DE3447488A1

DE3447488A1 - Projektionseinrichtung

Info

Publication number: DE3447488A1
Application number: DE19843447488
Authority: DE
Inventors: Junichi Kamakura Kanagawa Murakami; Masakatsu Tokio/Tokyo Ohta; Shuichi Kawasaki Kanagawa Yabu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-05-07
Also published as: GB2166879B; FR2572197B1; DE3447488C2; FR2623304B1; FR2572197A1; US4998821A; FR2623304A1; GB2166879A; GB8432820D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Projektionseinrichtung zum Projizieren eines auf einem Objekt gebildeten Musters über ein optisches System auf ein anderes Objekt; insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Projektionseinrichtung für den Einsatz bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen wie integrierten Schaltungen sowie integrierten Schaltungen hohen Integrationsgrads (LSI) und höchsten Integrationsgrads (VLSI).

Auf dem Gebiet der Halbleitervorrichtungen wurde die Miniaturisierung der Schaltungsmuster gefördert, um eine hohe Integrationsdichte der Vorrichtungen zu erreichen. Diese gesteigerte Miniaturisierung hat die Entwicklung verbesserter Belichtungsgeräte erzwungen, mit denen ein Halbleiterplättchen mit einem auf einer Maske oder einem Mustergitter gebildeten Schaltungsmuster belichtet wird, um das Schaltungsmuster auf das Plättchen aufzuzeichnen bzw. aufzudrucke Mit dieser Entwicklung wurden gegenüber den herkömmlichen Kontakt- oder Nahabstands-Be I ichtungsgeraten die Projektions

A/25

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844

Bayer. Vereinsbank (München) Kto 508 941

Poslacheck (München) Kto. 670-43-804

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Be Lichtungsgerate vorherrschend. Die Projektions-BeLichtungsgeräte enthalten optische Projektionssysteme wie Spiegel-Projektionssysterne oder Linsen-Projektionssysteme.

Die Linsenprojektions-BeLichtungsgeräte enthalten im allgemeinen einen automatischen Scharf einstelImechanismus für das automatische Einbringen der P lättchenoberf lache in den Brennpunkt bzw. die Brennebene des Linsensystems. Die mei-, j.. sten dieser automatischen Scha rf ei ns te I Imechani smen sind üblicherweise derart gestaltet, daß an einer in einem vorbestimmten Abstand von der Stirnfläche des Linsensystems ; legenen Stelle eine Bezugsebene gewählt wird, die dem or ·.-'■■·!punk c bzw. der Brennebene des Linsensystems entspricht, ui ι .ir< das Plättchen so bewegt wird, daß die Plättchenb

oberfl.jche mit der Bezugsebene übereinstimmt, wodurch die P I ä11chenoberfIäehe auf einen konstanten Abstand von der Stirnfläche des Linsensystems gebracht wird. Auf diese Weise kann die PLättchenoberf lache mit hoher Genauigkeit mit dec Brennebene in Übereinstimmung gebracht werden, solange

die E-!rennebene des Linsensystems festliegt. Falls sich jedoch aus irgendeinem Grund der Brennpunkt bzw. die Brennebene des Linsensystems verschiebt, ist es nicht mehr möglich, die P lättchenoberf lache auf genaue Weise mit der

Brennebene in Deckung zu bringen.
25

Dies wird nun ausführlicher erläutert. Allgemein ist ein Grenzauflösungsvermögen L des Pro jektions-BeIichtungsgeräts durch

L = 1 ,6 λ Fe ...(1)

gegeben, wobei λ die Wellenlänge der Belichtungsstrahlen ist und Fe die F-Zahl des optischen Projektionssystems ist. Zum Verbessern des Auflösungsvermögens L ist es erforderlich, eine kürzere Wellenlänge Λ zu benutzen und/oder die

F-Zahl Fe zu verkleinern. Andererseits ergibt sich die 35

Tiefenschärfe D des optischen Systems zu:

— "7 —

D = _+ ~X Fe² ( A/8-Standard) (2)

Daher wird durch eine Steigerung des Auflösungsvermögens L, nämlich eine Verringerung der Wellenlänge λ und/oder der F-Zahl die Tiefenschärfe geringer, üblicherweise finden bei den Projektions-BeIichtungsgeräten die G-Linien-Wellenlänge ( "λ = 436 run) und eine F-Zahl von ungefähr 1,43 Anwendung. In diesem Fall beträgt die Tiefenschärfe D nur +^ 0,9 yum. Infolgedessen kann dann, wenn bei dem Linsenprojektions-Belichtungsgerät mit dem vorstehend beschriebenen Scha rfeinsteIImechanismus die Brennebene des Linsensystems aus irgendeinem Grund versetzt ist, das Schal· tungsmuster nicht genau auf die P lättchenoberf lache projiziert werden.

Mögliche Faktoren für die Versetzung der Brennebene des optischen Projektionssystems sind: (1) Änderungen der Temperatur der Luft zwischen der Maske und dem Plättchen und Änderungen der Temperatur der Gläser in dem optischen Projektionssystem, (2) Änderungen des Drucks der Umgebungsluft zwischen der Maske und dem Plättchen und (3) Änderungen der Feuchtigkeit der Luft zwischen der Maske und dem Plättchen.

Bei den Komponenten des optischen Projektionssystems können sich gemäß dem Faktor (1) der Krümmungsradius einer Linsenoberfläche, der Abstand zwischen Linsenoberflächen und der durch die Luft und das Glasmaterial bestimmte relative Brechungsindex ändern. Änderungen dieser Elemente wurden eine Versetzung des Brennpunkts bzw. der Brennebene des optischen Projektionssystems ergeben. Zahlenmäßig verursacht von den vorstehend genannten drei Faktoren die Temperaturänderung die größte Brennebenenversetzung. Herkömmlicherweise wurde zum Regeln der Temperatur in dem Belichtungsgerät und zum Regeln der Umgebungsbedingungen des Geräts eine Klimatisiereinrichtung verwendet, um dadurch das

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Ausmaß der Brennebenenversetzung zu verringern.

Andererseits wurde hinsichtlich der Faktoren (2) und (3) bezüglich der Änderungen des Drucks der Umgebungsluft und der Änderungen der Luftfeuchtigkeit von J.C. Owens eine sorgfältige Untersuchung ausgeführt, die in "Applied Optics", 1964, Nr. 1 veröffentlicht wurde; daraus ist es bekannt, daß durch Änderungen des Drucks und der Feuchtigkeit der Umgebungsluft Änderungen des Brechungsindex der Luft hervorgerufen werden. Da sich in diesem Fall der Brechungsindex des Glasmaterials nicht wesentlich ändert, ändert sich der relative Brechungsindex an der brechenden Fläche.

,c Der durch das Glasmaterial und die Luft bestimmte relative b

Brechungsindex η ist durch
η = n_G/n_A

gegeben, wobei n_ der absolute Brechungsindex des Glasmaterials ist und n. der absolute Brechungsindex der Luft ist. Der Brechungsindex η. ist ungefähr "1", so daß sich bei einer Änderung des absoluten Brechungsindex η. um eine Größe ^^ηΛ eine Änderung Δη des relativen Brechungsindex η zu

Δη = n_ . Δη.
G A

ergibt, üblicherweise ist der Brechungsindex η- ungefähr 1,5. Hieraus folgt:

An = 1,5 Δη.

