JPH043662B2 - - Google Patents
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- JPH043662B2 JPH043662B2 JP58187866A JP18786683A JPH043662B2 JP H043662 B2 JPH043662 B2 JP H043662B2 JP 58187866 A JP58187866 A JP 58187866A JP 18786683 A JP18786683 A JP 18786683A JP H043662 B2 JPH043662 B2 JP H043662B2
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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
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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を高精度を維持し得
る投影光学装置及びその方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field of the Invention) The present invention relates to a projection optical device and method thereof that can maintain high accuracy in the magnification of a projection optical system.
(発明の背景)
縮小投影型露光装置(以下ステツパと呼ぶ)は
近年超LSI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、それに伴つてマツチング精度の向上に対する
ニーズも強くなつてきている。従つて投影倍率を
所定の値に保つ必要性はきわめて高くなつてきて
いる。現在投影光学系の倍率は装置の設置時に調
整することにより倍率誤差が一応無視できる程度
になつている。しかしながら、装置の稼動時にお
ける僅かな温度変化やクリーンルーム内の僅かな
気圧変動等、環境条件が変化しても倍率誤差が生
じないようにしたいという要求が高まつている。(Background of the invention) Reduction projection exposure devices (hereinafter referred to as steppers) have been introduced to many VLSI production sites in recent years and have brought great results, but one of their important performances is overlay matching accuracy. It will be done. Among the factors that affect this matching accuracy, an important one is the magnification error of the projection optical system. The size of patterns used in VLSIs is becoming smaller and smaller year by year, and the need for improved matching accuracy is also growing. Therefore, the need to maintain the projection magnification at a predetermined value has become extremely high. Currently, the magnification of the projection optical system is adjusted at the time of installation of the apparatus, so that the magnification error can be ignored. However, there is an increasing demand to prevent magnification errors from occurring even when environmental conditions change, such as slight temperature changes during operation of the device or slight pressure fluctuations in a clean room.
種々の実験をした結果、投影レンズの投影倍率
Yは大気圧PA、大気の温度TA、レンズの温度
TLの関数であり関数fによつて、
Y=f(PA、TA、TL) ……(1)
であることが判明し、また投影レンズの結像面位
置Fも関数gによつて、
F=g(PA、TA、TL) ……(2)
であることが判明した。一方、この種の露光装置
は±0.1℃以内の温度変動しか許さないようなク
リーンルームに設置されるのが普通であるが、場
合によつては±1℃程度の温度変動が生じてしま
うクリーンルームに設置されることがある。ま
た、クリーンルームは大気圧に対して密封されて
いることはないので投影レンズの圧力は大気圧に
ともなつて変動する。更に、この種の露光装置で
は回路パターンをウエハ上のフオトレジストに転
写するために強力なエネルギーをもつた露光々を
使用するためにレンズ温度が上昇してしまう。従
つて、露光装置は投影レンズの光学特性(投影倍
率、結像面位置)の変動要因をもつた環境の中に
設置されているといえる。 As a result of various experiments, the projection magnification Y of the projection lens is determined by atmospheric pressure PA, atmospheric temperature TA, and lens temperature.
According to the function f, which is a function of TL, it turns out that Y=f(PA, TA, TL) ...(1), and the position F of the imaging plane of the projection lens is also determined by the function g, F =g(PA, TA, TL)...(2) It turned out that. On the other hand, this type of exposure equipment is normally installed in a clean room that only allows temperature fluctuations within ±0.1°C, but in some cases, it is installed in clean rooms where temperature fluctuations of about ±1°C occur. It may be installed. Furthermore, since the clean room is not sealed against atmospheric pressure, the pressure of the projection lens fluctuates with the atmospheric pressure. Furthermore, in this type of exposure apparatus, the lens temperature increases because exposure light with strong energy is used to transfer the circuit pattern to the photoresist on the wafer. Therefore, it can be said that the exposure apparatus is installed in an environment where the optical characteristics (projection magnification, image plane position) of the projection lens vary.
そこで、露光装置を恒温、恒圧室に収納するこ
とが考えられるが、この方法では恒温、恒圧室が
大掛りなものになつてしまい実際のIC生産現場
には適さない。 Therefore, it is conceivable to house the exposure equipment in a constant temperature and constant pressure chamber, but this method would require a constant temperature and constant pressure chamber to become large-scale, making it unsuitable for actual IC production sites.
(発明の目的)
本発明は以上の欠点を解決するもので、露光装
置を大型化することなく投影レンズの光学特性を
一定にすることができる露光装置を提供すること
を目的とする。(Object of the Invention) The present invention solves the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can make the optical characteristics of a projection lens constant without increasing the size of the exposure apparatus.
