DE68927430T2

DE68927430T2 - Belichtungseinrichtung

Info

Publication number: DE68927430T2
Application number: DE68927430T
Authority: DE
Inventors: Mitsuaki Atsugi-Shi Kanagawa-Ken Amemiya; Ryuichi Kawasaki-Shi Kanagawa-Ken Ebinuma; Shinichi Atsugi-Shi Kanagawa-Ken Hara; Eigo Ebina-Shi Kanagawa-Ken Kawakami; Hiroshi Atsugi-Shi Kanagawa-Ken Kurosawa; Nobutoshi Yamato-Shi Kanagawa-Ken Mizusawa; Makiko Atsugi-Ku Kanagawa-Ken Mori; Kunitaka Isehara-Shi Kanagawa-Ken Ozawa; Isamu Zama-Shi Kanagawa-Ken Shimoda; Shigeru Atsugi-Shi Kanagawa-Ken Terashima; Koji Yokohama-Shi Kanagawa-Ken Uda; Shunichi Tokyo Uzawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2009-09-01
Also published as: EP0694817A2; US5157700A; DE68927430D1; EP0357425A3; DE68929187D1; DE68929187T2; EP0357425A2; EP0694817B1; EP0694817A3; EP0357425B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Maskenmusterübertragungs-Belichtungseinrichtung, die beim Herstellen von Halbleitereinrichtungen verwendet wird, und insbesondere auf eine Belichtungseinrichtung, die eine Synchrotron-Strahlungsquelle als eine Strahlungsquelle verwendet.
Eine Belichtungseinrichtung, die eine bei einer Kreisbahnbewegung von Hochenergieelektronen emittierte Synchrotron-Strahlung verwendet, ist bekannt. Die Synchrotron-Strahlung besitzt in einer horizontalen Ebene, d.h., in einer Ebene einschließlich der Kreisbahn, eine breite und einheitliche Intensitätsverteilung Die in der vertikalen Richtung gemessene Strahlbreite ist jedoch sehr stark begrenzt. Um die Strahlbreite in der vertikalen Richtung auszuweiten, sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen. Bei einem Verfahren ist ein Spiegel in einem optischen Pfad zwischen der Synchrotron-Strahlungsquelle und dem der Strahlung auszusetzenden Element angeordnet, und der Spiegel wird geschwenkt, um das der Strahlung auszusetzende Element abzutasten (Japanische offenlegungsschrift, Patentanmeldungen Nr. 45026/1981 und 113065/1986; "Investigation of X-ray exposure using plane scanning mirrors", J. Vac. Sci. Techol. Vol 31, (4) S. 1271, 1983, von M. Bieber, H.U. Sheunemann, H. Betz, A. Heuberger). Bei einem weiteren Beispiel wird die Elektronenbahn im Akkumulationsring der Strahlungsquelle durch Anlegen eines Magnetfelds vertikal geschwenkt ("stationary large area exposure in synchrotron radiation lithography utilizing a new arrangement of magnets applied to the storage ring", Jpn. Appl. Phys., 22; L718 - L720, 1983, H. Tanio, K. Hoh). Ein weiteres Beispiel ist, daß ein fester Spiegel in einem optischen Pfad von der Strahlungsquelle zu dem derstrahlung auszusetzenden Element angeordnet ist, um einen großen Belichtungsbereich mit einer einheitlichen Strahlintensität zu bilden (eine Änderung der Strahlintensität beträgt im Bereich von 3x3 cm² nicht mehr als ±5 %) ("Design of Stationary Toroidal Mirror for Large Area Synchrotron Radiation Exposure", Vorabdruck für die 31. Konferenz für Angewandte Physik, 282, 1984, von Koji Tanino und Ohton Koichiro, und Japanische Offenlegungsschrift, Patentanmeldung Nr. 84814/1985).
In Bezug auf Figur 1 ist ein Beispiel einer Belichtungseinrichtung unter Verwendung einer Synchrotron-Strahlung gezeigt. In Figur 1 bezeichnen Bezugszeichen 1, 5 und 6 einen Synchrotron- Strahl, eine Maske bzw. einen Halbleiterwafer, der der Strahlung auszusetzen ist. Die Einrichtung umfaßt einen stationären oder festen Spiegel 2 zum Ausweiten des Synchrotron-Strahls, eine Belichtungskammer 3, die mit Heliumgas oder dergleichen gefüllt ist, ein Fenster 4 der Belichtungskammer 3, das aus Beryllium gefertigt ist, eine Waferstufe 7, eine Feder 8, einen Waferstufentreiber 9 und einen Rahmen 10. Die Einrichtung umfaßt weiter bewegliche Öffnungsblätter 11 und 12, Tragelemente 13 und 14 für die beweglichen Öffnungsblätter und Treiber 15 und 16 für die beweglichen Öffnungsblätter. Die beweglichen Öffnungsblätter 11 und 12, die Tragelemente 13 und 14 und die Treiber 15 und 16 bilden eine Belichtungssteuereinrichtung. Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Ultra-Hochvakuumkammer, die von der Belichtungskammer 3, die Heliumgas enthält, durch das Fenster 4 isoliert ist.
Beim Betrieb gelangt Licht (Strahlung) 1 durch die Ultra- Hochvakuumkammer 17, wird durch den Spiegel 2 ausgeweitet und wird durch das Fenster 4 gelassen. Die durch eine Verschlußsteuereinrichtung 20 gesteuerte Belichtungssteuereinrichtung begrenzt das Licht 1 und das begrenzte Licht wird über die Maske 5, durch die das Muster der Maske auf den Halbleiterwafer 6 übertragen wird, auf den Halbleiterwafer 6 projiziert.
Bei einer Belichtungseinrichtung unter Verwendung einer Synchrotron-Strahlungsquelle ist die Intensitätsverteilung des Strahls in der zur Ebene des Akkumulationsrings senkrechten Richtung schmal. Deshalb ist es vorzuziehen, die Intensitätsverteilung in dieser Richtung durch ein Verfahren auszuweiten. Zum Zwecke dieser Ausweitung offenbaren die Japanischen Offenlegungsschriften, Patentanmeldungen Nr. 141135/1986 und 59828/1986, daß die Synchrotron-Strahlung durch einen Einkristall oder ein Beugungsgitter geleitet wird, um den in der vertikalen Ebene gemessenen Divergenzwinkel auszuweiten. Der dadurch gebildete Strahl bringt eine Ungleichmäßigkeit und eine Änderung der spektralen Verteilung in der vertikalen Richtung mit sich, sodaß es noch nicht möglich ist, das Maskenmuster mit einer einheitlichen Belichtungsmenge auf den Wafer zu projizieren. Dann offenbart die Japanische Offenlegungsschrift, Patentanmeldung Nr. 104438/1981, daß ein Verschluß unter einer Steuerung getrieben wird, um die Belichtungsmenge auf der Grundlage von Belichtungsstrahlprofilen, die zuvor vorhergesagt werden, über jeden Belichtungsblitzbereich einheitlich zu verteilen.
Da jedoch beim Stand der Technik keine praktische sequentielle Arbeitsweise zum Bestimmen des Profils der Synchrotron- Strahlung, die auf die Maske fällt, besteht, sind die Daten zum Bestimmen des Profils nicht genau.