Demgemäß ist festzustellen, daß die Änderung des Brechungs· index der Luft eine Änderung des relativen Brechungsindex zwischen dem Glasmaterial und Luft in einem Ausmaß hervorruft, das 1,5-mal so groß ist wie das Ausmaß der Änderung des Brechungsindex der Luft selbst. Wenn sich beispielsweise der Umgebungsluftdruck um 6,67 hPa (5 mmHg) ändert, ändert sich der Brechungsindex der Luft um ungefähr

1,8 χ 10 . Dies entspricht einer Änderung von 2,7 χ 10 des relativen Brechungsindex zwischen Glas und Luft und ferner einer Brennpunktversetzung von ungefähr 0,5 bis 1,5 pt (wobei die Versetzung in Abhängigkeit von den Eigenschaften des optischen Projektionssystems unterschiedlich ist). Hinsichtlich der Leistungsfähigkeit des Belichtungsgeräts kann ein derartiges Ausmaß der Brennpunkt- bzw. Brennebenenversetzung nicht außer Acht gelassen werden, was infolge ■■Q des Umstands offensichtlich ist, daß gemäß der vorstehenden Beschreibung die Tiefenschärfe im Bereich von +_ 0,9 /j m liegt.

Es wurde festgestellt, daß bei dem tatsächlichen Auftreten ,,- einer derartigen Änderung auch ein Vergrößerungsfehler bzw. eine Vergrößerungsabweichung bei der Projektion des Musters über das optische Projektionssystem auf die P lättchenoberfläche auftritt, üblicherweise werden die Halbleitervorrichtungen durch überlagern verschiedener Muster an dem „_n Ha Ib Leiterplättchen gebildet. Falls sich bei den verschiedenen Schaltungsmustern die Vergrößerung bei der Musterprojektion ändert, ist es schwierig, diese Schaltungsmuster an dem HaIbIeiterplättchen genau zu überlagern bzw. in Deckung zu bringen. Dies ergibt eine nachteilige V e r -

_nt- sch lecht erung der Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung. Ao

Gemäß der vorstehenden Beschreibung verursachen bei den Linsenprojektions-Belichtungsgeräten die Änderungen der Umgebungsbedingungen wie des Umgebungs luftdrucks, der Tem-

peratur, der Feuchtigkeit und dergleichen durch den Brenn-30

punktfehler und den Vergrößerungsfehler Unzuträglichkeiten. Herkömmlicherweise werden diese Fehler dadurch korrigiert, daß einmal in drei Tagen eine Probebelichtung vorgenommen wird und eine komplizierte Einstellung des Belichtungsgeräts ausgeführt wird, um eine optimale Aufzeichnung ob

der Muster auf das Halbleiterplättchen sicherzustellen.

In der japanischen Patentanmeldung Nr. 58-230578 vom 8. Dezember 1983 wurde vorgeschlagen, die Temperatur des optischen Projektionssystems zu messen und entsprechend der Änderung der Lage des Brennpunkts des optischen Projektionssystems den Abstand zwischen dem optischen Projektionssystem und der PlättchenoberfLache zu ändern.

Der Erfindung Liegt die Aufgabe zugrunde, zum Projizieren ,Q eines auf einem ersten Objekt gebiLdeten Musters über ein optisches System auf ein zweites Objekt eine Projektionseinrichtung zu schaffen, die unabhängig von irgendwelchen Änderungen der Umgebungsbedingungen wie des UmgebungsLuftdrucks, der Temperatur, der Feuchtigkeit und dergleichen

ic ein genaues Projizieren des Musters auf das zweite Objekt ο

e rmög Licht.

Ferner soLL die erfindungsgemäße Projektionseinrichtung ein genaues fortlaufendes Einstellen des zweiten Objekts

in den Schärfepunkt bzw. die Schärfeebene des optischen A U

Systems ermöglichen.

Weiterhin soLl es die erfindungsgemäße Projektionseinrichtung ermöglichen, den Vergrößerungsfaktor bei der Projekte, tion des Musters auf das zweite Objekt auf genaue und be-

ständige Weise zu korrigieren.

Zur Lösung der Aufgabe weist die erfindungsgemäße Projektionseinrichtung für das Projizieren eines auf einem ersten Objekt gebildeten Musters über ein optisches System auf ein zweites Objekt eine erste Meßeinrichtung für das Erfassen des Abstands zwischen einem Bezugspunkt des optischen Systems und dem zweiten Objekt und zum Erzeugen eines dem erfaßten Abstand entsprechenden AusgangssignaLs,

eine zweite Meßeinrichtung zum Erfassen von Umgebungsbeo ο

dingungen des optischen Systems, nämlich zum,.Erfassen von

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mindestens zwei der Umgebungsbedingungen Temperatur, Atmosphärendruck und Feuchtigkeit, und zum Erzeugen eines den erfaßten Umgebungsbedingungen entsprechenden Ausgangssigc nals, eine Einrichtung zum Ermitteln des Ausmaßes einer Änderung der Lage des Brennpunkts des optischen Systems aus dem AusgangssignaL der zweiten Meßeinrichtung und eine SteLLeinrichtung zum Einstellen des Abstands zwischen dem Bezugspunkt des optischen Systems und dem zweiten Objekt ,Q gemäß den Ausgangssignalen der ersten Meßeinrichtung und der Ermittlungseinrichtung auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die schematisch eine erfindungsgemäße Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 2 ist eine Blockdarstellung, die ein Beispiel für ein

Steuersystem der Projektionseinrichtung nach Fig. 1 zeigt.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die eine erfindungsgemäße Be I i chtungs-Pro j ekt i onsei nr i cht-ung ge-2b

maß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 4 ist eine Blockdarstellung, die ein Beispiel für ein Steuersystem der Projektionseinrichtung nach ^Mg- ^{3 Ze1gt}-

Bei jedem der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die erfindungsgemäße Projektionseinrichtung bei einem Belichtungsgerät für stufenweises und wiederholtes Belichten bei der Herstellung von Halbleitervorrich-35

tungen wie integrierten Schaltungen, integrierten Schal-

^DE

tungen hohen Integrationsgrads (LSI), integrierten Schaltungen sehr hohen Integrationsgrads (VLSI) und dergleichen eingesetzt, wobei in dem Belichtungsgerät ein auf einer

c Maske gebildetes Schaltungsmuster über ein optisches Linsensystem unter Verkleinerung auf ein Ha Ib Lei terplattchen projiziert wird, so daß das Schaltungsmuster auf das Plättchen gedruckt bzw. aufgezeichnet wird. In der folgenden Beschreibung bezüglich der Figuren 1 und 3 wird die Rich-

