JPH11260712A

JPH11260712A - 露光装置及び方法

Info

Publication number: JPH11260712A
Application number: JP10078552A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mazaki; 和生真崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】結象特性補正機構からの発熱が投影光学系の
結像特性等に影響することを防止。【解決手段】駆動素子制御部５３は、主制御装置ＭＣ
との間で信号を受け渡して現在露光処理中か否かを判断
する。露光処理中と判断された場合、駆動素子制御部５
３は、主制御装置ＭＣから受け取った演算パラメータに
基づいてレンズエレメント２１等の目標位置を算出し、
駆動素子２５、２７、２９をサーボ駆動してレンズエレ
メント２０等をこの目標位置に変位させる。非露光処理
中と判断された場合、駆動素子制御部５３は、主制御装
置ＭＣから受け取った演算パラメータに基づいてレンズ
エレメント２１等の基準位置を算出し、駆動素子２５、
２７、２９のサーボ駆動を停止してレンズエレメント等
をこの基準位置にロックする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路や
液晶デバイス製造用の高精度な結像性能が要求される露
光装置及び露光方法に関し、特に投影光学系の結像性能
の維持に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】露光装置は、半導体素子等の回路パター
ンを形成するためのフォトリソグラフィ工程において、
レチクル（マスク）に形成されたパターンの像を投影光
学系を介してフォトレジストを塗布した感光基板に転写
する。

【０００３】この種の露光装置においては、投影光学系
の結像特性を高精度に一定値に維持することが要求され
るようになっており、様々な結像特性の補正方法が提案
され実用化されている。

【０００４】この中でも特に投影光学系の露光光吸収に
よる結像特性の変動を補正する方法については、例えば
特開平５−２５１２９９号公報に開示されている。この
方法では、投影光学系への露光光の入射に伴って投影光
学系に蓄積される熱量を照明光学系によるレチクルの照
明条件を考慮して逐次計算し、この蓄積エネルギー量に
よる結像特性の変化量を求め、所定の補正機構により結
像特性を微調整する。このような補正機構では、投影光
学系を構成する複数のレンズエレメントのうち例えば２
つのレンズエレメントをピエゾ素子等を用いてレチクル
に対して独立に駆動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術では、一旦露光処理を開始した後はピエゾ素子等の補
正機構を常時動作させているので、ピエゾ素子等からの
発熱が無視できなくなって投影光学系の結像特性や投影
光学系の周囲に配置された計測装置の精度等に悪影響を
与える場合も生じ得る。

【０００６】そこで、この発明は、上記の補正機構から
の発熱が投影光学系の結像特性等に影響することを防止
して補正機構を効率的に動作させることができる露光装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、本発明の露光装置
及び方法を実施形態を説明する図面の符号を参照して説
明する。

【０００８】本発明の露光装置は、光源（ＯＳ）からの
照明光をマスクパターン（Ｒ）に照射する照明光学系
（ＩＳ）と、前記マスクパターンの像を感光基板（Ｗ）
に結像投影する結像光学系（ＰＬ）と、当該結像光学系
を構成する所定の光学要素（２０，２１，２２）を変位
させて結像特性を補正する補正装置（２５，２７）とを
備える露光装置であって、露光処理中は、前記補正装置
をサーボ駆動して前記所定の光学要素を所定の目標位置
に変位させ、非露光処理中は、前記補正装置のサーボ駆
動を停止させる制御装置（５３）を備えることを特徴と
する。

【０００９】また、別の態様による露光装置は、光源
（ＯＳ）からの照明光をマスクパターン（Ｒ）に照射す
る照明光学系（ＩＳ）と、前記マスクパターンの像を感
光基板（Ｗ）に結像投影する結像光学系（ＰＬ）と、当
該結像光学系を構成する所定の光学要素（２０，２１，
２２）を変位させて結像特性を補正する補正装置（２
５，２７）とを備える露光装置であって、露光処理中に
前記補正装置をサーボ駆動して前記所定の光学要素を所
定の目標位置に変位させるとともに非露光処理中に前記
補正装置のサーボ駆動を停止する第１動作モードと、前
記露光処理中及び非露光処理中ともに前記補正装置をサ
ーボ駆動して前記所定の光学要素を所定の目標位置に変
位させる第２動作モードとを選択的に切替える制御装置
（５３）を備えることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の好ましい態様では、前記制
御装置（５３）が、前記補正装置のサーボ駆動を停止し
た際に、前記所定の光学要素（２０，２１，２２）を所
定の基準位置に保持することを特徴とする。

【００１１】また、本発明の好ましい態様では、前記制
御装置（５３）が、前記補正装置をサーボ駆動する際の
発熱量が所定の許容発熱量を超えるおそれがある場合、
前記第１動作モードを選択することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の好ましい態様では、前記制
御装置（５３）が、前記補正装置をサーボ駆動する際の
発熱変動量が所定の許容変動量を超えるおそれがある場
合、前記第２動作モードを選択することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の好ましい態様では、前記制
御装置（５３）が、前記照明光学系による照明条件を変
更した際に、前記第１及び第２動作モードの切り替えを
判断することを特徴とする。

【００１４】また、本発明の露光方法は、結像光学系
（ＩＳ）の結像特性を補正しつつ、当該結像光学系を介
してマスクパターン（Ｒ）の像を感光基板（Ｗ）に転写
する露光方法であって、露光処理中は、前記結像光学系
を構成する所定の光学要素（２０，２１，２２）を目標
位置に変位させて結像特性を補正し、非露光処理中は、
前記所定の光学要素の（２０，２１，２２）変位を停止
させることを特徴とする。

【００１５】また、別の態様による露光方法は、結像光
学系（ＩＳ）の結像特性を補正しつつ、当該結像光学系
を介してマスクパターン（Ｒ）の像を感光基板（Ｗ）に
転写する露光方法であって、露光処理中に前記結像光学
系を構成する所定の光学要素を目標位置に変位させて結
像特性を補正するとともに非露光処理中に前記所定の光
学要素の変位を停止させる第１動作モードと、前記露光
処理中及び非露光処理中ともに前記所定の光学要素を目
標位置に変位させて結像特性を補正する第２動作モード
とを選択的に切替えて実行することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
露光装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００１７】〔１．露光装置の構成〕図１は、露光装置
の概略的な構成を示す側面図である。この露光装置は、
露光用の照明光を発生する光源装置ＯＳと、光源装置Ｏ
Ｓからの照明光をレチクルＲに照射する照明光学系ＩＳ
と、レチクルＲを支持するとともにこれを適所に移動さ
せるレチクルステージ装置ＲＳと、レチクルＲに形成さ
れたパターンをウェハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ
と、ウェハＷを支持するとともにこれを投影光学系ＰＬ
に対して適所に移動させるウェハステージ装置ＷＳと、
これらを統括制御する主制御装置ＭＣとを備える。

【００１８】まず、光源装置ＯＳについて説明する。発
光源である超高圧水銀ランプ１から発生した照明光は、
楕円鏡２によって第２焦点ｆ₀に集光される。第２焦点
ｆ₀の近傍には、ロータリーシャッタ３が配置されてい
る。ロータリーシャッタ３は、モータ４に駆動されて回
転し、光源装置ＯＳからの照明光ＩＬの出力をオン・オ
フする。

【００１９】超高圧水銀ランプ１は、ウェハＷ上のレジ
スト層が感光する波長域（例えばｉ線等）の照明光ＩＬ
を発生する。なお、超高圧水銀ランプ１の輝線の代わり
に、ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ等の光源からのレー
ザ光を用いても構わない。

