JPH07161622A

JPH07161622A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH07161622A
Application number: JP5310508A
Authority: JP
Inventors: Takashi Masuyuki; 崇舛行
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】瞳フィルタを必要としないパターンを露光す
る場合に、誤って投影光学系の瞳面付近に瞳フィルタを
設置して露光を行うことがないようにする。【構成】フライアイレンズ１１の光源像からの露光光
ＩＬがコンデンサーレンズ１８等を介してレチクルＲ上
を照明し、レチクルＲのパターン像が投影光学系１Ａを
介してウエハＷ上に投影露光される。レチクルＲがコン
タクトホールパターン用のレチクルの場合、投影光学系
１Ａの瞳位置に瞳フィルタ４３Ａを設置する。瞳フィル
タ４３Ａの遮光膜４４Ａ上に受光素子２７Ａを設置し、
受光素子２７Ａからの出力信号より、瞳フィルタ４３Ａ
がその瞳位置に設定されているかどうか、及びレチクル
Ｒのパターンの種類を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子製造
用のフォトリソグラフィ工程で使用される投影露光装置
に関し、特に投影光学系の瞳面付近に所定の透過率分布
又は位相分布を有する所謂瞳フィルタが設置される投影
露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等を製造す
るためのフォトリソグラフィ工程において、フォトマス
ク又はレチクル（以下、「レチクル」を例に取って説明
する）のパターンを投影光学系を介してフォトレジスト
が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に投影
露光する投影露光装置が使用されている。近年、半導体
素子等のパターンが益々高集積化されるのに伴い、投影
露光装置においてもより高い解像力でパターンを露光す
ることが求められている。この場合、単に投影光学系の
開口数を高めて解像力を向上するのでは、その開口数の
２乗に反比例して焦点深度が浅くなって、ウエハ上のシ
ョット領域の全面に高解像力でレチクルのパターン像を
露光するのが困難となる。

【０００３】また、露光光としてより短波長の光を用い
て解像力を向上する方法も考えられるが、投影光学系の
レンズエレメントの硝材として短波長の光を透過させる
適当なものがないこと、及び短波長の光に感光する適当
なフォトレジストがないこと等から、短波長化には現状
では限界がある。そこで、露光光の波長（露光波長）を
変えずに、焦点深度を浅くすることなく解像力を向上さ
せるための種々の研究が行われている。

【０００４】その中の１つとして、公知になっていない
が例えば特願平４−２６３５２１号において、投影光学
系の瞳（レチクルのパターンのフーリエ変換像が形成さ
れる領域）付近に、遮光板等の光学的フィルタ（以下、
「瞳フィルタ」と呼ぶ）を配置することにより、コンタ
クトホールパターンのような孤立的パターンを投影する
際の解像力、及び焦点深度を向上させる所謂瞳フィルタ
法が提案されている。瞳フィルタとしては、遮光板、若
しくはガラス基板に遮光膜を形成したもの等の他に、偏
光板を使用して異なる領域を通過した光束の偏光方向を
直交させてそれら異なる領域を通過した光束間の可干渉
性を低減させたもの、又はガラス基板の厚さの分布を変
える等の手法により異なる領域を通過する光束間に可干
渉距離を超える光路長差を付与するもの等が使用でき
る。

【０００５】この瞳フィルタ法は、主にコンタクトホー
ルパターンの露光を行う際に有効であり、それ以外の例
えばライン・アンド・スペースパターンのような周期的
なパターンの露光時にはその瞳フィルタは不要となる。
そこで、特願平４−２６３５２１号においては、露光す
るパターンに応じて投影光学系の瞳面（レチクルのパタ
ーン形成面のフーリエ変換面）又はこの瞳面の近傍の面
に瞳フィルタを着脱するための着脱機構が備えられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような瞳フィルタ
の着脱機構を備えた投影露光装置を使って、コンタクト
ホールパターン以外の露光を行う際に、誤って瞳フィル
タを投影光学系内に設置して露光を行うと、瞳フィルタ
が露光光のエネルギーを吸収して加熱され、この加熱が
長時間続くと瞳フィルタが損傷する可能性がある。ま
た、瞳フィルタの存在により却って解像力が低下してし
まう恐れもあり、更に、瞳フィルタの加熱により投影光
学系内の温度が上昇すると、投影光学系の収差等が発生
し、解像力が次第に低下する恐れもある。

【０００７】これに対して、コンタクトホールパターン
用のレチクルは、全体のパターン領域に対する遮光部
（クロム膜等）の面積の割合が、ライン・アンド・スペ
ースパターン用のレチクルに比べて大きく、瞳フィルタ
に照射されるエネルギーが少ないため、上述のような瞳
フィルタの加熱現象は殆ど起こらない。本発明は斯かる
点に鑑み、瞳フィルタを必要としないパターンを露光す
る場合に、誤って投影光学系の瞳面付近に瞳フィルタを
設置して露光を行うことがない投影露光装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の投影
露光装置は、例えば図１に示すように、マスク（Ｒ）上
に形成された転写用のパターンの像を投影光学系（１
Ａ）を介して感光基板（Ｗ）上に投影する投影露光装置
において、投影光学系（１Ａ）の瞳面（マスク面に対す
るフーリエ変換面）又はこの瞳面の近傍の面内であって
マスク（Ｒ）からの光束が通過する領域に所定の透過率
分布又は位相分布を有する瞳フィルタ（４３Ａ）を設置
すると共に、そのマスクからの光束が通過する領域から
瞳フィルタ（４３Ａ）を退避させる瞳フィルタ着脱手段
（２６）と；そのマスク上のパターンの種類に応じて予
め定められたその瞳フィルタの着脱情報を入力する着脱
情報入力手段と；この着脱情報入力手段により入力され
たその瞳フィルタの着脱情報に基づいて瞳フィルタ着脱
手段（２６）の動作を制御する制御手段（２２）と；瞳
フィルタ（４３Ａ）の着脱状態を検出する着脱状態検出
手段（２８）と；この着脱状態検出手段により検出され
た瞳フィルタ（４３Ａ）の着脱状態がその着脱情報入力
手段により入力されたその瞳フィルタの着脱情報に対応
するかどうかを確認する確認手段と；を有するものであ
る。

