【事件の表示】
　特許第２８９７３４５号「投影露光装置」の請求項１ないし５に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２８９７３４５号の請求項１ないし５に係る特許を取り消す。
【理　由】
【1】手続の経緯
　特許第2897345号の請求項1〜5に係る発明は、平成2年5月25日に出願され、平成11年3月12日にその設定登録がなされ、その後、申立人 株式会社ニコンより特許異議申立がなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成12年9月18日に訂正請求がなされたものである。
　
【2】訂正の適否についての判断
《2-1》訂正の要旨
　平成12年9月18日付け訂正請求書にて、特許権者が求めている訂正の内容は、以下のa、bのとおりである。
　訂正事項a:誤記の訂正を目的として、明細書第5頁第9行目の「縮少型」を「縮小型」と訂正する。明細書第13頁第6行目の「D24」を「S2」と訂正する。明細書第14頁第5行目の「軸上空気間隔D2i」を「軸上空気間隔D2Xi」と訂正する。明細書第16頁第1行目の「間隔D2i」を「間隔D2Xi」と訂正する。明細書第20頁第1行目の「パターン層」を「パターン像」と訂正する。
　訂正事項b:明瞭でない記載の釈明を目的として、明細書第22頁第9行目から第10行目にかけての「か又は/及び第1物体と投影光学系とを相対的に光軸上移動させる」を削除する。
　
《2-2》訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項a、bは願書に添付した明細書及び図面に記載した事項の範囲内で、誤記の訂正を目的とするものであり、これらの訂正は実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものでもない。
　
《2-3》むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第120条の4第2項及び同条第3項で規定する訂正について、平成6年法律第116号附則第6条第1項の規定により、なお従前の例によるとされる、改正前の特許法第126条第1項ただし書き、及び同条第2項の規定に適合するので、当該訂正を認める。なお、上記訂正は、同第126条第1項ただし書き第2号及び同第3号に掲げる事項を目的とするものであるから、同条第3項の規定は上記訂正の要件として課せられない。
　
【3】特許異議の申立てについての判断
《3-1》申立ての理由の概要
　申立人 株式会社ニコンは、甲第1〜5号証を提示し、本件の請求項1〜5に係る発明は甲第1、2、4、5号証の刊行物に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第29条第2項の規定に違反して特許されたものであり、取り消されるべきものである旨主張している。
　
《3-2》本件の発明
　本件の請求項1〜5に係る発明は、特許第2897345号明細書の特許請求の範囲の請求項1〜5に記載された以下のとおりのものである。
　「【請求項1】露光光で第1物体のパターンを第2物体上に投影する投影光学系を有する投影露光装置において、該投影光学系の光学特性を調整するための調整手段を有し、該調整手段は、該露光光の波長を変えることにより該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させる波長変更手段と該投影光学系のレンズを該投影光学系の光軸方向に移動させることにより該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させる移動手段とを有し、該波長変更手段と該移動手段とを用いて該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を調整することを特徴とする投影露光装置。
【請求項2】前記投影光学系の周囲の気圧を検出する気圧センサーを有し、前記調整手段が、該気圧センサーからの信号に応じて気圧変化による該投影光学系の歪曲収差の変化と投影倍率の変化とを補正することを特徴とする請求項1項記載の投影露光装置。
【請求項3】前記投影光学系の温度を検出する温度センサーを有し、前記調整手段が、該温度センサーからの信号に応じて温度変化による該投影光学系の歪曲収差の変化と投影倍率の変化とを補正することを特徴とする請求項1記載の投影露光装置。
【請求項4】前記露光光がレーザー光であることを特徴とする請求項1乃至3記載の投影露光装置。
【請求項5】請求項1乃至4のいずれか1項記載の投影露光装置により回路パターンを基板上に転写する段階を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。」(以下、請求項順に、それぞれ「本件発明1」〜「本件発明5」という。)
　
《3-3》甲第1、2、4、5号証の刊行物における記載事項
[甲第1号証: 特開平1-309323号公報]
