JPS63213341A - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
- Publication number
- JPS63213341A JPS63213341A JP62045296A JP4529687A JPS63213341A JP S63213341 A JPS63213341 A JP S63213341A JP 62045296 A JP62045296 A JP 62045296A JP 4529687 A JP4529687 A JP 4529687A JP S63213341 A JPS63213341 A JP S63213341A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- projection
- projection optical
- exposure apparatus
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Projection-Type Copiers In General (AREA)
- 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。
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］
本発明は結像位置および結像倍率等の光学特性を高精度
に維持可能な投影露光装置に関する。
に維持可能な投影露光装置に関する。
［従来技術］
縮小投影露光装置は、近年、ＩＣデバイスの超ＬＳＩ化
に対応し、結像性能、アライメント精度、スルーブツト
の向上環が図られているが、生産現場での重要性能の１
つとして温度変化等に対する結像特性の安定性があげら
れる。このため、従来より投影光学系では、外雰囲気を
検出して結像特性の変化を予測し補正する手法が一般的
に用いられている。
に対応し、結像性能、アライメント精度、スルーブツト
の向上環が図られているが、生産現場での重要性能の１
つとして温度変化等に対する結像特性の安定性があげら
れる。このため、従来より投影光学系では、外雰囲気を
検出して結像特性の変化を予測し補正する手法が一般的
に用いられている。
［発明が解決しようとする問題点］
し示しながら、この方法では、投影露光時の露光光エネ
ルギによる投影光学系内の各光学素子および光学素子間
の雰囲気の温度上昇に伴なう結像特性の変化および鏡筒
の伸縮には対応で籾ない。
ルギによる投影光学系内の各光学素子および光学素子間
の雰囲気の温度上昇に伴なう結像特性の変化および鏡筒
の伸縮には対応で籾ない。
また、この問題を解消すべく空調された空気を投影光学
系中に循環させ各光学素子の温調により光学特性の安定
性を図った例（特開昭６０−７９３５７号公報、特開昭
６０−７９３５８号公報参照）があるが、温調手段搭載
による装置の大型化が必要なこと、光学系内の循環気体
のゆらぎあるいは気体流動によって励起される投影光学
系の振動により結像性能の悪化が生じること、露光開始
時の投影光学系の急激な温度の立ち上がりには追従でき
ず露光開始前後の温度差がオフセットとして残ることな
どの問題点がある。
系中に循環させ各光学素子の温調により光学特性の安定
性を図った例（特開昭６０−７９３５７号公報、特開昭
６０−７９３５８号公報参照）があるが、温調手段搭載
による装置の大型化が必要なこと、光学系内の循環気体
のゆらぎあるいは気体流動によって励起される投影光学
系の振動により結像性能の悪化が生じること、露光開始
時の投影光学系の急激な温度の立ち上がりには追従でき
ず露光開始前後の温度差がオフセットとして残ることな
どの問題点がある。
また、温度センサを直接投影光学系内に挿入する手段も
考えられるが、センサを光路内に装着できないため光学
系の実際の温度上昇部分の測定ができず、光学系全体の
温度上昇を推定することが困難であること、さらに光学
素子間に挿入するため温度計は小型にならざるを得す、
温度感度が不充分であることなどの問題点がある。その
他投影光学系を密封し投影光学系内の雰囲気体積を一定
に保ったまま内圧を検出し光学特性の変化を推定するこ
とも可能であるが、圧力変化が微少なため高精度の圧力
センサが必要でありかつ大気圧変化から生ずる光学素子
の歪みによる結像特性の悪化が起きる可能性がある。
考えられるが、センサを光路内に装着できないため光学
系の実際の温度上昇部分の測定ができず、光学系全体の
温度上昇を推定することが困難であること、さらに光学
