JPH10294269A

JPH10294269A - 投影露光方法および装置

Info

Publication number: JPH10294269A
Application number: JP9114327A
Authority: JP
Inventors: Yuuki Ishii; 勇樹石井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、フォトリソグラフィ工程で用いられ
る投影露光装置および投影露光方法に関し、照明条件を
切り替えてレチクルのパターンを投影する投影露光装置
において、投影レンズのレンズ収差を低減させて結像特
性の向上を図ることができる投影露光方法および装置を
提供することを目的とする。【解決手段】照明条件を切り替えてレチクル１に形成さ
れたパターンを照明可能な照明系５２と、パターンの像
をウェハ４上に投影する投影レンズ３とを有し、照明条
件毎に変化する投影レンズ３の結像特性に対応して設け
られた複数の収差補正板５のいずれかを光路中に挿入す
る切り替え機構６４と、挿入された収差補正板５に基づ
く結像特性の変化を補正する結像特性制御系１９を有し
ているように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、液晶
表示装置、あるいは薄膜磁気ヘッド等を製造する際の、
フォトリソグラフィ工程で用いられる投影露光装置およ
び投影露光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体回路の微細化の要求は益々
高まってきており、縮小投影露光装置における縮小投影
レンズの性能、とりわけレンズ収差の低減がさらに重要
になってきている。ここでレンズ収差は、投影レンズの
ディストーションや倍率誤差、コマ収差、像面湾曲、球
面収差等を含むものとする。縮小投影レンズの結像性能
は、設計段階ではレンズ収差を極めて微少な量まで抑え
ることができるものの、縮小投影レンズの製造過程で製
造誤差によるレンズ収差が生じてしまうので、最終的に
は、設計値に対して若干の収差を含んだものになる。

【０００３】従来、レンズ収差を低減させて結像特性の
向上を図るための収差補正方法が種々開発されてきた
が、それらの方法の何れを用いても、十分満足できる程
度にまでレンズ収差を抑えるには至っていない。レンズ
収差を低減させる方法として、例えばレンズ収差を補正
するためのレンズ収差補正板を用いる方法がある。

【０００４】この収差補正方法は、投影レンズの製造工
程における最終段階で、レンズの調整だけでは許容範囲
内に追い込むことができないレンズ収差量を補正するた
めに用いられ、レチクルと投影レンズの間、またはウェ
ハと投影レンズの間に、レンズ収差を打ち消すように機
能する収差補正板を挿入して、レンズ収差を補正しよう
とするとするものである。

【０００５】なお、投影レンズの収差量は、当該投影レ
ンズを介して実際にウェハにレチクルのパターンを焼き
付ける実露光プロセスにより投影レンズの収差を測定し
たり、投影レンズによるレチクルのパターンの空間像を
受光センサで受光して結像特性を測定する空間像位置測
定を用いたりすることにより求めることができる。

【０００６】また、投影レンズの結像特性は、投影レン
ズに加えられる外部要因により微妙に変化することが知
られている。このため投影露光装置には、レンズ変動補
正機構が搭載され、これにより外部要因による結像特性
の変動分を補正しながら露光動作を行うことができるよ
うになっている。外部要因としては、大気圧の変化や露
光光の照射量変化、温度変化、あるいは個々のレチクル
毎に異なるレチクルの基板のたわみや基板厚の変化等様
々な要因がある。

【０００７】レンズ変動補正機構では、これらの外部要
因によるレンズ収差の変動の補正を行うために、以下の
代表的な２つの方法により結像特性の変化を求めてい
る。第１の方法は、外部要因の変化を測定して結像特性
の変化を予測するものである。例えば、大気圧の変化を
圧力センサで測定したり、照明光量の変化を光電センサ
で測定したりして、それらの値を予め求めておいた変動
特性モデルにあてはめて、投影レンズのそれら外部要因
によるレンズ収差の変化を計算により求める方法であ
る。

【０００８】第２の方法は、投影レンズの収差の変動を
直接測定して補正を行う方法である。この方法は、レン
ズ収差を直接測定するので信頼性が高いが、実露光動作
中に頻繁に測定しなければならないため、装置のスルー
プットが低下するという問題がある。また、レンズ収差
の測定には実際のウェハの露光に用いるレチクルを使用
するので、結像特性計測用のマークはレチクルの外周部
だけに配置せざるを得ず、従って投影レンズの露光エリ
アの中心部の収差の変化を測定できないという問題を有
している。このため、現実には第２の方法だけを用いて
完全な収差補正を行わせることは困難である。従って、
第２の方法は結局、第１の方法で予測したレンズ収差の
変化が正しいか否かを判断する確認用として用いたり、
あるいは第１の方法と組み合わせて補助的に使用されて
いる。