【００２０】以下、照明光学系ＩＳについて説明する。
光源装置ＯＳから出射した照明光ＩＬは、コールドミラ
ー５で水平に反射された後、コリメータレンズ６で平行
にされてオプチカルインテグレータ７に入射し、オプチ
カルインテグレータ７の出射端に２次光源を形成する。
オプチカルインテグレータ７の出射端側には可変開口絞
り８が配置されている。この可変開口絞り８を通過した
照明光ＩＬは、リレーレンズ９、１１とメインコンデン
サーレンズ１２とを通過してミラー１３で下方に反射さ
れた後、リレーレンズ９、１１の間に配置された可変視
野絞り１０によって規定されるレチクルＲ上の照明領域
をほぼ均一な照度で照明する。

【００２１】オプチカルインテグレータ７は、図２に示
すように、４種類のフライアイレンズ群７ａ〜７ｄをタ
レット板７ｆに固定したものである。駆動系５４により
タレット板７ｆを回転させることによって、４種類のフ
ライアイレンズ群７ａ〜７ｄのいずいれかを照明光学系
ＩＳの光路中に配置することができるとともに必要に応
じて他のフライアイレンズ群７ａ〜７ｄと交換すること
ができる。各フライアイレンズ群７ａ〜７ｄは、照明光
学系ＩＳの光軸ＡＸに対する偏心状態が異なるように配
置されている。また、フライアイレンズ群７ａ〜７ｄい
ずれかが照明光学系ＩＳの光路中に配置された場合、そ
の中心ＣＴは照明光学系ＩＳの光軸ＡＸとほぼ一致す
る。これにより、レチクルＲに形成されたパターンの配
列方向等に応じて必要なフライアイレンズ群７ａ〜７ｄ
を選択して照明光学系ＩＳの光路中に配置することがで
きる。

【００２２】可変視野絞り１０の面は、レチクルＲと共
役関係にあるので、モータ（不図示）により可変視野絞
り１０を構成する複数枚の可動ブレードを開閉させて開
口部の大きさ、形状を変えることによって、レチクルＲ
の照明視野を任意に設定することができる。

【００２３】以下、レチクルステージ装置ＲＳについて
説明する。レチクルＲは、レチクルホルダ１４に保持さ
れ、レチクルホルダ１４は、伸縮可能な複数の駆動素子
２９を介して、水平なＸ−Ｙ面内で２次元移動可能なス
テージ１５上に載置されている。駆動素子２９の各伸縮
量を駆動素子制御部５３から制御することにより、レチ
クルＲを光軸ＡＸに平行なＺ方向に平行移動させ得ると
ともに、光軸ＡＸと垂直なＸ−Ｙ面に対して任意方向に
傾斜させることができるようになっている。これによ
り、投影光学系ＰＬの結像特性、特に糸巻型や樽型のデ
ィストーションを補正することができる。なお、バーコ
ードリーダ５２は、レチクルＲが投影光学系ＰＬの直上
に搬送される途中でレチクルＲのパターン領域ＰＡの脇
に形成されたレチクルＲ識別用のバーコードＢＣを読み
取る。

【００２４】以下、投影光学系ＰＬについて説明する。
レチクルＲに形成されたパターン領域ＰＡ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
入射する。投影光学系ＰＬは、パターン領域ＰＡに形成
された回路パターンの投影像を、表面が最良結像面とほ
ぼ一致するように保持されたウェハＷ上の１つのショッ
ト領域に重ね合わせて投影（結像）する。

【００２５】なお、この実施形態では投影光学系ＰＬを
構成する一部の光学要素である第１群レンズエレメント
２０と第２群レンズエレメント２１、２２とを、駆動素
子制御部５３により投影光学系ＰＬの本体に対して独立
に駆動することが可能となっている。これにより、投影
光学系ＰＬの結像特性、例えば投影倍率、ディストーシ
ョン等を補正することができる。また、投影光学系ＰＬ
の瞳面Ｅｐ、若しくはその近傍面内には可変開口絞り３
２が設けられており、これによって投影光学系ＰＬの開
口数ＮＡを変更できるようになっている。

【００２６】以下、ウェハステージ装置ＷＳについて説
明する。ウェハＷは、ウェハホルダ（θテーブル）１６
に真空吸着され、このホルダ１６を介してステージ１７
上に保持されている。ステージ１７は、モータ１８によ
り投影光学系ＰＬの最良結像面に対して任意方向に傾斜
可能で、かつ光軸ＡＸに平行なＺ方向に微動可能である
とともに、ステップ・アンド・リピート方式で光軸ＡＸ
に垂直なＸ−Ｙ方向に２次元移動可能になっている。つ
まり、ステージ１７は、ウェハＷ上の１つのショット領
域に対するレチクルＲの転写露光が終了すると、次のシ
ョット位置までステッピング移動する。

【００２７】なお、ステージ１７の端部には、干渉計４
２からのレーザビームを反射する移動鏡４３が固定され
ており、干渉計４２の出力信号に基づいてステージ１７
のＸ−Ｙ面内における２次元的な位置が常時検出され
る。

【００２８】また、ステージ１７上には、光電センサ３
３がウェハＷの表面位置とほぼ一致するように設けられ
ている。光電センサ３３は、例えば投影光学系ＰＬのイ
メージフィールド、又はレチクルパターンの投影領域と
ほぼ同じ面積の受光面を備えた光検出器で構成され、こ
の照射量に関する光情報を主制御装置ＭＣに出力する。
この光情報は、照明光ＩＳの入射に伴って投影光学系Ｐ
Ｌに蓄積されるエネルギー量に対応した結像特性の変化
量（収差量等）を求めるための基礎データとなる。

【００２９】さらに、投影光学系ＰＬの最良結像面にピ
ンホール或いはスリット像を形成するための結像光束を
光軸ＡＸに対して斜めから入射させる照射光学系３０
と、その結像光束のウェハＷの表面での反射光束を受光
する受光光学系３１とからなる斜入射方式の焦点検出系
が設けられている。この焦点検出系では、ウェハＷ表面
の結像面に対する上下方向（光軸ＡＸ方向）の位置ずれ
を検出し、投影光学系ＰＬのウェハＷに対する合焦状態
を検出するものである。

【００３０】以下、主制御装置ＭＣについて説明する。
図示していないが、主制御装置ＭＣは照明条件の変更や
露光動作の開始、停止を制御するほか、装置全体を統括
制御するコントロール部と、照明条件やレチクルパター
ン毎の結像特性の変化量の許容限界値の決定や結像特性
の変化量の計算を行う演算部と、複数枚のレチクルＲ毎
にその名称に対応した動作パラメータ、例えば照明条件
や投影光学系の熱蓄積量（又はこれに対応した結像特性
の変化量）を算出するための演算パラメータ等を記憶す
る記憶部（メモリ）とで構成されているものとする。

【００３１】なお、主制御装置ＭＣ内には、この露光装
置で扱うべき複数枚のレチクルＲの名称と、各名称に対
応した露光装置の動作パラメータとが予め登録されてい
る。そして、主制御装置ＭＣは、バーコードリーダ５２
がレチクルバーコードＢＣを読み取ると、その名称に対
応した動作パラメータの１つとして、予め登録されてい
る照明条件（レチクルの種類やレチクルパターンの周期
性等に対応）に最も見合ったフライアイレンズ群７ａ〜
７ｄを選択して、所定の駆動指令を駆動系５４に出力す
る。さらに、上記名称に対応した動作パラメータとし
て、先に選択されたフライアイレンズ群７ａ〜７ｄのも
とでの可変開口絞り８、３２及び可変視野絞り１０の最
適な設定条件、及び投影光学系ＰＬの結像特性を後述の
補正機構によって補正するために用いられる演算パラメ
ータも登録されており、これらの条件設定もフライアイ
レンズ群７ａ〜７ｄの設定と同時に行われる。これによ
って、ステージ１５上に載置されたレチクルＲに対して
最適な照明条件が設定されることになる。以上の動作
は、キーボード５１からオペレータがコマンドとデータ
を主制御装置ＭＣへ直接入力することによっても実行で
きる。

