JPS6167036A - Method and apparatus for compensating projection magnification of projection exposer - Google Patents

Method and apparatus for compensating projection magnification of projection exposer

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JPS6167036A
JPS6167036A JP59189415A JP18941584A JPS6167036A JP S6167036 A JPS6167036 A JP S6167036A JP 59189415 A JP59189415 A JP 59189415A JP 18941584 A JP18941584 A JP 18941584A JP S6167036 A JPS6167036 A JP S6167036A
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JP
Japan
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projection
pressure
optical system
gas
refractive index
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JP59189415A
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Japanese (ja)
Inventor
小寺 嘉蔵
工藤 重行
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SUMISHIYOU DENSHI SYST KK
SUMITOMO G C EE KK
SUMITOMO GCA KK
Original Assignee
SUMISHIYOU DENSHI SYST KK
SUMITOMO G C EE KK
SUMITOMO GCA KK
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Filing date
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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、環境条件の変動に起因する投影露光装置の投
影倍率の変化を補償するための方法及び装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for compensating for changes in the projection magnification of a projection exposure apparatus due to variations in environmental conditions.

より詳細には、環境条件、特に気圧の変動に起因する投
影型精密露光装置における投影光学系の横倍率の変化を
補正するだめの方法及び装置に関する。
More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for correcting changes in the lateral magnification of a projection optical system in a projection type precision exposure apparatus due to changes in environmental conditions, particularly atmospheric pressure.

発明の技術的背景 近時、半導体素子の超微細化及び高集積化が必要とされ
るようになるに併窪い、半導体素子、特に超LSIの製
造加工において、非常に高い精度か要求されるに至って
いる、 従って、従来より半導体の精密な製造加工に用いられた
投影露光装置においても、レチクル等の原板のパターン
を半導体ウェーハの表面に縮小投影する倍率(通常11
5〜1/10が用いられている)は極めて正確でなけれ
ばならない。例えば、特に微細な構造を有する半導体チ
ップでは0.1ミクロン(μ)の寸法精度が必要とされ
るが、これは14ミリ(fl)角のLSIについて言え
ば0.1(μ)÷14 (m)=; 7x 10−’と
いう非常に高い倍率精度が要求されることを意味する。
Technical Background of the Invention In recent years, as semiconductor devices have become increasingly required to be ultra-fine and highly integrated, extremely high precision is required in the manufacturing and processing of semiconductor devices, especially VLSIs. Therefore, even in projection exposure equipment conventionally used for precision manufacturing of semiconductors, the magnification (usually 11
5 to 1/10) must be extremely accurate. For example, a semiconductor chip with a particularly fine structure requires a dimensional accuracy of 0.1 micron (μ), which for a 14 millimeter (fl) square LSI is 0.1 (μ) ÷ 14 ( m) =; This means that a very high magnification accuracy of 7x 10-' is required.

このような高い倍率精度を得るためK。K to obtain such high magnification accuracy.

従来より露光装置の光学系の設定等には細心の注意が払
われてきた。
Conventionally, close attention has been paid to the settings of the optical system of an exposure apparatus.

ところが、最近、実際に露光装置を用いた種々の実験か
ら、装置環境の変動がパターンの縮小(転写)倍率に実
質的な影響を及ぼすことが判明した。このことは、例え
ば、装置環境の温度が変化した場合には投影光学系の鏡
筒が熱膨張または熱収縮し原板とレンズ間の距離を変化
させるためと考えられるし、また環境の湿度が変化した
場合には、投影光学系内の空気の湿度も変化してレンズ
の相対的屈折率を変化させるためと考えられる。
However, recently, various experiments using an exposure apparatus have revealed that variations in the apparatus environment have a substantial effect on the pattern reduction (transfer) magnification. This is thought to be because, for example, when the temperature of the equipment environment changes, the lens barrel of the projection optical system thermally expands or contracts, changing the distance between the original plate and the lens, and also because the humidity of the environment changes. In this case, it is thought that this is because the humidity of the air within the projection optical system also changes, causing a change in the relative refractive index of the lens.

