(57)【要約】【課題】投影光学系の収差および焦点を、レンズ面内で部分的に調整できるようにする。【解決手段】鏡筒内の隣り合うレンズ間を、円筒体２３および板状体２４からなる仕切り部材により、レンズ面内で９個の空間２２ａ〜２２ｉに分ける。各空間２２ａ〜２２ｉに独立に気体を出し入れして、各空間の気体の屈折率を調整値に応じて変化させることで、収差および焦点の調整を行う。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系の収差および焦点を調整する方法において、
投影用のレンズ群が収められた鏡筒内の隣り合うレンズ間を、レンズ面内で複数の空間に分け、前記各空間に対して独立に気体が出し入れできるようにし、調整対象の前記空間に対する気体の出し入れにより、前記空間の気体の屈折率を調整値に応じて変化させることで、収差および焦点を調整することを特徴とする投影光学系の調整方法。
【請求項２】
屈折率の異なる第１の気体および第２の気体を所定の比率で混合して混合気体を調製し、調製された混合気体を前記空間に導入することを特徴とする請求項１記載の投影光学系の調整方法。
【請求項３】
投影用のレンズ群が収められた鏡筒を備えた露光装置において、
前記鏡筒内の隣り合うレンズ間をレンズ面内で複数の空間に分ける仕切り部材と、前記各空間に対して独立に気体を出し入れする気体出し入れ装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記気体出し入れ装置は、屈折率の異なる第１の気体および第２の気体を所定の比率で混合して混合気体を調製する混合気体調製室を、前記複数の空間で独立に備えた請求項３記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投影光学系の調整方法、およびこの方法が実施可能に構成された露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップ製造のウエハプロセスにおいて、ウエハ上のレジスト膜に集積回路のパターンを露光する露光工程が行われる。この露光工程は、通常、露光光源と縮小投影光学系とウエハステージとを備えた露光装置により行われている。この露光装置は、縮小投影光学系として、縮小投影用のレンズ群が収められた鏡筒を備えている。
縮小投影露光装置の一例を図４に示す。この図は、下記の非特許文献１に記載されている。この露光装置は、露光光源である水銀ランプ１と、縮小投影光学系２と、水銀ランプ１の光を縮小投影光学系２に導くための反射鏡１１および集光レンズ系１２と、レチクルＲを載せるレチクル保持台１５と、ウエハＷを載せるウエハステージ１６とで構成されている。レチクル保持台１５は、集光レンズ系１２と縮小投影光学系２との間に配置されている。ウエハステージ１６は、縮小投影光学系２の下側に配置され、Ｘステージ１６ａ、Ｙステージ１６ｂ、Ｚステージ１６ｃ、回転ステージ１６ｄを備えている。
【０００３】
従来、この縮小投影光学系の収差および焦点の調整は、レンズ群の何枚かのレンズをＺ方向（鏡筒の長さ方向）に動かすか、鏡筒内の気圧を変化させることで行っている。
なお、本発明に最も近い従来技術としては、下記の特許文献１に記載された露光装置が挙げられる。この露光装置は、鏡筒内に収められた隣り合う２枚のレンズと鏡筒の内壁とからなる各空間に、独立に気体を導入する気体導入装置を備えている。
【非特許文献１】森末道忠監修、「ＬＳＩ設計製作技術」、株式会社電気書院、昭和６２年９月、ｐ．２４８
【特許文献１】国際公開第００／２２６５６号パンフレット（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の調整方法では、調整を行う際に露光装置を停止する必要があるため、生産効率の点で改善の余地がある。また、調整にかかる時間を短くするためには、収差および焦点をレンズ面内で部分的に調整できること好ましいが、前記従来の方法ではレンズ面内全体での調整しかできない。なお、前記特許文献１には、気体導入により投影光学系の収差および焦点を調整する方法に関する記載はない。
【０００５】
本発明の課題は、収差および焦点をレンズ面内で部分的に調整でき、且つ、露光装置を停止しなくても調整を行うことができる「投影光学系の調整方法」と、この方法が実施可能に構成された露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の「投影光学系の調整方法」は、投影光学系の収差および焦点を調整する方法において、投影用のレンズ群が収められた鏡筒内の隣り合うレンズ間を、レンズ面内で複数の空間に分け、前記各空間に対して独立に気体が出し入れできるようにし、調整対象の前記空間に対する気体の出し入れにより、前記空間の気体の屈折率を調整値に応じて変化させることで、収差および焦点を調整することを特徴とする。
【０００７】
本発明の方法によれば、投影光学系の収差および焦点の調整を、レンズ面内で部分的に行うことができる。また、露光装置を停止しなくても投影光学系の調整を行うことができる。