【００３２】次に、投影光学系ＰＬの結像特性の補正機
構について説明する。結像特性の補正機構は、第１群レ
ンズエレメント２０、及び第２群レンズエレメント２１
を変位させるための補正装置である駆動素子２５、２７
と、これら駆動素子２５、２７の動作を制御する駆動素
子制御部５３とを備える。また、投影光学系ＰＬの結像
特性の補正は、レチクルＲを駆動素子２９の動作を駆動
素子制御部５３が制御することでも行うことができる。
駆動素子制御部５３は、主制御装置ＭＣからの指示に基
づき、レチクルＲと、第１群レンズエレメント２０と、
第２群レンズエレメント２１、２２とをそれぞれ独立に
必要量だけ駆動し、投影光学系ＰＬの結像特性を補正す
る。投影光学系ＰＬの結像特性としては、焦点位置、投
影倍率、ディストーション、像面湾曲、非点収差等があ
り、これらの値を個々に補正することが可能である。こ
の実施形態では、レンズエレメント２０、２１、２２の
移動によって、特に両側テレセントリックな投影光学系
ＰＬにおける焦点位置、投影倍率、ディストーション、
及び像面湾曲を補正する。なお、レチクルＲの移動（結
果的には、レチクルＲに対する投影光学系ＰＬ全体の移
動を意味する）により、例えば樽型又は糸巻型のディス
トーションを補正する。

【００３３】レチクルＲに最も近い第１群レンズエレメ
ント２０は支持部材２４に固定され、次の第２群レンズ
エレメント２１、２２は支持部材２６に固定されてい
る。第３群レンズエレメント２３から下に配置されたレ
ンズエレメントは、投影光学系ＰＬの鏡筒部２８に固定
されている。なお、以下の説明で「投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸ」とは、鏡筒部２８に固定されているレンズエレ
メントの光軸を指すものとする。

【００３４】支持部材２４は、伸縮可能な複数の駆動素
子２５（図中では簡単のため２つのみ図示）によって支
持部材２６上に支持され、支持部材２６は、投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸ方向に伸縮可能な複数の駆動素子２７に
よって鏡筒部２８に支持されている。駆動素子２５、２
７としては、ピエゾ素子と呼ばれる電歪素子が用いられ
ているが、これに代えて例えば磁歪素子を用いることも
できる。駆動素子制御部５３は、サーボ制御によって駆
動素子２５、２７に必要な電圧を与えて第１レンズエレ
メント２０と第２レンズエレメント２１、２２とを主制
御装置ＭＣから受け取った演算パラメータに基づいて必
要な位置に移動させる。なお、レチクルステージ装置Ｒ
Ｓに設けた駆動素子２９にも、電歪素子が用いられてお
り、駆動素子制御部５３は、サーボ駆動によって駆動素
子２５、２７に必要な電圧を与え、レチクルＲを主制御
装置ＭＣから受け取った演算パラメータに基づいて必要
な位置に移動させる。

【００３５】駆動素子制御部５３は、主制御装置ＭＣと
の間で通信を行うとともに必要な演算処理を行う上位プ
ロセッサ５３ａと、各駆動素子２５、２７、２９を実際
に駆動する下位プロセッサ５３ｂとを備える。上位プロ
セッサ５３ａは、主制御装置ＭＣから受け取った結象特
性補正のための演算パラメータに基づいて、第１レンズ
エレメント２０、第２レンズエレメント２１、２２、及
びレチクルＲのそれぞれについて最適位置である目標値
を算出する。下位プロセッサ５３ｂは、上位プロセッサ
５３ａから共有メモリ（ＳＨＭ）を介して受け取った上
記の目標値に基づいて駆動素子２５、２７、２９の駆動
量を求め、この駆動量に基づいて駆動素子２５、２７、
２９の伸縮量を調節する。なお、上位プロセッサ５３ａ
は、共有メモリ（ＳＨＭ）に記憶された目標値を１０ミ
リ秒毎に更新する。

【００３６】図３は、一例として、第１群レンズエレメ
ント２０の位置検出を説明する図である。第１群レンズ
エレメント２０は、駆動素子２５に駆動されて第２群レ
ンズエレメント２１、２２に対して上下方向（投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸ方向）に変位する。第２群レンズエレ
メント２１、２２の支持部材２６から上方に延びる支柱
部材２６ａの上部下面には、支持部材２４の上面に対向
するように容量型変位センサ２５ａが取り付けられてい
る。この容量型変位センサ２５ａの検出出力を監視すれ
ば、第１群レンズエレメント２０の第２群レンズエレメ
ント２１、２２に対する変位量が分かる。第２群レンズ
エレメント２１、２２や投影光学系ＰＬに対する変位量
も，上記と同様の方法で分かる。

【００３７】なお、駆動素子２５、２７、２９に与える
電圧と、これに応じて生じる駆動素子２５、２７、２９
の伸縮量との関係を予め求めてけば、容量型変位センサ
２５ａを用いないで第１群レンズエレメント２０、第２
群レンズエレメント２１、２２、及びレチクルＲを所望
の位置に変位させることができる。ただし、駆動素子２
５、２７、２９のヒステリシス性を考慮した場合、上記
した容量型変位センサ２５ａのほか、差動トランス等の
位置検出器を各駆動素子２５、２７、２９に設けた方が
第１群レンズエレメント２０等を高精度に伸縮駆動する
ことができる。

【００３８】〔２．照明方法〕ここで、図１に示す露光
装置で採用される照明方法について説明しておく。この
照明方法では、照明光学系の瞳面、又はその共役面若し
くはその近傍の面内を通る照明光ＩＬを、照明光学系Ｉ
Ｓの光軸ＡＸから所定量だけ偏心した位置に中心を有す
る少なくとも２つの局所領域に規定することによって、
レチクルＲに照射される複数の照明光ＩＬを所定の方向
にレチクルパターンの微細度に応じた角度だけ光軸ＡＸ
に対して対称的に傾け得るようになっている（以下、こ
のような照明法を傾斜照明法と呼ぶ）。例えば図２に示
すフライアイレンズ群７ｂ、７ｃ、７ｄがこの傾斜照明
法に対応している。なお、フライアイレンズ群７ｂは、
照明光学系ＩＳの光軸ＡＸの周りに対称で均一な通常の
照明法に対応する。

【００３９】なお、露光装置で使用するレチクルパター
ンの微細度（線幅、ピッチ）や方向性は一種類に特定さ
れるものではないため、本実施形態で使用する露光装置
の照明光学系ＩＳの瞳面において照明光ＩＬが通過する
局所領域の中心位置は、パターンの種類に応じて可変で
あることが望ましい。つまり、これはレチクルＲへの照
明光ＩＬの入射方向や入射角の最適値がレチクルパター
ンの描かれた方向や幅、ピッチによって決定されるから
である。さらに、図２に示した複数のフライアイレンズ
群７ａ〜７ｄの各々において、その射出端の面積は、各
フライアイレンズ群７ａ〜７ｄを透過する照明光ＩＬの
レチクルＲに対する開口数と投影光学系ＰＬのレチクル
側開口数ＮＡ_Rとの比、いわゆるσ値が０．１〜０．３
程度になるように設定することが望ましい。なお、照明
条件を変更する、すなわち照明光学系ＩＳの瞳面での光
量分布を変化させるための構成は、図２のタレット板７
ｆに限られるものではなく、例えば図１の可変開口絞り
８の開口部の形状を変更することもできる。さらに、σ
値を変更するため、例えば図１の集光光学系６をズーム
レンズ系としてもよい。

