DE69129355T2

DE69129355T2 - Projektionsbelichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69129355T2
Application number: DE69129355T
Authority: DE
Inventors: Nobutaka Kawasaki-Shi Kanagawa-Ken Magome; Susumu Zama-Shi Kanagawa-Ken Makinouchi; Yasuyuki Suginami-Ku Tokyo Sakakibara; Naomasa Kawasaki-Shi Kanagawa-Ken Shiraishi
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2011-10-31
Also published as: DE69129355D1; EP0484131B1; JPH0513305A; JP3234891B2; EP0819988A1; EP0484131A2; EP0484131A3

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Projektion und Belichtung eines Halbleiterschaltungsmusters, eines Musters eines Flüssigkristallanzeigeelements oder Ähnliches auf einem photoempflndlichen Substrat.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltungseinrichtung auf einem Substrat.

In Beziehung stehender Stand der Technik

In einer Projektionsbelichtungsvorrichtung dieser Art ist die Belichtung mit einem Fadenkreuz bisher ausgeführt worden, wobei die Oberfläche eines photoempfindlichen Substrats (ein Halbleiterwafer oder eine Glasplatte mit einer darauf aufgebrachten Resistschicht) in der besten Abbildungsebene eines optischen Projektionssystems (einer zu dem Strichmuster konjugierte Ebene) angeordnet worden ist.
Jedoch ist die einmal auf dem Wafer (der Aufnahmebereich) belichtete Fläche in der Größenordnung von 15 mm zum Quadrat bis 20 mm zum Quadrat, und wenn die Oberfläche des Wafers geringstfügig in diesem Bereich gekrümmt ist oder es dort eine Unebenheit in der Größenordnung von einigen um in der Oberflächenstwktur gibt, erscheint in der Belichtungsfläche ein Bereich, der die Schärfentiefe des optischen Projektionssystems überschreitet. Der Grund ist, weil die Schärfentiefe des optischen Projektionssystems nur ± 1 um oder so auf der Bildsseite (der Waferseite) ist.
So ist ein Verfahren, mit dem eine Belichtung bei einer wirksamen weiten Schärfentiefe selbst in einer Belichtungsvorrichtung ausgeführt werden kann, die ein optisches Projektionssystem geringer Schärfentiefe aufweist, in dem US Patent Nr. US-A-4,869,999 vorgeschlagen werden. Bei dem in diesem Patent geoffenbarten Verfahren wird ein Wafer zu zwei oder drei Punkten in Richtung der optischen Achse des optischen Projektionssystems bewegt und an jedem Punkt wird ein und dasselbe Fadenkreuz mehrfach belichtet. Bei diesem Verfahren werden zwei in Richtung der optischen Achse beabstandete Punkte nahezu so weit wie die Tiefenschärfe ±ΔZ des optischen Projektionssystems gemacht, wodurch die tatsächlich wirksame Tiefe in der Größenordnung von 1,5 - 3-mal vergrößert wird.
Des weiteren ist zusätzlich zu dem Verfahren, wie es in dem obenerwähnten Patent beschrieben worden ist, wobei der Wafer bei jedem von mehreren Punkten in Richtung der optischen Achse angeordnet und eine Belichtung wiederholt wird, in JP-A-58017446 ein Verfahren vorgeschlagen worden, wodurch der Wafer fortlaufend in Richtung der optischen Achse während eines Belichtungsvorgangs für einen Belichtungsbereich bewegt (oder vibriert) wird.
Eine integrierte Halbleiterschaltung wird durch die Schritte der Filmbildung, der Musterübertragung, des Ätzens usw. hergestellt, die mehrmals bis zu zehn und mehr Malen wiederholt werden. Deshalb werden in einigen Fällen Bereiche, in denen Film, der mehreren Schichten entspricht, geschichtet ist, und Bereiche, in denen kein Film geschichtet ist, gegenwärtig auf der Oberfläche eines Wafers vermischt, was das Verfahren zur Bildung einer integrierten Schaltung ist.
Die Dicke einer Schicht in dem Film ist in der Größenordnung von 0,1 um bis 1 um und die Höhendifferenz auf der Waferoberfläche (in einem Belichtungsbereich) kann in der Größenordnung von maximal mehreren um sein. Andererseits wird die Schärfentiefe des optischen Projektionssystems im allgemeinen ausgedrückt als ±λ/2 NA², wo λ die Wellenlänge des Belichtungslichts für die Belichtung ist und NA die numerische Apertur der Seite der Bildebene des optischen Projektionssystems ist. In den letzten optischen Projektionssystemen ist λ = 0,365 um (die i-Linie einer Quecksilberlampe) und NA ≈ 0,5, und die Tiefenschärfe ΔZ ist in diesem Fall ungefähr ±0,73 um.
