301 B2 JP H0697301B2 JP 58137377 A JP58137377 A JP 58137377A JP 13737783 A JP13737783 A JP 13737783A JP H0697301 B2 JPH0697301 B2 JP H0697301B2
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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
- G03F7/70216—Mask projection systems
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
- G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、投影光学系を介してマスクのパターンを感光
基板へ投影露光する装置に関し、特にパターン撮影時の
結像特性（倍率誤差や結像面変動）を高精度に、かつ簡
便に制御できるようにした露光装置に関する。
基板へ投影露光する装置に関し、特にパターン撮影時の
結像特性（倍率誤差や結像面変動）を高精度に、かつ簡
便に制御できるようにした露光装置に関する。
（発明の背景） 縮小投影型露光装置（以下ステッパと呼ぶ）は近年超LS
I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わせマッチング
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極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。しかしな
がら、装置の稼働時における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
倍率誤差を補正するため、及び初期設定時より更に高い
マッチング精度を得るために倍率の微調整をしたいとい
う要求が高まっている。
I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わせマッチング
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極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。しかしな
がら、装置の稼働時における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
倍率誤差を補正するため、及び初期設定時より更に高い
マッチング精度を得るために倍率の微調整をしたいとい
う要求が高まっている。
従来、ステッパ以外の投影光学系では投影倍率を変化さ
せるための物体（レチクル）と投影レンズの間隔を機械
的に変化させたり、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する方法がとられていた。しか
し、ステッパのように極めて高精度な倍率設定が必要な
装置に上記のように光学部材を光軸方向に変化させると
いう方法を採用すると機械的な可動部の偏心（シフト、
ティルト）のため光軸を正しく保ったまま変位を与える
ことが難しい。そのため物体を含めた光学系が共軸でな
くなってしまい、光軸に対して非対称な倍率分布が像面
上に生じてしまう欠点が生ずる。又、ウエハ上では0.05
μｍ以下の誤差しか発生しない様に精度良く倍率設定す
るためには光学部材の変化量を偏心（シフト、ティル
ト）を含めて数μｍないし１μｍ以下に制御する必要が
ありこれらの実現には多大の困難が伴う。
せるための物体（レチクル）と投影レンズの間隔を機械
的に変化させたり、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する方法がとられていた。しか
し、ステッパのように極めて高精度な倍率設定が必要な
装置に上記のように光学部材を光軸方向に変化させると
いう方法を採用すると機械的な可動部の偏心（シフト、
ティルト）のため光軸を正しく保ったまま変位を与える
ことが難しい。そのため物体を含めた光学系が共軸でな
くなってしまい、光軸に対して非対称な倍率分布が像面
上に生じてしまう欠点が生ずる。又、ウエハ上では0.05
μｍ以下の誤差しか発生しない様に精度良く倍率設定す
るためには光学部材の変化量を偏心（シフト、ティル
ト）を含めて数μｍないし１μｍ以下に制御する必要が
ありこれらの実現には多大の困難が伴う。
また仮に、機械的な倍率調整方式が十分な精度で可能で
あるとしても、この種のステッパでは倍率調整に伴って
結像面変動（焦点ずれ）が生じることになる。ステッパ
の投影光学系の焦点深度は小さく（数μｍ以下）、倍率
を比較的大きく変化させる場合は投影光学系の結像面
（マスクのパターンが結像する面）と感光基板（ウェ
ハ）とが深度範囲から外れるといった不都合も起こり得
る。
あるとしても、この種のステッパでは倍率調整に伴って
結像面変動（焦点ずれ）が生じることになる。ステッパ
の投影光学系の焦点深度は小さく（数μｍ以下）、倍率
を比較的大きく変化させる場合は投影光学系の結像面
（マスクのパターンが結像する面）と感光基板（ウェ
ハ）とが深度範囲から外れるといった不都合も起こり得
る。
（発明の目的） 本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、投
影露光時に非対称な倍率分布を発生させることなく高精
度に、かつ簡便に、外的要因（大気圧変化、環境温度変
化等）によって引き起こされる倍率誤差を補正するとと
もに、外的要因によって生ずる結像面位置の変動にも対
応することができる投影露光装置を提供することを目的