【００４０】次に、各照明条件のもとでの投影光学系Ｐ
Ｌの瞳面近傍における光量分布について説明する。ここ
で、投影光学系ＰＬの露光フィールドの全域にわたって
レチクルＲ上にパターンがほぼ均一に形成されている場
合、投影光学系ＰＬを構成する複数のレンズエレメント
のうち、レチクルＲ、或いはウェハＷの近くのレンズエ
レメントでは、照明条件に関係なく照明光がその全面に
わたってほぼ均一に通過することになる。これに対し
て、投影光学系ＰＬの瞳面Ｅｐの付近では照明条件毎に
その照度分布が異なる。このため、瞳面Ｅｐ近傍のレン
ズエレメントで生じる温度分布も照明条件毎に異なる。
特に瞳面近傍では照明光ＩＬが集中して通過するため、
照明条件毎に異なる照度（温度）分布となり、結像特性
に与える影響も大きいと言える。実際にパターン露光を
行うときは、レチクルの種類（例えば通常レチクルや位
相シフトレチクル）やパターン線幅、形状、及び周期性
等に対応して、これらに見合った最適な照明条件、すな
わちσ値や投影光学系ＰＬのレチクル側及びウェハ側開
口数ＮＡ_R、ＮＡ_Wを、ターレット板７ｆ、可変開口絞り
８、３２を駆動することにより設定することになる。

【００４１】〔３．結像特性の補正方法〕ここで、第１
群レンズエレメント２０の駆動量をｘ₁、第２群レンズ
エレメント２１、２２の駆動量をｘ₂、焦点検出系３
０、３１に対して与える電気的又は光学的なオフセット
量（投影光学系ＰＬに対するウェハＷの移動量に対応す
る）をｘ₃、レチクルＲの駆動量をｘ₄とすると、投影倍
率Ｍ、像面湾曲Ｃ、及び焦点位置Ｆの各変化量ΔＭ、Δ
Ｃ、ΔＦの各々は、次式で表される。 ΔＭ＝ＣＭ１×ｘ₁＋ＣＭ２×ｘ₂…（１） ΔＣ＝ＣＣ１×ｘ₁＋ＣＣ２×ｘ₂…（２） ΔＤ＝ＣＤ４×ｘ₄…（３） ΔＦ＝ＣＦ１×ｘ₁＋ＣＦ２×ｘ₂＋ｘ₃＋ＣＦ４×ｘ₄…（４）ここで、ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＣ１、ＣＣ２、ＣＦ１、Ｃ
Ｆ２は、各変化量ΔＭ、ΔＣ、ΔＤ、ΔＦの駆動量
ｘ₁、ｘ₂に対する変化率を表す定数であり、ＣＤ４、Ｃ
Ｆ４は各変化量ΔＤ、ΔＦのレチクルＲの駆動量ｘ₄に
対する変化率を表す定数である。

【００４２】以上のことから、数式（１）、（２）、
（３）、（４）において駆動量ｘ₁〜ｘ₄を設定すること
によって、変化量ΔＭ、ΔＣ、ΔＤ、ΔＦを任意に補正
することができる。なお、ここでは４種類の結像特性を
同時に補正する場合について述べたが、投影光学系の結
像特性のうち照明光吸収による結像特性の変化量が無視
し得る程度のものであれば、上記補正を行う必要がな
く、また本実施形態で述べた４種類以外の結像特性が大
きく変化する場合には、その結像特性についての補正を
行う必要がある。また、像面湾曲の変化量を許容値以下
に補正すると、これに伴って非点収差の変化量も許容値
以下に補正されるので、本実施形態では特別に非点収差
の補正を行わないものとする。

【００４３】また、本実施形態では、移動可能なレンズ
エレメントを２群としたが、３群以上としても良く、こ
の場合には、種々の形状歪み（台形、菱形等のディスト
ーション）、及び像面湾曲（非点収差）にも対応可能と
なる。このような結象特性補正機構を採用することによ
って、照明光ＩＬの吸収による投影光学系ＰＬの結像特
性の変動に対してより十分に対応することができるよう
になる。

【００４４】〔４．結像特性の経時的変化〕次に、投影
光学系ＰＬの結像特性の経時的変化量の計算方法につい
て説明する。この経時的変化量を見積もることで、結像
特性の補正が可能になる。なお、本実施形態では、投影
倍率、像面湾曲、ディストーション、焦点位置等の結像
特性について説明してきたが、ここでは投影倍率を例に
挙げて説明を行うものとする。また、本実施形態では、
照明条件として照明光学系ＩＳのσ値を変更する場合に
ついて説明するものとする。

【００４５】投影光学系ＰＬの投影倍率の変化量ΔＭ
は、１次遅れ系として、投影光学系ＰＬに吸収される熱
量と投影光学系ＰＬから放出される熱量とのつりあい関
係から飽和特性ΔＭ₀（１−ｅｘｐ（ｔ／τ））として
表現される。ここで、ΔＭ₀は最終的な投影倍率の変化
量を表し、τは時定数を表し、ｔは照射開始からの時間
を表す。ここで、投影光学系ＰＬへの照射エネルギーを
Ｅとして、比率ΔＭ₀／Ｅと時定数τとは、投影光学系
ＰＬに固有の値であるから、倍率の変化量ΔＭは、比率
ΔＭ₀／Ｅと時定数τとによって決定できる。ただし、
投影光学系ＰＬの構造が複雑であるため、厳密には上記
のような単純な飽和特性ではなく、いくつかの１次遅れ
系の和として表される場合もあるが、本実施形態では説
明を簡単にするため、単純な変化特性を示す場合につい
て説明する。

【００４６】図１においてレチクルＲの交換時にステー
ジ１７を駆動して光電センサ３３を投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸ位置まで移動し、投影光学系ＰＬに入射する照明
光ＩＬの光量を測定する。次に、主制御装置ＭＣは、実
際に投影光学系ＰＬに照明光ＩＬを照射しつつ投影倍率
を測定することによって予め求めておいた比率ΔＭ／
Ｅ、時定数τと、光電センサ３３にて検出される照射エ
ネルギー及びシャッター３の開閉時間とに基づいて、逐
次投影倍率の変化量を算出する。

【００４７】ここで、上述した如く照明光学系のσ値が
変化すると、投影光学系ＰＬの瞳面Ｅｐ近傍のレンズエ
レメントにおける照明光ＩＬの光量分布が変化する。例
えばσ値が小さいときは、照射エネルギーが瞳中心に集
中して中央部の温度が高くなり、レンズエレメントが中
央部付近で大きく熱変形すると考えられる。このため、
総照射エネルギー量が同じであっても、σ値が小さいと
きの方が比率ΔＭ／Ｅが大きくなると考えられる。一
方、σ値が小さいときは、照明光ＩＬの照射を中断する
と、レンズエレメントの温度が比較的急に下がると考え
られる。したがって、σ値が小さいときの方が時定数τ
が小さくなると考えられる。以上のことから、σ値の変
化に伴って、比率ΔＭ／Ｅ及び時定数τもともに変化す
ることがわかる。

【００４８】以上の説明ではσ値を変更する場合を例に
挙げていたが、他の照明条件（輪帯照明、複数傾斜照明
等）についても同様に考えることができる。また、位相
シフトレチクルを用いる場合においても、レチクルパタ
ーンからの回折光が投影光学系に対して入射する角度が
通常のレチクルと異なるため、同様に結像特性が変化す
るものと考えることができる。

【００４９】本実施形態の場合、結像特性の変化を結象
特性補正機構である駆動素子２５、２７、２９や駆動素
子制御部５３によって補償している。この際、補正を行
うべき項目（焦点位置、投影倍率、諸収差等）のうち、
結像パターン（レチクルパターンの投影像）に対する影
響が大きいものの中から１つか２つ程度選択して（例え
ば、倍率の変化量ΔＭ等）、簡易で効率的な補正を行う
こととしている。

