JP2641692B2 - LSI element manufacturing method and apparatus - Google Patents
LSI element manufacturing method and apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は投影露光時の倍率や収差
等の光学性能を簡便に調整し得る投影露光装置を用いた
超LSI素子の製造方法、及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an VLSI device using a projection exposure apparatus capable of easily adjusting optical performance such as magnification and aberration during projection exposure.
【0002】[0002]
【従来の技術】縮小投影型露光装置(以下ステッパーと
呼ぶ)は近年超LSI素子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
に重ね合せマッチング精度があげられる。このマッチン
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線
幅の大きさは年々微細化の傾向を強め、それに伴ってマ
ッチング精度の向上に対するニーズも強くなってきてい
る。従って投影倍率を所定の値に保つ必要性はきわめて
高くなってきている。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
度になっている。2. Description of the Related Art In recent years, many reduction projection type exposure apparatuses (hereinafter referred to as "steppers") have been introduced into production sites of VLSI devices.
Although significant results have been achieved, one of the important performances is overlay matching accuracy. An important factor affecting the matching accuracy is a magnification error of the projection optical system. The size of the pattern line width used in the VLSI has been increasingly miniaturized year by year, and accordingly, the need for an improvement in matching accuracy has also increased. Therefore, the necessity of maintaining the projection magnification at a predetermined value has become extremely high. At present, the magnification of the projection optical system is adjusted to be negligible by adjusting the magnification when the apparatus is installed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステッ
パーの投影レンズは露光エネルギーの一部を吸収して温
度が上昇する。このため投影レンズに長時間、露光用の
光が照射されつづけたり、露光動作が長時間連続に行わ
れると倍率が無視し得ない程度に変化する可能性があ
る。又装置の稼働時に於ける投影レンズの周囲の僅かな
温度変化やクリーンルーム内の僅かな気圧変動等、環境
条件が変化した時の倍率誤差を補正したいという要求が
高まっている。However, the projection lens of the stepper absorbs a part of the exposure energy and the temperature rises. For this reason, if the projection lens is continuously irradiated with light for exposure for a long time, or if the exposure operation is performed continuously for a long time, the magnification may change to a degree that cannot be ignored. In addition, there is an increasing demand to correct magnification errors when environmental conditions change, such as a slight temperature change around the projection lens and a slight pressure change in a clean room during operation of the apparatus.
【0004】これらの倍率誤差は、結像面上で0.05μ
m程度でも実用上の問題となることがあり、このような
微小な倍率変動を補正して常に一定状態を保つことは極
めて難しいことであった。しかも、投影レンズは、露光
エネルギーによる投影レンズの温度上昇や環境条件の変
化によって、倍率変動を生ずるばかりでなく、結像面位
置の変動や各種収差の変動も生じ、これらの光学諸性能
の変動は程度の差はあっても同時に起こるため、例えば
倍率というある特定の光学性能のみを補正したとして
も、全体の光学性能としての劣化が避けられない場合が
ある。さらに、光学諸性能の変化は互いに独立ではなく
密接に関連しているのが一般であるため、積極的にある
特定の光学性能、例えば倍率のみを独立に微調整するこ
とも極めて難しいことであった。The magnification error is 0.05 μm on the image plane.
Even if it is about m, it may be a practical problem, and it is extremely difficult to correct such a minute change in magnification and to always maintain a constant state. In addition, the projection lens not only fluctuates in magnification due to a rise in the temperature of the projection lens due to exposure energy or a change in environmental conditions, but also fluctuates in an image plane position and in various aberrations. However, even if only a certain optical performance, such as magnification, is corrected, deterioration of the overall optical performance may be unavoidable in some cases. Furthermore, since changes in various optical performances are generally not closely related to each other but closely related to each other, it is extremely difficult to positively fine-tune the specific optical performance independently, for example, only the magnification. Was.
【0005】本発明の目的は、投影光学系の倍率変動、
結像面位置の変動、あるいは各種収差等の光学諸性能の
微調整が容易に可能な投影露光装置を用いた超LSIの
製造方法を提供することにあり、さらには、倍率や結像
面、或は収差等の光学諸性能を独立に補正し得る投影露
光装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to change the magnification of a projection optical system,
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an VLSI using a projection exposure apparatus capable of easily finely adjusting various optical performances such as a change in an imaging plane position or various aberrations. Another object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus capable of independently correcting various optical performances such as aberration.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ために、本願発明の請求項第1項に規定された第1の発
明は、均一化された照明光によりレチクル(R)上のL
SIパターンを照明し、そのLSIパターンを投影光学
系(1)により感光基板(W)上に結像投影する段階を
有するLSI素子の製造方法に適用される。そして投影
光学系のー部を構成する光学レンズ素子を光軸方向に移
動させる手段を含む光学特性調整手段(圧力制御器12
や投影光学系1内の空気室40,50,60等)が設け
られている。そのLSI素子の製造方法は、光学特性調
整手段によって感光基板(W)上に投影されるLSIパ
ターンの結像性能を左右する投影光学系(1)自体の結
像倍率特性、結像面位置特性、収差諸特性の3つの光学
諸特性のうち、予め選ばれた少なくとも2つの光学諸特
性(例えば結像倍率と収差諸特性)を調整し感光基板
(W)上に投影されるLSIパターンの像質を調整して
露光することを要点としている。In order to solve such a problem, a first invention defined in claim 1 of the present invention is a method for producing a light beam on a reticle (R) using uniform illumination light.
The present invention is applied to a method of manufacturing an LSI element including a step of illuminating an SI pattern and forming and projecting the LSI pattern on a photosensitive substrate (W) by a projection optical system (1). Optical characteristic adjusting means (pressure controller 12) including means for moving an optical lens element constituting a part of the projection optical system in the optical axis direction.
And air chambers 40, 50, and 60 in the projection optical system 1). The method of manufacturing the LSI element includes an image forming magnification characteristic and an image plane position characteristic of the projection optical system (1) itself, which determines the image forming performance of the LSI pattern projected on the photosensitive substrate (W) by the optical characteristic adjusting means. Of an LSI pattern projected on a photosensitive substrate (W) by adjusting at least two optical characteristics (for example, imaging magnification and various aberration characteristics) selected in advance among three optical characteristics of aberration characteristics. The main point is to adjust the quality and expose.
【0007】[0007]
【0008】[0008]
【0009】[0009]
【作用】本発明においては、感光基板に対する投影露光
を行う際、倍率変動等を補正する目的で投影光学系内の
空気間隔を圧力制御しても、それに伴って生ずる各種収
差が十分小さく押さえられるため、高いマッチング精度
が得られる。また投影光学系の収差変動も単独に制御す
ることができるため、常に一定の収差特性でパターン投
影ができる。In the present invention, when performing projection exposure on a photosensitive substrate, even if the air gap in the projection optical system is pressure-controlled for the purpose of correcting magnification fluctuations, various aberrations caused by the pressure control can be kept sufficiently small. Therefore, high matching accuracy can be obtained. In addition, since the aberration fluctuation of the projection optical system can be independently controlled, the pattern can always be projected with a constant aberration characteristic.