(発明の概要)
本発明は、投影レンズ室内に温度及び圧力を制
御された気体を流し、露光エネルギーによる投影
レンズの熱的変化を防ぐと共に、大気圧や外気温
の変化に対しては、これをモニターして、流入気
体の圧力を制御することにより、投影倍率又は結
像位置の安定化を行つたものである。(Summary of the Invention) The present invention prevents thermal changes in the projection lens due to exposure energy by flowing gas with controlled temperature and pressure into the projection lens chamber, and also prevents thermal changes in the projection lens from changes in atmospheric pressure and outside temperature. The projection magnification or imaging position is stabilized by monitoring the pressure of the inflowing gas and controlling the pressure of the inflowing gas.
(実施例)
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第
1図は本発明の実施例の説明図である。第1図に
おいて、投影レンズ1は、レチクル(マスク)R
に形成された原画パターン(例えば、集積回路の
パターン)をウエハW上に投影するためのもので
ある。照明装置2によつて照明された原画パター
ンの光像は、投影レンズ1によつてウエハW上に
結像される。ウエハWを二次元移動するためのス
テージ3はウエハホルダ3aを備えている。ウエ
ハホルダ3aはウエハを真空吸着するとともに該
ウエハを投影レンズ1の光軸方向に上下動可能で
ある。ステージ駆動部SDはステージ3を二次元
駆動し、またウエハホルダを上下方向に駆動す
る。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described based on Examples. FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a projection lens 1 includes a reticle (mask) R
This is for projecting an original pattern (for example, an integrated circuit pattern) formed on the wafer W onto the wafer W. An optical image of the original pattern illuminated by the illumination device 2 is formed onto the wafer W by the projection lens 1. A stage 3 for two-dimensionally moving the wafer W includes a wafer holder 3a. The wafer holder 3a vacuum-chucks the wafer and can move the wafer up and down in the optical axis direction of the projection lens 1. The stage drive unit SD drives the stage 3 two-dimensionally and also drives the wafer holder in the vertical direction.
投影レンズ1は、レンズバレル1aと所定の間
隙(空気室)をおいて配置された複数のレンズ
L1,L2,L3,L4及びL5から成る。レンズL1とL2
との間の第1間隙8は通気孔7を介してレンズバ
レル1aの外部に開放されている。レンズL2と
L3との間の第2間隙10は通気孔9を介して第
1間隙8と連通されている。レンズL3とL4との
間の間隙12は通気孔11を介して第2間隙10
と連通されている。レンズL4とL5との間の第4
間隙14は通気孔13を介して第3間隙12と連
通されている。第4間隙14は通気孔15を介し
てレンズバレル1aの外部に接続されている。こ
れら通気孔9,11,13は例えばレンズ支持率
にあけられている。また、第1〜第4間隙8,1
0,12,14は通気孔7,15を除いてはレン
ズバレル1aの外部と遮断するよう封止されてい
るものとする。 The projection lens 1 includes a lens barrel 1a and a plurality of lenses arranged at a predetermined gap (air chamber).
It consists of L 1 , L 2 , L 3 , L 4 and L 5 . Lens L 1 and L 2
A first gap 8 between the lens barrel 1a and the lens barrel 1a is opened to the outside of the lens barrel 1a through a ventilation hole 7. with lens L 2
A second gap 10 between L 3 and L 3 is communicated with the first gap 8 via a ventilation hole 9 . The gap 12 between lenses L 3 and L 4 is connected to the second gap 10 through the ventilation hole 11.
It is communicated with. The fourth between lenses L 4 and L 5
The gap 14 is communicated with the third gap 12 via the ventilation hole 13. The fourth gap 14 is connected to the outside of the lens barrel 1a via a ventilation hole 15. These ventilation holes 9, 11, and 13 are formed, for example, at the lens support ratio. In addition, the first to fourth gaps 8, 1
0, 12, and 14 are sealed so as to be isolated from the outside of the lens barrel 1a, except for the ventilation holes 7 and 15.
