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JPH07321005A - Projection exposure device - Google Patents

Projection exposure device

Info

Publication number
JPH07321005A
JPH07321005A JP6109516A JP10951694A JPH07321005A JP H07321005 A JPH07321005 A JP H07321005A JP 6109516 A JP6109516 A JP 6109516A JP 10951694 A JP10951694 A JP 10951694A JP H07321005 A JPH07321005 A JP H07321005A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
projection optical
gas layer
reticle
gas
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.)
Withdrawn
Application number
JP6109516A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Taniguchi
哲夫 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP6109516A priority Critical patent/JPH07321005A/en
Publication of JPH07321005A publication Critical patent/JPH07321005A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度な結像特性が要求される投影露光装置
において、レチクルを動かすことなく、且つ他の収差に
影響を及ぼすことなく等方的像歪の補正を行う。 【構成】 レチクルRのパタ−ン像を両側テレセントリ
ックな投影光学系PLを介してウエハW上に結像投影す
る投影露光装置において、レチクルRと光学系PLとの
間に、その周囲の気体と屈折率の異なり且つ照明光に対
して透過性の厚さ可変の気体層33を形成し、その気体
層33の厚さを制御することにより、投影光学系PLと
レチクルRとの間の光路長を変化させて等方的像歪の補
正を行う。
(57) [Summary] [Object] In a projection exposure apparatus that requires highly accurate imaging characteristics, isotropic image distortion correction is performed without moving the reticle and without affecting other aberrations. In a projection exposure apparatus that image-projects a pattern image of a reticle R onto a wafer W via a bilateral telecentric projection optical system PL, a gas around the reticle R and an optical system PL is provided. An optical path length between the projection optical system PL and the reticle R is formed by forming a gas layer 33 having a different refractive index and being transparent to illumination light and having a variable thickness, and controlling the thickness of the gas layer 33. Is corrected to correct the isotropic image distortion.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体集積回路
や液晶デバイス等をフォトリソグラフィー工程で製造す
る際に使用される投影露光装置に関し、特に投影光学系
による投影像のディストーション等の結像特性を補正す
る機構を備えた投影露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus used, for example, in manufacturing a semiconductor integrated circuit, a liquid crystal device or the like in a photolithography process, and more particularly to image forming characteristics such as distortion of a projection image by a projection optical system. The present invention relates to a projection exposure apparatus having a mechanism for correcting

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりこの種の投影露光装置では、レ
チクル(又はフォトマスク等)の微細なパターンを高い
解像度でフォトレジストが塗布されたウエハ(又はガラ
スプレート等)上に投影するため、更には既にウエハ上
に形成されているパターン上に高い重ね合わせ精度でレ
チクルのパターンを投影するために、投影光学系による
投影像の結像特性を常に高精度に維持することが求めら
れている。この場合投影光学系の周囲の大気圧、気温等
の環境変化、レチクル若しくは投影光学系の照明光吸収
による形状変化、レチクルの照明方法の切り替え、又は
所謂位相シフトマスク等を使用する場合のようなレチク
ル上のパターンの変化等により、その結像特性が次第に
変化してしまう。なおここで、そのレチクルの照明方法
の切り替えとは、通常の照明方法から、例えば輪帯照明
法又は変形光源法等に切り替えることを言う。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of projection exposure apparatus, a fine pattern of a reticle (or a photomask, etc.) is projected with high resolution onto a wafer (or a glass plate, etc.) coated with a photoresist. In order to project a reticle pattern onto a pattern already formed on a wafer with high overlay accuracy, it is required to always maintain the imaging characteristics of the projection image by the projection optical system with high accuracy. In this case, the ambient pressure around the projection optical system, environmental changes such as temperature, shape changes due to absorption of illumination light of the reticle or projection optical system, switching of the reticle illumination method, or when using a so-called phase shift mask, etc. The image forming characteristics gradually change due to changes in the pattern on the reticle. Here, switching of the reticle illumination method means switching from a normal illumination method to, for example, an annular illumination method or a modified light source method.

【0003】そこで、従来は、これらの環境変化の量等
を測定し、この測定結果から結像特性の変化量を予測
し、この予測された変化量を相殺するように結像特性を
補正するようにしていた。また、従来の結像特性の補正
対象は主に投影像のデフォーカスと投影倍率との2種類
であった。これらを補正するため、例えばデフォーカス
に関しては、投影光学系とウエハとの間隔を一定に保つ
機構(オートフォーカス機構)においてフォーカス位置
の目標値を補正していた。また、投影倍率の補正に関し
ては、投影光学系の内部のレンズ間を密封してその内部
圧力を変える手法、又は投影光学系の一部のレンズを光
軸方向に移動させる手法等が提案されている。
Therefore, conventionally, the amount of these environmental changes and the like are measured, the amount of change in the imaging characteristics is predicted from the measurement result, and the imaging characteristics are corrected so as to cancel the predicted amount of change. Was doing. Further, there are mainly two types of conventional correction targets of the image forming characteristics, that is, the defocus of the projected image and the projection magnification. In order to correct these, for example, regarding defocusing, a target value of the focus position is corrected in a mechanism (autofocus mechanism) that keeps the distance between the projection optical system and the wafer constant. Regarding the correction of the projection magnification, there has been proposed a method of sealing between the lenses inside the projection optical system to change the internal pressure, or a method of moving a part of the lenses of the projection optical system in the optical axis direction. There is.

【0004】これに関して、近年では半導体集積回路の
パターン等が益々微細化するのに伴ってデフォーカス、
投影倍率だけでなく等方的像歪(所謂糸巻型、樽型のデ
ィストーション)の変化も無視できなくなりつつある。
そして、その等方的像歪の補正手段としては、レチクル
を投影光学系の光軸方向へ移動させる機構、投影光学系
の一部のレンズを光軸方向に移動させる機構、露光用光
源(レーザ光源等)の発光波長を変化させる機構、また
は投影光学系の内部のレンズ間を密閉してその内部圧力
を変える機構等が提案されている。
With respect to this, in recent years, defocusing has occurred as the patterns of semiconductor integrated circuits have become finer and finer.
Not only the projection magnification but also the change of isotropic image distortion (so-called pincushion type or barrel type distortion) cannot be ignored.
As means for correcting the isotropic image distortion, a mechanism for moving the reticle in the optical axis direction of the projection optical system, a mechanism for moving some lenses of the projection optical system in the optical axis direction, an exposure light source (laser) A mechanism for changing the emission wavelength of a light source or the like, or a mechanism for sealing the lenses inside the projection optical system to change the internal pressure has been proposed.

【0005】上記の如き従来の等方的像歪の補正手段に
は以下のような不都合がある。先ず、等方的像歪は投影
倍率とは異なり、高次の収差であるため、前記の補正手
段のうち、投影光学系の一部のレンズを光軸方向に移動
させる機構、露光用光源のレーザ波長を変化させる機
構、又は投影光学系の内部の所定のレンズ間の圧力を変
化させる機構を用いて補正を行うと、他の収差が変化し
てしまうという不都合がある。この場合新たに発生した
収差を別の機構で補正するものとすると、全体の補正機
構が複雑化する。また、他の収差変化を許容範囲内とし
て等方的像歪を補正しようとしても補正できる量が僅か
になってしまい、所望の補正量が得られない。
The conventional means for correcting isotropic image distortion as described above has the following disadvantages. First, isotropic image distortion is different from projection magnification and is a high-order aberration. Therefore, of the correction means, a mechanism for moving a part of the lens of the projection optical system in the optical axis direction and an exposure light source If correction is performed using a mechanism that changes the laser wavelength or a mechanism that changes the pressure between predetermined lenses inside the projection optical system, there is the inconvenience that other aberrations change. In this case, if the newly generated aberration is corrected by another mechanism, the entire correction mechanism becomes complicated. Further, even if an attempt is made to correct the isotropic image distortion by setting another aberration change within the allowable range, the amount that can be corrected becomes small, and a desired correction amount cannot be obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、等方的
像歪を補正するためには、レチクルを光軸方向に移動す
る手法が簡便な手法と言える。しかし、最近になって結
像特性を維持したまま、より広フィールドの領域を露光
する要求が高まり、これに応えるべくレチクルとウエハ
を投影光学系に対して相対的にスキャンして露光するス
キャン型露光装置(ステップ・アンド・スキャン型露光
装置)が提案されている。この方式では、レチクルをス
リット状に照明することで投影光学系の有効露光フィー
ルドの最大直径を使用でき、かつスキャンすることによ
りスキャン方向には光学系の制限を受けることなく露光
フィールドを拡大できるという利点がある。また、投影
光学系の一部しか使用しないので、照度均一性、ディス
トーション等の精度を出し易いという利点がある。しか
しながら、このスキャン型露光装置ではレチクルとウエ
ハを高精度に同期させてスキャンしなければならないた
め、レチクル用のステージは高い剛性が要求される。こ
のようにレチクル側のステージの剛性を高めるために
は、レチクルを光軸方向に移動させる機構は無いことが
望ましい。また、ステッパーのような一括露光型の装置
でも、レチクル側のステージの剛性は高いことが望まし
い。
As described above, in order to correct the isotropic image distortion, the method of moving the reticle in the optical axis direction can be said to be a simple method. However, recently, the demand for exposing a wider field area while maintaining the imaging characteristics has increased, and in order to meet this, the scan type in which the reticle and the wafer are scanned relative to the projection optical system to be exposed. An exposure apparatus (step-and-scan exposure apparatus) has been proposed. With this method, the maximum diameter of the effective exposure field of the projection optical system can be used by illuminating the reticle in a slit shape, and by scanning, the exposure field can be expanded without being restricted by the optical system in the scanning direction. There are advantages. Further, since only a part of the projection optical system is used, there is an advantage that accuracy such as illuminance uniformity and distortion can be easily obtained. However, in this scanning type exposure apparatus, the reticle and the wafer must be scanned in high precision in synchronization with each other, and therefore the reticle stage is required to have high rigidity. In order to increase the rigidity of the stage on the reticle side, it is desirable that there is no mechanism for moving the reticle in the optical axis direction. Even in a batch exposure type device such as a stepper, it is desirable that the reticle side stage has high rigidity.