【0010】[0010]
【実施例】以下で説明する本発明の実施例では、投影レ
ンズを構成するレンズ系中のレンズ面で形成される複数
の空気室のうち、少なくとも2つの空気室を外気から遮
断し、これら少なくとも2つの空気室を連通することに
よって結合し、該結合された空気室の圧力を制御するこ
とによって投影レンズの光学諸性能を補正又は微調整す
るように構成した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the embodiments of the present invention described below, at least two air chambers among a plurality of air chambers formed by a lens surface in a lens system constituting a projection lens are shielded from outside air, and The two air chambers are connected by communicating with each other, and the optical performance of the projection lens is corrected or fine-tuned by controlling the pressure of the connected air chambers.
【0011】このように、少なくとも2つの空気室を連
通して同時にその圧力を制御すれば、例えば各空気室の
圧力制御による倍率変動が同時に生じ、各空気室による
変動が加算されるため、圧力の単位制御量当りの倍率補
正量を大きくすることができ、倍率の微調整が容易にな
る。しかも、各空気室による倍率変動に加えて、結像面
の変動にも着目し、結合して圧力制御する少なくとも2
つの空気室として、例えば、結像面の変動量が互いに相
殺するような空気室を選びこれらを外気から遮断して圧
力制御することとすれば、結像面を一定に保ちつつ倍率
のみを補正又は積極的に調整することが可能である。ま
た、逆に、倍率の変動量が互いに相殺するような少なく
とも2つの空気室を外気から遮断して連通結合し、圧力
制御することとすれば、倍率をほぼ一定に保ちつつ結像
面のみを補正又は積極的に調整すること可能である。さ
らに、複数の空気室の組合せによって倍率と結像面との
両者の変動を相殺し得ることとすれば、球面収差、コマ
収差、像面湾曲或は歪曲収差等の特定の収差のみを独立
に補正することが可能となる。As described above, if at least two air chambers are communicated and their pressures are simultaneously controlled, for example, a magnification change due to the pressure control of each air chamber occurs simultaneously, and a fluctuation due to each air chamber is added. , The magnification correction amount per unit control amount can be increased, and fine adjustment of the magnification becomes easy. Moreover, in addition to the magnification variation due to each air chamber, attention is paid to the variation of the imaging plane, and at least two pressure controls are performed jointly.
For example, if two air chambers are selected so that the amount of change in the image plane cancels each other and these are shut off from outside air and pressure is controlled, only the magnification is corrected while keeping the image plane constant. Alternatively, it can be actively adjusted. Conversely, if at least two air chambers in which the fluctuations in magnification cancel each other out are communicated and connected to each other to control the pressure, only the imaging surface can be maintained while maintaining the magnification substantially constant. It is possible to correct or actively adjust. Furthermore, if a combination of a plurality of air chambers can offset both fluctuations in magnification and image plane, only specific aberrations such as spherical aberration, coma, curvature of field or distortion can be independently controlled. It becomes possible to correct.
【0012】上記のように、少なくとも2つの空気室を
連通して結合しその圧力を一体的に制御する場合、空気
室の組合せによってある特定の光学性能の単位圧力制御
量当りの補正量を増大させることができ、また、ある特
定の光学性能のみを独立に補正、微調整が可能となり、
これらの場合、圧力制御を行なう空間は実質的に1つで
あり圧力制御装置は1つのみでよい。しかしながら、前
述のごとく、投影レンズの露光エネルギーによる温度上
昇や環境条件の変化等、種々の要因により、投影レンズ
の光学諸性能は複雑に変化する場合が多く、特定の光学
性能のみの補正では不十分な場合が多い。このために、
上記のごとき少なくとも2つの空気室を連通した結合空
気室を複数設定し、圧力制御装置も複数設ければ、補正
の自由度が増し、諸種の要因による複数の光学性能の同
時変動をも良好に補正することが可能となる。そこで次
に本発明の第1の実施例について説明する。As described above, when at least two air chambers are connected and connected to control the pressure integrally, the correction amount per unit pressure control amount of a specific optical performance is increased by the combination of the air chambers. It is also possible to independently correct and fine-tune only certain optical performance,
In these cases, the pressure control space is substantially one, and only one pressure control device is required. However, as described above, the optical performance of the projection lens often changes in a complicated manner due to various factors such as a rise in temperature due to the exposure energy of the projection lens and a change in environmental conditions, and it is not possible to correct only specific optical performance. Often sufficient. For this,
By setting a plurality of combined air chambers communicating at least two air chambers as described above and providing a plurality of pressure control devices, the degree of freedom of correction is increased and the simultaneous fluctuation of a plurality of optical performances due to various factors is also excellent. It becomes possible to correct. Therefore, a first embodiment of the present invention will be described next.
【0013】いまある投影対物レンズのレンズ間隔のう
ち2ケ所を外気から遮断された空気室として構成し、こ
の空気室内の圧力が初期倍率設定時より単位圧力だけ変
化した場合に、倍率変化量すなわち、結像面上での所定
の軸外像点の変位量がそれぞれΔX1 及びΔX2 である
とする。この空気室以外の空気室のうち一部は大気圧と
同じ圧力変化をするものとし、大気圧の単位圧力の変化
ΔPに対して倍率変動がΔXpだけ発生するものとす
る。投影レンズ内に形成された空気室のうち他の空気室
は密封され大気から遮断されているとすると気圧変化が
ないのでそれに伴う倍率変動は生じない。Two of the existing lens intervals of the projection objective lens are configured as air chambers that are shielded from the outside air, and when the pressure in the air chamber changes by a unit pressure from the initial magnification setting, the magnification change amount, that is, Suppose that the displacement amounts of the predetermined off-axis image points on the image plane are ΔX 1 and ΔX 2 , respectively. It is assumed that some of the air chambers other than the air chamber have the same pressure change as the atmospheric pressure, and that a change in magnification is ΔXp with respect to a change ΔP in the unit pressure of the atmospheric pressure. If the other air chambers among the air chambers formed in the projection lens are hermetically sealed and shielded from the atmosphere, there is no change in atmospheric pressure, so that there is no accompanying magnification change.
【0014】そこで、上記2ケ所の遮断された空気室を
連通して一体の空気室に結合し、この結合空気室の圧力
を制御することとすれば、大気圧の単位圧力変化による
倍率変化量ΔXpに対し、この結合空気圧の圧力制御量
をΔP1 するとき、 (1) ΔP1 (ΔX1 +ΔX2 )+ΔPΔXp=0 を満たすことによって大気圧変動ΔPによる倍率変化を
補正することができる。ここで、ΔX1 とΔX2 との符
号が等しいものを選ぶことによって、一方の空気室のみ
による補正変化量よりも大きな変化量を得ることができ
るので、より少ない圧力制御量で大気圧による倍率変動
を補正することができる。従って、圧力制御を行なう空
気室の圧力変動幅が比較的小さくなるため、エアのリー
クの恐れが少なく制御が容易である。Therefore, if the two shut-off air chambers are communicated and connected to an integral air chamber and the pressure of the combined air chamber is controlled, the change in magnification due to a unit pressure change of the atmospheric pressure can be obtained. ΔXp hand, when [Delta] P 1 pressure control amount of the coupling pressure can be corrected magnification change by atmospheric pressure variations [Delta] P by satisfying (1) ΔP 1 (ΔX 1 + ΔX 2) + ΔPΔXp = 0. Here, by selecting the one having the same sign of ΔX 1 and ΔX 2 , it is possible to obtain a variation larger than the correction variation due to only one of the air chambers. Fluctuations can be corrected. Accordingly, since the pressure fluctuation width of the air chamber for performing the pressure control is relatively small, there is little possibility of air leak and the control is easy.