　第1図、第3頁左下欄第4行〜第17行には、レチクルRのパターンを投影レンズ7を介してウエハW上に結像する投影露光装置が記載されている。第3頁右下欄第18行〜第4頁左上欄第2行には「波長コントローラ16(第2図中の16a、16b)は、目標波長と、実際の発振波長を比較し、ずれ分(制御誤差)が常に0となるように狭帯化素子18を制御する。」と記載され、第4頁左上欄第6行〜第14行には「次に結像特性の補正機構の説明を行なう。以下の方法は持開昭60-78454号公報、又は特開昭61-183928号公報等で開示されている公知の技術である。このため簡単に説明を行なう。本実施例では補正を行なう結像特性を倍率と焦点位置として説明する。まず倍率については投影レンズ7中の密封されたレンズ間隔(以下空気室とする)11の空気圧力を投影レンズ7が所定の倍率を保つように変更することにより行なう。」と記載され、第4頁右上欄第19行〜第5頁左上欄第6行には「次に本発明の動作例である、レーザ光の波長ずれを補正する1つの方法について説明する。…露光を行なう場合、波長コントローラ16内の波長変化検出部16aは波長モニタ17で検出される現在波長の目標波長からのずれをコントローラ9に出力する。一方波長コントローラ16は波長を目標波長に一致させるように狭帯化素子18をフィードバック制御により調整する。コントローラ9内には波長変化量検出部16aからの波長ずれの信号を常時入力して、その変化量に対応した倍率及び焦点位置の変化量を前記の数式等で選択計算する演算部9aと、算出された倍率、焦点位置の変化を打ち消すのに必要な空気室11の空気圧力の指令値BCSを計算して圧力調整器10に出力する補正指令部9bとが設けられている。…以上の方法により、狭帯化素子18によって制御しきれなかったわずかなレーザ波長ずれに対しても十分な補正がかかり、結像特性を一定に保つことができる。…また波長コントローラ16と補正機構のコントローラの2ヵ所で結像特性のコントロールを行っているため、一方で高周波成分(より精密な補正)のコントロールをし、もう一方で低周波成分(比較的ラフな補正)のコントロールを行うといったことも可能である。」と記載され、第5頁右上欄第9行〜左下欄第12行には「以上の実施例では、レーザ波長ずれのみを補正する方法を示したが、この例のような倍率、焦点位置補正機構は、本来大気圧、温度等の環境変化、投影レンズの照明光吸収等を補正するためにもうけられたものである。これは、第1図中に示したように、ステッパー本体近傍に設けた大気圧、温度等の測定器15によりこれらの情報をコントローラ9が得て波長ずれと同様に補正を行なう。…また結像特性の補正機構としては、本実施例以外にも方法が考えられ、例えば投影レンズ間隔を変える方法、レチクルと投影レンズの間隔を変える方法、投影レンズの上方または下方に2枚の平行平板ガラスを置き内部の圧力を変える方法等が考えられる。また、補正項目も本実施例以外に像面湾曲、ディストーシヨン等が考えられる。この場合、投影レンズ7内のレチクルRにもっとも近く配置されたフィールドレンズを傾けたり、レチクルRを傾けることで対応可能である。」と記載されている。
　
[甲第2号証: 特開昭60-214334号公報]
　第1頁右下欄第20行〜第2頁左上欄第11行には「特に投影光学系の結像倍率は設定値と厳密に一致していることが要求される。これは周知のようにIC,LSIの製造においてはマスクパターンの焼付工程を重複して行う際にその都度アライメントを行う為であり又製造工程に応じて使用される別々の投影型露光装置でアライメントを行う場合がある為に各装置毎の歪曲や結像倍率誤差等の総合的な結像倍率を所定値に設定しておかねばならない為である。従来より投影型露光装置において投影光学系の結像倍率の調整の一方法としてマスクパターンと投影光学系との間隔を調整して行ってきた。」と記載され、第2頁左下欄第11行〜第19行には「一般に投影型露光装置においてはマスクパターン、投影光学系そしてウエハー等の配置を高精度で行う必要がある。このとき各要素の配置を機械的に行うには精度的に限界がある。そこで本発明においては各要素を機械的な精度の許す範囲内でまず配置し、次に投影光学系の結像倍率の微少誤差を、機械的調整のかわりにマスクパターンを照明する光源の発振波長を変えて精度良く調整するものである。」と記載されている。
　
[甲第4号証: 特開昭64-18290号公報]
　第3頁左下欄第3行〜第6行には「レチクル15は、回路パターン等が描かれたマスクで、レチクル15を通過したレーザ光は、投影レンズ16を介し、ウエハー17上で上記パターンを結像する。」と記載され、第3頁左下欄第7行〜第3頁右下欄第20行には「本実施例のように波長を一定としたレーザを、この種の投影光学系の光源として用いる場合、光源波長を大気圧変動(屈折率変動)に対し一定にしたとしても、投影光学系も大気圧の変動を受けるため結像特性が変動する。つまり、波長を一定とするだけでは半分の効果しかなく、投影光学系の変動を同時補正しなければならない。…以下の実施例において補正すべき結像特性としては、投影レンズ16の倍率と焦点位置を考える。前記の実施例と同様に屈折率を変動させる原因に大気圧を考え、投影レンズ16周囲の大気圧を測定器18で測定する。…まず倍率の補正について説明する。あらかじめ実験もしくは、シミュレーションで、大気圧変動と倍率の関係を数式等で表わしコントローラ8内部のメモリーに記憶しておき、測定器18の出力より倍率の変動量を算出する。一方、レーザ10の出力波長が変化した場合、投影レンズ16の倍率が収差の影響により変化することが知られている。コントローラ8は、レーザ出力波長と倍率の関係も数式等でメモリに記憶しており、レーザ10の出力波長にオフセットを持たせる。…」と記載され、第4頁左上欄第17行〜第20行には「前記実施例では、投影レンズの光学特性の原因に大気圧のみを考えたが、前記の波長補正の例と同様に気温、湿度についても補正することができる。」と記載され、第4頁左下欄第10行〜右下欄第9行には「また、前記実施例では、レーザ10の波長を変化させて倍率の補正を行なったが、レーザ波長を設定値のまま一定とし、他の方法で補正することも可能である。この場合も、本発明のようなレーザ波長一定のレーザでなければ十分な効果は得られない。補正法としては、従来より知られている投影レンズ16内部の倍率補正に適した2枚もしくはそれ以上のレンズ間隔を密封し、その内部の気体の圧力を調整する方法がある。他にも、レチクルと投影レンズの間隔を変える方法、投影レンズを構成する一部のレンズ素子を光軸方向へ移動させる方法、…また、結像特性として倍率、焦点位置だけでなく像面湾曲、ディストーシヨン等についても同時に補正することも可能である。ただし上記のように、これらの各項目を独立して補正できる補正機構が必要である。」と記載されている。