Wenn demgemäß wie beim Stand der Technik eine Belichtung ausgeführt wird, wobei ein Wafer fest in der besten Bildebene des optischen Projektionssystems angeordnet ist, wird der Höhenunterschied zwischen oben und unten auf dem Wafer in Richtung der optischen Achse um mehr als die Schärfentiefe von ±0,73 um in bezug auf die beste Bildebene (die beste Scharfeinstellebene) beabstandet, und somit wird eine Bilderzeugung unmöglich.
Auch ist es gemäß einem Verfahren, bei dem wie beim Stand der Technik die Belichtung mehrere Male ausgeführt wird, wobei ein Wafer an mehreren, in Richtung der optischen Achse getrennten Punkten angeordnet wird, möglich, mit einer Höhendifferenz von mehreren um auf dem Wafer zurechtzukommen, wobei aber ein Verschlußsystem betrieben werden muß, um an mehreren Punkten in Richtung der optischen Achse eine Belichtung anzuhalten und wieder aufzunehmen, und dies hat zu dem Problem geführt, daß die Waferbehandlungsmöglichkeit pro Zeiteinheit stark durch den Einfluß, einen Bewegungsschlitten (Z Schlitten) in Richtung der optischen Achse (Z Richtung) eines Waferhalters anzutreiben, die Eigenschaft des Positionierungsvorgangs und des Öffnen und Schließens des Verschlusses verringert wird.
Ein Beispiel eines Belichtungsverfahrens nach dem Stand der Technik wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1A-1C der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Fig. 1A und 1B zeigen Zeitabläufe des Verschlußvorgangs (die Beleuchtungsändemng auf einem Wafer) und des Z Tischbetriebs, wenn eine Mehrfachbelichtung an zwei Scharfeinstellpositionen für eine Belichtungsfläche ausgeführt wird, und Fig. 1C zeigt den Zeitablauf des Verschlußvorgangs bei einem normalen Vorgang, bei dem eine Mehrfachbelichtung nicht ausgeführt wird.
Es versteht sich hier, daß während der Mehrfachbelichtung und während der normalen Belichtung die gleiche Belichtungsgröße für einen Belichtungsbereich auf einem Wafer geliefert wird. In dem Fall der normalen Belichtung ist unter der Annahme, daß die Betätigungszeit Ta, bis der geschlossene Verschluß geöffnet ist, und die Betätigungszeit Tb, bis der Verschluß von seiner vollen Offenstellung geschlossen ist, im wesentlichen den gleichen Wert (Tc) haben, wobei eine richtige Belichtungsgröße BV zu BV = (Tc + T&sub0;') x IL ist, wo T&sub0;' die volle Offenzeit des Verschlusses ist und IL die Beleuchtung der Oberfläche des Wafers darstellt. Auch gibt in Fig. 1A und 1C die Ordinate OP den vollen offenen Zustand des Verschlusses wieder und CL gibt den vollen geschlossenen Zustand des Verschlusses wieder. Des weiteren stellt die Fig. 1 die Zeit Tst die Schrittzeit zu der nächsten Belichtungsfiache des Wafertisches dar.
Andererseits wird in dem Fall der Mehrfachbelichtung die erste Belichtung ausgeführt, wobei der Z Tisch an einer Position +Z&sub1; eingestellt wird, die von der besten Scharfeinstellebene Z&sub0; nach oben beabstandet ist, wie es in Fig. 1B gezeigt ist, wonach der Z Tisch erneut an einer Position -Z&sub1;, die von der Ebene Z&sub0; nach unten beabstandet ist, während einer Zeit Tz erneut eingestellt wird, und dann wird die zweite Belichtung ausgeführt.
Die Arbeitskennlinie (Anstieg und Fall) des Verschlusses andert sich nicht, solange ein und dieselbe Belichtungsvorrichtung verwendet wird, und deshalb ist die erste Belichtungszeit Ta + Tb + T&sub0;, wo T&sub0; die volle Offenzeit des Verschlusses ist, und wenn die erste Belichtungsgröße ungefähr die halbe richtige Belichtungsgröße BV ist, wird die volle Offenzeit T&sub0; definiert, wie folgt (aber BV/IL = Tc + T&sub0;'):
Somit ist, wie es aus den Figuren unter der Annahme, daß Ta = Tb = Tc ist, in dem Fall einer normalen Empfindlichkeit offensichtlich ist, die Gesamtbehandlungszeit, die die richtige Belichtungsgröße BV bei jeder Belichtungsfläche auf dem Wafer gibt,
(2Tc + T&sub0;' + Tst) x Anzahl der Aufnahmen ...(1)
und in dem Fall einer (zweifachen) Mehrfachbelichtung, ist die genannte Gesamtbehandlungszeit
(2 (2Tc + T&sub0;' + Tz + Tst} x Anzahl der Aufnahmen ...(2)
Ersetzt man T&sub0; = 1/2(T&sub0;' - Tc) für den Ausdruck (2) und ordnet ihn um,
(3Tc + T&sub0;' + Tz + Tst) x Anzahl der Aufnahmen ...(3)
Wenn man somit die Ausdrücke (1) und (3) miteinander vergleicht, sieht man, daß in dem Fall der Mehrfachbelichtung die Zeit um (Tc + T&sub0;) während jeder Aufnahme länger wird.
