JPS60120342A - 投影光学装置 - Google Patents

投影光学装置

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JPS60120342A
JPS60120342A JP58228225A JP22822583A JPS60120342A JP S60120342 A JPS60120342 A JP S60120342A JP 58228225 A JP58228225 A JP 58228225A JP 22822583 A JP22822583 A JP 22822583A JP S60120342 A JPS60120342 A JP S60120342A
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JP
Japan
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lens
projection
objective lens
magnification
wafer
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JP58228225A
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Akira Anzai
安西 暁
Hiroshi Tanaka
博 田中
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Nikon Corp
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Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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の倍率精度を簡便に補正し得る投影
光学装置に関する。
(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L
SI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ツチング
精度があげられる。このマツ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、それに伴ってマツ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
の直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υ
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、超LSIの高密度化に十分対応するためには、装
置の稼動時における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も補正する必要
がある。
従来ステッパ以外の投影光学系では投影倍率を補正する
ために物体(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
方向に動かしたシ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々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。又ウェハ上で0.05μm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ともなう。
(発明の目的) 本発明は、これらの欠点を除き、非対称な倍率分布を発
生することなく簡便に倍率を補正し得る投影光学装置を
提供することを目的とする。
(発明の概要) 本発明にあたって投影対物レンズの投影倍率の変動要因
の一つが大気圧変動にあることを見い出し、鋭意検討し
た結果圧力変動のみによって投影倍率が無視し得ない程
度に変化する場合があることが判明した。そとで、本発
明は、投影対物レンズ内の各空気間隔及び投影対物レン
ズと投影原板(レチクル)との間の空間並びに投影対物
レンズと感光物体(ウェハ)との間の空間のうち、投影
対物レンズ内のレンズ面間に形成される空気室を全て外
気から遮断し、一体重に所定の圧力にて密封することに
よってレンズ内部での圧力変動を除き実用上十分な倍率
精度の維持を可能としたものである。
このような本発明によれば、露光装置において交換可能
に取付けられる投影原板(レチクル)や、露光及びアラ
イメントごとに頻繁に移動する感光物体(ウェハ)につ
いては何ら関与することなく投影対物レンズにおいての
み倍率補正がなされるため極めて簡単な構成である。ま
た補正のために何ら機械的な動きを必要とせず、いわば
静的補正であるため、@心を生ずる恐れが無く結像性能
を非対称に劣化させることもない。
また、本発明では、投影対物レンズ鏡筒の内部を密閉す
るに際して所定の圧力に設定しておくことが望ましい。
すなわち、一般には投影対物レンズの製造場所とこれを
組込んだ投影露光装置の使用場所とは異なるため、標高
差等によシ基本的に大気圧に差があシ、対物レンズ内部
の圧力を使用場所の環境に応じて最適とする必要がある
このような投影対物レンズ内部の圧力を使用場所の環境
に応じて変えるためには、対物レンズ鏡筒の密閉空間に
栓を設け、必要に応じて栓を開放し又は積極的に加圧、
又は減圧した上で再び密閉しておくように構成すること
が望ましい。特に。
内部の圧力を使用場所の環境に順応するよう一体的に最
適圧力に保つことは、投影対物レンズの内部と外部との
圧力差を小さくできるため以下の点で優れている。(1
)投影対物レンズを構成するレンズ要素のうち最も外側
のレンズ表面が大気圧とレンズ内部の圧力との圧力差に
よって変形したシ変位を生ずる恐れが少なく、(2)ま
た長時間においても空気のリークが少なく投影対物レン
ズ内部の圧力が変化しにくいため倍率等の光学性能に変
動を生ずることが沙ない。
(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シ、この対物レンズによシレチク
ル(6)上の所定のパターンがウェハ■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(
2)側から順にり1. L、 、・・・L14の合計1
4個のレンズからなり、各レンズの間隔及びレチクル(
2)、ウェハWとの間に、レチクル側から順にa、b、
c、・・・・・・、0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1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、Doはレチクル■
と最前レンズ面との間隔、D3.は最終レンズ面とウェ
ハ■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、・・・0の気圧をそれぞれ+137.5mrnHg
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(2)との共役面の変化は表2に示す
ようになる。但し1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5.66玉離れた位置に結