空気供給源ASからの空気は、防塵用HEPAフ
イルター等のフイルター5によつて塵埃を取り除
かれた後、流量調節用の第1制御バルブ6に供給
される。制御バルブ6によつて流量調節された空
気は管PP1、通気孔7を介して第1間隙8に流
入する。第4レンズ室14は通気孔15、管PP
2を介して流量調節用の第2制御バルブ16に接
続される。第2制御バルブ16は排気装置17と
接続されている。そのため、空気供給源ASから
供給された空気は第1制御バルブ6で流量調節を
受けた後第1間隙8から第4間隙14へと流れ、
次に第2制御バルブ16で流量調節を受けて排気
装置17によつて外界へ排出される。このとき、
第1及び第2制御バルブ6,16が空気の流れに
対して与える抵抗値に応じてレンズバレル1a内
の(第1ないし第4間隙8,10,12,14内
の)圧力を調節することができる。圧力検出器2
0はレンズバレル1a内の圧力を検出するもの
で、例えば第4間隙14内の圧力を検出してい
る。温度検出器21はレンズ温度、例えばレンズ
L5の温度を検出する。環境センサー19は空気
の屈折率を決定する外界の圧力(大気圧)及び大
気の温度を検出する。マイクロコンピユータ
(CPU)18は圧力検出器20、温度検出器21
及び環境センサー19の出力をインターフエース
IFを介して読み出す。またCPU18はインター
フエースIFを介して照明装置2、第1及び第2
制御バルブ6,16、及びステージ駆動部SDを
制御する。 Air from the air supply source AS is supplied to a first control valve 6 for flow rate adjustment after dust is removed by a filter 5 such as a dust-proof HEPA filter. Air whose flow rate is regulated by the control valve 6 flows into the first gap 8 via the pipe PP1 and the vent hole 7. The fourth lens chamber 14 has a ventilation hole 15 and a pipe PP
2 to a second control valve 16 for flow rate adjustment. The second control valve 16 is connected to an exhaust device 17. Therefore, the air supplied from the air supply source AS flows from the first gap 8 to the fourth gap 14 after being adjusted in flow rate by the first control valve 6.
Next, the flow rate is adjusted by the second control valve 16, and the gas is discharged to the outside world by the exhaust device 17. At this time,
Adjusting the pressure within the lens barrel 1a (in the first to fourth gaps 8, 10, 12, 14) according to the resistance values that the first and second control valves 6, 16 give to the air flow. I can do it. Pressure detector 2
0 detects the pressure within the lens barrel 1a, for example, detects the pressure within the fourth gap 14. The temperature detector 21 measures the lens temperature, e.g.
Detect the temperature of L 5 . The environmental sensor 19 detects the external pressure (atmospheric pressure) and the temperature of the atmosphere, which determine the refractive index of the air. The microcomputer (CPU) 18 has a pressure detector 20 and a temperature detector 21
and interface the output of the environmental sensor 19.
Read via IF. The CPU 18 also controls the lighting device 2, the first and second lights via the interface IF.
Controls the control valves 6 and 16 and the stage drive unit SD.
さて、キーボードKBから作動開始指令を入力
すると(ステツプP1)、CPU18は照明装置2、
空気供給源AS、排気装置17、及びステージ駆
動部SDを次のように動作される。先ず、照明装
置2内の水銀ランプを点灯させ(ステツプP2)、
次に空気供給源AS及び排気装置17を作動して
空気を第1間隙8から第4間隙14へと流通させ
る(ステツプP3)。次にレチクルRを位置決め、
つまりアライメントし(ステツプP4)、ステージ
駆動部SDに指令を送つて、ウエハWの局所領域
S1(第2図示)にレチクルRの回路パターンが
結像されるようにステージ3を駆動する(ステツ
プP5)。次に、照明装置内のシヤツタを開放して
ウエハW上に塗布されたフオトレジストを感光さ
せ、所定時間経過するとシヤツタを閉成する(ス
テツプP6)。以後、局所領域S2からS11まで
同様の動作が行われるようにステージ3を移動さ
せてはシヤツタを開閉する(ステツプアンドリー
ピート露光動作)。そして、この動作がN回(第
2図に示したウエハでは11回)繰り返されたこと
を検出すると(ステツプP7)、ステージ3をウエ
ハ交換位置へと移動してウエハを交換する(ステ
ツプP8)。以下、ウエハの枚数に応じて同様の動
作を繰り返し(ステツプP9)し、所定枚数の露
光が終つたなら動作を終了する(ステツプP10)。
第3図にこの動作ステツプのフローチヤートを示
す。 Now, when an operation start command is input from the keyboard KB (step P1), the CPU 18
The air supply source AS, exhaust device 17, and stage drive unit SD are operated as follows. First, turn on the mercury lamp in the lighting device 2 (step P2),
Next, the air supply source AS and the exhaust device 17 are operated to cause air to flow from the first gap 8 to the fourth gap 14 (step P3). Next, position the reticle R,
That is, alignment is performed (step P4), and a command is sent to the stage drive unit SD to drive the stage 3 so that the circuit pattern of the reticle R is imaged on the local area S1 (shown in the second diagram) of the wafer W (step P5). ). Next, the shutter in the illumination device is opened to expose the photoresist coated on the wafer W, and after a predetermined period of time, the shutter is closed (step P6). Thereafter, the stage 3 is moved and the shutter is opened and closed so that similar operations are performed from local area S2 to S11 (step-and-repeat exposure operation). When it is detected that this operation has been repeated N times (11 times for the wafer shown in Figure 2) (step P7), the stage 3 is moved to the wafer exchange position and the wafer is exchanged (step P8). . Thereafter, the same operation is repeated according to the number of wafers (step P9), and when a predetermined number of wafers have been exposed, the operation is ended (step P10).