【０００９】この場合、その着脱状態検出手段（２８）
の一例は、瞳フィルタ（４３Ａ）の投影光学系（１Ａ）
に対する相対的な位置を検出する位置検出手段である。
また、その着脱情報入力手段の一例は、マスクのパター
ンの種類に応じて予め定められた瞳フィルタの着脱情報
を記憶する記憶手段（２２）と、マスク上の転写用のパ
ターンの種類を判別するマスク判別手段（２５）と、そ
の記憶手段に記憶されたその瞳フィルタの着脱情報から
判別されたその転写用パターンの種類に応じたその瞳フ
ィルタの最適着脱情報を選択する選択手段（２２）と、
を有するものである。この場合、その制御手段（２２）
は、その最適着脱情報に基づいて瞳フィルタ着脱手段
（２６）の動作を制御し、その確認手段は、着脱状態検
出手段（２８）により検出されたその瞳フィルタの着脱
状態がその最適着脱情報に対応するかどうかを確認する
ことが望ましい。

【００１０】また、本発明による第２の投影露光装置
は、例えば図１に示すように、マスク（Ｒ）上に形成さ
れた転写用のパターンの像を投影光学系（１Ａ）を介し
て感光基板（Ｗ）上に投影する投影露光装置において、
投影光学系（１Ａ）の瞳面又はこの瞳面の近傍の面内で
あってマスク（Ｒ）からの光束が通過する領域に対して
着脱自在に支持され、所定の透過率分布又は位相分布を
有する瞳フィルタ（４３Ａ）と；マスク（Ｒ）上のパタ
ーンの種類に応じて予め定められた瞳フィルタ（４３
Ａ）の着脱情報を入力する着脱情報入力手段と；瞳フィ
ルタ（４３Ａ）上に設けられ、マスク（Ｒ）からの光束
の光量に応じた信号を出力する光電変換手段（２７Ａ）
と；この光電変換手段の出力信号に基づいてマスク
（Ｒ）のパターンの種類及び瞳フィルタ（４３Ａ）の着
脱状態を判別する判別手段（２２）と；この判別手段に
より判別されたその瞳フィルタの着脱状態が、その着脱
情報入力手段により入力されたその瞳フィルタの着脱情
報と対応するかどうかを確認する確認手段（２２）と；
を有するものである。

【００１１】この場合、瞳フィルタ（４３Ａ）が、所定
の減光特性を有する減光領域（４４Ａ）を有するもので
あるとき、光電変換手段（２７Ａ）を減光領域（４４
Ａ）上に設けることが望ましい。

【００１２】

【作用】斯かる本発明の第１の投影露光装置によれば、
例えばライン・アンド・スペースパターンの露光を行う
際には、その着脱情報入力手段から、投影光学系（１
Ａ）の瞳面付近のマスクからの結像光束が通過する領域
から瞳フィルタ（４３Ａ）を退避させるようにとの着脱
情報が入力される。この着脱情報に応じて、制御手段
（２２）が瞳フィルタ着脱手段（２６）を介して瞳フィ
ルタ（４３Ａ）を退避させる。その後、例えば瞳フィル
タ（４３Ａ）の現在の位置を検出するエンコーダ（位置
検出手段）等からなる着脱状態検出手段（２８）によ
り、瞳フィルタ（４３Ａ）が投影光学系（１Ａ）から退
避されているかどうかを検出する。そして、確認手段
（２２）が着脱状態検出手段（２８）の検出結果が退避
状態を示しているかどうかを確認する。これにより、誤
って瞳フィルタ（４３Ａ）が設置された状態で露光が行
われることがなくなる。

【００１３】また、その着脱情報入力手段が、マスク
（Ｒ）上の転写用のパターンの種類を判別するマスク判
別手段（２５）を有する場合、露光対象とするマスク
（Ｒ）がライン・アンド・スペースパターン用のマスク
であるときには、そのマスク判別手段（２５）により実
際にそのマスク（Ｒ）がライン・アンド・スペースパタ
ーン用のマスクであることが判別される。そして、この
判別結果に基づいて瞳フィルタ（４３Ａ）の最適着脱情
報、即ちこの場合には瞳フィルタ（４３Ａ）を退避させ
るという情報が選択され、この退避情報に基づいて瞳フ
ィルタ（４３Ａ）が投影光学系（１Ａ）から退避され
る。従って、瞳フィルタ（４３Ａ）のみならず、マスク
（Ｒ）側でもパターンの種類のチェックが行われるた
め、マスク（Ｒ）と瞳フィルタ（４３Ａ）との組み合せ
を誤る確率が更に低下する。

