JPS63199419A - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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JPS63199419A
JPS63199419A JP62031621A JP3162187A JPS63199419A JP S63199419 A JPS63199419 A JP S63199419A JP 62031621 A JP62031621 A JP 62031621A JP 3162187 A JP3162187 A JP 3162187A JP S63199419 A JPS63199419 A JP S63199419A
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JP
Japan
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pressure
optical system
closed space
pressure change
projection
Prior art date
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Pending
Application number
JP62031621A
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English (en)
Inventor
Ryuichi Kemi
毛見 柳一
Kazuo Takahashi
一雄 高橋
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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】 [産業上の利用分野コ 本発明は結像位置および倍率等の光学特性を高精度に維
持し得る投影露光装置に関する。
[従来技術] 従来、縮小投影型露光装置(以下ステッパと呼ぶ)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1つに重ね合わせマツ
チング精度が上げられる。
このマツチング精度に影響を与える要素の中でも重要な
ものに投影光学系の倍率やピント誤差がある。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、それに伴ないこれらの誤差をより減少させ、マツチ
ング精度をより一層向上させることが望まれている。
現在、投影光学系の倍率やピントは装置の設置時に調整
することにより倍率誤差が一応は無視できる程度にはな
っている。しかし、この種の露光装置では、回路パター
ンをウェハ上のフォトレジストに転写するために強力な
エネルギをもった露光光を使用するため、投影レンズ内
の雰囲気温度が上昇する。したがって、レンズ温度およ
びレンズ雰囲気温度の上昇により、レンズのインデック
ス変化、面変化等が現われ結果的に投影レンズの光学特
性(倍率誤差やピント変化)に影響を与えることになる
。そこで、従来よりこのような投影レンズを用いる場合
、外雰囲気温度を検出し結像性能の変化を予測・補正す
る手段が用いられている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、このような手段によれば、上記したレン
ズおよびレンズ雰囲気温度の上昇に伴う結像特性の変化
には十分に対応することができない。
この問題を解決すべくレンズ鏡筒から温度センサを直接
投影レンズ内に挿入することも考えられるが、センサを
有効光路内に設置できないため実際の温度上昇がつかみ
きれないこと、またセンサを小型化する必要性があるた
め温度感度が不十分であること等の問題がある。
その他、レンズ鏡筒に圧力ゲージを取り付け、密閉され
た投影レンズ内の温度変化に伴う圧力変化を計測するこ
とも考えられるが、投影レンズ内の微小な圧力変動には
通常のゲージでは到底追従できないのが現状である。
また、特許出願例としては、空調された空気を投影光学
系中に循環させて各レンズを温調することにより所定の
光学特性の安定化を図った出願(特開昭60−7935
7号公報、特開昭60−79358号公報)がある。し
かし、この手段だと、装置の大型化、循環気体のゆらぎ
等による結像特性の不安定化、露光開始時の投影光学系
の急速な立上がりには追従できないこと等の問題点があ
る。
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、投影露光装
置において、温調機搭載などの装置の大型化を伴わない
簡便な手段により、投影光学系内の温度上昇に伴う結像
特性の変化を高精度で予測・′検出し補正して結像特性
を高精度に安定化させることにある。
[問題点を解決するための手段および作用]上記目的を
達成するため本発明では、フォーカス制御手段を有する
投影露光装置において、投影光学系の光学素子間の少な
くとも一部を密閉空間とし、露光光エネルギの累積等に
伴う投影光学系内の温度変化を該密閉空間内の圧力の変
化としてとらえ、この圧力変化から投影光学系内の温度
変化に伴うピント変化や結像位置変化等の結像特性の変