FIG. 3 shows a flowchart of this operational step.
このようなステツプアンドリピート露光動作中
に投影レンズ1に入射する露光々のエネルギーの
一部はレンズL1〜L5に吸収されることになる。
一方、この間空気供給源ASからは空気が送り込
まれているのでレンズL1〜L5は空冷されること
になる。しかし、空冷用の空気の温度とレンズの
温度とを完全に一致させることはできないので、
投影レンズの倍率変動を完全に抑えることは難し
い。また、露光装置が設置されるクリーンルーム
の温度が±1℃位に変動する場合には空冷用の空
気の温度も変動するので、これも倍率変動の原因
となる(尚、この原因は空冷用の空気温度を常時
一定にすれば解決できる)。更に、大気圧変動等
により空気の屈折率が変化するとレチクルRから
ウエハWへ至る光学系の光学特性が変化し、これ
も倍率変動の原因となる。 During such a step-and-repeat exposure operation, a portion of the exposure energy incident on the projection lens 1 is absorbed by the lenses L1 to L5 .
On the other hand, since air is being sent from the air supply source AS during this time, the lenses L 1 to L 5 are air-cooled. However, since it is not possible to perfectly match the temperature of the air for cooling and the temperature of the lens,
It is difficult to completely suppress variations in magnification of a projection lens. Additionally, if the temperature of the clean room where the exposure equipment is installed fluctuates by about ±1°C, the temperature of the cooling air will also fluctuate, which can also cause magnification fluctuations. (This can be solved by keeping the air temperature constant.) Furthermore, if the refractive index of air changes due to changes in atmospheric pressure or the like, the optical characteristics of the optical system from the reticle R to the wafer W change, which also causes a change in magnification.
第1図のようにレンズバレル1aを密封する
と、投影倍率及び結像面位置は次のように変動す
る。即ち、投影倍率Yは大気圧PA、大気の温度
TA、レンズの温度TL、及びレンズバレル1a
の内圧(第1ないし第4間隙の内圧)PLの関数
であり、関数f1を用いて、
Y=f1(PA,TA,TL,PL) ……(3)
と表わすことができる。この(3)式で表わされる状
態から大気圧が△PA、大気温度がTA、レンズ
の温度が△TL、及びレンズバレルの内圧が△PL
だけ変化したとすると、それぞれの変化量が小さ
い場合は係数C1,C2,C3,C4を用いて、投影倍
率の変化△Yは
△Y=C1・△PA+C2△TA+C3
・△TL+C4・△PL ……(4)
と近似できる。係数C1〜C4は予め測定するか又
は計算によつて求めておく。従つて、このときに
倍率変化を零、即ち△Y=0とするには、レンズ
バレルの内圧を
△PL′=−(C1△PA+C2△TA
+C3△TL)/C4 ……(5)
だけ変化させればよいことが解る。 When the lens barrel 1a is sealed as shown in FIG. 1, the projection magnification and the imaging plane position vary as follows. That is, the projection magnification Y is the atmospheric pressure PA, the atmospheric temperature
TA, lens temperature TL, and lens barrel 1a
It is a function of the internal pressure (internal pressure of the first to fourth gaps) PL, and using the function f 1 , it can be expressed as Y=f 1 (PA, TA, TL, PL) (3). From the state expressed by equation (3), the atmospheric pressure is △PA, the atmospheric temperature is TA, the lens temperature is △TL, and the internal pressure of the lens barrel is △PL.
If the amount of each change is small, use the coefficients C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 to calculate the change in projection magnification △Y as △Y=C 1・△PA+C 2 △TA+C 3・It can be approximated as △TL+C 4・△PL ……(4). The coefficients C 1 to C 4 are measured or calculated in advance. Therefore, in order to make the magnification change zero, that is, △Y=0, the internal pressure of the lens barrel should be △PL'=-(C 1 △PA+C 2 △TA +C 3 △TL)/C 4 ...( It turns out that you only need to change 5).
