JP2897346B2 - 投影露光装置 - Google Patents
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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
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- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70575—Wavelength control, e.g. control of bandwidth, multiple wavelength, selection of wavelength or matching of optical components to wavelength
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- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は投影露光装置に関し、特にIC,LSI等の半導体
素子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の歪曲誤差
や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投影露光装置に関するもので
ある。
素子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の歪曲誤差
や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投影露光装置に関するもので
ある。
（従来の技術） 従来よりIC,LSI等の半導体素子製造用の焼付装置（ア
ライナー）においては非常に高い組立精度と光学性能が
要求されている。
ライナー）においては非常に高い組立精度と光学性能が
要求されている。
このうち電子回路パターンが形成されているレチクル
とウエハとを重ね合わせる際のマッチング精度は特に重
要になっている。このマッチング精度に最も影響を与え
る一要素に投影光学系の投影倍率誤差と歪曲誤差があ
る。投影倍率誤差や歪曲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。本出願人は特開昭62
−35620号公報において光学手段を用いて像歪誤差を減
少させて投影倍率を補正した手段を有するアライナーを
提案している。
とウエハとを重ね合わせる際のマッチング精度は特に重
要になっている。このマッチング精度に最も影響を与え
る一要素に投影光学系の投影倍率誤差と歪曲誤差があ
る。投影倍率誤差や歪曲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。本出願人は特開昭62
−35620号公報において光学手段を用いて像歪誤差を減
少させて投影倍率を補正した手段を有するアライナーを
提案している。
ところで最近のアライナーに用いられるパターン寸法
は年々微細化されており、それに伴いマッチング精度も
より高精度なものが要求されてきている。この為投影光
学系の投影倍率誤差と歪曲誤差を更に僅少にすることが
要望されている。
は年々微細化されており、それに伴いマッチング精度も
より高精度なものが要求されてきている。この為投影光
学系の投影倍率誤差と歪曲誤差を更に僅少にすることが
要望されている。
現在の投影光学系の投影倍率誤差と歪曲誤差は投影光
学系の製造工程上の調整及び装置の設置時の調整により
補正されている。
学系の製造工程上の調整及び装置の設置時の調整により
補正されている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら投影光学系の投影倍率誤差や歪曲誤差等
は組立誤差や周囲の環境、特に気圧や温度によって変化
する。又投影光学系はウエハの露光時に露光エネルギー
を吸収し、光学要素（例えば屈折率、形状）が変化し、
これによっても投影倍率誤差や歪曲誤差等が変化してく
る。
は組立誤差や周囲の環境、特に気圧や温度によって変化
する。又投影光学系はウエハの露光時に露光エネルギー
を吸収し、光学要素（例えば屈折率、形状）が変化し、
これによっても投影倍率誤差や歪曲誤差等が変化してく
る。
これらの光学性能の双方を良好に補正するのは難し
く、従来の投影露光装置では例えば気圧や温度変化、光
吸収等による歪曲誤差が残留していたり、投影倍率誤差
を補正する際に歪曲誤差が発生したりして投影倍率誤差
と歪曲誤差の双方を完全に補正することが大変難しかっ
た。
く、従来の投影露光装置では例えば気圧や温度変化、光
吸収等による歪曲誤差が残留していたり、投影倍率誤差
を補正する際に歪曲誤差が発生したりして投影倍率誤差
と歪曲誤差の双方を完全に補正することが大変難しかっ
た。
本発明はレクチ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、投影倍率誤差と歪曲誤差の双
方を良好に補正し、高い光学性能が容易に得られる投影
露光装置の提供を目的とする。
ウエハ面上に投影する際、投影倍率誤差と歪曲誤差の双
方を良好に補正し、高い光学性能が容易に得られる投影
露光装置の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明の投影露光装置は、 （１−１）露光光で第１物体のパターンを第２物体上に
投影する投影光学系を有する投影露光装置において、該
投影光学系の光学特性を調整するための調整手段を有
し、該調整手段は、該露光光の波長を変えることにより
該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させる波長変
更手段と該投影光学系内に設けた密閉空間の気体の屈折
率を変えることにより該投影光学系の歪曲収差と投影倍
率を変化させる屈折率変更手段とを有し、該波長変更手