化を予測し、これに基づきフォーカス機構の補正を行な
うことで常に均一な結像状態を維持するようにしている
上記圧力変化は、例えば、上記密閉空間とその外部との
境界の一部を圧力差に敏感に感応する薄膜て形成し、該
密閉空間内の圧力変化を該薄膜の変位量として計測し、
この変位量を圧力に変換することにより検出することが
できる。
このような本発明によれば、投影光学系およびその雰囲
気の温度上昇を温調機を使用して強制的に温度下降させ
る方式と異なり、温度上昇に伴う結像性能変化を圧力変
化に基づいて予測・補正する方式なので、光学素子雰囲
気温度を下げさせる温調機等は必要とせず装置の設置ス
ペースも全く変化しない。
[実施例] 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る投影露光装置を示す。
同図において、1はレチクル、2はレチクル1のパター
ンを転写するために必要な照明装置、3は複数個の光学
素子(レンズ)を有する投影レンズ(光学系)、4は投
影レンズ3を介してレチクル1のパターンの縮小同型パ
ターンが焼き付けられるウェハ、5はウェハ4を真空吸
着するチャック、6はウェハ4を上下、θおよびXY方
向に移動させることができるXYθZステージである。
投影光学系3は所定の空気間隔をおいて配した複数個の
光学素子L1〜L5から構成されている。7はそのうち
の光学素子L1を固定するレンズホルダ、8は光学素子
L1を上下駆動させるために必要なピエゾ素子、9は投
影レンズ3に対するレンズホルダ7の上下位置検出セン
サ、10゜12、14.16は各光学素子L1〜L5間
の空気間隔、11.13.15.17は各空気間隔10
.12,14.16を通気させるために必要な通気孔、
18は投影レンズ3、ウェハ4、XYθZステージ6等
の雰囲気温度を一定に保つための恒温チャンバ、19は
レンズ鏡筒の一部に鏡筒内を密閉するように取り付けら
れている薄膜、20は投影レンズ3内の温度上昇に伴う
圧力変化により変形する薄膜1の変形量を検出する静電
容量センサ、21は薄膜1へ通じる通気孔、22はCP
U、23は温度モニタ、24は温風機、25は圧力モニ
タ、26はピエゾドライバである。
この構成において、露光されるウェハ4は、チャック5
により真空吸着され、XYθ2ステージ6によって最良
ピント位置および最適露光位置へ運ばれる。露光に際し
ては、投影レンズ3回りやXYθZステージ6回りの温
度環境を安定させるため、CP U 22は常に温度モ
ニタ23により温度変動を読み取り、最適な温度にする
指令値を温風機24に送信する。また、大気圧の変動に
対しては、圧力モニタ25で外界の圧力(大気圧)を検
出し変動があればピエゾドライバ26を介しピエゾ素子
8を駆動させ光学素子L1を上下させて最適結像特性に
する。それらが全てスタンバイされた状態でレチクル1
上に構成されているパターンは照明装置2の露光光によ
り投影レンズ3を介してウェハ4に結像投影される。こ
のとき、通気孔21以外の通気孔!1.13.15.1
7は封止されており、また、通気孔21は薄膜19とつ
ながっている。
第2図は光学系3の密閉空間内の圧力を検出する部分の
説明図である。
露光光による温度上昇に伴い投影レンズ3内の密閉空間
の圧力が上昇すると、薄膜19が同図の如く押し広げら
れる。この押し広げ量(変化量)を静電容量センサ20
で検出して圧力に変換することにより密閉空間の圧力変
化が求められる。
次に、この圧力変化に基づき投影倍率および結像面位置
の変化量を求めてこれらを補正する方法を述べる。
光学系3の投影倍率Mと結像面位置Fは次の因子の関数
となる。
M=f (P、、T、、Ta、P、、X)・・・・・・
(1) )−=g (Pa、Ta、Te、Pe、X)・・・・・
・(2) Pa :投影レンズ3回りの雰囲気圧、T、  ・投影
レンズ3回りの雰囲気温度、To =投影レンズ3内温
度、 P8 二段形。レンズ3内圧力、 X:光学素子L1〜L2間距離 ここて、初期設定時からの各因子の変化量を、ΔP2.
ΔTa、ΔT8.ΔPa、ΔXとすると、投影倍率変化
量ΔM、結像面位置変化量ΔFは各因子変化量が充分小
さいとき、その2次より高次の項が無視でき ΔM−A、Δpa+ A2ΔTa+A3Δpa+ A4
Δ7.+ A5ΔX・・・・・・(3) ΔF−B、ΔPa+B2ΔTa+B3ΔP、+ B4Δ
T、+ B5ΔX・・・・・・(4) A、〜A5. at〜B5:実験または理論上より求め
る定数 となる。また、投影レンズ3(の密閉室)内の圧力pH
はその体積■6が一定だと考えると、次のように表わす
ことができる。
P、=h (T、、V。)・・・・・(5)Δpa=c
、ΔTa        ・・・・・・(6)C1:実
験または理論より求める定数 このΔPaはまた、薄膜19の変化量ΔSに比例しΔS
は大気圧から投影レンズ3の内圧を引いたものであるこ
とから、比例定数なKとして次のように表すことができ
る。
ΔPa=にΔS=K (P、−P、 )−・・・・(7
)さらに、式(δ) 、 (7)より ΔT、=K (P、−P−)/C+  ・・・・・・(
8)と表わすことができ、投影レンズ3内の温度変化量
ΔT、は投影レンズ3回りの雰囲気圧P8と投影レンズ
3の内圧pHから求めることが可能である。したがって