　
[甲第5号証: 特開昭60-78416号公報]
[1]
　第2頁左上欄第3行〜同欄末行には「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、結像面の変動や収差の変動も生じ、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事も極めて難しいことであった。(発明の目的)本発明の目的は、投影レンズの倍率や結像面等の光学諸性能の微調整が容易に可能な投影光学装置を提供することにあり、さらには、倍率や結像面、或いは収差等の光学諸性能を独立に補正し得る投影光学装置を提供することにある。」と記載されている。
[2]
　第3頁左下欄第10行〜第4頁左上欄第11行には「上記それぞれの場合光学諸特性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カ所設ける必要がある。そこで、上記のように2つの空気室を連通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。…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、像面湾曲或い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、光学諸特性のうち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。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原因としては、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。」と記載されている。
[3]
　第5頁右下欄第4行〜第6頁左下欄第末行には「第2図は上記のごとき空気室の圧力制御を2ヶ所の空間で行うことによって、倍率補正と結像面補正が可能な投影光学装置の概略構成図である。・・・大気圧と共に変化する空間は図面の複雑化を避けるため第2図中から省略した。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、対物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。・・・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。・・・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ΔPI及びΔPII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、ステッパとしての高精度マッチングが安定して達成される。」と記載されている。
[4]
　第7頁左上欄第11行〜第17行には「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なくとも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。」と記載されている。
[5]
　第7頁右下欄下から第3行〜第8頁左上欄第4行には「(発明の効果)以上のように本発明によればステッパの投影倍率や結像面等の光学諸性能の微調整或いは、諸性能の独立制御が可能になるためマシーンの環境条件の変化にも対応しやすく、高いマッチング制度が維持でき、超LSIの生産性向上に大きく寄与するステッパが提供できる。」と記載されている。
　
　以上の記載から、甲第5号証の刊行物には「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(ただし、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手法を援用することができる)、計測器(6)及び鏡筒部の温度センサ(7)より得られる大気圧の測定値、投影レンズ鏡筒外部の温度、湿度、鏡筒内部の温度に応じて、前記圧力制御空間の気圧やレンズの間隔を制御器により制御して、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により変動を受ける、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、像面湾曲或いは歪曲収差をも同時に補正することにより、光学諸性能の微調整が容易に可能な、超LSIの生産性向上に大きく寄与するステッパの投影光学装置」なる発明が記載されている。
　
《3-4》対比・判断
《3-4-1》(本件発明1)
《3-4-1-1》対比
　本件発明1と甲第5号証刊行物に記載された発明(以下、「引用発明」という。)とを対比する。両者はいずれも半導体等の投影露光のためのものであるから、露光光で第1物体のパターンを第2物体上に投影する投影光学系を有することは明らかである。
　また、引用発明における
(1)「光学諸性能」、
(2)「制御器」、