Bei den heutigen Belichtungsvorrichtungen (Schritteinrichtungen) ist die Zeit Tc 10-30 ms (msec), und die Zeit Tz ist, obgleich sie von dem Hub der Positionen +Z&sub1; und -Z&sub1; abhängt, in der Größenordnung von 20-50 ms (msec). Deshalb wird die Zeit um die Größenordnung 30-80 ms (msec) während jeder Aufnahme länger, und unter der Annahme, daß es 100 Aufnahmeflächen auf einem Wafer gibt, wird die Behandlungszeit eines Wafers um 3 bis 8 s (sec) länger.
Wie es oben beschrieben worden ist, hat das Verfahren nach dem Stand der Technik an der Schwierigkeit des Durchsatzes der Waferbehandlung gelitten.
EP-A-0489426 A2, das in DE, FR und GB nur im Hinblick auf Artikel 54(3) EPÜ Stand der Technik ist, beschreibt ein Verfahren zur Projektion eines Photomaskenmusters auf einem Wafer, wobei eine Beleuchtungslichtquelle, ein Verschluß und ein optisches Projektionssystem und ein Tisch zur Bewegung des Wafers in Richtung der optischen Achse verwendet werden. Bei einer Ausführungsform wird der Verschluß offengehalten, und die Bewegungsgeschwindigkeit des bewegbaren Tisches wird ausgebildet, daß sie relativ langsam an den von der zentralen Scharfeinstellebene versetzten Positionen ist, und zunimmt, wenn sich der Tisch der zentralen Scharfeinstellebene nähert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wäre von Vorteil, eine Projektionsbelichtungsvorrichtung zu schaffen, bei der die wesentliche Schärfentiefe erweitert ist und gleichzeitig die Durchsatzverringerung abgenommen hat und zusätzlich die Steuerbarkeit der Belichtungsgröße sichergestellt ist.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist im Anspruch 1 und das Verfahren im Anspruch 6 angegeben. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bestimmte Ausführungsformen der Erfindung.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist wie folgt konstruiert.
Ein Z Tisch wird in Richtung der optischen Achse während der Belichtung eines photoempfindlichen Substrats bewegt.
Eine Sperreinrichtung zum Sperren der Arbeitsweise der Verschlußsteuereinrichtung und einer Steuereinrichtung für den Z Tisch ist so vorgesehen, daß auf der Grundlage der Betriebseigenschaften des Verschlusses und der Betriebseigenschaften (insbesondere der Geschwindigkeitseigenschaft) eines bewegbaren Tisches (Z Tisch) die Verteilung der Anwesenheitswahrscheinlichkeit (d.h., die Anwesenheitszeit pro Längeneinheit in der Z Richtung), die bei der Bewegung des genannten photoempfindlichen Substrats (eine Resistschicht auf einem Wafer) von einem Zeitpunkt, zu dem der Verschluß beginnt, geschlossen zu werden, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem der Verschluß vollständig geschlossen ist, in bezug auf die Richtung der optischen Achse erhalten wird, im wesentlichen gleiche maximale Werte an wenigstens zwei Orten in Richtung der optischen Achse annehmen kann.
Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Bewegung des photoempfindlichen Substrats, wie des Wafers, und des projizierten Bildes in Bezug zueinander in Richtung der optischen Achse eingesetzt, während der Verschluß offen ist, so daß die Öffnungs-Schließ-Steuerkennlinie des Verschlusses und die Bewegungssteuerungskennlinie in Richtung der optischen Achse in einer bestimmten Beziehung sichergestellt werden.