【0007】本発明は斯かる点に鑑み、他の収差に悪影
響を与えることなく、且つレチクルを移動させることな
く等方的像歪を補正できる投影露光装置を提供すること
を目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus which can correct isotropic image distortion without adversely affecting other aberrations and without moving the reticle.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、例えば図1に示すように転写用のパターンが形成
されたマスク(R)を露光光で照明し、その露光光のも
とでそのマスク(R)のパターンを両側テレセントリッ
クな投影光学系(PL)を介して感光基板(W)上に結
像投影する投影露光装置において、そのマスク(R)と
その投影光学系(PL)との間の空間に、その投影光学
系(PL)の周囲の気体と屈折率を異にし且つその露光
光に対して透過性の厚さ可変の気体層(33)を形成す
る気体層形成手段(12,13)と、その投影光学系P
Lによる投影像の歪みを予測又は測定する像歪検出手段
(28,29,30,31,32)と、この像歪検出手
段により検出された歪みに応じてその気体層形成手段
(12,13)を介してその気体層(33)の厚さを制
御する制御手段(P,14〜17)と、から構成され
る。
A projection exposure apparatus according to the present invention illuminates a mask (R) on which a transfer pattern is formed as shown in FIG. 1 with exposure light, and under the exposure light. In a projection exposure apparatus that image-projects a pattern of the mask (R) onto a photosensitive substrate (W) through a projection optical system (PL) that is telecentric on both sides, the mask (R) and the projection optical system (PL) A gas layer forming means for forming a gas layer (33) having a refractive index different from that of the gas around the projection optical system (PL) and having a variable thickness with respect to the exposure light, in the space between them ( 12, 13) and its projection optical system P
Image distortion detecting means (28, 29, 30, 31, 32) for predicting or measuring the distortion of the projected image due to L, and the gas layer forming means (12, 13) according to the distortion detected by the image distortion detecting means. ) Via the control means (P, 14-17) for controlling the thickness of the gas layer (33).

【0009】この場合、その気体層(33)の一面を、
その投影光学系(PL)のマスク(R)側のレンズの表
面、又はそのマスク(R)の下面とすることが望まし
い。また、その気体層形成手段(12,13)は、その
気体層(33)内の気体の圧力によりその気体層(3
3)の厚さを制御することが望ましい。更に、例えば図
8に示すように、気体層形成手段(12A、12B,1
3A,13B)は、その投影光学系(PL)の周囲の気
体より屈折率の大きな気体とその投影光学系(PL)の
周囲の気体より屈折率の小さな気体とがそれぞれ封入さ
れた2つの厚さが独立に可変の気体層(33A,33
B)を形成してもよい。
In this case, one surface of the gas layer (33) is
The surface of the lens on the mask (R) side of the projection optical system (PL) or the lower surface of the mask (R) is desirable. Further, the gas layer forming means (12, 13) causes the gas layer (3) to move due to the pressure of the gas in the gas layer (33).
It is desirable to control the thickness of 3). Further, for example, as shown in FIG. 8, gas layer forming means (12A, 12B, 1
3A and 13B) have two thicknesses in which a gas having a larger refractive index than the gas around the projection optical system (PL) and a gas having a smaller refractive index than the gas around the projection optical system (PL) are enclosed. Independently variable gas layer (33A, 33A
B) may be formed.

【0010】[0010]

【作用】斯かる本発明の投影露光装置によれば、装置環
境の気体と屈折率が異なる気体よりなる気体層(33)
の厚さを変えることにより、マスク(R)と投影光学系
(PL)との間の光路長を変化させることができる。本
発明では、投影光学系(PL)の少なくともマスク側が
テレセントリックな場合、マスク(R)と投影光学系
(PL)との間の光路長を変えることにより、他の収差
に大きな悪影響を与えることなく、等方的像歪を補正で
きることを利用する。これは投影光学系の瞳の収差によ
りマスク側での主光線が位置(像高)により僅かに傾斜
しているためである。従ってその気体層(33)の厚さ
を変えることにより、等方的像歪(所謂糸巻型、樽型の
ディストーション)を他の収差からほぼ独立に変化させ
ることができる。しかも、マスク(R)、及び投影光学
系(PL)を構成するレンズを物理的に駆動しなくてよ
いため、スキャン型露光装置に適用した場合でも、装置
の剛性が低下するといった不都合も発生しない。更に、
その気体層(33)を投影光学系(PL)の光軸に対し
て非対称に形成することで、非等方的な像歪も補正でき
る。
According to the projection exposure apparatus of the present invention, a gas layer (33) made of a gas having a refractive index different from that of the gas in the environment of the apparatus.
The optical path length between the mask (R) and the projection optical system (PL) can be changed by changing the thickness of the. In the present invention, when at least the mask side of the projection optical system (PL) is telecentric, by changing the optical path length between the mask (R) and the projection optical system (PL), other aberrations are not adversely affected. , Utilizing the ability to correct isotropic image distortion. This is because the chief ray on the mask side is slightly inclined depending on the position (image height) due to the aberration of the pupil of the projection optical system. Therefore, by changing the thickness of the gas layer (33), isotropic image distortion (so-called pincushion type or barrel type distortion) can be changed almost independently from other aberrations. In addition, since the mask (R) and the lens forming the projection optical system (PL) do not have to be physically driven, even when applied to a scan type exposure apparatus, the rigidity of the apparatus does not decrease. . Furthermore,
By forming the gas layer (33) asymmetrically with respect to the optical axis of the projection optical system (PL), anisotropic image distortion can also be corrected.

【0011】また、気体層(33)の一面を、投影光学
系(PL)のマスク(R)側のレンズ(18)の表面、
又はマスク(R)の下面とした場合には、気体層を密閉
した独立の光学容器を持つものに比較して、装置スペー
スが小さくて済み、構造が簡便になる。更にマスク
(R)と投影光学系(PL)との間に介在する環境気体
のゆらぎによる光学的影響を少なくすることができる。
Further, one surface of the gas layer (33) is provided on the surface of the lens (18) on the mask (R) side of the projection optical system (PL),
Alternatively, when the lower surface of the mask (R) is used, the device space is small and the structure is simple as compared with one having an independent optical container in which the gas layer is sealed. Further, it is possible to reduce the optical influence due to the fluctuation of the environmental gas interposed between the mask (R) and the projection optical system (PL).

【0012】また、気体層(33)の厚さを気体層(3
3)内の気体の圧力により制御する場合には、気体層
(33)を密閉する壁の一面となる例えば平行平面板
(12)は、その面にかかる気体の均一な面圧力によ
り、容易に平行に移動される。また、機械的な駆動方法
に比べて構成が簡略である。更に、気体層形成手段が、
投影光学系(PL)の周囲の気体より屈折率の大きな気
体とその投影光学系(PL)の周囲の気体より屈折率の
小さな気体とがそれぞれ封入された2つの厚さが独立に
可変の気体層(33A,33B)を形成する場合には、
一層の気体層だけでは像歪の補正が十分できないときで
もその像歪を補正できる。即ち、2つの屈折率の異なる
気体層(33A,33B)を設けることによりマスク
(R)と投影光学系(PL)との間の光路長の変化幅は
より大きくなる。
Further, the thickness of the gas layer (33) is set to the gas layer (3
In the case of controlling by the pressure of the gas in 3), the parallel plane plate (12), for example, which is one surface of the wall that seals the gas layer (33), can be easily formed by the uniform surface pressure of the gas applied to the surface. Moved in parallel. Further, the structure is simple as compared with the mechanical driving method. Further, the gas layer forming means,
A gas having a variable refractive index and a gas having a larger refractive index than the gas around the projection optical system (PL) and a gas having a smaller refractive index than the gas around the projection optical system (PL). When forming the layers (33A, 33B),
The image distortion can be corrected even when the image distortion cannot be sufficiently corrected with only one gas layer. That is, by providing the two gas layers (33A, 33B) having different refractive indexes, the change width of the optical path length between the mask (R) and the projection optical system (PL) becomes larger.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
について図1〜図7を参照して説明する。本発明は、一
括露光型(ステップ・アンド・リピート方式等)及びス
キャン露光型(ステップ・アンド・スキャン方式等)の
何れにも適用できる。以下では本発明の効果がより発揮
されるスキャン露光型に適用した場合につき説明する。
ただし、一括露光型への適用もほぼ同一である。なお、
図1において、投影光学系PLの光軸IXに平行にZ軸
を取り、その光軸IXに垂直な平面内で図1の紙面に平
行にX軸を、図1の紙面に垂直にY軸を取る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the projection exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The present invention can be applied to both a batch exposure type (step and repeat system etc.) and a scan exposure type (step and scan system etc.). Hereinafter, a case where the present invention is applied to a scan exposure type in which the effects of the present invention can be more exerted will be described.
However, the application to the batch exposure type is almost the same. In addition,
In FIG. 1, the Z axis is taken parallel to the optical axis IX of the projection optical system PL, the X axis is parallel to the paper surface of FIG. 1 in the plane perpendicular to the optical axis IX, and the Y axis is perpendicular to the paper surface of FIG. I take the.