段と該屈折率変更手段とを用いて該投影光学系の歪曲収
差と投影倍率を調整することを特徴としている。
投影する投影光学系を有する投影露光装置において、該
投影光学系の光学特性を調整するための調整手段を有
し、該調整手段は、該露光光の波長を変えることにより
該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させる波長変
更手段と該投影光学系内に設けた密閉空間の気体の屈折
率を変えることにより該投影光学系の歪曲収差と投影倍
率を変化させる屈折率変更手段とを有し、該波長変更手
段と該屈折率変更手段とを用いて該投影光学系の歪曲収
差と投影倍率を調整することを特徴としている。
特に、 （１−１−１）前記投影光学系の周囲の気圧を検出する
気圧センサーを有し、前記調整手段が、該気圧センサー
からの信号に応じて気圧変化による該投影光学系の歪曲
収差の変化と投影倍率の変化とを補正すること。
気圧センサーを有し、前記調整手段が、該気圧センサー
からの信号に応じて気圧変化による該投影光学系の歪曲
収差の変化と投影倍率の変化とを補正すること。
（１−１−２）前記投影光学系の温度を検出する温度セ
ンサーを有し、前記調整手段が、該温度センサーからの
信号に応じて温度変化による該投影光学系の歪曲収差の
変化と投影倍率の変化とを補正すること。
ンサーを有し、前記調整手段が、該温度センサーからの
信号に応じて温度変化による該投影光学系の歪曲収差の
変化と投影倍率の変化とを補正すること。
（１−１−３）前記露光光がレーザー光であること等を
特徴としている。
特徴としている。
又、本発明の半導体素子の製造方法は、 （２−１）構成（１−１）の投影露光装置により回路パ
ターンを基板上に転写する段階を含むことを特徴として
いる。
ターンを基板上に転写する段階を含むことを特徴として
いる。
（実施例） 第１図は本発明の投影露光装置の一実施例を示す概略
図である。
図である。
第１図において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を支持するレチ
クルステージ、４は縮少型の投影レンズ系、5,6,7は各
々投影レンズ系４を構成する部分レンズ系である。８は
部分レンズ系中の外気から遮断した空間、９はレジスト
等の感材が塗布された第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アチャック、11はウエハチャ
ック10に取付けたウエハ駆動装置である。
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を支持するレチ
クルステージ、４は縮少型の投影レンズ系、5,6,7は各
々投影レンズ系４を構成する部分レンズ系である。８は
部分レンズ系中の外気から遮断した空間、９はレジスト
等の感材が塗布された第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アチャック、11はウエハチャ
ック10に取付けたウエハ駆動装置である。
ウエハ駆動装置11は例えば圧電素子等から成り、ウエ
アチャック10を投影レンズ系４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11を支持し、投影レンズ系４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。
アチャック10を投影レンズ系４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11を支持し、投影レンズ系４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。
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13からの信号に基づいて行なわれ、この
時ウエハ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。フォ
ーカス位置検出器18からの信号はマイクロプロセッサー
23へ入力される。一方、投影レンズ系４の周囲の気圧、
気温、温度の変化を検出するために気圧センサー19、温
度センサー20、湿度センサー21が設けられ、投影レンズ
系４の光吸収による温度変化を検出するためにレンズ温
度センサー22が設けられており、これら各種センサー1
9,20,21,22からの信号もマイクロプロセッサー23へ入力
される。
エハ駆動制御系13からの信号に基づいて行なわれ、この
時ウエハ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。フォ
ーカス位置検出器18からの信号はマイクロプロセッサー
23へ入力される。一方、投影レンズ系４の周囲の気圧、
気温、温度の変化を検出するために気圧センサー19、温
度センサー20、湿度センサー21が設けられ、投影レンズ
系４の光吸収による温度変化を検出するためにレンズ温
度センサー22が設けられており、これら各種センサー1
9,20,21,22からの信号もマイクロプロセッサー23へ入力
される。
又、外気から遮断したレンズ系中の空間８には空間８
内の圧力（気圧）を計測するための圧力センサー17と空
間８内の圧力を制御するための圧力制御装置14が連結さ
れている。そして圧力制御装置14にはフィルタ16Aを通
して加圧供給器16Bから定常的に一定の圧力が供給さ
れ、又排気装置15により必要に応じて排気される。空間
８内の圧力を検出する圧力センサー17からの信号もマイ
クロプロセッサー23へ入力される。
内の圧力（気圧）を計測するための圧力センサー17と空
間８内の圧力を制御するための圧力制御装置14が連結さ
れている。そして圧力制御装置14にはフィルタ16Aを通
して加圧供給器16Bから定常的に一定の圧力が供給さ
れ、又排気装置15により必要に応じて排気される。空間
８内の圧力を検出する圧力センサー17からの信号もマイ
クロプロセッサー23へ入力される。
