JPH08305034A - 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents
投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法Info
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- JPH08305034A JPH08305034A JP7135894A JP13589495A JPH08305034A JP H08305034 A JPH08305034 A JP H08305034A JP 7135894 A JP7135894 A JP 7135894A JP 13589495 A JP13589495 A JP 13589495A JP H08305034 A JPH08305034 A JP H08305034A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 気圧変動があってもレチクル面上のパターン
を投影光学系によりウエハ面上に高い光学性能を有して
投影することのできる投影露光装置及びそれを用いたデ
バイスの製造方法を得ること。 【構成】 第１物体のパターンを投影光学系により第２
物体上に投影する装置において、前記投影光学系に関連
する気圧の変化を検出する気圧検出手段と、前記第１物
体のパターンの投影に用いる光の波長を変える波長変更
手段と、前記気圧検出手段の出力を受け、前記気圧の変
化による前記投影光学系の確保の相対屈折率の変化を補
正するように前記第１物体のパターンの投影に用いる光
の波長を変える波長変更手段とを有すること。
を投影光学系によりウエハ面上に高い光学性能を有して
投影することのできる投影露光装置及びそれを用いたデ
バイスの製造方法を得ること。 【構成】 第１物体のパターンを投影光学系により第２
物体上に投影する装置において、前記投影光学系に関連
する気圧の変化を検出する気圧検出手段と、前記第１物
体のパターンの投影に用いる光の波長を変える波長変更
手段と、前記気圧検出手段の出力を受け、前記気圧の変
化による前記投影光学系の確保の相対屈折率の変化を補
正するように前記第１物体のパターンの投影に用いる光
の波長を変える波長変更手段とを有すること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置及びそれを
用いたデバイスの製造方法に関し、特にＩＣ，ＬＳＩ等
の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイス、そして液
晶パネル等の表示デバイス等を製造する際にレチクル面
上の電子回路パターンをウエハ面上に投影光学系により
投影するときに環境変化に伴って変化するフォーカス位
置，球面収差，コマ収差，非点収差，歪曲収差，そして
投影倍率誤差等の光学性能を良好に補正し、高精度な投
影パターン像が得られるようにしたものである。
用いたデバイスの製造方法に関し、特にＩＣ，ＬＳＩ等
の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイス、そして液
晶パネル等の表示デバイス等を製造する際にレチクル面
上の電子回路パターンをウエハ面上に投影光学系により
投影するときに環境変化に伴って変化するフォーカス位
置，球面収差，コマ収差，非点収差，歪曲収差，そして
投影倍率誤差等の光学性能を良好に補正し、高精度な投
影パターン像が得られるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイス
の高集積化に対する要求に応じて、その高集積化がます
ます加速度を増している。マスク（レチクル）の回路パ
ターン像を投影光学系により感光基板上に形成し、感光
基板をステップアンドリピート方式で露光する縮小型の
投影露光装置（ステッパー）においても解像度の向上の
為に様々な改良がなされている。
の高集積化に対する要求に応じて、その高集積化がます
ます加速度を増している。マスク（レチクル）の回路パ
ターン像を投影光学系により感光基板上に形成し、感光
基板をステップアンドリピート方式で露光する縮小型の
投影露光装置（ステッパー）においても解像度の向上の
為に様々な改良がなされている。
【０００３】レチクル面上のパターンをウエハ面上に縮
小投影する投影光学系の光学性能（結像倍率や結像性
能）は環境変化、例えば気圧変化により種々と変化して
くる。最近の高解像力が要望されている投影露光装置で
は、気圧の変化により発生する光学性能の誤差は大きな
問題点となっており、この光学性能の誤差を補正して投
影することが重要になっている。
小投影する投影光学系の光学性能（結像倍率や結像性
能）は環境変化、例えば気圧変化により種々と変化して
くる。最近の高解像力が要望されている投影露光装置で
は、気圧の変化により発生する光学性能の誤差は大きな
問題点となっており、この光学性能の誤差を補正して投
影することが重要になっている。
【０００４】本出願人は特開平４−３０４１１号公報に
おいて、照明系からの光束で照明された第１物体面上の
パターンを投影光学系を介して第２物体面上に投影する
際、該投影光学系の少なくとも１つのレンズ系を光軸方
向に移動させるか又は／及び該投影光学系と該第１物体
とを相対的に光軸方向に移動させるようにした駆動手段
と、該照明系からの光束の発振波長を変化させる波長可
変手段とを利用して、該第１物体面上のパターンを投影
光学系により第２物体面上に投影する際の投影倍率と歪
曲収差を調整した投影露光装置を提案している。
おいて、照明系からの光束で照明された第１物体面上の
パターンを投影光学系を介して第２物体面上に投影する
際、該投影光学系の少なくとも１つのレンズ系を光軸方
向に移動させるか又は／及び該投影光学系と該第１物体
とを相対的に光軸方向に移動させるようにした駆動手段
と、該照明系からの光束の発振波長を変化させる波長可
変手段とを利用して、該第１物体面上のパターンを投影
光学系により第２物体面上に投影する際の投影倍率と歪
曲収差を調整した投影露光装置を提案している。
【０００５】又、特開平４−３０４１２号公報におい
て、照明系からの光束で照明された第１物体面上のパタ
ーンを投影光学系を介して第２物体面上に投影する際、
該投影光学系のレンズ系中の少なくとも１つの空間を外
気から遮断し、該空間内の気圧又は／及び該空間内の気
体の成分等を調整する気圧調整手段と、該照明系からの
光束の発振波長を変化させる波長可変手段とを利用し
て、該第１物体面上のパターンを投影光学系により第２
物体面上に投影する際の投影倍率と歪曲収差を調整した
投影露光装置を提案している。
て、照明系からの光束で照明された第１物体面上のパタ
ーンを投影光学系を介して第２物体面上に投影する際、
該投影光学系のレンズ系中の少なくとも１つの空間を外
気から遮断し、該空間内の気圧又は／及び該空間内の気
体の成分等を調整する気圧調整手段と、該照明系からの
光束の発振波長を変化させる波長可変手段とを利用し
て、該第１物体面上のパターンを投影光学系により第２
物体面上に投影する際の投影倍率と歪曲収差を調整した
投影露光装置を提案している。
【０００６】投影光学系の光学性能のうち、投影倍率誤
差と歪曲収差誤差は所望の格子点と投影パターンの格子
点との差として現れるものであり、電子回路パターンが
形成されているレチクルとウエハを重ね合わせる際のマ
ッチング精度に大きく影響を与える要素となっている。
差と歪曲収差誤差は所望の格子点と投影パターンの格子
点との差として現れるものであり、電子回路パターンが
形成されているレチクルとウエハを重ね合わせる際のマ
ッチング精度に大きく影響を与える要素となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】最近の投影露光装置で