【００１４】次に、本発明の第２の投影露光装置によれ
ば、瞳フィルタ（４３Ａ）上には光電変換手段（２７
Ａ）が設けられている。一般に、コンタクトホールパタ
ーンは全体のパターン領域の面積に対する遮光部の面積
の割合が、ライン・アンド・スペースパターンに比べて
大きく、コンタクトホールパターンを通過する光量はラ
イン・アンド・スペースパターンを通過する光量に比べ
て小さい。そこで、露光光源をオンにして、光電変換手
段（２７Ａ）の出力信号をモニタすることにより、現在
ロードされているマスク（Ｒ）に形成されているパター
ンがコンタクトホールパターンかライン・アンド・スペ
ースパターンかが判別される。

【００１５】更に、露光光源をオンにしたときにその光
電変換手段（２７Ａ）からの出力信号が大きくなれば、
瞳フィルタ（４３Ａ）が投影光学系（１Ａ）の瞳面付近
に設置されていることが分かり、逆に露光光源をオンに
したときにその光電変換手段（２７Ａ）からの出力信号
が小さいままであれば、瞳フィルタ（４３Ａ）が投影光
学系（１Ａ）の瞳面付近から退避されていることが分か
る。従って、光電変換手段（２７Ａ）の検出信号から、
現在ロードされているマスク（Ｒ）がライン・アンド・
スペースパターン用のマスクであることが判別された場
合には、露光光源をオン又はオフにして瞳フィルタ（４
３Ａ）が退避されているかどうかを確認する。これによ
り誤ってライン・アンド・スペースパターンに対して瞳
フィルタ（４３Ａ）が使用されることがなくなる。

【００１６】また、瞳フィルタ（４３Ａ）が減光領域
（４４Ａ）を有する場合には、その減光領域（４４Ａ）
では光の透過率が小さくてもよいため、減光領域（４４
Ａ）上に光電変換手段（２７Ａ）を配置することによ
り、結像特性に対する悪影響がなくなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
につき図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施
例の投影露光装置の概略構成を示し、この図１におい
て、水銀ランプ６から射出された露光光は、楕円鏡７で
反射された後、インプットレンズ９、所定の波長帯の光
を選択して通過させる干渉フィルタ板１０を経てフライ
アイレンズ１１に入射し、フライアイレンズ１１の後側
（レチクル側）焦点面に多数の光源像が形成される。楕
円鏡７の第２焦点の近傍に露光光の照射及び遮断を切り
換えるためのシャッタ８が配置され、装置全体の動作を
制御する主制御系２２が駆動装置２３を介してシャッタ
８の開閉を行う。

【００１８】フライアイレンズ１１の後側焦点面に、露
光光用の開口絞り（以下、「σ絞り」という）１２が配
置され、σ絞り１２内の多数の光源像からの露光光ＩＬ
が、ミラー１３で反射された後、第１のリレーレンズ１
４、可変視野絞り（レチクルブラインド）１５、第２の
リレーレンズ１６、ミラー１７及びコンデンサーレンズ
１８を介して、レチクルＲのパターン領域を均一な照度
で照明する。この場合、可変視野絞り１５の配置面はレ
チクルＲのパターン形成面と共役であり、σ絞り１２の
配置面は、投影光学系１Ａの瞳面（レチクルＲのパター
ン領域のフーリエ変換面）ＦＴＰと共役である。主制御
系２２が、駆動装置２４を介してσ絞り１２及び可変視
野絞り１５の開口部の形状を所定の形状に設定する。

【００１９】また、レチクルＲはレチクルテージＲＳＴ
上に保持され、レチクルステージＲＳＴの近傍にレチク
ルリーダ２５が配置されている。図示省略されたレチク
ルローダ系によりレチクルＲをレチクルステージＲＳＴ
上にロードする際に、レチクルＲ上に形成されたレチク
ル情報（バーコード等）をレチクルリーダ２５で読み取
り、読み取ったレチクル情報を主制御系２２に供給す
る。これにより、主制御系２２は、現在レチクルステー
ジＲＳＴ上に保持されているレチクルＲの内容（コンタ
クトホールパターン又はライン・アンド・スペースパタ
ーン等のパターンの種類、パターンの最小線幅等）を認
識できる。

【００２０】コンデンサーレンズ１８から射出される露
光光ＩＬのもとで、レチクルＲのパターン像が投影光学
系１Ａを介してフォトレジストが塗布されたウエハＷ上
に投影露光される。ウエハＷはウエハステージＷＳＴ上
に載置され、ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷを投影
光学系１Ａの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面内で位置決めす
るＸＹステージ、及びウエハＷを光軸ＡＸに平行なＺ方
向に位置決めするＺステージ等より構成されている。ウ
エハステージＷＳＴの２次元座標はレーザ干渉計１９に
より常時計測され、計測結果がウエハステージ駆動装置
２０に供給され、ウエハステージ駆動装置２０は、主制
御系２２から供給された目標座標にウエハステージＷＳ
Ｔの位置決めを行う。これにより、ウエハＷの所望のシ
ョット領域が投影光学系１Ａの露光フィールド内に位置
決めされる。

【００２１】また、投影光学系１Ａの近傍に、ウエハＷ
の露光面のフォーカス位置（光軸ＡＸ方向の位置）及び
傾斜角を検出するためのフォーカス・レベリングセンサ
２１が設けられ、このフォーカス・レベリングセンサ２
１による計測結果もウエハステージ駆動装置２０に供給
されている。ウエハステージ駆動装置２０が、ウエハス
テージＷＳＴ内のレベリングステージ等を介してウエハ
Ｗの露光面を投影光学系１Ａの像面に合致させることに
より、オートフォーカス及びオートレベリングが行われ
る。