_ tung der optischen Achse des Linsenprojektionssystems als Z-Achsen-Richtung bezeichnet, die Richtung, die in einer zur optischen Achse des Linsenprojektionssystems senkrechten Ebene liegt und sich in der Zeichnung horizontal erstreckt, als X-Achsen-Richtung bezeichnet und die Richtung, die in dieser Ebene liegt und sich senkrecht zur Zeichnungs-ο

ebene erstreckt, als Y-Achsen-Richtung bezeichnet.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Be Iichtungs-Projektionseiηrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem

optischen Linsensystem 2 für das Projizieren eines auf ei-20

nem Netz bzw. einer Maske 1 gebildeten Schaltungsmusters zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen auf ein Halblei terp latte hen 4, auf dessen Oberfläche eine strahlenempfindliche Beschichtung aufgebracht ist. Das Linsensystem

2 wird von einem Tubus 3 gehalten. Zum Ermitteln des. Ab-25

stands zwischen dem Tubus 3 und der Oberfläche des Plättchens 4 dient eine Abstands-Sensoreinrichtung bzw. -Meßeinrichtung 5. Entsprechend dem Ausgangssignal der Abstands-Meßeinrichtung 5 wird das Plättchen 4 in der Richtung der

Z-Achse so bewegt, daß die Oberfläche des Plättchens 4 auto-30

matisch mit dem Brennpunkt bzw. der Brennebene des Linsensystems 2 in Übereinstimmung gebracht wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Abstands-Meßeinrichtung 5 Luft-Mikrometer auf, bei denen aus einer Düse Luft unter

konstantem Druck ausgestoßen wird und die Entfernung bzw. 35

der Abstand zwischen einem Objekt und einem Kopfende der

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Düse aus dem Gegendruck während des Luftausstoßes ermittelt wird. Mit 6 sind diese Kopfenden der Abstandsmeßdüsen bezeichnet, die als eine Einheit mit dem Tubus 3 gestaltet c sind. Mit 7 ist eine Nu 11koordinate der Abstands-Meßeinrichtung 5 , nämlich eine Bezugsebene bezeichnet, die eine fiktive Ebene ist. Mit 8 ist die optische Achse des Linsensystems 2 bezeichnet, das mehrere Linsenelemente aufweist.

-,Q Die Fig. 2 zeigt schematisch das Steuersystem der Projektionseinrichtung nach Fig. 1. Ein Atmosphären- bzw. Luftdruckfühler 11, ein Temperaturfühler 12 und ein Feuchtefühler 13 erfassen die Llmgebungsbedingungen der Einrichtung nach Fig. 1. Die Ausgangssignale dieser Fühler werden

_1R einem Mikroprozessor 15 zugeführt. Ferner ist an den Mikroprozessor 15 auch der Abstandsfühler bzw. die Abstands-Meßei nri chtung 5 angeschlossen. Der Mikroprozessor 15 ist mit einer Z-Achsen-Ste I Leinheit 16 verbunden, die entsprechend einem aus dem Mikroprozessor 15 zugeführten Ausgangs-

signal das Plättchen 4 in der Richtung der Z-Achse ver- A U

stellt. Der Mikroprozessor 15 berechnet aus den Ausgangssignalen des Luftdruckfühlers 11, des Temperaturfühlers und des Feuchtefühlers 13 das Ausmaß der Abweichung der Brennebene des Linsensystems 2 gegenüber der Nu 11 koordina-_O1_ te 7 der Abstands-Meßei nri chtung sowie aus dem Ausga-ngssignal der Abstands-Meßeinrichtung 5 den Abstand zwischen der Nu I Lkoordinate 7 der Abstands-Meßeinrichtung und der Oberfläche des Plättchens 4. Nach der Korrektur des berechneten Abstands um eine der Abweichung entsprechende Größe

füh'rt der Mikroprozessor 15 der Z-Achsen-St e I Lei nhei t 16 30

ein Signal über das Ausmaß einer Verstellung in der Richtung der Z-Achse zu.

Im Betrieb tritt das von einer nicht gezeigten Lichtquelle

abgegebene Licht durch die Maske 1 hindurch und in das 35

Linsensystem 2 ein. Durch das Linsensystem 2 wird das Schal-

tungsmuster der Maske 1 auf der Brennebene des Linsensystems 2 abgebildet- Mit der Abstands-Meßeinrichtung 5 wird der Gegendruck der aus dem Kopfende 6 der jeweiligen Luftig düse ausgestoßenen Luft erfaßt. Aufgrund des erfaßten Gegendrucks berechnet der Mikroprozessor 15 nach einem vorbestimmten Programm den Abstand zwischen der Nullkoordinate 7 der Abstands-Meßeinrichtung und der Oberfläche des Plättchens 4, der nachfolgend als "Versetzungsauslesewert" ,Q bezeichnet wird, und betreibt die Stelleinheit 16 zum Bewegen des Plättchens 4 in der Richtung der Z-Achse so, daß der VersetzungsausIesewert gleich einem vorbestimmten Wert wird.

p. In der Abstands-Meßei nri chtung 5 wird ein Versetzungswert eingestellt, der die Nu 11koordinate 7 darstellt und der üblicherweise so festgelegt wird, daß die Lage des Brennpunkts bzw. der Brennebene des Linsensystems 2 unter vorbestimmten Bedingungen mit der Nullkoordinate 7 der Abstands-

Meßeinrichtung übereinstimmt. Daher wird nach dem Abschluß Λ U

der automatischen Scharfeinstellung normalerweise die Oberfläche des Plättchens 4 auf die Nullkoordinate 7 der Abstands-Meßei nr i chtung eingestellt sein.

Falls die Brennebene des Linsensystems 2 genau mit-der NuIl-2b

koordinate 7 der Abstands-Meßeinrichtung übereinstimmt, wird durch den vorstehend erläuterten Vorgang die Oberfläche des Plättchens 4 auf die Brennebene des Linsensystems 2 eingestellt. Falls sich jedoch die Umgebungsbedingungen

wie der Umgebungsluftdruck, die Temperatur und die Feuch-30

tigkeit ändern, ändert sich auf die vorangehend beschriebene Weise die Brennebene des Linsensystems 2. Daher würde in einem solchen Fall unabhängig von dem konstanten Versetzungswert die Oberfläche des Plättchens 4 nicht mehr

mit der Brennebene des Linsensystems 2 zusammenfallen. 35

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Bei dem beschriebenen AusführungsbeispieL sind der Luftdruckfühler 11, der TemperaturfühLer 12 und der FeuchtefühLer 13 vorgesehen, so daß durch den Mikroprozessor 15 (- das dem Ausmaß der Änderungen des Luftdrucks, der Temperatur und/oder der Feuchtigkeit entsprechende Ausmaß der Brennebenenabweichung berechnet wird, um das Ausmaß der Bewegung des Plättchens 4 in der Richtung der Z-Achse zu korrigieren. Wenn man die auf den Änderungen des Luftdrucks, ,Q der Temperatur bzw. der Feuchtigkeit beruhenden Brennebenen-Versetzungen mit Az_n, Δζ_τ bzw. Δ Z_u bezeichnet, kann die