このため、環境温度等は厳しく管理され制御されており
、例えばクリーンルーム内の温度変化は通常±0.1℃
以下に抑制されている。
For this reason, the environmental temperature etc. are strictly controlled and controlled; for example, the temperature change in a clean room is usually ±0.1°C.
It is suppressed below.

ここで、投影光学系内の空気の屈折率、従ってパターン
の縮小倍率に実質的影響を及はす重要な環境要因として
、さらに気圧の変動を考慮すべきことはいうまでもない
。簡単のために、第1図のように投影光学系のレンズを
1枚の薄肉レンズに置換えて考察する。また、レチクル
等の原板y0かも薄肉レンズまでの距離をS?薄肉レン
ズから原板の* )’o’までの距離をs/、空気の屈
折率をn。
Here, it goes without saying that atmospheric pressure fluctuations should also be taken into consideration as an important environmental factor that substantially affects the refractive index of the air within the projection optical system and, therefore, the reduction magnification of the pattern. For simplicity, the lens of the projection optical system will be replaced with one thin lens as shown in FIG. 1. Also, the distance to the thin lens may be S? The distance from the thin lens to *)'o' of the original plate is s/, and the refractive index of air is n.

薄肉レンズの屈折率をnQ、  曲率半径をr、 、 
r!とすると、焦点距離ψ、結結成式よび横i率mはそ
れぞれ次のように表わされる。
The refractive index of the thin lens is nQ, the radius of curvature is r,
r! Then, the focal length ψ, the bonding formula, and the lateral i ratio m are expressed as follows.

s’   s  +ψ          (2)m=
  l/                (3)  
  S 但し、s = s / n             
  (4)s’= s’/ n           
    (5)であり、s 、 s’は光の進行方向を
正とし、従って、横倍率mは倒立実像の場合に負となる
9一般に、空気の圧力Pが変化すると空気の屈折率nも
変化するが、Pとnとの関係は次式によって与えられる
s' s +ψ (2) m=
l/ (3)
S However, s = s / n
(4) s'= s'/n
(5), where s and s' are positive in the direction in which the light travels, and therefore, the lateral magnification m is negative in the case of an inverted real image.9 Generally, when the air pressure P changes, the refractive index n of the air also changes. However, the relationship between P and n is given by the following equation.

n  1 =A (T) (n s−1)      
    (61S 但し、P、は標準大気圧であって、 P s = 760 xmHg = 1015ミリバー
ル(mb )である。′また、n、は標準大気圧におけ
る標準の屈折率であって、波長が435 nmの光では
1.00028である。さらに、係数A (T)は気温
Tの関数であるが、標準温度(15℃)では1となる。
n 1 =A (T) (n s-1)
(61S However, P is the standard atmospheric pressure, and P s = 760 x mHg = 1015 millibar (mb).' Also, n is the standard refractive index at standard atmospheric pressure, and the wavelength is 435 nm. The coefficient A (T) is a function of the temperature T, and is 1 at the standard temperature (15° C.).

従って、標準温度から変化がないとすれば、となる。こ
のように、空気の屈折率がδ。たけ変化した場合、Sが
不変とすると、(4)式から明らかなよ5Ksが変化す
る。また、このとき(1)式から明らかなよ5にψも変
化するが、露光装置では常にオートフォーカスになって
いるので、(2)式を満足するようにi′も決まる。
Therefore, if there is no change from the standard temperature, then Thus, the refractive index of air is δ. If S is unchanged, 5Ks will change as is clear from equation (4). Further, at this time, as is clear from equation (1), ψ also changes by 5, but since the exposure apparatus is always in autofocus mode, i' is also determined so as to satisfy equation (2).

以上より、結局横倍率の変化δmは次式で与えられるこ
とになる。
From the above, the change in lateral magnification δm is finally given by the following equation.