は、回路パターンの微細化と高集積化に伴って投影光学
系のＮＡ（レンズの開口数）や一度に投影露光できる範
囲、所謂画面サイズが大きくなる傾向があり、例えばＮ
Ａが０．６前後，画面サイズが□２２ｍｍの投影光学系
が使用されるようになってきている。このように投影光
学系のＮＡと画面サイズが大きくなってくると気圧等の
環境が変化したときの光学特性の変化として投影倍率，
歪曲収差の他にも球面収差，コマ収差，非点収差，像面
湾曲等の変化量が無視できない量になってくる。
は、回路パターンの微細化と高集積化に伴って投影光学
系のＮＡ（レンズの開口数）や一度に投影露光できる範
囲、所謂画面サイズが大きくなる傾向があり、例えばＮ
Ａが０．６前後，画面サイズが□２２ｍｍの投影光学系
が使用されるようになってきている。このように投影光
学系のＮＡと画面サイズが大きくなってくると気圧等の
環境が変化したときの光学特性の変化として投影倍率，
歪曲収差の他にも球面収差，コマ収差，非点収差，像面
湾曲等の変化量が無視できない量になってくる。
【０００８】一般に気圧変化に対する投影光学系の収差
の変化量はＮＡと画角に対応して大きくなる。例えば、
ＮＡが０．６，画面サイズが□２２ｍｍの投影光学系の
場合、各収差の気圧変化に対する変化量は大きな値にな
り、ハーフミクロン以下の回路パターンを投影露光する
今日の投影露光装置では結像性能に重大な影響を与え
る。
の変化量はＮＡと画角に対応して大きくなる。例えば、
ＮＡが０．６，画面サイズが□２２ｍｍの投影光学系の
場合、各収差の気圧変化に対する変化量は大きな値にな
り、ハーフミクロン以下の回路パターンを投影露光する
今日の投影露光装置では結像性能に重大な影響を与え
る。
【０００９】又、投影露光装置の組立，調整を行う場所
と実際に投影露光装置を使用する場所の標高差によって
も気圧差が存在する。その気圧差は１００ｍあたり１
１．４ｈｐａにもなり、その差によってレンズ系間の空
気の屈折率が変化する為、実際の結像状態は所望のもの
とは異なってくる。この為、投影露光装置を設置する場
所によっては、必要な結像性能が得られなくなってくる
という問題点があった。
と実際に投影露光装置を使用する場所の標高差によって
も気圧差が存在する。その気圧差は１００ｍあたり１
１．４ｈｐａにもなり、その差によってレンズ系間の空
気の屈折率が変化する為、実際の結像状態は所望のもの
とは異なってくる。この為、投影露光装置を設置する場
所によっては、必要な結像性能が得られなくなってくる
という問題点があった。
【００１０】このような問題点を解決する為に、従来は
投影露光装置の設置予定場所の標高（即ち気圧）を考慮
してその気圧により発生する光学性能の誤差を見積って
おき、投影露光装置の設置時に所定の像性能が得られる
ように製造時に調整を加えるようにしていた。
投影露光装置の設置予定場所の標高（即ち気圧）を考慮
してその気圧により発生する光学性能の誤差を見積って
おき、投影露光装置の設置時に所定の像性能が得られる
ように製造時に調整を加えるようにしていた。
【００１１】ところが、この方法では投影光学系を各々
の使用場所の標高に対応して各光学性能の標準状態から
のオフセットを設定して調整を行う必要があり、調整管
理が煩雑になるだけでなく、使用状態での性能確認が組
立調整場所で行えないという問題点があった。
の使用場所の標高に対応して各光学性能の標準状態から
のオフセットを設定して調整を行う必要があり、調整管
理が煩雑になるだけでなく、使用状態での性能確認が組
立調整場所で行えないという問題点があった。
【００１２】本出願人は、特開昭６３−３０２５１９号
公報で、この問題をうまく解消し得る投影露光装置を提
案している。しかしながら、気圧変動による光学性能の
変動を、より精度良く補正できる投影露光装置が望まれ
ている。
公報で、この問題をうまく解消し得る投影露光装置を提
案している。しかしながら、気圧変動による光学性能の
変動を、より精度良く補正できる投影露光装置が望まれ
ている。
【００１３】本発明は、レチクル面上のパターンを投影
光学系によりウエハ面上に投影する際、日常の気圧変動
や設置場所の大気圧に対応する光学性能の変動を良好に
補正し、高い光学性能が容易に得られる投影露光装置及
びそれを用いたデバイスの製造方法の提供を目的とす
る。
光学系によりウエハ面上に投影する際、日常の気圧変動
や設置場所の大気圧に対応する光学性能の変動を良好に
補正し、高い光学性能が容易に得られる投影露光装置及
びそれを用いたデバイスの製造方法の提供を目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決する為の手段】本発明の投影露光装置は、
第１物体のパターンを投影光学系により第２物体上に投
影する装置において、前記投影光学系に関連する気圧の
変化を検出する気圧検出手段と、前記第１物体のパター
ンの投影に用いる光の波長を変える波長変更手段と、前
記気圧検出手段の出力を受け、前記気圧の変化による前
記投影光学系の硝材の相対屈折率の変化を補正するよう
に前記第１物体のパターンの投影に用いる光の波長を変
える波長変更手段とを有することを特徴としている。
第１物体のパターンを投影光学系により第２物体上に投
影する装置において、前記投影光学系に関連する気圧の
変化を検出する気圧検出手段と、前記第１物体のパター
ンの投影に用いる光の波長を変える波長変更手段と、前
記気圧検出手段の出力を受け、前記気圧の変化による前
記投影光学系の硝材の相対屈折率の変化を補正するよう
に前記第１物体のパターンの投影に用いる光の波長を変
える波長変更手段とを有することを特徴としている。
【００１５】特に、 （イ）前記第１物体のパターンを投影する時の投影倍率
を調整する倍率調整手段を有すること。 （ロ）前記倍率調整手段は、前記投影光学系の少なくと
も一つのレンズを光軸方向に移動させるか又は／及び前
記投影光学系と前記第１物体とを相対的に光軸方向に移
動させる機構を備えること。 （ハ）前記投影光学系のレンズ間の少なくとも一つの空
間を外気から遮断されており、前記倍率調整手段は、前
記空間内の気体の圧力又は／及び前記空間内の気体の成
分を調整する機構を備えること。 （ニ）前記投影光学系は単一の硝材より成るレンズ系を
有していること。 等を特徴としている。
を調整する倍率調整手段を有すること。 （ロ）前記倍率調整手段は、前記投影光学系の少なくと
も一つのレンズを光軸方向に移動させるか又は／及び前
記投影光学系と前記第１物体とを相対的に光軸方向に移
動させる機構を備えること。 （ハ）前記投影光学系のレンズ間の少なくとも一つの空
間を外気から遮断されており、前記倍率調整手段は、前
記空間内の気体の圧力又は／及び前記空間内の気体の成
分を調整する機構を備えること。 （ニ）前記投影光学系は単一の硝材より成るレンズ系を
有していること。 等を特徴としている。
【００１６】本発明のデバイスの製造方法は、前述の各
項に記載した投影露光装置を用いていることを特徴とし
ている。
項に記載した投影露光装置を用いていることを特徴とし
ている。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の投影露光装置の実施例１を示
す概略図である。本実施例は気圧変化による投影光学系
の光学性能の変化を調整する調整機構として気圧を測定
する気圧測定手段からの信号を用いて波長可変手段によ
り照明系からの光束の発振波長を変化させることにより
該第１物体面上のパターンを投影光学系により第２物体
面上に投影する際の光学性能を調整したことを特徴とし
ている。
す概略図である。本実施例は気圧変化による投影光学系
の光学性能の変化を調整する調整機構として気圧を測定
する気圧測定手段からの信号を用いて波長可変手段によ
り照明系からの光束の発振波長を変化させることにより