【０００９】上述の方法により測定されたレンズ収差の
変動量に基づいて、レンズ変動補正機構は、投影レンズ
の複数のレンズ間の気圧を変化させたり、投影レンズの
複数のレンズを上下左右に移動させたりして収差を補正
するようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように投影露光装
置には、投影レンズの製造工程における最終段階で残留
している収差を補正する収差補正板と、投影露光装置の
露光動作中に生ずる投影レンズの収差変化分を補正する
レンズ変動補正機構とがそれぞれの機能に基づいて独立
に備わっている。

【００１１】また、近年の投影露光装置で使用される露
光照明系は、種々の照明条件に対応して、例えば通常の
絞り解放状態での照明、中心部のみ照明光が透過するよ
うに絞りを絞った状態での照明、あるいは中心部をマス
クして周辺部を透過する光を使って照明する輪帯型照明
等を行うことができるようになっている。

【００１２】ところが、これらの照明条件の相違によっ
ても、投影レンズのレンズ収差は変動してしまう。従っ
て、種々の照明条件に対応した投影レンズの残留収差の
補正、および投影露光装置の露光動作中に生ずる投影レ
ンズの収差変動の補正を行う必要が生じるが、従来の投
影露光装置のように単一の収差補正板だけでは各照明条
件で異なる収差を許容範囲内に補正することは困難であ
る。このように、従来の投影露光装置では、照明条件を
切り替えて露光を行う場合に、投影レンズの結像特性を
最良の状態にすることが困難であるという問題を有して
いる。

【００１３】本発明の目的は、照明条件を切り替えてレ
チクルのパターンを投影する投影露光装置において、投
影レンズのレンズ収差を低減させて結像特性の向上を図
ることができる投影露光方法および装置を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、マスクに形
成されたパターンを投影光学系を介して基板上に投影す
る投影露光装置において、マスクを照明する照明条件を
切り替える照明条件切り替え機構と、照明条件毎に変化
する投影光学系の結像特性を補正するように、照明条件
に応じて複数の結像特性補償板を光路から挿出する挿出
機構と、投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整
機構と、挿出された結像特性補償板に基づく投影光学系
の結像特性の変化を補正するように結像特性調整機構を
制御する制御系とを有することを特徴とする投影露光装
置によって達成される。上記投影露光装置において、制
御系は、投影光学系を通過する光の照射量に基づいて、
結像特性調整機構を制御することを特徴とする。

【００１５】また、上記目的は、マスクに形成されたパ
ターンを投影光学系を介して基板上に投影する投影露光
装置において、マスクを照明する照明条件を切り替える
照明条件切り替え機構と、照明条件毎に変化する投影光
学系の結像特性を補正するように、照明条件に応じて複
数の結像特性補償板を光路から挿出する挿出機構と、結
像特性補償板を投影光学系に対して位置合わせする位置
合わせ機構とを有することを特徴とする投影露光装置に
よって達成される。さらに、上記目的は、マスクに形成
されたパターンを投影光学系を介して基板上に投影する
投影露光方法において、マスクを照明する照明条件を切
り替えることと、照明条件の変化の前後で、マスク上の
マークの投影光学系を介した像の位置変動を記憶するこ
ととを有することを特徴とする投影露光方法によって達
成される。

【００１６】本発明によれば、照明条件毎に投影光学系
の収差量を測定し、当該収差量を補正する結像特性補償
板（収差補正板）を照明条件毎に作成する。さらに収差
補正板を切り替える毎に、挿入された収差補正板に基づ
く結像特性の変化を補正する結像特性補正手段（レンズ
変動補正機構）を有しているので、照明条件毎に収差量
を最小限にすることができ、さらに、収差補正板を切り
替えて使用しても最適な収差補正を投影レンズに与える
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による投影
露光装置および投影露光方法を図１乃至図５を用いて説
明する。まず、本実施の形態による投影露光装置に用い
る収差補正板について図１および図２を用いて説明す
る。図１は、投影露光装置を簡略に示しており、所望の
収差補正板を搭載する前の段階であって、何ら加工等が
施されていない、すなわちレンズパワーを持たない平行
平面板２が投影露光装置に搭載されている状態を示して
いる。