【0014】図1は本発明の一実施例の投影露光装置の
概略を示し、この図1において、光源1としては、例え
ばKrFエキシマレーザやArFエキシマレーザ等のエ
キシマレーザ光源、銅蒸気レーザやYAGレーザの高波
波発生装置、あるいは超高圧水銀ランプ等が使用され
る。光源1が超高圧水銀ランプの場合、光源1からは紫
外の輝線(g線、i線等)よりなる照明光ILが射出さ
れる。照明光ILはコリメータレンズ、フライアイレン
ズ等よりなる照度均一化光学系2に入射し、照度分布が
ほぼ均一な光束に変換された後、照明条件切り替え用の
ターレット3に導かれる。
FIG. 1 schematically shows a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the light source 1 is an excimer laser light source such as a KrF excimer laser or an ArF excimer laser, a copper vapor laser or a YAG. A laser high-wave generator, an ultra-high pressure mercury lamp, or the like is used. When the light source 1 is an ultra-high pressure mercury lamp, the light source 1 emits illumination light IL composed of ultraviolet bright lines (g line, i line, etc.). The illumination light IL is incident on the illuminance homogenizing optical system 2 including a collimator lens, a fly-eye lens, and the like, converted into a luminous flux having an almost uniform illuminance distribution, and then guided to a turret 3 for switching illumination conditions.

【0015】図2は、図1のターレット3の正面図であ
り、この図2においてターレット3には90°間隔で絞
り41〜44が配置されており、ターレット3を回転さ
せて絞り41〜44を切り替えることにより、投影光学
系PLのフーリエ変換面(瞳面)の光強度分布を変更す
ることができる。この方法は、投影光学系の解像力を向
上させる技術の一つであり、露光すべきパターンによ
り、これらの絞り41〜44の中から最適なものが選択
される。
FIG. 2 is a front view of the turret 3 of FIG. 1. In this turret 3, diaphragms 41 to 44 are arranged at 90 ° intervals, and the turret 3 is rotated to form diaphragms 41 to 44. It is possible to change the light intensity distribution on the Fourier transform surface (pupil surface) of the projection optical system PL by switching between. This method is one of the techniques for improving the resolution of the projection optical system, and the optimum one is selected from these diaphragms 41 to 44 depending on the pattern to be exposed.

【0016】図2の例では、円形の絞り41が通常の開
口絞り(σ絞り)で、輪帯状の絞り42は輪帯照明を行
うための絞りである。また、小さい円形の絞り43は光
束の角度を絞るためのものであり、通常の照明系におい
て、コヒーレンスファクタ(σ値)が小さい(例えばσ
値が0.1〜0.4程度の)場合に相当する。4個の偏
心した円形(又は十字型遮光部を有する)よりなる絞り
44は、複数傾斜照明(変形光源)用の絞りで、一般に
ライン・アンド・スペースパターンを高解像度で露光す
るために使用されるものである。ターレット3はレチク
ルRのパターンに応じて、逐次最適なものに変更しなが
ら使用される。
In the example of FIG. 2, the circular diaphragm 41 is a normal aperture diaphragm (σ diaphragm), and the ring-shaped diaphragm 42 is a diaphragm for performing ring-shaped illumination. Further, the small circular diaphragm 43 is for narrowing the angle of the light beam, and has a small coherence factor (σ value) in a normal illumination system (for example, σ
The value is about 0.1 to 0.4). A diaphragm 44 composed of four eccentric circles (or having a cross-shaped light-shielding portion) is a diaphragm for a plurality of inclined illuminations (deformed light sources) and is generally used for exposing a line and space pattern with high resolution. It is something. The turret 3 is used while being sequentially changed to the optimum one according to the pattern of the reticle R.

【0017】さて、ターレット3の所定の絞りを通過し
た照明光ILは、その両側に光電センサ31,32を備
えたビームスプリッタ4に達する。ビームスプリッタ4
は、ほぼ全ての光束を通過させるが、一部の光束を反射
するものであり、ターレット3側から来てビームスプリ
ッタ4で反射された光束は光電センサ32へ入射し、ウ
エハW側から来てビームスプリッタ4で反射された光は
光電センサ31に入射する。光電センサ31,32の検
出信号は、後述するように投影光学系PLの収差変化を
計算するのに用いられる。照明光ILはさらにリレーレ
ンズ、視野絞り、コリメータレンズ等から成る照明光学
系5を経て、ダイクロイックミラー6により反射され、
半導体の回路パターン等が描かれたレチクルRを照明す
る。レチクルRはレチクルステージRST上に真空吸着
され、このレチクルステージRSTは照明光学系5のダ
イクロイックミラー6により折り曲げられた光軸(投影
光学系PLの光軸と一致している)IXに垂直な平面
(XY平面)内で2次元的に微動してレチクルRを位置
決めする。
The illumination light IL having passed through the predetermined stop of the turret 3 reaches the beam splitter 4 having photoelectric sensors 31 and 32 on both sides thereof. Beam splitter 4
Means that almost all the light fluxes are transmitted but a part of the light fluxes is reflected. The light flux coming from the turret 3 side and reflected by the beam splitter 4 enters the photoelectric sensor 32 and comes from the wafer W side. The light reflected by the beam splitter 4 enters the photoelectric sensor 31. The detection signals of the photoelectric sensors 31 and 32 are used to calculate the aberration change of the projection optical system PL as described later. The illumination light IL further passes through an illumination optical system 5 including a relay lens, a field stop, a collimator lens, etc., and is reflected by a dichroic mirror 6.
A reticle R on which a semiconductor circuit pattern or the like is drawn is illuminated. The reticle R is vacuum-sucked on the reticle stage RST, and the reticle stage RST is a plane perpendicular to the optical axis (which coincides with the optical axis of the projection optical system PL) IX bent by the dichroic mirror 6 of the illumination optical system 5. The reticle R is positioned by finely moving two-dimensionally in the (XY plane).

【0018】また、レチクルステージRSTはリニアモ
ータ等で構成されたレチクル駆動部(不図示)により、
X方向(走査方向)に所定の走査速度で移動可能となっ
ている。レチクルステージRSTは、レチクルRの全面
が少なくとも照明光学系の光軸ILを横切ることができ
るだけの移動ストロークを有している。レチクルステー
ジRSTの端部には干渉計9からのレーザビームを反射
する移動鏡8が固定されており、レチクルステージRS
Tの走査方向の位置は干渉計9によって、例えば0.0
1μm程度の分解能で常時検出されている。干渉計9か
らのレチクルステージRSTの位置情報はステージ制御
系30Aに送られ、ステージ制御系30Aはレチクルス
テージRSTの位置情報に基づき、レチクル駆動部(不
図示)を介して、レチクルステージRSTを駆動する。
不図示のレチクルアライメント系により所定の基準位置
にレチクルRが精度良く位置決めされるように、レチク
ルステージRSTの初期位置が決定されるため、移動鏡
8の位置を干渉計9で測定するだけで、レチクルRの位
置が十分高精度に測定される。
Further, the reticle stage RST is provided with a reticle drive section (not shown) composed of a linear motor or the like.
It is possible to move at a predetermined scanning speed in the X direction (scanning direction). Reticle stage RST has a moving stroke that allows the entire surface of reticle R to cross at least the optical axis IL of the illumination optical system. A movable mirror 8 that reflects the laser beam from the interferometer 9 is fixed to the end of the reticle stage RST.
The position of T in the scanning direction is set by the interferometer 9 to, for example, 0.0.
It is constantly detected with a resolution of about 1 μm. Position information of the reticle stage RST from the interferometer 9 is sent to the stage control system 30A, and the stage control system 30A drives the reticle stage RST via a reticle drive unit (not shown) based on the position information of the reticle stage RST. To do.
Since the initial position of the reticle stage RST is determined so that the reticle R is accurately positioned at a predetermined reference position by a reticle alignment system (not shown), the position of the movable mirror 8 can be simply measured by the interferometer 9. The position of the reticle R is measured with sufficiently high accuracy.

