DE3243499C2

DE3243499C2 -

Info

Publication number: DE3243499C2
Application number: DE3243499A
Authority: DE
Inventors: Junji Isohata; Mitsuya Tokio/Tokyo Jp Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-12-29
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1992-12-24
Also published as: JPS58116735A; JPH0119252B2; US4496239A; GB2115167B; DE3243499A1; GB2115167A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Projektionsbelichtungs gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Projektionsbelichtungsgerät dieser Art ist in der US- PS 42 15 934 beschrieben. Dieses bekannte Projektionsbe lichtungsgerät besitzt einen beweglichen Schlitten, der eine Negativhalterung mit einer Fotomaterialhalterung ver bindet, sowie eine Führungsvorrichtung in der der Schlitten in vorgegebener Richtung geführt wird. Es ist üblich, zum Tragen des Schlittens und zur besseren Führung Strömungsmittel-Lagerungen zu wählen. Trotz solcher Vor kehrungen kann es bei einem solchen Projektionsbelichtungsgerät zu Abbildungsverzerrungen kom men, die unter anderem auf Führungsungenauigkeiten der Führungsvorrichtung zurückzuführen sind.

Ein Projektionsbelichtungsgerät der genannten Art zeigt auch die nicht vorveröffentlichte DE 32 02 887 A1. Bei diesem Gerät sind mehrere Luftkissen vorgesehen, deren Druck jeweils zum Ausgleich von Vergrößerungsfehlern infolge von Unebenheiten der Führungsvorrichtung in zur Führungsebene vertikaler Richtung individuell steuerbar ist. Auch hierbei sind Abbildungsfehler wegen ungenauer Führung nicht völlig ausgeschlossen.

Zur genaueren Erläuterung der Problematik der Abbildungsverzerrungen sei auf die Fig. 8 und 9 Bezug genommen.

In Fig. 9 bezeichnet 31 ein Maskenbeleuchtungssystem, das in der Richtung der optischen Achse einen Sammelspiegel 33, eine Quecksilberlampe 34, eine erste Sammellinse 35, ein Filter 32, einen Spiegel 36, eine zweite Sammellinse 37 und eine Lichtabschirmplatte 38 mit einem bogenförmigen Schlitz aufweist. Der Filter 32 wird während des Ausrichtens eingesetzt, um Licht in einem Sensibilisierungs-Wellenlängenbereich zu sperren. 39 ist eine Fotomaske mit einem Integrationsschaltungsmuster, während 21 ein fotoempfindliches bzw. ein mit einer fotoempfindlichen Schicht versehenes Halbleiterplättchen ist. Spiegel 41 und 42 dienen zum Umlenken des optischen Wegs. Ein Konkavspiegel 44 und ein Konvexspiegel 43 bilden zusammen ein optisches Reflexionssystem mit der Vergrößerung 1 : 1. Durch ein Ausrichtungs-Mikroskop 46 hindurch werden beim Ausrichten die Fotomaske 39 und das Halbleiterplättchen 21 betrachtet. Das Mikroskop 46 wird während des Ausrichtens in den Beleuchtungslichtweg eingeführt.

Bei diesem Gerät werden während der Belichtung die Fotomaske 39 und das Halbleiterplättchen 21 gemeinsam in der Pfeilrichtung bewegt, wobei häufig bei dem auf das Halbleiterplättchen 21 übertragenen Musterbild eine Verzeichnung hervorgerufen wird. Diese beruht in manchen Fällen auf einer in dem Halbleiterplättchen selbst hervorgerufenen Verzerrung, wenn es bei dem vorhergehenden Schritt chemisch behandelt wurde, während in anderen Fällen die Verzeichnung während der Übertragung hervorgerufen wird. In Fig. 8 ist gezeigt, in welchen Richtungen ein Übertragungsfehler auftreten kann.

Die Fig. 8 zeigt ein Halbleiterplättchen 21 und einen Vergrößerungsfehler bzw. eine Vergrößerungsabweichung 22 in einer X-Richtung. 23 ist ein Vergrößerungsfehler in einer Y-Richtung, während 24 eine Abweichung von einem rechten Winkel ist. Die Y-Richtung ist dabei diejenige Richtung, in der die Fotomaske und das Halbleiterplättchen 21 bewegt werden, während die X-Richtung die hierzu senkrechte Richtung ist. S ist ein bogenförmiger Schlitz, durch den ein Maskenbeleuchtungsbereich gebildet wird.