Mit dem Anstieg der Musterdichte bei integrierten Schaltungen nimmt die Streifenbreite der durch die Belichtung übertragenen Muster ab und die Steuerung der Streifenbreite im Abdecklack wird kritischer. Wie gut bekannt ist, ändert sich die im Abdecklack gebildete Streifenbreite abhängig von einer Änderung bei der Belichtungsmenge stark. Daher ist es wichtig, daß die tatsächliche Belichtungsmenge korrekt auf die gewünschte Menge gesteuert wird. Was das System zum korrekten Steuern der Belichtungsmenge anbelangt, so offenbaren die Japanischen Offenlegungsschriften, Patentanmeldungen Nr. 101839/1982 und 198726/1984, daß die Intensität der Belichtungsstrahlung während des Belichtungsvorgangs durch einen benachbart der Maske angeordneten Detektor erfaßt wird und nach Erreichen der gewünschten Belichtungsmenge ein Verschluß geschlossen wird.
Bei der herkömmlichen Einrichtung ist der Bereich, in dem die Intensität der Belichtungsstrahlung einheitlich ist, relativ breit, und deshalb ist eine Messung beim Randbereich der Maske im Ergebnis nicht sehr verschieden von der Intensität im Belichtungsbereich. Bei der SOR-Belichtung jedoch ist der Bereich, in dem die Intensität der SOR-Belichtung einheitlich ist, schmal, sodaß die Röntgenstrahlintensität bei der Randmeßposition von der des Belichtungsbereichs verschieden ist.
Um dieses Problem zu vermeiden, wird in Betracht gezogen, einen zurückziehbaren Röntgenstrahl-Detektor in den Belichtungsbereich vorzuschieben, wenn der Belichtungsvorgang nicht ausgeführt wird, und dieser die Röntgenstrahlintensität erfaßt. Während der Belichtung jedoch ist der Detektor zurückgezogen, um die Röntgenstrahlen nicht zu blockieren. Wenn sich jedoch die Röntgenstrahlintensität mit der Zeit ändert, wie bei einer SOR- Belichtung, ist es möglich, daß die Röntgenstrahlintensität zur Zeit der Belichtung zu der zur Zeit der Messung verschieden ist, was einen zusätzlichen Fehler zur Folge hat.
Mit der vorliegenden Erfindung wird beabsichtigt, eine Röntgenstrahl-Belichtungseinrichtung zu bilden, die eine Röntgenstrahlintensität bei hoher Genauigkeit bestimmen kann, wenn eine SOR- Belichtung verwendet wird.
Eine Belichtungseinrichtung in Übereinstimmung mit dieser Erfindung ist im anhängenden Patentanspruch 1 definiert.
Nachdem Elektronen in einen SOR-Ring injiziert sind, um die Synchrotron-Strahlung zu erzeugen, wird bei einer derartigen Einrichtung die Intensität von Röntgenstrahlen gemessen und die Röntgenstrahlintensität während des Belichtungsvorgangs wird auf der Grundlage der Messung und einer Dämpfungskurve der injizierten Elektronen bestimmt.
Die Röntgenstrahlintensität während eines Belichtungsvorgangsfür einen Belichtungsblitz kann aus einer oder mehr Röntgenstrahlmessungen nach der Bahnelektroneninjektion und aus der Dämpfungskurve des Bahnelektronenbetrags korrekt vorhergesagt werden.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Belichtungseinrichtung;
Figur 2 eine allgemeine Anordnung der Belichtungseinrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 einen von Hauptteilen der in Figur 2 gezeigten Belichtungs einrichtung;
Figur 4 eine graphische Darstellung zum Veranschaulichen einer Anderung der Synchrotron-Strahlungsintensität mit der Zeit;
Figur 5 ein Flußdiagramm mit Vorgängen der in Figur 2 gezeigten Belichtungseinrichtung;
Figur 6 eine allgemeine Anordnung einer Röntgenstrahl- Belichtungseinrichtung in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 7 eine graphische Darstellung mit einer Änderung bei einer Röntgenstrahlintensität I in Abhängigkeit von der Zeit t;
Figur 8 ein Flußdiagramm zum Veranschaulichen von Vorgängen der Einrichtung von Figur 6;
Figur 9 eine graphische Darstellung mit einer Änderung der Röntgenstrahlintensität I in Abhängigkeit von der Zeit t;
Figur 10 eine Belichtungseinrichtung, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
Figur 11 eine graphische Darstellung mit einer Bestrahlungsstärke-Verteilung in der Richtung der y-Achse auf der zu bestrahlenden Oberfläche entlang einer optischen Achse der Synchrotron- Strahlung;
Figur 12 ein Treibprofil für den bei der in Figur 10 gezeigten Einrichtung verwendeten Verschluß;
Figuren 13 und 14 Treibprofile, bei denen die Zeitachse in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gedehnt oder zusammengezogen ist;
Figur 15 eine graphische Darstellung mit der Intensitätsänderung der Synchrotron-Strahlungsquelle;
Figur 16 eine allgemeine Anordnung einer weiteren Belichtungseinrichtung, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
Figuren 17 und 18 Treibprofile für den Spiegel, bei denen die Zeitachse in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gedehnt oder zusammengezogen ist;
Figur 19 einen Systemaufbau einer Einrichtung in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 20 eine Aktortreibtabelle bei der Einrichtung des Ausführungsbeispiels von Figur 19;
Figur 21 eine allgemeine Anordnung einer Belichtungseinrichtung in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 22 eine Verschlußtreibkurve in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 23 eine allgemeine Anordnung einer Einrichtung in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 24 eine perspektivische Ansicht eines Verschlusses; und
Figur 25 eine allgemeine Anordnung in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In Bezug auf Figur 2 ist eine Belichtungseinrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung gezeigt. Bei dieser Figur bezeichnen Bezugszeichen 101 und 102 einen Linearbeschleuniger bzw. einen Akkumulationsring. Der Linearbeschleuniger 101 dient zum Injizieren von Elektronen in den Ring 102. Der Linearbeschleuniger 101 und der Ring 102 sind mit einer Steuereinrichtung 106 zum Steuern des Synchrotron Systems über eine Steuerleitung 107 verbunden, sodaß eine Synchrotron-Strahlung-Erzeugungseinrichtung gebildet wird. Da die Steuereinrichtung 106 über eine Verbindungsleitung 108 mit einer Belichtungseinrichtung 109 verbunden ist, wird der Elektroneninjektionszeitpunkt durch den Linearbeschleuniger 101 zur Belichtungseinrichtung 109 übertragen, sodaß die Belichtungseinrichtung 109 in Übereinstimmung mit einer Ausgabe des Synchrotrons synchron betrieben werden kann. Die von dem Akkumulationsring 102 erzeugte Synchrotron-Strahlung 110 wird durch einen Röntgenstrahl-Reflexionsspiegel 103 im Divergenzwinkel in einer Y- Richtung (vertikalen Richtung) in eine ausgeweitete Strahlung 104 ausgeweitet, die über ein Durchlaßfenster 105 in die Belichtungseinrichtung eingeführt wird. Das Fenster 105 ist beständig gegen eine Druckdifferenz zwischen der Synchrotron-Seite und der Belichtungseinrichtungs-Seite, und ist aus Beryllium oder der gleichen hergestellt.