とする。
影露光時に非対称な倍率分布を発生させることなく高精
度に、かつ簡便に、外的要因（大気圧変化、環境温度変
化等）によって引き起こされる倍率誤差を補正するとと
もに、外的要因によって生ずる結像面位置の変動にも対
応することができる投影露光装置を提供することを目的
とする。
（発明の概要） 本発明は、マスク（又はレチクル）のパターンを投影光
学系を介して感光基板へ投影露光する際、その投影光線
が通過する部分に、外気から遮断された空間を少なくと
も一つ形成し、その空間に満たされた気体（空気）の屈
折率を変化させることによって投影倍率を変化させるこ
とを技術的要点としている。すなわち、投影光学系の光
線が通過する部分に外気から遮断された空間を形成し、
その空間の気圧を変化させることによって投影倍率を精
度良く変化させ得ることを見い出し、この技術に基づい
て積極的な倍率誤差補正を可能としたものである。但
し、空間の気圧変化と倍率変化の関係は、投影倍率及び
レンズタイプによっても異なり、さらにあるレンズ系に
おいてもどの空間において圧力を変化させるかによって
も異なる。また、空間の気圧を変化させると、倍率が変
化するだけでなく一般には結像面位置も変化するが、そ
の影響の度合いも空間によって異なる。
学系を介して感光基板へ投影露光する際、その投影光線
が通過する部分に、外気から遮断された空間を少なくと
も一つ形成し、その空間に満たされた気体（空気）の屈
折率を変化させることによって投影倍率を変化させるこ
とを技術的要点としている。すなわち、投影光学系の光
線が通過する部分に外気から遮断された空間を形成し、
その空間の気圧を変化させることによって投影倍率を精
度良く変化させ得ることを見い出し、この技術に基づい
て積極的な倍率誤差補正を可能としたものである。但
し、空間の気圧変化と倍率変化の関係は、投影倍率及び
レンズタイプによっても異なり、さらにあるレンズ系に
おいてもどの空間において圧力を変化させるかによって
も異なる。また、空間の気圧を変化させると、倍率が変
化するだけでなく一般には結像面位置も変化するが、そ
の影響の度合いも空間によって異なる。
そこで、いまある投影対物レンズのレンズ間隔のうち１
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△X1であるとする。また、この空気室
以外の空気間隔の圧力が大気圧とほぼ等しく変化するも
のとし、この１ケ所の空気室を除く間隔を全体におい
て、大気圧の単位圧力の変化に対して倍率変化量が△Ｘ
であるとする。この時大気圧に△Ｐの変化があるとする
と、密閉された空気室の圧力を△P1だけ変化させ、 （１） △P1・△X1＋△Ｐ・△Ｘ＝０ の関係を満足させることによって、倍率変化を補正する
ことができる。
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△X1であるとする。また、この空気室
以外の空気間隔の圧力が大気圧とほぼ等しく変化するも
のとし、この１ケ所の空気室を除く間隔を全体におい
て、大気圧の単位圧力の変化に対して倍率変化量が△Ｘ
であるとする。この時大気圧に△Ｐの変化があるとする
と、密閉された空気室の圧力を△P1だけ変化させ、 （１） △P1・△X1＋△Ｐ・△Ｘ＝０ の関係を満足させることによって、倍率変化を補正する
ことができる。
但し、１つの空気室のみでの圧力変化では、倍率補正が
可能であっても、結像面の変動を同時に補正することは
難しい。このため、外気から遮断された第２の空気室を
新たに設けることが望ましい。この場合、単位圧力の変
化に対する上記第１空気室による結像面変化量を△Z1と
し、第２空気室による倍率変化量を△X2、結像面変化量
を△Z2とするならば、 の２つの条件を同時に満たすように、第１空気室の圧力
を△P1だけ、第２空気室の圧力を△P2だけそれぞれ変化
させることによって、残る空気室全体で生ずる倍率と結
像面との両者の変動を補正することが容易に可能とな
る。
可能であっても、結像面の変動を同時に補正することは
難しい。このため、外気から遮断された第２の空気室を
新たに設けることが望ましい。この場合、単位圧力の変
化に対する上記第１空気室による結像面変化量を△Z1と
し、第２空気室による倍率変化量を△X2、結像面変化量
を△Z2とするならば、 の２つの条件を同時に満たすように、第１空気室の圧力
を△P1だけ、第２空気室の圧力を△P2だけそれぞれ変化
させることによって、残る空気室全体で生ずる倍率と結
像面との両者の変動を補正することが容易に可能とな
る。
従って本発明においては、投影光路中の少なくとも１ケ
所の空間（投影レンズ内の空気間隔）内の気体の屈折率
を、圧力調整、又は気体成分の分圧制御によって変化さ
せたときに生じる結像特性の変化特性（倍率誤差、結像
面変動）と、屈折率（等価的に圧力、又は分圧）の変化
特性との関係を予め求めておく。そして露光作業の際に
は所定の結像特性を変動させる外的要因（大気圧、環境
温度、投影光学系の温度、露光エネルギー）の変化量を
測定し、その外的要因による結像特性変動を補償するの
に必要な屈折率（圧力、又は分圧）の変化量に関連した
情報を、前記測定された変化量に基づいて演算によって
求める。
所の空間（投影レンズ内の空気間隔）内の気体の屈折率
を、圧力調整、又は気体成分の分圧制御によって変化さ
せたときに生じる結像特性の変化特性（倍率誤差、結像
面変動）と、屈折率（等価的に圧力、又は分圧）の変化
特性との関係を予め求めておく。そして露光作業の際に
は所定の結像特性を変動させる外的要因（大気圧、環境
温度、投影光学系の温度、露光エネルギー）の変化量を
測定し、その外的要因による結像特性変動を補償するの
に必要な屈折率（圧力、又は分圧）の変化量に関連した
情報を、前記測定された変化量に基づいて演算によって