(3)「投影レンズ中のレンズエレメントを光軸方向に動か」すこと、
(4)「倍率」
は、本件発明1の
(1)「光学特性」、
(2)「光学特性を調整するための調整手段」、
(3)「投影光学系のレンズを該投影光学系の光軸方向に移動させること」、
(4)「投影倍率」、
に相当する。
　してみると、両者は「露光光で第1物体のパターンを第2物体上に投影する投影光学系を有する投影露光装置において、該投影光学系の光学特性を調整するための調整手段を有し、該調整手段は、該投影光学系のレンズを該投影光学系の光軸方向に移動させることにより該投影光学系の光学特性を変化させる移動手段とを有し、該移動手段を用いて該投影光学系の光学特性を調整することを特徴とする投影露光装置。」の点で一致し、以下の[相違点1]、[相違点2]の点で相違する。
　
[相違点1]
　本件発明1は、露光光の波長を変えることにより該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させる波長変更手段を備えているのに対して、引用発明は、光学性能を変化させる手段として圧力制御空間の気圧すなわち屈折率を変化させる手段を用いている点。
[相違点2]本件発明1は、歪曲収差と投影倍率を調整対象の光学特性としているのに対して、引用発明では、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、像面湾曲或いは歪曲収差をも同時に補正できるとしているものの、実施例の調整対象の光学特性は結像面の位置と投影倍率である点。
　
　なお、平成12年9月18日付け特許異議意見書、第3頁第1行〜第18行において、両者の間には相違点3「本件発明1は、移動手段が投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させるのに対し、引用発明は、移動手段が投影光学系の結像面位置又は投影倍率を変化させる点」がさらに存在する旨主張しているが、これは上記[相違点2]において相違点と認定した事項に関する技術事項である。
　
《3-4-1-2》判断
[相違点2]について:
　まず[相違点2]を検討するに、投影光学系において、引用発明では、調整対象の光学特性として、結像倍率、結像面の位置、球面収差、コマ収差、像面湾曲、歪曲収差を選択することができることを示している。さらに、甲第5号証刊行物の記載事項[2]によれば、「一般にには、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」と記載され、調整の対象となる光学特性を結像倍率と歪曲収差との組み合わせを選択することを妨げる技術上の困難性はないから、歪曲収差と投影倍率を調整対象の光学特性とすることは当業者が容易に想到できた事項である。
[相違点1]について:
　次に、[相違点1]について検討する。甲第4号証刊行物には、投影光学において「倍率の補正について説明する。あらかじめ実験もしくは、シミュレーションで、大気圧変動と倍率の関係を数式等で表わしコントローラ8内部のメモリーに記憶しておき、測定器18の出力より倍率の変動量を算出する。一方、レーザ10の出力波長が変化した場合、投影レンズ16の倍率が収差の影響により変化することが知られている。コントローラ8は、レーザ出力波長と倍率の関係も数式等でメモリに記憶しており、レーザ10の出力波長にオフセットを持たせる」こと、すなわちレーザの出力を変えることにより大気圧変動によって生じる結像倍率を調整する技術が公知である。また、甲第2号証刊行物において、「投影光学系の結像倍率の微少誤差を、機械的調整のかわりにマスクパターンを照明する光源の発振波長を変えて精度良く調整する」ことが公知である。さらに甲第1号証刊行物において、レーザ光の波長の変動が倍率と焦点位置等の結像特性を変化させることが公知である。
　してみると、引用発明の、光学性能を変化させる手段として圧力制御空間の気圧すなわち屈折率を変化させる手段の代わりにレーザ光すなわち露光光の波長を変える手段を採用することは当業者が格別困難なく想到できた事項である。
　そして、本件発明1の構成によりもたらされる効果は、甲第1,2,4,5号証刊行物の記載から予測される範囲のものである。
　従って、本件発明1は、甲第1,2,4,5号証刊行物に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものである。
　
《3-4-2》(本件発明2)
　本件発明2は、本件発明1の投影露光装置を「投影光学系の周囲の気圧を検出する気圧センサーを有し、前記調整手段が、該気圧センサーからの信号に応じて気圧変化による該投影光学系の歪曲収差の変化と投影倍率の変化とを補正すること」とさらに規定したものである。しかし、引用発明は、大気圧の測定値に応じて、圧力制御空間の気圧やレンズの間隔を制御器により制御して光学特性を補正しているから、気圧センサーを有し気圧センサーからの信号に応じて光学特性の補正をした点は、引用発明との実質的な相違とはならない。
　よって、本件発明2と引用発明とを対比すると前記[相違点1]、[相違点2]が存在するが、本件発明2は、「《3-4-1-2》判断」で述べた理由と同じ理由により甲第1,2,4,5号証刊行物に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものである。
　
《3-4-3》(本件発明3)