素子間に挿入するため温度計は小型にならざるを得す、
温度感度が不充分であることなどの問題点がある。その
他投影光学系を密封し投影光学系内の雰囲気体積を一定
に保ったまま内圧を検出し光学特性の変化を推定するこ
とも可能であるが、圧力変化が微少なため高精度の圧力
センサが必要でありかつ大気圧変化から生ずる光学素子
の歪みによる結像特性の悪化が起きる可能性がある。
本発明の目的は、以上の各方法の欠点を有せずして微小
な温度変化を検出し結像位置や倍率等の光学特性を高精
度に補正・維持可能な投影露光装置を提供することにあ
る。
な温度変化を検出し結像位置や倍率等の光学特性を高精
度に補正・維持可能な投影露光装置を提供することにあ
る。
［問題点を解決するための手段および作用］上記問題点
を解決するため本発明では、原板のパターンを投影光学
系を介して基板に転写する投影露光装置において、投影
光学系の光学素子間に密閉空間を設ｉす、該空間中の気
体の体積変化を検出するようにしている。
を解決するため本発明では、原板のパターンを投影光学
系を介して基板に転写する投影露光装置において、投影
光学系の光学素子間に密閉空間を設ｉす、該空間中の気
体の体積変化を検出するようにしている。
したがって、本発明によれば、
（１）温調送風機の搭載による装置の大型化を伴なわず
、 （２）各光学素子間の圧力が外気と等しいため、圧力差
による光学素子の歪みなどの結像性能悪化を訪起せず、 （３）各光学素子間の雰囲気温度変化を雰囲気体積の変
化で検出するため簡易な装置を用いて高い精度で 微少な温度変化の検出が可能であり、この検出結果を投
影光学系等に反映することにより、投影倍率や結像面位
置等の光学特性を高精度に補正・維持することができる
。
、 （２）各光学素子間の圧力が外気と等しいため、圧力差
による光学素子の歪みなどの結像性能悪化を訪起せず、 （３）各光学素子間の雰囲気温度変化を雰囲気体積の変
化で検出するため簡易な装置を用いて高い精度で 微少な温度変化の検出が可能であり、この検出結果を投
影光学系等に反映することにより、投影倍率や結像面位
置等の光学特性を高精度に補正・維持することができる
。
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、レチクル１上に形成されたパターンは、
照明装置２により照明され投影光学系３を介してウェハ
４に結像投影される。ウェハ４はウェハチャック５ａに
真空吸着により固定され、ウェハチャック５ａの下のＸ
ＹθＺステージ５により上下方向への移動が可能である
。投影光学系３は所定の空気間隔をおいて配置された複
数の光学素子Ｌ１〜Ｌ５から構成されている。ただし、
光学素子Ｌ１はレンズホルダ６に固定されピエゾ素子７
により上下駆動可能であり投影光学系３のズームレンズ
の機能を持つ、゛投影光学系３に対するレンズホルダ６
の上下位置は、渦電流センサ８によって検出される。光
学素子Ｌ１〜Ｌ５それぞれの間の空気間１（ＩＧｔ〜Ｇ
４はそれぞれ通気孔１０〜１２を介して連絡している。
同図において、レチクル１上に形成されたパターンは、
照明装置２により照明され投影光学系３を介してウェハ
４に結像投影される。ウェハ４はウェハチャック５ａに
真空吸着により固定され、ウェハチャック５ａの下のＸ
ＹθＺステージ５により上下方向への移動が可能である
。投影光学系３は所定の空気間隔をおいて配置された複
数の光学素子Ｌ１〜Ｌ５から構成されている。ただし、
光学素子Ｌ１はレンズホルダ６に固定されピエゾ素子７
により上下駆動可能であり投影光学系３のズームレンズ
の機能を持つ、゛投影光学系３に対するレンズホルダ６
の上下位置は、渦電流センサ８によって検出される。光
学素子Ｌ１〜Ｌ５それぞれの間の空気間１（ＩＧｔ〜Ｇ
４はそれぞれ通気孔１０〜１２を介して連絡している。
また、各間隙０１〜Ｇ４は通気孔１３以外は外部から封
止されており、また通気孔１３は光学系温度センサＳに
連絡されている。
止されており、また通気孔１３は光学系温度センサＳに
連絡されている。
投影光学系３の近傍には温度モニタＴおよび圧力モニタ
Ｐが装着されており、これらの検出値に基づきＣＰυ１
４は温調ブロワＢを介して恒温チャレバ１５内の温調を
行ない、投影光学系３まねりおよびウェハ４とＸＹθＺ
ステージ５のまわりの？に度環境を一定に保つ。
Ｐが装着されており、これらの検出値に基づきＣＰυ１
４は温調ブロワＢを介して恒温チャレバ１５内の温調を
行ない、投影光学系３まねりおよびウェハ４とＸＹθＺ
ステージ５のまわりの？に度環境を一定に保つ。