δ□=n(nro−n)m(1−m)δn(8)ここで
讐物体(原板)yoおよび像の大きさy、、/の間には
、 To’ = m yo(9) の関係があるので、さらに となり、(8)式と(11式より次式を得る。
δ□=n(nro-n)m(1-m)δn(8) Here, between the object (original plate) yo and the image size y,, /, To' = m yo(9) Since there is a relationship, the following equation is obtained from equations (8) and (11).

この(10式において、n = 1とすると(7)式よ
りとなる。さらにn。=1.5とすると、δP δy、’=0.00084 y、’ (1−m) −Q
3s となる。縮小倍率を115倍とすると、倒立像であるか
ら、m=−0,2であり、さらにLSIのチップサイズ
Yo’=10 (am ) tδ!’、= 20 (m
b )とすると、 δy、’ ”:、 0.2 (μ)(14となる。これ
らの変化量δr、δy、/の値は実際の露光装置におけ
る実験で確認されている。この0.2ミクロン(μ)程
度の誤差は、極めて微小に見えるけれども、最近のよう
に所謂サブミクロ/の精度が要求される露光装置におい
ては無視できないものであり、是非とも補正が必要とさ
れるところである。
In this formula (10), if n = 1, then formula (7) is obtained.Furthermore, if n = 1.5, δP δy,' = 0.00084 y,' (1-m) -Q
It becomes 3s. When the reduction magnification is 115 times, since it is an inverted image, m=-0,2, and the LSI chip size Yo'=10 (am) tδ! ', = 20 (m
b) then δy,''':, 0.2 (μ) (14. The values of these variations δr, δy, / have been confirmed in experiments using actual exposure equipment. This 0.2 Although errors on the order of microns (μ) appear extremely small, they cannot be ignored in recent exposure apparatuses that require so-called sub-micron accuracy, and correction is absolutely necessary.

発明の目的 従って、本発明の目的は、投影露光装置の環境条件、特
に気圧の変動に起因する転写パターンの投影(縮小)倍
率の変動を補償して、高精度なノくターン転写を可能に
する投影露光方法及びその装置を提供することKある。
OBJECTS OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to compensate for fluctuations in the projection (reduction) magnification of a transfer pattern caused by changes in the environmental conditions of a projection exposure apparatus, particularly changes in atmospheric pressure, thereby enabling high-precision no-turn transfer. An object of the present invention is to provide a projection exposure method and apparatus for the same.

発明の概要 1′ 上記のような目的を達成するために、本発明に従う方法
によれば、まず投影露光装置の環境条件(特に気圧)を
測定検出し、その検出値に応じて投影光学系内の圧力、
従って投影光学系内の気体の屈折率を変化させて、レチ
クル等の原板から投影レンズまでの光学的距離を制御す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION 1' In order to achieve the above object, according to the method according to the present invention, the environmental conditions (particularly atmospheric pressure) of the projection exposure apparatus are first measured and detected, and the internal pressure of the projection optical system is adjusted according to the detected value. pressure,
Therefore, the optical distance from the original plate such as a reticle to the projection lens is controlled by changing the refractive index of the gas within the projection optical system.

また、本発明に従う装置は、上述のように気圧等の環境
条件の変動を検出する装置と、投影光学系内の圧力を調
整する装置と、上記の検出値に応じて投影光学系内の圧
力を変化させるように上記の圧力調整装置を制御する装
置とを特徴的構成要素として備え、これにより投影露光
装置の環境条件の変動に起因する投影倍率の変動を補償
し、高精度なパターンの転写を可能にするものである。
Further, the device according to the present invention includes a device for detecting changes in environmental conditions such as atmospheric pressure as described above, a device for adjusting the pressure within the projection optical system, and a device for adjusting the pressure within the projection optical system according to the detected value. The characteristic component is a device that controls the above-mentioned pressure adjustment device so as to change the pressure adjustment device. This is what makes it possible.