【００２２】また、主制御系２２は着脱装置２６を介し
て、必要に応じて投影光学系１Ａの瞳面ＦＴＰ上でレチ
クルＲからの結像光束が通過する領域（即ち、瞳）に瞳
フィルタ４３Ａ等を配置する。瞳フィルタ４３Ａは、ガ
ラス基板上に遮光膜４４Ａを形成したものである。本実
施例では、後述のように種々の瞳フィルタが用意されて
おり、主制御系２２からの指示に応じて、着脱装置２６
はレチクルＲのパターンに応じた瞳フィルタを投影光学
系１Ａの瞳位置に設置すると共に、瞳フィルタを必要と
しないパターンを露光するときには、着脱装置２６は投
影光学系１Ａの瞳から瞳フィルタを退避させて代わりに
ダミーのガラス基板を設置する。具体的に、コンタクト
ホールパターンを露光する際には、コンタクトホールパ
ターンの開口の大きさ等に応じて最適な瞳フィルタが投
影光学系１Ａの瞳位置に設置され、ライン・アンド・ス
ペースパターンを露光する際には投影光学系１Ａの瞳位
置にはダミーのガラス基板が設置される。

【００２３】本実施例では、着脱装置２６による設定状
態を示す位置情報、即ち現在投影光学系１Ａの瞳位置に
設置されている瞳フィルタ又はダミーのガラス基板の種
類に対応する信号を検出するためのロータリエンコーダ
２８が設けられ、このロータリエンコーダ２８の検出信
号が主制御系２２に供給されている。主制御系２２は、
ロータリエンコーダ２８からの検出信号により、現在投
影光学系１Ａの瞳位置に設置されている瞳フィルタ又は
ダミーのガラス基板の種類を認識できる。

【００２４】また、本実施例の瞳フィルタ４３Ａ上の遮
光膜４４Ａ上には、フォトダイオード等からなり、露光
光ＩＬに対して感度を有する受光素子２７Ａが固定さ
れ、受光素子２７Ａからの光電変換信号が判別回路２９
に供給されている。レチクルＲがコンタクトホールパタ
ーン用のレチクルである場合には、投影光学系１Ａの瞳
を通過する光量が少なく、レチクルＲがライン・アンド
・スペースパターン用のレチクルである場合には、投影
光学系１Ａの瞳を通過する光量が大きいことを利用し
て、判別回路２９は、受光素子２７Ａの光電変換信号の
大きさからレチクルＲのパターンの種類を判別する。こ
の判別結果の情報が主制御系２２に供給されている。

【００２５】また、判別回路２９は、受光素子２７Ａか
らの光電変換信号が所定のノイズレベルよりも大きいと
きにハイレベル“１”となり、それ以外のときにローレ
ベル“０”となる着脱判別信号をも主制御系２２に供給
する。主制御系２２は、駆動装置２３を介してシャッタ
８を開状態としたときに、その判別回路２９からの着脱
判別信号がハイレベル“１”となったときには、瞳フィ
ルタ４３Ａが投影光学系１Ａの瞳位置に設置されている
ことを確認できる。逆に、シャッタ８を開状態としたと
きに、その判別回路２９からの着脱判別信号がローレベ
ル“０”のままであるときには、主制御系２２は、瞳フ
ィルタ４３Ａが投影光学系１Ａの瞳位置から退避されて
いることを確認できる。

【００２６】更に、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷ
の近傍には光電変換素子よりなる照射量モニタ３０が設
置され、この照射量モニタ３０の出力信号が主制御系２
２に供給されている。例えば瞳フィルタ４３Ａが投影光
学系１Ａの瞳位置から退避され、その瞳位置にダミーの
ガラス基板が設置されている場合には、主制御系２２
は、ウエハステージＷＳＴを移動させてその照射量モニ
タ３０を投影光学系１Ａの露光フィールド内に設置す
る。そして、照射量モニタ３０の出力信号の大小から、
主制御系２２は、レチクルＲのパターンがコンタクトホ
ールパターン又はライン・アンド・スペースパターンか
を判別する。

【００２７】次に、図１の着脱装置２６の詳細な構成に
つき図２を参照して説明する。この着脱装置２６は、レ
ボルバー式で瞳フィルタの交換又は着脱を行うものであ
る。図２（ｂ）は本実施例の投影光学系１Ａ及び着脱装
置２６の正面断面図、図２（ａ）は投影光学系１Ａ及び
着脱装置２６の平面図であり、図２（ｂ）に示すよう
に、投影光学系１Ａは、上から順にレンズ３₁〜３_nよ
り構成される前群レンズ系３及び開口絞り５を前群鏡筒
２Ａ内に固定し、後群レンズ系４を後群鏡筒２Ｂ内に固
定して構成されている。開口絞り５は、鏡筒２Ａの最下
部の瞳面付近に取り付けられている。