r I rl

gesamte Brennebenen-Abweichung ΔΖ . ausgedrückt werden

durch:
^ÄZd ^{= ΔΖ}Ρ ^{+ ΔΖ}Τ ^{+ ΔΖ}Η --·⁽³⁾

Δ*ρ = K₁-Ap
ΔΖ_Τ = K₂ . ΔΤ
ΔΖ_Η = K₃-AH

wobei mit ΔΡ, ΔΤ und ^\Η jeweils die Änderungen des Luftdrucks, der Temperatur bzw. der Feuchtigkeit bezeichnet sind und K,, K_? und K, jeweils Konstanten sind. Diese Konstanten K₁, K_? und K, können zwar durch Berechnungen ermittelt werden, jedoch ist es praktischer, sie durch Versuche zu ermitteln. Ferner wird gemäß den vorstehenden Gleichungen die Brennebenen-Abwei chung /\.Z , als lineare Funktion bzw. Funktion erster Ordnung von AP, ΔΤ und AH erfaßt; theoretisch können jedoch Auswirkungen von Gliedern zweiter oder höherer Ordnung vorliegen. Die Erfassung mittels der Gleichungen erster Ordnung ist jedoch ausreichend, da in der Praxis die Werte für ΔΡ, ΔΤ und ΔΗ sehr klein sind.

Der Mikroprozessor 15 ermittelt einen Korrekturwert in bezug auf den Versetzungswert in der Weise, daß die berechnete Brennebenen-Abweichung kompensiert wird, und betreibt die Z-Achsen-SteL Leinheit 16 zu einer derartigen Bewegung

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des Plättchens 4 in der Richtung der Z-Achse, daß der Versetzungsauslesewert gleich dem Korrekturwert wird. Der mittels der Abstands-Meßeinrichtung 5 erfaßte Versetzungsaus-[-lesewert wird dem Mikroprozessor 15 zugeführt. Der Mikroprozessor 15 steuert dann fortlaufend die Z-Achsen-SteLL-einheit 16 an, bis die Differenz zwischen dem Versetzungsauslesewert und dem Korrekturwert gleich einem zulässigen Grenzwert oder kleiner wird. Bei der erfindungsgemäßen Be_n I ichtungs-Projektionseinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird zugleich mit diesen automatischen Scharfeinste I L vorgängen das Plättchen 4 mittels eines nicht gezeigten Mechanismus schrittweise in Richtung der X-Achse und der Y-Achse bewegt und mittels einer nicht gezeigten Licht-P-quelle das Plättchen 4 unter Verkleinerung mit dem Muster der Maske 1 belichtet.

Anhand der Figuren 3 und 4 wird nun eine erfindungsgemäße Projektionseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß entsprechend den erfaßten Änderungen der Umgebungsbedingungen sowohl Vergrößerungsfehler als auch Brennpunkt- bzw. Brennebenenfehler korrigiert werden. Bei diesem zweiten

Ausführungsbeispiel sind den Elementen des ersten Ausfüh-25

rungsbeispieIs entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Nach Fig. 3 weist die Be Iichtungs-Projektionseinrichtung

ein optisches Belichtungssystem 21 zum Bestrahlen einer 30

Maske 1 mit Licht aus einer nicht gezeigten Lichtquelle auf.

Bei dieser Bestrahlung wird ein auf der Maske 1 gebildetes Schaltungsmuster über ein optisches Linsensystem 2 unter Verkleinerung auf ein Halbleiterplättchen 4 projiziert,

so daß das Schaltungsmuster unter Verkleinerung auf dem 35

Plättchen 4 aufgezeichnet wird. Ferner weist die Einrich-

tung ein Richtmikroskop 22 für das Beobachten einer Lageabweichung zwischen der Maske 1 und dem Plättchen 4 in der XY-Ebene, einen Maskenträger 23 zum Halten der Maske 1, einen HaltesockeL 24 zum Hatten des Linsensystems 2 mittels eines Tubus und einen Plättchentrager 28 zur Halterung des Plättchens 4 auf. Der Plättchenträger 28 ist mit einer piezoelektrischen Vorrichtung 27 zum Einstellen des Plättchens 4 in der Richtung der Z-Achse und mit einer (nicht

, « gezeigten) Θ-SteL Leinheit für das Einstellen des Ptättchens 4 in der Winkellage um die optische Achse des Linsensystems 2 bzw. Z-Achse herum ausgestattet. Ferner enthält die Einrichtung einen Motor 30 und einen XY-Tisch 31 zum Halten des Plättchenträgers 28. Die Lage des Plättchens 4 wird in ρ- der Richtung der X-Achse durch die Drehung des Motors 30 eingestellt, während sie in der Richtung der Y-Achse durch die Drehung eines (nicht gezeigten) weiteren Motors eingestellt wird. Mit 32 ist eine Bodengrundplatte zum Tragen des ganzen Geräts bezeichnet.

Eine Laser Iichtque I Le 33 erzeugt einen Laserstrahl LB geeigneter Wellenlänge, der auf ein Interferometer 34 gerichtet wird, das einen nicht gezeigten Strahlenteiler und einen nicht gezeigten BezugsrefLektor enthält. Mit 35 ist

_OI- ein fest an dem XY-Tisch 31 angebrachter Meßref lekt-or be-Zo

zeichnet, mit 36 ist ein Empfänger für das Erfassen von Änderungen der Stärke des über das Interferometer 34 übertragenen Laserstrahls bezeichnet und mit 37 ist eine Meßeinheit zum Messen des Ausmaßes der Bewegung des Meßreflek-

tors 35 und damit des XY-Tisches 31 in der Richtung der X-30

Achse aufgrund der AusgangssignaLe des Empfängers 36, eines LuftdruckfühLers 11, eines Feuchtefühlers 13 und eines Temperaturfühlers 40 bezeichnet. Aus diesen Elementen 33 bis 37 ist ein bekanntes Laser-Präzisionsmeßsystem gebildet.

Obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, weist das Ge-35

rät ein weiteres Laser-Präzisionsmeßsystem zum Messen des

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Ausmaßes der Bewegung des XY-Tisches 31 in der Richtung der Y-Achse auf.

Es wird nun kurz das Prinzip der Laser-Präzisionsmessung erläutert. Der von der Laser LichtqueLLe 33 abgegebene La~ serstraht wird mittels des Strahlenteilers, der ein Teil des Interferometers 34 ist, in zwei Strahlen aufgeteilt. Einer der Teilstrahlen wird auf den Meßreflektor 35 gerichjQ tet, während der andere auf den Bezugsreflektor gerichtet wird, der ein weiterer Teil des Interferometers 34 ist. Diese Teilstrahlen werden nach der Reflexion an den jeweiligen Reflektoren wieder in den Strahlenteiler so zusammengesetzt, daß entsprechend dem Phasenunterschied zwi-

,_c sehen den reflektierten Strahlen eine Interferenz entb

steht. Bei jeder Bewegung des Meßreflektors 35 um eine Strecke, die der Hälfte der Wellenlänge des Laserstrahls entspricht, tritt ein Phasenunterschied von 360 auf. Daher wird bei jeder Bewegung des Meßreflektors 35 um eine ^_n der halben Laserstrahl-Wellenlänge entsprechende Strecke die Lichtstärke des Laserstrahls aus dem Interferometer abwechselnd größer und geringer. Dies bedeutet, daß ein Zyklus der Lichtstärkenänderung eine Bewegung des Meßreflektors 35 um eine Strecke anzeigt, die der halben Laser-„P-strahl-Wellenlänge entspricht. Wenn die genaue Wellenlänge des Laserstrahls bekannt ist, ist es daher möglich, durch das Zählen der Anzahl von Lichtstärkeänderungen mittels des Empfängers 36 das Ausmaß der Bewegung des Meßreflektors 35 zu messen.