該第１物体面上のパターンを投影光学系により第２物体
面上に投影する際の光学性能を調整したことを特徴とし
ている。
【００１８】この他、投影光学系の一部のレンズ系を光
軸方向に移動させるか、又は／及び該投影光学系と該第
１物体面とを相対的に光軸方向に移動させるようにして
いることを特徴としている。
軸方向に移動させるか、又は／及び該投影光学系と該第
１物体面とを相対的に光軸方向に移動させるようにして
いることを特徴としている。
【００１９】特に、本発明では光学性能としてフォーカ
ス位置，投影倍率，球面収差，コマ収差，非点収差，像
面湾曲と歪曲収差を良好に補正していることを特徴とし
ている。
ス位置，投影倍率，球面収差，コマ収差，非点収差，像
面湾曲と歪曲収差を良好に補正していることを特徴とし
ている。
【００２０】図１において１は回路パターンが描かれた
第１物体としてのレチクル、２はレチクル１を吸着保持
するレチクルチャック、３はレチクルチャック２に取り
付けたレチクル駆動装置、４はレチクル駆動装置３を支
持するレチクルステージ、５は縮小型の投影レンズ系
（投影光学系）、６Ａ，６Ｂは各々投影レンズ系５を構
成する部分レンズ系のフィールドレンズである（以下
「フィールドレンズ６Ａ，フィールドレンズ６Ｂ」と称
す。）。
第１物体としてのレチクル、２はレチクル１を吸着保持
するレチクルチャック、３はレチクルチャック２に取り
付けたレチクル駆動装置、４はレチクル駆動装置３を支
持するレチクルステージ、５は縮小型の投影レンズ系
（投影光学系）、６Ａ，６Ｂは各々投影レンズ系５を構
成する部分レンズ系のフィールドレンズである（以下
「フィールドレンズ６Ａ，フィールドレンズ６Ｂ」と称
す。）。
【００２１】７は単一の硝材より成るレンズ系であり、
投影レンズ系５の一部を構成している。８はレンズ駆動
装置であり、フィールドレンズ６Ａを投影レンズ系５の
光軸ＡＸ方向に移動させている。９はレジスト等の感光
剤が塗布された第２物体としてのウエハ、１０はウエハ
９を吸着保持するウエハチャック、１１はウエハチャッ
ク１０に取り付けたウエハ駆動装置である。
投影レンズ系５の一部を構成している。８はレンズ駆動
装置であり、フィールドレンズ６Ａを投影レンズ系５の
光軸ＡＸ方向に移動させている。９はレジスト等の感光
剤が塗布された第２物体としてのウエハ、１０はウエハ
９を吸着保持するウエハチャック、１１はウエハチャッ
ク１０に取り付けたウエハ駆動装置である。
【００２２】レチクル駆動装置３とウエハ駆動装置１１
は各々、例えば圧電素子等から成り、レチクル駆動装置
３によりレチクルチャック２を投影レンズ系５の光軸Ａ
Ｘ方向に変位せしめてレチクル１を光軸ＡＸ方向に移動
させ、ウエハ駆動装置１１によりウエハチャック１０を
投影レンズ系５の光軸ＡＸ方向に変位せしめてウエハ９
を光軸ＡＸ方向に移動させる。１２はウエハ駆動装置１
１を支持し、投影レンズ系５の光軸ＡＸに直交する面内
で移動可能なウエハステージを示す。
は各々、例えば圧電素子等から成り、レチクル駆動装置
３によりレチクルチャック２を投影レンズ系５の光軸Ａ
Ｘ方向に変位せしめてレチクル１を光軸ＡＸ方向に移動
させ、ウエハ駆動装置１１によりウエハチャック１０を
投影レンズ系５の光軸ＡＸ方向に変位せしめてウエハ９
を光軸ＡＸ方向に移動させる。１２はウエハ駆動装置１
１を支持し、投影レンズ系５の光軸ＡＸに直交する面内
で移動可能なウエハステージを示す。
【００２３】一方、レンズ駆動装置８は空気圧や圧電素
子等を利用してフィールドレンズ６Ａを投影レンズ系５
の光軸ＡＸ方向に移動させるものである。レンズ駆動装
置８の具体的な構造は本件出願人による特開昭６２−３
２６１３号公報に開示されているのでここでは説明を省
略する。
子等を利用してフィールドレンズ６Ａを投影レンズ系５
の光軸ＡＸ方向に移動させるものである。レンズ駆動装
置８の具体的な構造は本件出願人による特開昭６２−３
２６１３号公報に開示されているのでここでは説明を省
略する。
【００２４】レチクル駆動装置３によるレチクルチャッ
ク２の駆動はレチクル駆動制御系１３からの信号に基づ
いて行われ、このときレチクル１の光軸ＡＸ方向の位置
がレチクル位置検出器１５により検出される。又、同様
にレンズ駆動装置８によるフィールドレンズ６Ａの駆動
はレンズ駆動制御系１６から信号に基づいて行われ、こ
のときフィールドレンズ６Ａの光軸ＡＸ方向の位置がレ
ンズ位置検出器１７により検出される。レチクル位置検
出器１５とレンズ位置検出器１７は光学式エンコーダ等
の各種の位置検出器で構成することができる。
ク２の駆動はレチクル駆動制御系１３からの信号に基づ
いて行われ、このときレチクル１の光軸ＡＸ方向の位置
がレチクル位置検出器１５により検出される。又、同様
にレンズ駆動装置８によるフィールドレンズ６Ａの駆動
はレンズ駆動制御系１６から信号に基づいて行われ、こ
のときフィールドレンズ６Ａの光軸ＡＸ方向の位置がレ
ンズ位置検出器１７により検出される。レチクル位置検
出器１５とレンズ位置検出器１７は光学式エンコーダ等
の各種の位置検出器で構成することができる。
【００２５】又、ウエハ駆動装置１１によるウエハチャ
ック１０の駆動はウエハ駆動制御系１４からの信号に基
づいて行われ、このときウエハ９（の表面）の光軸ＡＸ
方向の位置はフォーカス検出器１８により検出される。
フォーカス検出器１８は、この種の投影露光装置で従来
から使用されてきた、例えばエアーセンサーや光学式セ
ンサーで構成されている。レチクル位置検出器１５，レ
ンズ位置検出器１７及びフォーカス位置検出器１８から
の各信号はマイクロプロセッサー２３へ入力される。
ック１０の駆動はウエハ駆動制御系１４からの信号に基
づいて行われ、このときウエハ９（の表面）の光軸ＡＸ
方向の位置はフォーカス検出器１８により検出される。
フォーカス検出器１８は、この種の投影露光装置で従来
から使用されてきた、例えばエアーセンサーや光学式セ
ンサーで構成されている。レチクル位置検出器１５，レ
ンズ位置検出器１７及びフォーカス位置検出器１８から
の各信号はマイクロプロセッサー２３へ入力される。
【００２６】一方、投影レンズ系５の周囲の気圧，気
温，温度の変化を検出する為に気圧センサー（気圧測定
手段）１９，温度センサー２０，湿度センサー２１が設
けられ、又投影レンズ系５の光吸収による温度変化を検
出する為にレンズ温度センサー２２が設けられており、
これら各種センサー１９，２０，２１，２２からの信号
もマイクロプロセッサー２３へ入力される。又レチクル
駆動制御系１３，レンズ駆動制御系１６及びウエハ駆動
制御系１４はマイクロプロセッサー２３により制御され
る。以上のうち各要素１３，１４，１５，１６，１７は
駆動手段の一部を構成している。
温，温度の変化を検出する為に気圧センサー（気圧測定
手段）１９，温度センサー２０，湿度センサー２１が設
けられ、又投影レンズ系５の光吸収による温度変化を検
出する為にレンズ温度センサー２２が設けられており、
これら各種センサー１９，２０，２１，２２からの信号
もマイクロプロセッサー２３へ入力される。又レチクル
駆動制御系１３，レンズ駆動制御系１６及びウエハ駆動
制御系１４はマイクロプロセッサー２３により制御され
る。以上のうち各要素１３，１４，１５，１６，１７は
駆動手段の一部を構成している。
【００２７】２４はレチクル１の回路パターンを均一な
照度で照明する照明系を示し、照明系２４は発振波長λ
＝２４８．４ｎｍのレーザー光を放射するＫｒＦエキシ
マレーザーを、露光用の光源として具備している。照明
系２４からのレーザー光はレチクル１と投影レンズ系５
を介してウエハ９上に向けられ、ウエハ９上にレチクル
１の回路パターン像が縮小投影されることになる。
照度で照明する照明系を示し、照明系２４は発振波長λ
＝２４８．４ｎｍのレーザー光を放射するＫｒＦエキシ
マレーザーを、露光用の光源として具備している。照明