【００２８】そして、鏡筒２Ａと鏡筒２Ｂとの間に、着
脱装置２６の回転板４１を配し、回転板４１を光軸ＡＸ
に平行な軸４１ａを中心としてモータ４２により回転自
在に支持する。光軸ＡＸと回転軸４１ａとの間隔はＲ１
である。図２（ａ）に示すように、回転板４１の上には
５個の瞳フィルタ４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｄ〜４３Ｆ及び
ダミーのガラス基板４３Ｃを配し、瞳フィルタ及びダミ
ーのガラス基板４３Ｃの中心を、回転板４１上の軸４１
ａを中心とした半径Ｒ１の円周上にほぼ等角度間隔で位
置決めしておく。瞳フィルタ４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｄ〜
４３Ｆは、それぞれガラス基板上に直径の異なる遮光膜
４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｄ〜４４Ｆが形成されたものであ
り、遮光膜４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｄ〜４４Ｆ上にそれぞ
れフォトダイオード等からなる受光素子２７Ａ，２７
Ｂ，２７Ｄ〜２７Ｆが固定されている。これら受光素子
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｄ〜２７Ｆの光電変換信号は並列
に図１の判別回路２９に供給され、判別回路２９では、
各受光素子毎にレチクルＲのパターンの判別及び瞳フィ
ルタの着脱状態を判別して、判別結果の情報を主制御系
２２に供給する。

【００２９】この場合、受光素子２７Ａ，２７Ｂ，２７
Ｄ〜２７Ｆはそれぞれ遮光膜上に設置されているため、
投影光学系１Ａの瞳位置に瞳フィルタを設置したとき
に、それら受光素子により結像特性が悪影響を受けるこ
とがない。なお、瞳フィルタ４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｄ〜
４３Ｆとしては、直径の異なる遮光板を細い支柱で支持
するだけのフィルタを使用でき、この場合には瞳フィル
タ４３Ｃは単なる空間となる。

【００３０】この投影光学系１Ａを図１の投影露光装置
に装着した場合、露光するパターンに応じて図２（ａ）
のθ１方向に回転板４１を回転して、瞳フィルタの内の
最適の瞳フィルタ又はダミーのガラス基板４３Ｃの中心
を投影光学系１Ａの光軸ＡＸ上に位置決めする。これに
より、露光するパターンに応じて高い解像力、且つ深い
焦点深度で露光が行われる。

【００３１】また、図２（ａ）に示すように、回転板４
１上には所定の角度ピッチで格子パターンが配列された
周期的トラック３２、及び所定の原点の位置のみにパタ
ーンが配列された原点トラック３１が形成され、これら
周期的トラック３２及び原点トラック３１上にロータリ
エンコーダ２８が設置されている。回転板４１が回転す
ると、ロータリエンコーダ２８は、周期的トラック３２
の回転角に応じて生成されるアップ・ダウンのパルス信
号を積算し、原点トラック３１の原点パターンがその下
を通過した時点でその積算値をリセットする。これによ
り、回転板４１の絶対回転角がロータリエンコーダ２８
により常時検出され、この絶対回転角の情報が図１の主
制御系２２に供給されている。

【００３２】本実施例では、予め瞳フィルタ又はダミー
のガラス基板４３Ｃが投影光学系１Ａの瞳に設置されて
いるときにロータリエンコーダ２８により検出される絶
対回転角が求められている。従って、主制御系２２は、
その絶対回転角の情報から現在投影光学系１Ａの瞳に設
定されている瞳フィルタ又はダミーのガラス基板の種類
を判別できる。

【００３３】次に、本実施例でコンタクトホールパター
ンの露光を行う場合の全体の動作の一例につき図３のフ
ローチャートを参照して説明する。先ず図３のステップ
１０１において、図１のレチクルステージＲＳＴ上にコ
ンタクトホールパターン用のレチクルをロードする。そ
の際に、主制御系２２はレチクルリーダ２５を介して、
ロードされるレチクルに形成されているバーコードを読
み取る。これにより、ロードされるレチクルがコンタク
トホールパターン用のレチクルかどうかが確認される。
コンタクトホールパターン用のレチクルでない場合に
は、レチクル収納棚（不図示）にある正しいレチクルと
の交換が行われる。

【００３４】なお、レチクルがコンタクトホールパター
ン用のレチクルかどうかを確認する方法としては、バー
コードを読み取る方法以外に、レチクル収納棚からレチ
クルステージＲＳＴ上にレチクルを搬送する途中で、透
過率測定装置によりレチクルのパターン領域の透過率
（透過光量／入射光量）を測定する方法を用いてもよ
い。一般にコンタクトホールパターンでは全体のパター
ン領域の面積に対する遮光部の面積の割合が、ライン・
アンド・スペースパターンのようなパターンに比べて大
きい。即ち、コンタクトホールパターンの透過率は他の
パターンに比べて小さいため、透過率の計測からコンタ
クトホールパターンか否かを判別できる。

【００３５】その後、ステップ１０２において、主制御
系２２は着脱装置２６を動作させて、図２（ａ）の瞳フ
ィルタ４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｄ〜４３Ｆの内から露光対
象とするレチクルに形成されたコンタクトホールパター
ンに対応する瞳フィルタ（これを瞳フィルタ４３Ａとす
る）を選択して、投影光学系１Ａの瞳位置に設定する。
この際に、主制御系２２は、図２のロータリエンコーダ
２８からの位置信号のモニタし、選択された瞳フィルタ
４３Ａが実際に投影光学系１Ａの瞳位置に設定されたか
どうかを確認し、別の瞳フィルタが設定されている場合
には、着脱装置２６を介してその瞳フィルタを交換す
る。