Der Übertragungsfehler bei einem Projektionsbelichtungsgerät ist bezüglich der X-Richtung auf einen Fehler bei der Herstellung des optischen Projektionssystems wie beispielsweise auf die Bearbeitungsgenauigkeit des sphärischen Spiegels zurückzuführen, während hinsichtlich der Y-Richtung der Übertragungsfehler durch die Führungsgenau igkeit eines Fluid- bzw. Strömungsmittel-Lagers für das gemeinsame Bewegen der Fotomaske und des Halbleiterplätt chens in bezug auf das optische Abbildungssystem bestimmt ist. Die Abweichung vom rechten Winkel wird durch Unter schiede in der Parallelität zwischen der optischen Achse des optischen Abbildungssystems und der Bewegungsachse des Strömungsmittel-Lagers verursacht. Gemäß den vorste henden Ausführungen ist bei dem Stand der Technik der Übertragungsfehler hauptsächlich durch die Bearbeitungs genauigkeit und die Zusammenbaugenauigkeit bestimmt. Daher müssen die Bearbeitungsgenauigkeit und die Zusammen baugenauigkeit sehr hoch sein, wobei es ziemlich schwierig ist, mit der Zeit auftretende Abweichungen zu korrigie ren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Projektions belichtungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß Verzeichnungen infolge von Führungsungenauigkeiten ausgeschlossen sind.

Diese Aufgabe wird mit den in dem Patentanspruch 1 ange gebenen Merkmalen gelöst.

Hierdurch werden insbesondere auch solche Abbildungsfehler unterdrückt, die aufgrund einer Neigung der Führungs richtung der Führungsvorrichtung gegenüber der Richtung der optischen Achse des Abbildungsspiegelsystems auftreten würden. Es wird eine wesentliche Verbesserung der Abbildungsgenauigkeit beispielsweise auch gegenüber einem Stand der Technik erreicht, wie ihn die nicht vorver öffentlichte DE 32 02 887 A1 zeigt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er läutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht des Projektionsbelichtungsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gerät gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine Ansicht, welche die einer Führungsvorrichtung nach dem Stand der Technik eigenen Probleme veranschaulicht,

Fig. 4 und 5 Darstellungen, die die Wirkungsweise bei dem Ausführungsbeispiel veranschaulichen,

Fig. 6 und 7 Darstellungen, die die Wirkungsweise bei einer Entzerrung bezüglich eines rechten Winkels veranschaulichen,

Fig. 8 die Bildverzeichnungen auf einem Halbleiterplättchen,

Fig. 9 ein optisches Projektionssystem.

Die Fig. 1 zeigt u. a. einen Tubus M, in dem ein optisches Reflexionssystem enthalten ist, eine Fotomaske 1 und eine Maskenbühne 2. Die Maskenbühne 2 weist ein Spannfutter zum Festhalten der Maske 1 und einen Träger für das Bewegen des Spannfutters in einer Ebene und in Drehrichtung auf. Ferner zeigt Fig. 1 ein Halbleiterplättchen 3, ein Halbleiterplättchen-Spannungsfutter 4 und einen Träger 5 zum Bewegen des Spannfutters 4 in einer Ebene und in Drehrichtung.

Verbindungsstreben 6a verbinden die Maskenbühne 2 und den Träger 5 miteinander zu einer Einheit. Tragarme 6b sind fest an die jeweiligen Streben 6a angeschlossen. In der zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung erstrecken sich Führungsschienen 7 und 8. Ein Gleitlager 9 steht mit der Führungsschiene 7 in Eingriff. Das Gleitlager 9 stützt den bewegbaren Körper aus den Elementen 1 bis 6b und steuert die Horizontallage und die Vertikallage desselben. Ein weiteres Gleitlager 10 steht mit der Führungsschiene 8 in Eingriff und stützt gleichfalls den bewegbaren Körper ab. Die Gleitlager 9 und 10 sind fest mit dem jeweiligen Tragarm 6b verbunden.

14a, 14b, 20a und 20b sind Strömungsmittel- bzw. Luftkissen, deren Einzelheiten in der US-PS 42 26 483 beschrieben sind. Die Sätze aus den Luftkissen 14a und 14b bzw. 20a und 20b sind an eine (nicht gezeigte) Luftpumpe angeschlossen, wobei ihre jeweiligen Luftdrücke unabhängig voneinander gesteuert werden. Strömungsmittel- bzw. Luftkissen 16 und 18 sind gleichfalls an die Luftpumpe angeschlossen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird der bewegbare Körper 1 bis 6b von Druckluft getragen, so daß er sehr leicht bewegt werden kann, wenn mittels einer (nicht gezeigten) Stellvorrichtung eine Kraft in der zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung ausgeübt wird.