好適な実施例の説明 次に、本発明の好適な実施例である投影露光装置の全体
的構成を第°2図に示す。同図に示すように、露光装置
本体1は、光源2と、コンデンサレンズ6を含む照明光
学系4と、転写パターンを有するレチクル5等を載置す
る支持台6と、投影レンズ7を含む投影光学系8を内蔵
し固定アーム12に取付けられた鏡筒9とを備える。ま
た、投影像の焦点設定やアライメント(平面位置)の設
定を行なうための光学系16も、露光機本体1に内装さ
れる。
DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT Next, FIG. 2 shows the overall structure of a projection exposure apparatus which is a preferred embodiment of the present invention. As shown in the figure, the exposure apparatus main body 1 includes a light source 2, an illumination optical system 4 including a condenser lens 6, a support table 6 on which a reticle 5 having a transfer pattern is placed, and a projection lens 7 including a projection lens 7. The lens barrel 9 includes an optical system 8 and is attached to a fixed arm 12. Further, an optical system 16 for setting the focus and alignment (plane position) of the projected image is also installed in the exposure machine main body 1.

さらk、上記の投影光学系8は、ガラス等の材質から成
る隔壁11a及び11bによって画成される圧力調整室
(以下、単に「チャンバ」と称する)10を、投影レン
ズ7と原板5との間に設けている。そして、チャンバ内
の空気の圧力、従って屈折率を変化させることにより投
影光学系80投影倍率を補正する。
Furthermore, the projection optical system 8 described above has a pressure adjustment chamber (hereinafter simply referred to as a "chamber") 10 defined by partition walls 11a and 11b made of a material such as glass, which is connected to the projection lens 7 and the original plate 5. It is set in between. Then, the projection magnification of the projection optical system 80 is corrected by changing the pressure of the air in the chamber, and therefore the refractive index.

露光機本体1の下に配設したXYテーブル15上には、
半導体ウェーハ14が塔載される。原板5の転写パター
ンは、投影光学系8により縮小されて、半導体ウェーハ
14に結像される。
On the XY table 15 arranged under the exposure machine main body 1,
A semiconductor wafer 14 is placed on the tower. The transferred pattern on the original plate 5 is reduced in size by the projection optical system 8 and imaged onto the semiconductor wafer 14 .

また、露光機本体1の近傍には気圧計17を設置して、
通常はクリーンルーム内の気圧を検出する。本実施例に
おいては、%に気圧の変動に起因する投影倍率の変動の
補償を問題にしているので気圧計としたが、温度や湿度
の変動の影響をも問題にする場合は、さらに温度計(温
度センサー)や湿度計を設置することも可能である。
In addition, a barometer 17 is installed near the exposure machine main body 1,
Usually, it detects the atmospheric pressure inside the clean room. In this example, we used a barometer because we are concerned with compensating for fluctuations in projection magnification caused by fluctuations in barometric pressure.However, if the influence of fluctuations in temperature and humidity is also a problem, a thermometer may be used. It is also possible to install a temperature sensor (temperature sensor) and a hygrometer.

一方、チャンバ10の内部には圧力計12を設置して、
チャンバ内の空気の圧力を検出する。そして、これら気
圧計17および圧力計12から検出信号が制御部18に
送出される。この制御部18には、後に詳説するように
大気圧またはクリーンルーム内の気圧と縮小率との相関
情報が予め入力され、且つ記憶されており、上記の検出
信号に基づいて、チャンバ内の圧力の補正量を計算する
On the other hand, a pressure gauge 12 is installed inside the chamber 10,
Detect the air pressure inside the chamber. Then, detection signals are sent from the barometer 17 and the pressure gauge 12 to the control section 18. As will be explained in detail later, correlation information between the atmospheric pressure or the air pressure in the clean room and the reduction rate is input and stored in advance into the control unit 18, and the control unit 18 controls the pressure in the chamber based on the above detection signal. Calculate the correction amount.

その計算の結果、チャンバ10内の空気を加圧する必要
がある場合、制御部18は方向切換弁(6ポート弁)2
1に制御信号を送って、第2図に示すようにチャンバ1
0と圧縮機19とを接続するとともに、圧縮機19に駆
動信号を送る。
As a result of the calculation, if it is necessary to pressurize the air in the chamber 10, the control unit 18 controls the direction switching valve (6-port valve) 2.
1 to control the chamber 1 as shown in FIG.
0 and the compressor 19, and sends a drive signal to the compressor 19.