Die Belichtungsart durch das Mehrfachbelichtungssystem nach dem Stand der Technik wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 2, (A), (B) und (C) zeigen die Art der Mehrfachbelichtung an Scharfeinstellungspositionen -Z&sub1;, Z&sub0; bzw. +Z&sub1;, und der untere Bereich, der mittlere Bereich und der hohe Bereich der Musterhöhendifferenz auf einem Wafer sind als (A), (B) bzw. (C) dargestellt. Das Muster, das einer Mehrfachbelichtung unterzogen werden soll, besteht als ein Lochmuster (ein weißes, kleines Rechteck), das auf einem Fadenkreuz gebildet ist. Die Intensitätsverteilung des projizierten Bildes dieses Lochmusters auf dem Wafer ist durch Fmn gezeigt, und m=1 stellt die Scharfeinstellposition -Z&sub1; dar, m=2 stellt die Scharfeinstellposition Z&sub0; dar, m=3 stellt die Scharfeinstellposition +Z&sub1; dar, und n=1,2,3 stellt die Anzahl der Male (Reihenfolge) der Belichtungen dar.
Wenn zuerst die erste Belichtung ausgeführt wird, wobei die beste Abbildungsebene eines Projektionsobjektivs auf den unteren Abschnitt (auf die Position -Z&sub1;) der Musterhöhendifferenz auf dem Wafer scharf eingestellt ist, wird eine scharfe Intensitätsverteilung F&sub1;&sub1; auf dem unteren Abschnitt abgebildet, wobei aber in Richtung zu dem mittleren und dem höheren Abschnitt die Intensitätsverteilung F&sub1;&sub1; plötzlich verschlechtert wird (verringerter Spitzenwert und zugenommene Weite). Wenn die zweite Belichtung dann ausgeführt wird, wobei die beste Abbildungsebene in dem mittleren Abschnitt (die Position Z&sub0;) der Musterhöhendifferenz scharf eingestellt wird, wird eine scharfe Intensitätsverteilung F&sub2;&sub2; auf dem mittleren Abschnitt abgebildet, wobei aber eine verschlechterte Intensitätsverteilung F&sub2;&sub2;' bei jeweils dem unteren Abschnitt und dem hohen Abschnitt auftritt. Ähnlich wird bei der dritten Belichtung eine Scharfeinstellung bei dem hohen Abschnitt (+Z&sub1;) der Musterhöhendifferenz ausgeführt, und deshalb wird eine scharfe Intensitätsverteilung F&sub3;&sub3; in dem hohen Abschnitt erhalten, und in Richtung zu dem mittleren Abschnitt und dem unteren Abschnitt wird eine verschlechterte Intensitätsverteilung F&sub3;&sub3;' erhalten.
Wenn eine dreimalige Belichtung somit beendet ist, werden scharfe Bildverteilungen F&sub1;&sub1;, F&sub2;&sub2; und F&sub3;&sub3; einmal bei jeweils dem unteren Abschnitt, dem mittleren Abschnitt und dem hohen Abschnitt der Musterhöhendifferenz erhalten.
Die integrierte Lichtmenge der Intensitätsverteilungen F&sub1;&sub1;, F&sub2;&sub2;' und F&sub3;&sub3;' ist für den Resist des unteren Abschnitts, wie es in Fig. 2(A) gezeigt ist, vorgesehen, und die Verteilung der integrierten Lichtmenge ist in Fig. 2(D) gezeigt. In Fig. 2(D) ist die Höhe Eth, die durch eine unterbrochene Linie dargestellt ist, die Belichtungsgröße, die notwendig ist, positiven Resist (um ein Lochmuster zu bilden) zu entfemen. Ebenso ist die integrierte Lichtmenge der Intensitätsverteilungen F&sub2;&sub2;, F&sub1;&sub1;' und F&sub3;&sub3; für den Resist des mittleren Abschnitts der Musterhöhendifferenz vorgesehen, wie es in Fig. 2(E) gezeigt ist, und die integrierte Lichtmenge der Intensitätsverteilungen F&sub3;&sub3;, F&sub1;&sub1;' und F&sub2;&sub2;' ist für den Resist des hohen Abschnitts der Musterhöhendifferenz vorgesehen, wie es in Fig. 2(F) gezeigt ist. Eine gute Bildintensitätsverteilung eines Lochmusters wird bei irgendeiner dieser drei Höhendifferenzabschnitte geschaffen und als ein Ergebnis wird die erscheinende Vergrößerung der Schärfentiefe über die Weite von 2Z&sub1; von dem hohen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt der Höhendifferenz hergestellt.
Neben dem oben beschriebenen Verfahren, eine Mehrfachbelichtung auszuführen, während die Scharfeinstellposition diskret verändert wird, wird die Wirkung der Vergrößerung der Schärfentiefe auch durch ein Verfahren erhalten, eine Belichtung auszuführen, während ein Wafer fortlaufend in Richtung der optischen Achse bewegt wird. Jedoch hat es sich durch die Bestätigung durch Versuche oder Ähnliches herausgestellt, daß die erwartete Vergrößerungswirkung nicht erhalten werden kann, selbst wenn ein Wafer bewegt wird (oder vibriert wird, wie in der Vorrichtung der vorhergehend erwähnten JP-A-5801 7446) zufällig in Richtung der optischen Achse während der Belichtung des Wafers (während des Öffnens des Verschlusses) bewegt wird.