【００３６】次に、主制御系２２は、ステップ１０３に
おいて図１のシャッタ８を開いて露光光ＩＬの照射を開
始し、ステップ１０４において、判別回路２９を介して
瞳フィルタ４３Ａ上の受光素子２７Ａの出力信号をモニ
タする。そして、ステップ１０５において、判別回路２
９は、受光素子２７Ａの出力信号がノイズレベルより大
きいかどうかを検査し、この検査結果を主制御系２２に
供給する。受光素子２７Ａの出力信号がそのノイズレベ
ル以下である場合には、瞳フィルタ４３Ａが投影光学系
１Ａの瞳位置に設置されていないことになり、何等かの
誤動作が生じている恐れがあるため、ステップ１０６に
おいて主制御系２２はオペレータコールを行う。これに
応じてオペレータは、着脱装置２６の動作を調べる。

【００３７】一方、ステップ１０５において、受光素子
２７Ａの出力信号がそのノイズレベルより大きい場合に
は、瞳フィルタ４３Ａが投影光学系１Ａの瞳位置に設置
されていることが確認できたため、ステップ１０７に移
行して、受光素子１Ａの出力信号のレベルがコンタクト
ホールパターンに対応するレベルかどうかを検査する。
その出力信号がコンタクトホールパターンに対応するレ
ベルである場合には、ステップ１０８に移行して、シャ
ッタ８を閉じた後、露光対象のウエハをウエハステージ
ＷＳＴ上にロードして露光を行う。また、受光素子１Ａ
の出力信号のレベルがコンタクトホールパターンに対応
するレベルでない場合には、ステップ１０６に移行して
主制御系２２はオペレータコールを行う。オペレータ
は、レチクルテージＲＳＴ上に載置されているレチクル
の種類を確認する。

【００３８】以上のように本実施例によれば、瞳フィル
タ４３Ａ上の受光素子２７Ａの出力信号を用いて、瞳フ
ィルタ４３Ａが投影光学系１Ａの瞳位置に実際に設定さ
れているかどうか、及び露光対象とするパターンがコン
タクトホールパターンかどうかを確認しているため、コ
ンタクトホールパターンの露光を行う際に誤って瞳フィ
ルタを設置しないという事態が確実に回避できる。

【００３９】次に、コンタクトホールパターン以外の例
えばライン・アンド・スペースパターン（Ｌ＆Ｓパター
ン）の露光を行う場合の全体の動作の一例につき図３の
フローチャートを参照して説明する。先ず図３のステッ
プ１１１において、図１のレチクルステージＲＳＴ上に
Ｌ＆Ｓパターン用のレチクルをロードする。その際に、
レチクルリーダ２５を介してレチクルに形成されている
バーコードを読み取り、ロードされるレチクルがＬ＆Ｓ
パターン用のレチクルかどうかを確認する。Ｌ＆Ｓパタ
ーン用のレチクルでない場合には、レチクル収納棚にあ
る正しいレチクルとの交換が行われる。

【００４０】その後、ステップ１１２において、主制御
系２２は着脱装置２６を動作させて、図２（ａ）のダミ
ーのガラス基板４３Ｃを投影光学系１Ａの瞳位置に設定
する。この際に、主制御系２２は、図２のロータリエン
コーダ２８からの位置信号のモニタし、ダミーのガラス
基板４３Ｃが実際に投影光学系１Ａの瞳位置に設定され
たかどうかを確認し、瞳フィルタが設定されている場合
には、着脱装置２６を介してその瞳フィルタを交換す
る。

【００４１】次に、主制御系２２は、ステップ１１３に
おいて図１のシャッタ８を開いて露光光ＩＬの照射を開
始し、ステップ１１４において、判別回路２９を介して
瞳フィルタ４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｄ〜４３Ｆ上の受光素
子２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｄ〜２７Ｆの出力信号をモニタ
する。そして、ステップ１１５において、判別回路２９
は、受光素子２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｄ〜２７Ｆの出力信
号がノイズレベルより小さいかどうかを検査し、この検
査結果を主制御系２２に供給する。受光素子の中に出力
信号がそのノイズレベル以上であるものが存在する場合
には、何等かの瞳フィルが誤って投影光学系１Ａの瞳位
置に設置されていることになり、何等かの誤動作が生じ
ている恐れがあるため、ステップ１１６において主制御
系２２はオペレータコールを行う。これに応じてオペレ
ータは、着脱装置２６の動作を調べる。

【００４２】一方、ステップ１１５において、全ての受
光素子の出力信号がそのノイズレベルより小さい場合に
は、瞳フィルタは投影光学系１Ａの瞳位置に設置されて
いないことが確認できたため、ステップ１１７に移行し
て、図１の照射量モニタ３０を投影光学系１Ａの露光フ
ィールド内に移動し、照射量モニタ３０の出力信号をモ
ニタする。その後、ステップ１１８において、照射量モ
ニタ３０の出力信号のレベルがＬ＆Ｓパターンに対応す
るレベルかどうかを検査する。その出力信号がＬ＆Ｓパ
ターンに対応するレベルである場合には、ステップ１１
９に移行して、シャッタ８を閉じた後、露光対象のウエ
ハをウエハステージＷＳＴ上にロードして露光を行う。
また、照射量モニタ３０の出力信号のレベルがＬ＆Ｓパ
ターンに対応するレベルでない場合には、ステップ１１
６に移行して主制御系２２はオペレータコールを行う。
オペレータは、レチクルテージＲＳＴ上に載置されてい
るレチクルの種類を確認する。