【0019】さて、レチクルRを通過した照明光IL
は、両側テレセントリックな投影光学系PLに入射し、
投影光学系PLはレチクルRの回路パターンを縮小倍率
β(例えば1/5あるいは1/4)で縮小した投影像
を、その表面にフォトレジスト(感光材)が塗布された
ウエハW上に形成する。また、投影光学系PLの瞳面
(レチクルRに対するフーリエ変換面)付近には光軸I
X付近の光束を遮光する光学的フィルタ、即ち中心遮光
型の瞳フィルタPFが着脱自在に設置されている。瞳フ
ィルタPFは、特にコンタクトホールパターンを露光す
る際に解像度及び焦点深度を改善するものである。主制
御系30が着脱装置30Bを介して瞳フィルタPFの着
脱を制御する。更に本実施例の投影光学系PLには、結
像特性の補正のための機構(12〜25,P)が取り付
けられているが、これらの機構については後述する。
Now, the illumination light IL which has passed through the reticle R
Enters the projection optical system PL that is telecentric on both sides,
The projection optical system PL forms a projection image obtained by reducing the circuit pattern of the reticle R with a reduction magnification β (for example, ⅕ or ¼) on the wafer W whose surface is coated with a photoresist (photosensitive material). . The optical axis I is provided near the pupil plane (Fourier transform plane for the reticle R) of the projection optical system PL.
An optical filter for blocking a light beam near X, that is, a central light blocking type pupil filter PF is detachably installed. The pupil filter PF improves resolution and depth of focus particularly when exposing a contact hole pattern. The main control system 30 controls the attachment / detachment of the pupil filter PF via the attachment / detachment device 30B. Further, the projection optical system PL of this embodiment is equipped with mechanisms (12 to 25, P) for correcting the image forming characteristics, which will be described later.

【0020】図3は、図1のレチクルR及びウエハWの
走査の状態を示す斜視図である。本実施例の投影露光装
置においては、図3に示すようにレチクルRの走査方向
(X方向)に対して垂直な方向(Y方向)に長手方向を
有する長方形(スリット状)の照明領域IARでレチク
ルRが照明され、レチクルRは露光時に−X方向(又は
+X方向)に速度VR でスキャンされる。照明領域IA
R(中心は光軸IXとほぼ一致)内のパターンは、投影
光学系PLを介してウエハW上に投影され、スリット状
の投影領域IAが形成される。ウエハWはレチクルRと
は倒立結像関係にあるため、ウエハWは速度VR の方向
とは反対の+X方向(又は−X方向)に、レチクルRに
同期して、速度VW でスキャンされ、ウエハW上のショ
ット領域SAの全面にレチクルRのパターンが逐次露光
される。走査速度の比(VW /V R )は投影光学系PL
の縮小倍率βに正確に一致したものになっており、レチ
クルRのパターン領域PAのパターンがウエハW上のシ
ョット領域SA上に正確に縮小転写される。照明領域I
ARの長手方向の幅は、レチクルR上のパターン領域P
Aよりも広く、遮光領域STの最大幅よりも狭くなるよ
うに設定され、レチクルRをスキャンすることによりパ
ターン領域PA全面が照明されるようになっている。
FIG. 3 shows the reticle R and the wafer W of FIG.
It is a perspective view showing a scanning state. Projection exposure apparatus of this embodiment
The scanning direction of the reticle R as shown in FIG.
Set the longitudinal direction in the direction (Y direction) perpendicular to (X direction).
Reticle with the rectangular (slit-shaped) illumination area IAR
The reticle R is illuminated, and the reticle R is exposed in the −X direction (or
V speed in + X direction)R Scanned in. Illumination area IA
The pattern in R (center is almost coincident with optical axis IX) is projected
It is projected on the wafer W through the optical system PL and has a slit shape.
A projection area IA is formed. Wafer W is reticle R
Are in an inverted image formation relationship, the wafer W has a velocity VR Direction
To the reticle R in the + X direction (or -X direction) opposite to
Synchronous, speed VW Scan on the wafer W
The pattern of the reticle R is sequentially exposed on the entire surface of the area SA.
To be done. Scanning speed ratio (VW / V R ) Is the projection optical system PL
Is exactly the same as the reduction ratio β of.
The pattern of the pattern area PA of the circle R is on the wafer W.
Accurate reduction transfer is performed on the print area SA. Illumination area I
The width in the longitudinal direction of AR is the pattern area P on the reticle R.
It is wider than A and narrower than the maximum width of the light shielding area ST.
Is set as follows, and scanning the reticle R
The entire turn area PA is illuminated.

【0021】再び図1の説明に戻って、ウエハWはウエ
ハホルダ7上に真空吸着され、ウエハホルダ7はウエハ
ステージWST上に保持されている。ウエハホルダ7は
不図示の駆動部により、投影光学系PLの最良結像面に
対し、任意方向に傾斜可能で、かつ光軸IX方向(Z方
向)に微動できる。また、ウエハホルダ7は光軸IXの
回りの回転動作も可能である。一方、ウエハステージW
STは前述のスキャン方向(X方向)の移動のみなら
ず、複数のショット領域内の任意のショット領域に随時
移動できるよう、スキャン方向に垂直な方向(Y方向)
にも移動可能に構成されており、ウエハW上の各ショッ
ト領域へスキャン露光する動作と、次のショット領域の
露光開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ・
アンド・スキャン動作を行う。モータ等のウエハステー
ジ駆動部(不図示)はウエハステージWSTをX及びY
方向に駆動する。ウエハステージWSTの端部には干渉
計11からのレーザビームを反射する移動鏡10が固定
され、ウエハステージWSTのXY平面内での位置は干
渉計11によって、例えば0.01μm程度の分解能で
常時検出されている。ウエハステージWSTの位置情報
(又は速度情報)はステージ制御系30Aに送られ、ス
テージ制御系30Aはこの位置情報(又は速度情報)に
基づいてウエハステージ駆動部を制御する。
Returning to the explanation of FIG. 1, the wafer W is vacuum-sucked on the wafer holder 7, and the wafer holder 7 is held on the wafer stage WST. The wafer holder 7 can be tilted in an arbitrary direction with respect to the best image plane of the projection optical system PL by a driving unit (not shown) and can be finely moved in the optical axis IX direction (Z direction). Further, the wafer holder 7 can also rotate about the optical axis IX. On the other hand, the wafer stage W
ST is a direction perpendicular to the scan direction (Y direction) so that the ST can be moved not only in the scan direction (X direction) described above but also to any shot area in a plurality of shot areas at any time.
And a step of repeating the operation of scanning and exposing each shot area on the wafer W and the operation of moving to the exposure start position of the next shot area.
And-scan operation is performed. A wafer stage drive unit (not shown) such as a motor moves the wafer stage WST to X and Y.
Drive in the direction. A movable mirror 10 that reflects the laser beam from the interferometer 11 is fixed to the end of the wafer stage WST, and the position of the wafer stage WST in the XY plane is constantly fixed by the interferometer 11 at a resolution of, for example, about 0.01 μm. It has been detected. The position information (or speed information) of wafer stage WST is sent to stage control system 30A, and stage control system 30A controls the wafer stage drive unit based on this position information (or speed information).

【0022】また、図1の装置にはウエハWの露光面に
向けてピンホール像、あるいはスリット像を形成するた
めの結像光束を光軸IXに対して斜め方向に供給する照
射光学系26と、その結像光束のウエハWの露光表面で
の反射光束をスリットを介して受光する受光光学系27
とから成る斜入射方式のウエハ位置検出系(焦点位置検
出系)が、投影光学系PLを支える支持部(不図示)に
固定されている。このウエハ位置検出系のより詳細な構
成については、例えば特開昭60−168112号公報
に開示されている。ウエハ位置検出系はウエハの露光面
の投影光学系PLの最良結像面に対するZ方向の位置偏
差を検出し、ウエハWと投影光学系PLとが所定の間隔
を保つようにウエハホルダ7をZ方向に駆動するために
用いられる。ウエハ位置検出系からのウエハ位置情報
は、主制御系30を介してステージ制御系30Aに送ら
れる。ステージ制御系30Aはこのウエハ位置情報に基
づいてウエハホルダ7をZ方向に駆動する。
Further, in the apparatus of FIG. 1, an irradiation optical system 26 for supplying an image forming light beam for forming a pinhole image or a slit image toward the exposure surface of the wafer W in an oblique direction with respect to the optical axis IX. And a light receiving optical system 27 that receives the reflected light flux of the image-forming light flux on the exposed surface of the wafer W through the slit.
An oblique incidence type wafer position detection system (focus position detection system) consisting of and is fixed to a support portion (not shown) that supports the projection optical system PL. A more detailed structure of this wafer position detection system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-168112. The wafer position detection system detects the positional deviation of the exposure surface of the wafer in the Z direction from the best image plane of the projection optical system PL, and moves the wafer holder 7 in the Z direction so that the wafer W and the projection optical system PL maintain a predetermined distance. Used to drive to. Wafer position information from the wafer position detection system is sent to the stage control system 30A via the main control system 30. The stage control system 30A drives the wafer holder 7 in the Z direction based on this wafer position information.

【0023】なお、本実施例では投影光学系PLの最良
結像面(結像面)が零点基準となるように、予め受光光
学系27の内部に設けられた不図示の平行平板ガラス
(プレーンパラレル)の角度が調整され、ウエハ位置検
出系のキャリブレーションが行われるものとする。ま
た、例えば特開昭58−113706号公報に開示され
ているような、被検面に平行光束を照射し、反射光の集
光点の横ずれ量を検出する水平位置検出系を用いたり、
あるいは投影光学系PLのイメージフィールド内の任意
の複数の位置での焦点位置を検出できるようにウエハ位
置検出系を構成する(例えば複数のスリット像をイメー
ジフィールド内に投影する)ことによって、ウエハW上
の所定領域の結像面に対する傾きを検出してもよい。こ
の場合、ウエハホルダ7の傾斜角の調整によりレベリン
グが行われる。
In the present embodiment, a parallel flat glass plate (not shown) provided in advance inside the light receiving optical system 27 so that the best image forming plane (image forming plane) of the projection optical system PL becomes the zero point reference. (Parallel) angle is adjusted and the wafer position detection system is calibrated. Further, for example, a horizontal position detection system as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-113706, which irradiates a parallel light flux on the surface to be detected and detects the lateral shift amount of the condensing point of the reflected light,
Alternatively, the wafer W is configured by configuring the wafer position detection system so as to detect the focal positions at arbitrary plural positions in the image field of the projection optical system PL (for example, projecting plural slit images in the image field). The inclination of the upper predetermined area with respect to the image plane may be detected. In this case, leveling is performed by adjusting the inclination angle of the wafer holder 7.