【００１８】平行平面板２は、図示しない支持台上に載
置されて、レチクル１と投影レンズ３との間に挿入され
ている。図示しない支持台は、投影レンズ３を支持する
架台（図示せず）に固定されており、投影レンズ３が架
台と共に外力などで振動しても、平行平面板２も同様に
振動するので、投影レンズ３と平行平面板２の相対位置
を常に一定にすることができる。この状態で図示しない
照明系からの照明光がレチクル１を照射して平行平面板
２を透過し、投影レンズ３に入射して集光されウェハ４
上に結像する。投影レンズ３の結像面を測定して、結像
面の状態からレンズ収差を計測して投影レンズ３の調整
を行いレンズ収差を許容範囲内に追い込むようにする。

【００１９】この投影レンズ３の調整は、投影レンズ３
の外部調整機構（図示せず）によって行われ、主にレン
ズ収差における線形成分、すなわち投影レンズ３の中心
に対して像高が高くなるに従って、その収差量が線形に
変化する成分の除去が行われる。この外部調整機構によ
りレンズ収差の線形成分の大部分を補正することができ
るが、レンズ収差の非線形成分については、投影レンズ
３の外部調整機構を用いても除去することができない。
よって、この非線形成分が投影レンズの製造段階での残
留収差になる。なお、このレンズ収差の非線形成分は個
々の投影レンズの製造段階で発生する場合がほとんどで
あるので、製造する投影レンズ毎にそれぞれ異なる固有
の残留収差が生じることになる。

【００２０】このレンズ収差の非線形成分による残留収
差を補正するために収差補正板が用いられる。外部調整
機構により投影レンズ３のレンズ収差の線形成分の除去
が終了したら、レチクル１と投影レンズ３の間に挿入し
ておいた、所定の基板厚の平行平面板２を取り出す。そ
して、平行平面板２に対して投影レンズ３の残留収差を
補正する加工を施して収差補正板５を作製する。作製さ
れた収差補正板５を投影露光装置の平行平面板２を載置
していた位置に搭載する。図２に、収差補正板５を投影
露光装置に搭載した状態を示す。図２に示す収差補正板
５は、投影レンズ３の残留収差に基づいて、所定の基板
厚の平行平面板２の基板面を加工して基板厚を部分的に
変化させ、基板面上の各位置を通過する光の光学的距離
を変化させるようにしたものである。収差補正板５を挿
入することにより、残留収差を低減させて高い精度の結
像特性を有する投影レンズ３を得ることができるように
なる。

【００２１】なお、図１に示したように、外部調整機構
を用いて投影レンズ３のレンズ収差の線形成分を除去す
る際に、平行平面板２を挿入しておくのは以下の理由に
よる。搭載される収差補正板５は平行平面板２に基づい
て加工されるのでその基板厚の分布は共にほぼ等しい。
従って、平行平面板２を挿入しておけば、収差補正板５
を搭載したことによる光学的距離の変化を予めある程度
補償できるので、外部調整機構によるレンズ収差の線形
成分を除去する際に、収差補正板５を挿入したのに近い
状態で投影レンズ３の結像面を得ることができる。こう
することにより、投影レンズ３の結像特性を外部調整機
構を用いて補正する際の計算が非常に容易かつ高精度に
行えるようになる。

【００２２】また、投影レンズ３のレンズ収差の線形成
分を除去する際に平行平面板２を挿入しないとすれば、
実際には完全な平面ではない平行平面板２の平面度を測
定して、平行平面板２の基板面の曲線分布を見込んで収
差補正板５にレンズ収差を補正するための加工を施さな
ければならなくなるという不具合を生じる。

【００２３】また、収差補正板５は投影レンズ３の残留
収差を補正するのであるから、投影レンズ３の像面に対
して正確に位置合わせされる必要があるが、予め挿入し
た平行平面板２を投影レンズ３に対して正確に位置決め
しておけば、平行平面板２に加工を施した収差補正板５
を元の平行平面板２の位置に位置合わせすることによ
り、投影レンズ３に対して正確に位置合わせできること
になる。