尚、ウエハ駆動系13及び圧力制御装置14はマイクロプ
ロセッサー23からの信号により制御される。以上のうち
各要素14,15,17,23は気圧調整手段の一部を構成してい
る。
ロセッサー23からの信号により制御される。以上のうち
各要素14,15,17,23は気圧調整手段の一部を構成してい
る。
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４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投影さ
れることになる。
る照明系を示し、照明系24は波長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４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投影さ
れることになる。
本実施例では遠紫外域の波長を有するレーザー光で投
影露光を行なうために投影レンズ系４を構成する各レン
ズを波長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。
影露光を行なうために投影レンズ系４を構成する各レン
ズを波長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。
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。
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。
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
る。
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
る。
第２図は第１図のレーザー光源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
ロンなど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。
る。波長選択素子29はプリズム、グレーティング、エタ
ロンなど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。
波長選択素子駆動装置30はステップモータあるいは圧
電素子等から成り、波長選択素子駆動制御系32からの信
号に基づいて駆動する。この時波長選択素子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などの各種
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。
電素子等から成り、波長選択素子駆動制御系32からの信
号に基づいて駆動する。この時波長選択素子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などの各種
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。
本実施例では以上のようにな構成により投影レンズ系
４とは独立に、後述するようにしてレーザー光源27から
の発振波長を変化させるようにして装置全体の簡素化を
図っている。
４とは独立に、後述するようにしてレーザー光源27から
の発振波長を変化させるようにして装置全体の簡素化を
図っている。
第３図は第１図の投影レンズ系４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〜G12で示される12枚とレンズ
が光軸AXに沿って配列されて投影レンズ系４が構成され
ている。
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〜G12で示される12枚とレンズ
が光軸AXに沿って配列されて投影レンズ系４が構成され
ている。
第３図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＝１〜24）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＝１〜1
2）はレンズGi（ｉ＝１〜12）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G12
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。
示す。表−１中、Ri（ｉ＝１〜24）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＝１〜1
2）はレンズGi（ｉ＝１〜12）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G12
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−２は表−１に示した投影レンズ系において互いに
隣接するレンズ系GiとGi+1（ｉ＝１〜11）間の空間の空
気の圧力（気圧）を＋137.5mmHgだけ変化させて空気の
屈折率を変化させ、相対屈折率を1.00005としたとき
と、照明系24のレーザー光源27からの発振波長λを＋0.
1nm変化させたときの投影レンズ系の像面の像高10mmの
位置における像点の対称歪曲収差の変化に伴なうシフト
量ΔSD（以下、「対称歪曲変化量ΔSD」と称す。）と投
影倍率の変化に伴なうシフト量Δβ（以下、「投影倍率
変化量Δβ」と称す。）及び両者の比｜ΔSD/Δβ｜を
示す。尚、投影レンズ系の光軸から離れる方向に像点が
シフトしたものを正とし、投影レンズ系の光軸に近づく
方向に像点がシフトしたものを負の符号を付している。
隣接するレンズ系GiとGi+1（ｉ＝１〜11）間の空間の空
気の圧力（気圧）を＋137.5mmHgだけ変化させて空気の
屈折率を変化させ、相対屈折率を1.00005としたとき
と、照明系24のレーザー光源27からの発振波長λを＋0.