系２４からのレーザー光はレチクル１と投影レンズ系５
を介してウエハ９上に向けられ、ウエハ９上にレチクル
１の回路パターン像が縮小投影されることになる。
【００２８】本実施例では遠紫外域の波長を有するレー
ザー光で投影露光を行う為に投影レンズ系５を構成する
各レンズを全て波長λ＝２４８．４ｎｍの光に対して高
い透過率を備えた合成石英（ＳｉＯ2 ）で製造してい
る。
ザー光で投影露光を行う為に投影レンズ系５を構成する
各レンズを全て波長λ＝２４８．４ｎｍの光に対して高
い透過率を備えた合成石英（ＳｉＯ2 ）で製造してい
る。
【００２９】次に本実施例における照明系２４の各要素
について説明すると、２７はレーザー光源であり、後述
する波長選択素子駆動制御系３２により発振波長が制御
された光束を放射している。２５はコンデンサーレンズ
であり、レーザー光源２７からの光束をミラー２６で反
射させてレチクル１面上を均一照明している。
について説明すると、２７はレーザー光源であり、後述
する波長選択素子駆動制御系３２により発振波長が制御
された光束を放射している。２５はコンデンサーレンズ
であり、レーザー光源２７からの光束をミラー２６で反
射させてレチクル１面上を均一照明している。
【００３０】レーザー光源２７はレーザー共振器２８と
波長選択素子２９を有している。３０は波長選択素子駆
動装置、３１は波長選択素子角度検出器、３２は波長選
択素子駆動制御系であり、これらの各要素は波長可変手
段の一要素を構成している。
波長選択素子２９を有している。３０は波長選択素子駆
動装置、３１は波長選択素子角度検出器、３２は波長選
択素子駆動制御系であり、これらの各要素は波長可変手
段の一要素を構成している。
【００３１】図２は図１のレーザー光源２７の要部概略
図である。波長選択素子２９はプリズム，グレーティン
グ，エタロン等を使用することにより波長帯域の狭帯域
化を可能としている。同時にプリズム後の反射鏡，グレ
ーティング，エタロンの角度を変えることによってレー
ザー共振器の本来の波長帯域範囲内で波長を変えること
が可能である。
図である。波長選択素子２９はプリズム，グレーティン
グ，エタロン等を使用することにより波長帯域の狭帯域
化を可能としている。同時にプリズム後の反射鏡，グレ
ーティング，エタロンの角度を変えることによってレー
ザー共振器の本来の波長帯域範囲内で波長を変えること
が可能である。
【００３２】波長選択素子駆動装置３０はステップモー
ターあるいは圧電素子等から成り、波長選択素子駆動制
御系３２からの信号に基づいて素子２９を駆動する。こ
のとき波長選択素子２９の角度が波長選択素子角度検出
器３１により検出される。波長選択素子角度検出器３１
は、例えば光学式エンコーダ等の各種角度検出器で構成
できる。波長選択素子角度検出器３１からの信号はマイ
クロプロセッサー２３へ入力される。又波長選択素子駆
動制御系３２はマイクロプロセッサー２３により制御さ
れる。
ターあるいは圧電素子等から成り、波長選択素子駆動制
御系３２からの信号に基づいて素子２９を駆動する。こ
のとき波長選択素子２９の角度が波長選択素子角度検出
器３１により検出される。波長選択素子角度検出器３１
は、例えば光学式エンコーダ等の各種角度検出器で構成
できる。波長選択素子角度検出器３１からの信号はマイ
クロプロセッサー２３へ入力される。又波長選択素子駆
動制御系３２はマイクロプロセッサー２３により制御さ
れる。
【００３３】図３は図１の投影レンズ系５の具体的なレ
ンズ構成のレンズ断面図である。同図においてはレチク
ル１とウエハ９の間に、符号Ｇ１〜Ｇ１７で示される１
７枚のレンズが光軸ＡＸに沿って配列されて投影レンズ
系５が構成されている。
ンズ構成のレンズ断面図である。同図においてはレチク
ル１とウエハ９の間に、符号Ｇ１〜Ｇ１７で示される１
７枚のレンズが光軸ＡＸに沿って配列されて投影レンズ
系５が構成されている。
【００３４】図３に示す投影レンズ系のレンズデータを
〈表−１〉に示す。〈表−１〉中、Ｒｉ（ｉ＝１〜３
４）はレチクル１側から順に数えて第ｉ番目の面の曲率
半径（ｍｍ）を、Ｄｉはレチクル１側から順に数えて第
ｉ番目と第ｉ＋１番目の面間の軸上肉厚又は軸上空気間
隔（ｍｍ）を、Ｎｉ（ｉ＝１〜１７）はレンズＧｉ（ｉ
＝１〜１７）の屈折率を示す。又、Ｓ１はレチクル１の
回路パターン面とレンズＧ１のレチクル１側のレンズ面
との間の軸上空気間隔を、Ｓ２はレンズＧ１７のウエハ
９側のレンズ面とウエハ９表面との間の軸上空気間隔を
示す。
〈表−１〉に示す。〈表−１〉中、Ｒｉ（ｉ＝１〜３
４）はレチクル１側から順に数えて第ｉ番目の面の曲率
半径（ｍｍ）を、Ｄｉはレチクル１側から順に数えて第
ｉ番目と第ｉ＋１番目の面間の軸上肉厚又は軸上空気間
隔（ｍｍ）を、Ｎｉ（ｉ＝１〜１７）はレンズＧｉ（ｉ
＝１〜１７）の屈折率を示す。又、Ｓ１はレチクル１の
回路パターン面とレンズＧ１のレチクル１側のレンズ面
との間の軸上空気間隔を、Ｓ２はレンズＧ１７のウエハ
９側のレンズ面とウエハ９表面との間の軸上空気間隔を
示す。
【００３５】本実施例の投影レンズ系５はＮＡが０．４
５，画面サイズが□１７ｍｍの例である。
５，画面サイズが□１７ｍｍの例である。
【００３６】この例において、例えば気圧変化が３０ｈ
ｐａのときの投影レンズ系の像点のフォーカス位置の変
化に伴うシフト量Δｆ（以下「フォーカス位置変化量Δ
ｆ」と称す），球面収差の変化に伴うシフト量ΔＳＡ
（以下「球面収差変化量ΔＳＡ」と称す），像面の像高
１２ｍｍの位置における像点のコマ収差の変化量に伴う
シフト量ΔＣＭ（以下「コマ収差変化量ΔＣＭ」と称
す），非点収差の変化に伴うシフト量ΔＡＳ（以下「非
点収差変化量ΔＡＳ」と称す），メリディオナル方向像
面湾曲の変化に伴うシフト量ΔＭ（以下「メリディオナ
ル方向像面湾曲変化量ΔＭ」と称す），サジタル方向像
面湾曲の変化に伴うシフト量ΔＳ（以下「サジタル方向
像面湾曲変化量ΔＳ」と称す），対称歪曲収差の投影倍
率の変化に伴う変化量（像高１２ｍｍにおける像高の移
動量）ΔＹ（以下「対称歪曲収差と投影倍率の変化量Δ
Ｙ）と称す）とする。
ｐａのときの投影レンズ系の像点のフォーカス位置の変
化に伴うシフト量Δｆ（以下「フォーカス位置変化量Δ
ｆ」と称す），球面収差の変化に伴うシフト量ΔＳＡ
（以下「球面収差変化量ΔＳＡ」と称す），像面の像高
１２ｍｍの位置における像点のコマ収差の変化量に伴う
シフト量ΔＣＭ（以下「コマ収差変化量ΔＣＭ」と称
す），非点収差の変化に伴うシフト量ΔＡＳ（以下「非
点収差変化量ΔＡＳ」と称す），メリディオナル方向像
面湾曲の変化に伴うシフト量ΔＭ（以下「メリディオナ
ル方向像面湾曲変化量ΔＭ」と称す），サジタル方向像
面湾曲の変化に伴うシフト量ΔＳ（以下「サジタル方向
像面湾曲変化量ΔＳ」と称す），対称歪曲収差の投影倍
率の変化に伴う変化量（像高１２ｍｍにおける像高の移
動量）ΔＹ（以下「対称歪曲収差と投影倍率の変化量Δ
Ｙ）と称す）とする。
【００３７】このときの、これらの光学特性の変化量
は、 フォーカス位置変化量Δｆ：５．０５μｍ 球面収差変化量ΔＳＡ：０．２８６λ コマ収差変化量ΔＣＭ：０．１２０λ 非点収差変化量ΔＡＳ：１６ｎｍ メリディオナル方向像面湾曲変化量ΔＭ：４９ｎｍ サジタル方向像面湾曲変化量ΔＳ：１６ｎｍ 対称歪曲収差と投影倍率の変化量ΔＹ：１４０ｎｍ となる。本実施例ではこのような気圧変化があったとき
の投影光学系の光学性能を次のようにして補正してい
る。
は、 フォーカス位置変化量Δｆ：５．０５μｍ 球面収差変化量ΔＳＡ：０．２８６λ コマ収差変化量ΔＣＭ：０．１２０λ 非点収差変化量ΔＡＳ：１６ｎｍ メリディオナル方向像面湾曲変化量ΔＭ：４９ｎｍ サジタル方向像面湾曲変化量ΔＳ：１６ｎｍ 対称歪曲収差と投影倍率の変化量ΔＹ：１４０ｎｍ となる。本実施例ではこのような気圧変化があったとき
の投影光学系の光学性能を次のようにして補正してい