Obwohl die Wellenlänge des Laserstrahls in Vakuum unveränderbar ist, wird sie in Luft mit einer Steigerung des Brechungsindex , der Luft kürzer, wobei der Brechungsindex sich durch Änderungen der Temperatur, des Luftdrucks und

der Feuchtigkeit ändert. Wenn bei diesem Ausführungsbei-35

spiel das Ausmaß der Bewegung des XY-Tisches 31 mittels

^{DE 45}3⁷447488

der Meßeinheit 37 aLs Produkt aus der halben WeLLenlänge des Laserstrahls LB und der Anzahl der mittels des Empfängers 36 erfaßten Lichtstärkeänderungen gemessen wird, wird der in der Meßeinheit 37 eingestellte Wert der halben Wellenlänge des Laserstrahls LB entsprechend mittels des Luftdruckfühlers 11, des Feuchtefühlers 13 und des Temperaturfühlers 40 erfaßten Abweichungen des Luftdrucks, der Feuchtigkeit und der Temperatur von Bezugswerten korrigiert.

Eine Abdeckung 42 dient zum im wesentlichen dichten Abschließen des Raums zwischen dem Maskenträger 23 und dem Haltesockel 24. In dem Raum innerhalb der Abdeckung 42 befindet sich der Hauptteil des Linsensystems 2. Eine Tempe-

, ,- ratu r rege Lei nhe i t 43 dient zum Regeln der Temperatur in dem durch die Abdeckung 42 abgegrenzten Raum. Die Temperaturregeleinheit 43 gibt in den Raum innerhalb der Abdeckung über einen Kanal 44 einen Strom gekühlter oder erwärmter Luft in der Weise ab, daß innerhalb der Abdeckung 42 eine

_on erwünschte Temperatur aufrechterhalten wird. Die Temperatur

innerhalb der Abdeckung 42 wird mittels eines Temperaturfühlers 12 erfaßt. Eine weitere Abdeckung 45 dient dazu, den Raum zwischen dem Halteträger 24 und der Bodengrundplatte 32 im wesentlichen dichtend abzuschließen. In dem _OI_ Raum innerhalb der Abdeckung 45 befinden sich mindestens eine Abstands-Meßeinrichtung 5, ein Teil des Linsensystems 2, der Plättchentrager 28, der XY-Tisch 31, der Motor 30, das Interferometer 34, der Meßreflektor 35 und der Temperaturfühler 40. Eine Klimatisiereinheit 46 dient zum Regeln

der Temperatur innerhalb der Abdeckung 45. Auf gleichar-30

tige Weise wie die Temperaturrege Leinheit 43 ist die Klimatisiereinheit 46 so gestaltet, daß sie über einen Kanal in die Abdeckung 45 einen Strom gekühlter oder erwärmter Luft Liefert.

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Die Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Steuersystem der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung. Das System enthält einen Mikroprozessor 15 zum Steuern der g Betriebsvorgänge der Einrichtung mittels verschiedener einprogrammierter Routinen. Außer einer Hauptroutine sind in dem Mikroprozessor 15 eine X-Achsen-Einstellroutine, eine Y-Achsen-Einste11routine, eine Z-Achsen-Einste11 routine, eine Korrekturgrößen-Berechnungsroutine und so weiter ein- Q programmiert, die durch Befehle aus der Hauptroutine abgerufen werden. Die X-Achsen-Einste11 routine und die Y-Achsen-Ei ns te 11 routine dienen zur Lageeinstellung des Plättchens 4 in der XY-Ebene mittels des XY-Tisches 31. Andererseits dient die Z-Achsen-EinstelI routine zur Lageeinstel-P-lung des Plättchens 4 in der Richtung der Z-Achse mittels des P I ättchenträgers 28. Ein Bezugs-Atmosphärendruck Po, eine Bezugs-Temperatur To2 und eine Bezugsfeuchtigkeit Ho werden an einer an der Einrichtung von außen bedienbaren Bezugsinformations-EinsteI Leinheit 50 eingestellt, aus der

die diesen Bezugswerten entsprechenden Signale für die Kor- Δ (J

rekturberechnungsroutine zugeführt werden. Ferner werden mittels des Luftdruckfühlers 11 ein Umgebungsluftdruck P, mittels des Temperaturfühlers 12 eine Umgebungstemperatur T_? und mittels des Feuchtefühlers 13 eine Umgebungsfeuchtigkeit H erfaßt, wobei die diesen Umgebungsbedingungen 25

entsprechenden Signale der Korrekturberechnungsroutine zugeführt werden. Aus den den Bezugswerten entsprechenden Signalen der Bezugsinformations-EinsteI Leinheit 50 und den den Umgebungsbedingungen entsprechenden Signalen der Fühler 11 bis 13 werden in der Korrekturberechnungsroutine

ein Wert ΔΖ , zur Z-Achsen-EinsteIIkorrektur und ein Wert d

ΔΤ , zur Temperaturkorrektur berechnet, um damit irgendwelche Brennebenenfehler und Vergrößerungsfehler zu korrigieren, die durch Änderungen der Umgebungsbedingungen verursacht werden.

Die Einrichtung nach Fig. 3 ist so gestaltet, daß dann, wenn der Druck P, die Temperatur T_? und die Feuchtigkeit H gLeich dem Bezugs-Atmosphärendruck Po, der Bezugs-Temperac tür To2 bzw. der Bezugs-Feuchtigkeit Ho sind, die Brennebene des Linsensystems 2 mit der Ursprungskoordinate der Abstands-Meßeinrichtung 5 (gemäß Fig. 1) übereinstimmt und bei der Projektion des Musters der Maske 1 über das Linsensystem 2 auf das Plättchen 4 der Vergrößerungsfaktor genau ·. Q ein erwünschtes Verhältnis wie beispielsweise 5:1 ergibt. Zum Wählen einer Umgebungstemperatur T₁ innerhalb der Abdeckung 42 wird an der Einstelleinheit 50 eine weitere Bezugs-Temperatur To1 eingestellt.