【0024】また、ウエハステージWST上には光電セ
ンサ28が設置され、投影光学系PLの付近には大気
圧、気温、湿度等の測定を行う環境センサ29が設けら
れて、おのおのの検出信号が投影光学系PLの結像特性
の変化を計算するのに用いられる。詳しくは後述する。
次に本実施例における等方的像歪の補正機構を含めた結
像特性補正機構について説明を行う。前記のように補正
すべき結像特性の種類は、露光する線幅が小さくなるに
つれより多くなる傾向にある。このため本実施例でも、
(イ)等方的像歪(以下「ディストーション」ともい
う)に加えて、(ロ)投影倍率、(ハ)デフォーカス、
及び(ニ)像面湾曲の4種類を補正する場合の例を示
す。
Further, a photoelectric sensor 28 is installed on the wafer stage WST, and an environment sensor 29 for measuring atmospheric pressure, temperature, humidity and the like is provided near the projection optical system PL, and each detection signal is sent. It is used to calculate the change in the imaging characteristics of the projection optical system PL. Details will be described later.
Next, the image forming characteristic correction mechanism including the isotropic image distortion correction mechanism in the present embodiment will be described. As described above, the types of imaging characteristics to be corrected tend to increase as the exposure line width decreases. Therefore, also in this embodiment,
(A) In addition to isotropic image distortion (hereinafter also referred to as "distortion"), (b) projection magnification, (c) defocus,
And (d) an example of correcting four types of field curvature will be described.

【0025】先ず、(イ)のディストーションは、レチ
クルRと投影光学系PLとの間の空間に設けた気体層3
3の厚さを制御することにより補正する。ここで、気体
層33の厚さを変化させる機構について、図1を参照し
ながら具体的に説明する。気体層33は、その周囲をガ
ラス製の平行平面板12と、伸縮自在な蛇腹状の筒13
と、投影光学系PLの最上部レンズ18の表面18aと
により囲まれた、殆ど密閉された空間である。気体層3
3の厚さを変化させるため、本実施例では外部の空気圧
と、気体層33内の気体圧との圧力差を利用している。
平行平面板12はレチクルRに平行を保つ必要があるた
め、平行平面板12を均一な圧力で支える気体圧力方式
を採用した。本方式では、リニアエンコーダ14により
平行平面板12のZ方向の位置を検知し、平行平面板1
2が目標値に達するように圧力コントローラ16により
配管系Pを介して気体層33の内部の圧力を制御してい
る。気体層33の必要圧力は、平行平面板12の重さを
支えるだけでよいので、外部の環境気体との圧力差は微
少である。しかしながら、内部気体の圧力によっても気
体層33の屈折率が変化するため、内部圧力を測定する
圧力センサ15を配管系Pに設け、圧力センサ15の検
出結果を屈折率の計算に用いる。
First, the distortion (a) is caused by the gas layer 3 provided in the space between the reticle R and the projection optical system PL.
Correction is made by controlling the thickness of No. 3. Here, the mechanism for changing the thickness of the gas layer 33 will be specifically described with reference to FIG. The gas layer 33 has a glass-made parallel flat plate 12 around the periphery thereof and an expandable and contractible bellows-shaped tube 13.
And a surface 18a of the uppermost lens 18 of the projection optical system PL, which is an almost enclosed space. Gas layer 3
In order to change the thickness of No. 3, the pressure difference between the external air pressure and the gas pressure in the gas layer 33 is used in this embodiment.
Since the plane-parallel plate 12 needs to be kept parallel to the reticle R, a gas pressure method for supporting the plane-parallel plate 12 with a uniform pressure is adopted. In this method, the position of the plane parallel plate 12 in the Z direction is detected by the linear encoder 14, and the plane parallel plate 1 is detected.
The pressure controller 16 controls the pressure inside the gas layer 33 via the pipe system P so that 2 reaches the target value. Since the required pressure of the gas layer 33 only needs to support the weight of the plane parallel plate 12, the pressure difference with the external environmental gas is very small. However, since the refractive index of the gas layer 33 also changes depending on the pressure of the internal gas, the pressure sensor 15 that measures the internal pressure is provided in the pipe system P, and the detection result of the pressure sensor 15 is used for calculating the refractive index.

【0026】また、気体のタンク17を配管系Pを介し
て気体層33と流通させ、タンク17によりリーク等に
よる気体の損失分を補うようにしている。ただし、屈折
率の異なる気体のリークは周辺の空気の屈折率ゆらぎに
なり、結像等に悪影響を与えるため、気体層33は厳密
に密封しなければならない。気体層33内に封入する気
体の条件としては、安定(不活性)で安価であること、
通常空気との屈折率の差ができるだけ大きいこと、露光
光の波長帯である紫外線の透過率が高いこと、及び光化
学反応等を起こさないことが挙げられる。空気より屈折
率が小さい気体の代表的なものとしては、ヘリウム(H
e)、ネオン(Ne)、フロン(F2)、あるいは水素
(H2)等が挙げられ、空気より屈折率の大きい気体の
代表的なものとしては、ベンゼン(C66)、二酸化炭
素(CO2 )、クリプトン(Kr)、あるいはキセノン
(Xe)等が挙げられる。
Further, the gas tank 17 is circulated with the gas layer 33 through the pipe system P, and the tank 17 compensates for the loss of gas due to leakage or the like. However, the leak of gas having a different refractive index causes fluctuations in the refractive index of the surrounding air, which adversely affects the image formation and the like, so the gas layer 33 must be tightly sealed. The conditions of the gas enclosed in the gas layer 33 are stable (inert) and inexpensive.
Usually, the difference in the refractive index from air is as large as possible, the transmittance of ultraviolet rays, which is the wavelength band of exposure light, is high, and no photochemical reaction or the like occurs. As a typical gas having a smaller refractive index than air, helium (H
e), neon (Ne), chlorofluorocarbon (F 2 ), hydrogen (H 2 ), etc., and benzene (C 6 H 6 ) and carbon dioxide are typical gases having a higher refractive index than air. (CO 2 ), krypton (Kr), xenon (Xe), and the like.

【0027】また、気体層33の厚さを変える方法とし
ては、平行平面板12のレチクルRに対する平行度が保
てれば、モータ等によって駆動してもよい。この場合、
気体層33の圧力は外部空気と同一にしてもよく、配管
系P等に力がかからない構成をとることができる。次
に、気体層33の厚さにより等法的像歪を制御する原理
につき図4〜図6を参照して詳しく説明する。
As a method of changing the thickness of the gas layer 33, a motor or the like may be used as long as the parallelism of the plane parallel plate 12 to the reticle R can be maintained. in this case,
The pressure of the gas layer 33 may be the same as that of the external air, and a configuration in which no force is exerted on the piping system P or the like can be adopted. Next, the principle of controlling the isometric image distortion by the thickness of the gas layer 33 will be described in detail with reference to FIGS.

【0028】図4は、本例における等方的像歪の補正原
理を模式的に説明する図である。図5は本例における等
方的像歪の補正結果の一例を示す図であり、図6は実際
の像歪の一例を示す図である。投影光学系PLは両側テ
レセントリックな光学系で、本来はレチクルRから投影
光学系PLへ向かう主光線は全て光軸IXに平行である
はずであるが、実際は除去できない収差により微少なが
ら傾きを持つ。通常、主光線は露光フィールドのセンタ
ーと周辺とでほぼ光軸IXに平行になるように調整され
るため、図4に示すように中間での主光線は光軸IXに
対して傾いている。このため図4の(a)、(b)に示
すように気体層33の光軸IX上での厚さをT1 からT
2 に変えると、投影光学系PLの最上部レンズ18に入
射する主光線の位置が中間像高のみ左右方向(Y方向)
にシフトする。このため、空気層33の厚さがT1 とT
2との中間の状態でディストーションがほぼ0になるよ
うに調整を行えば、図5に示すようにディストーション
曲線を曲線a、曲線bのように任意に変化させることが
できる。図5の縦軸は像高(h)であり、図4(a)に
示すように露光フィールドの中心からの距離を表し、図
5の横軸はディストーション量(ΔY)を表している。
通常ディストーションのみ変動することはなく、倍率成
分も変化するため、ディストーション曲線は図6の曲線
cのように変化する。しかし、本実施例では倍率成分と
ディストーション成分とはそれぞれ独立の補正機構で補
正するため、良好に補正が行える。
FIG. 4 is a diagram for schematically explaining the principle of correction of isotropic image distortion in this example. FIG. 5 is a diagram showing an example of the correction result of isotropic image distortion in this example, and FIG. 6 is a diagram showing an example of actual image distortion. The projection optical system PL is a telecentric optical system on both sides, and originally the principal rays traveling from the reticle R to the projection optical system PL should all be parallel to the optical axis IX, but in reality they have a slight inclination due to aberration that cannot be eliminated. Normally, the chief ray is adjusted so as to be substantially parallel to the optical axis IX at the center and the periphery of the exposure field, so that the intermediate chief ray is inclined with respect to the optical axis IX as shown in FIG. Therefore, as shown in FIGS. 4A and 4B, the thickness of the gas layer 33 on the optical axis IX is changed from T 1 to T.
If changed to 2 , the position of the chief ray incident on the uppermost lens 18 of the projection optical system PL is left and right only in the intermediate image height (Y direction).
Shift to. Therefore, the thickness of the air layer 33 is T 1 and T
If the distortion is adjusted to be approximately 0 in the intermediate state between 2 and 2 , the distortion curve can be arbitrarily changed to curves a and b as shown in FIG. The vertical axis in FIG. 5 represents the image height (h), which represents the distance from the center of the exposure field as shown in FIG. 4A, and the horizontal axis in FIG. 5 represents the distortion amount (ΔY).
Normally, only the distortion does not change, but the magnification component also changes, so the distortion curve changes as shown by the curve c in FIG. However, in the present embodiment, the magnification component and the distortion component are corrected by independent correction mechanisms, so that good correction can be performed.