、ΔM=Oに保つためには、ΔX−一(八、ΔP、十 
八2ΔTll+ A3ΔPa+  A4ΔT−)/As
m−(111,Δ Pa十 A2ΔTll+(八s +
 A 4) K P a−(八。+A4/C+)KpH
)/八。
・・・・・・(9) であればよいので、ピエゾ素子8を駆動させ光学素子L
1〜L2の距離をこのΔχ分分化化せれば良い。
またこのとき、ΔFは式(4)と式(8) 、 (9)
 よりΔF−(Bl−BSAI/A5)Δpa+ (B
2−1t5A2/Δ5)ΔTa” (B3”B4/C+
−As8s/As−AJs/A5)[’a−(B3”B
4+85A3”B5A4/AgC+’)KpH・・・・
・・(10) となるので、XYθZステージ6によりこのΔF分ウェ
ハ4を上下動させれば良い。
以上の方法により露光時の投影光学系3回りの圧力変化
、温度変化および露光光エネルギ吸収に伴う投影レンズ
内圧力変化(温度変化)に起因する投影倍率の変化およ
びピント変化を補正することができる。
[実施例の変形例] 第3図は、静電容量センサ20の代りに、半導体のピエ
ゾ抵抗効果を利用した圧力の検出方法を示す。この方法
による圧力の計測は、ピエゾ抵抗圧力5W27に内蔵さ
れているセンサチップが投影レンズ3の密閉空間内の圧
力変化に応じて抵抗変化(歪抵抗)することを利用した
もので、上述実施例に比べ、代用測定していムいこと、
圧力5W27自身も非常にコンパクトである等の利点が
ある。
また、上述においては、投影レンズ3の密閉空間内の気
体として空気を用いているが、この代わりに窒素やヘリ
ウム等を用いてもよい。
[発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、露光光エネルギが
吸収される等により投影倍率や結像面位置などの光学特
性に与えられる影響を、小型で簡便な手段により容易に
かつ精度良く予測・検出して結像特性を高精度に補正・
維持することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る光学系の説明図、 第2図は、第1図の装置の光学系圧力検出機を、示すブ
ロック図、 第3図は、第1図の実施例の変形例に係る圧力検出手段
を示すブロック図である。 1ニレチクル、2:照明装置、 3:投影レンズ、4:ウェハ、 5:チャック、6:XYθZステージ、7:レンズホル
ダ、8.ピエゾ素子、 9:うず電流検出計、 10、12.14. lli:空気間隔、11、13.
15.17:通気孔、 18:チャンバ、19:薄膜、 20:静電容量センサ、21:薄膜部通気孔、22:C
PU、23:温度モニタ、24:温風機、25:圧力モ
ニタ、26:ピエゾドライバ、27:ピエゾ抵抗圧力S
W。 特許出願人   キャノン株式会社 代理人 弁理士   伊 東 辰 維 代理人 弁理士   伊 東 哲 也 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、原板のパターンを照射する照明手段と、該照明手段
    により照射された該パターンを被露光物上に投影する投
    影光学系と、該投影光学系を介して該被露光物上の感光
    面に該パターンを結像させる際の結像特性を調整するた
    めのフォーカス機構と、該投影光学系の光学素子間の少
    なくとも1ケ所に設けられた密閉空間と、該密閉空間の
    圧力変化を計測する圧力変化計測手段と、該圧力変化計
    測手段の出力に基づき上記フォーカス機構を自動制御す
    る制御手段とを具備することを特徴とする投影露光装置
    。 2、前記フォーカス機構が、前記光学素子を移動する手
    段および前記被露光物を移動する手段を含む特許請求の
    範囲第1項記載の投影露光装置。 3、前記圧力変化計測手段が、前記密閉空間とその外部
    との境界の一部として設けた薄膜および該薄膜の変位量
    を計測する手段を有するものである特許請求の範囲第1
    項記載の投影露光装置。 4、前記圧力変化計測手段が、前記密閉空間の圧力変化
    に応じて抵抗変化するピエゾ抵抗圧力スイッチを有する
    特許請求の範囲第1項記載の投影露光装置。 5、前記密閉空間に存在する気体が、空気、窒素または
    ヘリウムのいずれかである特許請求の範囲第1項記載の
    投影露光装置。 6、前記制御手段が、前記圧力変化計測手段の出力に基
    づき前記投影光学系の温度変化を算出して所定の結像特
    性を維持すべく前記フォーカス機構を制御するものであ
    る特許請求の範囲第1項記載の投影露光装置。
JP62031621A 1987-02-16 1987-02-16 投影露光装置 Pending JPS63199419A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011014745A (ja) * 2009-07-02 2011-01-20 Canon Inc 露光方法、露光装置及びデバイス製造方法
JP2012195584A (ja) * 2011-03-14 2012-10-11 Asml Netherlands Bv 投影システム、リソグラフィ装置、及びデバイス製造方法

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