【００５０】〔５．露光動作の禁止等〕次に、照明光の
入射に伴って投影光学系ＰＬに蓄積される熱蓄積量に応
じて露光動作を禁止する基準について説明する。

【００５１】本実施形態では、上記説明のような結像特
性の補正処理を行っているか否かにかかわらず、露光装
置を連続的に使用する際に実用上最も問題となる結像特
性に注目する。ここでは、その結像特性として例えばコ
マ収差を考える。照明光吸収による投影光学系ＰＬの熱
蓄積量に対応したコマ収差の変化特性は、先に述べた投
影倍率と同様に１次遅れ系、又は１次遅れ系の和として
表されるものである。したがって、予め実験又はシミュ
レーションにて求めたコマ収差の変化特性のモデルを、
主制御装置ＭＣ（不図示のメモリ）内に格納しておけ
ば、投影光学系の熱蓄積量を逐次計算することにより、
この熱蓄積量によるコマ収差の変化量を求めことができ
る。これにより、この計算値とコマ収差（変化量）の許
容限界値とを比較することによって、露光動作を中断す
べきか否かを判断することが可能となる。

【００５２】例えば、ある時刻においてコマ収差の変化
量ΔＧが警戒値ＧＬ₂を越えており、このまま露光動作
を続行すると、変化量ΔＧが限界値ＧＬ₁を越えてしま
おそれがあるものとする。この場合、次ウェハＷへの露
光動作を開始する前に変化量ΔＧと警戒値ＧＬ₂とを比
較し、この比較結果から露光動作を中断して変化量ΔＧ
が警戒値ＧＬ₂以下となるまで露光動作を停止し続け
る。そして、変化量ΔＧが警戒値ＧＬ₂となった時点で
露光動作を再開することにより、常に変化量ΔＧが限界
値ＧＬ₁以下に維持される、すなわちコマ収差による結
像パターンの劣化が所定の許容範囲内に抑えられた状態
で露光が行われることになる。

【００５３】上記方法によれば、停止時間が生じるため
に単位時間当たりのウェハ処理枚数が減り、装置の生産
性（スループット）が低下し得るが、結像特性の劣化に
よる不良品の発生を低減でき、歩留りの低下を防止する
ことができる。ここでは、コマ収差を例に挙げて説明を
行ったが、上記方法を適用すべき結像特性の種類や数、
及びその変化量の許容限界値等については、結像パター
ンに与える影響の大小、スループット、歩留り等を考慮
して決定すれば良い。

【００５４】ここで、照明条件が変化した場合、結像特
性（特に収差）の変化量及び変化特性（時定数）も変化
する。したがって、変化量を許容限界値以下に抑えるよ
うに露光動作を中断すべきか否かの基準となる結像特
性、すなわち「実用上最も問題となる結像特性」も照明
条件毎に異なり得る。

【００５５】以上のことから、照明条件を変更したと
き、予めこの変更された照明条件のもとで「実用上最も
問題となる結像特性」として変化量を逐次計算する必要
がある結像特性を選択し、露光動作中はこの選択された
結像特性についてのみその変化量を逐次計算して許容限
界値との比較を行うようにする。また、上記の如く選択
した結像特性が、例えば結像特性の補正機構（図１の駆
動素子２５、２７、２９及び駆動素子制御部５３）によ
って変化量の補正が行われるものであるときは、新たに
別の計算を行って変化量を求める必要はなく、上記補正
機構で使用するために計算された変化量をそのまま許容
限界値との比較に用いるようにしても構わない。

【００５６】以上の説明では照明条件の変更後十分に時
間が経過して、変更前の照明条件の影響が既に消えてい
る（すなわち、履歴として投影光学系に残っている熱蓄
積量がほぼ零となっている）ことを前提とし、この状態
で露光動作を開始するものとしていた。しかし、投影光
学系ＰＬには、照明条件変更前の履歴が残っているた
め、厳密には、結像特性の変化量を照明条件変更前後の
２つの条件のもとでの各変化量の単純な和として表すこ
とができない。

【００５７】そこで、照明条件変更のためにシャッター
を閉じて露光動作を停止した後、変更前の照明条件の影
響（履歴）が十分に小さくなるまでの所定時間、例えば
結像特性の変化量Δが一定のレベルＭ_Sに減少するまで
の間、露光動作を停止し続け、変化量Δが一定レベルＭ
_Sとなった時点でシャッターを開き、変更後の照明条件
のもとで露光動作を開始する。この方法によれば、上記
の如き変更前の照明条件の履歴を排除することができ、
結像特性の変化量の許容限界値を変更後の照明条件に最
も見合った値に単純に切り換えるだけで、結像特性の変
化量を所定の許容範囲内に抑えることが可能となる。

【００５８】一方、照明条件変更時に露光動作を停止せ
ず、変更後直ちに露光を開始する場合には、例えば照明
条件の組み合わせの各々について、照明条件変更前後の
投影光学系ＰＬへの熱蓄積量（照射エネルギーに対応）
や照明条件変更時の露光停止時間等を考慮し、予め実験
若しくはシミュレーションにより、照明条件変更時の過
渡的状態における結像特性の変化量に対応した許容限界
値を演算にて厳密に求めてもよい。

【００５９】〔６．結像特性補正機構の動作停止等〕以
上では、照明光ＩＬの照射に起因する投影光学系ＰＬの
結像特性の補正を説明した。しかしなら、投影光学系Ｐ
Ｌにおける蓄熱現象は、照明光ＩＬだけに起因するもの
ではなく、厳密には、投影光学系ＰＬやその周辺に組み
込まれた発熱体の影響を考慮しなければならない。特
に、高精度化の要求が高まり、結像特性補正機構である
駆動素子２５、２７、２９自体からの発熱も無視できな
いものとなりつつある。駆動素子２５、２７、２９自体
からの発熱を考慮した場合、露光処理中は、駆動素子２
５、２７、２９をサーボ駆動してレンズエレメント２
０、２１、２２とレチクルＲとを目標位置に変位させ、
非露光処理中は、レンズエレメント２０、２１、２２を
基準位置（イニシャライズ位置）に変位させた後、駆動
素子２５、２７、２９のサーボ駆動を停止してレンズエ
レメント２０、２１、２２とレチクルＲとを基準位置に
固定することが考えられる。これにより、非露光処理中
における駆動素子２５、２７、２９からの発熱量を低減
してかかる発熱が投影光学系Ｒの結像特性等に影響する
ことを防止することができる。

【００６０】ここで、「露光処理中」とは、照明光ＩＬ
を投影光学系ＰＬに入射させる露光動作（ショット露
光）時のほか、投影光学系ＰＬに対するウェハＷやレチ
クルＷの相対的位置ずれを検出して位置合わせを行うア
ライメント時を含む。一方、「非露光処理中」とは、上
記のような場合を除くものであって、ウェハＷやレチク
ルＲのローディング時、露光装置のメンテナンスやキャ
リブレーション時等を意味する。

【００６１】また、上記の非露光処理中におけるレンズ
エレメント２０等の基準位置は、標準的使用状態で最適
な結像特性を示すように設定されており、露光装置の起
動時にイニシャル設定に関するパラメータとして主制御
装置ＭＣ側から受け取ったデータに基づいて駆動素子制
御装置５３が算出する。このように，非露光処理中にレ
ンズエレメント２０、２１、２２やレチクルＲを基準位
置に移動させて固定しておけば、次に駆動素子２５、２
７、２９をサーボ駆動してレンズエレメント２０、２
１、２２やレチクルＲを目標位置に変位させる際の時間
が短縮される。