求める。
さらに、演算によって求められた情報に基づいて投影光
路中の空間内の気体の屈折率（圧力、又は分圧）を制御
することによって、マスクのパターンを感光基板（ウェ
ハ）上に所定の結像特性で投影露光するようにした。
路中の空間内の気体の屈折率（圧力、又は分圧）を制御
することによって、マスクのパターンを感光基板（ウェ
ハ）上に所定の結像特性で投影露光するようにした。
尚、結像面の変動に対しては、例えば常に自動焦点検出
装置を作動させてウエハを支持するステージを精密に上
下させる構成とすれば結像面の変動を考慮せずに上述の
とおり１ケ所のみの空気室を設けてこの空気室の圧力制
御を行なうことによって倍率補正を行なえばよい。
装置を作動させてウエハを支持するステージを精密に上
下させる構成とすれば結像面の変動を考慮せずに上述の
とおり１ケ所のみの空気室を設けてこの空気室の圧力制
御を行なうことによって倍率補正を行なえばよい。
（実施例） 以下、本発明の実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図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エハ（Ｗ）上に縮小投
影される。図中にはウエ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。この対物レンズレはレチ
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）、ウエハ
（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、γ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エハ（Ｗ）との間隔を表わす。
１図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エハ（Ｗ）上に縮小投
影される。図中にはウエ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。この対物レンズレはレチ
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）、ウエハ
（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、γ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エハ（Ｗ）との間隔を表わす。
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1.00005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△Ｘ
は、結像面上において気圧変動がない時に光軸より5.66
mm離れた位置に結像する像点が、各空気間隔の気圧変化
の移動量をμｍ単位で表わし、気圧変動が無い場合の結
像面すなわち所定のウエ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△Ｚ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。
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1.00005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△Ｘ
は、結像面上において気圧変動がない時に光軸より5.66
mm離れた位置に結像する像点が、各空気間隔の気圧変化
の移動量をμｍ単位で表わし、気圧変動が無い場合の結
像面すなわち所定のウエ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△Ｚ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。
上記の表２より、第８空間ｈによる結像面の変化が最も
少なく、第８空間ｈは倍率補正用の空気間隔とするのに
最適であり、また、第14空間ｎによる倍率変化が最も少
なく、結像面の補正に最適であることが分る。そこで、
第８空間ｈと第14空間ｎとを外気から遮断された空気室
とし、これらの空気室内の圧力を制御することにより倍
率補正と結像面の補正とを行なうこととする。そして、
第８空間ｈと第14空間ｎ以外の空間は大気と遮断せず大
気圧と共に変化するものとする。前述した（２）式を書
き直せば、上記の対物レンズにおいて大気圧変動による
倍率と結像面との補正を行うための条件は、 となる。ここに△Phは第８空間ｈの圧力変化、△Xhは第
８空間ｈの単位圧力変化に対する倍率変化量、△Zhは第
８空間ｈの単位圧力変化に対する結像面変化であり、△
Pnは第14空間ｎの圧力変化、△Xnは第14空間ｎの単位圧
力変化に対する倍率変化、△Znは第14空間ｎの単位圧力
変化に対する結像面変化である。又、△Ｐは大気圧変
化、△Ｘは空間ｈ・ｎ以外の全ての空間の単位圧力変化
に対する倍率変化、△Ｚは空間ｈ・ｎ以外の全ての空間
の単位圧力変化に対する結像面変化である。圧力変化の
単位はmmHg倍率変化及び結像面変化の単位μm/mmHgであ
る。
少なく、第８空間ｈは倍率補正用の空気間隔とするのに
最適であり、また、第14空間ｎによる倍率変化が最も少
なく、結像面の補正に最適であることが分る。そこで、
第８空間ｈと第14空間ｎとを外気から遮断された空気室
とし、これらの空気室内の圧力を制御することにより倍
率補正と結像面の補正とを行なうこととする。そして、
第８空間ｈと第14空間ｎ以外の空間は大気と遮断せず大
気圧と共に変化するものとする。前述した（２）式を書