【００２４】このように、平行平面板２を挿入してレン
ズ収差の補正を行うようにすると、収差補正板５を挿入
しているのとほぼ同じ状態で投影レンズ３の像面を見て
いることになり、この平行平面板２と収差補正板５とを
合わせ込めば、投影レンズ３の像面と収差補正板５との
位置関係を正確に合わせることができる。

【００２５】そこで、本実施の形態においては、投影露
光装置に図１および図２に示すような収差補正板位置決
め機構を設けて、平行平面板２と収差補正板５の位置合
わせを行うようにしている。なお、平行平面板２、収差
補正板５の周辺には位置合わせ用の合わせマーク６を設
けておく。図３に合わせマーク６の配置の例を示す。図
３に示す例では、正方形形状の平面の周囲の各辺の中点
位置にクロム等の光遮光性材料からなる複数のスリット
状の合わせマーク６を形成している。

【００２６】図１および図２に示すように、収差補正板
位置決め機構は、レチクル１上部に、実際のデバイス製
造における露光工程の際には露光領域から待避すること
ができる引き込みミラー３０を有している。平行平面板
２あるいは収差補正板５に設けられた合わせマーク６
は、図示しない観察照明系により照明されて、その反射
光が引き込みミラー３０に入射して、観察光学系３２を
介してＣＣＤカメラなどの撮像素子７に入射する。ま
た、投影レンズ３を支持する架台（図示せず）には指標
８が固定され、指標８の像も撮像素子７に入射するよう
になっている。指標８を投影レンズ３を支持する架台に
固定することにより、架台と共に投影レンズ３および収
差補正板５が外力などで振動しても、指標８も同様に移
動するので、振動による測定精度の低下を防止すること
ができる。

【００２７】このような構成の収差補正板位置決め機構
により、指標８と平行平面板２の合わせマーク６、また
は、指標８と収差補正板５の合わせマーク６の像を撮像
素子７で取り込んで、図４に示すように指標８に対する
平行平面板２あるいは収差補正板５の合わせマークのず
れを計測する。図４（ａ）は、平行平面板２の合わせマ
ーク６と指標８とのずれを測定する場合である。指標８
のスケール８１、８２間に位置する合わせマーク６の所
定のスリット像Ｓの、スケール８１、８２の中点からの
ずれ量（ａ−ｂ）／２を測定して記憶しておく。

【００２８】次に、図４（ｂ）に示すように、収差補正
板５を搭載して同様に指標８のスケール８１、８２間に
位置する合わせマーク６の所定のスリット像Ｓの、スケ
ール８１、８２の中点からのずれ量（ｃ−ｄ）／２を測
定する。収差補正板５の載置位置の誤差ｅは、ｅ＝（ａ
−ｂ）／２−（ｃ−ｄ）／２として求まる。この誤差ｅ
ができるだけ小さくなるように収差補正板５の位置を調
整して、投影レンズ３に対する収差補正板５の位置合わ
せが行われる。

【００２９】前述したように、投影露光装置の照明条件
を変更すると、投影レンズの収差量も変わってしまうこ
とが分かっている。従って、ある照明条件で作成された
収差補正板５を、他の照明条件の下で用いても、照明条
件によって投影レンズ３を通過する光の光路は異なるの
で、レンズ収差が最適には補正されない可能性がある。
よって、照明条件を切り替えて露光する場合には、その
照明条件に合った収差補正板を用いる必要があるので、
上述と同様にして各照明条件に合わせた収差補正板を複
数作製しておく。

【００３０】次に、本実施の形態により各照明条件に合
わせて作製した複数の収差補正板５を用いた投影露光装
置の構成を図５を用いて説明する。水銀ランプ、あるい
はエキシマレーザー等の露光光源５０は、所定の波長の
照明光ＩＬを出射する。照明光ＩＬは、フライアイレン
ズ、コンデンサレンズなどからなる照明光学系５２によ
り所定形状に整形される。照明光学系５２を出射した照
明光ＩＬは、レチクル１に対する照明条件を決定するた
めの複数の絞りを配置したターレット５４に入射する。

【００３１】ターレット５４は円盤状をしており、その
中心を軸として回転することにより、盤面上に複数設け
られた絞りの１つを照明光ＩＬの光路上にセットするよ
うになっている。ターレット５４はレチクル１の瞳位置
に配置され、ターレット５４の絞り形状でレチクル１に
入射する光線の角度を設定できる。ターレット５４はレ
チクル１上のパターンに合わせて、例えば照明系のコヒ
ーレンスファクターであるσ値を設定したり、輪帯状照
明、４方向分割照明等を選択したりできるようになって
いる。