【0015】ところで、これら2つの空気室の圧力変動
によって、結像面も変動することは一般には避けられな
い。そこで、第3の空気室をも連通して結合し、一体的
に圧力制御することとする。すなわち、前記2つの空気
室における単位圧力変化に対する結像面変化量をそれぞ
れΔZ1 、ΔZ2 とし、第3の空気室における単位圧力
変化に対する倍率変化量をΔX3 、結像面変化量をΔZ
3 とするとき、 ΔZ3 =ΔZ1 +ΔZ2 なる関係を満たすような第3空気室を選ぶことにより、
結像面を一定に保ちつつ倍率のみを補正することが可能
である。式で表わせば、 (2) ΔP1 (ΔX1 +ΔX2 +ΔX3 )+ΔPΔXp=0 を満たすようにΔP1 だけ3つの空気室の結合空間に圧
力変化を与えればよい。この時、結像面の変化について
は、 ΔP1 (ΔZ1 +ΔZ2 +ΔZ3 )=0 が成立し、圧力制御に伴って生ずる結像面の変動はな
い。By the way, it is generally unavoidable that the imaging surface also fluctuates due to the pressure fluctuation of these two air chambers. Therefore, the third air chamber is also communicated and connected, and pressure control is integrally performed. That is, ΔZ 1 and ΔZ 2 are the image plane change amounts with respect to the unit pressure change in the two air chambers, ΔX 3 is the magnification change amount with respect to the unit pressure change in the third air chamber, and ΔZ 3 is the image plane change amount.
When 3 is selected, by selecting a third air chamber that satisfies the relationship of ΔZ 3 = ΔZ 1 + ΔZ 2 ,
It is possible to correct only the magnification while keeping the imaging plane constant. It can be expressed by the following equation: (2) It is sufficient to apply a pressure change to the coupling space of the three air chambers by ΔP 1 so as to satisfy ΔP 1 (ΔX 1 + ΔX 2 + ΔX 3 ) + ΔPΔXp = 0. At this time, regarding the change of the imaging plane, ΔP 1 (ΔZ 1 + ΔZ 2 + ΔZ 3 ) = 0 holds, and there is no change of the imaging plane caused by the pressure control.
【0016】他方、2つの空気室を一体的に圧力制御す
る場合において、各空気室における単位圧力当りの結像
面変化量ΔZ1 、ΔZ2 が互いにほぼ相殺するような2
つの空気室を選定するならば、結像面に変化を与えるこ
となく倍率のみを補正又は微調整することが可能であ
る。すなわち、結像面変動については、 ΔP1 (ΔZ1 +ΔZ2 )=0 をほぼ保ちつつ、倍率変動について (3) ΔP1 (ΔX1 +ΔX2 )+ΔPΔXp=0 を満たすことにより、倍率補正を独立に行なうことが可
能である。[0016] On the other hand, as in the case of integrally pressure control two air chambers, image plane variation [Delta] Z 1 per unit pressure in each air chamber, [Delta] Z 2 is substantially cancel each other 2
If one air chamber is selected, it is possible to correct or fine-tune only the magnification without changing the image plane. In other words, the magnification correction becomes independent by satisfying (3) ΔP 1 (ΔX 1 + ΔX 2 ) + ΔPΔXp = 0 while maintaining ΔP 1 (ΔZ 1 + ΔZ 2 ) = 0 with respect to the imaging plane variation. It is possible to do.
【0017】従って、上記のように、少なくとも2つの
空気室を連通して一体的に圧力制御することによって、
ある特定の光学性能についての補正量をより大きくする
ことができ、また、空気室の選び方によっては光学性能
のうちある特定のもののみを独立に補正することが可能
である。しかしながら、上記それぞれの場合光学諸性能
のうちの例えば倍率のみを独立に補正できても、倍率と
同時に他の光学性能、例えば結像面の変動をも同時に補
正することはできない。倍率と結像面との両者を同時に
補正するためには、圧力制御する空気室を別にもう1ケ
所設ける必要がある。そこで、上記のように2つの空気
室を連結結合して一体的に圧力制御すると共に、さらに
第4の空気室を外気から遮断して別途に圧力制御するこ
ととする。この第4の空気室における単位圧力変化によ
る倍率変化量をΔX4 、結像面変化量をΔZ4 とし、第
4空気室の圧力制御量をΔP2 とするとき、Therefore, as described above, by communicating at least two air chambers and integrally controlling the pressure,
The correction amount for a specific optical performance can be made larger, and depending on the selection of the air chamber, only a specific optical performance can be corrected independently. However, in each of the above cases, for example, only the magnification of the optical performances can be independently corrected, but it is not possible to simultaneously correct other optical performances, for example, the fluctuation of the image plane, simultaneously with the magnification. In order to simultaneously correct both the magnification and the imaging plane, it is necessary to provide another air chamber for pressure control. Therefore, as described above, the two air chambers are connected and connected to perform pressure control integrally, and further, the fourth air chamber is shut off from the outside air and pressure is separately controlled. When the magnification change amount due to the unit pressure change in the fourth air chamber is ΔX 4 , the imaging plane change amount is ΔZ 4, and the pressure control amount of the fourth air chamber is ΔP 2 ,
【0018】[0018]
【数4】 (Equation 4)
【0019】の2つの条件を同時に満たすように、結合
された2つの空気室の圧力を一体的にΔP1 だけ、また
第4空気室の圧力をΔP2 だけそれぞれ変化させること
によって、倍率と結像面との両者の変動ΔXp、ΔZp
を同時に補正することが可能となる。この第4の空気室
についても、残りの他の空気室と連通して結合すること
によって、前述した2つの空気室と同様にして補正量の
増大を図ることができるし、また他の光学性能、例えば
特定の収差を相殺し得る空気室を組合せることによっ
て、その収差を変えることなく倍率及び結像面の補正を
達成することができる。By simultaneously changing the pressure of the two coupled air chambers by ΔP 1 and the pressure of the fourth air chamber by ΔP 2 integrally so as to simultaneously satisfy the two conditions, the magnification and the magnification are combined. Fluctuations ΔXp, ΔZp of both with the image plane
Can be simultaneously corrected. The fourth air chamber can be connected to the other air chambers in communication therewith to increase the amount of correction in the same manner as the two air chambers described above. For example, by combining air chambers that can cancel out certain aberrations, it is possible to achieve magnification and image plane correction without changing the aberrations.