,ρ- Wie aus der vorstehend angeführten Gleichung (3) ersichtlich ist, kann das Ausmaß ΔΖ , der Z-Achsen-Einste11 korrektur bei der Korrekturberechnungsroutine in dem Mikroprozessor 15 durch:

AZ_d = K₁ . ΔΤ + K₂ . ΔΡ + K₃ . ΔΗ ...(4) ^{ΔΤ = T}2 - ^To2
Δ Ρ = P-Po

ΔΗ = H-Ho

angegeben werden, wobei ΔΤ, /\P und ΔΗ jeweils die Abweichungen der Umgebungsbedingungen von den Bezugsbedingun- nc gen sind und K^, K_? und K, Konstanten sind. Falls di-e Abstands-Meßeinrichtung 5 Luft-Mikrometer enthält, können diese Konstanten im Hinblick auf die Änderungen der optischen Eigenschaften und die Änderungen der Ausgangssignale der Abstands-Meßeinrichtung 5 entsprechend den Änderungen _n der Umgebungsbedingungen festgelegt werden. In der Praxis werden jedoch gemäß der vorangehenden Beschreibung diese Konstanten vorzugsweise durch Versuche ermittelt.

Auf gleichartige Weise wie der Korrekturwert Δ Z . kann das Ausmaß der Änderung der Projektionsvergrößerung, nämlich

ein Vergrößerungsfehler ΔΒ unter Verwendung der Abwei-

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chungen ΔΤ, ΔΡ und ΔΗ folgendermaßen ermittelt werden:

Aß = k₁ . ΔΤ + k₂ . ΔΡ + k₃ . ΔΗ ...(5)

Daher kann unabhängig von irgendwelchen Umgebungsänderungen die Projektionsvergrößerung konstant gehalten werden, solange folgende Bedingung erfüllt wird:

/iß = k₁ . ΔΤ + k₂ . ΔΡ + k₃ . ΔΗ = 0 Daher wird in der Korrekturberechnungsroutine ein Temperaturkorrektur-Wert ΔΤ , nach folgender Gleichung berechnet:

Δ T_d = -Ck₂Zk₁). ΔΡ - (kj/k^.AH = K₄. ΔΡ + K₅-AH ..(6)

wobei k,., k_? und k. Konstanten sind, die durch die den Umgebungsänderungen entsprechenden Änderungen der optischen Eigenschaften bestimmt sind. Gleichermaßen wie die vorangehend genannten Konstanten K₁, Kp und K, werden diese Konstanten K₁, kp und k, vorzugsweise durch Versuche ermittelt.

Das mit der Korrekturberechnungsroutine ermittelte Ausmaß

Az, der Z-Achsen-EinsteIIkorrektur wird bei der Z-Achsend

Einste 11 routine verwendet. Dementsprechend wird bei der Z-Achsen-Einste 11 routine ein Befehlssignal abgegeben, das eine Stelle bestimmt, die von der Nu 11 koordinate 7 der Abstands-Meßeinrichtung Cnach Fig. 1) in der Richtung der Z-Achse um eine Strecke ΛΖ, versetzt ist. Andererseits führt

die Abstands-Meßeinrichtung 5 dem Mikroprozessor 15 ein Signal zu, das einen Abstand Zs von der Nu 11koordinate 7 der Abstands-Meßeinrichtung 5 zu der Oberfläche des Plättchens 4 angibt. Der Mikroprozessor 15 vergleicht das Korrekturausmaß ΔΖ , aus der Z-Achsen-Einste11 routine mit dem

Abstand Zs aus der Abstands-Meßeinrichtung 5 und führt ein der Differenz zwischen diesen entsprechendes Signal einer Z-Achsen-Eins te Ilungs-Steuereinheit bzw. Z~Steuereinheit zu. Entsprechend der Differenz führt die Z-Steuereinheit

der piezoelektrischen Vorrichtung 27 ein das Ausmaß der Bewegung des Plättchens 4 anzeigendes Signal Z . zu, um dadurch das Plättchen 4 an dem P I ä11chenträger 28 um eine r der Größe Z . entsprechende Strecke zu bewegen. Durch diesen Vorgang wird der Abstand Zs von der Nullkoordinate 7 zur Oberfläche des Plättchens 4 gleich der Korrekturgröße ΛΖ ,. Wenn dies erreicht ist, befiehlt die Z-St euere i nhei t 26 das Beenden der Bewegung des Plättchens 4 in der Ri c h -

, _n tung der Z-Achse. Dadurch wird die Oberfläche des Plättchens 4 auf genaue Weise mit der Brennebene des Linsensystems 2 ausgefluchtet, die durch die gerade bestehende Umgebungstemperatur Tp, den gerade bestehenden Umgebungsdruck P und die gerade bestehende Umgebungsfeuchtigkeit H innerhalb der Abdeckung 42 bestimmt ist. Die Z-Steuoreinheit 26,

die piezoelektrische Vorrichtung 27 und der Plättchentrager 28 bilden daher die Z-Achsen-Ste I leinheit 16.

Andererseits wird in dem Mikroprozessor 15 die bei der Korrekturberechnungsroutine ermittelte Temperatur korrekturgröße ZiT, mit der an der Einstelleinheit 50 eingestellten Bezugstemperatur To2 addiert, so daß der Mikroprozessor 15 an einen Subtrahierer eine Befehlstemperatur Td (=Το2+ΔΤ.) abgibt. Der Subtrahierer 51 vergleicht die mittels des Temperaturfühlers 12 erfaßte Umgebungstemperatur T₀ innerhalb <-

der Abdeckung 42 mit der Befehlstemperatur Td und führt ein der Differenz zwischen diesen Temperaturen entsprechendes Signal einer Klimatisierungs-Steuereinheit 52 zu. Entsprechend diesem Differenzsignal steuert die Steuereinheit 52 eine Klimatisiervorrichtung 53 zum Kühlen oder Erwärmen eines über den Kanal 44 in die Abdeckung 42 geleiteten Luftstroms in der Weise, daß die Differenz zwischen der Umgebungstemperatur T-, und der befohlenen Temperatur Td zu "0" wird. Durch diesen Vorgang wird die Temperatur T₀ innerhalb der Abdeckung 42 gleich der befohlenen Tempe- <-

ratur Td. Infolgedessen wird der durch die Änderungen des

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Umgebungsdrucks P und der Umgebungsfeuchtigkeit H verursachte Vergrößerungsfehler des Pro jektions-Linsensystems korrigiert. Der Subtrahierer 51, die KLimatisierungs-Steuereinheit 52 und die Klimatisiervorrichtung 53 bilden daher die Temperatur rege Leinheit 43.

Außer diesen Feh I erkorrekturvorgängen wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Belichtungsvorgang durch Pro-

^q jizieren des Schaltungsmusters der Maske 1 über das Linsensystem 2 auf das Plättchen 4 ausgeführt. Dieser Belichtungsvorgang wird unter schrittweisem Bewegen des Plättchens 4 mittels des XY-Tisches 31 wiederholt. Die X-Achsen-Einstellroutine und die Y-Achsen-Einste11 routine des Mikroprozes-

, c sors 15 dienen zum Steuern der schrittweisen Bewegung des Plättchens 4, welche abwechselnd mit dem Belichtungsvorgang wiederholt wird. Da die Vorgänge für das schrittweise Bewegen des Plättchens 4 in der Richtung der X-Achse entsprechend der X-Achsen-Einste 11 routine im wesentlichen die

_nn gleichen wie diejenigen bei dem schrittweisen Bewegen des Plättchens 4 in der Richtung der Y-Achse entsprechend der Y-Achsen-Einste11 routine sind, wird im folgenden zur Vereinfachung nur der Ablauf der X-Achsen-Einste11 routine beschrieben.