次に、結像面位置Fは関数g1を用いて、
F=g1(PA,TA,TL,PL) ……(6)
と表わされる。(4)式同様に前述の圧力、温度の微
小変化に対しては
△F=C5・△PA+C6・△TA
+C7・△TL+C8・△PL ……(7)
と近似できる。ここに係数C5〜C8は予め測定す
るか計算によつて求めておく。従つて、この結像
面位置の変化が投影レンズの焦点深度に比べて無
視できない場合には、投影レンズ1とウエハWの
間隔を変えて、良好な結像がウエハ上で得られる
ようにする。 Next, the imaging plane position F is expressed using the function g 1 as F=g 1 (PA, TA, TL, PL) (6). Similarly to equation (4), the above-mentioned minute changes in pressure and temperature can be approximated as △F=C 5・△PA+C 6・△TA +C 7・△TL+C 8・△PL ……(7). Here, the coefficients C 5 to C 8 are measured or calculated in advance. Therefore, if the change in the position of the image plane cannot be ignored compared to the depth of focus of the projection lens, the distance between the projection lens 1 and the wafer W is changed to obtain good image formation on the wafer. .
CPU18は、ステツプP1で露光装置の作動開
始指令がキーボードKBから入力されると、大気
圧記憶用のメモリ(CPU18に内蔵)のM1番地
をゼロにリセツトし(ステツプP21)、次に大気
の温度記憶用のメモリのM2番地をゼロにリセツ
トし(ステツプP22)、次にレンズ温度記憶用の
メモリのM3番地をゼロにリセツトし(ステツプ
P23)、そしてレンズバレル1aの内圧記憶用の
メモリのM4番地をゼロにリセツトする(ステツ
プP24)。引き続いて、環境センサー19からの
大気圧検出々力を演算用レジスタ(CPU18内
蔵)のP1番地に書き込み(ステツプP25)、次に
環境センサー19からの大気の温度検出々力をレ
ジスタのR2番地に書き込み(ステツプP26)、温
度検出器21からのレンズ温度検出々力をレジス
タのR3番地に書き込み(ステツプP27)、そして、
圧力検出器20からのレンズバレル1aの内圧を
レジスタのR4番地に書き込み(ステツプP28)。
これが終ると、レジスタのR1番地のデータから
メモリのM1番地のデータを減算して、△PAを求
めて、メモリのM5番地に書き込み(ステツプ
P29)、次にレジスタR2番地のデータからメモリ
のM2番地のデータを減算して△TAを求めてメ
モリのM6番地に書き込み(ステツプP30)、次に
レジスタのR3番地のデータからメモリのM3番地
のデータを減算して△TLを求めてメモリのM7番
地に書き込み(ステツプP31)、そしてレジスタ
のR4番地のデータからメモリのM4番地のデータ
を減算して△PLを求めてメモリのM8番地に書き
込む(ステツプP32)。続いてレジスタのR1番地
のデータをメモリのM1番地に書き込み(ステツ
プP33)、次にレジスタのR2番地のデータをメモ
リのM2番地に書き込み(ステツプP34)、次にレ
ジスタのR3番地のデータをメモリのM3番地に書
き込み(ステツプP35)、そしてレジスタのR4番
地のデータをメモリのM4番地に書き込む(ステ
ツプP36)。これが終了するとタイマー回路TCに
よつて所定時間tsを計時する(ステツプP37)。こ
の時間は気圧及び温度をサンプリングするサンプ
リング周期を決める。 When the command to start operating the exposure apparatus is input from the keyboard KB in step P1, the CPU 18 resets address M1 of the memory for storing atmospheric pressure (built into the CPU 18) to zero (step P21), and then resets the atmospheric pressure memory to zero. Address M2 of the memory for storage is reset to zero (step P22), then address M3 of the memory for lens temperature storage is reset to zero (step P22).
P23), and address M4 of the memory for storing the internal pressure of the lens barrel 1a is reset to zero (step P24). Subsequently, the atmospheric pressure detection force from the environmental sensor 19 is written to address P1 of the calculation register (built-in CPU 18) (step P25), and then the atmospheric temperature detection force from the environment sensor 19 is written to address R2 of the register. write (step P26), write the lens temperature detection force from the temperature detector 21 to address R3 of the register (step P27), and
Write the internal pressure of the lens barrel 1a from the pressure detector 20 to address R4 of the register (step P28).