一方、チャンバ10内の空気を減圧する必要がある場合
、制御部18は、第6図に示すようにチャンバ10との
接続を真空ポンプ20の方に切換えるよう方向切換弁2
1を制御し、且つ真空ボンダ20を駆動する。その後、
制御部18は制御信号を送って電磁弁24を開く。本実
施例では、方向切換弁21とチャンバ10との間には、
空気の逆流を防止する電磁弁24の他に、圧力を除々に
変化させるための空気だめ(パックアーメンク)22と
、除湿のためのエアフィルタ25とを設けている。
On the other hand, when it is necessary to reduce the pressure of the air inside the chamber 10, the control unit 18 controls the directional control valve 2 to switch the connection with the chamber 10 to the vacuum pump 20, as shown in FIG.
1 and drives the vacuum bonder 20. after that,
The control unit 18 sends a control signal to open the solenoid valve 24. In this embodiment, between the directional control valve 21 and the chamber 10,
In addition to a solenoid valve 24 for preventing backflow of air, an air reservoir 22 for gradually changing the pressure and an air filter 25 for dehumidification are provided.

チャンバ10内の空気の加圧または減圧の結果、所望の
空気圧が得られているか否かは圧力計12からの圧力検
出信号に基づいて制御部18により確認され、さらに加
圧または減圧をする必要がある場合には、制御部18か
ら方向切換弁21並びに圧縮機19又は真空ボン120
に駆動信号が送られる。また、チャンバ10内において
、所望の空気圧が得られた場合には、制御部18かも制
御信号を送って電磁弁24を閉じる。
Whether or not the desired air pressure is obtained as a result of pressurization or depressurization of the air in the chamber 10 is confirmed by the control unit 18 based on the pressure detection signal from the pressure gauge 12, and whether further pressurization or depressurization is necessary. If there is, the control unit 18 controls the directional control valve 21 and the compressor 19 or vacuum cylinder 120.
A drive signal is sent to Furthermore, when a desired air pressure is obtained within the chamber 10, the control section 18 also sends a control signal to close the electromagnetic valve 24.

次に、大気圧(またはクリーンルーム内の気圧)の変動
に依存して変化する縮小倍率を補正するために増減され
るべきチャンバ内の空気圧の大きさが、どのように決定
されるかKついて説明する。
Next, we will explain how the amount of air pressure in the chamber that should be increased or decreased to compensate for the reduction factor, which varies depending on variations in atmospheric pressure (or the air pressure in the clean room), is determined. do.

第4図は、チャンバ100部分を拡大して示したもので
あり、厚さaの2枚のガラス製平行平面板11aおよび
11bによりチャンバ10は画成されている。但し、簡
単のために、チャンバ10の隔壁11bの外側の面は殆
ど投影レンズ(薄肉レンズ)7のレンズ面に接している
ものとする。
FIG. 4 shows an enlarged view of the chamber 100, and the chamber 10 is defined by two parallel flat glass plates 11a and 11b having a thickness of a. However, for the sake of simplicity, it is assumed that the outer surface of the partition wall 11b of the chamber 10 is almost in contact with the lens surface of the projection lens (thin lens) 7.

このチャンバ10内の空気圧は上述のように自由に調整
できるようになっている。
The air pressure within this chamber 10 can be freely adjusted as described above.

さらK、原板y0から投影レンズ面までの距離を!、チ
ャンバ10の空気層の厚さをd、大気(またはクリーン
ルーム内の空気)の屈折率をn、チャンバの側壁のガラ
ス板の屈折率をng、チャンバ内の空気の屈折率をnI
 +  投影レンズ7の屈折率を00とすると、 原板
からレンズ面までの光路長(換算距離)7は次式で与え
られる。
Furthermore, K, the distance from the original plate y0 to the projection lens surface! , the thickness of the air layer in the chamber 10 is d, the refractive index of the atmosphere (or the air in the clean room) is n, the refractive index of the glass plate on the side wall of the chamber is ng, and the refractive index of the air in the chamber is nI
+ If the refractive index of the projection lens 7 is 00, the optical path length (converted distance) 7 from the original plate to the lens surface is given by the following equation.