Wenn die Belichtung eines Bereichs eines Plättchens 4 abgeschlossen ist, wird bei der X-Achsen-Einste11 routine ein derartiges Ausmaß der Bewegung des Plättchens 4 befohlen, daß ein weiterer Bereich des Plättchens 4 mit dem Projek-

_Qn tionsbereich des Linsensystems 2 ausgerichtet wird. Der

Mikroprozessor 15 vergleicht diese befohlene Bewegungsstrecke mit der mittels der Meßeinheit 37 gemessenen tatsächlichen Bewegungsstrecke des XY-Tisches 31 und gibt an eine X-Achsen-EinsteI lungs- bzw. X-Steuereinheit 29 ein

der Differenz zwischen den Strecken entsprechendes Signal do

ab. Gemäß dieser Differenz erzeugt die X-Steuereinheit 29

ein Signal, das einer erforderlichen Bewegungsstrecke Xd entspricht, und legt dieses Signal an den Motor 30 an, um damit den Antrieb des Motors zu steuern. Dadurch wird mit dem XY-Tisch 31 das Plättchen 4 in der Richtung der X-Achse bewegt. Sobald sich der XY-Tisch 31 in der Richtung der X-Achse bewegt, bewegt sich mit diesem zusammen der Meßreflektor 35. Bei jeder Bewegung des Meßreflektors 35 um eine Strecke, die der halben Wellenlänge des von der , _n Laser Iichtque11e 33 abgegebenen Laserstrahls LB entspricht, tritt in den» Interferometer 34 eine Interferenz auf, so daß sich dementsprechend die Lichtstärke des auf den Empfänger 36 fallenden Lichts ändert. Bei jedem Auftreten der Lichtstärkeänderung gibt der Empfänger 36 an die Meßein-

T,- heit 37 ein Meßsignal Xr ab. Daraufhin erzeugt die Meßeinio

heit 37 ein Bewegungsstrecken-Signal Xs, welches dem Produkt aus der Anzahl der Lichtstärkeänderungen und dem Wert entspricht, der in der Meßeinheit 37 als halbe Wellenlänge des Laserstrahls LB eingestellt wurde. Dieser Vorgang wird _o fortgesetzt, bis die von der Meßeinheit 37 gemeldete Bewegungsstrecke Xs gleich der durch die X-Achsen-Einstellroutine bestimmten So L l-Bewegungsst recke wird, wobei dann das Ausgangssignal Xd der X-Steuereinheit 29 zu "0" wird.

Die Wellenlänge des Laserstrahls LB ändert sich gemäß der vorangehenden Beschreibung mit einer auf irgendwelchen Änderungen der Umgebungsbedingungen beruhenden Änderung des Brechungsindex der Luft. Im Hinblick darauf ist das System bei der erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung so gestal-

tet, daß zur Korrektur des in der Meßeinheit 37 als halbe 30

Wellenlänge des Laserstrahls LB eingestellten Werts die Meßeinheit 37 verschiedenerlei Informationen empfängt, wie die Information über die Umgebungstemperatur T₁ innerhalb der Abdeckung 45 aus dem Temperaturfühler 40, den Umge-

bungsdruck P aus dem Luftdruckfühler 11 und die Umgebungs-35

feuchtigkeit H aus dem Feuchtefühler 13. Die von diesen

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FühLern 40, 11 und 13 abgegebenen Signale über die Umgebungsbedingungen werden auch einer (nicht gezeigten) entsprechenden Meßeinheit für die Y-Achsen-EinsteLI routine zugefüh rt.

Ein Signal Ts1, das der mittels des Temperaturfühlers 40 erfaßten Umgebungstemperatur T. innerhalb der Abdeckung 45 entspricht, wird einem Subtrahierer 54 zugeführt. Der Sub-

,Q trahierer 54 vergleicht die Umgebungstemperatur T₁ mit der an der Einstelleinheit 50 eingestellten Bezugs-Temperatur To1 und erzeugt ein der Differenz zwischen den Temperaturen entsprechendes Signal. Dieses Signal wird an eine Klimatisierungs-Steuereinheit 55 angelegt, welche entsprechend der

p. Differenz eine Klimatisiervorrichtung 56 steuert, um einen über den Kanal 47 in die Abdeckung 45 eingeleiteten Luftstrom derart zu kühlen oder zu erwärmen, daß die Umgebungstemperatur T₁ innerhalb der Abdeckung 45 gleich der Bezugs-Temperatur To1 wird. Auf diese Weise bilden der Subtrahie-

_on rer 54, die Klimatisierungs-Steuereinheit 55 und die KLi- A U

matisiervorrichtung 56 die Klimatisiereinheit 46. In der schematischen Darstellung in Fig. 4 sind mit Ps, Ts2, Hs bzw. Ts1 jeweils die Meßsignale aus den Fühlern 11, 12, 13 bzw. 40 bezeichnet.

Für die erfindungsgemäße Projektionseinrichtung besteht keine Einschränkung auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele, so daß verschiedenerlei Abwandlungen möglich sind. Beispielsweise können die bei dem beschriebenen Ausfüh-

rungsbeispieL als Abstands-Meßeinrichtung verwendeten Luft-3Q

Mikrometer durch berührungslose elektrische Mikrometer ersetzt werden. Alternativ kann ein geeignetes optisches Meßsystem unter Anwendung von Laserstrahlabtastung oder Fernsehbildverarbeitung eingesetzt werden.

Während bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Korrekturgröße ^Z, für die Z-Ach sen~Ei ns t e L-Lung und die Korrekturgröße ^iT , für die Temperatur durch κ vorbestimmte Berechnungen ermittelt werden, kann andererseits das System derart gestaltet werden, daß diese den Umgebungsbedingungen wie dem Luftdruck, der Temperatur, der Feuchtigkeit und dergleichen entsprechenden Korrekturgrößen vorbereitend in einen Speicher eingespeichert wer-IQ den und die jeweilige Korrekturgröße unter Benutzung der Informationen über die Umgebungsbedingungen ausgelesen wird.

Da rüberhinaus besteht für die erfindungsgemäßge Projek-, ,- t i onsei nr i c ht ung keine Einschränkung auf die Anwendung in einem Halbleiterplättchen-Belichtungsgerät. Beispielsweise ist die erfindungsgemäße Projektionseinrichtung auch bei anderen Musterübertragungsgeräten wie Hologramm-Herstellungsgeräten, Kopiergeräten und dergleichen anwendbar.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird erfindungsgemäß

die Soll-Lage der Musterübertragungsebene wie der HalbleiterpIä11chen-Oberf I äche und/oder die Projektionsvergrößerung entsprechend Änderungen des Atmosphärendrucks, der „p. Temperatur und/oder Feuchtigkeit korrigiert. Dadurch- wird sichergestellt, daß unabhängig von irgendwelchen Änderungen des Luftdrucks, der Temperatur und/oder der Feuchtigkeit die Musterübertragungsebene immer mit der Schärfeebene des optischen Projektionssystems übereinstimmt und das _n Muster immer in richtiger Vergrößerung auf die Musterübertragungsfläche projiziert wird.