【００６２】なお、以上の説明では、非露光処理中は、
駆動素子２５等のサーボ駆動を停止してレンズエレメン
ト２０等をイニシャライズ位置に固定することとしてい
るが、レンズエレメント２０等を固定する位置は、これ
らのイニシャライズ位置（通常は固定的であり、露光装
置の設置時やメンテナンス時以外には設定が変わらな
い）に限るものではない。例えば前回の露光と同一の照
明条件で次回の露光が行われる予定であれば、その間の
非露光処理中は、前回の露光開始直後におけるレンズエ
レメント２０等の目標位置（固定値）、或いは前回の露
光終了直前のそれらの目標位置（固定値）に、レンズエ
レメントやレチクルを配置することも考えられる。

【００６３】また、以上では非露光処理中に駆動素子２
５、２７、２９のサーボ駆動を停止するものとしたが、
駆動素子２５、２７、２９のサーボ駆動による発熱量が
投影光学系ＰＬの結像特性等に大きく影響しない場合も
ある。例えば、特定の照明条件で投影光学系ＰＬに入射
する照明光の照射エネルギーが比較的大きい場合や周囲
に位置検出用のレーザ計測装置等がない場合、駆動素子
２５、２７、２９のサーボ駆動による発熱量は、露光装
置の動作上の許容発熱量以下となっており無視すること
ができる。このような場合、非露光処理中であっても駆
動素子２５、２７、２９をサーボ駆動する。この場合、
露光処理中と非露光処理中とで投影光学系ＰＬの結像状
態を急激に変化させないので投影光学系ＰＬの特性を安
定化させることができる。また、露光装置の動作上の許
容発熱量以下であっても、発熱量の変動が露光装置の動
作上の許容変動量を超える場合もあり、このような場合
に露光処理中及び非露光処理中のいずれであっても駆動
素子２５、２７、２９をサーボ駆動し続ければ、露光装
置の動作を安定させることができる。

【００６４】具体的に説明すると、露光装置の使用状況
や使用環境等に応じて、非露光処理中は駆動素子２５、
２７、２９のサーボ駆動を停止する第１動作モードと、
非露光処理中であっても駆動素子２５、２７、２９のサ
ーボ駆動を維持する第２動作モードとを適宜選択するこ
とができるようにする。第１及び第２動作モードのいず
れを選択するかは、以下の基準によるものとする。すな
わち、非露光処理中における駆動素子２５、２７、２９
からの発熱量が大きく投影光学系ＰＬの結像特性等への
影響が無視できないような場合は第１動作モードを採用
し、非露光処理中における駆動素子２５、２７、２９か
らの発熱量が大きくなく投影光学系ＰＬの結像特性等へ
の影響が無視できるような場合や、サーボ駆動による発
熱量が露光装置の動作上の許容発熱量以下の場合、露光
装置の動作上の許容発熱量以下であっても、発熱量の変
動が露光装置の動作上の許容変動量を超える場合もあ
り、第２動作モードを選択する。

【００６５】また、非露光処理中に駆動素子２５、２
７、２９のサーボ駆動を停止する場合、これに代えて、
駆動素子２５、２７、２９のサーボ駆動の際の目標位置
の更新時間間隔を大きくとってレスポンスを遅くするこ
ともできる。この場合、駆動素子２５、２７、２９に印
加する電圧の変化の周期が長くなって発熱量も低下す
る。ただし、駆動素子２５、２７、２９の変位が遅いの
でレンズエレメント２０、２１、２２やレチクルＲを目
標位置の変化に正確に追従させて移動させることができ
なくなることも考えられるが、露光処理の開始直前に駆
動素子２５、２７、２９のレスポンスを早くすることに
より、迅速にレンズエレメント２０等を目標位置に移動
させ得る。

【００６６】露光ショットとアライメントがほぼ連続す
る場合、両者を一体として露光処理中として、駆動素子
２５、２７、２９のサーボ駆動を継続する。露光ショッ
トとアライメントの間に別の処理等が介在する場合、そ
の時間の割合が大きければ、駆動素子２５、２７、２９
のサーボ駆動を一時的に中断する。

【００６７】〔７．露光装置の動作の概要〕次に、主制
御装置ＭＣ内部での処理の一例を図４に示すフローチャ
ートを参照して説明する。

【００６８】ここでは、同一レチクルＲに対しては照明
条件を変更せず、さらに同一ウェハを露光している間は
レチクル交換を行わない例について述べる。

【００６９】まず、ステップＳ１０１において、主制御
装置ＭＣがレチクルホルダ１４上にレチクルが載置され
ているか否かを確認し、オペレータによるキーボード５
１からの入力情報、或いは予め入力されているプログラ
ム等に基づき、レチクルホルダ１４上にレチクルＲが載
置されていない場合には直ちにレチクルをローディング
し、レチクルＲが載置されている場合には別のレチクル
Ｒをレチクルホルダ１４にローディングするか否かを判
断する。ここではレチクル交換を行うものとして、次の
ステップＳ１０２に進む。

【００７０】ステップＳ１０２において、主制御装置Ｍ
Ｃは、露光装置の状態、すわなち照明条件が通常照明、
複数傾斜照明等のいずれに設定されているか、さらに照
明光学系のσ値、投影光学系ＰＬの開口数、及び可変視
野絞り１０の開口形状・位置等を確認する。これは、駆
動系５４、可変開口絞り８、３２、或いは可変視野絞り
１０等の設定状態を認識することにより行われる。

【００７１】次のステップＳ１０３では、新たにレチク
ルホルダ１４にローディングされるレチクルＲのバーコ
ードＢＣを読み込む。そして、主制御装置ＭＣは、バー
コードＢＣ（レチクルの名称）に対応した動作パラメー
タをメモリから読み出す。この結果、レチクルの種類
（通常レチクル、位相シフトレチクル）やそのパターン
の微細度、周期性等に最も見合った（最適な）照明条
件、すなわち通常照明、複数傾斜照明のいずれを用いる
か、複数傾斜照明ではフライアイレンズ群の数、及びそ
の位置等の条件、また照明光学系ＩＳのσ値、投影光学
系ＰＬの開口数、及び可変開口絞り１０の開口形状・位
置等が認識される。

【００７２】次のステップＳ１０４では、主制御装置Ｍ
Ｃが、ステップＳ１０３で読み出した照明条件に基づい
て保持部材７、可変開口絞り８、３２、及び可変開口絞
り１０等を駆動し、レチクルＲ及びそのパターンに最適
な照明条件を設定する。このステップＳ１０４では、先
のステップＳ１０２で確認した照明条件と異なる条件の
みについてその変更を行えば良く、照明条件変更が全く
不要であったら直ちにステップＳ１０５に進む。

【００７３】ここで、上述の如く照明条件の変更を行っ
て、例えば通常照明（フライアイレンズ群７ａ）から複
数傾斜照明（フライアイレンズ群７ｄ）へ変更した場
合、投影光学系ＰＬでは照明光ＩＬの通過領域が照明条
件変更前後で全く異なる。このため、投影光学系ＰＬの
結像特性を補正する際の目標値の算出方法が変更され
る。つまり、変更された照明条件のもとで投影光学系Ｐ
Ｌの投影倍率や各種収差（ディストーション、像面湾
曲、非点収差、コマ収差、球面収差等）が新たに設定さ
れた許容範囲内となるように、結像特性補正機構である
駆動素子２５、２７、２９や駆動素子制御装置５３の動
作を制御する。

【００７４】次のステップＳ１０５では、主制御装置Ｍ
ＣがレチクルＲの種類及びその照明条件のもとで着目す
べき結像特性、すわなち「実用上最も問題となる結像特
性」を決定する。さらに、上記の如く変化量の許容限界
値を設定すべき計算対象となる結像特性（以下、着目結
像特性と呼ぶ）が決定されると、新たな照明条件のもと
での着目結像特性の変化量、及び変化特性もメモリから
読み出し、演算部で当該特性の変化量を逐次計算できる
ように設定する（ステップＳ１０５）。