る。
【００３８】即ち、気圧の変動によって投影光学系５の
光学性能が変化するが、本実施例では照明系２４からの
発振波長λを変数として波長可変手段で調整することに
より投影光学系５のフォーカス位置，投影倍率，球面収
差，コマ収差，非点収差，像面湾曲，歪曲収差等の光学
性能を調整するようにしている。以下、その原理につい
て説明する。
光学性能が変化するが、本実施例では照明系２４からの
発振波長λを変数として波長可変手段で調整することに
より投影光学系５のフォーカス位置，投影倍率，球面収
差，コマ収差，非点収差，像面湾曲，歪曲収差等の光学
性能を調整するようにしている。以下、その原理につい
て説明する。
【００３９】今、気圧を変数Ｘとし、その変化量をΔＸ
とする。このとき図１の投影レンズ系のフォーカス位置
変化量Δｆ，球面収差変化量ΔＳＡ，コマ収差変化量Δ
ＣＭ，非点収差変化量ΔＡＳ，メリディオナル方向像面
湾曲変化量ΔＭ，サジタル方向像面湾曲変化量ΔＳ，対
称歪曲収差と投影倍率の変化量ΔＹは各々次式で表すこ
とができる。
とする。このとき図１の投影レンズ系のフォーカス位置
変化量Δｆ，球面収差変化量ΔＳＡ，コマ収差変化量Δ
ＣＭ，非点収差変化量ΔＡＳ，メリディオナル方向像面
湾曲変化量ΔＭ，サジタル方向像面湾曲変化量ΔＳ，対
称歪曲収差と投影倍率の変化量ΔＹは各々次式で表すこ
とができる。
【００４０】
【数１】 ここでΔｆX ，ΔＳＡX ，ΔＣＭX ，ΔＡＳX ，ΔＭ
X ，ΔＳX ，ΔＹX はΔＸから算出されるレンズと空気
との間の相対屈折率（屈折率比）の変化量から決まる、
ΔＸを変数とする関数である。
X ，ΔＳX ，ΔＹX はΔＸから算出されるレンズと空気
との間の相対屈折率（屈折率比）の変化量から決まる、
ΔＸを変数とする関数である。
【００４１】又、発振波長λを変数とし、その変化量を
Δλとする。このとき図１のレンズ系の（１）式と同様
のフォーカス位置変化量Δｆ、球面収差変化量ΔＳＡ，
コマ収差変化量ΔＣＭ，非点収差変化量ΔＡＳ，メリデ
ィオナル方向像面湾曲変化量ΔＭ，サジタル方向像面湾
曲変化量ΔＳ，対称歪曲収差と投影倍率の変化量ΔＹは
各々次式で表すことができる。
Δλとする。このとき図１のレンズ系の（１）式と同様
のフォーカス位置変化量Δｆ、球面収差変化量ΔＳＡ，
コマ収差変化量ΔＣＭ，非点収差変化量ΔＡＳ，メリデ
ィオナル方向像面湾曲変化量ΔＭ，サジタル方向像面湾
曲変化量ΔＳ，対称歪曲収差と投影倍率の変化量ΔＹは
各々次式で表すことができる。
【００４２】
【数２】 ここでΔｆλ，ΔＳＡλ，ΔＣＭλ，ΔＡＳλ，Δ
Ｍλ，ΔＳλ，ΔＹλはレンズと空気との間の相対屈折
率をΔλにより変化させることから算出される、Δλを
変数とする関数である。
Ｍλ，ΔＳλ，ΔＹλはレンズと空気との間の相対屈折
率をΔλにより変化させることから算出される、Δλを
変数とする関数である。
【００４３】以上より気圧がΔＸ変化したときにフォー
カス位置，球面収差，コマ収差，非点収差，歪曲収差と
投影倍率を補正する波長の変化量Δλ′は（１），
（２）両式より、次の式で与えられる。
カス位置，球面収差，コマ収差，非点収差，歪曲収差と
投影倍率を補正する波長の変化量Δλ′は（１），
（２）両式より、次の式で与えられる。
【００４４】
【数３】 （３）式において（１）式のΔｆX ，ΔＳＡX ，ΔＣＭ
X ，ΔＡＳX ，ΔＭX，ΔＳX ，ΔＹX と、（２）式の
Δｆλ，ΔＳＡλ，ΔＣＭλ，ΔＡＳλ，ΔＭλ，ΔＳ
λ，ΔＹλは全てレンズと空気との相対屈折率により決
まる関数であるから、ここで得られたΔλ′は気圧の変
化によって生じた相対屈折率の変化分（屈折率比の誤
差）を補正するような量である。
X ，ΔＡＳX ，ΔＭX，ΔＳX ，ΔＹX と、（２）式の
Δｆλ，ΔＳＡλ，ΔＣＭλ，ΔＡＳλ，ΔＭλ，ΔＳ
λ，ΔＹλは全てレンズと空気との相対屈折率により決
まる関数であるから、ここで得られたΔλ′は気圧の変
化によって生じた相対屈折率の変化分（屈折率比の誤
差）を補正するような量である。
【００４５】結局Δλ′は相対屈折率（屈折率比）を基
準値に補正する量であるから、一意に定めることが可能
であり、フォーカス位置，球面収差，コマ収差，非点収
差，像面湾曲，歪曲収差，投影倍率を同時に補正するこ
とが可能となる。
準値に補正する量であるから、一意に定めることが可能
であり、フォーカス位置，球面収差，コマ収差，非点収
差，像面湾曲，歪曲収差，投影倍率を同時に補正するこ
とが可能となる。
【００４６】次に図１に示す投影露光装置において具体
的にレチクル１面上のパターンをウエハ９面上に投影す
る際のフォーカス位置誤差，球面収差誤差，コマ収差誤
差，非点収差誤差，像面湾曲誤差，歪曲収差誤差と投影
倍率誤差の補正方法について説明する。
的にレチクル１面上のパターンをウエハ９面上に投影す
る際のフォーカス位置誤差，球面収差誤差，コマ収差誤
差，非点収差誤差，像面湾曲誤差，歪曲収差誤差と投影
倍率誤差の補正方法について説明する。
【００４７】マイクロプロセッサー２３はそのメモリ内
に気圧センサー１９の周囲気圧計測値より投影レンズ系
５のレンズ系間の空気の相対屈折率変化量を求める為の
計算式がプログラムされており、各々の計算式は気圧の
予め決めた基準値からの変動量が変数となっている。
に気圧センサー１９の周囲気圧計測値より投影レンズ系
５のレンズ系間の空気の相対屈折率変化量を求める為の
計算式がプログラムされており、各々の計算式は気圧の
予め決めた基準値からの変動量が変数となっている。
【００４８】又、このメモリには上述の計算式（３）も
プログラムされており、気圧の基準値からの変化量の値
ΔＸを計算式（３）に代入することにより、変数の変化
させるべき量Δλ′を求める。尚、Δλ′の値を気圧変
化に基づいて求める計算式はシミュレーションによって
導出することができる。
プログラムされており、気圧の基準値からの変化量の値
ΔＸを計算式（３）に代入することにより、変数の変化
させるべき量Δλ′を求める。尚、Δλ′の値を気圧変
化に基づいて求める計算式はシミュレーションによって
導出することができる。
【００４９】一方、波長λの検出器である波長選択素子
角度検出器３１からの変数λの設定状態に対応した信号
がマイクロプロセッサー２３へ入力される。マイクロプ
ロセッサー２３は変数λの変化させるべき量Δλ′に対
応する信号を変数λの駆動制御系である波長選択素子駆
動制御系３２へ入力する。そして波長選択素子駆動制御
系３２が波長選択素子駆動制御装置３０に所定の制御信
号を与え、変数λの変化させるべき量Δλ′の駆動が行
われる。この変数Δλ′の駆動により投影レンズ系５の
周囲の気圧の変動に基づくパターン像のフォーカス位置
誤差，球面収差誤差，コマ収差誤差，非点収差誤差，像
面湾曲誤差，歪曲収差誤差と投影倍率誤差が補正され
る。
角度検出器３１からの変数λの設定状態に対応した信号
がマイクロプロセッサー２３へ入力される。マイクロプ
ロセッサー２３は変数λの変化させるべき量Δλ′に対
応する信号を変数λの駆動制御系である波長選択素子駆
動制御系３２へ入力する。そして波長選択素子駆動制御
系３２が波長選択素子駆動制御装置３０に所定の制御信
号を与え、変数λの変化させるべき量Δλ′の駆動が行
われる。この変数Δλ′の駆動により投影レンズ系５の
周囲の気圧の変動に基づくパターン像のフォーカス位置
誤差，球面収差誤差，コマ収差誤差，非点収差誤差，像
面湾曲誤差，歪曲収差誤差と投影倍率誤差が補正され
る。
【００５０】本実施例においては、まず投影光学系の組
立・調整場所の基準気圧と露光光源の基準波長に対し、
良好な像性能となるよう組立・調整を行った後、出荷
し、装置の使用場所に設置した際に組立・調整場所との
標高差に対応する気圧差に基づいて露光波長を変化さ
せ、使用場所における基準波長として設定することで標
高差による変化を良好に補正するようにしている。