ここで、上記(1)乃至(5)式より、この投影光学系
の縮小倍率m′を決定する式は、 r、    rl である。大気(またはクリーンルーム内の空気)の屈折
率がδ。変化するとき、チャンバ内の空気の屈折率をδ
。、だゆ変化させることにより倍率m′を一定に保つよ
5に調整するとすれば、δ。とδ1は次の関係式を満足
すればよいことが分っている。
Here, from the above equations (1) to (5), the equations for determining the reduction magnification m' of this projection optical system are r, rl. The refractive index of the atmosphere (or the air in a clean room) is δ. When changing the refractive index of the air in the chamber δ
. , if we adjust the magnification m' to 5 to keep it constant by varying it, then δ. It is known that δ1 and δ1 should satisfy the following relational expression.

空気の圧力Pと屈折率nとの関係は(7)式で与えられ
ているので、(10式を大気圧(またはクリーンルーム
内の空気圧)の変化δP、Iと、縮小倍率m′の補正の
ために必要なチャンバ内の空気圧の変化δP、。
Since the relationship between the air pressure P and the refractive index n is given by equation (7), we can convert equation (10) to the change in atmospheric pressure (or air pressure in the clean room) δP, I and the correction of the reduction magnification m'. The change in air pressure in the chamber required for δP,.

との関係式に置要えると次式のようになる。When inserted into the relational expression, it becomes as follows.

さらに、n ”; 1.01 nI”t 1.0とみな
せることカラ、a神式より となる。
Furthermore, it can be considered that n ''; 1.01 nI''t 1.0, which is from the a divine ceremony.

ここで本実施例における具体的数値として、1 = 5
00(III) 、d=250 (!IIE) 、 a
=25 (m) 。
Here, as a specific numerical value in this example, 1 = 5
00 (III), d=250 (!IIE), a
=25 (m).

n □= 1.5 t n g= 1.5を一2式に代
入すると、δn、 = −4,667δn      
 (2珍という関係式が得られる。α9式を得た場合と
同様にして(7)式から、翰式および00式を大気圧(
またはクリーンルーム内の空気圧)の変化δBと、縮小
倍率m′の補正のために必要なチャンバ内の空気圧の変
化δP、との関係式に置換えると、それぞれ次のように
なる。
Substituting n □ = 1.5 t n g = 1.5 into equation 12, δn, = -4,667δn
(The relational expression 2chin is obtained. Similarly to obtaining the α9 equation, from equation (7), the Kan equation and the 00 equation can be converted to atmospheric pressure (
When the relationship between the change δB in the air pressure in the clean room (or the air pressure in the clean room) and the change δP in the air pressure in the chamber necessary for correcting the reduction magnification m', the following equations are obtained.

従って、例えばδP=10(mb)であれば、チャンバ
内の空気圧は46.67ミIJパール(mb)だけ小さ
くすればよい。このようなチャンバ内の空気圧の補正用
の関係式は、制御部20内の記憶装置に予めプログラム
として記憶されており、気圧計17から送られてくる大
気圧(またはクリーンルーム内の気圧)の変化量に基づ
いて、チャンノく10内の空気圧の補正値が上述のよう
に計算される。
Therefore, for example, if δP=10 (mb), the air pressure in the chamber needs to be reduced by 46.67 mm IJ par (mb). Such a relational expression for correcting the air pressure in the chamber is stored in advance as a program in the storage device in the control unit 20, and is based on changes in the atmospheric pressure (or the air pressure in the clean room) sent from the barometer 17. Based on the amount, a correction value for the air pressure in the channel 10 is calculated as described above.