1nm変化させたときの投影レンズ系の像面の像高10mmの
位置における像点の対称歪曲収差の変化に伴なうシフト
量ΔSD（以下、「対称歪曲変化量ΔSD」と称す。）と投
影倍率の変化に伴なうシフト量Δβ（以下、「投影倍率
変化量Δβ」と称す。）及び両者の比｜ΔSD/Δβ｜を
示す。尚、投影レンズ系の光軸から離れる方向に像点が
シフトしたものを正とし、投影レンズ系の光軸に近づく
方向に像点がシフトしたものを負の符号を付している。
本実施例は表−２に基づいて空間D2i（ｉ＝１〜11）
と波長λの２種類の変数のうち波長λと他の１つ又は２
つ以上の変数としての空間の値を調整して投影倍率と歪
曲収差（以下「対称歪曲」ともいう。）の双方を調整す
るようにしたことを特長としている。
と波長λの２種類の変数のうち波長λと他の１つ又は２
つ以上の変数としての空間の値を調整して投影倍率と歪
曲収差（以下「対称歪曲」ともいう。）の双方を調整す
るようにしたことを特長としている。
今、２つの変数をX,Yとし、それぞれの変化量をΔX,
ΔＹとする。更にそれぞれの変数の表−２に対応した対
称歪曲の変化量をΔSDX，ΔSDY、投影倍率の変化量をΔ
βX，ΔβYとすると全系での対称歪曲の変化量ΔSDTOT
と投影倍率の変化量ΔβTOTは各々次式で表わすことが
できる。
ΔＹとする。更にそれぞれの変数の表−２に対応した対
称歪曲の変化量をΔSDX，ΔSDY、投影倍率の変化量をΔ
βX，ΔβYとすると全系での対称歪曲の変化量ΔSDTOT
と投影倍率の変化量ΔβTOTは各々次式で表わすことが
できる。
従ってΔX,ΔＹが次の式で与えられる。
（２）式からある歪曲誤差ΔSDTOT及び投影倍率誤差Δ
βTOTが発生した場合、空間D2i（ｉ＝１〜11）と波長λ
のうち２つの変数X,Yを選択すると（２）式からそれぞ
れの変化させるべき量ΔX,ΔＹが求まり、歪曲誤差及び
投影倍率誤差を同時に補正することが可能となる。
βTOTが発生した場合、空間D2i（ｉ＝１〜11）と波長λ
のうち２つの変数X,Yを選択すると（２）式からそれぞ
れの変化させるべき量ΔX,ΔＹが求まり、歪曲誤差及び
投影倍率誤差を同時に補正することが可能となる。
次に第１図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投
影倍率誤差と歪曲誤差の補正方法について説明する。
クル１面上のパターンをウエハ９面上に投影する際の投
影倍率誤差と歪曲誤差の補正方法について説明する。
マイクロプロセッサー23はそのメモリ内に投影レンズ
系４の投影倍率変化量ΔβTOTと歪曲変化量ΔSDTOTを求
めるための計算式がプログラムされており、各々計算式
は気圧、気温、湿度、及び投影レンズ系４の温度の予め
決めた基準値からの変動量が変数となっている。又この
メモリには上述の計算式（２）もプログラムされてお
り、ΔβTOTとΔSDTOTの値を計算式（２）に代入するこ
とにより、変数Ｘ及び変数Ｙの変化させるべき量ΔX,Δ
Ｙを求める。
系４の投影倍率変化量ΔβTOTと歪曲変化量ΔSDTOTを求
めるための計算式がプログラムされており、各々計算式
は気圧、気温、湿度、及び投影レンズ系４の温度の予め
決めた基準値からの変動量が変数となっている。又この
メモリには上述の計算式（２）もプログラムされてお
り、ΔβTOTとΔSDTOTの値を計算式（２）に代入するこ
とにより、変数Ｘ及び変数Ｙの変化させるべき量ΔX,Δ
Ｙを求める。
尚、ΔβTOTとΔSDTOTの値を気圧、気温、湿度及び投
影レンズ系４の温度変化に基づいて求める計算式は実験
により導出することができる。
影レンズ系４の温度変化に基づいて求める計算式は実験
により導出することができる。
一方、投影レンズ系４によるパターン像のフォーカス
位置は投影レンズ系４の周囲の気圧、気温、湿度及び投
影レンズ系４の温度に依存して変化し、これに加えて変
数Ｘ及び変数Ｙの設定状態にも依存して変化する。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４のフォーカス位置変動量を求めるための計算式をマ
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。
位置は投影レンズ系４の周囲の気圧、気温、湿度及び投
影レンズ系４の温度に依存して変化し、これに加えて変
数Ｘ及び変数Ｙの設定状態にも依存して変化する。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４のフォーカス位置変動量を求めるための計算式をマ
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。
マイクロプロセッサー23は気圧センサー19、温度セン
サー20、湿度センサー21、レンズ温度センサー22からの
気圧、気温、湿度、レンズ温度に対応する各信号を受け
て上述の所定の条件式に基づいて変数Ｘ及び変数Ｙの変
化させるべき量ΔX,ΔＹを求める。
サー20、湿度センサー21、レンズ温度センサー22からの
気圧、気温、湿度、レンズ温度に対応する各信号を受け
て上述の所定の条件式に基づいて変数Ｘ及び変数Ｙの変
化させるべき量ΔX,ΔＹを求める。
一方、変数Ｘ及び変数Ｙの位置検出器（波長選択素子
角度検出器31及び圧力センサー17）からの変数Ｘ及び変
数Ｙ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Ｘ及び
変数Ｙの変化させるべき量ΔX,ΔＹに対応する信号を変