本発明の方法においては、屈折率の異なる第１の気体および第２の気体を所定の比率で混合して混合気体を調製し、調製された混合気体を前記空間に導入することが好ましい。これによれば、屈折率が異なる多数の気体を用意することなく、多数の調整値に対応できる。
【０００８】
本発明の露光装置は、投影用のレンズ群が収められた鏡筒を備えた露光装置において、前記鏡筒内の隣り合うレンズ間をレンズ面内で複数の空間に分ける仕切り部材と、前記各空間に対して独立に気体を出し入れする気体出し入れ装置を備えたことを特徴とする。
本発明の露光装置によれば、前記気体出し入れ装置から前記複数の空間に対して独立に屈折率の異なる気体を出し入れすることができるため、本発明の方法を実施することができる。
【０００９】
本発明の露光装置は、前記気体出し入れ装置は、屈折率の異なる第１の気体および第２の気体を所定の比率で混合して混合気体を調製する混合気体調製室を、前記複数の空間で独立に備えていることが好ましい。
これによれば、屈折率の異なる第１の気体および第２の気体を所定の比率で混合することで所定の屈折率とされた混合気体を、前記複数の空間に対して独立に導入できるため、屈折率が異なる多数の気体を用意することなく、多数の調整値に対応できる。よって、前述した本発明の好適な方法が実施可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
この実施形態の露光装置は、図１〜３に示すように、投影用のレンズ群が収められた鏡筒２０に特徴があり、それ以外の部分は前述の従来の露光装置（図４）と同じである。また、図１は、簡略化のために、縮小投影光学系２の鏡筒２０内に５枚の凸レンズ２１ａ〜２１ｅが収められた図にしてあるが、実際には例えば図４のように、様々な形状の多数のレンズが収められている。そして、例えば縮小投影光学系２の瞳面の位置で、鏡筒２０内の隣り合うレンズ間を、レンズ面内で複数の空間に分けている。
【００１１】
ここでは、鏡筒２０内の凸レンズ２１ｂ，２１ｃの間を、図２に示すように、円筒体２３および板状体２４からなる仕切り部材により、レンズ面内で９個の空間２２ａ〜２２ｉに分けている。この仕切り部材の端面が、両レンズ２１ｂ，２１ｃの面に、接着剤により固定されている。
これらの空間は、中心部２２ａと８個の周辺部２２ｂ〜２２ｉとからなる。中心部２２ａは、凸レンズ２１ｂ，２１ｃの間に配置された円筒体２３の内側の空間である。この円筒体２３は、レンズ面の平面視をなす円と同心となるように配置されている。周辺部２２ｂ〜２２ｉは、円筒体２３と鏡筒２０の内周面とからなるリング状の空間を、放射状に延びる板状体２４で８つに等分割することにより形成されている。
【００１２】
図３は、円筒体２３と板状体２４からなる仕切り部材を示す部分斜視図である。この図を用いて、仕切り部材および鏡筒について詳述する。
この仕切り部材において、板状体２４の円筒体２３側の端面は、円筒体２３の内周面２３ａと揃っている。板状体２４の鏡筒２０側の端面は、鏡筒２０の内周面２０ａと揃っている。板状体２４には多数の貫通孔２４ａが形成されている。各貫通孔２４ａは、円筒体２３側の端面から鏡筒２０側の端面まで真っ直ぐに延びている。
【００１３】
鏡筒２０の内周面２０ａの各板状体２４が配置される部分に、軸方向に沿う溝２５が形成されている。また、全ての溝２５に、鏡筒２０を径方向に貫通する貫通孔２６が連通している。そして、各貫通孔２６に、気密性が保持できる接続金物３３を用いて、配管３１が接続されている。これらの貫通孔２６、溝２５、貫通孔２４ａを介して、配管３１から中心部２２ａへの気体出し入れがなされる。
【００１４】
また、鏡筒２０の各周辺部２２ｂ〜２２ｉに対応する位置には、鏡筒２０を径方向に貫通する貫通孔２７が２個ずつ形成されている。そして、図１に示すように、これらの貫通孔２７に、気密性が保持できる接続金物３３を用いて配管３２ａ，３２ｂが接続されている。
ここで、円筒体２３と板状体２４とからなる仕切り部材は、レンズと同じ素材（例えば、石英）を用いて作製することが好ましい。石英を用いた場合には、以下の手順で作製することができる。
【００１５】
また、仕切り部材をレンズに固定するための接着剤としては、耐熱性が高く、露光により劣化し難いもの（例えば、紫外線硬化型接着剤）を使用する。
また、仕切り部材からの反射光で露光性能（パターン解像性能等）が低減しないようにするために、仕切り部材の表面に露光光源に応じた反射防止膜が形成されている。また、仕切り部材を備えたことにより露光領域内で生じる照度ムラを低減するために、集光レンズ系１２の最下部に、照度ムラ調整用のフィルタを設けることが好ましい。このフィルタとしては、微細なハエの目状の孔がフィルタ面内に多数形成されている「孔子レンズ」が挙げられる。このフィルタは、光を分散させて、照度ムラが低減されるように光の道筋を制御するものである。
【００１６】
図２を用いて、この実施形態における気体出し入れ装置の構成について説明する。