Figur 3 ist eine Schnittansicht eines Inneren der Belichtungseinrichtung 109 aus Figur 2, wenn von der positiven Seite der y- Achse aus betrachtet. Die Belichtungseinrichtung 109 ist mit einem Gehäuse oder einem Rahmen 121 versehen. An dem Rahmen sind ein Verschluß 111 und eine Verschlußsteuereinheit 112 montiert, um die Synchrotron-Strahlungsmenge 104, die auf die Maske 114 und einen Wafer 113 fällt, zu steuern. An eine Stufe 119 zum Tragen des Wafers 113 ist ein Röntgenstrahl-Detektor 118 zum Messen der Intensität des einfallenden Röntgenstrahls montiert, sodaß die Röntgenstrahlintensität durch die Maske 114 bei irgendeiner Position in einem Belichtungsblitzbereich durch Bewegung der Stufe erfaßt wird.
Ein Laserinterferometer 115, seine optische Achse 116, ein Spiegel 117 auf der Stufe 119 und eine Führung 120 bilden ein Steuersystem zum Positionieren der Stufe 119 in einer X-Y-Ebene mit hoher Genauigkeit.
Figur 4 ist eine graphische Darstellung mit einer Anderung der Strahlungsintensität der durch den Synchrotron-Strahlungsgenerator erzeugten Strahlung in Abhängigkeit von der Zeit. Wenn der Linearbeschleuniger 101 einmal Elektronen in den Ring 102 injiziert, nimmt die Intensität der Synchrotron-Strahlung logarithmisch mit der Zeit ab. Die Intervallperiode der Elektroneninjektionen ist abhängig von den einzelnen Synchrotron-Ringen verschieden, aber sie beträgt allgemein mehrere Stunden. Der schraffierte Abschnitt in einer graphischen Darstellung gibt die Zeitperiode an, in der das Profil (Bestrahlungsstärke- Verteilung) der Synchrotron-Strahlungsintensität, die auf die Belichtungseinrichtung 109 fällt, gemessen wird. Wie zu verstehen ist, wird die Intensitätsmessung durchgeführt, wenn die Intensität der einfallenden Synchrotron-Strahlung im wesentlichen am höchsten ist, wodurch die Daten im wesentlichen das höchste Signal/Rausch(S/N)-Verhältnis besitzen. Selbst wenn im Falle der Synchrotron-Strahlung der absolute Pegel abnimmt, wie in Figur 4 gezeigt, ändert sich das Profil selbst für jede Elektroneninjektion nicht.
Der Meßschritt wird zu der Zeit ausgeführt, wenn das das Fenster 105 bedeckende Material ausgewechselt wird. Wenn das Material Beryllium ist, wird es bei einem normalen Belichtungsvorgang der Belichtungseinrichtung 109 mehr und mehr verunreinigt, was eine Verringerung der spezifischen Durchlässigkeit zur Folge hat. Daher wird das Profil unter der Annahme, daß die Verunreinigung gleichmäßig über den gesamten Bereich des Durchlaßfensters 105 erfolgt, gespeichert.
Figur 5 ist ein Flußdiagramm mit den Verfahrensschritten im Betrieb. Bei einem Schritt 141 wird die Belichtungseinrichtung 109 gestartet. Bei einem Schritt 142 wird unterschieden, ob das Fenstermaterial 105 ausgewechselt wird oder nicht. Falls es ausgewechselt wird, wird mit der Elektroneninjektion in den Ring 102 gewartet (Schritt 145). Nach der Injektion erfaßt der Röntgenstrahl-Detektor 118 das Profil (Schritt 146). Die Messung wird für jede von mehreren Positionen, die innerhalb des Belichtungsbereichs vorbestimmt sind, durchgeführt, während die den Röntgenstrahl-Detektor 118 tragende Stufe 119 in der X-Y-Ebene, genauer entlang der Y-Achse, bewegt wird. Auf der Grundlage der Daten von der Profilmessung wird eine Verschlußsteuertabelle erzeugt (Schritt 147). Falls das das Fenster 105 bedeckende Material nicht ausgewechselt wird, wird bei einem Schritt 143 unterschieden, ob die Elektroneninjektion in den Ring 102 ausgeführt wird oder nicht. Falls es unmittelbar nach der Elektroneninjektion ist, geht der Ablauf zu einem Schritt 146, bei dem der Röntgenstrahl-Detektor 118 eine Messung ausführt, um eine Bestrahlungsstärke-Verteilung zu bestimmen. Falls die Elektroneninjektion nicht ausgeführt wird, wird der normale Belichtungsvorgang ausgeführt (Schritt 144). Wenn sich das Profil für die jeweiligen Elektroneninjektionen nicht stark ändert, ist es selbst unmittelbar nach der Elektroneninjektion in ähnlicher Weise wie im Falle keiner Elektroneninjektion möglich, zum nor malen Belichtungsvorgang (Schritt 144) weiterzugehen.
Wie beschrieben, wird in Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel die Bestrahlungsstärke-Verteilung der Synchrotron- Strahlung neben der Maske 114 oder dem Wafer 113 auf der Grundlage der Messung unmittelbar nach der Elektroneninjektion in den Ring 102, nachdem das Material des Fensters 105 ausgetauscht ist, bestimmt, wodurch die Profildaten mit einem hohen Signal/Rausch(S/N)-Verhältnis erhalten werden können.
Figur 6 ist eine allgemeine Anordnung einer Röntgenstrahl- Belichtungseinrichtung in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem ein fester Spiegel verwendet wird. Bei dieser Figur bezeichnet Bezugszeichen 201 einen SOR-Ring. Die Einrichtung umfaßt einen Röntgenstrahl-Spiegel 203, ein aus Beryllium (Be) oder dergleichen hergestelltes Röntgenstrahl-Durchlaßfenster, einen beweglichen Röntgenstrahl-Detektor 206 und einen Verschluß 207. Bezugszeichen 208 und 209 bezeichnen eine Röntgenstrahl-Maske und einen mit einem Abdecklack, der empfindlich für die SOR-Strahlung ist, überzogenen Wafer. Die Synchrotron-Strahlung 202 wird durch den Röntgenstrahl-Spiegel 203 in eine ausgeweitete Strahlung (Röntgenstrahlung) 204 überführt. Die Einrichtung umfaßt weiter einen Elektroneninjektor 210, einen Signalprozessor 211, einen Röntgenstrahl-Detektortreiber 212, einen Verschlußtreiber 213, eine Röntgenstrahl-Detektorsteuereinrichtung 214, eine Verschlußsteuereinrichtung 215 und eine Zentraleinheit (CPU) 216. Allgemein wird ein Belichtungsvorgang unter Verwendung von SOR gestartet, nachdem Niedrigenergieelektronen durch den Injektor 210 in den SOR-Ring 201 injiziert und diese bis zu einem vorbestimmten Energiepegel beschleunigt sind. Die Anzahl von injizierten Elektronen verringert sich jedoch allmählich aufgrund der Kollision mit in der Bahn im SOR-Ring 201 verbliebenen Gasmolekülen oder dergleichen, was zur Folge hat, daß die Intensität der Strahlung abnimmt. Wenn daher die Anzahl von Bahnelektronen oder die Intensität der ausgesendeten Röntgenstrahlen unter einen vorbestimmt Wert fällt, werden die Elektronen angehalten und der Belichtungsvorgang wird unterbrochen. Danach werden die Elektronen nochmals injiziert und dann wird der Belichtungsvorgang fortgesetzt.