　本件発明3は、本件発明1の投影露光装置を「投影光学系の温度を検出する温度センサーを有し、前記調整手段が、該温度センサーからの信号に応じて温度変化による該投影光学系の歪曲収差の変化と投影倍率の変化とを補正すること」とさらに規定したものである。しかし、引用発明は、投影レンズ鏡筒外部の温度、湿度、鏡筒内部の温度に応じて、圧力制御空間の気圧やレンズの間隔を制御器により制御して光学特性を補正しているから、温度センサーを有し、該温度センサーからの信号に応じて光学特性の補正をした点は、引用発明との実質的な相違とはならない。
　よって、本件発明3と引用発明とを対比すると前記[相違点1]、[相違点2]が存在するが、本件発明3は、「《3-4-1-2》判断」で述べた理由と同じ理由により甲第1,2,4,5号証刊行物に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものである。
　
《2-4-4》(本件発明4)
　本件発明4は、本件発明1の露光光を「レーザー光」としたものである。本件発明4と引用発明とを対比すると前記[相違点1]、[相違点2]に加えて、露光光を「レーザー光」とした点で引用発明と相違する。しかし、投影露光装置の露光光として波長を変えることのできるレーザー光を使用することは、例えば甲第1,2号証刊行物において公知であり、当業者が容易に引用発明の露光光としてレーザー光を選択できたものと認められる。なお、前記[相違点1]、[相違点2]が存在するが、本件発明4は、「《3-4-1-2》判断」で述べた理由と同じ理由により甲第1,2,4,5号証刊行物に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものである。
　
《2-4-5》(本件発明5)
　本件発明5は、本件発明1の投影露光装置により「回路パターンを基板上に転写する段階を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。」としたものであるが、引用発明はLSI等の半導体素子の製造方法に使用されるものであることが明らかであるから、この点は、引用発明との実質的な相違とはならない。
　よって、本件発明5と引用発明とを対比すると前記[相違点1]、[相違点2]が存在するが、本件発明5は、「《3-4-1-2》判断」で述べた理由と同じ理由により甲第1,2,4,5号証刊行物に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものである。
　
《2-5》むすび
　従って、本件の請求項1〜5に係る発明は特許法第29条第2項の規定に違反して特許されたものであり、本件の請求項1〜5に係る発明の特許は特許法等の一部を改正する法律(平成6年法律第116号)附則第14条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の施行に伴う経過措置を定める政令(平成7年政令第205号)第4条第2項の規定により取り消されるべきものである。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年１０月２６日（２０００．１０．２６）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　特許権者が求めている訂正の内容は以下のとおりである。
　訂正事項ａ：誤記の訂正を目的として、明細書第５頁第９行目の「縮少型」を「縮小型」と訂正する。明細書第１３頁第６行目の「Ｄ２４」を「Ｓ２」と訂正する。明細書第１４頁第５行目の「軸上空気間隔Ｄ２ｉ」を「軸上空気間隔Ｄ２Ｘｉ」と訂正する。明細書第１６頁第１行目の「間隔Ｄ２ｉ」を「間隔Ｄ２Ｘｉ」と訂正する。明細書第２０頁第１行目の「パターン層」を「パターン像」と訂正する。
　訂正事項ｂ：明瞭でない記載の釈明を目的として、明細書第２２頁第９行目から第１０行目にかけての「か又は／及び第１物体と投影光学系とを相対的に光軸上移動させる」を削除する。
（５４）【発明の名称】
投影露光装置
（５７）【特許請求の範囲】
（１）露光光で第１物体のパターンを第２物体上に投影する投影光学系を有する投影露光装置において、該投影光学系の光学特性を調整するための調整手段を有し、該調整手段は、該露光光の波長を変えることにより該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させる波長変更手段と該投影光学系のレンズを該投影光学系の光軸方向に移動させることにより該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させる移動手段とを有し、該波長変更手段と該移動手段とを用いて該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を調整することを特徴とする投影露光装置。
（２）前記投影光学系の周囲の気圧を検出する気圧センサーを有し、前記調整手段が、該気圧センサーからの信号に応じて気圧変化による該投影光学系の歪曲収差の変化と投影倍率の変化とを補正することを特徴とする請求項１項記載の投影露光装置。
（３）前記投影光学系の温度を検出する温度センサーを有し、前記調整手段が、該温度センサーからの信号に応じて温度変化による該投影光学系の歪曲収差の変化と投影倍率の変化とを補正することを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
（４）前記露光光がレーザー光であることを特徴とする請求項１乃至３記載の投影露光装置。
（５）請求項１乃至４のいずれか１項記載の投影露光装置により回路パターンを基板上に転写する段階を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
　（産業上の利用分野）