き直せば、上記の対物レンズにおいて大気圧変動による
倍率と結像面との補正を行うための条件は、 となる。ここに△Phは第８空間ｈの圧力変化、△Xhは第
８空間ｈの単位圧力変化に対する倍率変化量、△Zhは第
８空間ｈの単位圧力変化に対する結像面変化であり、△
Pnは第14空間ｎの圧力変化、△Xnは第14空間ｎの単位圧
力変化に対する倍率変化、△Znは第14空間ｎの単位圧力
変化に対する結像面変化である。又、△Ｐは大気圧変
化、△Ｘは空間ｈ・ｎ以外の全ての空間の単位圧力変化
に対する倍率変化、△Ｚは空間ｈ・ｎ以外の全ての空間
の単位圧力変化に対する結像面変化である。圧力変化の
単位はmmHg倍率変化及び結像面変化の単位μm/mmHgであ
る。
表２は各空間の圧力変化が＋137.5mmHgの時の倍率変
化、結像面変化が記載されているので（３）式の△Xh,
△Xn,△X,△Zh,△Zn,△Ｚをこれにより求めると（３）
式は次の形に書き改められる。
化、結像面変化が記載されているので（３）式の△Xh,
△Xn,△X,△Zh,△Zn,△Ｚをこれにより求めると（３）
式は次の形に書き改められる。
この（４）式を満足する△Ph,△Pnを求めると、 △Ph＝−8.2△P,△Pn＝−23.5△Ｐ が得られる。より具体的に１例をあげれば大気圧の変動
が−10mmHgだった時には第８空間を82mmHg加圧し、第14
空間を235mmHg加圧すれば大気圧の変動による倍率変
化、結像面変化を共に補正することができる。
が−10mmHgだった時には第８空間を82mmHg加圧し、第14
空間を235mmHg加圧すれば大気圧の変動による倍率変
化、結像面変化を共に補正することができる。
第２図は上記のごとき空気室の圧力制御を行なうことに
よって、倍率補正と結像面補正が可能な投影光学装置の
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）上に載置された感光基板としての
ウェハ（Ｗ）上に縮小投影する。投影対物レンズ（１）
中には、第１図に示した第８空気間隔ｈ及び第14空気間
隔ｎに対応する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）からの大気圧の測定値信号も入力さ
れる。演算器（５）には、前述したごとく、各空気室
（10,20）における単位圧力当りの倍率変化量△X1,△X2
及び結像面変化量△Z1,△Z2並びに大気圧の単位圧力当
りの倍率変化量△Ｘと結像面変化量△Ｘがあらかじめ記
憶されている。そして、演算器（５）は計測器（６）か
らの信号により大気圧の変化量△Ｐを検出し、前述した
（２）式の両条件を満足するために各空気室に必要な圧
力変化△P1,△P2を算出し、各圧力制御器（12,22）にこ
れらの圧力変化を行なうための信号を発する。各圧力制
御器（12,22）では、演算器（５）からの信号に基づい
て、ニードルバルブ等により流量制御を行ない各空気室
に△P1,△P2の圧力変化を与える。尚、大気圧の計測器
をステッパーに装備されている図示なき光波干渉計用の
気圧計と兼用することが可能である。
よって、倍率補正と結像面補正が可能な投影光学装置の
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）上に載置された感光基板としての
ウェハ（Ｗ）上に縮小投影する。投影対物レンズ（１）
中には、第１図に示した第８空気間隔ｈ及び第14空気間
隔ｎに対応する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）からの大気圧の測定値信号も入力さ
れる。演算器（５）には、前述したごとく、各空気室
（10,20）における単位圧力当りの倍率変化量△X1,△X2
及び結像面変化量△Z1,△Z2並びに大気圧の単位圧力当
りの倍率変化量△Ｘと結像面変化量△Ｘがあらかじめ記
憶されている。そして、演算器（５）は計測器（６）か
らの信号により大気圧の変化量△Ｐを検出し、前述した
（２）式の両条件を満足するために各空気室に必要な圧
力変化△P1,△P2を算出し、各圧力制御器（12,22）にこ
れらの圧力変化を行なうための信号を発する。各圧力制
御器（12,22）では、演算器（５）からの信号に基づい
て、ニードルバルブ等により流量制御を行ない各空気室
に△P1,△P2の圧力変化を与える。尚、大気圧の計測器
をステッパーに装備されている図示なき光波干渉計用の
気圧計と兼用することが可能である。
このようにして大気圧変動に対して常に一定した投影倍
率が維持され、ステッパとしての高精度マチングが安定
して達成される。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、必要に応じてマニユ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。
率が維持され、ステッパとしての高精度マチングが安定
して達成される。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、必要に応じてマニユ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。
また、投影対物レンズ（１）の鏡筒の近傍又は鏡筒内部
に温度センサー（７）を設け、この出力信号を演算器
（５）に送り、演算器にて大気の圧力変化のみならず、
投影対物レンズの周囲の投影対物レンズ自体の温度変化
による変動をも補正するように構成することが可能であ
る。
に温度センサー（７）を設け、この出力信号を演算器
（５）に送り、演算器にて大気の圧力変化のみならず、
投影対物レンズの周囲の投影対物レンズ自体の温度変化
による変動をも補正するように構成することが可能であ
る。