立・調整場所の基準気圧と露光光源の基準波長に対し、
良好な像性能となるよう組立・調整を行った後、出荷
し、装置の使用場所に設置した際に組立・調整場所との
標高差に対応する気圧差に基づいて露光波長を変化さ
せ、使用場所における基準波長として設定することで標
高差による変化を良好に補正するようにしている。
【００５１】次に日常の気圧変動に対応する為に処理す
べきウエハが投影露光装置に搬入される度に気圧を測定
し、この測定結果に基づき投影露光波長を変化させて投
影露光を行うようにすることで、日常の気圧変動に対し
て投影光学系の像性能が常に良好に保たれるようにして
いる。
べきウエハが投影露光装置に搬入される度に気圧を測定
し、この測定結果に基づき投影露光波長を変化させて投
影露光を行うようにすることで、日常の気圧変動に対し
て投影光学系の像性能が常に良好に保たれるようにして
いる。
【００５２】以上に加えて、この投影露光装置は上述の
構成とは独立にプロセス間での倍率差を補正したり、プ
ロセス間で異なった装置を使用した場合等に起きる装置
間の倍率誤差を補正する為の投影倍率の調整機構を有し
ている。
構成とは独立にプロセス間での倍率差を補正したり、プ
ロセス間で異なった装置を使用した場合等に起きる装置
間の倍率誤差を補正する為の投影倍率の調整機構を有し
ている。
【００５３】投影倍率の調整手段としては図１に示すよ
うにレチクル１又は投影レンズ系５内のフィールドレン
ズ６を移動させるようにした駆動機構（レチクル駆動装
置３，レンズ駆動装置８）を用いている。
うにレチクル１又は投影レンズ系５内のフィールドレン
ズ６を移動させるようにした駆動機構（レチクル駆動装
置３，レンズ駆動装置８）を用いている。
【００５４】この場合、図１に示すフィールドレンズ６
は１枚に限らず複数個のレンズより構成しても良い。こ
のように気圧変動による像性能の補正機能の他に投影露
光倍率の補正機構を設けているのは、前記したようにプ
ロセス間で発生する倍率差や各プロセス間で異なった装
置を用いた場合に発生する装置間での投影倍率誤差等を
補正する為のもので、倍率誤差補正機能を設定する箇所
として適度な倍率変化を有し、他収差への影響が小さい
ところをシミュレーション等により選択して設定すると
好都合である。
は１枚に限らず複数個のレンズより構成しても良い。こ
のように気圧変動による像性能の補正機能の他に投影露
光倍率の補正機構を設けているのは、前記したようにプ
ロセス間で発生する倍率差や各プロセス間で異なった装
置を用いた場合に発生する装置間での投影倍率誤差等を
補正する為のもので、倍率誤差補正機能を設定する箇所
として適度な倍率変化を有し、他収差への影響が小さい
ところをシミュレーション等により選択して設定すると
好都合である。
【００５５】又、投影レンズ系５によるパターン像のフ
ォーカス位置は投影レンズ系５の周囲の気温，湿度及び
投影レンズ系５の温度に依存して変化し、これに加えて
上述の投影倍率の補正手段の設定状態にも依存して変化
する。
ォーカス位置は投影レンズ系５の周囲の気温，湿度及び
投影レンズ系５の温度に依存して変化し、これに加えて
上述の投影倍率の補正手段の設定状態にも依存して変化
する。
【００５６】従って本実施例ではこれらの変動要因に基
づいて投影レンズ系５のフォーカス位置変動量を求める
為の計算式をマイクロプロセッサー２３のメモリ内にプ
ログラムし、この計算式に基づいてフォーカス位置を正
確に把握するようにしている。
づいて投影レンズ系５のフォーカス位置変動量を求める
為の計算式をマイクロプロセッサー２３のメモリ内にプ
ログラムし、この計算式に基づいてフォーカス位置を正
確に把握するようにしている。
【００５７】更にマイクロプロセッサー２３は波長λの
検出器である波長選択素子角度検出器３１，気圧センサ
ー１９，温度センサー２０，湿度センサー２１，及びレ
ンズ温度センサー２２からの信号に基づいて投影レンズ
系５によるパターン像のフォーカス位置を検出し、フォ
ーカス位置検出器１８からのウエハ９（の表面）の位置
に応じた信号に基づいてウエハ９がフォーカス位置に位
置決めされるようにウエハ駆動制御系１３を制御する。
ウエハ駆動制御系１３は所定の信号をウエハ駆動装置１
１に与え、ウエハ駆動装置１１によりウエハ９を光軸Ａ
Ｘ方向に移動させてパターン像のフォーカス位置にウエ
ハ９を位置づけている。
検出器である波長選択素子角度検出器３１，気圧センサ
ー１９，温度センサー２０，湿度センサー２１，及びレ
ンズ温度センサー２２からの信号に基づいて投影レンズ
系５によるパターン像のフォーカス位置を検出し、フォ
ーカス位置検出器１８からのウエハ９（の表面）の位置
に応じた信号に基づいてウエハ９がフォーカス位置に位
置決めされるようにウエハ駆動制御系１３を制御する。
ウエハ駆動制御系１３は所定の信号をウエハ駆動装置１
１に与え、ウエハ駆動装置１１によりウエハ９を光軸Ａ
Ｘ方向に移動させてパターン像のフォーカス位置にウエ
ハ９を位置づけている。
【００５８】以上に述べた動作で周囲の気圧の変化に対
してフォーカス位置，球面収差，コマ収差，非点収差，
像面湾曲，歪曲収差と投影倍率を基準となる気圧で設定
した値に補正し、所望の良好なパターン像を得ている。
つけ加えてパターン像の投影倍率を前記した倍率調整手
段により前工程で形成されたパターンの倍率に補正する
ことにより前工程でウエハ９上に形成されたパターンと
投影露光すべきパターン像とを正確に重ね合わせてい
る。
してフォーカス位置，球面収差，コマ収差，非点収差，
像面湾曲，歪曲収差と投影倍率を基準となる気圧で設定
した値に補正し、所望の良好なパターン像を得ている。
つけ加えてパターン像の投影倍率を前記した倍率調整手
段により前工程で形成されたパターンの倍率に補正する
ことにより前工程でウエハ９上に形成されたパターンと
投影露光すべきパターン像とを正確に重ね合わせてい
る。
【００５９】図４は本発明の投影露光装置の実施例２の
要部概略図である。本実施例では図１の実施例１のレチ
クルやフィールドレンズを駆動する替わりに、投影光学
系の光学性能を調整する調整機構として該投影光学系の
レンズ系の少なくとも１つの空間を外気から遮断し、該
空間内の気圧又は気体の成分等を調整するようにした点
が異なっており、その他の構成は基本的に同じである。
図中、図１で示した要素と同一要素には同符番を付して
いる。
要部概略図である。本実施例では図１の実施例１のレチ
クルやフィールドレンズを駆動する替わりに、投影光学
系の光学性能を調整する調整機構として該投影光学系の
レンズ系の少なくとも１つの空間を外気から遮断し、該
空間内の気圧又は気体の成分等を調整するようにした点
が異なっており、その他の構成は基本的に同じである。
図中、図１で示した要素と同一要素には同符番を付して
いる。
【００６０】次に本実施例の構成上の特徴について図１
の構成と異なる点を中心に説明する。図４において３３
は外気から遮断されたレンズ系中の空間である。空間３
３には該空間３３内の圧力（気圧）を計測する為の圧力
センサー（気圧測定手段）３７と空間３３内の圧力を制
御する為の圧力制御装置３４が連結されている。そして
圧力制御装置３４にはフィルタ３６Ａを通して加圧供給
器３６Ｂから定常的に一定の圧力が供給され、又排気装
置３５により必要に応じて排気している。空間３３内の
圧力を検出する圧力センサー３７からの信号もマイクロ
プロセッサー２３へ入力されている。これらの各要素３
４，３５，３７は気圧調整手段の一部を構成している。
の構成と異なる点を中心に説明する。図４において３３
は外気から遮断されたレンズ系中の空間である。空間３
３には該空間３３内の圧力（気圧）を計測する為の圧力
センサー（気圧測定手段）３７と空間３３内の圧力を制
御する為の圧力制御装置３４が連結されている。そして
圧力制御装置３４にはフィルタ３６Ａを通して加圧供給