【0020】そして、倍率及び結像面に加えて、他の光
学性能、例えば球面収差、コマ収差、像面湾曲或は歪曲
収差をも同時に補正するためには、上記のごとき結合さ
れた空気室及び第4の空気室に加えて、さらに別途に圧
力制御し得る空気室を設けることとすればよい。すなわ
ち、光学諸性能のうち3つの性能を同時に補正するため
には、3個の互いに独立した圧力制御空間を設ければよ
い。そして、一般には、補正しようとする光学諸性能の
数に等しい数の圧力制御空間を独立に設ければよい。In order to simultaneously correct other optical performances such as spherical aberration, coma, field curvature or distortion in addition to the magnification and the image plane, the combined air chamber as described above is required. In addition to the air chamber and the fourth air chamber, an air chamber that can be separately pressure-controlled may be provided. That is, in order to simultaneously correct three of the various optical properties, three independent pressure control spaces may be provided. In general, a number of pressure control spaces equal to the number of optical performances to be corrected may be provided independently.
【0021】尚、投影レンズの倍率変動や結像面の変動
等の光学諸性能の変動を生ずる要因としては、大気圧の
みならず鏡筒外部の環境温度、湿度、投影レンズに入射
する露光エネルギーによる温度上昇、などがあげられ
る。これらの要素がそれぞれ単位量変化したことによっ
て発生する倍率変化量を、ΔXq、ΔXr、ΔXs、ま
た結像面変化量をそれぞれΔZq、ΔZr、ΔZsと
し、各要素の変化量がΔQ、ΔR、ΔSであるとする
と、2つの結合された空気室の圧力制御量ΔP1 及び第
4の空気室の圧力制御量ΔP2 について、Factors that cause fluctuations in optical performance such as fluctuations in magnification of the projection lens and fluctuations in the image plane are not only atmospheric pressure, but also environmental temperature and humidity outside the lens barrel, exposure energy incident on the projection lens. Temperature rise, and the like. The magnification change amounts caused by the unit amount changes of these elements are ΔXq, ΔXr, ΔXs, and the image plane change amounts are ΔZq, ΔZr, ΔZs, respectively, and the change amounts of the elements are ΔQ, ΔR, ΔS. , The pressure control amount ΔP 1 of the two combined air chambers and the pressure control amount ΔP 2 of the fourth air chamber
【0022】[0022]
【数5】 (Equation 5)
【0023】の両条件を満たすことによって、倍率と結
像面との両者の同時補正が可能である。倍率と結像面と
の一方のみを補正する場合には上記両式のうちの一方の
みを満たすように圧力制御すればよいことはいうまでも
ない。また、この場合にも結合された2つの空気室にさ
らに他の空気室を連通して一体的に圧力制御してもよい
し、第4空気室についても他の空気室と連通して一体的
に圧力制御することが可能である。By satisfying both conditions, it is possible to simultaneously correct both the magnification and the image plane. Needless to say, when only one of the magnification and the image plane is corrected, the pressure should be controlled so as to satisfy only one of the above two equations. Also in this case, another air chamber may be communicated with the two air chambers connected to each other to integrally control the pressure, and the fourth air chamber may also be communicated with the other air chamber to integrally control the pressure. Pressure can be controlled.
【0024】ここで本発明が適用されるLSI製造装置
としての投影露光装置(ステッパー)について説明す
る。図1はステッパーに用いられる投影対物レンズの一
例を示すレンズ配置図であり、この対物レンズによりレ
チクル(R)上の所定のパターンがウェハ(W)上に縮
小投影される。図中にはウェハとレチクルとの軸上物点
の共役関係を表わす光線を示した。この対物レンズはレ
チクル(R)側から順にL1 、L2 ……L14の合
計14個のレンズからなり、各レンズの間隔及びレチク
ル(R)、ウェハ(W)との間に、レチクル側から順に
a、b、c、……、oの合計15個の空気間隔が形成さ
れている。この対物レンズの諸元を表1に示す。但し、
rは各レンズ面の曲率半径、Dは各レンズの中心厚及び
空気間隔、Nは各レンズのi線(λ=365.0nm)に対す
る屈折率を表わし、表中左端の数字はレチクル側からの
順序を表わすものとする。また、D0はレチクル(R)
と最前レンズ面との間隔、D31は最終レンズ面とウェ
ハ(W)との間隔を表わす。Here, a description will be given of a projection exposure apparatus (stepper) as an LSI manufacturing apparatus to which the present invention is applied. FIG. 1 is a lens arrangement diagram showing an example of a projection objective used for a stepper. A predetermined pattern on a reticle (R) is reduced and projected on a wafer (W) by the objective. In the drawing, light rays representing the conjugate relationship of the on-axis object point between the wafer and the reticle are shown. This objective lens is composed of a total of 14 lenses of L1, L2,..., L14 in order from the reticle (R) side, and the distance between each lens and the reticle (R), the wafer (W) is sequentially a from the reticle side. , B, c,..., O, a total of 15 air spaces are formed. Table 1 shows the specifications of the objective lens. However,
r is the radius of curvature of each lens surface, D is the center thickness and air gap of each lens, N is the refractive index of each lens with respect to the i-line (λ = 365.0 nm), and the leftmost number in the table is the order from the reticle side. Shall be expressed. D0 is a reticle (R)
D31 represents the distance between the last lens surface and the wafer (W).
【表1】 [Table 1]
【0025】いま、この対物レンズにおいて、空気間隔
a、b、……oの気圧をそれぞれ+137.5mmHgだけ
変化させたとすると、各空気間隔の相対屈折率は1.00
005に変化し、この時の倍率変化、及び結像面すなわ
ちレチクル(R)との共役面の変化は表2に示すように
なる。但し、倍率変化ΔXは、結像面上において気圧変
動がない時に光軸より5.66mm離れた位置に結像する像
点が、各空気間隔の気圧変化後の移動量をμm単位で表
わしたもので、気圧変動が無い場合の結像面すなわち所
定のウェハ面上により大きく投影される場合(拡大)を
正符号として示した。また、結像面の変化ΔZは軸上の
結像点の変化として示し、対物レンズから遠ざかる場合
を正符号として示した。両者の値は共にμm単位であ
る。Now, in this objective lens, assuming that the air pressure at air intervals a, b,... O is changed by +137.5 mmHg, the relative refractive index of each air interval is 1.00.
005, and the change in magnification and the change in the imaging plane, that is, the conjugate plane with the reticle (R) are as shown in Table 2. However, the magnification change ΔX is the amount of movement of the image point formed at a position 5.66 mm away from the optical axis when the air pressure does not fluctuate on the imaging plane after the air pressure change in each air interval in μm unit. In this case, a positive sign indicates a case where the image is projected larger (enlarged) on an image forming surface, that is, a predetermined wafer surface when there is no atmospheric pressure fluctuation. Further, the change ΔZ of the image plane is shown as a change of the image forming point on the axis, and the case where the distance from the objective lens is increased is shown as a positive sign. Both values are in μm.