【0029】次に他の補正項目((ロ)投影倍率、
(ハ)デフォーカス、及び(ニ)像面湾曲)の補正機構
について簡単に説明する。(ロ)の投影倍率及び(ニ)
の像面湾曲の補正については、投影光学系PLを構成す
るレンズのうち最上部レンズ18、及び次のレンズ20
を光軸方向へ駆動させる方式を本実施例では採用する。
図1において、最上部レンズ18はホルダ19に固定さ
れ、またレンズ20はホルダ21に固定されている。ホ
ルダ19とホルダ21とは伸縮自在な駆動素子23を介
して接続されている。駆動素子23としては例えばピエ
ゾ素子が用いられ、駆動素子23は円周上に約2〜4個
配置される。また、ホルダ21は、投影光学系PLの本
体と駆動素子24を介して接続されている。駆動コント
ローラ25は主制御系30からの指令に応じて、駆動素
子23及び24を駆動する。通常、駆動素子23,24
の伸縮量は位置センサ(不図示)によりフィードバック
制御される。最上部レンズ18及び次のレンズ20の光
軸方向への移動により、各々投影倍率と像面湾曲とが変
化する。所望の投影倍率、像面湾曲の特性を得たいとき
は、これらの2元連立方程式を解くことにより、最上部
レンズ18、レンズ20各々の駆動量を計算する。ま
た、(ハ)のデフォーカスの補正に関しては、前記の受
光光学系27内の平行平板ガラスの角度を調整し、所望
の位置にウエハWを位置合わせすればよい。
Next, other correction items ((b) projection magnification,
The correction mechanism for (C) defocus and (D) field curvature will be briefly described. Projection magnification of (b) and (d)
For the correction of the curvature of field of, the uppermost lens 18 and the next lens 20 among the lenses constituting the projection optical system PL.
In this embodiment, a method of driving the optical axis in the optical axis direction is adopted.
In FIG. 1, the uppermost lens 18 is fixed to a holder 19, and the lens 20 is fixed to a holder 21. The holder 19 and the holder 21 are connected via a drive element 23 that is expandable and contractible. For example, a piezo element is used as the driving element 23, and about 2 to 4 driving elements 23 are arranged on the circumference. The holder 21 is connected to the main body of the projection optical system PL via a drive element 24. The drive controller 25 drives the drive elements 23 and 24 in response to a command from the main control system 30. Usually, drive elements 23, 24
The amount of expansion and contraction of is feedback-controlled by a position sensor (not shown). The projection magnification and the field curvature are changed by the movement of the uppermost lens 18 and the next lens 20 in the optical axis direction. When desired characteristics of the projection magnification and the curvature of field are desired, the driving amount of each of the uppermost lens 18 and the lens 20 is calculated by solving these simultaneous binary equations. Regarding the correction of defocus in (c), the angle of the parallel plate glass in the light receiving optical system 27 may be adjusted to align the wafer W at a desired position.

【0030】以上の通り(イ)のディストーションの補
正は気体層33の厚さにより、(ロ)の投影倍率及び
(ニ)の像面湾曲の補正は最上部レンズ18、次のレン
ズ20の駆動により、そして(ハ)のデフォーカスの補
正は受光光学系27のオフセット調整で行うことができ
る。(イ)、(ロ)、及び(ニ)を補正したことにより
発生するデフォーカスも合わせて(ニ)の最上部レンズ
18、レンズ20で補正すれば全てを補正できる。
(ロ)〜(ニ)の補正法に関しては本実施例の他に種々
考案されており、いずれの方法を用いてもよいし、必要
がなければ用いなくてもよい。他の方法としては、投影
光学系PLの所定のレンズ間隔内部の空気圧を変化させ
る方法、又は光源1の波長を変化させる方法等がある。
As described above, the distortion correction of (a) depends on the thickness of the gas layer 33, and the projection magnification of (b) and the field curvature of (d) are corrected by driving the uppermost lens 18 and the next lens 20. Therefore, and (c) defocus correction can be performed by offset adjustment of the light receiving optical system 27. If the defocus caused by correcting (a), (b), and (d) is also corrected by the uppermost lens 18 and the lens 20 in (d), all can be corrected.
Various correction methods (b) to (d) have been devised in addition to this embodiment, and any method may be used, or may not be used if not necessary. As another method, there is a method of changing the air pressure inside a predetermined lens interval of the projection optical system PL, a method of changing the wavelength of the light source 1, or the like.

【0031】次に、前記の補正手段に対する目標値の決
め方、つまり補正対象の変化量の検知手段について説明
を行う。各補正対象に対する検知手段はほとんど同じで
あるので、(イ)のディストーションを一例として説明
を行う。ディストーションは、代表的には(ホ)大気圧
変化、(ヘ)照明条件の変化、(ト)投影光学系の照明
光吸収、及び(チ)レチクルの照明光吸収により変化す
る。この他にも複数の露光装置をミックスして使用する
場合、ウエハの前層への露光に使用した露光装置のディ
ストーションに合わせるようにこれから使用する露光装
置のディストーションを変化させる場合もある。
Next, how to determine the target value for the above-mentioned correction means, that is, the means for detecting the change amount of the correction target will be described. Since the detection means for each correction target are almost the same, the distortion of (a) will be described as an example. Distortion typically changes due to (e) changes in atmospheric pressure, (f) changes in illumination conditions, (g) absorption of illumination light in the projection optical system, and (h) absorption of illumination light in the reticle. In addition to this, when a plurality of exposure apparatuses are mixed and used, the distortion of the exposure apparatus to be used may be changed so as to match the distortion of the exposure apparatus used for exposing the front layer of the wafer.

【0032】先ず、(ホ)の大気圧変化に対しては、環
境センサ29により大気圧の変化が測定され、測定結果
が主制御系30に送られる。通常、大気圧変化とディス
トーション変化とは比例関係にあるため、予め光学シミ
ュレーション、実験等で求めた比例定数より、大気圧変
化からディストーションの変化分が計算できる。この他
気温、湿度等に関しても同様にディストーションの変化
分が計算できる。
First, with respect to the change in atmospheric pressure (e), the change in atmospheric pressure is measured by the environment sensor 29, and the measurement result is sent to the main control system 30. Usually, the change in atmospheric pressure and the change in distortion are in a proportional relationship, and therefore the amount of change in distortion can be calculated from the change in atmospheric pressure from the proportional constant obtained in advance by optical simulation, experiment, or the like. In addition to this, with respect to temperature, humidity, etc., the amount of change in distortion can be calculated in the same manner.

【0033】次に(ヘ)の照明条件の変化に関して、照
明条件によりレチクルRからの光束の投影光学系PL内
部での光路が異なってくるため、投影光学系PLに残存
する収差の影響を受けることによりディストーションが
発生する。これに対しては、ターレット3の位置を主制
御系30に知らせることにより照明条件が分かるため、
これも予め実験等で求めておいたディストーションの変
化量から求まる。投影光学系PL内部の光路が変化する
条件としては、他にレチクルRのパターンの微細度、あ
るいは位相シフターの有無による回折光の角度の差、あ
るいは投影光学系PLの瞳面の絞り(NA絞り)の大き
さ、あるいは瞳面での瞳フィルターPFの有無がある。
これらに関しても同様に予めディストーション変化との
関係を求めておけばよい。また他の方法として、投影光
学系PLの瞳面の光強度分布を直接測定するという方法
も考えられる。これは予め瞳面光強度分布とディストー
ション変化との関係を求めておき、この求めておいた関
係を実測値と比較することによりディストーションを求
める方法である。瞳面での光強度分布の測定方法として
は、瞳面にセンサを挿入する方法や、像面上のセンサで
光量を測定しながら瞳面の絞りを開閉する方法等が考え
られる。
Next, regarding the change of the illumination condition of (f), since the optical path of the light beam from the reticle R inside the projection optical system PL differs depending on the illumination condition, it is affected by the aberration remaining in the projection optical system PL. This causes distortion. On the other hand, since the lighting condition can be known by notifying the main control system 30 of the position of the turret 3,
This is also obtained from the amount of change in distortion that has been obtained in advance by experiments or the like. Other conditions for changing the optical path inside the projection optical system PL include the fineness of the pattern of the reticle R, the difference in the angle of the diffracted light depending on the presence or absence of a phase shifter, or the diaphragm (NA diaphragm) of the pupil plane of the projection optical system PL. ) Or the presence or absence of the pupil filter PF on the pupil plane.
Regarding these, similarly, the relationship with the distortion change may be obtained in advance. As another method, a method of directly measuring the light intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL can be considered. This is a method in which the relationship between the pupil surface light intensity distribution and the distortion change is obtained in advance and the distortion is obtained by comparing the obtained relation with the actual measurement value. As a method of measuring the light intensity distribution on the pupil plane, a method of inserting a sensor into the pupil plane, a method of opening and closing the diaphragm of the pupil plane while measuring the light quantity with the sensor on the image plane, and the like can be considered.