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が良い。結
像面位置の検出能力のないステッパで気圧制御する空間
を１ケに限定したい場合は第１図に示した第８空間ｈの
ように結像面変化の少い空間を選ぶのが良いと思われ
る。気圧を制御しない空間については、鏡筒に穴を空け
て外気の気圧の変動と同じ変動が起こるように配慮した
方が良い場合もあり、また場合によっては完全に密閉さ
れた空気室を設けることが可能である。
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が良い。結
像面位置の検出能力のないステッパで気圧制御する空間
を１ケに限定したい場合は第１図に示した第８空間ｈの
ように結像面変化の少い空間を選ぶのが良いと思われ
る。気圧を制御しない空間については、鏡筒に穴を空け
て外気の気圧の変動と同じ変動が起こるように配慮した
方が良い場合もあり、また場合によっては完全に密閉さ
れた空気室を設けることが可能である。
上記第２図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、第２図に示した実施例のごと
く、ステッパ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、第２図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ユアルで倍率
調整することも可能である。
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、第２図に示した実施例のごと
く、ステッパ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、第２図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ユアルで倍率
調整することも可能である。
また、一般にステッパ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、露光の光が照射されつづけたり、露光動作が長
時間連続して行われると倍率が僅に変化する可能性があ
る。そのため投影レンズに蓄積されたエネルギーを直接
計測して倍率微調整手段にフィードバックすることが望
ましい。尚、対物レンズ内の蓄積エネルギーを直接測定
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微調整手段にフィ
ードバックしても良い。
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、露光の光が照射されつづけたり、露光動作が長
時間連続して行われると倍率が僅に変化する可能性があ
る。そのため投影レンズに蓄積されたエネルギーを直接
計測して倍率微調整手段にフィードバックすることが望
ましい。尚、対物レンズ内の蓄積エネルギーを直接測定
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微調整手段にフィ
ードバックしても良い。
さらに、ステッパ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
ニユ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、ステッパで
実際にウエハを露光し、そのウエ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。
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
ニユ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、ステッパで
実際にウエハを露光し、そのウエ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。
ところで、これまで気圧として空気に含まれるN2,O2,CO
2,H2O…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、本発明で重要なのは結像特性を調
整するために選ばれた投影光路中の気密空間内の気体
（空気）の屈折率を制御することなので、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
制御して気密空間内に満された気体の全体としての屈折
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、
倍率を一定に保った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。
2,H2O…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、本発明で重要なのは結像特性を調
整するために選ばれた投影光路中の気密空間内の気体
（空気）の屈折率を制御することなので、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
制御して気密空間内に満された気体の全体としての屈折
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、
倍率を一定に保った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。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、投影露光装置（ステッ
パ）の投影倍率の調整が高精度かつ簡便に可能になるた