　本発明は投影露光装置に関し、特にＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子を製造する際にレチクル面上の電子回路パターンをウエハ面上に投影光学系により投影するときの歪曲誤差や投影倍率誤差等の光学性能を良好に補正し、高精度な投影パターン像が得られる投影露光装置に関するものである。
　（従来の技術）
　従来よりＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子製造用の焼付装置（アライナー）においては非常に高い組立精度と光学性能が要求されている。
　このうち電子回路パターンが形成されているレチクルとウエハとを重ね合わせる際のマッチング精度は特に重要になっている。このマッチング精度に最も影響を与える一要素に投影光学系の投影倍率誤差と歪曲誤差がある。投影倍率誤差や歪曲誤差は所望の格子点と投影パターンの格子点との差として現われる。本出願人は特開昭６２−３５６２０号公報において光学手段を用いて像歪誤差を減少させて投影倍率を補正した手段を有するアライナーを提案している。
　ところで最近のアライナーに用いられるパターン寸法は年々微細化されており、それに伴いマッチング精度もより高精度なものが要求されてきている。この為投影光学系の投影倍率誤差と歪曲誤差を更に僅少にすることが要望されている。
　現在の投影光学系の投影倍率誤差と歪曲誤差は投影光学系の製造工程上の調整及び装置の設置時の調整により補正されている。
　（発明が解決しようとする問題点）
　しかしながら投影光学系の投影倍率誤差や歪曲誤差等は組立誤差や周囲の環境、特に気圧や温度によって変化する。又投影光学系はウエハの露光時に露光エネルギーを吸収し、光学要素（例えば屈折率、形状）が変化し、これによっても投影倍率誤差や歪曲誤差等が変化してくる。
　これらの光学性能の双方を良好に補正するのは難しく、従来の投影露光装置では例えば気圧や温度変化、光吸収等による歪曲誤差が残留していたり、投影倍率誤差を補正する際に歪曲誤差が発生したりして投影倍率誤差と歪曲誤差の双方を完全に補正することが大変難しかった。
　本発明はレクチル面上のパターンを投影光学系によりウエハ面上に投影する際、投影倍率誤差と歪曲誤差の双方を良好に補正し、高い光学性能が容易に得られる投影露光装置の提供を目的とする。
　（問題点を解決するための手段）
　本発明の投影露光装置は、
　（１−１）露光光で第１物体のパターンを第２物体上に投影する投影光学系を有する投影露光装置において、該投影光学系の光学特性を調整するための調整手段を有し、該調整手段は、該露光光の波長を変えることにより該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させる波長変更手段と該投影光学系のレンズを該投影光学系の光軸方向に移動させることにより該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を変化させる移動手段とを有し、該波長変更手段と該移動手段とを用いて該投影光学系の歪曲収差と投影倍率を調整することを特徴としている。
　特に、
　（１−１−１）前記投影光学系の周囲の気圧を検出する気圧センサーを有し、前記調整手段が、該気圧センサーからの信号に応じて気圧変化による該投影光学系の歪曲収差の変化と投影倍率の変化とを補正すること。
　（１−１−２）前記投影光学系の温度を検出する温度センサーを有し、前記調整手段が、該温度センサーからの信号に応じて温度変化による該投影光学系の歪曲収差の変化と投影倍率の変化とを補正すること。
　（１−１−３）前記露光光がレーザー光であること等を特徴としている。
　又、本発明の半導体素子の製造方法は、
　（２−１）構成（１−１）の投影露光装置により回路パターンを基板上に転写する段階を含むことを特徴としている。
　（実施例）
　第１図は本発明の投影露光装置の一実施例を示す概略図である。
　第１図において１は回路パターンが描かれた第１物体としてのレチクル、２はレチクル１を吸着保持するレチクルチャック、３はレチクルチャック２に取り付けたレチクル駆動装置、４はレチクル駆動装置３を支持するレチクルステージ、５は
縮小型
ハ
　レチクル駆動装置３とウエハ駆動装置１１は例えば圧電素子等からなり、レチクル駆動装置３によりレチクルチャック２を投影レンズ系５の光軸ＡＸ方向に変位せしめてレチクル１を光軸ＡＸ方向に移動させ、ウエハ駆動装置１１によりウエハチャック１０を投影レンズ系５の光軸ＡＸ方向に変位せしめてウエハ９を光軸ＡＸ方向に移動させる。１２はウエハ駆動装置１１を支持し、投影レンズ系５の光軸ＡＸに直交する面内で移動可能なウエハステージを示す。
　一方、レンズ駆動装置８Ａ，８Ｂは空気圧や圧電素子等を利用してフィールドレンズ６Ａ，６Ｂを投影レンズ系５の光軸ＡＸ方向に移動させるものである。レンズ駆動装置８Ａ，８Ｂの具体的な構造は本件出願人による特開昭６２−３２６１３号公報に開示されているので、ここでは説明を省略する。
　レチクル駆動装置３によるレチクルチャック２の駆動はレチクル駆動制御系１３からの信号に基づいて行なわれ、この時レチクル１の光軸ＡＸ方向の位置がレチクル位置検出器１５により検出される。又、同様にレンズ駆動装置８Ａ，８Ｂによるフィールドレンズ６Ａ，６Ｂの駆動はレンズ駆動制御系１６Ａ，１６Ｂから信号に基づいて行なわれ、この時フィールドレンズ６Ａ，６Ｂの光軸ＡＸ方向
の
　又、ウエハ駆動装置１１によるウエハチャック１０の駆動はウエハ駆動制御系１４からの信号に基づいて行なわれ、この時ウエハ９（の表面）の光軸ＡＸ方向の位置はフォーカス検出器１８により検出される。フォーカス検出器１８は、この種の投影露光装置で従来から使用されてきた例えばエアーセンサーや光学式センサーで構成されている。