【００４３】以上のように本実施例によれば、Ｌ＆Ｓパ
ターンの露光を行う場合に、瞳フィルタ上の受光素子の
出力信号を用いて、瞳フィルタが投影光学系１Ａの瞳位
置に設定されていないことを確認しているため、誤って
瞳フィルタを設置した状態で露光を行うことが確実に防
止される。従って、大きなエネルギーの露光光の照射に
より瞳フィルタが損傷を受けることもなくなる。更に、
照射量モニタ３０の出力信号から、露光対象とするパタ
ーンがライン・アンド・スペースパターンかどうかを確
認しているため、他のレチクルのパターンを誤って露光
することが確実に回避できる。

【００４４】なお、特に注意を要することは、瞳フィル
タが投影光学系１Ａの瞳位置に設置されている状態で、
コンタクトホールパターン以外の露光を行うこと（瞳フ
ィルタにコンタクトホールパターン以外の露光時の露光
量が照射されること）である。そこで、レチクル交換後
にウエハの第１ショット領域へ露光する際の露光量を下
げることにより、瞳フィルタにいきなり高い照射量の露
光光が照射されないようにする方法も考えられる。

【００４５】次に、本発明の他の実施例につき図４を参
照して説明する。この実施例はスライド式で瞳フィルタ
の交換又は着脱を行うものである。図４（ｂ）は本実施
例の投影光学系１Ｂ及び瞳フィルタの着脱装置３３の正
面断面図、図４（ａ）は投影光学系１Ｂ及び瞳フィルタ
の着脱装置３３の平面図であり、図２に対応する部分に
は同一符号を付してある。図４（ｂ）に示すように、投
影光学系１Ｂは、鏡筒２Ｃ内に上から順に前群レンズ系
３、開口絞り５、及び後群レンズ系４を固定して構成さ
れ、鏡筒２Ｃの開口絞り５の直下の部分、即ち投影光学
系１Ｂの瞳面付近に開口４５Ａ及び４５Ｂが穿設されて
いる。そして、開口４５Ａ及び４５Ｂを通して光軸ＡＸ
を垂直に横切るＸ軸方向にスライド板４６を配し、スラ
イド板４６を送り装置４７でＸ方向に摺動自在に支持す
る。図４（ａ）に示すように、スライド板４６上には、
Ｘ軸上に中心を有するように瞳フィルタ４３Ｂ，４３
Ｄ，４３Ｅ及びダミーのガラス基板４３Ｃを配置する。

【００４６】本実施例では、露光するパターンに応じて
スライド板４６をＸ軸方向に移動させて、最適な瞳フィ
ルタ又はガラス基板４３Ｃの中心を投影光学系１Ｂの光
軸ＡＸに合致させる。これにより、露光するパターンに
応じて、高い解像力、且つ深い焦点深度で露光が行われ
る。また、図４（ａ）に示すように、瞳フィルタ４３
Ｂ，４３Ｄ，４３Ｅの遮光膜上にそれぞれ受光素子２７
Ｂ，２７Ｄ，２７Ｅが固定され、これら受光素子の出力
信号が図１の判別回路２９に供給される。図２の実施例
と同様に、図４の受光素子２７Ｂ，２７Ｄ，２７Ｅの出
力信号より、瞳フィルタの投影光学系１Ｂの瞳位置への
設置状態、及び露光対象とするパターンの種類が判別で
きる。

【００４７】また、スライド板４６上には、Ｘ方向に直
線状のスケール３４が設置され、このスケール３４の絶
対位置をリニアエンコーダ３５により検出できるように
なっており、リニアエンコーダ３５の計測結果が図１の
主制御系２２に供給されている。主制御系２２は、リニ
アエンコーダ３５の計測結果より現在投影光学系１Ｂの
瞳位置に設置されている瞳フィルタの種類を認識でき
る。他の構成及び動作は図１及び図２の実施例と同様で
ある。

【００４８】なお、上述実施例では、瞳フィルタとして
径の異なる遮光膜が形成されたガラス基板が使用されて
いるが、瞳フィルタとしては、例えば偏光板を組み合わ
せたフィルタ、中心部と周辺部とで所定の光路長差を設
けたフィルタ等を使用することができる。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。

【００４９】

【発明の効果】本発明の第１の投影露光装置によれば、
着脱状態検出手段により検出した瞳フィルタの着脱状態
が、露光対象とするマスクに応じて定められた瞳フィル
タの着脱情報に対応するかどうかを確認しているため、
瞳フィルタを必要としないパターンを露光する場合に、
誤って投影光学系の瞳面付近に瞳フィルタを設置して露
光を行うことがないという利点がある。

【００５０】従って、照射エネルギーによる瞳フィルタ
の加熱又は損傷、及びそれに伴う投影光学系内の温度上
昇を防止することができるため、投影光学系の冷却時間
を取る必要がなくなり、露光工程のスループットの低下
を防止することができる。また、着脱状態検出手段が、
瞳フィルタの投影光学系に対する相対的な位置を検出す
る位置検出手段である場合には、機械的な位置関係から
確実且つ簡便に瞳フィルタが投影光学系の瞳面付近に設
置されているかどうかを検出できる。