【００３２】ターレット５４を通過した照明光ＩＬは、
さらに光学系５６、折り曲げミラー５８を介してパター
ンが描かれた原板マスクであるレチクル１をほぼ照度均
一に照明する。レチクル１はレチクルステージＲＳＴ上
に吸着保持されている。レチクル１を透過した照明光Ｉ
Ｌは投影レンズ３を介して、感光剤が塗布された半導体
ウェハ４上に結像する。ウェハ４はウェハホルダー２１
に吸着保持されている。ウェハステージＷＳＴを移動さ
せることにより、投影レンズ３の光軸ＡＸに垂直な平面
内を移動してウェハ４の所定の露光領域上にレチクル１
のパターンの像を露光することができる。本実施の形態
による投影露光装置の露光方式は、レチクル１のパター
ン像をウェハ４の所定の露光領域に一括露光し、順次露
光領域を移動させてウェハ４全面に複数のパターン像を
露光する、いわゆるステップ・アンド・リピート方式で
ある。

【００３３】本実施の形態による投影露光装置には、レ
チクル１を載置するレチクルステージＲＳＴと投影レン
ズ３との間の領域に、各照明条件に適した複数の収差補
正板５を載置した収差補正板切り替え機構６４が設けら
れている。収差補正板切り替え機構６４は、複数の収差
補正板５を載置した載置台を回転させて、所望の収差補
正板５を照明光ＩＬの光路上にセットすることができる
ようになっている。この収差補正板切り替え機構６４に
より照明光ＩＬの光路上にセットされた収差補正板５
は、図１および図２を用いて既に説明した収差補正板位
置決め機構４０により、合わせマーク６と指標８とのず
れが計測され、正確に投影レンズ３に位置決めされる。

【００３４】しかしながら、複数の収差補正板５は、実
際には基板厚や、基板断面がくさび状になっている基板
のテーパ成分がそれぞれ異なっている。従って収差補正
板切り替え機構６４で、一の収差補正板５から他の収差
補正板５に切り替えて収差補正板位置決め機構４０で正
確に投影レンズ３に位置決めしても、各収差補正板５の
基板厚、テーパの相違により、新たな収差が生じてしま
う。そこで、本実施の形態においては、既に説明した投
影レンズ３の収差を補正するレンズ変動補正機構を利用
して各収差補正板５の形状の相違による収差変動を抑え
るようにしている。

【００３５】そこで、本実施の形態による投影露光装置
の投影レンズ３におけるレンズ変動補正機構について説
明する。まず、レチクル１を載置したレチクルステージ
ＲＳＴを投影レンズ３の光軸ＡＸ方向へ移動させる駆動
機構１０が設けられている。駆動機構１０によりレチク
ルステージＲＳＴを光軸ＡＸ方向に移動させることによ
り、投影レンズ３がレチクル側テレセントリックの場合
には対称的デイストーション成分の補正をおこなうこと
ができる。投影レンズ３がレチクル１側に非テレセント
リックな場合は投影倍率の補正に用いることができる。

【００３６】また、投影レンズ３を構成するレンズエレ
メントのうち、レチクル１に近い側のレンズエレメント
７、８は、それぞれ駆動系１１、１３により光軸ＡＸ方
向に移動することができるようになっている。これらの
レンズエレメント７、８を光軸ＡＸ方向に移動させるこ
とにより、例えば投影倍率、像面湾曲、対称デイストー
ション成分の補正を行うことができる。これらの駆動系
１１、１３の駆動機構には例えばピエゾ素子が用いられ
る。

【００３７】さらに、投影レンズ３内の空間（レンズ
室）９内部の圧力をベローズポンプ等により加減圧する
圧力可変部１４が設けられている。空間９内部の圧力を
変更することにより空気の密度を変化させ、空間９内の
空気の屈折率を変化させるようにしている。こうするこ
とにより、例えば倍率、コマ収差、像面湾曲を補正する
ことができる。