レ
　又、レチクル駆動制御系１３、レンズ駆動制御系１６Ａ，１６Ｂ及びウエハ駆動制御系１４はマイクロプロセッサー２３により制御される。
　以上のうち各要素１３，１４，１５，１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂは駆動手段の一部を構成している。
　２４はレチクル１の回路パターンを均一な照度で照明する照明系を示し、照明系２４は波長λ＝２４８．４ｎｍのレーザー光を放射するＫｒＦエキシマレーザーを、露光用の光源として具備している。照明系２４からのレーザー光はレチクル１と投影レンズ系５を介してウエハ９上に向けられ、ウエハ９上にレチクル１の回路パターン像が投影されることになる。
　本実施例では遠紫外域の波長を有するレーザー光で投影露光を行なうために投影レンズ系５を構成する各レンズを波長λ＝２４８．４ｎｍの光に対して高い透過率を備えた合成石英（ＳｉＯ２）で製造している。
　次に本実施例における照明系２４の各要素について説明すると２７はレーザー光源であり、後述する波長選択素子駆動制御系３２により発振波長が制御された光束を放射している。２５はコンデンサーレンズであり、レーザー光源２７からの光束をミラー２６で反射させてレチクル１面上を均一照明している。
　レーザー光源２７はレーザー共振器２８と波長選択素子２９を有している。３０は波長選択素子駆動装置、３１は波長選択素子角度検出器、３２は波長選択素子駆動制御系である。
　第２図は第１図のレーザー光源２７の要部概略図である。波長選択素子２９はプリズム、グレーティング、エタロンなどを使用することにより波長帯域の狭帯域化を可能としている。同時にプリズム後の反射鏡、グレーティング、エタロンの角度を変えることによってレーザー共振器の本来の波長帯域範囲内で波長を変えることが可能である。
　波長選択素子駆動装置３０はステップモータあるいは圧電素子等から成り、波長選択素子駆動制御系３２からの信号に基づいて駆動する。この時波長選択素子２９の角度が波長選択素子角度検出器３１により検出される。波長選択素子角度検出器３１は例えば光学式エンコーダなどの各種角度検出器で構成できる。波長選択素子角度検出器３１からの信号はマイクロプロセッサー２３へ入力される。又波長選択素子駆動制御系３２はマイクロプロセッサー２３により制御される。
　本実施例では以上のよ
うな
　第３図は第１図の投影レンズ系５の具体的なレンズ構成のレンズ断面図である。同図においてはレチクル１とウエハ９の間に、符号Ｇ１〜Ｇ１２で示される１２枚とレンズが光軸ＡＸに沿って配列されて投影レンズ系５が構成されている。
　第３図に示す投影レンズ系のレンズデータを表−１に示す。表−１中、Ｒｉ（ｉ＝１〜２４）はレチクル１側から順に数えて第ｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）をＤｉはレチクル１側から順に数えて第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面間の軸上肉厚又は軸上空気間隔（ｍｍ）を、Ｎｉ（ｉ＝１〜１２）はレンズＧｉ（ｉ＝１〜１２）の屈折率を示す。又、Ｓ１はレチクル１の回路パターン面とレンズＧ１のレチクル１側のレンズ面との間の軸上空気間隔を、Ｓ２はレンズＧ１２のウエハ９側のレンズ面とウエハ９表面との間の軸上空気間隔を示す。
　表−２は表−１に示した投影レンズ系においてレチクル１とレンズＧ１間の軸上間隔Ｓ１、レンズＧ１２とウエハ９間の軸上空気間隔Ｓ２及び互いに隣接するレンズＧｉとＧｉ＋１（ｉ＝１〜１１）間の軸上空気間隔Ｄ２×ｉ（ｉ＝１〜１１）を各々個別に１ｍｍ変化させた時、更に露光用光源の波長λを１ｎｍ変化させたときの投影レンズ系の像面の像高１０ｍｍの位置における像点の対称歪曲収差の変化に伴なうシフト量ΔＳＤ（以下、「対称歪曲変化量ΔＳＤ」と称す。）と投影倍率の変化に伴なうシフト量Δβ（以下、「投影倍率変化量Δβ」と称す。）及び両者の比｜ΔＳＤ／Δβ１｜を示す。尚、投影レンズ系の光軸から離れる方向に像点がシフトしたものを正とし、投影レンズ系の光軸に近づく方向に像点がシフトしたものを負の符号を付している。
　本実施例は表−２に基づいて間隔Ｄ２×ｉ（ｉ＝１〜１１）と波長λの２種類の変数のうち波長λと他の１つ又は２つ以上の変数としての間隔の少なくとも１つの値を調整して投影倍率と歪曲収差（以下「対称歪曲」ともいう。）の双方を調整するようにしたことを特長としている。
　今、２つの変数をＸ，Ｙとし、それぞれの変化量をΔＸ，ΔＹとする。更にそれぞれの変数の表−２に対応した対称歪曲の変化量をΔＳＤＸ，ΔＳＤＹ、投影倍率の変化量をΔβＸ，ΔβＹとすると全系での対称歪曲の変化量ΔＳＤＴＯＴと役影倍率の変化量ΔβＴＯＴは各々次式で表わすことができる。
　従ってΔＸ，ΔＹが次の式で与えられる。
（２）式からある歪曲誤差ΔＳＤＴＯＴ及び投影倍率誤差ΔβＴＯＴが発生した場合、間隔Ｄ２ｉ（ｉ＝１〜１１）と波長λのうち２つの変数Ｘ，Ｙを選択すると（２）式からそれぞれの変化させるべき量ΔＸ，ΔＹが求まり、歪曲誤差及び投影倍率誤差を同時に補正することが可能となる。
　次に第１図に示す投影露光装置において具体的にレチクル１面上のパターンをウエハ９面上に投影する際の投影倍率誤差と歪曲誤差の補正方法について説明する。