In Bezug auf Figur 8 wird der Betrieb der Röntgenstrahl Belichtungseinrichtung aus Figur 6 beschrieben. Wenn der Verschluß 207 geschlossen ist (gebrochene Linie in Figur 6), werden die Elektronen durch den Injektor 210 in den SOR-Ring 201 injiziert und bei einem Schritt 221 beschleunigt. Bei einem Schritt 222 befiehlt die Zentraleinheit (CPU) 216 eine Belichtungsintensitätsmessung, um die Röntgenstrahlintensität zu erfassen. Bei diesem Erfassungsverfahren wird der Röntgenstrahl-Detektor 206 über die Röntgenstrahl-Detektorsteuereinrichtung 214 durch den Röntgenstrahl-Detektortreiber 212 in den Belichtungsbereich vorgeschoben (gebrochene Linien in Figur 6), wodurch die Röntgenstrahlintensität erfaßt wird. Die erfaßte Röntgenstrahlintensität wird über den Signalprozessor 211 zur Zentraleinheit (CPU) 216 übertragen und der Röntgenstrahl-Detektor 206 wird aus dem Belichtungsbereich zurückgezogen.
Bei einem Schritt 223 berechnet die Zentraleinheit (CPU) 216 auf der Grundlage der erfaßten Röntgenstrahlintensität eine Röntgenstrahlintensität le während der Belichtung. Bei einem Schritt 224 wird die Belichtungszeit T aus der eingestellten Belichtungsmenge D und dem berechneten Pegel berechnet und eingestellt. Gleichzeitig wird der Ausrichtungsvorgang zwischen der Röntgenstrahl-Maske 208 und dem Wafer 209 ausgeführt. Die Belichtungszeit T kann durch
T = D/Ie
berechnet werden, falls die Dämpfung der Röntgenstrahlintensität während der Belichtung gering ist. Danach, bei einem Schritt 225, befiehlt die Zentraleinheit (CPU) 216 der Verschlußsteuereinrichtung 215, einen Belichtungsvorgang zu starten, ansprechend darauf der Verschlußtreiber 213 den Verschluß 207 öffnet, um die Belichtung zu starten. Wenn die Belichtungsperiode T nach dem Start der Belichtung abläuft, wird der Verschluß 207 geschlossen. Bei einem Schritt 225 wird unterschieden, ob die Intensitätserfassung ausgeführt wird oder nicht. Falls zutreffend, geht der Ablauf zu einem Schritt 222, und falls nicht zutreffend, geht der Ablauf zu einem Schritt 223.
Die RöntgenstrahlintensitätIe während der Belichtung wird unter Berücksichtigung der Dämpfung der Intensität in der folgenden Weise bestimmt.
Figur 7 ist eine graphische Darstellung mit der Änderung der Röntgenstrahlintensität I in Abhängigkeit von der Zeit t. Entlang der Abszisse ist die Zeit t und entlang der Ordinate eine Röntgenstrahlintensität I aufgetragen. Es wird angenommen, daß die Röntgenstrahlintensität zum Zeitpunkt tm erfaßt und der Be lichtungsvorgang zum Zeitpunkt te gestartet wird. Die Röntgenstrahlintensität I(te) während der Belichtung wird in Übereinstimmung mit der Intensität I(tm) während der Erfassung durch die folgende Gleichung korrigiert:
I(te) = I(tm) exp(-(te-tm)/τ) ; (1)
wobei τ eine sogenannte Elektronenstrahllebensdauer ist und unter Verwendung des Vakuumgrads der Einrichtung und des Touschek- Effekts oder dergleichen oder durch Messung berechnet werden kann. "Accelerator Science", Band 12, Nr. 2, Seite 95, stellt fest, daß τ gegeben ist durch:
τ = 1*10&supmin;²&sup7; * (1/p) * (1/ T) ; (2)
wobei p ein Vakuumgrad und T ein Querschnittsbereich eines Zusammenstoßes ist.
Die Gleichung zur Korrektur kann von Gleichung (1) verschieden sein. Wenn beispielsweise (te-tm)/τ genügend kleiner als Eins ist, ist die Korrekturgleichung, die die Taylor-Entwicklung bis zur ersten Ordnung berücksichtigt, wie folgt:
I(te) = I(tm)[1-(te-tm)/τ] ; (3)
Als ein weiteres Beispiel ist die folgende Gleichung unter Verwendung der Halbwertszeit th der Bahnelektronen möglich:
I(te) = I(tm)(1/2)te-tm/th ; (4)
Falls zum Beispiel unter den Bedingungen, daß die Lebensdauer der Elektronen im SOR-Ring 3600 s und die Target-Bestrahlung 50 mJ/cm² beträgt, die Röntgenstrahlintensität von 150 mW/cm² bei 30 s erfaßt wird, wird die Röntgenstrahlintensität Je bei den jeweiligen Belichtungszeiten und die Belichtungsperiode t unter Verwendung von Gleichung (1), wie in Tabelle 1 gegeben, berechnet, wobei die spezifische Durchlässigkeit der Maske als 50 % angenommen wird. Tabelle 1
Da sich die Röntgenstrahlintensität abhängig von der Menge injizierter Elektronen und der Beschleunigungsspannung ändert, können die Röntgenstrahlintensitäten für die Belichtungsvorgänge durch die Gleichung (1) oder einer weiteren bis zur Wieder- Injektion bestimmt werden, falls die Röntgenstrahlintensität nach der Elektroneninjektion einmal erfaßt wird.
Falls, als Alternative zu der vorliegenden Erfindung, die Erfassungen in regelmäßigen Zeitintervallen ausgeführt werden, zum Beispiel unmittelbar vor den jeweiligen Belichtungsvorgängen, kann die Röntgenstrahlintensität während der Belichtung genauer bestimmt werden. Falls die Anzahl von Belichtungsvorgängen zu erhöhen ist, ist es möglich, den Erfassungsvorgang während des Wafer-Wechselvorgangs auszuführen.
Mit Bezug auf Figur 9 wird eine Beschreibung in Übereinstimmung mit der Erfindung gegeben, um die Elektronenlebensdauer τ auf der Grundlage der Intensitätserfassung zur Zeit einer vorangehenden Elektroneninjektion zu bestimmen. Figur 9 zeigt die Änderungen bei der Röntgenstrahlintensität 1 in Abhängigkeit von der Zeit t, wenn die Elektroneninjektion mehrere Male ausgeführt wird.
Die Elektronen werden zum Zeitpunkt ti injiziert und die Elektronen werden zum Zeitpunkt tc blockiert, wodurch der Bahnstrom zu Null wird. Die Röntgenstrahlintensität wird zu den Zeitpunkten t1 und t2 gemessen und die erfaßten Intensitäten sind I(t1) und I(t2). Die Elektronenlebensdauer τ wird wie folgt ausgedrückt:
τ = (t&sub2;-t&sub1;)/[ n I(t&sub2;)/I(t&sub2;)] ; (5)
Es ist verständlich, daß die Elektronenlebensdauer bestimmt wird, falls die Röntgenstrahlintensität für eine Elektroneninjektion zweimal erfaßt ist. Um jedoch die Genauigkeit der Bestimmung der Elektronenlebensdauer τ zu erhöhen, ist es vorzuziehen, daß in regelmäßigen Intervallen drei oder mehr Erfassungen für eine Elektroneninjektion ausgeführt werden, und die Elektronenlebensdauer wird als ein Durchschnitt oder unter Verwendung einer Annäherung nach der Methode der kleinsten Quadrate bestimmt. Anstelle der Erfassungen in regelmäßigen Intervallen ist es möglich, die Intensität in derartigen Intervallen zu erfassen, daß sich die Röntgenstrahlintensität um ein vorbestimmtes Maß von den vorigen Daten abschwächt, und dann wird die Elektronenlebensdauer τ mit einer kleinen Anzahl von Erfassungen korrekt bestimmt. Nimmt man beispielsweise an, daß die auf der Grundlage der vorigen Daten bestimmte Elektronenlebensdauer τ ist und die Erfassung nach jeder Dämpfung um 5 % ausgeführt wird, so liegen die Erfassungszeitpunkte bei 0,051 τ, 0,105 τ, 0,16 τ und 0,22 τ.