第２図は第１図の光学系温度センサＳの説明図である。
検出管１６は一方を通気孔１３に、また他方を投影光学
系３まわりの：囲気に連絡されており、管内のるｎ性流
体１７を介し光学素子空気間隙０１〜Ｇ４の内圧は投影
光学系３まわりの雰囲気圧と等しく保たれる。同図の１
８は検出コイル、１９は電圧計、２０は抵抗、２１は高
周波定圧電源であり、磁性流体１７の位置に従って検出
コイル１８のインダクタンスが一意的に決まり電圧１９
の出力値から投影光学系３内の空気体積変化に従う磁性
流体１７内の位置変化が検出で籾る。
系３まわりの：囲気に連絡されており、管内のるｎ性流
体１７を介し光学素子空気間隙０１〜Ｇ４の内圧は投影
光学系３まわりの雰囲気圧と等しく保たれる。同図の１
８は検出コイル、１９は電圧計、２０は抵抗、２１は高
周波定圧電源であり、磁性流体１７の位置に従って検出
コイル１８のインダクタンスが一意的に決まり電圧１９
の出力値から投影光学系３内の空気体積変化に従う磁性
流体１７内の位置変化が検出で籾る。
第１図の装置を用いて露光を行なう際、光学系投影倍率
Ｍと結像面位置Ｆは次の因子の関数となる。
Ｍと結像面位置Ｆは次の因子の関数となる。
Ｍ＝ｆ（Ｐ、、Ｔ、、Ｔ、、Ｘ） ・−−−−・（
１）Ｆｘｇ （ＰＲ、’ｒａ 、 Ｔ、、 Ｘ
’） −・・−・・（２）Ｐ、−投影光学系３まわ
りの雰囲気圧 Ｔ、；没影光学系３まわりの雰囲気温度Ｔ、；投影光学
系３内の温度 Ｘ ：光学素子Ｌ１ないしし２間の距離ここて、初期設
定時からの各因子の変化量をΔＰａｎ ΔＴ１．ΔＴ１
．ΔＸとすると、投影倍率変化量ΔＭと結像面位置変化
量ΔＦは、各因子変化量が充分小さな時その２次より高
次の項が無視でき、 ΔＭ−Ａ、ΔＰ、＋Ａ２ΔＴ ａ ＋ Ａ ｓΔＴ。
１）Ｆｘｇ （ＰＲ、’ｒａ 、 Ｔ、、 Ｘ
’） −・・−・・（２）Ｐ、−投影光学系３まわ
りの雰囲気圧 Ｔ、；没影光学系３まわりの雰囲気温度Ｔ、；投影光学
系３内の温度 Ｘ ：光学素子Ｌ１ないしし２間の距離ここて、初期設
定時からの各因子の変化量をΔＰａｎ ΔＴ１．ΔＴ１
．ΔＸとすると、投影倍率変化量ΔＭと結像面位置変化
量ΔＦは、各因子変化量が充分小さな時その２次より高
次の項が無視でき、 ΔＭ−Ａ、ΔＰ、＋Ａ２ΔＴ ａ ＋ Ａ ｓΔＴ。
＋Ａ４ΔＸ
・・・・・・（３）
ΔＦ−Ｂｌ ΔＰａ＋Ｂ２ΔＴａ＋Ｂ３ΔＴ。
＋ Ｂ ４ΔＸ
・・・・・・（４）
Ａ１〜Ａ４．Ｂ、−Ｂ４ 、実験または理論上より求め
る定数 となる、また、ここで、投影光学系３内の空気体積をＶ
、とすると、投影光学系３の内圧は投影光学系３まわり
の雰囲気圧Ｐ、と等しいため、■。
る定数 となる、また、ここで、投影光学系３内の空気体積をＶ
、とすると、投影光学系３の内圧は投影光学系３まわり
の雰囲気圧Ｐ、と等しいため、■。
は体積変化量ΔＶ、とともに以下のように表わすことが
できる。
できる。
Ｖ−＝ｈ （Ｔａ 、Ｐａ ） ・・
・・・・（５）ΔＶ、＝Ｃ，ΔＴ、＋ｃ、ΔＰ、・・・
・・・（６）Ｃ，、Ｃ２；実験または理論上より求める
定数 また、ΔＶ、は磁性流体１７の変位量ΔＳと比例定数を
り、にとった時の比例関係 ΔＶ、≠Ｄ１ΔＳ ・・・・・・（７）に
あり、式（６）１式（７）より ΔＴ、−（Ｄ、ΔＳ−Ｃ，ΔＰ ａ ） ／ ＣＩ・・
・・・・（８） が成り立つ。すなわち、投影光学系３内の温度変化量Δ
Ｔ、は、光学系温度センサＳの出力ΔＳと投影光学系近
傍の圧力モニタＰの出力ΔＰ、より求めることが可能で
ある。従つて、式（３） において、ΔＭ＝Ｏに保つた
めには、式（８）より、Δ Ｘ ； −（八、ΔＰ、十
八２へＴ、＋＾コΔＴ６） ／八。
・・・・（５）ΔＶ、＝Ｃ，ΔＴ、＋ｃ、ΔＰ、・・・
・・・（６）Ｃ，、Ｃ２；実験または理論上より求める
定数 また、ΔＶ、は磁性流体１７の変位量ΔＳと比例定数を
り、にとった時の比例関係 ΔＶ、≠Ｄ１ΔＳ ・・・・・・（７）に
あり、式（６）１式（７）より ΔＴ、−（Ｄ、ΔＳ−Ｃ，ΔＰ ａ ） ／ ＣＩ・・
・・・・（８） が成り立つ。すなわち、投影光学系３内の温度変化量Δ
Ｔ、は、光学系温度センサＳの出力ΔＳと投影光学系近
傍の圧力モニタＰの出力ΔＰ、より求めることが可能で
ある。従つて、式（３） において、ΔＭ＝Ｏに保つた
めには、式（８）より、Δ Ｘ ； −（八、ΔＰ、十
八２へＴ、＋＾コΔＴ６） ／八。
”−（（ＡＩ−＾３Ｃ２７Ｃ＋）ΔＰ、＋Ａ２ΔＴ。
＋（＾３Ｄ＋／Ｃ＋ ）ΔＳ）／＾４
・・・・・・（９）
であればよく、ピエゾ素子７を駆動させ光学素子Ｌ１な
いしＬ２の距離をΔχ分分化化せればよいことになる。