【００７５】次のステップＳ１０７では、露光すべきレ
チクルＲのパターン情報（線幅やパターン面内での密度
分布等）もメモリから読み出し、先に設定された着目結
像特性の変化量の許容限界値を決定する（ステップＳ１
０６）。以上により主制御装置ＭＣでの各種条件の設定
が完了する。

【００７６】次のステップＳ１０８では、主制御装置Ｍ
Ｃが照明条件を変更したか否かを判断する（ステップＳ
１０７）。ここでは新たなレチクルＲのもとでメモリか
ら読み出された照明条件が先のステップＳ１０２で確認
された条件と異なりその変更を行ったものとして、次の
ステップＳ１０８に進む。なお、ステップＳ１０７で照
明条件が変更されていないと判断されると、直ちにステ
ップＳ１１０に進む。

【００７７】ステップＳ１０８では、変更前の照明条件
の履歴が投影光学系ＰＬに残っているか否か、すなわち
上記履歴による投影光学系ＰＬの結像特性の変化量がレ
ベルＭ_S以下となっているか否かを判断する。ここでは
照明条件変更のため、露光動作が停止されており、これ
に伴って変化量も徐々に減少しているが、結像特性の変
化量の減衰計算は変更前の照明条件での演算パラメータ
（時定数等）に基づいて露光動作停止から継続して行わ
れている。したがって、主制御装置ＭＣは、変化量の計
算値とレベルＭ_Sとを比較し、この計算値がレベルＭ_S以
下となっていたら、投影光学系ＰＬに履歴は残っていな
い、すなわち変更後の照明条件のもとでの演算パラメー
タを用いて結像特性の変化量を逐次計算できるものと判
断して、次のステップＳ１１０に進む。

【００７８】一方、投影光学系ＰＬに履歴が残っている
と判断された場合にはステップＳ１０９に進み、一定時
間だけ待った後、ステップＳ１０８に戻って結像特性の
変化量がレベルＭ_S以下となっているか否かを判断す
る。ここで履歴が残っていると判断されたら、再度ステ
ップＳ１０９に進み、以下ステップＳ１０８、Ｓ１０９
を繰り返し実行して、結像特性の変化量の計算値がレベ
ルＭ_S以下となった時点でステップＳ１１０に進むよう
にする。

【００７９】次のステップＳ１１０では、主制御装置Ｍ
Ｃが着目結像特性の変化量が許容限界値以下となってい
るか否かを判断する。この判断は、ステップＳ１０８と
全く同様に、常に逐次計算されている変化量と許容限界
値とを比較することにより行われ、変化量（計算値）が
許容限界値以下となっていたら、直ちにステップ１１２
に進み、ウェハＷに対する露光処理を開始する。一方、
変化量が許容限界値を越えている場合にはステップＳ１
１１に進み、ここで一定時間（例えば１秒程度）だけ待
った後、再度ステップＳ１１０に戻って変化量が許容限
界値以下となっているか否かを判断する。

【００８０】以下、ステップＳ１１０、Ｓ１１１を繰り
返し実行し、変化量が許容限界値以下となった時点でス
テップＳ１１２に進むようにする。

【００８１】ステップＳ１１２では、アライメントを行
って新たな照明条件のもとでレチクルＲのパターンをウ
ェハＷに順次露光していく。主制御装置ＭＣは、露光処
理の終了後、次のウェハＷに対する露光を行うか否かを
判断する（ステップＳ１１３）。ここでは１枚目のウェ
ハＷの露光が終了しただけなので、次のステップＳ１１
４に進み、ウェハ交換を実行する。

【００８２】さらに、主制御装置ＭＣは、次（２枚目）
のウェハＷに対してレチクル交換を行うか否かを判断す
る（ステップＳ１０２）。ここでは同一レチクルＲのパ
ターンを露光するものとしてステップＳ１１０に進む。

【００８３】ステップＳ１１０では上記と全く同様に着
目結像特性の変化量と許容限界値とを比較し、変化量が
許容限界値以下となっていたら、ステップＳ１１２に進
んで２枚目のウェハＷに対する露光を開始する。

【００８４】以下、露光すべき全てのウェハに対する露
光が終了するまで、上記のシーケンスを繰り返し実行す
ることになる。この結果、常に高精度の結像特性のもと
でウェハに対するパターン露光を実行することが可能と
なる。なお、レチクル交換を行う場合には再度ステップ
Ｓ１０２〜Ｓ１０６を実行し、さらに照明条件を変更し
た場合にはステップＳ１０８、Ｓ１０９を行えば良い。
また、レチクル交換を行っても照明条件を変更しなけれ
ば、ステップＳ１０５、Ｓ１０６を実行する必要はな
い。

【００８５】〔８．結像特性補正機構の具体的動作例〕
図５は、結像特性補正機構である駆動素子制御部５３の
動作を説明する図である。この場合、駆動素子２５、２
７、２９自体からの発熱を考慮した動作モードで動作さ
せている。

【００８６】まず、結像特性補正機構の起動処理を行う
（ステップＳ２００）。具体的には、露光装置に電源を
投入すると、主制御装置ＭＣとともに駆動素子制御部５
３が立ち上がる。駆動素子制御部５３の上位プロセッサ
５３ａは、下位プロセッサ５３ｂに対し駆動素子２５、
２７、２９のイニシャル動作を要求する。下位プロセッ
サ５３ｂは、その要求に応じてまずハードウェア環境を
自己診断する。自己診断の結果、問題がないと判断され
ると、駆動素子２５、２７、２９であるピエゾ素子に最
大電圧を印加し、そのときのレチクルＲやレンズエレメ
ント２０、２１、２２の位置（最伸位置）を容量型変位
センサ２５ａで検出する。次に、駆動素子２５、２７、
２９であるピエゾ素子に零電圧を印加し、そのときのレ
チクルやレンズエレメントの位置（最縮位置）を容量型
変位センサ２５ａ等で検出する。次に、最伸位置と最縮
位置との差を計算して各駆動素子２５、２７、２９のス
トロークを求める。このようにして求めたストロークが
基準値に達しない場合は、駆動素子２５、２７、２９の
故障と判断して以後の処理を中止するとともに、このこ
とを主制御装置ＭＣに伝達し、オペレータに警告を発す
る。

【００８７】次に、上位プロセッサ５３ａが主制御装置
ＭＣとの間で信号を受け渡して露光処理中か否かを判断
する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１で露光処
理中と判断された場合、ステップＳ２０２で上位プロセ
ッサ５３ａが主制御装置ＭＣから受け取った演算パラメ
ータに基づいてレンズエレメント２１等の目標位置を算
出し、ステップＳ２０３で下位プロセッサ５３ｂが駆動
素子２５、２７、２９をサーボ駆動してレンズエレメン
ト２０、２１、２２とレチクルＲとの少なくとも１つを
目標位置に変位させる。次に、ステップＳ２０４で、露
光処理が終了した否かを判断し、露光処理が終了してい
なければステップＳ２０２に戻る。ステップＳ２０４
で、露光処理が終了していると判断された場合、ステッ
プＳ２０５に進む。一方、ステップＳ２０１で非露光処
理中と判断された場合、ステップＳ２１２で主制御装置
ＭＣから受け取った演算パラメータに基づいてレンズエ
レメント２１等の基準位置を算出し、ステップＳ２１３
でレンズエレメント２１等を基準位置に移動した後、駆
動素子２５、２７、２９のサーボ駆動を停止してレンズ
エレメント２０、２１、２２とレチクルＲとを基準位置
にロックする。次に、ステップＳ２０５に進んで、主制
御装置ＭＣとの間で信号を受け渡して駆動素子２５、２
７、２９の動作（サーボ駆動やロック）を維持するか否
かを判断する。ステップＳ２０５で、それらの動作を停
止しないと判断した場合、ステップＳ２０１に戻る。ス
テップＳ２０１で非露光処理中と判断された場合、以上
で説明したステップＳ２０１、Ｓ２１２、Ｓ２１３、Ｓ
２０５の動作を繰返す。ステップＳ２０５で、露光装置
の全動作を停止させるなど駆動素子２５、２７、２９の
サーボ駆動やロックが不要となってこれを停止すると判
断した場合、処理を終了する。