When this is completed, subtract the data at address M1 in memory from the data at address R1 in the register to find △PA, and write it to address M5 in memory (step
P29), then subtract the data at address M2 of the memory from the data at address R2 of the register to find △TA and write it to address M6 of the memory (step P30), then subtract the data at address M3 of the memory from the data at address R3 of the register. Subtract the data to find △TL and write it to memory address M7 (step P31), then subtract the data at memory address M4 from the data at register R4 to find △PL and write it to memory address M8. Write (Step P32). Next, write the data at address R1 of the register to address M1 in memory (step P33), then write the data at address R2 of the register to address M2 in memory (step P34), and then write the data at address R3 of the register to memory. The data at address M3 of the register is written (step P35), and the data at address R4 of the register is written to address M4 of the memory (step P36). When this is completed, the timer circuit TC measures a predetermined time ts (step P37). This time determines the sampling period for sampling pressure and temperature.
次に、メモリのM5〜M8番地のデータを読み取
つて(ステツプP38)、(4)式、(5)式から△PL′を計
算し(ステツプP39)、その結果に応じて第1及
び第2制御バルブ6,16を制御してレンズバレ
ル1aの内圧を上下させる(ステツプP40)。こ
のとき第1及び第2制御バルブ6,16は独立し
て制御され、レンズバレル内への空気の流入量を
単位時間当り定量以上にするとともに、この条件
の中で空気に対する抵抗値を独立に加減して、△
Y=0となるようにレンズバレルの内圧を上下す
る。この動作が終るとCPU18はメモリのM5〜
M8番地のデータを再び読み出して(ステツプ
P41)、(7)式から△Fを計算する(ステツプP42)。
そして、△Fが投影レンズ1の焦点深度と比較し
て無視し得るかどうかを定数αと△Fとの比較か
ら判別する(ステツプP43)。この判別の結果△
F>αならば結像面位置変動が無視し得ないので
ステージ駆動部SDを介してウエハホルダ3aを
上下移動させる。一方△F<αならばステツプ
P45へジヤンプする。ステツプP45ではタイマー
回路TCが時間tsを計時したかどうかを監視して
おり、tsが経過するとステツプP25へ戻る。ここ
で時間tsは第1及び第2制御バルブの作動時間
と、ステージ駆動部SDの作動時間とを確保でき
るように設定してある。第4図に、この動作のフ
ローチヤートを示す。 Next, the data at addresses M5 to M8 in the memory is read (step P38), △PL' is calculated from equations (4) and (5) (step P39), and the first and second The control valves 6 and 16 are controlled to increase or decrease the internal pressure of the lens barrel 1a (step P40). At this time, the first and second control valves 6 and 16 are independently controlled to make the amount of air flowing into the lens barrel more than a fixed amount per unit time, and to independently control the resistance value to the air under these conditions. Adjust, △
The internal pressure of the lens barrel is increased or decreased so that Y=0. When this operation is finished, the CPU 18 will move from memory M5 to
Read the data at address M8 again (step
P41), calculate ΔF from equation (7) (step P42).
Then, it is determined whether ΔF can be ignored compared to the depth of focus of the projection lens 1 by comparing the constant α and ΔF (step P43). The result of this determination is △
If F>α, the fluctuation in the position of the imaging plane cannot be ignored, so the wafer holder 3a is moved up and down via the stage drive unit SD. On the other hand, if △F<α, step
Jump to P45. In step P45, the timer circuit TC monitors whether the time ts has been counted, and when ts has elapsed, the process returns to step P25. Here, the time ts is set so as to ensure the operating time of the first and second control valves and the operating time of the stage drive unit SD. FIG. 4 shows a flowchart of this operation.
次に、第5図を用いて本発明の第2の実施例に
ついて説明する。第2の実施例では、フイルター
5及び制御バルブ6を通過した空気は枝分れした
管PP1′を介して第1〜第4間隙8,10,1
2,及び14に並列に供給され、そして、枝分れ
した管PP2′を介して排出する構成をとつてお
り、この点に関してのみ、第1の実施例の直列式
の配管と異なつている。第1の実施例においては
第2の実施例より少ない流量で同程度の温度安定
化が達成できるという特徴があるが、流量に制限
のない場合は、第2の実施例の方が、流体に対す
る抵抗が小さくて、レンズの温度安定化に有利で
ある。 Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. In the second embodiment, the air passing through the filter 5 and the control valve 6 passes through the branched pipe PP1' to the first to fourth gaps 8, 10, 1.
2 and 14 in parallel, and is discharged via a branched pipe PP2', differing only in this respect from the serial piping of the first embodiment. The first embodiment has the characteristic that the same level of temperature stabilization can be achieved with a smaller flow rate than the second embodiment, but when there is no restriction on the flow rate, the second embodiment has a better effect on the fluid. The resistance is small, which is advantageous for stabilizing the temperature of the lens.