板状体２４の貫通孔２４ａと連通される配管３１は、図２に示すように、鏡筒２０の周方向の８カ所から延びているが、そのうちの４本を中心部２２ａに対する気体導入管３１ａとし、残りの４本を中心部２２ａからの気体導出管３１ｂとしている。気体導入管３１ａの先端には混合気体調製室４が接続されている。また、周辺部２２ｂ〜２２ｉに接続された２本の配管のうち配管３２ａを気体導入管とし、配管３２ｂを気体導入管としている。気体導入管３２ａの先端には混合気体調製室４が接続されている。
【００１７】
各混合気体調製室４には二本の気体導入管４１，４２が接続されている。一方の気体導入管４１は、ヘッダー５１ａを介して窒素ボンベ５１に接続されている。他方の気体導入管４２は、ヘッダー５２ａを介して酸素ボンベ５２に接続されている。
各配管３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，４１，４２には、それぞれ電磁開閉弁Ｖ１〜Ｖ６と図示されない流量計が設けてある。また、中心部２２ａの圧力を測定する圧力計Ｐ１と、各周辺部２２ｂ〜２２ｉの圧力を測定する圧力計Ｐ２〜Ｐ９が設けてある。また、各配管に設置された流量計による測定値と圧力計Ｐ１〜Ｐ９による測定値が、図示されないコントローラに入力されるようになっている。コントローラは、これらの測定値を示す信号と、調整対象とする空間および調整値に伴う指令信号に基づいて、各配管の電磁開閉弁Ｖ１〜Ｖ６の開閉を制御するように構成されている。
【００１８】
すなわち、この実施形態の露光装置において、気体出し入れ装置は、貫通孔２４ａが形成された板状体２４と、鏡筒２０に設けられた溝２５、貫通孔２６、および貫通孔２７と、気体導入管３１ａ，３２ａ，４１，４２と、気体導出管３１ｂ，３２ｂと、接続金物３３と、混合気体調製室４と、窒素ボンベ５１と、ヘッダー５１ａ，５２ａと、酸素ボンベ５２と、電磁開閉弁Ｖ１〜Ｖ６と、圧力計Ｐ１〜Ｐ９と、流量計と、コントローラとで構成されている。
【００１９】
次に、この実施形態における投影光学系の調整方法の一例を説明する。露光装置の作動開始時には、全ての混合気体調製室４で比率が同じになるように窒素と酸素の混合を行って、この混合気体を、中心部２２ａと全周辺部２２ｂ〜２２ｉに、同じ圧力となるまで導入する。そして、収差および焦点を調整する際には、調整対象の空間（中心部２２ａと周辺部２２ｂ〜２２ｉの少なくともいずれか）に対する気体の出し入れを行う。
【００２０】
具体的には、先ず、調整対象の空間内の気体を排出する。次に、この空間に接続されている混合気体調製室４で、混合気体の屈折率が調整値に応じた値となるように、窒素と酸素の混合を行う。次に、この混合気体を調整対象の空間に導入する。この混合気体の導入は、他の空間と同じ圧力になるまで行う。
この制御を行うために、コントローラには、窒素と酸素の比率が異なる各混合気体の屈折率のデータと、投影光学系の種類毎に用意した、分割する空間の屈折率とレンズ収差および焦点との関係を示す特性曲線と、前記制御を実施するための演算処理のプログラムが記憶されている。
【００２１】
この実施形態の方法によれば、微小投影光学系２の収差および焦点の調整を、中心部２２ａと周辺部２２ｂ〜２２ｉとからなる９個の空間で、別々に行うことができる。また、微小投影光学系２の収差および焦点の調整を、露光装置を停止せずに行うことができる。また、窒素と酸素を混合気体調製室４で所定の比率で混合して混合気体を調製し、調製された混合気体を中心部２２ａと周辺部２２ｂ〜２２ｉに独立に導入するため、屈折率が異なる多数の気体を用意することなく、多数の調整値に対応することができる。
【００２２】
なお、この実施形態では、微小投影光学系２を備えた露光装置について記載されているが、本発明は等倍投影光学系を備えた露光装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態の縮小投影光学系を簡略化して示す断面図。
【図２】実施形態の仕切り部材および気体出し入れ装置を示す概略構成図。
【図３】実施形態の仕切り部材を示す部分斜視図。
【図４】従来の縮小投影露光装置を示す構成図。
【符号の説明】
【００２４】
１…水銀ランプ（露光光源）、２…縮小投影光学系、１１…反射鏡、１２…集光レンズ系、Ｒ…レチクル、１５…レチクル保持台、Ｗ…ウエハ、１６…ウエハステージ、２０…鏡筒、２０ａ…鏡筒の内周面、２１ａ〜２１ｅ…レンズ、２２ａ〜２２ｉ…レンズ面内で分割された空間、２３…円筒体（仕切り部材）、２４…板状体（仕切り部材）、２４ａ…貫通孔、２５…溝、２６…貫通孔、２７…貫通孔、３１ａ，３２ａ…気体導入管、３１ｂ，３２ｂ…気体導出管、３３…接続金物、４…混合気体調製室、４１，４２…気体導入管、５１…窒素ボンベ、５１ａ，５２ａ…ヘッダー、５２…酸素ボンベ、Ｖ１〜Ｖ６…電磁開閉弁、Ｐ１〜Ｐ９…圧力計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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