【0034】次に(ト)の投影光学系の照明光吸収の補
正を行う際には、ウエハステージWST上の光電センサ
28でレチクルRの透過率を求め、光電センサ32で光
源1の光強度を求めることにより、投影光学系PLに入
射する光エネルギー量を求める。さらに、ウエハWから
反射し再び投影光学系PLに入射する光エネルギーも光
電センサ31により測定できる。そして、入射する光エ
ネルギーとディストーションとの変化特性も予め実験等
で求め、微分方程式等の形で記憶しておけば、計算によ
り照明光吸収によるディストーション量を求めることが
できる。
Next, when correcting the illumination light absorption of the projection optical system of (g), the photoelectric sensor 28 on the wafer stage WST determines the transmittance of the reticle R, and the photoelectric sensor 32 determines the light intensity of the light source 1. Then, the amount of light energy incident on the projection optical system PL is obtained. Further, the optical energy reflected from the wafer W and incident on the projection optical system PL again can be measured by the photoelectric sensor 31. Then, if the change characteristic between the incident light energy and the distortion is also obtained in advance by experiments and stored in the form of a differential equation or the like, the amount of distortion due to the absorption of the illumination light can be obtained by calculation.

【0035】次に、(チ)のレチクルの照明光吸収に関
しては、(ト)と同様にウエハステージWST上の光電
センサ28によりレチクルRの透過率、つまりレチクル
Rのパターン密度を求めることができ、光電センサ32
よりレチクルRに入射する光強度が求まる。レチクルR
の照明光吸収が起こるのは透過部でなくパターン部であ
るため、パターン密度とパターンの光吸収率とが分かれ
ば、レチクルRが吸収する熱量が求まる。パターンの光
吸収率はパターンの材質で決まるため、予め入力してお
けばよい。また、(ト)と同様に吸収した光エネルギー
に対するディストーションの変化特性は予め実験等で求
めておき、微分方程式等の形で記憶しておけばよい。以
上のように(ホ)、(ヘ)、(ト)、及び(チ)により
発生するディストーション量が求まる。よって補正しな
ければならないディストーション量は(ホ)〜(チ)の
和で求まる。
Next, regarding the illumination light absorption of the reticle in (H), the transmittance of the reticle R, that is, the pattern density of the reticle R can be obtained by the photoelectric sensor 28 on the wafer stage WST, as in (G). , Photoelectric sensor 32
The intensity of light incident on the reticle R can be obtained. Reticle R
Since the illumination light absorption occurs in the pattern portion, not in the transmission portion, if the pattern density and the light absorption rate of the pattern are known, the amount of heat absorbed by the reticle R can be obtained. The light absorptance of the pattern is determined by the material of the pattern, so it may be input in advance. Further, similarly to (g), the change characteristic of the distortion with respect to the absorbed light energy may be obtained in advance by experiments or the like and stored in the form of a differential equation or the like. As described above, the distortion amount generated by (e), (f), (t), and (h) can be obtained. Therefore, the amount of distortion that must be corrected can be obtained by the sum of (e) to (h).

【0036】上記の方法では、ディストーションを変化
させる要因を測定して、ディストーション変化量を計算
で求めたが、直接ディストーションを測定する方法も考
えられる。それにつき図7を参照して説明する。図7
は、像歪を測定する場合のレチクルR上のマークを示
し、この図7において、ディストーションを直接測定す
るためにレチクルRのパターン領域PAの外に位置測定
用のマークMKを複数描いておき、照明領域IARでマ
ークMKのみを照明し、そのマークの像の位置をウエハ
ステージWST上に設けた光電センサで測定して求め
る。ウエハステージWST上の光電センサとしては、例
えばCCD等の2次元あるいは1次元の撮像素子が使用
でき、この場合はこの撮像素子でマークMKの像の位置
を画像処理で測定する。また、その光電センサとして、
スリットとこのスリットを介してマークMKの像を受光
する受光素子とを用い、この受光素子の信号よりスリッ
トの位置とマークの位置との相対位置を求める方法等も
知られている。これらの方法は、測定に時間がかかるこ
ともあり頻繁に実施できないため、前記の計算による方
法と併用すればより効果がある。
In the above method, the factors that change the distortion are measured and the amount of distortion change is calculated, but a method of directly measuring the distortion is also conceivable. This will be described with reference to FIG. Figure 7
Shows a mark on the reticle R when measuring the image distortion. In FIG. 7, a plurality of position measuring marks MK are drawn outside the pattern area PA of the reticle R in order to directly measure the distortion. Only the mark MK is illuminated in the illumination area IAR, and the position of the image of the mark is measured and obtained by the photoelectric sensor provided on wafer stage WST. As the photoelectric sensor on wafer stage WST, a two-dimensional or one-dimensional image pickup device such as CCD can be used. In this case, the image pickup device measures the position of the image of mark MK by image processing. Also, as its photoelectric sensor,
There is also known a method of using a slit and a light receiving element that receives an image of the mark MK through the slit, and obtaining the relative position between the position of the slit and the position of the mark from the signal of the light receiving element. These methods are more effective when used in combination with the above-mentioned method of calculation, because the methods may take a long time for measurement and cannot be performed frequently.

【0037】以上によりディストーションの変化量が求
まるため、これを打ち消すように気体層33の厚さを変
えてやればよい。次に、本発明の他の実施例及び更にも
う1つの実施例につきそれぞれ図8及び図9を参照して
説明する。図8は他の実施例で形成される気体層を示
し、この図8において最上部レンズ18の表面18aに
伸縮自在の筒13Bを介して透明な平行平面板12Bを
取り付け、平行平面板12Bの上に伸縮自在の筒13A
を介して平行平面板12Aを取り付ける。これにより、
レンズの表面18a、筒13B、及び平行平面板12B
で囲まれた気体層33Bと、平行平面板12B、筒13
A、及び平行平面板12Aで囲まれた気体層33Aとが
形成され、周辺の空気より屈折率が大きい気体を気体層
33Aに供給し、屈折率が小さい気体を気体層33B
(33Aと33Bの位置は逆であってもよい)に供給す
る。気体層33Bの形成位置は図1の気体層33の形成
位置と同じである。図1と同様に気体層33A及び33
Bの圧力は各々配管系PU及びPDを介して、それぞれ
の圧力コントローラー16A及び16Bにより制御され
る。気体層が1層だけではディストーションの補正が十
分に出来ない場合、本実施例の気体層形成手段を用いれ
ば、レチクルRと投影光学系PLとの間の光路長の変化
幅を大きくとることができ、従って、十分にディストー
ションの補正が行える。
Since the amount of change in distortion can be obtained from the above, the thickness of the gas layer 33 may be changed so as to cancel it. Next, another embodiment and yet another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9, respectively. FIG. 8 shows a gas layer formed in another embodiment. In FIG. 8, a transparent plane-parallel plate 12B is attached to the surface 18a of the uppermost lens 18 via a telescopic tube 13B, and a plane-parallel plate 12B is formed. Cylinder 13A that can expand and contract above
The parallel flat plate 12A is attached via. This allows
Lens surface 18a, barrel 13B, and plane-parallel plate 12B
Gas layer 33B surrounded by, parallel plane plate 12B, and cylinder 13
A and a gas layer 33A surrounded by the plane parallel plate 12A are formed, a gas having a higher refractive index than the surrounding air is supplied to the gas layer 33A, and a gas having a lower refractive index is supplied to the gas layer 33B.
(The positions of 33A and 33B may be reversed). The formation position of the gas layer 33B is the same as the formation position of the gas layer 33 of FIG. As in FIG. 1, gas layers 33A and 33A
The pressure of B is controlled by the respective pressure controllers 16A and 16B via the piping systems PU and PD, respectively. When the distortion cannot be sufficiently corrected with only one gas layer, the gas layer forming means of the present embodiment can be used to obtain a large variation width of the optical path length between the reticle R and the projection optical system PL. Therefore, the distortion can be corrected sufficiently.