Bei der Bestimmung der Elektronenlebensdauer τ können nicht nur die Daten von der unmittelbar vorangehenden Injektion, sondern auch weiter vorangehende Daten verwendet werden. Falls zwei oder mehr Erfassungsvorgänge für die laufende Injektion bereits ausgeführt sind, sind die Daten verwendbar. In diesem Fall können die Daten abhängig von der Differenz bei den Erfassungszeitpunkten verschieden gewichtet werden.
Wenn der Vakuumgrad während der Jntensitätserfassung für die Bestimmung der Elektronenlebensdauer τ von dem während dem Belichtungsvorgang verschieden ist, kann die Elektronenlebensdauer τ unter Verwendungder Gleichung (2) korrigiert werden. Die Elektronenlebensdauer τe wird beispielsweise durch
τe = (Pn * τm)/Pe
ausgedrückt, wobei Pn und τm ein Vakuumgrad bzw. die Elektronenlebensdauer während der Erfassung sind und Pe der Vakuumgrad während der Belichtung ist.
Unter Verwendung der Elektronenlebensdauer τ und der erfaßten Intensität nach der laufenden Injektion kann die Röntgenstrahlintensität während der Belichtungsperiode te auf der Grundlage der Gleichung (1) bestimmt werden.
In Übereinstimmung mit der Röntgenstrahl-Belichtungseinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben, wird die Röntgenstrahlintensität während des Belichtungsvorgangs aus der Röntgenstrahlintensität, die nach der Injektion der Bahnelektronen erfaßt wird, und der Dämpfungskurve der Röntgenstrahlintensität vorhergesagt. Wenn daher die Röntgenstrahlintensität während der Belichtung nicht immer gemessen werden kann, und wenn der Röntgenstrahl-Detektor während des belichtungsfreien Vorgangs in den Belichtungsbereich vorgeschoben wird, um die Röntgenstrahlintensität zu erfassen, können die Röntgenstrahlintensitäten während des Belichtungsvorgangs noch mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Zusätzlich kann die Differenz zwischen der erfaßten Intensität und der Intensität während des Belichtungsvorgangs verringert werden, wenn die Dämpfung der Strahlung groß ist, oder wenn das Zeitintervall zwischen der Röntgenstrahlintensitäts-Erfassung und dem Belichtungsvorgang groß ist.
Figur 10 zeigt eine Belichtungseinrichtung, auf die ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, wobei Bezugszeichen 501 und 502 einen Wafer bzw. eine Maske bezeichnen, wobei die Maske parallel zum Wafer 501 in einem Abstand von ungefähr 40 µm in einer z-Richtung angeordnet ist. Die Einrichtung umfaßt eine Maskenstufe 500 zum Tragen der Maske 502 und einen Waferbewegungs-Zwischenraum 503 zum Tragen und Bewegen des Wafers 501. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Belichtungs einrichtung eine sogenannte Schrittbelichtungseinrichtung, bei der die Belichtungsbereiche aufeinanderfolgend abgeschritten werden, um alle Belichtungsbereiche des Wafers zu belichten. Die Einrichtung umfaßt weiter einen Sensor 504, der auf der Waferbewegungsstufe 503 montiert ist, um die Intensität der Strahlung, die bei einem gegebenen Punkt im Belichtungsbereich auf den Wafer 501 fällt, zu erfassen. Eine bewegliche Öffnungsstop- Vorrichtung 505 besitzt eine Öffnung, um zusammen mit einem Hilfsverschluß 506 einen Belichtungsverschluß zu bilden. Bezugszeichen 507 bezeichnet einen Dünnfilm aus Beryllium. Der Zwischenraum zwischen dem Dünnfilm 507 und der Maske 502 enthält druck-verringertes Helium und der Zwischenraum zwischen der Maske 502 und der Strahlungsquelle ist ein Ultra-Hochvakuum- Zwischenraum. Ein Strahlungsemissionspunkt des SOR-Rings, der eine Röntgenstrahlquelle ist, ist durch ein Bezugszeichen 508 bezeichnet.
Die Intensität der Synchrotron-Strahlung ist gleichmäßig in einer Richtung, die parallel zu einer Ebene einschließlich der Bahn des Elektronenstrahls liegt, aber die Intensität ist in der vertikalen Richtung nicht gleichmäßig, und ist symmetrisch. Ein konvex-zylindrischer Spiegel 509 dient zum Ausweiten der Synchrotron-Strahlung in der Richtung, in der die Strahlung die Intensitätsverteilung besitzt (y-Achsen-Richtung), sodaß die Strahlung auf den Belichtungsbereich, der bei der Position der Maske 502 und des Wafers 501 bei der Belichtungseinrichtung sein muß, fallen kann. Wenn ein zylindrischer Spiegel mit einer Brechungsoberfläche aus einer einzelnen Krümmung verwendet wird, besitzt die Bestrahlungsstärke allgemein eine eindimensionale Verteilung mit einer Spitze im Belichtungsbereich.
Figur 11 zeigt ein Beispiel einer berechneten Bestrahlungsstärke-Verteilung, die unter Berücksichtigung der Abhängigkeit der Empfindlichkeit des auf dem Wafer 501 aufgebrachten Abdecklacks von der Wellenlänge gewichtet ist.
Figur 12 zeigt schematisch das Äußere des Belichtungsverschlusses 505 und ein Treibprofil. Ein Band 521 ist zwischen den Trommeln 528 und 529 gespannt und ist beispielsweise aus rostfreiem Stahl gefertigt, und die Dicke ist ausreichend, um die Röntgenstrahlen abzublocken. Die Öffnung 524 ist durch eine Vorderkante 526 und eine Hinterkante 527 definiert. Die Zeitperiode zwischen dem Durchlauf der Vorderkante 526 im Sichtwinkel (Belichtungsstart) und dem Durchlauf der Hinterkante 527 im Sichtwinkel (Belichtungsende) ist die Belichtungszeitperiode. Beim Band 521 ist eine weitere Öffnung gebildet, um die Belichtung durch die Öffnung 524 im Sichtwinkel nicht zu blockieren. Beim Treibprofil des Verschlusses 505 (in der graphischen Darstellung von Figur 12) entspricht der Bereich zwischen Y1 bis YN dem zu belichtenden Sichtwinkel. Bei diesem Abschnitt ist ein Bereich mit einem kleinen Abschnitt ΔY, der durch die Vorderkante 526 und die Hinterkante 527 definiert ist, eine Belichtungsmenge bei einem Punkt im Sichtwinkel. Die Belichtungsmenge bei jedem derartigen Punkt kann durch Bewegen der beweglichen Öffnung 524 in einem Treibprofil eindimensional gesteuert werden. Bei diesem Beispiel wird das Treibprofil so ausgewählt, daß die Bestrahlungsstärke- Verteilung von Figur 11 gleichmäßig gemacht wird. Die Intensitätsdämpfung der durch die Synchrotron-Strahlungsquelle erzeugten Strahlung ist vom Zeitpunkt einer Elektroneninjektion vorn Linearbeschleuniger an logarithmisch, wie in Figur 15 gezeigt. Daher ist es vorzuziehen, daß das Treibprofil des Belichtungsverschlusses für jeden der Belichtungsvorgänge auf der Grundlage der Intensitätserfassung von der Strahlungsquelle geändert wird, sodaß die gewünschte Belichtungsmenge für jeden der Belichtungsblitzbereiche zur Verfügung gestellt werden kann.