【００５１】また、着脱情報入力手段が、マスクのパタ
ーンの種類に応じて予め定められた瞳フィルタの着脱情
報を記憶する記憶手段と、マスク上の転写用のパターン
の種類を判別するマスク判別手段と、その記憶手段に記
憶された瞳フィルタの着脱情報から判別された転写用パ
ターンの種類に応じた瞳フィルタの最適着脱情報を選択
する選択手段とを有し、制御手段が、その最適着脱情報
に基づいて瞳フィルタ着脱手段の動作を制御し、確認手
段が、着脱状態検出手段により検出された瞳フィルタの
着脱状態がその最適着脱情報に対応するかどうかを確認
する場合には、マスク上の実際のパターンに対応する瞳
フィルタが選択されるため、マスクと瞳フィルタとの対
応関係を誤ることがない。

【００５２】次に、本発明の第２の投影露光装置によれ
ば、瞳フィルタ上に設けた光電変換手段の出力信号か
ら、マスクのパターンの種類及び瞳フィルタの着脱状態
を判別するようにしているため、瞳フィルタを必要とし
ないパターンを露光する場合に、誤って投影光学系の瞳
面付近に瞳フィルタを設置して露光を行うことがないと
いう利点がある。

【００５３】この場合、その光電変換手段を瞳フィルタ
上の減光領域上に設けた場合には、光電変換手段による
投影光学系の結像特性に対する影響が小さいという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影露光装置の一実施例の全体を
示す構成図である。

【図２】（ａ）はその実施例の投影光学系及び瞳フィル
タの着脱装置を示す平面図、（ｂ）はその投影光学系及
び着脱装置を示す正面断面図である。

【図３】実施例でレチクルのパターンを露光する場合の
動作の一例を示すフローチャートである。

【図４】（ａ）は本発明の他の実施例の投影光学系及び
瞳フィルタの着脱装置を示す平面図、（ｂ）はその投影
光学系及び着脱装置を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ投影光学系２Ａ前部鏡筒２Ｂ後部鏡筒２Ｃ鏡筒５開口絞り６水銀ランプ８シャッタ１１フライアイレンズ１８コンデンサーレンズＲレチクルＷウエハ２２主制御系２５レチクルリーダ２６着脱装置２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｄ〜２７Ｅ受光素子２８ロータリエンコーダ２９判別回路３０照射量モニタ４１回転板４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｄ〜４３Ｆ瞳フィルタ４３Ｃダミーのガラス基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク上に形成された転写用のパターン
の像を投影光学系を介して感光基板上に投影する投影露
光装置において、前記投影光学系の瞳面又は該瞳面の近傍の面内であって
前記マスクからの光束が通過する領域に所定の透過率分
布又は位相分布を有する瞳フィルタを設置すると共に、
前記マスクからの光束が通過する領域から該瞳フィルタ
を退避させる瞳フィルタ着脱手段と；前記マスク上のパ
ターンの種類に応じて予め定められた前記瞳フィルタの
着脱情報を入力する着脱情報入力手段と；該着脱情報入
力手段により入力された前記瞳フィルタの着脱情報に基
づいて前記瞳フィルタ着脱手段の動作を制御する制御手
段と；前記瞳フィルタの着脱状態を検出する着脱状態検
出手段と；該着脱状態検出手段により検出された前記瞳
フィルタの着脱状態が前記着脱情報入力手段により入力
された前記瞳フィルタの着脱情報に対応するかどうかを
確認する確認手段と；を有することを特徴とする投影露
光装置。
【請求項２】前記着脱状態検出手段は、前記瞳フィル
タの前記投影光学系に対する相対的な位置を検出する位
置検出手段であ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３】前記着脱情報入力手段は、前記マスクの
パターンの種類に応じて予め定められた前記瞳フィルタ
の着脱情報を記憶する記憶手段と、前記マスク上の前記
転写用のパターンの種類を判別するマスク判別手段と、
前記記憶手段に記憶された前記瞳フィルタの着脱情報か
ら判別された前記転写用パターンの種類に応じた前記瞳
フィルタの最適着脱情報を選択する選択手段と、を有
し、前記制御手段は、前記最適着脱情報に基づいて前記瞳フ
ィルタ着脱手段の動作を制御し、前記確認手段は、前記
着脱状態検出手段により検出された前記瞳フィルタの着
脱状態が前記最適着脱情報に対応するかどうかを確認す
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。
【請求項４】マスク上に形成された転写用のパターン
の像を投影光学系を介して感光基板上に投影する投影露
光装置において、前記投影光学系の瞳面又は該瞳面の近傍の面内であって
前記マスクからの光束が通過する領域に対して着脱自在
に支持され、所定の透過率分布又は位相分布を有する瞳
フィルタと；前記マスク上のパターンの種類に応じて予
め定められた前記瞳フィルタの着脱情報を入力する着脱
情報入力手段と；前記瞳フィルタ上に設けられ、前記マ
スクからの光束の光量に応じた信号を出力する光電変換
手段と；該光電変換手段の出力信号に基づいて前記マス
クのパターンの種類及び前記瞳フィルタの着脱状態を判
別する判別手段と；該判別手段により判別された前記瞳
フィルタの着脱状態が、前記着脱情報入力手段により入
力された前記瞳フィルタの着脱情報と対応するかどうか
を確認する確認手段と；を有することを特徴とする投影
露光装置。
【請求項５】前記瞳フィルタは、所定の減光特性を有
する減光領域を有し、前記光電変換手段を該減光領域上
に設けたことを特徴とする請求項４記載の投影露光装
置。