器３６Ｂから定常的に一定の圧力が供給され、又排気装
置３５により必要に応じて排気している。空間３３内の
圧力を検出する圧力センサー３７からの信号もマイクロ
プロセッサー２３へ入力されている。これらの各要素３
４，３５，３７は気圧調整手段の一部を構成している。
【００６１】本実施例では投影光学系の光学性能の調整
を図４に示すように投影レンズ系５において少なくとも
１つの空間を外気から遮断して外気から遮断した空間３
３を設け、外気から遮断した空間３３内の気圧又は気体
成分を調整する調整機構（圧力制御装置３４）を用いて
行っている。
を図４に示すように投影レンズ系５において少なくとも
１つの空間を外気から遮断して外気から遮断した空間３
３を設け、外気から遮断した空間３３内の気圧又は気体
成分を調整する調整機構（圧力制御装置３４）を用いて
行っている。
【００６２】この場合、図４に示す外気から遮断した空
間３３内の圧力を変化させて空気の屈折率を制御する代
わりに空間内にＮ2 ，ＣＯ2 等の気体を封入したり、又
は複数の気体を混合し、分圧を制御しても良い。
間３３内の圧力を変化させて空気の屈折率を制御する代
わりに空間内にＮ2 ，ＣＯ2 等の気体を封入したり、又
は複数の気体を混合し、分圧を制御しても良い。
【００６３】更に図４において外気から遮断された空間
を複数個、又は複数の空間を連結して、該空間内の気圧
等を制御するようにしても前述と同様の効果を得ること
ができる。又光学性能の調整手段として図１のレチクル
又は投影レンズ系５内のフィールドレンズ６を移動させ
るようにした駆動装置（レチクル駆動装置３，レンズ駆
動装置８）を用いる方法と、図４の投影レンズ系５にお
いて少なくとも１つの空間を外気から遮断して外気から
遮断した空間３３を設け、外気から遮断した空間３３内
の気圧又は気体成分を調整する装置（圧力制御装置３
７）を用いる方法を組み合わせて行っても良い。両方法
を組み合わせて用いる場合、計算式は複雑になるが、変
数の駆動量に限界がある場合に特に有効である。
を複数個、又は複数の空間を連結して、該空間内の気圧
等を制御するようにしても前述と同様の効果を得ること
ができる。又光学性能の調整手段として図１のレチクル
又は投影レンズ系５内のフィールドレンズ６を移動させ
るようにした駆動装置（レチクル駆動装置３，レンズ駆
動装置８）を用いる方法と、図４の投影レンズ系５にお
いて少なくとも１つの空間を外気から遮断して外気から
遮断した空間３３を設け、外気から遮断した空間３３内
の気圧又は気体成分を調整する装置（圧力制御装置３
７）を用いる方法を組み合わせて行っても良い。両方法
を組み合わせて用いる場合、計算式は複雑になるが、変
数の駆動量に限界がある場合に特に有効である。
【００６４】本発明において投影光学系の構成を単一硝
材としているが、必ずしも１００％単一硝材で構成しな
ければならないわけではなく、一部を他硝材で構成して
本発明と同様の補正を行い、補正誤差を許容値に収める
ように設定することも可能である。
材としているが、必ずしも１００％単一硝材で構成しな
ければならないわけではなく、一部を他硝材で構成して
本発明と同様の補正を行い、補正誤差を許容値に収める
ように設定することも可能である。
【００６５】
【表１】 次に上記説明した投影露光装置を利用したデバイスの製
造方法の実施例を説明する。
造方法の実施例を説明する。
【００６６】図５は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフ
ローチャートである。
半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフ
ローチャートである。
【００６７】本実施例においてステップ１（回路設計）
では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マ
スク製作）では設計した回路パターンを形成したマスク
を製作する。
では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マ
スク製作）では設計した回路パターンを形成したマスク
を製作する。
【００６８】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
【００６９】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング，ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デ
バイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング，ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デ
バイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００７０】図６は上記ステップ４のウエハプロセスの
詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸
化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（Ｃ
ＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸
化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（Ｃ
ＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
【００７１】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を
削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチン
グがすんで不要となったレジストを取り除く。これらの
ステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に
回路パターンが形成される。
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を
削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチン
グがすんで不要となったレジストを取り除く。これらの
ステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に
回路パターンが形成される。
【００７２】本実施例の製造方法を用いれば、従来は難
しかった高集積度のデバイスを容易に製造することがで
きる。
しかった高集積度のデバイスを容易に製造することがで
きる。
【００７３】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、レチクル
面上のパターンを投影光学系によりウエハ面上に投影す
る際、日常の気圧変動や設置場所の大気圧に対応する光
学性能の変動を、適切に設定した気圧測定手段や調整機
構を用いることにより良好に補正し、高い光学性能が容
易に得られる投影露光装置及びそれを用いたデバイスの
製造方法を達成することができる。
面上のパターンを投影光学系によりウエハ面上に投影す
る際、日常の気圧変動や設置場所の大気圧に対応する光
学性能の変動を、適切に設定した気圧測定手段や調整機
構を用いることにより良好に補正し、高い光学性能が容
易に得られる投影露光装置及びそれを用いたデバイスの
製造方法を達成することができる。
【００７４】特に本発明によれば、 （イ）投影光学系の周囲の気圧を測定して、その気圧変
化量に基づいて照明系からの光束の発振波長を変化させ
ることにより、第１物体に描かれたパターンの投影光学
系によるパターン像のフォーカス位置，投影倍率，球面