Der Vergrößerungsfehler in der Y-Richtung und die Abweichung vom rechten Winkel können dadurch korrigiert werden, daß der Luftdruck gesteuert wird, mit der ein vollständig festgelegtes (nämlich hinsichtlich einer Bewegung in der Horizontalrichtung und der Vertikalrich tung festgelegtes ) Luftlager während der Bewegung des selben beaufschlagt wird.

Die Fig. 2 zeigt das Gerät nach Fig. 1 in der Ansicht von oben. In der Fig. 2 sind 15 und 17 Strömungsmittel-Lagerungen in Form von Strömungsmittel- bzw. Luftkissen zum horizontalen Abstützen. Das Luftkissen 15 steht zusammen mit dem Luftkissen 16 in engem Abstand von der rechten Seitenfläche der Führungsschiene 7, wäh rend das Luftkissen 17 zusammen mit dem Luftkissen 18 in Abstand von der linken Seitenfläche der Führungsschiene 7 steht. Mit 19a und 19b sind Strömungsmittel- bzw. Luft kissen für das vertikale Abstützen bezeichnet. Die Luft kissen 19a und 19b stehen zusammen mit den Luftkissen 20a und 20b in Abstand von der oberen Fläche der Führungs schiene 7.

Mit 15′, 16′, 17′, 18′, 19′ und 20′ sind biegsame Rohre für die Zufuhr von Druckluft bezeichnet. Diese Rohre stehen mit Luftzuführvorrichtungen in Verbindung, deren Druck jeweils unabhängig einstellbar ist, so daß der Luftdruck eines jeden Luftkissens selbständig steuerbar ist.

Dem Stand der Technik anhaftende Probleme werden nun anhand der Fig. 3 beschrieben. In der Fig. 3 ist 13 die obere Fläche einer Führungsschiene, die mit übersteigter Unebenheit dargestellt ist. Nimmt man bei spielsweise an, daß die obere Fläche der Führungsschiene eine nach oben konvexe Form hat und die Luftkissen 19 und 20 mit konstantem Luftdruck beaufschlagt werden, so stehen die Luftkissen 19 und 20 in einem Abstand d von der oberen Fläche der Führungsschiene. Infolge dessen schwankt bei der Bewegung des Luftlagers in der Y-Richtung die obere Fläche des Luftlagers mit der Bewegung des Luftlagers um einen Absenkungs- oder Anhebungswinkel R.

Die optische Achse des optischen Reflexionssystems ist festgelegt, während andererseits die Maske und das Halb leiterplättchen miteinander mit einem Zwischenabstand 1 zu einer Einheit zusammengefaßt sind und quer zur opti schen Achse des optischen Reflexionssystems bewegt werden. Wenn dabei der die Maske und das Halbleiterplättchen tragende bewegbare Körper um den Winkel R geneigt ist, tritt insge samt ein Vergrößerungsfehler von 1 tan R auf.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird gemäß der Darstellung in der Fig. 4 am Anfangspunkt der Bewegung das vordere Luftkissen 19 mit normalem Druck beaufschlagt, während das hintere Luftkissen 20 mit hohem Druck beaufschlagt wird. Mit der Bewegung des Luftlagers wird der Druck für das vordere Luftkissen 19 gesteigert, während der Druck für das hintere Luftkissen 20 abgesenkt wird. Die Aufwölbung bzw. Unebenheit der oberen Fläche 13 der Füh rungsschiene kann vorausgemessen werden, so daß daher dann, wenn die Lage des Luftlagers mittels einer Strecken meßvorrichtung S genau gemessen wird, die an der Meßstelle an die Luftkissen 19 und 20 anzulegenden Drücke bestimmt sind. Dementsprechend wird durch Regeln der von einer Luftpumpe A den Luftzuführungs-Rohren 19′ und 20′ zuzufüh renden Luftmengen mittels einer jeweiligen Drucksteuervor richtung C₁ bzw. C₂ die Luft dem jeweiligen Luftkissen 19 oder 20 an allen Stellen während der Bewegung unter einem vorbestimmten Druck zugeführt. Gleichermaßen wird jedem der anderen Luftkissen ein gesteuerter Druck zuge führt.

Falls gemäß der Darstellung in der Fig. 5 die Führung konkav gekrümmt ist, kann am Anfangspunkt der Bewegung der an das hintere Kissen angelegte Druck verringert und der an das vordere Kissen angelegte Druck gesteigert werden und im Ablauf der Bewegung der an das hintere Kissen angelegte Druck gesteigert und der an das vordere Kissen angelegte Druck vermindert werden. Im Falle einer konkav-konvexen Form der Führung können die Steuerungen gemäß den Fig. 4 und 5 abwechselnd vorgenommen werden.