発明の効果 上述のように、本発明に従えば、投影露光機本体または
その近傍に配設された検出装置に上り気圧等の環境条件
を検出し、環境の変動に対応した縮小倍率の補正を、投
影光学系内の気体の圧力を制御することにより行なうこ
とができ、高精度なパターン転写を実現できるう もちろん、他の機械的または電気的方法によって投影光
学系の原板から投影レンズまでの距離を変化させること
により光路長を変え、投影倍率を補正することも可能で
ある。例えば、原板5の支持台6を環境条件の変動に対
応した距離だけモータや圧電性素子等を利用して上下方
向に駆動することも考えられる。しかし、これらの方法
のように投影光学系の装置自体を機械的、物理的に駆動
□する場合に比較して、本発明の方法及び装置によれば
、投影光学系の機械装置自体のくろいが生じにくく、光
学的距離の調整も簡単に行なえるという利点が得られる
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, environmental conditions such as atmospheric pressure are detected by a detection device installed in or near the projection exposure machine body, and the reduction magnification is corrected in response to changes in the environment. This can be done by controlling the gas pressure within the projection optical system, and can achieve highly accurate pattern transfer, as well as by controlling the distance from the original plate of the projection optical system to the projection lens by other mechanical or electrical methods. By changing , it is also possible to change the optical path length and correct the projection magnification. For example, it is conceivable to drive the support base 6 of the original plate 5 in the vertical direction by a distance corresponding to changes in environmental conditions using a motor, a piezoelectric element, or the like. However, compared to these methods in which the projection optical system device itself is mechanically and physically driven, the method and device of the present invention reduce the damage of the projection optical system device itself. This has the advantage of being less likely to occur, and the optical distance can be easily adjusted.