【００８８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の露光装置によれば、制御装置が、露光処理中は、前記
補正装置をサーボ駆動して前記所定の光学要素を所定の
目標位置に変位させ、非露光処理中は、前記補正装置の
サーボ駆動を停止させるので、非露光処理中における補
正装置からの発熱量を低減してかかる発熱が投影光学系
の結像特性や投影光学系の周囲の計測装置の精度等に影
響することを防止することができる。

【００８９】また、別の態様による露光装置によれば、
制御装置が、露光処理中に前記補正装置をサーボ駆動し
て前記所定の光学要素を所定の目標位置に変位させると
ともに非露光処理中に前記補正装置のサーボ駆動を停止
する第１動作モードと、前記露光処理中及び非露光処理
中ともに前記補正装置をサーボ駆動して前記所定の光学
要素を所定の目標位置に変位させる第２動作モードとを
選択的に切替えるので、非露光処理中における補正装置
からの発熱量が大きく投影光学系の結像特性等への影響
が無視できないような場合は前記補正装置を第１動作モ
ードで動作させ、非露光処理中における補正装置からの
発熱量が大きくなく投影光学系の結像特性への影響が無
視できるような場合は前記補正装置を第２動作モードで
動作させることができる。

【００９０】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記制御装置が、前記補正装置のサーボ駆動を停止した際
に、前記所定の光学要素を所定の基準位置に保持するの
で、前記照明光学系の照明条件がほぼ変化しなければ、
次に前記補正装置をサーボ駆動して前記所定の光学要素
を所定の目標位置に変位させる際の時間が短縮される。

【００９１】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記制御装置が前記補正装置をサーボ駆動する際の発熱量
が所定の許容発熱量を超えるおそれがある場合、前記第
１動作モードを選択するので、結像光学系の結像特性等
を一定の水準に維持することができる。

【００９２】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記制御装置が前記補正装置をサーボ駆動する際の発熱変
動量が所定の許容変動量を超えるおそれがある場合、前
記第２動作モードを選択するので、結像光学系の結像特
性等を安定させることができる。

【００９３】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記制御装置が前記照明光学系による照明条件を変更した
際に、前記第１及び第２動作モードの切り替えを判断す
るので、前記照明光学系による照明条件の変更に応じて
必要な結像特性等を維持し得る露光装置を提供すること
ができる。

【００９４】また、本発明の露光方法によれば、露光処
理中は、前記結像光学系を構成する所定の光学要素を目
標位置に変位させて結像特性を補正し、非露光処理中
は、前記所定の光学要素の変位を停止させるので、非露
光処理中における結像特性の補正に起因する発熱量を低
減してかかる発熱が投影光学系の結像特性等に影響する
ことを防止することができる。

【００９５】また、別の態様による露光方法によれば、
露光処理中に前記結像光学系を構成する所定の光学要素
を目標位置に変位させて結像特性を補正するとともに非
露光処理中に前記所定の光学要素の変位を停止させる第
１動作モードと、前記露光処理中及び非露光処理中とも
に前記所定の光学要素を目標位置に変位させて結像特性
を補正する第２動作モードとを選択的に切替えて実行す
るので、非露光処理中における結像特性の補正に起因す
る発熱量が大きく投影光学系の結像特性等への影響が無
視できないような場合は前記補正装置を第１動作モード
で動作させ、非露光処理中における結像特性の補正に起
因する発熱量が大きくなく投影光学系の結像特性等への
影響が無視できるような場合は前記補正装置を第２動作
モードで動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である露光装置の概略的な
構成を示す図である。

【図２】複数のフライアイレンズ群を備える交換機構の
構成を示す図である。

【図３】投影光学系のレンズエレメントを駆動するため
の機構を説明する図である。

【図４】投影光学系の結像特性の制御動作の一例を示す
フローチャートである。

【図５】投影光学系の結像特性の制御動作の一例を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

２０第１群レンズエレメント２１、２２第２群レンズエレメント２５、２７、２９駆動素子３３照射量モニタ５３駆動素子御装部ＩＳ照明光学系ＭＣ主制御装置ＯＳ光源装置ＲレチクルＲＳレチクルステージ装置ＰＬ投影光学系ＷウェハＷＳウェハステージ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの照明光をマスクパターンに照
射する照明光学系と、前記マスクパターンの像を感光基
板に結像投影する結像光学系と、当該結像光学系を構成
する所定の光学要素を変位させて結像特性を補正する補
正装置とを備える露光装置であって、露光処理中は、前記補正装置をサーボ駆動して前記所定
の光学要素を所定の目標位置に変位させ、非露光処理中
は、前記補正装置のサーボ駆動を停止させる制御装置を
備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】光源からの照明光をマスクパターンに照
射する照明光学系と、前記マスクパターンの像を感光基
板に結像投影する結像光学系と、当該結像光学系を構成
する所定の光学要素を変位させて結像特性を補正する補
正装置とを備える露光装置であって、露光処理中に前記補正装置をサーボ駆動して前記所定の
光学要素を所定の目標位置に変位させるとともに非露光
処理中に前記補正装置のサーボ駆動を停止する第１動作
モードと、前記露光処理中及び非露光処理中ともに前記
補正装置をサーボ駆動して前記所定の光学要素を所定の
目標位置に変位させる第２動作モードとを選択的に切替
える制御装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３】前記制御装置は、前記補正装置のサーボ
駆動を停止した際に、前記所定の光学要素を所定の基準
位置に保持することを特徴とする請求項１及び請求項２
のいずれか記載の露光装置。
【請求項４】前記制御装置は、前記補正装置をサーボ
駆動する際の発熱量が所定の許容発熱量を超えるおそれ
がある場合、前記第１動作モードを選択することを特徴
とする請求項２記載の露光装置。
【請求項５】前記制御装置は、前記補正装置をサーボ
駆動する際の発熱変動量が所定の許容変動量を超えるお
それがある場合、前記第２動作モードを選択することを
特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項６】前記制御装置は、前記照明光学系による
照明条件を変更した際に、前記第１及び第２動作モード
の切り替えを判断することを特徴とする請求項１記載の
露光装置。
【請求項７】結像光学系の結像特性を補正しつつ、当
該結像光学系を介してマスクパターンの像を感光基板に
転写する露光方法であって、露光処理中は、前記結像光学系を構成する所定の光学要
素を目標位置に変位させて結像特性を補正し、非露光処
理中は、前記所定の光学要素の変位を停止させることを
特徴とする露光方法。
【請求項８】結像光学系の結像特性を補正しつつ、当
該結像光学系を介してマスクパターンの像を感光基板に
転写する露光方法であって、露光処理中に前記結像光学系を構成する所定の光学要素
を目標位置に変位させて結像特性を補正するとともに非
露光処理中に前記所定の光学要素の変位を停止させる第
１動作モードと、前記露光処理中及び非露光処理中とも
に前記所定の光学要素を目標位置に変位させて結像特性
を補正する第２動作モードとを選択的に切替えて実行す
ることを特徴とする露光方法。