Es wird nun der Fehler bezüglich des rechten Winkels bzw. die Abweichung vom rechten Winkel beschrieben.

In der Fig. 6 ist X eine bei dem Entwurf festgelegte Abtastlinie. Wenn die Maske und das Halbleiterplättchen parallel zu dieser Linie bewegt werden, erfolgt die Über tragung ordnungsgemäß. Wenn jedoch infolge eines kleinen Montagefehlers oder einer Alterung der Führungsschiene 7 eine Führungslinie G der Führungsschiene 7 um einen Winkel α schräg steht, erfolgt eine Versetzung um L tan α, wobei L die Bewegungsstrecke des Luftlagers ist. Wenn das Projektionssystem das in Fig. 9 gezeigte optische Reflexionssystem ist, wird bei der Übertragung des Bilds der Fotomaske zu dem Halbleiterplättchen das Bild umge kehrt, so daß daher die Fotomaske und das Halbleiterplätt chen in bezug aufeinander um 2 L tan α abweichen, wenn sich das Luftlager um L tan α in der X-Richtung bewegt.

Falls gemäß der Darstellung in der Fig. 6 die Luftkissen 15 bis 18 jeweils von der Seitenfläche der Führungsschiene 7 einen gleichmäßigen Abstand d haben, wird das Luftlager unter einer Schräglage mit einem Winkel α in bezug auf die Abtastlinie X bewegt, so daß daher das Projektions bild an dem Halbleiterplättchen vom rech ten Winkel abweicht.

Da die Schräglage der Führungslinie G in bezug auf die Abtastlinie X im voraus gemessen werden kann, ist das sich aus dem Ausmaß der Bewegung des Luftlagers in der X-Richtung ergebende Ausmaß der Korrektur in der X-Rich tung festgelegt. Demgemäß können zugleich mit der Bewegung des Luftlagers die den Luftkissen 15 und 16 erteilten Luftdrücke linear angehoben und die den Luftkissen 17 und 18 erteilten Luftdrücke linear abgesenkt werden. Hierdurch wird als Ergebnis eine Bewegungslinie G′ zu der Abtastlinie X parallel.

Falls ferner die Führungsschiene in bezug auf die Abtast linie entgegengesetzt zu der in Fig. 7 gezeigten Schräg lage schräg steht, können mit der Bewegung des Luftlagers die an die Luftkissen 15 und 16 angelegten Luftdrücke linear abgesenkt und die an die Luftkissen 17 und 18 angelegten Luftdrücke linear angehoben werden. Durch diese Steuerung können die optische Achse und die Bewe gungsachse parallel gemacht werden, so daß die Abweichung vom rechten Winkel korrigiert werden kann.

Claims

1. Projektionsbelichtungsgerät mit einer Negativhalterung, einer Photomaterialhalterung, einem optischen Abbildungs spiegelsystem zum Projizieren eines Negativbilds auf das Photomaterial, einem beweglichen Schlitten, der die Nega tivhalterung mit der Photomaterialhalterung verbindet, einer Führungsvorrichtung zum geradlinigen Führen des Schlittens in vorgegebener Richtung und Strömungsmittel- Lagerungen zum Tragen des Schlittens in der Führungsvor richtung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation einer Verzeichnung des projizierten Bildes infolge einer Neigung der Führungsrichtung der Führungsvorrichtung (7 bis 10) gegenüber der Richtung der optischen Achse des Abbildungsspiegelsystems (41 bis 44) mittels einer Meßvor richtung (S) der Neigungswinkel gemessen wird und mittels einer Kompensationsvorrichtung (C₁, C₂) der Druck in den Strömungsmittel-Lagerungen (9, 10, 14 bis 20) gesteuert wird.

2. Projektionsbelichtungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Kompensationsvor richtung (C₁, C₂, 19, 20) vorgesehen ist, die eine durch eine Unregelmäßigkeit der Führungsvorrichtung (7 bis 10) hervorgerufene Verzerrung des projizierten Bildes kompen siert.

3. Projektionsbelichtungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß eine jeder einzelnen Strömungs mittel-Lagerung zuzuführende Strömungsmittelmenge entspre chend der Bewegungsstrecke des Schlittens auf der Grund lage des gemessenen Neigungswinkels berechnet wird, und daß die Strömungsmittelzufuhr während der Bewegung des Schlittens entsprechend gesteuert wird.