以上、一実施例に基づいて具体的に本発明を説明したが
、例えば、チャンバ内の気圧調整機構の具体的構成につ
い【若干の変更が可能であり、圧縮機(コンプレッサー
)の代りにブロワ−等も使用可能である。また、上述の
実施例においては、環境条件としての温度や湿度は一定
であって気圧が変動するときにチャンバ内の気圧を補正
する場合を説明したが、実験で得た相関情報に基づいて
、温度や湿度の変動に起因する縮小倍率の微小変化をも
、チャンバ内の圧力制御によって補正することは可能で
ある。
Although the present invention has been specifically explained based on one embodiment, for example, the specific configuration of the air pressure adjustment mechanism in the chamber may be slightly modified, and a blower may be used instead of a compressor. etc. can also be used. In addition, in the above-mentioned embodiment, the case where the atmospheric pressure inside the chamber is corrected when the environmental conditions such as temperature and humidity are constant and the atmospheric pressure fluctuates was explained, but based on the correlation information obtained through experiments, It is also possible to correct minute changes in the reduction magnification due to changes in temperature or humidity by controlling the pressure inside the chamber.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、投影露光装置の投影光学系における空気圧の
変動と、パターン転写の縮小倍率の変化との関係を説明
するための、投影光学系の概略図であり、 第2図は、本発明の好適な一実施例の構成図であり、 第3図は、第2図に示した実施例において、圧縮機と真
空ポンプとを切換えた場合の方向切換弁装置の拡大図で
あり、 第4図は、第2図に示した実施例の投影露光装置におけ
る投影光学系の拡大図である。 なお、図面において、 1:g光機本体   4:照明光学系 5:原 板     7:投影レンズ 8二投影光学系   9:鏡 筒 10:圧力調整室   11a、11b ニガラス製側
壁12:圧力計     14二半導体ウェー7117
二気圧計     18二制御部 19:圧縮機    20:真空ポンプ21°:方向切
換弁 (外5名)
FIG. 1 is a schematic diagram of the projection optical system for explaining the relationship between changes in air pressure in the projection optical system of a projection exposure apparatus and changes in the reduction magnification of pattern transfer. FIG. 3 is an enlarged view of the directional control valve device when the compressor and vacuum pump are switched in the embodiment shown in FIG. 2; The figure is an enlarged view of the projection optical system in the projection exposure apparatus of the embodiment shown in FIG. 2. In addition, in the drawing, 1: g Light machine main body 4: Illumination optical system 5: Original plate 7: Projection lens 82 Projection optical system 9: Lens barrel 10: Pressure adjustment chamber 11a, 11b Glass side wall 12: Pressure gauge 142 Semiconductor wafer 7117
Two barometers 18 Two control parts 19: Compressor 20: Vacuum pump 21°: Directional switching valve (5 people in addition)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)投影露光装置の環境条件としての気圧の変動を検
出し、 この検出値に応じて前記投影露光装置の投影光学系内の
気体の圧力の補正値を算出し、前記補正値に基づき前記
投影光学系内の気体の圧力を制御してその屈折率を変化
させることにより、 前記環境条件の変動による前記投影光学系の投影倍率の
変動を補償する方法。
(1) Detect changes in atmospheric pressure as an environmental condition of the projection exposure apparatus, calculate a correction value for the gas pressure in the projection optical system of the projection exposure apparatus according to this detected value, and calculate the correction value for the gas pressure in the projection optical system of the projection exposure apparatus based on the correction value. A method of compensating for fluctuations in projection magnification of the projection optical system due to fluctuations in the environmental conditions by controlling the pressure of a gas within the projection optical system to change its refractive index.
(2)投影露光機本体の投影光学系内に設けられ内部の
気体の圧力を変化させ得る圧力調整室と、前記圧力調整
室内の気体の圧力を変化させる駆動機構と、 投影露光装置の環境条件としての気圧を検出する検出装
置と、 該検出装置による検出値に応じて前記圧力調整室内の圧
力補正値を算出し、該補正値に基づいて前記駆動機構を
制御し、前記圧力調整室の圧力を制御する制御装置と、
を備え、 これにより、前記圧力調整室内の気体の相対的屈折率を
変化させて前記環境条件の変動による前記投影光学系の
投影倍率の変動を補償する装置。
(2) A pressure adjustment chamber that is provided in the projection optical system of the projection exposure apparatus body and can change the pressure of the gas inside, a drive mechanism that changes the pressure of the gas in the pressure adjustment chamber, and environmental conditions of the projection exposure apparatus. a detection device for detecting the atmospheric pressure as a pressure; a control device that controls the
An apparatus for compensating for changes in projection magnification of the projection optical system due to changes in the environmental conditions by changing the relative refractive index of gas in the pressure adjustment chamber.
(3)前記圧力調整室は、光軸方向に一定の厚さ(d)
を有する気体層と、該気体層を閉じこめるための光軸方
向に一定の厚さ(a)を有する2枚の隔壁と、を有し、 前記の環境条件としての気圧がある値(δP)変化した
ときに、前記気体層の圧力の補正値(δP)は、厚板と
投影レンズまでの光軸距離(l)と、投影レンズの相対
屈折率(n_0)と、変化前の環境の気体の相対屈折率
(n)および前記気体層の相対屈折率(N_1)とから
、関係式 δP_1=n_1^2/d{−[n_0]/[n^2(
n_0−n)]l+[n_0n−n^2]/[n^2n
_1(n_0−n)]d+[2a(n_0ng−n^2
]/[n^2ng(n_0−n)]}δPによつて決定
されることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の投
影倍率補償装置。
(3) The pressure adjustment chamber has a constant thickness (d) in the optical axis direction.
and two partition walls having a constant thickness (a) in the optical axis direction for confining the gas layer, and the atmospheric pressure as the environmental condition changes by a certain value (δP). Then, the correction value (δP) for the pressure of the gas layer is determined by the optical axis distance (l) between the thick plate and the projection lens, the relative refractive index (n_0) of the projection lens, and the gas in the environment before the change. From the relative refractive index (n) and the relative refractive index (N_1) of the gas layer, the relational expression δP_1=n_1^2/d{-[n_0]/[n^2(
n_0-n)]l+[n_0n-n^2]/[n^2n
_1(n_0-n)]d+[2a(n_0ng-n^2
]/[n^2ng(n_0-n)]} δP. The projection magnification compensating device according to claim 2, wherein
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JPS6313331A (en) * 1986-07-04 1988-01-20 Hitachi Ltd Reduction projection exposure device

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