数Ｘ及び変数Ｙの駆動制御系（波長選択素子駆動制御系
32及び圧力制御装置14）へ入力する。そして変数Ｘ及び
変数Ｙの各駆動制御系が各駆動装置に所定の制御信号を
与え、変数Ｘ及び変数Ｙの変化させるべき量ΔX,ΔＹの
駆動が行なわれる。この変数ΔX,ΔＹの駆動により投影
レンズ系４の周囲の気圧、気温、湿度、及び投影レンズ
系４の温度などの変動に基づくパターン像の投影倍率誤
差と歪曲誤差が補正される。
角度検出器31及び圧力センサー17）からの変数Ｘ及び変
数Ｙ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Ｘ及び
変数Ｙの変化させるべき量ΔX,ΔＹに対応する信号を変
数Ｘ及び変数Ｙの駆動制御系（波長選択素子駆動制御系
32及び圧力制御装置14）へ入力する。そして変数Ｘ及び
変数Ｙの各駆動制御系が各駆動装置に所定の制御信号を
与え、変数Ｘ及び変数Ｙの変化させるべき量ΔX,ΔＹの
駆動が行なわれる。この変数ΔX,ΔＹの駆動により投影
レンズ系４の周囲の気圧、気温、湿度、及び投影レンズ
系４の温度などの変動に基づくパターン像の投影倍率誤
差と歪曲誤差が補正される。
又、マイクロプロセッサー23は変数Ｘ及び変数Ｙの各
検出器（角度検出器31及び圧力センサー17）、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４に
よるパターン層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は所定の制御信号をウエハ駆動装置11に与え、
ウエハ駆動装置11によりウエハ９を光軸AX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を位置付
ける。
検出器（角度検出器31及び圧力センサー17）、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４に
よるパターン層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は所定の制御信号をウエハ駆動装置11に与え、
ウエハ駆動装置11によりウエハ９を光軸AX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を位置付
ける。
以上述べた動作で、パターン像の投影倍率を予め決め
た倍率に補正し、パターン像の歪曲を所定の許容範囲内
に抑えることにより、前工程でウエハ９上に形成された
パターンとパターン像とを正確に重ね合わせることがで
きる。又ウエハ９の位置とパターン像のフォーカス位置
も合致せしめられるのでウエハ９上に鮮明なパターン像
を投影することが可能になる。
た倍率に補正し、パターン像の歪曲を所定の許容範囲内
に抑えることにより、前工程でウエハ９上に形成された
パターンとパターン像とを正確に重ね合わせることがで
きる。又ウエハ９の位置とパターン像のフォーカス位置
も合致せしめられるのでウエハ９上に鮮明なパターン像
を投影することが可能になる。
本実施例ではパターン像の投影倍率及び歪曲の気圧、
気温、湿度及びレンズ温度の変動に伴なう変化を検出す
るために気圧センサー19、温度センサー20、湿度センサ
ー21、レンズ温度センサー22からの出力信号を利用して
いたが、投影レンズ系４により投影された又は現像不要
の媒体に記録されたパターン像を撮像装置で撮像し、パ
ターン像の大きさ及び形状に基づいてパターン像の投影
倍率及び歪曲誤差の変化を検出するようにしても良い。
この時現像装置をウエハステージ12に付設しておけば、
所望の時期にパターン像の投影倍率や歪曲の変化を検出
することができ、投影露光装置の構成も複雑にならな
い。
気温、湿度及びレンズ温度の変動に伴なう変化を検出す
るために気圧センサー19、温度センサー20、湿度センサ
ー21、レンズ温度センサー22からの出力信号を利用して
いたが、投影レンズ系４により投影された又は現像不要
の媒体に記録されたパターン像を撮像装置で撮像し、パ
ターン像の大きさ及び形状に基づいてパターン像の投影
倍率及び歪曲誤差の変化を検出するようにしても良い。
この時現像装置をウエハステージ12に付設しておけば、
所望の時期にパターン像の投影倍率や歪曲の変化を検出
することができ、投影露光装置の構成も複雑にならな
い。
尚、本実施例では投影倍率誤差及び歪曲誤差を補正す
る為に変数を２つ用いた場合を示したが３つ以上の変数
を用いて行っても良い。３つ以上の変数を用いる方法は
変数の駆動量に限界がある場合に等に有効である。この
時コマ収差、像面弯曲等、他収差の変動量が小さいパラ
メータを選択したり、特定の収差が相殺するような組合
せを選択すると全系の収差が良好に保たれる。
る為に変数を２つ用いた場合を示したが３つ以上の変数
を用いて行っても良い。３つ以上の変数を用いる方法は
変数の駆動量に限界がある場合に等に有効である。この
時コマ収差、像面弯曲等、他収差の変動量が小さいパラ
メータを選択したり、特定の収差が相殺するような組合
せを選択すると全系の収差が良好に保たれる。
又、本実施例において外気と遮断した空間内の空気の
気圧（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、分圧を制御して空間内の屈折率を変化
させても前述と同様の効果を得ることができる。
気圧（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、分圧を制御して空間内の屈折率を変化