Nimmt man ein allgemein denkbares Bewegungssystem an, so wird ein Z Tisch, der einen Wafer darauf hält, mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit angetrieben, und die Zeitverteilung des besten Scharfeinstellbildes in bezug auf die Richtung der optischen Achse, d.h., die sogenannte Anwesenheitswahrscheinlichkeit, ist in Fig. 3 der beigefügten Zeichnungen gezeigt. In Fig. 3 stellt die Ordinate die Scharfeinstellposition dar (die Position des Wafers in Richtung der optischen Achse) und die Abszisse stellt die Anwesenheitswahrscheinlichkeit dar (d.h., die Zeit pro Einheitslänge in Richtung der optischen Achse, bei der das beste Scharfeinstellbild vorhanden ist). Bei der vorhergehend beschriebenen Mehrfachbelichtung an drei Punkten hat die Anwesenheitswahrscheinlichkeit andere Werte als null nur an den drei Scharfeinstellpositionen +Z&sub1;, Z&sub0; und -Z&sub1; angenommen, wobei aber bei der Bewegung mit gleichförmiger Geschwindigkeit des Z Tisches eine konstante Anwesenheitswahrscheinlichkeit über den gesamten Bereich von ± Z&sub1; eingenommen wird, und neben der Vergrößerungswirkung für die Tiefenschärfe zeigt sich der Nachteil des verstärkenden Kontrasts des belichteten Resistmusters selbst deutlich.
Auch kann bei der Vibrationstechnik des Wafers in Richtung der optischen Achse während der Belichtung des Wafers die Erweiterungswirkung für die Schärfentiefe nicht ausreichend in Abhängigkeit von der Amplitude, der Frequenz und der Wellenform der Vibration und der Belichtungszeit erwartet werden.
So werden bei der vorliegenden Ausführungsform die fortlaufenden Bewegungen des Wafers und der Projektionsbildebene in Richtung der optischen Achse gesteuert, so daß die Anwesenheitswahrscheinlichkeit an den Scharfeinstellpositionen +Z&sub1; und -Z&sub1; maximiert werden kann, mit anderen Worten an zwei voneinander durch eine Größe entfernten Punkten, die grob der Weite der Schärfentiefe des Projektionsobjektivs entspricht, und daß in dem Zwischenabschnitt zwischen den zwei Punkten die Anwesenheitswahrscheinlichkeit auf niedrig in einem solchen Maß unterdrückt wird, daß sie keine Verschlechterung des Kontrasts des belichteten Widerstandsmusters bewirkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A-1C sind Zeitabläufe, die die Antriebsfolgen des Z Tisches und Verschlusses bei dem Mehrfachbelichtungssystem gemäß dem Stand der Technik zeigen.
Fig. 2(A) bis (F) stellen die Änderung der Verteilung der Lichtmenge eines Lochmusters dar, wenn eine Mehrfachbelichtung an drei Punkten ausgeführt wird.
Fig. 3 zeigt die Verteilung der Belichtungsgröße (Anwesenheitswahrscheinlichkeit), wenn eine Belichtung ausgeführt wird, während der Z Tisch mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit bewegt wird.
Fig. 4 zeigt die Konstruktion einer Projektionsbelichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion des Hauptsteuersystems der Fig. 4 zeigt.
Fig. 6A-6C sind Kurven, die ein Beispiel der Beleuchtungsänderungskennlinie zeigen, die sich aus dem Öffnen-Schließen eines Verschlusses und der Antriebskennlinie des Z-Tisches ergeben.
Fig. 7 ist eine Kurve, die die Verteilung der Anwesenheitswahrscheinlichkeit in Z Richtung (der Richtung der optischen Achse) zeigt, die bei den Bewegungsbedingungen der Fig. 6 erhalten wird.
Fig. 8 ist eine Kurve, die die Verteilung zeigt, wenn die Belichtungsgröße an drei Orten in der Z Richtung konzentriert ist.
Fig. 9 ist eine Kurve, die die simulierte Verteilung der Anwesenheitswahrscheinlichkeit zeigt.
Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Bedingung zeigt, die Verteilung der Lichtmenge eines Kontaktiochbildes zu simulieren.

Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrungsformen

Fig. 4 zeigt die Konstruktion einer Projektionsbelichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 4 wird Beleuchtungslicht von einer Quecksilberdampflampe 1 an einem zweiten Brennpunkt durch einen elektrischen Spiegel 2 konzentriert. Ein Drehverschluß 3 mit einer Mehrzahl Lamellen ist nahe dem zweiten Brennpunkt zur Drehung durch einen Motor 4 angeordnet. Das in dem zweiten Brennpunkt konzentrierte und durch den Verschluß 3 hindurchgegangenen Beleuchtungslicht tritt in eine optische Integrationseinrichtung 6 ein, die eine Eingangslinse, eine Fliegenaugenlinse, usw. enthält. Eine Mehrzahl sekundärer Lichtquellenbilder wird auf der Ausgangsoberflächenseite der optischen Integrationseinrichtung 6 gebildet, wodurch eine Oberflächenlichtquelle hergestellt wird. Das Beleuchtungslicht von den entsprechenden sekundären Lichtquellenbildern wird von einem Spiegel 7 mit geringem Lichtdurchlaßgrad (z.B. in der Größenordnung von 10%) reflektiert, wonach es in ein erstes Relaislinsensystem 8 eintritt und durch die Oberfläche der Fadenkreuzabschirmung 9 integriert wird und die Abschirmung 9 mit einer gleichförmigen Beleuchtungsverteilung beleuchtet. Die Abschirmung 9 dient zur Begrenzung des beleuchteten Bereiches auf einem Fadenkreuz R, und das Öffnungsbild der Abschirmung 9 wird auf der Musteroberfläche des Fadenkreuzes R durch ein zweites Relaislinsensystem 10, einem Spiegel 11 und einer Kondensorlinse 12 gebildet.
Das durch den transparenten Bereich des Musters des Fadenkreuzes R hindurchgegangene Licht geht durch ein Projektionsobjektiv PL zu einem Wafer W hindurch, und das projizierte Bild des Fadenkreuzmusters wird nahe der Oberfläche des Wafers W gebildet. Der Wafer W wird durch Unterdruck an den Halter eines Z Tisches 14 angezogen, der auf einem XY Tisch 13 angeordnet ist. Der Z Tisch 14 wird auf dem XY Tisch 13 in Richtung der optischen Achse des Projektionsobjektivs PL durch einen Antriebsabschnitt (einen Motor und einen Tachogenerator) 15 bewegt.
Üblicherweise wird der Z Tisch 14 in Richtung der optischen Achse durch den Antriebsabschnitt 15 bewegt, der unter der Steuerung einer Niederfrequenz-Einheit 18 servobetrieben wird, die ein Scharfeinstellsignal von einem Niederfrequenz-Sensor mit schrägem Einfallslicht eingibt, der aus einem Lichtprojektor 16 und einer Lichtempfangseinrichtung 17 besteht. Dies ist eine Selbstscharfeinstelloperation, die während normaler, einmaliger Belichtung ausgeführt wird.
Ein photoelektrischer Sensor 19 zur Erfassung der Intensität des Beleuchtungslichts (das Musterbild des Fadenkreuzes R oder des Öffnungsbilds der Abschirmung 9), das durch die Projektionsobjektiv PL hindurchgeht, ist auf dem XY Tisch 13 vorgesehen.
Nun ist ein photoelektrischer Sensor 20 zur Erfassung der Intensität eines Teils des Beleuchtungslichts, das durch den Verschluß 3 hindurchgegangen ist, hinter dem Spiegel 7 angeordnet, und das photoelektrische Signal des photoelektrischen Sensors 20 wird einer Integrationsschaltung 21 eingegeben, die digital die Integration der Lichtmenge ausführt. Die Integrationsschaltung 21 gibt an ein Hauptsteuersystem 100 ein Signal IL aus, das durch das photoelektrische Signal erhalten wird, das mit einer vorbestimmten Größe verstärkt wird. Das Signal IL ist proportional der Beleuchtung auf dem Fadenkreuz R oder der Beleuchtung auf dem Wafer W. Des weiteren enthält die Integrationsschaltung 21 eine Vergleicherschaltung, die das Schließsignal Sc des Verschlusses 3 von dem Hauptsteuersystem 100 ausgibt, wenn der Wert einer voreingestellten, richtigen Belichtungsgröße und der integrierte Wert der Lichtmenge miteinander übereinstimmen. Dieses Schließsignal Sc wird zu einer Verschlußansteuerschaltung 22 geschickt, wodurch der Motor 4 um eine vorbestimmte Größe gedreht wird, um dadurch den Verschluß 3 zu schließen. Auch tauscht die Ansteuerschaltung- 22 einen Öffnungsbefehl für den Verschluß 3, ein Verschlußzustandssignal, usw. zwischen ihr und dem Hauptsteuersystem 100 aus.