いしＬ２の距離をΔχ分分化化せればよいことになる。
ΔＴ１は投影光学系３近傍の温度モニタＴの出力である
。またこの時、結像面位置変化量ΔＦが式（４） 、
（ｆｌ） 、 （９）よりΔＦ ＝ （８１−（＾ｌＢ
４ハ４） −（ＢＳ−＾３Ｂ４／＾４）ＣＺ／Ｃ＋）Δ
Ｆ。
。またこの時、結像面位置変化量ΔＦが式（４） 、
（ｆｌ） 、 （９）よりΔＦ ＝ （８１−（＾ｌＢ
４ハ４） −（ＢＳ−＾３Ｂ４／＾４）ＣＺ／Ｃ＋）Δ
Ｆ。
＋（Ｂ２−（＾、Ｂ４／＾４））Δｒａ ＋（Ｂ３−
（Ａ３Ｂ４ハ、））Ｄｔ／Ｃｔ・ΔＳ ・・・・・・（ｌＯ） なる位置に像が生ずるため、ＸＹθ２ステージ５により
式（１０）より算出されるΔＦ分ウェハ４を上下動させ
れば良好な結像を得ることができる。
（Ａ３Ｂ４ハ、））Ｄｔ／Ｃｔ・ΔＳ ・・・・・・（ｌＯ） なる位置に像が生ずるため、ＸＹθ２ステージ５により
式（１０）より算出されるΔＦ分ウェハ４を上下動させ
れば良好な結像を得ることができる。
本実施例によれば、以上の方法により、露光時の投影光
学系３まわりの雰囲気圧力、温度変化および露光光エネ
ルギ吸収による投影光学系３内の温度変化などに起因す
る投影倍率の変化および結像面位置変化を補正すること
が可能である。
学系３まわりの雰囲気圧力、温度変化および露光光エネ
ルギ吸収による投影光学系３内の温度変化などに起因す
る投影倍率の変化および結像面位置変化を補正すること
が可能である。
［実施例の変形例］
第３図は第１図の光学系温度センサＳの変形例を示す。
同図においては、検出管１６と平行に、近接スイッチを
並べた近接スイッチアレー２２を配置しており、これに
より磁性流体１７の位置を検出するようにしている。こ
の場合、第２図のセンサに比ベノイズ対策が容易なこと
、Ａ／Ｄ変換の必要がないことなどの利点がある。
並べた近接スイッチアレー２２を配置しており、これに
より磁性流体１７の位置を検出するようにしている。こ
の場合、第２図のセンサに比ベノイズ対策が容易なこと
、Ａ／Ｄ変換の必要がないことなどの利点がある。
また、上述実施例においては、各光学素子自身により密
閉空間を形成しているが、この代りに、各光学素子間に
複数の平行平板ガラスで構成された密閉空間を設けて、
この密閉空間の体積変化を計測するようにしてもよい。
閉空間を形成しているが、この代りに、各光学素子間に
複数の平行平板ガラスで構成された密閉空間を設けて、
この密閉空間の体積変化を計測するようにしてもよい。
また、この密閉空間に入れる気体は、空気の他窒素やヘ
リウムであってもよい。
リウムであってもよい。
［発明の効果］
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と結像面位置などの光学特
性に与えられる影響を簡易な装置により容易にかつ高精
度に予測・検出し光学特性を高精度に補正・維持するこ
とができる。
吸収される等により投影倍率と結像面位置などの光学特
性に与えられる影響を簡易な装置により容易にかつ高精
度に予測・検出し光学特性を高精度に補正・維持するこ
とができる。
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図の装置の光学系温度センサを示す図、
第３図は、第１図の装置の光学系温度センサの他の実施
例を示す図である。 １ニレチクル、３：投影光学系、４：ウェハ、０１〜Ｇ
４：レンズ間隙、１５：恒温チャンバ、１６：検出管、
１７：磁性流体、１８：検出コイル、２２：近接スイッ
チアレー。
例を示す図である。 １ニレチクル、３：投影光学系、４：ウェハ、０１〜Ｇ
４：レンズ間隙、１５：恒温チャンバ、１６：検出管、
１７：磁性流体、１８：検出コイル、２２：近接スイッ
チアレー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、原板のパターンを照射する照明光学系と、該照明光
学系により照射された該パターンを被露光物に転写する
投影光学系と、該投影光学系により該被露光物上の感光
面に該パターンを正確に結像させるためのフォーカス機
構と、上記投影光学系の光学素子間に設けられた密閉空
間と、該密閉空間中の気体体積変化を計測する体積変化
計測手段と、該体積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、前記光学素子間の密閉空間が、複数の平行平板ガラ
スで構成されたものである特許請求の範囲第１項記載の
投影露光装置。 ３、前記密閉空間に存在する気体が空気、窒素またはヘ