【００３８】また、投影レンズ３のウェハ４側にはウェ
ハ４の光軸ＡＸ方向の位置を斜入射方式で検出する位置
センサ１５（受光側）、１６（送光側）が設けられてい
る。位置センサ１５、１６によりウェハ４表面の位置を
測定し、ウェハ４の光軸ＡＸ方向の目標位置を変更する
ことにより、投影レンズ３に照射される光量の変化によ
り変化する焦点位置にウェハ４面を追従させることが可
能となる。これら投影レンズ３の結像特性の変動を補正
する手段は、必要とする補正内容に応じて投影露光装置
に搭載する必要がある。また、上述の複数の補正機構を
組み合わせて収差の補正を行う場合には、所望の収差変
化の補正量を、例えば連立方程式を解くことにより求め
ることになる。

【００３９】以上のレンズ変動補正機構は、結像特性制
御系１９により統括的に制御されるようになっている。
なお、結像特性制御系１９には、ウェハ反射率モニタ制
御回路１７、および照射量モニタ制御回路１８からの信
号が入力されるようになっている。ウェハ反射率制御回
路１７には、投影レンズ３を介してウェハ４からの照明
光ＩＬの反射光を入射するウェハ反射率モニタ２０が接
続され、ウェハ４の反射率が測定される。また、照射量
モニタ制御回路１８には、投影レンズ３を出射した照明
光ＩＬのウェハ４上の照射量を測定する照射量モニタ６
０が接続されている。結像特性制御系１９では、これら
ウェハ反射率およびウェハへの照射量から投影レンズ３
内を通過する照明光ＩＬの照射量を把握し、前述の結像
特性調整機構により投影レンズ３での照明光ＩＬによる
結像特性の変動を制御している。また、照明光路中に設
けられた光量モニタ７０により投影レンズ３に入射する
照明光ＩＬの照射量を把握するようにしてもよい。

【００４０】以上のレンズ変動補正機構を用いることに
より、複数の収差補正板５の基板厚やテーパの相違によ
る収差の変動を次のように補正することができるように
なる。例えば、収差補正板５の基板の厚さが変わること
によって対称性デイストーションの変化が生じる。この
対称性デイストーションの変動を抑えるために、レンズ
変動補正機構の駆動機構１０を用いてレチクル１を光軸
ＡＸ方向へ移動させるようにする。これにより投影レン
ズ３がレチクル側テレセントリックの場合、対称的デイ
ストーション成分を補正することができる。さらに、レ
チクル１に近い側のレンズエレメント７、８を光軸ＡＸ
方向にそれぞれ駆動手段１１、１３で移動させることに
よっても、対称デイストーション成分の補正が可能であ
る。

【００４１】また、収差補正板５の基板のテーパ量の相
違により、像の全体のシフト、像面傾斜、偏心コマ成分
が生じる。これらも投影レンズ３を構成するレンズエレ
メント７、８を光軸ＡＸを方向にそれぞれ駆動手段１
１、１３により移動させることにより、像面湾曲、偏心
コマ成分の補正を行うことができる。また、像シフトに
ついては、あらかじめ収差補正板５を交換する前後にお
いて、レチクル１の位置合わせに用いるアライメントセ
ンサ（図示せず）で計測したレチクル１上のマークの投
影レンズ３を介した像の位置、シフト量を記憶してお
く。このシフト量はベースライン変動（レチクル１の投
影中心とウェハアライメントセンサ（不図示）の検出中
心との間の距離）となる。従って、収差補正板５を交換
する毎に、アライメントセンサのベースライン量を変化
させるようにすれば、収差補正板５を交換しても、常に
高精度なベースライン位置で露光することができるよう
になる。ベースラインの詳細については、例えば特開平
４−３２４９２３号公報に開示されている。

【００４２】次に、本実施の形態による投影露光装置に
おける投影レンズ３の結像特性の計測について簡単に説
明する。まず、実際のデバイス製造用に使用されるレチ
クル１はその中心部には回路パターンが描画されてお
り、回路パターン中に結像特性測定用のパターンを入れ
ることはできない。このため、周辺部のみに計測用パタ
ーンが形成されている。この計測用パターンを用いて計
測できる項目は、ウェハ周辺部の焦点位置、倍率、およ
びデイストーション成分等である。

【００４３】具体的な測定方法の説明は省略するが、一
例として、ウェハステージＷＳＴ上のスリットを介して
光電センサ（共に図示せず）にレチクル１上の計測用パ
ターンを受光させる方法がある。これは、計測用パター
ンに対して受光センサ上のスリットをスキャンし、光量
の変化を計測してパターンの結像位置を測定する方法
で、ウェハ周辺部のデイストーションや焦点位置を求め
ることができる。ウェハ４の交換位置で測定できるよう
にウェハステージＷＳＴの配置を決めておけば、上述の
測定はウェハ４交換中に行うことができ、各ウェハの露
光に先立って測定が可能となるのでスループットを低下
させることがない。