In dem Fall einer normalen, einmaligen Belichtung wird eine automatische Belichtungsgrößensteuerung durch die Schleife aus dem photoelektrischem Sensor 20, der Integrationsschaltung 21, der Verschlußansteuerschaltung 22 und dem Motor 4 ausgeführt. Andererseits wird der Quecksilberdampfiampe (nachfolgend einfach als die Lampe bezeichnet) 1 elektrischer Strom zugeführt, der durch eine Lampensteuereinheit 23 gesteuert wird. In den letzten Jahren sind in Schrittförderem, um den Durchsatz der Belichtung zu verstärken, Blitzbelichtungssysteme eingesetzt worden, wodurch der zugeführte, elektrische Strom zu der Lampe 1 auf ungefähr das Doppelte des elektrischen Sollstroms, nur wenn der Verschluß 3 offen ist, erhöht wird. Der Lampensteuereinheit 23 wird ein Umschaltbefehl für das normale Belichtungssystem oder das Blitzbelichtungssystem von dem Hauptsteuersystem 100 gegeben, und in dem Fall der Blitzbelichtung erhöht es den zugeführten, elektrischen Strom zu der Lampe 1 in Reaktion auf den Öffnungsbeginn des Verschlusses 3.
Der XY Tisch 13 in Fig. 4 bewegt sich schrittartig, um entsprechende der Mehrzahl von Aufnahmebereichen auf dem Wafer W auf gerade unterhalb des Projektionsobjektivs PL zu bewegen, aber dies steht nicht unmittelbar mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung und deshalb sind der Antriebsabschnitt und das Steuersystem für den XY Tisch 13 nicht gezeigt.
Die Funktionsblöcke des Hauptsteuersystems 100, die sich auf wesentliche Abschnitt der vorliegenden Erfindung beziehen, werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Die Funktion von jedem Block in Fig. 5 wird durch die Hardware einer elektrischen Schaltung oder die Software eines Mikrocomputers oder Ähnliches erreicht.
In Fig. 5 erhält ein Analog/Digitalwandler ADC 110 als einen Eingang das verstärkte, photoelektrische Signal IL von dem photoelektrischen Sensor 20 und wandelt den Pegel des Signals IL in einen digitalen Wert während jeder vorbestimmten Abtastzeit um. Der umgewandelte, digitale Wert wird in einem Speicher (RAM) 111 in der Reihenfolge der Adresse gespeichert. Der Adressenwert des RAM 111 wird durch einen Zähler 112 erzeugt, und dieser Zähler 112 zählt die lmpulszahl eines Taktimpulses CKP, der von einem Taktgenerator 113 erzeugt wird, nur während der Taktimpuls CKP durch ein Gatter 114 hindurchgeht. Das Öffnen und Schließen des Gatters 114 werden durch ein Signal C5, von einem Mikroprozessor (uP) 150 geändert.
Dieser Mikroprozessor uP 150 ist mit der Niederfrequenz-Einheit 18 und der Verschlußansteuerschaltung- 22 in Fig. 4 über Busleitungen DB&sub1; und DB&sub2; verbunden und führt den zur Steuerung notwendigen Datenaustausch aus. Ein Dateneingabeabschnitt (oder eine Benutzer/Maschinenschnittstelle) 120 erhält als Eingänge Befehle und Daten von der Bedienungsperson, und Hauptbefehle sind ein Umschaltbefehl für eine Mehrfachbelichtung oder eine normale Belichtung und ein Belichtungsstartbefehl, und Hauptdaten sind die richtige (Soll) Belichtungsgröße pro Aufnahme und die Bewegungsweite (2Z&sub1;) des Z Tisches 14 während der Mehrfachbelichtung. Ein Kenndatenabschnitt 130 für den Z Tisch speichert darin hauptsächlich die Daten der Bewegungsgeschwindigkeitskenn linie des Z Tisches 14 (den maximalen Geschwindigkeitswert, den Beschleunigungswert, usw.).
Die Daten dieser Geschwindigkeitskennlinie können ohne weiteres gefunden werden, indem der Ausgangswert von dem Tachogenerator, der in dem Antriebsabschnitt 15 für den Z Tisch 14 vorgesehen ist, in einen digitalen Wert durch einen Analog/Digitalwandler während jeder vorbestimmten Abtastzeit umgewandelt wird, und der digitale Wert in den Speicher in dem Mikroprozessor uP 150 über die Busleitung DB&sub1; gelesen wird, und dieser danach durch den Mikroprozessor uP 150 analysiert wird. Die somit durch den Mikroprozessor uP gefundenen Daten, werden in dem Kenndatenabschnitt 130 des Z Tisches gespeichert, wobei sich aber der Z Tisch manchmal mit seiner Geschwindigkeitskennlinie zwischen einem Fall, wo er von unten nach oben bewegt wird, und einem Fall, wo er von oben nach unten bewegt wird, unterscheiden mag, und deshalb wird bevorzugt, Geschwindigkeitskennlinien in bezug auf beide Fälle zu finden und zu speichern.