【表2】 [Table 2]
【0026】上記の表2より、まず倍率変動量ΔXにつ
いてみれば、第4空間d、第5空間e、第6空間fの変
動量がそれぞれ負の大きな値であることが分る。従っ
て、これら第4、第5、第6空間、d、e、fを外気か
ら遮断して連通し結合空気室とすれば、かなり大きな補
正値を得ることができ、倍率補正のための圧力制御量を
小さくすることができる。次に、結像面変動量ΔZにつ
いてみれば、上記第4、第5、第6空間における変動が
最も大きく、これらの空間の一体的圧力制御によれば、
結像面をも比較的小さな圧力制御量により大きく補正し
得ることが分る。そして、第10空間j、第11空間
k、第12空間lも結像面の変動に大きく影響している
ことが分り、これら第10、第11、第12空間j、
k、lを外気から遮断して連通し結合空気室とすること
によって、結像面を容易に補正できることが判明する。
また、結像面の変動については、第1空間aと第2空間
bにおける変動量が互いに異なる符号でその絶対値がほ
ぼ等しく、互いにほぼ相殺し得ることが分り、また、第
7空間gでの結像面変動は第14空間nと第15空間o
との組合せによってほぼ相殺できること、さらに第14
空間と第15空間とによる倍率変動は比較的小さな値で
はあるが互いにほぼ相殺し得ることが分る。従って、第
4、第5及び第6空間d、e、fを一体的に結合空間と
して圧力制御し、また、第10、第11及び第12空間
j、k、lを一体的な結合空間として別途に圧力制御す
ることによって、倍率と結像面との両者を同時に補正す
ることができる。そしてこの時、第1空間aと第2空間
b、及び第7空間gと第14、第15空間n、oは互い
の変動をほぼ相殺し得るので大気圧と共に圧力が変動す
るようにすると共に、残る空間としての第3空間c、第
8空間h、第9空間i及び第13空間mは大気から遮断
された密閉空間としてこれらによる変動を生じないよう
にすることが望ましい。以上のことをふまえて、第2の
実施例について以下に説明する。From the above Table 2, it can be seen that the magnification variation ΔX in the fourth space d, the fifth space e, and the sixth space f is a large negative value. Therefore, if the fourth, fifth, and sixth spaces d, e, and f are communicated with each other to be insulated from the outside air, a considerably large correction value can be obtained, and pressure control for magnification correction can be obtained. The amount can be reduced. Next, regarding the image plane variation amount ΔZ, the variation in the fourth, fifth, and sixth spaces is the largest, and according to the integrated pressure control of these spaces,
It can be seen that the image plane can be largely corrected by a relatively small pressure control amount. Further, it can be seen that the tenth space j, the eleventh space k, and the twelfth space l also greatly affect the fluctuation of the imaging plane, and these tenth, eleventh, twelfth spaces j,
It turns out that the image forming surface can be easily corrected by setting k and l to be connected to each other to block the outside air from the outside air.
Also, regarding the fluctuation of the imaging plane, it can be seen that the absolute values of the fluctuation amounts in the first space a and the second space b are almost equal with different signs and can be almost mutually offset. Of the imaging plane of the fourteenth space n and the fifteenth space o
Can be almost offset by the combination with
It can be seen that the magnification variation between the space and the fifteenth space is a relatively small value, but can be substantially offset each other. Therefore, the fourth, fifth, and sixth spaces d, e, and f are pressure-controlled integrally as joint spaces, and the tenth, eleventh, and twelfth spaces j, k, and l are integrally joined spaces. By separately controlling the pressure, both the magnification and the image plane can be corrected simultaneously. At this time, the first space a and the second space b, and the seventh space g and the fourteenth and fifteenth spaces n and o can substantially cancel each other, so that the pressure fluctuates together with the atmospheric pressure. It is desirable that the third space c, the eighth space h, the ninth space i, and the thirteenth space m as the remaining spaces be closed spaces shielded from the atmosphere so as not to cause fluctuations due to them. Based on the above, a second embodiment will be described below.
【0027】図2は上記のごとき空気室の圧力制御を2
ケ所の空間で行なうことによって、倍率補正と結像面補
正が可能な投影露光装置の概略構成図である。投影対物
レンズ(1)は照明装置(2)により均一照明されたレ
チクル(R)上のパターンを、ステージ(3)上に載置
されたウェハ(W)上に縮小投影する。投影対物レンズ
(1)中には、図1に示した第4空間d、第5空間e及
び第6空間fに対応する3個の空気室(40、50、6
0)が連通部(11a)により結合され大気から遮断さ
れ、第1圧力制御空間としてパイプ(11)を通して圧
力制御される。また、第10空間j、第11空間k及び
第12空間lに対応する3個の空気室(100、11
0、120)は連通部(21a)によって結合され大気
から遮断され、第2圧力制御空間としてパイプ(21)
を通して圧力制御される。また、図1に示した第3空間
c、第8空間h、第9空間i及び第13空間mに対応す
る空気室はそれぞれ大気に対して密閉された空気室(3
0、80、90、130)として構成されている。大気
圧と共に圧力が変化する空間は図面の複雑化を避けるた
めに図2中から省略した。第1及び第2圧力制御空間は
パイプ(11、21)によりそれぞれ、投影レンズ外に
設けられた圧力制御器(12)及び(22)に連結され
ている。そして各圧力制御器(12、22)には、フィ
ルタ(13)及び(23)を通して加圧空気供給器
(4)から定常的に一定圧力の空気が供給され、また排
気装置(8)により必要に応じて排気される。一方、各
空気室の側面にはその内部圧力を検出する圧力センサー
(14)、(24)が設けられており、この出力信号は
演算器(5)に送られる。演算器(5)には計測器
(6)及び鏡筒部の温度センサ(7)より大気圧の測定
値、投影レンズ鏡筒外部の温度、湿度、鏡筒内部の温度
が入力される。演算器(5)には各圧力制御空間内の空
気室における単位圧力当りの倍率変化量ΔXd、ΔX
e、ΔXf;ΔXj、ΔXk、ΔXl及び結像面変化量
ΔZd、ΔZe、ΔZf;ΔZj、ΔZk、ΔZlがあ
らかじめ記憶されている。また、演算器(5)には大気
圧の単位圧力変化によって生ずる投影レンズの倍率変動
ΔXp及び結像面変動ΔZp、並びに鏡筒周囲の温度、
湿度の単位量変化に伴う倍率変動量及び結像面変動量、
ΔXq、ΔXr;ΔZq、ΔZr、さらに、露光エネル
ギーによる投影レンズの温度変化に伴う倍率変化量、結
像面変化量ΔXs、ΔZsも記憶されている。そして演
算器(5)は計測器(6)及びセンサ(7)からの信号
により大気圧の変化量ΔP及び、鏡筒周囲の温度、湿度
の変化量ΔQ、ΔR、並びに露光エネルギーによる投影
レンズの温度変化量ΔSを検出し、前述した(5)式の
ごとき両条件を満足するために各圧力制御空間に必要な
圧力変化量ΔP1 、ΔP2 を算出する。本実施例におい
て満たすべき条件を詳記すれば、倍率変動について、 ΔP1 (ΔXd+ΔXe+ΔXf)+ΔP2 (ΔXj+
ΔXk+ΔXl)+ΔPΔXp+ΔQΔXq+ΔRΔX
r+ΔSΔXs=0 結像面変動について、 ΔP1 (ΔZd+ΔZe+ΔZf)+ΔP2 (ΔZj+
ΔZk+ΔZl)+ΔPΔZp+ΔQΔZq+ΔRΔX
r+ΔSΔXs=0 である。ここで、ΔXp及びΔZpは大気圧と共に圧力
変動する空気による各変化量の和であり、それぞれ、 ΔXp=ΔXa+ΔXb+ΔXg+ΔXn+ΔXo ΔZp=ΔZa+ΔZb+ΔZg+ΔZn+ΔZo と表わされる。これらの条件を満たすために各圧力制御
空間に必要な圧力変化量ΔP1 及びΔP2 に対応する演
算器からの信号により、各圧力制御器(12、22)が
各制御空間の圧力を制御する。このようにして、投影レ
ンズの光学特性に影響を与える各要素に対し、常に一定
した倍率及び結像面位置が維持され、ステッパーとして
の高精度マッチングが安定して達成される。FIG. 2 shows the pressure control of the air chamber as described above.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection exposure apparatus capable of performing magnification correction and image plane correction by performing the correction in a space at two places. The projection objective lens (1) reduces and projects the pattern on the reticle (R) uniformly illuminated by the illumination device (2) onto the wafer (W) mounted on the stage (3). In the projection objective lens (1), three air chambers (40, 50, 6) corresponding to the fourth space d, the fifth space e, and the sixth space f shown in FIG.