【００４４】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、平行平面板２あるいは収差補正板５をレチクル１と
投影レンズ３との間に設けた支持台に載置したが、ウェ
ハ４と投影レンズ３の間に支持台を設けて、平行平面板
２あるいは収差補正板５を載置するようにしてももちろ
んよい。この場合には、収差補正板切り替え機構６４も
ウェハ４と投影レンズ３の間に設けられることになる。

【００４５】また、上記実施の形態においては、収差補
正板位置決め機構４０をレチクル１上方に設けたがチク
ル１下方に設けるようにすることももちろん可能であ
る。また、上記実施の形態においては、収差補正板切り
替え機構６４を回転挿入方式としたが、例えば収差補正
板５をカセット等に収納しておいて、適当な搬送機構に
より支持台に載置するようにすることももちろん可能で
ある。また、収差補正板５によって投影レンズ３の結像
特性の補正量が予めわかっている場合は、収差補正板５
の交換情報に応じて（収差補正板切り替え機構６４に連
動して）結像特性調整をしてもよい。

【００４６】さらに、上記実施の形態においてはステッ
プ・アンド・リピート方式の投影露光装置に本発明を適
用したが、例えばレチクル１とウェハ４を同期させて照
明領域に対して互いに走査させながら露光する、いわゆ
るステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本
発明を適用することももちろん可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、各照明条
件毎に収差補正板を作製し、投影レンズに対して正確な
位置に収差補正板を設置することができるので、収差補
正板の載置位置のずれによる収差量を最小限にすること
ができ、さらに環境変化による投影レンズの収差量の変
化を補正する補正機構により収差補正板毎に異なる投影
レンズの結像特性の変化を補正するようにしたので、高
精度な投影露光装置を実現することができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による投影露装置におけ
る収差補正板および収差補正板位置決め機構を説明する
図である。

【図２】本発明の一実施の形態による投影露装置におけ
る収差補正板および収差補正板位置決め機構を説明する
図である。

【図３】本発明の一実施の形態における平行平面板２お
よび収差補正板５に設けた合わせマークの一例を示す図
である。

【図４】平行平面板２および収差補正板５に設けた合わ
せマークを用いた位置合わせを説明する図である。

【図５】本発明の一実施の形態による投影露装置の構成
を説明する図である。

【符号の説明】

１レチクル２平行平面板３投影レンズ４ウェハ５収差補正板６合わせマーク７撮像素子８指標９レンズ室１０駆動機構１１、１３駆動系１４圧力可変部１５、１６位置センサ１９結像特性制御系４０収差補正板位置決め機構５０照明光源５４ターレット６４収差補正板切り替え機構７０光量モニタＲＳＴレチクルステージＷＳＴウェハステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成されたパターンを投影光学系
を介して基板上に投影する投影露光装置において、前記マスクを照明する照明条件を切り替える照明条件切
り替え機構と；前記照明条件毎に変化する前記投影光学
系の結像特性を補正するように、前記照明条件に応じて
複数の結像特性補償板を光路から挿出する挿出機構と；
前記投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整機構
と；前記挿出された結像特性補償板に基づく前記投影光
学系の結像特性の変化を補正するように前記結像特性調
整機構を制御する制御系とを有することを特徴とする投
影露光装置。
【請求項２】前記制御系は、前記投影光学系を通過する
光の照射量に基づいて、前記結像特性調整機構を制御す
ることを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】マスクに形成されたパターンを投影光学系
を介して基板上に投影する投影露光装置において、前記マスクを照明する照明条件を切り替える照明条件切
り替え機構と；前記照明条件毎に変化する前記投影光学
系の結像特性を補正するように、前記照明条件に応じて
複数の結像特性補償板を光路から挿出する挿出機構と；
前記結像特性補償板を前記投影光学系に対して位置合わ
せする位置合わせ機構とを有することを特徴とする投影
露光装置。
【請求項４】マスクに形成されたパターンを投影光学系
を介して基板上に投影する投影露光方法において、前記マスクを照明する照明条件を切り替えることと；前
記照明条件の変化の前後で、前記マスク上のマークの前
記投影光学系を介した像の位置変動を記憶することとを
有することを特徴とする投影露光方法。