以上、第1と第2の実施例においては排気装置
17によつて排気することにより空気を流してい
るが、コンプレツサー又はブロアにより、フイル
ター5の空気を送り込んでもよいし、また、高圧
ボンベからの気体又は液体化又は固体化された気
体を再び気体に戻して温度を望む値にして用いて
もよい。 As described above, in the first and second embodiments, air is flowed by exhausting the air with the exhaust device 17, but air may be fed into the filter 5 with a compressor or blower, or air may be fed with air from a high-pressure cylinder. A gas or a liquefied or solidified gas may be returned to a gas and the temperature may be adjusted to a desired value for use.
尚、本発明において流す気体として空気が最も
使い易いが、他の気体例えばN2、He、CO2、フ
レオンガス等を用いてもよい。 Note that although air is most easily used as the gas to be flowed in the present invention, other gases such as N 2 , He, CO 2 , Freon gas, etc. may also be used.
また、以上の実施例の説明においては、流す気
体に放出するものとしたが、放出せずに再びフイ
ルター5に流入させるようにしてもよい。この場
合には気体の流れる径路に熱交換器を入れること
が必要である。 Furthermore, in the description of the above embodiment, it is assumed that the gas is released into the flowing gas, but it may be made to flow into the filter 5 again without being released. In this case, it is necessary to insert a heat exchanger in the path through which the gas flows.
また、以上の実施例では、第1制御バルブ6に
流入する気体の圧力よりも該バルブから流出する
気体の圧力の方が低くなり、その結果断熱膨張に
より気体の温度が低下するのでレンズの熱吸収効
果が増加する(冷却効果が高くなる)。 In addition, in the above embodiment, the pressure of the gas flowing out from the first control valve 6 is lower than the pressure of the gas flowing into the first control valve 6, and as a result, the temperature of the gas decreases due to adiabatic expansion, so the lens heats up. Increased absorption effect (higher cooling effect).
第6図に、流量調節用の制御バルブの具体例を
示す。基体31中の通路PP10から入つた気体
はニードル弁32によつて、抵抗を受けるととも
に流量を制御されて通路PP11から出てゆく。
ニードル弁32にはラツク32aが設けられてお
り、モータ等によつてピニオン33を回転すると
上下動する。これによつて気体に対する抵抗と流
量を調節することができる。 FIG. 6 shows a specific example of a control valve for flow rate adjustment. The gas entering from the passage PP10 in the base body 31 is subjected to resistance and the flow rate is controlled by the needle valve 32, and then exits from the passage PP11.
The needle valve 32 is provided with a rack 32a, which moves up and down when a pinion 33 is rotated by a motor or the like. This allows the resistance to gas and the flow rate to be adjusted.
(発明の効果)
以上のような本発明によれば、露光用の放射エ
ネルギーが投影レンズを通過する時に、レンズに
よつて吸収されて、投影倍率や結像面位置等の光
学特性に与える影響を大幅に軽減できる。更にレ
ンズバレル内の気圧(間隙の気圧)を制御するこ
とにより大気圧や外部温度の変動に起因した投影
レンズの光学特性の変動も防止できる。(Effects of the Invention) According to the present invention as described above, when radiant energy for exposure passes through a projection lens, it is absorbed by the lens, and its influence on optical characteristics such as projection magnification and image plane position is reduced. can be significantly reduced. Furthermore, by controlling the air pressure inside the lens barrel (air pressure in the gap), it is possible to prevent fluctuations in the optical characteristics of the projection lens due to fluctuations in atmospheric pressure or external temperature.
また、本発明によればレンズの冷却効果が高い
ので単位時間あたりの露光量を増加しても良好な
光学特性を維持できる。そのため例えば水銀ラン
プの照度を増大して1回当りの露光時間を短縮す
ること等が可能になるのでスループツトを上げる
ことができる。更に本発明によれば、レンズバレ
ル内に気体を流すことによつてレンズを冷却して
いるが、完全に気体の温度までレンズを冷却でき
ない場合であつても、レンズバレル内の圧力を制
御することによつて光学特性の変動を補正でき
る。 Further, according to the present invention, since the lens cooling effect is high, good optical characteristics can be maintained even if the exposure amount per unit time is increased. Therefore, for example, it is possible to increase the illuminance of the mercury lamp and shorten the exposure time per exposure, thereby increasing the throughput. Further, according to the present invention, the lens is cooled by flowing gas into the lens barrel, but even if the lens cannot be completely cooled to the temperature of the gas, the pressure inside the lens barrel can be controlled. This makes it possible to correct variations in optical properties.