【0038】図9は更に別の実施例の気体層を示し、こ
の図9において、レチクルステージRST側に伸縮自在
の筒13Cを介して透明な平行平面板12Cを取り付
け、レチクルRの下面、筒13C、及び平行平面板12
C等で囲まれる気体層33Cを設けたものである。そし
て気体層33Cの圧力は上述実施例と同様に、配管系P
を介して、圧力コントローラー16Cにより制御され
る。本実施例によれば、スキャンされるレチクルステー
ジRST側に気体層33Cがあるため、図1の例のよう
にレチクルステージRSTの端部がスキャンの際に気体
層に接触するといったことがなくなる。また、図9のミ
ラー91を介してアライメント用等の光束92を投影光
学系PLの最上部レンズ18より入射させたいときにも
気体層33Cが邪魔にならないという利点がある。
FIG. 9 shows a gas layer of still another embodiment. In this FIG. 9, a transparent plane-parallel plate 12C is attached to the reticle stage RST side through a telescopic tube 13C, and the lower surface of the reticle R, the tube. 13C and parallel plane plate 12
A gas layer 33C surrounded by C or the like is provided. The pressure of the gas layer 33C is the same as in the above-described embodiment, that is, the piping system P
Is controlled by the pressure controller 16C. According to the present embodiment, since the gas layer 33C is on the side of the reticle stage RST to be scanned, the end of the reticle stage RST does not come into contact with the gas layer during scanning as in the example of FIG. Further, there is an advantage that the gas layer 33C does not get in the way when it is desired to allow the light flux 92 for alignment or the like to enter from the uppermost lens 18 of the projection optical system PL via the mirror 91 of FIG.

【0039】また、上記までの実施例はすべて、気体層
を密閉するため、光軸IXにほぼ垂直な1壁面として最
上部レンズ18あるいはレチクルRを使用して、他面を
平行平面板としたが、その光軸IXにほぼ垂直な相対す
る両壁面として2枚の平行平面板を使用してもよい。ま
た平行平面板の代わりに曲率を持ったレンズを使用する
場合も考えられる。また、気体層を光軸IXに関して非
対称(例えば平行平面板を傾斜させる等)にしてもよ
く、これにより非等方的な像歪も補正できる。
Further, in all of the above-mentioned embodiments, the uppermost lens 18 or the reticle R is used as one wall surface substantially perpendicular to the optical axis IX in order to seal the gas layer, and the other surface is a plane parallel plate. However, two parallel plane plates may be used as the opposite wall surfaces that are substantially perpendicular to the optical axis IX. It is also possible to use a lens having a curvature instead of the plane-parallel plate. Further, the gas layer may be made asymmetric with respect to the optical axis IX (for example, the plane parallel plate is inclined), whereby anisotropic image distortion can be corrected.

【0040】また、以上の各実施例では投影像の像歪を
例えばモデル関数を用いた計算(シミュレーション)に
より求めるようにしたが、従来より提案されている各種
計測方法(例えばウエハステージ上にスリット及び受光
素子を設けて実際の像を検出し、その検出結果に基づい
て像の歪みを検出する等の計測方法)を採用して像歪を
実測してもよい。このように、本発明は上述実施例に限
定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成
を取り得る。
In each of the above embodiments, the image distortion of the projected image is obtained by calculation (simulation) using, for example, a model function, but various measuring methods conventionally proposed (for example, slitting on a wafer stage). Also, a light receiving element may be provided to detect an actual image, and the image distortion may be measured by employing a measuring method such as detecting the image distortion based on the detection result. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明の投影露光装置によれば、マスク
と投影光学系との間に気体層を形成し、その気体層の厚
さを簡便且つ効率的に制御する機構を設けているため、
簡便な機構で、投影光学系とマスクとの間の光路長を、
マスクを移動することなく効率的に変化させることがで
きる。そのため、マスクを保持するステージの剛性を下
げることなく、等方的像歪を補正できるという利点があ
る。更に、他の収差補正も容易に行える。
According to the projection exposure apparatus of the present invention, a gas layer is formed between the mask and the projection optical system, and a mechanism for easily and efficiently controlling the thickness of the gas layer is provided. ,
With a simple mechanism, the optical path length between the projection optical system and the mask
It can be changed efficiently without moving the mask. Therefore, there is an advantage that isotropic image distortion can be corrected without lowering the rigidity of the stage that holds the mask. Further, other aberration correction can be easily performed.

【0042】また、気体層を包む密閉空間を構成する一
面として、マスク側のレンズあるいはマスクの下面を用
いた場合には、本発明の投影露光装置を簡便でスペース
効率よく構成することができると共に、マスクと投影光
学系との間に介在する環境気体のゆらぎによる光学的影
響も排除できる。更に、気体層の厚さを、その気体層の
気体の圧力により制御する場合には、簡便な機構で気体
層の厚さが制御できると同時に、平行平面板が容易に平
行に保たれるという利点がある。
Further, when the mask side lens or the lower surface of the mask is used as one surface forming the hermetically sealed space enclosing the gas layer, the projection exposure apparatus of the present invention can be constructed simply and efficiently in space. It is also possible to eliminate the optical influence due to the fluctuation of the environmental gas interposed between the mask and the projection optical system. Furthermore, when the thickness of the gas layer is controlled by the pressure of the gas in the gas layer, the thickness of the gas layer can be controlled by a simple mechanism, and at the same time, the parallel flat plates can be easily kept parallel. There are advantages.

【0043】更に又、屈折率の異なる2つの気体層を用
いた場合には、マスクと投影光学系との間の光路長の変
化幅を広くとることができ、従ってディストーションの
補正範囲を広く取ることが出来るという利点がある。
Furthermore, when two gas layers having different refractive indexes are used, the change width of the optical path length between the mask and the projection optical system can be widened, and therefore the distortion correction range can be widened. There is an advantage that you can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の投影露光装置の概略を示す
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の照明条件切り換え用のターレット3の説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a turret 3 for switching illumination conditions of FIG.

【図3】図1の投影露光装置におけるレチクルR及びウ
エハWの走査の状態を示す斜視図である。
3 is a perspective view showing a scanning state of a reticle R and a wafer W in the projection exposure apparatus of FIG.

【図4】本発明における等方的像歪の補正原理を模式的
に説明する説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for schematically explaining the principle of correction of isotropic image distortion in the present invention.

【図5】本発明における等方的像歪の補正結果を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a correction result of isotropic image distortion in the present invention.

【図6】実際の像歪の発生を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the actual occurrence of image distortion.

【図7】像歪を測定するマスク上のマークを説明する図
である。
FIG. 7 is a diagram illustrating marks on a mask for measuring image distortion.

【図8】図1の気体層形成手段の他の実施例を示す図で
ある。
FIG. 8 is a view showing another embodiment of the gas layer forming means in FIG.

【図9】図1の気体層形成手段の更にもう1つの他の実
施例を示す図である。
9 is a view showing still another embodiment of the gas layer forming means in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル PL 投影光学系 W ウエハ IL 照明光 33 気体層 12 平行平面板 13 筒 16 圧力コントローラー 17 タンク 30 主制御系 29 環境センサ 28,31,32 光電センサ R Reticle PL Projection optical system W Wafer IL Illumination light 33 Gas layer 12 Parallel plane plate 13 Tube 16 Pressure controller 17 Tank 30 Main control system 29 Environment sensor 28, 31, 32 Photoelectric sensor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 転写用のパターンが形成されたマスクを
露光光で照明し、前記露光光のもとで前記マスクのパタ
ーンを両側テレセントリックな投影光学系を介して感光
基板上に結像投影する投影露光装置において、 前記マスクと前記投影光学系との間の空間に、前記投影
光学系の周囲の気体と屈折率を異にし且つ前記露光光に
対して透過性の厚さ可変の気体層を形成する気体層形成
手段と、 前記投影光学系による投影像の歪みを予測又は測定する
像歪検出手段と、 該像歪検出手段により検出された歪みに応じて前記気体
層形成手段を介して前記気体層の厚さを制御する制御手
段と、を有することを特徴とする投影露光装置。
1. A mask on which a transfer pattern is formed is illuminated with exposure light, and the pattern of the mask is image-projected under the exposure light onto a photosensitive substrate through a projection optical system that is telecentric on both sides. In the projection exposure apparatus, in the space between the mask and the projection optical system, a variable-thickness gas layer having a refractive index different from that of the gas around the projection optical system and transparent to the exposure light is provided. A gas layer forming means for forming, an image distortion detecting means for predicting or measuring the distortion of the projected image by the projection optical system, and the gas layer forming means for the distortion according to the distortion detected by the image distortion detecting means. A projection exposure apparatus comprising: a control unit that controls the thickness of the gas layer.
【請求項2】 前記気体層の一面が前記投影光学系の前
記マスク側のレンズの表面、又は前記マスクの下面であ
ることを特徴とする請求項1記載の投影露光装置。
2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein one surface of the gas layer is a surface of a lens on the mask side of the projection optical system or a lower surface of the mask.
【請求項3】 前記気体層形成手段は、前記気体層内の
気体の圧力により前記気体層の厚さを制御することを特
徴とする請求項1又は2記載の投影露光装置。
3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the gas layer forming means controls the thickness of the gas layer by the pressure of the gas in the gas layer.
【請求項4】 前記気体層形成手段は、前記投影光学系
の周囲の気体より屈折率の大きな気体と前記投影光学系
の周囲の気体より屈折率の小さな気体とがそれぞれ封入
された2つの厚さが独立に可変の気体層を形成すること
を特徴とする請求項1記載の投影露光装置。
4. The gas layer forming means has two thicknesses in which a gas having a refractive index larger than that of the gas around the projection optical system and a gas having a smaller refractive index than the gas around the projection optical system are enclosed. 2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein a gas layer having a variable size is formed independently.
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