リウムのいづれかである特許請求の範囲第１項記載の投
影露光装置。 ４、前記制御手段が、前記体積変化計測手段からの出力
に基づき前記投影光学系の温度変化を算出する手段を含
む特許請求の範囲第１項記載の投影露光装置。 ５、前記フォーカス機構が、倍率補正機構と前記被露光
物の位置を移動する手段とを含む特許請求の範囲第１項
記載の投影露光装置。 ６、前記原板がレチクルであり、前記被露光物がウェハ
である特許請求の範囲第１項記載の投影露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045296A JPS63213341A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 投影露光装置 |
| US07/155,277 US4825247A (en) | 1987-02-16 | 1988-02-12 | Projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045296A JPS63213341A (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 投影露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63213341A true JPS63213341A (ja) | 1988-09-06 |
Family
ID=12715349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62045296A Pending JPS63213341A (ja) | 1987-02-16 | 1987-03-02 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63213341A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60136746A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-20 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影光学装置 |
| JPS60159748A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-21 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影露光装置 |
| JPS60163046A (ja) * | 1984-02-03 | 1985-08-24 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影露光光学装置及び投影露光方法 |
| JPS63179517A (ja) * | 1987-01-21 | 1988-07-23 | Nikon Corp | 投影光学装置及び該装置を用いた露光方法 |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP62045296A patent/JPS63213341A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60136746A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-20 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影光学装置 |
| JPS60159748A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-21 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影露光装置 |
| JPS60163046A (ja) * | 1984-02-03 | 1985-08-24 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影露光光学装置及び投影露光方法 |
| JPS63179517A (ja) * | 1987-01-21 | 1988-07-23 | Nikon Corp | 投影光学装置及び該装置を用いた露光方法 |
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