させても前述と同様の効果を得ることができる。
更に第１図において外気から遮断された空間を複数
個、また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。
個、また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。
尚、気圧の制御には外気から遮断された空間の圧力を
一定に保つことも当然含まれる。
一定に保つことも当然含まれる。
（発明の効果） 本発明によれば投影光学系のレンズ系中に外気から遮
断された少なくとも１つの空間を設け、該空間内の気圧
（圧力）又は／及び気体の混合比等を変化させると共に
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
ン像の投影倍率と歪曲を正確に調整することができる。
従って投影光学系の周囲の気圧変動や温度変動等により
パターン像の投影倍率や歪曲が変化して誤差が生じて
も、パターン像の投影倍率誤差や歪曲誤差の双方を良好
に補正することができる投影露光装置を達成することが
できる。
断された少なくとも１つの空間を設け、該空間内の気圧
（圧力）又は／及び気体の混合比等を変化させると共に
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
ン像の投影倍率と歪曲を正確に調整することができる。
従って投影光学系の周囲の気圧変動や温度変動等により
パターン像の投影倍率や歪曲が変化して誤差が生じて
も、パターン像の投影倍率誤差や歪曲誤差の双方を良好
に補正することができる投影露光装置を達成することが
できる。
第１図は本発明の投影露光装置の一実施例を示す概略
図、第２図は第１図のレーザー光源の説明図、第３図は
第１図の投影レンズ系の具体的なレンズ構成を示すレン
ズ断面図である。 図中、１はレチクル、２はレチクルチャック、３はレチ
クルステージ、４は投影レンズ系、5,6,7は部分レンズ
系、８は外気から遮断した空間、９はウエハ、10はウエ
ハチャック、11はウエハ駆動装置、12はウエハステー
ジ、13はウエハ駆動制御系、14は圧力制御装置、15は排
気装置、16Aはフィルタ、16Bは加圧供給器、17は圧力セ
ンサー、18はフォーカス位置検出器、19は気圧せンサ
ー、20は温度せンサー、21は湿度せンサー、22はレンズ
温度せンサー、23はマイクロプロセッサ、24は照明系、
25はコンデンサーレンズ、26はミラー、27はレーザー光
源、28はレーザー共振器、29は波長選択素子、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る。
図、第２図は第１図のレーザー光源の説明図、第３図は
第１図の投影レンズ系の具体的なレンズ構成を示すレン
ズ断面図である。 図中、１はレチクル、２はレチクルチャック、３はレチ
クルステージ、４は投影レンズ系、5,6,7は部分レンズ
系、８は外気から遮断した空間、９はウエハ、10はウエ
ハチャック、11はウエハ駆動装置、12はウエハステー
ジ、13はウエハ駆動制御系、14は圧力制御装置、15は排
気装置、16Aはフィルタ、16Bは加圧供給器、17は圧力セ
ンサー、18はフォーカス位置検出器、19は気圧せンサ
ー、20は温度せンサー、21は湿度せンサー、22はレンズ
温度せンサー、23はマイクロプロセッサ、24は照明系、
25はコンデンサーレンズ、26はミラー、27はレーザー光
源、28はレーザー共振器、29は波長選択素子、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る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−30411（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−88317（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−228658（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−81019（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−66510（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−181520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−82527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−10624（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−213341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−296514（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−258414（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−241329（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−32613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−111529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−67036（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−262421（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−214334（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−256636（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (5)