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、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Δ2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。両者の直は共にμm単位であ
る。
表2 上記の表2よシ第1空間a即ち、レチクルと投影対物レ
ンズとの空間、及び第15空間O・即ちウェハと投影対
物レンズとの空間における倍率変動は共に正の瞳であシ
、その合計は0.043である。
従って、投影対物レンズ内に形成される全ての空間、即
ち第2空間b〜第14空間nを大気圧から遮断し、一体
重に密閉することによって、これら投影対物レンズ内の
空間に帰因する倍率変化は発生せず、第1空間aと第1
5空間0とによる倍率変動のみとなシ、全系によって生
じ得る倍率変動の約4%に抑える仁とが可能となる。
又、投影対物レンズ内に形成される全ての空間を大気圧
から遮断することによって、結像面の変化も1.02μ
mになシ全系によって生じ得る変化の約7優に抑えられ
る。
第2図は表1に示した投影対物レンズの鏡筒構造の概要
を示す断面図である。対物レンズを構成する14個のレ
ンズL1. L2 、・・・・・・、L、4はそれぞれ
第1支持鏡筒(1)、第2支持鏡筒(2)。
・・・・・・、第14支持鐘筒(14)によって支持さ
れている。これら14個の支持鏡筒が積み重ねられるこ
とによって実質的に内部鏡筒が形成され、これらは外部
鏡筒(20)によって一体重に収納支持され、押え3J
(21)によって固定されている。
第ルンズL、から第14レンズL、4 をそれぞれ支持
する第1支持鏡筒(1)〜第14支持鏡筒(14)によ
って鏡筒内に13個の空気室B−Nが形成されておシ、
これらの空気室B −Nはそれぞれ第1図に示した空気
間隔b −nに対応している。ここで第2レンズL、を
支持する第2鏡筒支持(2)から第13レンズを支持す
る第13支持鏡筒(13)までにはそれぞれ隣接する空
気室を連通ずるための貫通孔(+2 a )〜(13a
)が形成されている。また、対物レンズの先端に位置す
る第14レンズL14を支持する第14支持鏡筒(14
)は、第14レンズL+4を介して外気と接する第13
空気室Nを外気から遮断するように第14レンズL、4
を密封支持し、また外部鏡筒(20)によって密封支持
されている。そして、第ルンズL、を支持する第1支持
鏡筒は第ルンズL、を密封支持すると共に、外気と第1
空気室Bとを遮断し得る栓(22)を有し、外部鏡筒(
20)に密封支持されている。栓(22)は、第3図の
部分拡大断面図に示すごとく、第1支持鏡筒(1)に形
成された貫通孔(1a)にオーリング(23)を介して
螺合しておシ、オーリング(23)によってレンズの内
部圧力と外気とは完全に遮断される。従って、栓(22
)を閉じることによって。
対物レンズ内に形成された13個の空気室B −Nは一
様の圧力で一体的に外気から遮断されて密封される。
このような投影対物レンズの構成によって、これを組込
んだステッパーを使用する場所の環境に最も適した内部
圧力を維持することができ、大気圧の変動によっても倍
率変動がルなく結像面の変動も少ない状態で投影露光を
行なうことが可能となる。尚、投影対物レンズ内の空気
室には窒素ガスや炭酸ガス等の特定の気体を一定圧力に
て封入することによって同様に倍率変動を補正し得るこ
とはいうまでもない。
(発明の効果) 以上のごとく1本発明によれば何ら機械的な動作を必要
とすることなく静的に倍率変動の補正が可能であシ、光
学性能を非対称に劣化させることもなく常に安定した高
精度の重ね合せマ・ンチングがなされ、超LSI等の高
密度半導体素子の製造に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例の投影対物レンズのレン
ズ構成図、第2図は本実施例における投影対物レンズ鏡
筒の構造を示す概略断面図、第3図は鏡筒の端部に設け
られた栓の拡大断面図である。 (主要部分の符号の説明) R・・・・・・投影原板(レチクル) W・・・・・・感光物体(ウエノ・) L、、L2〜L 、a・・・・・・レンズa、b 〜 
0・・・・・・空気間隔 B、C−N・・・・・・空気室 矛2図 、f−5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 投影原板上のパターンを感光物体面上に投影露光するた
    めの対物レンズを有する投影光学装置において、該投影
    対物レンズ内の各レンズ面の間に形成される全ての空気
    間隔を外気から遮断し所定の圧力にて一体的に密封可能
    に構成したことを特徴とする投影光学装置。
JP58228225A 1983-12-02 1983-12-02 投影光学装置 Pending JPS60120342A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58228225A JPS60120342A (ja) 1983-12-02 1983-12-02 投影光学装置
DE19843443856 DE3443856A1 (de) 1983-12-02 1984-11-30 Optisches projektionsgeraet
US07/291,324 US4883345A (en) 1983-12-02 1988-12-28 Projection optical apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58228225A JPS60120342A (ja) 1983-12-02 1983-12-02 投影光学装置

Publications (1)

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JPS60120342A true JPS60120342A (ja) 1985-06-27

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ID=16873130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58228225A Pending JPS60120342A (ja) 1983-12-02 1983-12-02 投影光学装置

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JP (1) JPS60120342A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6187124A (ja) * 1984-07-19 1986-05-02 ジ−・シ−・エ−・コ−ポレ−シヨン マイクロリソグラフイ装置
JPS62296135A (ja) * 1986-06-17 1987-12-23 Nec Kyushu Ltd 縮小投影型露光装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56130710A (en) * 1980-02-25 1981-10-13 Xerox Corp Gas lens unit

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