0) is connected by the communicating portion (11a) and is isolated from the atmosphere, and pressure is controlled through the pipe (11) as a first pressure control space. Further, three air chambers (100, 11) corresponding to the tenth space j, the eleventh space k, and the twelfth space l.
0, 120) are connected by a communication part (21a) and are isolated from the atmosphere, and a pipe (21) is used as a second pressure control space.
Pressure controlled through. The air chambers corresponding to the third space c, the eighth space h, the ninth space i, and the thirteenth space m shown in FIG. 1 are air chambers (3
0, 80, 90, 130). A space in which the pressure changes with the atmospheric pressure is omitted from FIG. 2 to avoid complicating the drawing. The first and second pressure control spaces are connected by pipes (11, 21) to pressure controllers (12) and (22) provided outside the projection lens, respectively. Each of the pressure controllers (12, 22) is constantly supplied with air at a constant pressure from a pressurized air supply (4) through filters (13) and (23). It is exhausted according to. On the other hand, pressure sensors (14) and (24) for detecting the internal pressure are provided on the side surfaces of the respective air chambers, and the output signals are sent to a computing unit (5). The measured value of the atmospheric pressure, the temperature outside the projection lens barrel, the humidity, and the temperature inside the barrel are input to the arithmetic unit (5) from the measuring instrument (6) and the temperature sensor (7) in the barrel section. The calculator (5) has a magnification change amount ΔXd, ΔX per unit pressure in the air chamber in each pressure control space.
e, ΔXf; ΔXj, ΔXk, ΔXl and image plane change amounts ΔZd, ΔZe, ΔZf; ΔZj, ΔZk, ΔZl are stored in advance. The arithmetic unit (5) also includes a magnification change ΔXp and an image plane change ΔZp of the projection lens caused by a unit pressure change of the atmospheric pressure, a temperature around the lens barrel,
Magnification fluctuation amount and imaging plane fluctuation amount due to humidity unit amount change,
.DELTA.Xq, .DELTA.Xr; .DELTA.Zq, .DELTA.Zr, and further, magnification change amounts and image plane change amounts .DELTA.Xs, .DELTA.Zs associated with temperature changes of the projection lens due to exposure energy. The arithmetic unit (5) receives the signals from the measuring device (6) and the sensor (7) to change the atmospheric pressure ΔP, the temperature and humidity changes ΔQ, ΔR around the lens barrel, and the projection lens according to the exposure energy. The temperature change amount ΔS is detected, and the pressure change amounts ΔP 1 and ΔP 2 necessary for each pressure control space to satisfy both conditions as in the above-described equation (5) are calculated. If the conditions to be satisfied in the present embodiment are described in detail, regarding the magnification change, ΔP 1 (ΔXd + ΔXe + ΔXf) + ΔP 2 (ΔXj +
ΔXk + ΔXl) + ΔPΔXp + ΔQΔXq + ΔRΔX
r + ΔSΔXs = 0 Regarding the image plane variation, ΔP 1 (ΔZd + ΔZe + ΔZf) + ΔP 2 (ΔZj +
ΔZk + ΔZl) + ΔPΔZp + ΔQΔZq + ΔRΔX
r + ΔSΔXs = 0. Here, .DELTA.Xp and .DELTA.Zp are the sums of the respective amounts of change caused by the air that fluctuates with the atmospheric pressure, and are expressed as: .DELTA.Xp = .DELTA.Xa + .DELTA.Xb + .DELTA.Xg + .DELTA.Xn + .DELTA.Xo.DELTA.Zp = .DELTA.Za + .DELTA.Zb + .DELTA.Zg + .DELTA.Zn + .DELTA.Zo. The signal from the arithmetic unit corresponding to the pressure change amount [Delta] P 1 and [Delta] P 2 required for each pressure control space to satisfy these conditions, the pressure controller (12, 22) controls the pressure of the control chamber . In this manner, constant magnification and image plane position are always maintained for each element that affects the optical characteristics of the projection lens, and high-precision matching as a stepper is stably achieved.
【0028】上記の実施例では、一体的に圧力制御する
空気室として第4、第5、第6空間d、e、f及び第1
0、第11、第12空間j、k、lのそれぞれ3個のレ
ンズ間隔を採用したが、これに限らず、一体的に圧力制
御する空気室の数及びどの間隔を採用するかは対物レン
ズの構成によって、また補正する光学性能によって適宜
決定すればよい。例えば、上記の実施例において、さら
に、表1に示した圧力変化についてのデータに基づけ
ば、第3空間cと第4空間dとにおける倍率変動量は互
いにほぼ相殺し得るので、これら両空間をも大気と共に
圧力変動し得る構成とし、第5、第6空間e、fの2つ
の空間を連通して圧力制御することもできる。さらに、
第9空間iの結像面変動量は第10空間jと第13空間
mとの組合せによってほぼ相殺し得るため、第9空間
i、第10空間j及び第13空間mも大気と共に圧力変
動する構成とし、第11空間kと第12空間lとを連通
して圧力制御することも可能である。一体的に圧力制御
を行なう少なくとも2つの空気室は隣接していれば圧力
の均一性を保つ点でまた鏡筒の構造からも有利である
が、隣接する空気室に限る必要はない。In the above embodiment, the fourth, fifth and sixth spaces d, e, f and the first
Although the three lens intervals of each of the 0th, eleventh, and twelfth spaces j, k, and l are employed, the present invention is not limited to this. The number of air chambers for pressure control integrally and the interval to be employed are determined by the objective lens. And the optical performance to be corrected. For example, in the above embodiment, based on the data on the pressure change shown in Table 1, the magnification fluctuation amounts in the third space c and the fourth space d can almost cancel each other. The pressure can also be changed with the atmosphere, and the pressure can be controlled by communicating the two spaces, fifth and sixth spaces e and f. further,
Since the image plane variation amount in the ninth space i can be substantially offset by the combination of the tenth space j and the thirteenth space m, the ninth space i, the tenth space j, and the thirteenth space m also fluctuate with the atmosphere. With this configuration, it is also possible to control the pressure by communicating the eleventh space k and the twelfth space l. At least two air chambers that integrally perform pressure control are advantageous in terms of maintaining pressure uniformity if they are adjacent to each other and also from the structure of the lens barrel, but need not be limited to adjacent air chambers.