収差，コマ収差，非点収差，像面湾曲と歪曲収差を正確
に調整することができる。
化量に基づいて照明系からの光束の発振波長を変化させ
ることにより、第１物体に描かれたパターンの投影光学
系によるパターン像のフォーカス位置，投影倍率，球面
収差，コマ収差，非点収差，像面湾曲と歪曲収差を正確
に調整することができる。
【００７５】（ロ）投影光学系において日常の気圧変化
や設置場所の標高差により気圧が変化してパターン像の
像性能が悪化するような場合においてもパターン像のフ
ォーカス位置誤差，投影倍率誤差，球面収差誤差，コマ
収差誤差，非点収差誤差，像面湾曲誤差と歪曲収差誤差
を良好に補正することができる。
や設置場所の標高差により気圧が変化してパターン像の
像性能が悪化するような場合においてもパターン像のフ
ォーカス位置誤差，投影倍率誤差，球面収差誤差，コマ
収差誤差，非点収差誤差，像面湾曲誤差と歪曲収差誤差
を良好に補正することができる。
【００７６】（ハ）集積回路の製造工程ではウエハ上に
各々プロセスに対応した電子回路パターンが形成されて
いるレチクルを数多く重ねて投影露光するが、各プロセ
スで発生する倍率の誤差や、各プロセス間で異なった装
置を用いた場合に発生する装置間の投影倍率誤差を調整
機構により補正することでレチクルとウエハを重ね合わ
せる際のマッチング精度を良好に保つことができる。等
の効果を有した投影露光装置及びそれを用いたデバイス
の製造方法を達成することができる。
各々プロセスに対応した電子回路パターンが形成されて
いるレチクルを数多く重ねて投影露光するが、各プロセ
スで発生する倍率の誤差や、各プロセス間で異なった装
置を用いた場合に発生する装置間の投影倍率誤差を調整
機構により補正することでレチクルとウエハを重ね合わ
せる際のマッチング精度を良好に保つことができる。等
の効果を有した投影露光装置及びそれを用いたデバイス
の製造方法を達成することができる。
【図１】本発明の投影露光装置の実施例１の要部概略図
【図２】図１のレーザー光源の説明図
【図３】図１の投影レンズのレンズ断面図
【図４】本発明の投影露光装置の実施例２の要部概略図
【図５】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図６】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
１ レチクル ２ レチクルチャック ３ レチクル駆動装置 ４ レチクルステージ ５ 投影レンズ系 ６Ａ，６Ｂ フィールドレンズ ７ レンズ系 ８ レンズ駆動装置 ９ ウエハ １０ ウエハチャック １１ ウエハ駆動装置 １２ ウエハステージ １３ レチクル駆動制御系 １４ ウエハ駆動制御系 １５ レチクル位置検出器 １６ レンズ駆動制御系 １７ レンズ位置検出器 １８ フォーカス位置検出器 １９ 気圧センサー ２０ 温度センサー ２１ 湿度センサー ２２ レンズ温度センサー ２３ マイクロプロセッサー ２４ 照明系 ２５ コンデンサーレンズ ２６ ミラー ２７ レーザー光源 ２８ レーザー共振器 ２９ 波長選択素子 ３０ 波長選択素子駆動装置 ３１ 波長選択素子角度検出器 ３２ 波長選択素子駆動制御系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｚ
Claims (6)
- 【請求項１】 第１物体のパターンを投影光学系により
第２物体上に投影する装置において、前記投影光学系に
関連する気圧の変化を検出する気圧検出手段と、前記第
１物体のパターンの投影に用いる光の波長を変える波長
変更手段と、前記気圧検出手段の出力を受け、前記気圧
の変化による前記投影光学系の硝材の相対屈折率の変化
を補正するように前記第１物体のパターンの投影に用い
る光の波長を変える波長変更手段とを有する投影露光装
置。 - 【請求項２】 前記第１物体のパターンを投影する時の
投影倍率を調整する倍率調整手段を有することを特徴と
する請求項１の投影露光装置。 - 【請求項３】 前記倍率調整手段は、前記投影光学系の
少なくとも一つのレンズを光軸方向に移動させるか又は
／及び前記投影光学系と前記第１物体とを相対的に光軸
方向に移動させる機構を備えることを特徴とする請求項
２の投影露光装置。 - 【請求項４】 前記投影光学系のレンズ間の少なくとも
一つの空間を外気から遮断されており、前記倍率調整手
段は、前記空間内の気体の圧力又は／及び前記空間内の
気体の成分を調整する機構を備えることを特徴とする請
求項２の投影露光装置。 - 【請求項５】 前記投影光学系は単一の硝材より成るレ
ンズ系を有していることを特徴とする請求項１の投影露
光装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至請求項５の何れかの投影露
光装置を用いてレチクルのデバイスのパターンを基板上
に転写する段階を含むことを特徴とするデバイス製造方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13589495A JP3402850B2 (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| US08/643,924 US5838426A (en) | 1995-05-09 | 1996-05-07 | Exposure apparatus and method which changes wavelength of illumination light in accordance with pressure changes occurring around projection optical system |
| KR1019960015174A KR100200384B1 (ko) | 1995-05-09 | 1996-05-09 | 투영노광장치 및 이것을 이용한 디바이스제조방법 |
| EP96303255A EP0742492A1 (en) | 1995-05-09 | 1996-05-09 | Projection exposure method and apparatus and device manufacturing method |
| EP04075655A EP1452921A1 (en) | 1995-05-09 | 1996-05-09 | Projection exposure method and apparatus and device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13589495A JP3402850B2 (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08305034A true JPH08305034A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3402850B2 JP3402850B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=15162301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13589495A Expired - Fee Related JP3402850B2 (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5838426A (ja) |
| EP (2) | EP1452921A1 (ja) |
| JP (1) | JP3402850B2 (ja) |
| KR (1) | KR100200384B1 (ja) |
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