　マイクロプロセッサー２３はそのメモリ内に投影レンズ系５の投影倍率変化量ΔβＴＯＴと歪曲変化量ΔＳＤＴＯＴを求めるための計算式がプログラムされており、各々計算式は気圧、気温、湿度、及び投影レンズ系５の温度の予め決めた基準値からの変動量が変数となっている。又このメモリには上述の計算式（２）もプログラムされており、ΔβＴＯＴとΔＳＤＴＯＴの値を計算式（２）に代入することにより、変数Ｘ及び変数Ｙの変化させるべき量ΔＸ，ΔＹを求める。
　尚、ΔβＴＯＴとΔＳＤＴＯＴの値を気圧、気温、湿度及び投影レンズ系５の温度変化に基づいて求める計算式はシミュレーションによる計算や実験により導出することができる。
　一方、投影レンズ系５によるパターン像のフォーカス位置は投影レンズ系５の周囲の気圧、気温、湿度及び投影レンズ系５の温度に依存して変化し、これに加えて変数Ｘ及び変数Ｙの設定状態にも依存して変化する。従って本実施例ではこれらの変動要因に基づいて投影レンズ系５のフォーカス位置変動量を求めるための計算式をマイクロプロセッサー２３のメモリ内にプログラムし、この計算式に基づいてフォーカス位置を正確に把握するようにしている。
　マイクロプロセッサー２３は気圧センサー１９、温度センサー２０、湿度センサー２１、レンズ温度センサー２２からの気圧、気温、湿度、レンズ温度に対応する各信号を受けて上述の所定の条件式に基づいて変数Ｘ及び変数Ｙの変化させるべき量ΔＸ，ΔＹを求める。
　一方、変数Ｘ及び変数Ｙの位置検出器（波長選択素子角度検出器３１、レンズ位置検出器１７Ａ，１７Ｂ）からの変数Ｘ及び変数Ｙの位置に対応した信号がマイクロプロセッサー２３へ入力される。マイクロプロセッサー２３は変数Ｘ及び変数Ｙの変化させるべき量ΔＸ，ΔＹに対応する信号を変数Ｘ及び変数Ｙの駆動制御系（波長選択素子駆動制御系３２、レンズ駆動制御系１６Ａ，１６Ｂ）へ入力する。そして変数Ｘ及び変数Ｙの各駆動制御系が各駆動装置に所定の制御信号を与え、変数Ｘ及び変数Ｙの変化させるべき量ΔＸ，ΔＹの駆動が行なわれる。この変数ΔＸ，ΔＹの駆動により投影レンズ系５の周囲の気圧、気温、湿度、及び投影レンズ系５の温度などの変動に基づくパターン像の投影倍率誤差と歪曲誤差が補正される。
　又、マイクロプロセッサー２３は変数Ｘおよび変数Ｙの位置検出器、気圧センサー１９、温度センサー２０、湿度センサー２１、及びレンズ温度センサー２２からの信号に基づいて投影レンズ系５によるパターン
像
　以上述べた動作で、パターン像の投影倍率を予め決めた倍率に補正し、パターン像の歪曲を所定の許容範囲内に抑えることにより、前工程でウエハ９上に形成されたパターンとパターン像とを正確に重ね合わせることができる。又ウエハ９の位置とパターン像のフォーカス位置も合致せしめられるのでウエハ９上に鮮明なパターン像を投影することが可能になる。
　本実施例ではパターン像の投影倍率及び歪曲の気圧、気温、湿度及びレンズ温度の変動に伴なう変化を検出するために気圧センサー１９、温度センサー２０、湿度センサー２１、レンズ温度センサー２２からの出力信号を利用していたが、投影レンズ系５により投影された又は現像不要の媒体に記録されたパターン像を撮像装置で撮像し、パターン像の大きさ及び形状に基づいてパターン像の投影倍率及び歪曲誤差の変化を検出するようにしても良い。この時現像装置をウエハステージ１２に付設しておけば、所望の時期にパターン像の投影倍率や歪曲の変化を検出することができ、投影露光装置の構成も複雑にならない。
　又、本実施例においてはレチクル１又は投影レンズ系５のうち少なくとも１つのレンズ系を光軸上移動させれば良く、必ずしもレチクル１やフィールドレンズ６Ａ，６Ｂ、レンズ系７等の全てを光軸上移動させる必要はない。
　尚、本実施例では投影倍率誤差及び歪曲誤差を補正する為に変数を２つ用いた場合を示したが３つ以上の変数を用いて行っても良い。３つ以上の変数を用いる方法は変数の駆動量に限界がある場合に等に有効である。この時コマ収差、像面変曲等、他収差の変動量が小さいパラメータを選択したり、特定の収差を相殺するような組合せを選択すると全系の収差が良好に保たれる。
　第１図に示すフィールドレンズ６Ａ，６Ｂは１枚に限らず複数個のレンズより構成しても良い。
　（発明の効果）
　本発明によれば投影光学系の少なくとも一部のレンズ系を光軸上移動させると共に照明系からの光束の発振波長を変化させることにより、第１物体に描かれたパターンの投影光学系によるパターン像の投影倍率と歪曲を正確に調整することができる。従って投影光学系の周囲の気圧変動や温度変動等によりパターン像の投影倍率や歪曲が変化して誤差が生じても、パターン像の投影倍率誤差や歪曲誤差の双方を良好に補正することができる投影露光装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
　第１図は本発明の投影露光装置の一実施例を示す概略図、第２図は第１図のレーザー光源の説明図、第３図は第１図の投影レンズ系の具体的なレンズ構成を示すレンズ断面図である。
　図中、１はレチクル、２はレチクルチャック、３はレチクル駆動装置、４はレチクルステージ、５は投影レンズ系、６Ａ，６Ｂはフィールドレンズ、７はレンズ系、８Ａ，８Ｂはレンズ駆動装置、９はウエハ、１０はウエハチャック、１１はウエハ駆動装置、１２はウエハステージ、１３はレチクル駆動制御系、１４はウエハ駆動制御系、１５はレチクル位置検出器、１６はレンズ駆動制御系、１７Ａ，１７Ｂはレンズ位置検出器Ａ，Ｂ、１８はフォーカス位置検出器、１９は気圧せンサー、２０は温度センサー、２１は湿度センサー、２２はレンズ温度センサー、２３はマイクロプロセッサー、２４は照明系、２５はコンデンサーレンズ、２６はミラー、２７はレーザー光源、２８はレーザー共振器、２９は波長選択素子、３０は波長選択素子駆動装置、３１は波長選択素子角度検出器、３２は波長選択素子駆動制御系である。