【0029】尚、上記実施例では、各空気室に設けられ
た圧力センサーからの信号を演算器を介して圧力制御器
へフィードバックし、常時圧力制御器を作動させる構成
としたが、圧力センサー及び計測器による測定値を人間
が読み取り、各空気室に必要な圧力変化を計算して、必
要に応じてマニュアルで各圧力制御器を作動するように
構成することもできる。In the above embodiment, the signal from the pressure sensor provided in each air chamber is fed back to the pressure controller via the arithmetic unit, and the pressure controller is always operated. It is also possible to configure so that a human reads the value measured by the measuring device, calculates the required pressure change in each air chamber, and manually activates each pressure controller as needed.
【0030】上述のごとく、投影光学系の光路中に独立
に気圧を制御できる空間が少くとも2ケ以上存在すれ
ば、投影倍率と結像面位置の両方の変化を制御できる。
この時、投影レンズ中のレンズエレメントを光軸方向に
動かしたり、レチクルと投影レンズの間隔を変化させた
りする機械的な調整手法を援用すれば、気圧を制御する
空間は必ずしも2ケ以上必要としない。又結像面位置の
変化を検出し追従する機能がステッパーに備わっている
場合は空間の気圧制御は倍率変化だけに着目して1ケの
空間のみに対して行えば良い。気圧を能動的に制御しな
い空間については変化量の大きい空間を密封して気圧を
一定にすることが望ましく、上記の実施例において第3
空間c、第8空間h、第9空間i、第13空間mを密封
したのはこの観点から有効である。また、第1空間a及
び第15空間oはそれぞれ投影レンズとレチクル及び投
影レンズとウェハとの間の空間であり、一般には大気か
ら遮断することが難しい。この点で上記実施例のごと
く、第2空間bや第14空間nとの組合せによってほぼ
相殺できる場合には密封しない方が得策である。As described above, if there are at least two or more spaces in the optical path of the projection optical system that can independently control the atmospheric pressure, changes in both the projection magnification and the image plane position can be controlled.
At this time, if a mechanical adjustment method such as moving the lens element in the projection lens in the direction of the optical axis or changing the distance between the reticle and the projection lens is employed, at least two spaces for controlling the atmospheric pressure are required. do not do. If the stepper has a function of detecting and following a change in the position of the image plane, the control of the atmospheric pressure of the space may be performed only on one space by focusing only on the change in magnification. In a space where the air pressure is not actively controlled, it is desirable to seal the space where the amount of change is large and to keep the air pressure constant.
It is effective from this viewpoint that the space c, the eighth space h, the ninth space i, and the thirteenth space m are sealed. Further, the first space a and the fifteenth space o are spaces between the projection lens and the reticle and between the projection lens and the wafer, respectively, and are generally difficult to shield from the atmosphere. In this regard, as in the above-described embodiment, it is advisable not to seal when the combination with the second space b and the fourteenth space n can substantially cancel each other.
【0031】上記図2に示した実施例のごとく、投影対
物レンズ内の特定のレンズ間隔を外気から遮断された空
気室に形成し、この空気室の圧力を制御することによっ
て倍率の微調整がなされるが、このような倍率微調整手
段の作動方法は種々存在する。まず、図2に示した実施
例のごとく、ステッパーの倍率変化に影響を与える要素
とその影響の程度をあらかじめ調べておき、投影倍率を
直接測定することなく、各要素の変動量(例えば環境温
度変化や大気圧の変動量)を計測し発生している倍率変
化量を予測して倍率微調整手段を働かせるという方法で
ある。この場合、図2のごとく実時間で各影響要素を測
定し、直ちに倍率を自動的に調整するサーボシステムを
構成することが望ましいが、測定値に基づいてマニュア
ルで倍率調整することも可能である。As in the embodiment shown in FIG. 2, a specific lens interval in the projection objective lens is formed in an air chamber which is shielded from the outside air, and fine adjustment of magnification can be performed by controlling the pressure of the air chamber. However, there are various methods of operating such magnification fine adjustment means. First, as in the embodiment shown in FIG. 2, the factors that affect the change in magnification of the stepper and the degree of the influence are checked in advance, and without directly measuring the projection magnification, the variation of each element (for example, the environmental temperature) This is a method in which a change in magnification or a change in atmospheric pressure is measured, the generated change in magnification is predicted, and the magnification fine adjustment means is operated. In this case, as shown in FIG. 2, it is desirable to configure a servo system that measures each influence element in real time and automatically adjusts the magnification immediately, but it is also possible to manually adjust the magnification based on the measured value. .
【0032】尚、投影レンズ内に蓄積されるエネルギー
による温度変化を直接測定するのではなく、実験と計算
によって露光時間及び連続稼動時間と倍率変化の関係を
あらかじめ調べておき、露光時間及び連続稼動時間の情
報を倍率調整手段にフィードバックしても良い。さら
に、ステッパーに投影倍率測定機能をもたせ、測定結果
を倍率微調整手段にフィードバックすることも可能であ
る。実時間で倍率を測定できれば直ちに倍率を調整する
サーボシステムとすることも可能である。測定に時間を
要する場合には測定値を一度表示し、その値を基にマニ
ュアルで倍率微調整を行わせても良い。測定値を基にし
て倍率調整を行ない更に倍率を再チェックするようなシ
ーケンスを組むことも又容易である。尚、ステッパーで
実際にウェハを露光し、そのウェハを計測することによ
って投影倍率を知ることができるので、この情報を倍率
調整手段にフィードバックすることも可能である。It should be noted that the relationship between the exposure time and the continuous operation time and the change in the magnification is previously measured by experiments and calculations instead of directly measuring the temperature change due to the energy stored in the projection lens, and the exposure time and the continuous operation are measured. Time information may be fed back to the magnification adjusting means. Further, the stepper can be provided with a projection magnification measuring function, and the measurement result can be fed back to the magnification fine adjustment means. If the magnification can be measured in real time, a servo system that immediately adjusts the magnification can be used. When a long time is required for the measurement, the measured value may be displayed once and the magnification may be manually adjusted based on the value. It is also easy to make a sequence in which the magnification is adjusted based on the measured values and the magnification is rechecked. Since the projection magnification can be known by actually exposing the wafer with a stepper and measuring the wafer, this information can be fed back to the magnification adjusting means.
【0033】ところで、これまで気圧として空気に含ま
れるN2 、O2 、CO2 、H2 O……等の各気体の分圧
を考慮せずに全圧のみを取り扱ってきた。しかしなが
ら、投影レンズの光学性能の調整で重要なのは空気の屈
折率を制御すること、すなわち投影光路内の光学要素の
光学的な特質を変化させることなので、通常、空気でな
くN2 のみを使ったり全圧一定のもとで各気体の分圧を
制御して空気の屈折率を変化させることも本発明に当然
含まれる。本発明の実施例では倍率の微調整を可能とす
る方法を提供したのであって、倍率を一定に保つことに
有用なばかりでなく、意識的に倍率を変動させることに
も有用なのは明らかである。Heretofore, only the total pressure has been handled without considering the partial pressure of each gas such as N 2 , O 2 , CO 2 , H 2 O... However, important in adjusting the optical performance of the projection lens is to control the refractive index of air, that is, such that varying the optical characteristics of the optical element of the projection optical path, typically, or using only N 2 instead of air The present invention naturally includes changing the refractive index of air by controlling the partial pressure of each gas under a constant total pressure. The embodiment of the present invention provides a method that enables fine adjustment of the magnification. It is apparent that the method is useful not only for keeping the magnification constant but also useful for intentionally changing the magnification. .