- 【請求項１】露光光で第１物体のパターンを第２物体上
に投影する投影光学系を有する投影露光装置において、
該投影光学系の光学特性を調整するための調整手段を有
し、該調整手段は、該露光光の波長を変えることにより
該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させる波長変
更手段と該投影光学系内に設けた密閉空間の気体の屈折
率を変えることにより該投影光学系の歪曲収差と投影倍
率を変化させる屈折率変更手段とを有し、該波長変更手
段と該屈折率変更手段とを用いて該投影光学系の歪曲収
差と投影倍率を調整することを特徴とする投影露光装
置。 - 【請求項２】前記投影光学系の周囲の気圧を検出する気
圧センサーを有し、前記調整手段が、該気圧センサーか
らの信号に応じて気圧変化による該投影光学系の歪曲収
差の変化と投影倍率の変化とを補正することを特徴とす
る請求項１項記載の投影露光装置。 - 【請求項３】前記投影光学系の温度を検出する温度セン
サーを有し、前記調整手段が、該温度センサーからの信
号に応じて温度変化による該投影光学系の歪曲収差の変
化と投影倍率の変化とを補正することを特徴とする請求
項１記載の投影露光装置。 - 【請求項４】前記露光光がレーザー光であることを特徴
とする請求項１乃至３記載の投影露光装置。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項記載の投影
露光装置により回路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半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2136830A JP2897346B2 (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2136830A JP2897346B2 (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0430412A JPH0430412A (ja) | 1992-02-03 |
| JP2897346B2 true JP2897346B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=15184502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2136830A Expired - Lifetime JP2897346B2 (ja) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2897346B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3445045B2 (ja) * | 1994-12-29 | 2003-09-08 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| JP3402850B2 (ja) * | 1995-05-09 | 2003-05-06 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| JP3278407B2 (ja) | 1998-02-12 | 2002-04-30 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
| WO2002037545A1 (fr) * | 2000-10-31 | 2002-05-10 | Nikon Corporation | Procede et systeme d'exposition |
| NL2008186A (en) * | 2011-03-14 | 2012-09-17 | Asml Netherlands Bv | Projection system, lithographic apparatus and device manufacturing method. |
| CN117389029B (zh) * | 2023-12-13 | 2024-03-05 | 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 | 一种高精度激光束指向与相位调控装置及方法 |
-
1990
- 1990-05-25 JP JP2136830A patent/JP2897346B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0430412A (ja) | 1992-02-03 |
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