め、マシーン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
く寄与する投影露光装置が提供できるの調整が高精度か
つ簡便に可能になるためマシーン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ステップが提供できる。
パ）の投影倍率の調整が高精度かつ簡便に可能になるた
め、マシーン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
く寄与する投影露光装置が提供できるの調整が高精度か
つ簡便に可能になるためマシーン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ステップが提供できる。
第１図は本発明における一実施例のステッパ用投影対物
レンズのレンズ構成図、 第２図は本発明による投影光学装置の実施例の概略構成
図である。 （主要部分の符号の説明） １……投影対物レンズ、10,20……空気室、 12,22……圧力制御器、Ｒ……レチクル、 Ｗ……ウエハ
レンズのレンズ構成図、 第２図は本発明による投影光学装置の実施例の概略構成
図である。 （主要部分の符号の説明） １……投影対物レンズ、10,20……空気室、 12,22……圧力制御器、Ｒ……レチクル、 Ｗ……ウエハ
Claims (4)
- 【請求項１】投影すべきパターンを有するレチクルを均
一照明する照明手段と、複数の光学素子が所定の空気間
隔を伴って組み合わされ、前記レチクルのパターンを結
像投影する投影光学系と、投影されたパターンによって
露光される感光基板を載置するステージと、前記投影光
学系内の選ばれた空気間隔を外気から遮断した空気室と
し、該空気室内の気体の圧力を強制的に変化させて前記
投影光学系の結像特性を微小変化させる調整器とを備え
た投影露光装置において、 前記投影光学系内の複数の空気間隔のうち、前記調整器
によって圧力を変化させたときに生ずる前記投影光学系
の倍率変化率が相対的に大きく、かつ結像面位置の変化
率が相対的に小さくなっている空気間隔を前記空気室と
して設定した投影光学系を設け； さらに前記投影光学系の周囲の環境温度変化、大気圧変
化、及び投影光学系自体の温度変化のうち少なくとも１
つの情報を測定する測定手段と； 前記投影光学系内の空気室の圧力を変化させたときの倍
率変化率と前記測定手段によって測定された変化情報と
に基づいて、前記環境温度変化、大気圧変化、及び投影
光学系温度変化のうち少なくとも１つによって生ずる前
記投影光学系の倍率変動を補正するのに必要な前記空気
室の圧力調整値を算出する演算手段と； 前記空気室の圧力変化を検知する圧力センサーと； 前記演算手段によって算出された圧力調整値が前記圧力
センサーにより検知されるように前記調整器をフィード
バック制御するサーボ制御系と； 前記環境温度変化、大気圧変化、及び投影光学系温度変
化のうち少なくとも１つにより生じる前記投影光学系の
結像面位置の変動に追従して、前記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設け； 前記投影光学系の結像面位置の変動に関しては前記焦点
合せ手段により補正し、前記倍率変動に関しては前記サ
ーボ制御系により逐次補正することを特徴とする投影露
光装置。 - 【請求項２】前記投影光学系内の圧力制御される空気室
内の気体をN2に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。 - 【請求項３】前記投影光学系は、圧力制御される空気室
以外の空気間隔を外気と連通するか、もしくは密閉する
構造と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。 - 【請求項４】投影すべきパターンを有するレチクルを均
一照明する照明手段と、複数の光学素子が所定の空気間
隔を伴って組み合わされ、前記レチクルのパターンを結
像投影する投影光学系と、投影されたパターンによって
露光される感光基板を載置するステージとを備え、前記
投影光学系内の選ばれた空気間隔を外気から遮断した空
気室とし、該空気室内の気体の屈折率を強制的に変化さ
せて前記投影光学系の結像特性を微小変化させる投影露
光装置において、 前記投影光学系内の複数の空気間隔のうち、前記空気室
内の気体の屈折率を変化させたときに生ずる前記投影光
学系の倍率変化率が相対的に大きく、かつ結像面位置の
変化率が相対的に小さくなっている空気間隔を前記空気
室として設定した投影光学系を設け； さらに前記投影光学系の倍率を変動させる外的要因の変
化量を測定する測定手段と； 前記投影光学系内の空気室の気体の屈折率を変化させた
ときの倍率変化率と前記測定手段によって測定された変
化量とに基づいて、前記外的要因によって生ずる前記投
影光学系の倍率変動を補正するように前記空気室内の気
体成分の分圧を制御する制御手段と； 前記外的要因により生じる前記投影光学系の結像面位置
の変動に追従して、前記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設け、 前記投影光学系の結像面位置の変動に関しては前記焦点
合せ手段により補正し、前記倍率変動に関しては前記分
圧を制御する手段により逐次補正することを特徴とする
投影露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58137377A JPH0697301B2 (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 投影露光装置 |