【0034】[0034]
【発明の効果】以上のように本発明によれば投影露光時
の投影倍率や結像面位置の変動以外に、光学的な収差に
ついても微調整或は、諸性能の独立補正が可能になるた
め、装置の環境条件の変化にも対応しやすく、高いマッ
チング精度が維持でき、超LSIの生産性向上に大きく
寄与することになる。As described above, according to the present invention, it is possible to fine-tune optical aberrations or independently correct various performances in addition to fluctuations in projection magnification and image plane position during projection exposure. Therefore, it is easy to cope with changes in the environmental conditions of the device, high matching accuracy can be maintained, and this greatly contributes to the improvement in the productivity of the VLSI.
【図1】本発明の実施例に適用される投影露光装置の投
影レンズのレンズ構成を示す。FIG. 1 shows a lens configuration of a projection lens of a projection exposure apparatus applied to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例に適用される投影露光装置の概
略構成を示す。FIG. 2 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus applied to an embodiment of the present invention.
1 投影対物レンズ 30、40、50、60、80、90、100、11
0、120、130空気室 12、22 圧力制御器 R レチクル W ウェハ1 Projection objective lens 30, 40, 50, 60, 80, 90, 100, 11
0, 120, 130 Air chamber 12, 22 Pressure controller R Reticle W Wafer
Claims (7)
LSIパターンを照明し、該LSIパターンを投影光学
系により感光基板上に結像投影する段階を有するLSI
素子の製造方法において、 前記投影光学系のー部を構成する光学レンズ素子を光軸
方向に移動させる手段を含む光学特性調整手段が設けら
れており、前記光学特性調整手段によって前記感光基板
上に投影される前記LSIパターンの結像性能を左右す
る前記投影光学系自体の結像倍率特性、結像面位置特
性、収差諸特性の3つの光学諸特性のうち、予め選ばれ
た少なくとも2つの光学諸特性を変化させ前記感光基板
上に投影されるLSIパターンの像質を調整して露光す
ることを特徴とするLSI素子製造方法。1. An LSI comprising a step of illuminating an LSI pattern on a reticle with uniformized illumination light and forming and projecting the LSI pattern on a photosensitive substrate by a projection optical system.
In the method for manufacturing an element, optical characteristic adjusting means including means for moving an optical lens element constituting a part of the projection optical system in the optical axis direction is provided, and the optical characteristic adjusting means is provided on the photosensitive substrate. At least two optics selected in advance among three optical characteristics of the projection optical system itself, which affect the imaging performance of the LSI pattern to be projected, such as an imaging magnification characteristic, an image plane position characteristic, and various aberration characteristics. A method for manufacturing an LSI element, comprising changing various characteristics to adjust an image quality of an LSI pattern projected onto the photosensitive substrate and exposing the same.
から前記感光基板に至る結像光路内に配置された特定部
分の光学的な諸元を微小変更させる第1の手段と、前記
光学レンズ素子を光軸方向に移動させる第2の手段とを
含み、該第1の手段と第2の手段との併用によって前記
予め選ばれた少なくとも2つの光学諸特性を調整するこ
とを特徴とする請求項第1項に記載の方法。2. An optical characteristic adjusting unit comprising: a first unit configured to minutely change optical specifications of a specific portion disposed in an imaging optical path from the reticle to the photosensitive substrate; and the optical lens element. And a second means for moving the first and second optical characteristics in the optical axis direction, wherein the at least two optical characteristics selected in advance are adjusted by the combined use of the first means and the second means. 2. The method according to claim 1.
像面湾曲、又は歪曲収差のいずれかを含み、前記予め選
ばれた少なくとも2つの光学諸特性の1つが前記収差特
性であることを特徴とする請求項第1項に記載の方法。3. The aberration characteristics include spherical aberration, coma,
The method of claim 1, wherein one of the preselected at least two optical properties is the aberration property, including either field curvature or distortion.
ら前記感光基板に至る結像光路内に配置された特定部分
の光学的な諸元を微小変更する調整器を含み、前記3つ
の光学諸特性のうち前記結像面位置特性を除く他の光学
諸特性に対しては前記調整器によって調整し、前記結像
面位置特性に対しては前記感光基板を前記投影光学系の
結像面の変化に追従させる機能によって調整することを
特徴とする請求項第1項又は第3項に記載の方法。4. The optical characteristic adjusting means includes an adjuster for minutely changing optical specifications of a specific portion disposed in an image forming optical path from the reticle to the photosensitive substrate. Of the various optical characteristics other than the image plane position characteristics, the adjustment is performed by the adjuster, and the photosensitive substrate is changed with respect to the image plane position characteristics by changing the image plane of the projection optical system. The method according to claim 1 or 3, wherein the adjustment is performed by a function that follows.
ら前記感光基板に至る結像光路内に配置された特定部分
の光学的な諸元を微小変更する調整器を含み、該調整器
によって前記レチクル、前記感光基板、前記投影光学系
の配置関係を変えることなく前記予め選ばれた少なくと
も2つの光学諸特性を調整することを特徴とする請求項
第1項に記載の方法。5. The optical characteristic adjusting means includes an adjuster for minutely changing optical specifications of a specific portion arranged in an image forming optical path from the reticle to the photosensitive substrate, and the reticle is adjusted by the adjuster. 2. The method according to claim 1, wherein the at least two preselected optical characteristics are adjusted without changing a positional relationship between the photosensitive substrate and the projection optical system.
は、前記投影光学系を構成する多数の空気間隔のうち特
定の複数の空気間隔を選んで連通密封した第1気密室
と、該第1気密室とは異なる複数の空気間隔を選んで連
通密封した第2気密室とで構成され、前記調整器は前記
第1、第2気密室内の各気体の屈折率をそれぞれ独立に
変化させることを特徴とする請求項第4項又は第5項に
記載の方法。6. A specific portion arranged in the image forming optical path includes a first airtight chamber which selects and seals a plurality of specific air intervals among a large number of air intervals constituting the projection optical system, The first airtight chamber is constituted by a second airtight chamber which is different from the first airtight chamber by selecting a plurality of air gaps and communicates with each other, and the adjuster independently changes the refractive index of each gas in the first and second airtight chambers. A method according to claim 4 or claim 5, characterized in that:
の変動量に基づいて、前記第1、第2気密室内の各気体
の屈折率をそれぞれ独立に変化させることを特徴とする
請求項第6項に記載の方法。7. The controller according to claim 1, wherein the adjuster independently changes the refractive index of each gas in the first and second airtight chambers based on a change in ambient temperature or a change in atmospheric pressure. Item 7. The method according to Item 6.
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| JP5273329A JP2641692B2 (en) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | LSI element manufacturing method and apparatus |
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-
1993
- 1993-11-01 JP JP5273329A patent/JP2641692B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH06208056A (en) | 1994-07-26 |
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