Es wird eine Projektionseinrichtung zum Projizieren eines auf einer Maske gebildeten Schaltungsmusters über ein optisches System auf ein HaIbIeiterplättchen angegeben. Es werden die Umgebungsbedingungen der Einrichtung wie der

-^:2S~^: ■ DE.A517 -. - . _ . _{Λ A}

Luftdruck, die Temperatur und die Feuchtigkeit gemessen; aufgrund der Meßergebnisse werden irgendwelche Scharfeinst e I L ungsf eh I e r und Vergrößerungsfeh I er bei der Projeki^ tion des Musters auf das Ha Lb L ei te rp L ät te hen korrigiert.

- Leerseite -

Claims

IIEDTKE - DÜHLING "IViHME r URUP-E

Vertretet beim EPA

r\ /"* -' ^: Ö :.-- *-■' ^: Dipl.-Ing. H.Tiedtke

Pellmann - Grams* ötruif Ä

. α Bowing

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe

3447488 Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach J 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89-537377 cable: Germaniapatent h

27. Dezember DE 4517

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Projizieren eines auf einem ersten Objekt gebildeten Musters über ein optisches System auf ein zweites Objekt, gekennzeichnet durch eine erste Meßeinrichtung (5) zum Erfassen des Abstands zwischen einem Bezugspunkt des optischen Systems (2) und dem zweiten Objekt (4) und zum Erzeugen eines dem erfaßten Abstand entsprechenden AusgangssignaLs, eine zweite Meßeinrichtung (11 bis 13, 40) zum Erfassen der Umgebungsbedingungen des optischen Systems, wobei die zweite Meßeinrichtung von den Umgebungsbedingungen Temperatur, Luftdruck und Feuchtigkeit mindestens zwei erfaßt und ein den erfaßten Umgebungsbedingungen entsprechendes AusgangssignaL erzeugt, eine ErmittLungseinrichtung (15) zum Ermitteln des Ausmaßes einer Lageänderung des Brennpunkts des optischen Systems aus dem Ausgangssignal der zweiten Meßeinrichtung und eine Einstelleinrichtung (16) zum Einstellen des Abstands zwischen dem Bezugspunkt des optischen Systems und dem zweiten Objekt gemäß den Ausgangssignalen der ersten Meßeinrichtung und der Ermittlungseinrichtung.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine KonstanthaIteeinrichtung (43) zum Aufrechterhalten eines konstanten Werts der Vergrößerung des optischen System: (2) bei dem Projizieren des Musters.

A/25

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Bayer Vereinsbank (München) Kto. 508 941 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Konstantha L teeinrichtung eine Temperatur rege Leinrichtung (43) zum Regeln der Umgebungstemperatur des optier sehen Systems (2) aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturrege Leinrichtung (43) eine Umgebungstemperatur des optischen Systems (2) hervorruft, die eine Kor-

,Λ rektur eines durch eine Luftdruckänderung und/oder Feuchteänderung verursachten Vergrößerungsfeh Le rs bewirkt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung (11 bis 13, 40)

p. die mittels der Tempe raturrege Lei η ri chtung (43) geregelte Umgebungstemperatur des optischen Systems (2) erfaßt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (2) mehrere Linsenkomponenten enthält.

7. Einrichtung zum Projizieren eines auf einem ersten Objekt gebildeten Musters über ein optisches System auf ein zweites Objekt, gekennzeichnet durch eine erste Meßeinrichtung (5) zum Erfassen der Lagebeziehung zwischen

dem optischen System (2) und dem zweiten Objekt (4) in der Richtung der optischen Achse (8) des optischen Systems, eine zweite Meßeinrichtung (33 bis 37) zum Erfassen der Lagebeziehung zwischen dem optischen System und dem zweiten

Objekt in einer zur optischen Achse des optischen Systems 30

senkrechten Ebene, eine dritte Meßeinrichtung (11 bis 13,

40) zum Erfassen von Umgebungsbedingungen der Projektionseinrichtung, eine erste SteLLeinrichtung (16) zum Einstellen der Lagebeziehung zwischen dem optischen System und

dem zweiten Objekt in der Richtung der optischen Achse des 35

optischen Systems, wobei die erste Ste I Leinrichtung durch

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AusgangssignaLe der ersten und der dritten Meßeinrichtung steuerbar ist, und eine zweite SteL Leinrichtung (28 bis 31) zum EinsteLLen der Lagebeziehung zwischen dem optischen g System und dem zweiten Objekt in der zur optischen Achse des optischen Systems senkrechten Ebene, wobei die zweite SteLLeinrichtung durch AusgangssignaLe der zweiten und der dritten Heßeinrichtung steuerbar ist.

IQ 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung (33 bis 37) zum Erfassen einer Änderung der Lagebeziehung zwischen dem optischen System (2) und dem zweiten Objekt (4) über optische Interferenz ausgebiLdet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Meßeinrichtung (11 bis 13, 40) einen ersten TemperaturfühL er (12) zum Erfassen der Umgebungstemperatur des optischen Systems (2), einen zweiten

_on TemperaturfühLer (40) zum Erfassen der Umgebungstemperatur des zweiten Objekts (4), einen LuftdruckfühLer (11) und einen FeuchtefühL er (13) aufweist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, __ daß zum Steuern der ersten SteL Leinrichtung (16) unter Zusammensetzung die AusgangssignaLe des ersten TemperaturfühLers (12), des LuftdruckfühLers (11) und des FeuchtefühLers (13) verwendet sind, während zum Steuern der zweiten SteLLeiηrichtung (29 bis 31) unter Zusammensetzung die AusgangssignaLe des zweiten TemperaturfühLers (40), des LuftdruckfühLers und des FeuchtefühLers verwendet sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine Korrektureinrichtung (43) zum Korrigieren einer Vergrößerungsabweichung bei dem Projizieren

des Musters über das optische System (2).

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12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Korrigieren der Vergrößerungsabweichung die Korrektureinrichtung (43) für das Ändern der Umgebungsbe-

j- dingen des optischen Systems (2) gemäß dem Ausgangss i gna L der dritten Meßeinrichtung (11 bis 13, 40) ausgebildet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (43) eine Temperaturrege L-

, ^ einrichtung zum Regeln der Umgebungstemperatur des optischen Systems (2) aufweist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Meßeinrichtung (11 bis 13, 40) einen

_nr Temperaturfühler (40) zum Erfassen der mittels der Temperab

tür rege Leinrichtung (43) geregelten Temperatur, einen Luftdruckfühler (11) und einen Feuchtefühler (13) aufweist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich_n net, daß zum Steuern der ersten Stelleinrichtung (16) unter Zusammensetzung die Ausgangssignale des Temperaturfühlers (40), des Luftdruckfühlers (11) und des Feuchtefühlers (13) verwendet sind.