第1図は本発明の第1実施例の説明図である。
第2図はウエハの局所露光領域と露光順序を示す
図である。第3図及び第4図は、第1実施例の動
作を示すフローチヤートである。第5図は本発明
の第2実施例の説明図である。第6図は流量調節
用の制御バルブの具体例を示す図である。
(主要部分の符号) 1……投影レンズ、1a
……レンズバレル、AS……空気供給源、7,9,
11,13,15……通気孔、6,16……制御
バルブ、17……排気装置、18……マイクロコ
ンピユータ。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the local exposure area of the wafer and the exposure order. 3 and 4 are flowcharts showing the operation of the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing a specific example of a control valve for flow rate adjustment. (Signs of main parts) 1... Projection lens, 1a
... Lens barrel, AS ... Air supply source, 7,9,
11, 13, 15...Vent hole, 6, 16...Control valve, 17...Exhaust device, 18...Microcomputer.
Claims (1)
を介して感光基板上に所定の結像特性で投影露光
する装置において、 前記投影光学系を構成する少なくとも1カ所以
上の光学素子間の空間を外気から遮蔽するととも
に、該空間内に制御された気体を供給するための
通気孔を有する鏡筒と; 前記通気孔を介して前記空間内に制御された流
量の気体を供給する流量調節手段と; 前記空間内の圧力を検出する圧力検出器と; 前記結像特性の変動を引き起こす大気圧変化と
装置内の温度変化とを検知する検知手段と; 該検知手段により検知された各変化量に基づい
て、前記所定の結像特性からの変動分を補正する
のに必要な前記空間内の圧力を算出する手段と;
該算出された圧力が前記圧力検出器によつて検出
されるように前記流量調節手段を制御する制御手
段とを備えたことを特徴とする投影露光装置。 2 前記検知手段は前記投影光学系の鏡筒の温度
変化を検出する温度検出器を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の装置。 3 前記検知手段は前記投影光学系の周囲の大気
圧と大気温度をモニターする環境センサーを含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
装置。 4 前記鏡筒は前記気体を流入するための第1の
通気孔と排出するための第2の通気孔とを有し;
前記流量調節手段は前記第1の通気孔を通る気体
流量を制御する第1の制御バルブと、前記第2の
通気孔を通る気体流量を制御する第2の制御バル
ブとを有し; 前記制御手段は前記第1、第2の制御バルブの
開き量を独立に制御することを特徴とする特許請
求の範囲第2項、又は第3項に記載の装置。[Scope of Claims] 1. An apparatus for projecting and exposing a pattern formed on a reticle onto a photosensitive substrate with predetermined imaging characteristics via a projection optical system, comprising at least one optical element constituting the projection optical system. a lens barrel having a ventilation hole for shielding a space between from outside air and supplying a controlled gas into the space; supplying a controlled flow rate of gas into the space through the ventilation hole; a flow rate adjustment means; a pressure detector for detecting the pressure in the space; a detection means for detecting atmospheric pressure changes and temperature changes within the apparatus that cause fluctuations in the imaging characteristics; means for calculating the pressure in the space necessary to correct the variation from the predetermined imaging characteristic based on each amount of change;
A projection exposure apparatus comprising: a control means for controlling the flow rate adjusting means so that the calculated pressure is detected by the pressure detector. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the detection means includes a temperature detector that detects temperature changes in the lens barrel of the projection optical system. 3. The apparatus according to claim 1, wherein the detection means includes an environmental sensor that monitors atmospheric pressure and temperature around the projection optical system. 4 the lens barrel has a first vent hole for inflowing the gas and a second vent hole for discharging the gas;
The flow rate regulating means includes a first control valve that controls the gas flow rate through the first vent hole, and a second control valve that controls the gas flow rate through the second vent hole; 4. The apparatus according to claim 2, wherein the means independently controls the opening amounts of the first and second control valves.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP58187866A JPS6079357A (en) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | Projecting and exposing device |
| US06/656,746 US4690528A (en) | 1983-10-05 | 1984-10-01 | Projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187866A JPS6079357A (en) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | Projecting and exposing device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS6079357A JPS6079357A (en) | 1985-05-07 |
| JPH043662B2 true JPH043662B2 (en) | 1992-01-23 |
Family
ID=16213583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP58187866A Granted JPS6079357A (en) | 1983-10-05 | 1983-10-07 | Projecting and exposing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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1983
- 1983-10-07 JP JP58187866A patent/JPS6079357A/en active Granted
Also Published As
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