Um den Korrekturvorgang zu erleichtern, kann alternativ zur vorliegenden Erfindung die Intensität der Sychrotron-Strahlung durch einen Detektor 504 (Figur 10) bei diesem Ausführungsbeispiel erfaßt werden. Ansprechend auf die erfaßte Intensität wird das Treibprofil in der Richtung der Zeitachse gedehnt oder zusammengezogen, um somit die gewünschte Belichtungsmenge zur Verfügung zu stellen.
Die Figuren 13 und 14 zeigen ein Beispiel. Figur 14 zeigt ein gedehntes Treibprofil, das durch Dehnen des Treibprofils von Figur 12 lediglich in der Richtung der Zeitachse (Abszisse) gebildet wird. Dies ist anwendbar, wenn die Intensität der Synchrotron-Strahlung durch die Strahlungsquelle niedrig ist. Figur 13 zeigt den entgegengesetzten Fall.
Figur 16 zeigt einen Systemaufbau zum Ausführen der vorstehenden Funktion. Das System umfaßt Antriebsmotoren 541 und 542 zum Treiben des Hilfsverschlusses 506 und des Hauptverschlusses 505 aus Figur 10. Die Motoren 541 und 542 sind Impulsmotoren oder Gleichstrommotoren, die durch Motortreiber 543 bzw. 544 getrieben werden. Impulsgeneratoren 547 und 548 führen Impulse zu den Motortreibern 543 bzw. 544 und ansprechend auf jeden der Impulse wird der Motor 541 oder 542 genau um einen vorbestimmten Winkel gedreht. Die Impulsgeneratoren 547 und 548 sind mit einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) gebildet, der beispielsweise eine in Figur 20 gezeigte Tabelle speichert. Die Inhalte der Tabelle entsprechen den von den Impulsgeneratoren 547 und 548 erzeugten Impulsintervallen. Eine untergeordnete Zentraleinheit (CPU) 550 steuert über eine lokale Vielfach(Bus)-Leitung 556 den Hauptverschluß 505, den Hilfsverschluß 506 und die Impulsgeneratoren 547 und 548.
Ein Signal vom Sensor 504 für die Bestrahlungsstärke-Erfassung, der auf der in Figur 11 gezeigten Stufe 507 montiert ist, wird durch eine Detektorsignal-Verarbeitungseinheit 550 in ein Digitalsignal umgewandelt.
Die Stufe 503 wird durch einen Antriebsmotor, der durch einen Motortreiber 545 getrieben wird, getrieben und die Positionierung der Stufe 503 wird durch einen Motortreiber 546 ausgeführt.
Eine Stufenaktor-Steuereinheit 551 steuert die Position der Stufe 503. Bezugszeichen 552 und 553 bezeichnen ein Laserinterferometer bzw. eine Steuereinheit für eine Abstandsmessung. Diese Elemente sind zum korrekten Messen der Position des von der Waferstufe 503 getragenen Wafers 501 wirksam. Die Stufen- Steuereinheit 551 und die Steuereinheit 553 für das Abstandsmeßsystem werden durch die untergeordnete Zentraleinheit (CPU) 554 gesteuert. Eine Detektorsignal-Verarbeitungseinheit 550 und die untergeordnete Zentraleinheit (CPU) 554 für die Stufenseite sind mit einer gemeinsamen Vielfachleitung (Bus) 557 verbunden und daher kann die Bestrahlungsstärke der Belichtungsstrahlung an irgendeinem Punkt im Belichtungsbereich gleichzeitig wirksam werden und das Erfassungsergebnis kann für die jeweiligen Punkte im Belichtungsbereich durch die Anweisungen von der Hauptsteuereinheit 559 im Speicher 558 gespeichert werden.
Während des tatsächlichen Belichtungsvorgangs (während des Vorgangs zum Übertragen des Musters der Maske 502 auf den Wafer 501) wird eine Verschlußtreibtabelle (Figur 20) zum Bereitstellen der gewünschten Belichtungsverteilung aus den im Speicher 558 gespeicherten Inhalten erzeugt und die Tabellendaten werden zum Schreib-Lese-Speicher (RAM) der Impulsgeneratoren 547 und 548 geführt und diese treiben die verbundenen Motoren. Unmittelbar vor der Blitzbelichtung wird die Bestrahlungsstärke durch den Sensor 504 erfaßt, und falls die Strahlungsintensität der Strahlungsquelle im Vergleich zur vorangehenden Blitzbelichtung abnimmt, wird beispielsweise die Treibtabelle von Figur 20 durch die Hauptsteuereinheit 559 mathematisch korrigiert. Das Treibprofil 29 wird durch Ändern der Impulsintervalle der Impulsgeneratoren 547 und 548 abgewandelt, um die gewünschte richtige Belichtungsmengenverteilung bereitzustellen. Die zuerst erzeugte Treibtabelle wird als eine Quellentabelle zusammen mit den Daten der Bestrahlungsstärke der Belichtungsstrahlung gespeichert, wenn die Daten erhalten sind.
Figur 16 zeigt einen weiteren Aufbau der Belichtungseinrichtung, auf den ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anwendbar ist. Da dieses Ausführungsbeispiel ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Figur 10 ist, sind den Elementen mit den entsprechenden Funktionen die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 10 zugewiesen und deren Beschreibung wird aus Gründen der Einfachheit weggelassen. Die Belichtungseinrichtung von Figur 10 verwendet eine bewegliche Öffnung 505, um die Belichtungsmenge zu begrenzen, aber bei der Einrichtung dieses Ausführungsbeispiels wird der Spiegel 509 geschwenkt, um die Belichtungsmenge zu steuern. Der Spiegel 509 weitet die SOR in der Richtung der Y-Achse aus, um einen Teil der Maske 502 und einen Teil des Wafers 501 zu bestrahlen. Der Spiegel 509 wird durch einen Aktormechanismus 531 geschwenkt. Der Aktormechanismus 531 schwenkt den Spiegel 509 in der y-Richtung und in der Wx-Richtung (x- Achsen-Drehrichtung). Dadurch wird die reflektierte Strahlung in der y-Richtung abgelenkt und daher wird der gesamte Bereich der Maske 502 durch die Belichtungsstrahlung bestrahlt. Die spektrale Verteilung und die Intensität der abgelenkten Strahlung sind jedoch abhängig vom Einfallswinkel der Synchrotron-Strahlung von der Strahlungsquelle verschieden und daher ist die Belichtungsmengenverteilung nicht gleichmäßig, falls die Abtastung bei konstanter Geschwindigkeit in der Y-Richtung durchgeführt wird. Um dieses Problem zu vermeiden, wird ein Spiegelschwenkprofil, wie in Figur 16 gezeigt, erzeugt, und in Überinstimmung mit diesem Profil wird der Spiegel 509 geschwenkt, um die Ungleichmäßigkeit der Belichtung zu vermeiden. Wenn sich die Strahlungsquellenintensität in ähnlicher Weise wie im Falle von Figur 10 ändert, wird das Profil in der Richtung der Zeitachse gedehnt oder zusammengezogen, wie in Figur 18 gezeigt, um eine gewünschte Belichtungsmenge bereitzustellen. In Figur 18 wird ein Anstieg der Intensität der Strahlung durch die Strahlungsquelle durch Zusammenziehen der Zeitachse des Profils ausgeglichen, um somit eine gewünschte Belichtungsmenge zu bilden.