| US07/120,232 US4871237A (en) | 1983-07-27 | 1987-11-12 | Method and apparatus for adjusting imaging performance of projection optical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58137377A JPH0697301B2 (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 投影露光装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5271497A Division JPH07122693B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-29 | 超ｌｓｉ製造用露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6028613A JPS6028613A (ja) | 1985-02-13 |
| JPH0697301B2 true JPH0697301B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=15197259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58137377A Expired - Lifetime JPH0697301B2 (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697301B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2516194B2 (ja) * | 1984-06-11 | 1996-07-10 | 株式会社日立製作所 | 投影露光方法 |
| JPS61278141A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-09 | Canon Inc | 投影倍率調整方法 |
| JPS63164212A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-07 | Hitachi Ltd | 縮小投影露光装置 |
| FR2634287B1 (fr) * | 1988-07-13 | 1992-05-07 | Haiun Joseph | Systemes optiques et lentilles transparents a caracteristiques reglables |
| JPH0311720A (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-21 | Hitachi Ltd | パターン露光装置 |
| JPH0396828U (ja) * | 1990-01-25 | 1991-10-03 | ||
| JP2894914B2 (ja) * | 1993-01-27 | 1999-05-24 | 日本電気株式会社 | 投影露光方法および装置 |
| JPH07122693B2 (ja) * | 1993-10-01 | 1995-12-25 | 株式会社ニコン | 超ｌｓｉ製造用露光装置 |
| JP2625076B2 (ja) * | 1993-11-26 | 1997-06-25 | 株式会社日立製作所 | 投影露光方法およびその装置 |
| US6151122A (en) | 1995-02-21 | 2000-11-21 | Nikon Corporation | Inspection method and apparatus for projection optical systems |
| ES2225325T3 (es) * | 1995-09-19 | 2005-03-16 | Daiwa Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Pata de retencion flexible para medios de sujecion. |
| JP3521416B2 (ja) * | 1995-10-06 | 2004-04-19 | 株式会社ニコン | 投影露光装置 |
| US5798838A (en) * | 1996-02-28 | 1998-08-25 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus having function of detecting intensity distribution of spatial image, and method of detecting the same |
| JP4725999B2 (ja) * | 2005-10-28 | 2011-07-13 | サンウエーブ工業株式会社 | 接合具 |
| CN111596529B (zh) * | 2020-05-29 | 2023-12-29 | 成都天马微电子有限公司 | 曝光装置及其使用方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4331388A (en) * | 1980-02-25 | 1982-05-25 | Xerox Corporation | Gas zoom lens |
-
1983
- 1983-07-27 JP JP58137377A patent/JPH0697301B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6028613A (ja) | 1985-02-13 |
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