Die Systemanordnung des Ausführungsbeispiels von Figur 16 ist ähnlich zum Ausführungsbeispiel von Figur 10. In Figur 19 jedoch sind die mechanischen Aufbauten der Aktoren 541 und 542 und die Motortreiber 543 und 544 abgewandelt, um den Spiegel 509 von Figur 16 zu schwenken. In Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel wird die Notwendigkeit zum Erzeugen des Treibprofils zum Treiben der Belichtungsmengen-Steuereinrichtung der Belichtungseinrichtung für jeden der Belichtungsblitze vermieden und durch einfaches Dehnen und Zusammenziehen der Zeitachse des einmal erzeugten Profils kann die richtige Belichtungsverteilung ansprechend auf die Intensitätsänderung der Strahlung durch die Strahlungsquelle zu jedem Zeitpunkt schnell gebildet werden. Daher wurde das Berechnungsverfahren zum wiederholten Erzeugen des Profils stark vereinfacht.
Figur 21 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel Bei dieser Figur sind den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 die Elemente mit den entsprechenden Funktionen zugeordnet und die genaue Beschreibung dieser Elemente wird zur Einfachheit weggelassen.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Stufe 7 mit einem Röntgenstrahl-Detektor 622 ausgestattet. Vor dem Belichtungsvorgang wird die Waferstufe 7 in der y-Richtung bewegt, um die Änderung der Strahlintensität der Synchrotron-Strahlung in Abhängigkeit von der Zeit zu erfassen. Die Intensität der Synchrotron-Strahlung nimmt mit der Zeit ab. Die Änderung der Strahlintensität 1 in Abhängigkeit von der Zeit wird wie folgt ausgedrückt:
I = Io e-t/τ ;
wobei Io eine anfängliche Strahlintensität ist.
Der Detektor 622 erfaßt die Strahlintensität der Synchrotron- Strahlung für eine erforderliche Zeitperiode und die Verschlußsteuereinrichtung bestimmt eine Zeitkonstante τ (im allgemeinen als "Elektronenlebensdauer" bezeichnet) der Dämpfung unter Verwendung einer Annäherung nach der Methode der kleinsten Quadrate. Die Zeitkonstante τ der Dämpfung kann diejenige sein, die zuvor bestimmt wurde. Falls die Dämpfungs-Charakteristiken auf diese Weise bestimmt werden, kann die Strahlintensität der Synchrotron-Strahlung zu jedem Zeitpunkt berechnet werden.
Falls beispielsweise angenommen wird, daß die Zeitkonstante der Strahldämpfung 7600 s beträgt, und daß die Strahlintensität I laut Berechnung zum Zeitpunkt T1 1 mW/cm² beträgt, und daß die notwendige Belichtungsmenge Q 120 mJ/cm² beträgt, so beträgt die richtige Belichtungsperiode
I T1 T2 e-t/τ dt = Q .
Das Ergebnis ist Q = 121 s. Die Berechnung wird durch die Verschlußsteuereinrichtung 20 durchgeführt. Wie in Figur 39 gezeigt, wird das Öffnungsbegrenzungs- oder -bestimmungselement 11 der beweglichen Öffnungsstop-Vorrichtung 1 für 121 s vom Zeitpunkt T1 bis zum Zeitpunkt T2 bei einer Geschwindigkeit von (Y2- Y1)/121 in der +Y-Richtung durch den Treiber 15 getrieben und danach wird es angehalten.
In Figur 22 zeigt (1) eine Beziehung zwischen einer Position einer Randoberfläche 18 (Figur 3) des Öffnungsbegrenzungselements 11 der beweglichen Öffnung und der Zeit. Das Öffnungsbegrenzungselement 12 der beweglichen Öffnungsstop-Vorrichtung wird ab dem Zeitpunkt T2 durch den Treiber 16 in der +Y-Richtung bewegt. Was die Treibgeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt anbetrifft, so berechnet die Verschlußsteuereinrichtung die Treibgeschwindigkeit der Randoberfläche 19, um durch die folgende Gleichung innerhalb des Sichtwinkels 21 eine einheitliche Belichtungsmenge bereitzustellen:
T1 T2+Y/v e-t/τ dt = -t2 t e-t/τ dt ;
Dabei ist Y eine Position der Randoberfläche 19 (Figur 3) des Öffnungsbegrenzungselements 12 der beweglichen Öffnungsstop- Vorrichtung zum Zeitpunkt t.
Die Geschwindigkeit v, mit der sich das Begrenzungselement 11 der beweglichen Öffnungsstop-Vorrichtung in der +Y-Richtung bewegt, beträgt
v = (Y2-Y1)/(T2-T1) ;
Das Begrenzungselement 12 der beweglichen Öffnungsstop- Vorrichtung wird ab dem Zeitpunkt T2 mit der folgenden Geschwindigkeit bewegt:
v * e-t/τ /(e-t/τ + 1 - e-T2/τ ) ;
wobei τ eine Zeitkonstante der Strahldämpfung ist.
Diese Bewegung findet in der +Y-Richtung statt, und wenn sie die Position Y2 erreicht, wird das Öffnungsbegrenzungselement 12 angehalten. In Figur 22 zeigt (2) eine Beziehung zwischen einer Position der Randoberfläche 19 des Öffnungsbegrenzungselements 12 der beweglichen Öffnung und der Zeit.
Durch Treiben der beweglichen Öffnungsstop-Vorrichtung in dieser Weise beträgt die Belichtungsmenge innerhalb des Sichtwinkels 21 im wesentlichen einheitlich 120 mJ/cm², sodaß das Maskenmuster mit hoher Auflösung auf den Wafer übertragen werden kann.
Figur 23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel Bei dieser Figur sind den entsprechenden Elementen die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 21 zugeordnet und eine genaue Beschreibung dieser Elemente wird zur Einfachheit weggelassen. Ein Spiegel 602 ist in der Ultra-Hochvakuum-Umgebung 17 angeordnet. Der Spiegel 602 wird durch eine Tragestange 623 zur Drehung um eine Achse 624 getragen. Eine Treibstange 625 ist mit dem Spiegel 602 verbunden. Die Treibstange 625 wird durch einen Treiber 626 getrieben. Der Treiber 626 wird gesteuert durch eine Spiegelsteuereinrichtung 620, die die Treibstange 625 zum Schwenken des Spiegels 602 treibt, um die Maske 5 und den Wafer 6 mit der durch den Spiegel 602 reflektierten SOR-Strahlung abtastend zu bestrahlen.
In ähnlicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel von Figur 21 wird die Anderung der Strahlintensität der Synchrotron-Strahlung durch den Röntgenstrahl-Detektor 622, der auf der Waferstufe 7 montiert ist, erfaßt, während die Waferstufe 7 vor dem Belichtungsvorgang bewegt wird. Die Strahlintensität 1 wird wie folgt angenähert:
J = Io e-t/τ ;
wobei 10 die anfängliche Intensität und die Zeitkonstante τ durch eine Annäherung nach der Methode der kleinsten Quadrate durch die Spiegelsteuereinrichtung 620 bestimmt ist. Dadurch kann die Strahlintensität der Synchrotron-Strahlung zu jedem Zeitpunkt berechnet werden. Figur 24 ist eine vergrößerte Ansicht des Verschlusses 627. Der Strahl ist durch einen schraffierten Abschnitt angezeigt. Die Synchrotron-Strahlung besitzt in der zum Strahl senkrechten Richtung, d.h., in der z-y-Ebene, eine Gauß- Verteilung. Die Standardabweichung beträgt beispielsweise im Sichtwinkel 21 ungefähr einen Millimeter. Es wird angenommen, daß die Strahlintensität zum Zeitpunkt T1 bei Beginn der Belichtung 100 mW/cm² und die erforderliche Belichtungsmenge Q 100 mJ/cm² beträgt. Falls die Strahlintensität nicht abnähme, würde es ausreichen, falls der Strahl in der z-Richtung im Sichtwinkel 21 bei der Geschwindigkeit von 2,5 mm/s schweifen würde. Da jedoch die Strahlintensität abnimmt, wird die Strahlschweifgeschwindigkeit v durch die Steuereinrichtung vorzugsweise berechnet, um dies auszugleichen. Die Schweifgeschwindigkeit v des Strahls im Sichtwinkel 21 wird aus der folgenden Gleichung erhalten:
v = v&sub0; e-t/τ ;
wobei v&sub0; die Schweifgeschwindigkeit zum Zeitpunkt T1 des Belichtungsvorgangsstarts ist.
Wenn der Strahl bei dieser ausgeglichenen Geschwindigkeit geschweift wird, beträgt die Belichtungsmenge innerhalb des Sichtwinkels 21 im wesentlichen einheitlich 100 mJ/cm².
Figur 25 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel Beim Ausführungsbeispiel aus Figur 23 wird die Drehgeschwindigkeit des Spiegels 602 geändert, um die Dämpfung der Strahlintensität der Synchrotron-Strahlung in Abhngigkeit von der Zeit auszugleichen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch ist der Verschluß 627 während des Belichtungsvorgangs befestigt, wohingegen die Bewegungsgeschwindigkeit der Stufe 7 während der Belichtung für einen Sichtwinkel geändert wird, um die Strahlintensitäts dämpfung auszugleichen und eine konstante Belichtungsmenge bereitzustellen. Die Treibgeschwindigkeit der Stufe 7 wird so bestimmt, daß die relative Positionsbeziehung zwischen dem Strahl und dem Sichtwinkel 21 die gleiche ist wie beim Ausführungsbeispiel von Figur 23. Genauer gesagt, die Stufe 7 wird bei einer Geschwindigkeit v, die durch die Stufensteuereinrichtung 621 wie folgt berechnet wird, in der -Y-Richtung getrieben:
v = v&sub0; e-t/τ ;
Wenn die Stufe 7 bei dieser Geschwindigkeit getrieben wird, beträgt die Belichtungsmenge im Sichtwinkel 21 im wesentlichen einheitlich 100 mJ/cm².
Wie vorangehend beschrieben, ist in Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel die kumulative Belichtungsmenge im Sichtwinkel im wesentlichen frei von einer Änderung aufgrund der Dämpfung der Strahlintensität mit der Zeit, sodaß die Auflösung der Belichtungseinrichtung verbessert werden kann.

Claims

1. Belichtungseinrichtung zum Belichten eines Substrats (113, 114; 208, 209; 501, 502; 5, 6) mit einer Synchrotron-Strahlung, die von einer Synchrotron-Strahlungsquelle (102; 201; 508) erzeugt wird, mit:

einer Erfassungseinrichtung (118; 206; 604; 662), die zum Erfassen der Intensität der Synchrotron-Strahlung zu einem Zeitpunkt, der einer Elektroneninjektion in einen Ring der Synchrotron- Strahlungsquelle (102; 201; 508) unmittelbar folgt, wirksam ist; einer Belichtungssteuereinrichtung (111, 112; 207; 505, 506; 11, 12, 16; 602), die in einem Strahlungspfad zwischen der Synchrotron-Strahlungsquelle und dem Substrat (113, 114; 208, 209; 501, 502; 5, 6) anzuordnen ist, wobei die Belichtungssteuereinrichtung ein bewegliches Element (111; 207; 505, 506; 11, 12; 602; 707) zum ausgewählten Begrenzen der Synchrotron-Strahlung auf dem Substrat enthält;

einer Bestimmungseinrichtung (106; 216; 559; 20) zum Bestimmen eines Treibprofils zum Treiben des beweglichen Elements, um bei jedem Belichtungsvorgang trotz Dämpfung der Intensität der Synchrotron-Strahlung mit der Zeit eine konstante Belichtungsmenge für das Substrat zur Verfügung zu stellen, wobei die Bestimmungseinrichtung (106; 216; 559; 20) eingerichtet ist, um das Treibprofil aus der Intensität, die durch die Erfassungseinrichtung zum Zeitpunkt unmittelbar folgend einer Elektroneninjektion in den Ring erfaßt wird, zu bestimmen, indem eine Intensitätsdämpfung der Synchrotron-Strahlung (104; 204; 532) auf der Grundlage einer Dämpfungskurveninforrnation für in den Ring injizierte Elektronen berechnet wird; und

einer Treibeinrichtung (213, 215; 543, 544, 555; 620) zum Treiben des beweglichen Elements (111; 207; 505, 506; 11, 12; 602) der Belichtungssteuereinrichtung (111, 112; 207; 505, 506; 11, 12, 16; 602) in Übereinstimmung mit dem durch die Bestimmungseinrichtung (106; 216; 559; 20) bestimmten Treibprofil.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element einen beweglichen Verschluß (111, 207, 505, 506; 11, 12) umfaßt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (111; 207; 505, 506; 11, 12; 602) einen beweglichen Spiegel (602) umfaßt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (118; 206; 604; 662) einen Röntgenstrahl-Detektor umfaßt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgenstrahl-Detektor in und zwischen einem Belichtungsbereich beweglich ist.

6. Verfahren zum Verwenden der Belichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Synchrotron-Strahlungsquelle (102; 201; 508), wobei

die Belichtungssteuereinrichtung (111; 112; 207; 505; 506; 11, 12, 16; 602) in einem Strahlungspfad zwischen der Synchrotron- Strahlungsquelle (102; 201; 508) und einem zu belichtenden Substrat (113, 114; 208, 209; 501, 502; 5, 6) angeordnet ist; und eine Belichtung des Sübstrats unter Verwendung der Belichtungssteuereinrichtung (111, 112; 207; 505, 806; 11, 12, 16; 602) gesteuert wird, um eine Synchrotron-Strahlung auf dem Substrat ausgewählt zu begrenzen

7. Verfahren zum Erzeugen einer Halbleiterschaltungseinrichtung, bei der ein Halbleiterwafer (6) mit einer Synchrotron-Strahlung, die über eine Maske (5) darauf projiziert wird, belichtet wird, indem eine Belichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in Übereinstimmung mit dem Verfähren aus Anspruch 6 verwendet wird.