Der Mikroprozessor uP 150 steuert das Anhalten der Ausgabe des Signals CS&sub1; zu dem Gatter 114 auf der Grundlage der Eingabe des Schließsignals Sc des Verschlusses 3. Des weiteren gibt der Mikroprozessor uP 150 verschiedene Warnungen an die Bedienungsperson über eine Busleitung DB&sub3; aus. Als eine der Warnungen wird mitgeteilt, daß es schwierig ist, eine Mehrfachbelichtung unter den Belichtungsbedingungen auszuführen, die dem Dateneingabeabschnitt 120 eingegeben worden sind, und es demgemäß notwendig ist, einige der Bedingungen abzuändern.
Die grundlegende Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
Es sei angenommen, daß der Verschluß 3 in Fig. 4 in seinem geschlossenen Zustand ist, die Lampensteuereinheit 23 auf das normale Belichtungssystem eingestellt ist und der integrierte Wert der Lichtmenge in der Integrationsschaltung 21 auf null zurückgesetzt ist.
Vor der Belichtung stellt der Mikroprozessor uP 150 den Wert der richtigen Belichtungsgröße, die dem Dateneingabeabschnitt 120 eingegeben worden ist, als einen Eingang der Vergleicherschaltung der Integrationsschaltung 21 ein und gibt einen Öffnungsbefehl für den Verschluß 3 an die Verschlußansteuerschaltung 22 über die Busleitung DB&sub2; bei dem einmaligen Belichtungsmodus ein, wobei sich der Wafer W nicht unter der Projektionsobjektiv PL befindet. Dadurch steuert die Verschlußansteuerschaltung 22 das Schließen des Verschlusses 3, so daß die Belichtungsgröße auf dem Fadenkreuz R oder dem Wafer W einen richtigen Wert haben kann. Zu diesem Zeitpunkt liefert der Mikroprozessor uP 150 das Signal CS&sub1; an das Gatter 114 gleichzeitig mit der Erzeugung des Öffnungsbefehls des Verschlusses und beginnt das Vorwärtszählen mit dem Zähler 112. Das Vorwärtszählen durch den Zähler 112 wird angehalten, indem das Signal CS&sub1; ausgegeben wird, das zu einer vorbestimmten Zeit unterbrochen wird, nachdem das Verschlußschließsignal Sc erzeugt worden ist. Diese vorbestimmte Zeit wird etwas länger als die Arbeitsverzögerung (elektrische und mechanische Verzögerung) während des Schließen des Verschlusses gemacht.
Wenn auf diese Weise eine Blindbelichtung mit einem einmaligen Belichtungsmodus bei Bedingungen ausgeführt wird, bei denen eine richtige Belichtung für einen vorbestimmten Wafer erhalten wird, wird eine Belichtungsänderungskennlinie P (t) an dem Fadenkreuz in dem RAM 111 in Fig. 5 erhalten, wie es z.B. in Fig. 6A gezeigt ist.
Die Ordinate dieser Kennlinie P(t) stellt den Beleuchtungswert dar, und die Abszisse stellt die Zeit dar, und es ist so zu verstehen, daß zu einer Zeit tso das Signal CS&sub1; in Fig. 5 erzeugt wird und das Vorwärtszählen des Zählers 112 gestartet wird. Auch stellt in Fig. 6A die Zeit tsc einen Zeitpunkt dar, zu dem das Verschlußschließsignal Sc von der Integrationsschaltung 21 erzeugt wird.
Ferner stellt eine Zeit t&sub0; bei der Kennlinie P(t) einen Zeitpunkt dar, zu dem das Beleuchtungslicht, das durch den Verschluß 3 hindurchgegangen ist, tatsächlich beginnt, auf das Fadenkreuz R angewendet zu werden, und sie weist eine im wesentlichen konstante Verzögerung in bezug auf die Zeit Tso auf, wenn das Signal CS&sub1;, das ein Belichtungsstartbefehl ist, erzeugt wird. Ebenso weist die Zeit t&sub5;, wenn die Beaufschlagung mit Belichtungslicht auf das Fadenkreuz R vollständig unterbrochen wird, eine im wesentlichen konstante Verzögerung in bezug auf die Zeit Tsc auf, wenn das Signal Sc erzeugt wird.
Wie es aus der Fig. 6A offensichtlich ist, wird die gesamte Belichtungsgröße (die richtige Belichtungsgröße) Eu, die dem Wafer W geliefert wird, ausgedrückt wie folgt, mit k einer Konstanten:
Weil die Arbeitsgeschwindigkeiten des Verschlusses 3, des Motors 4, der Ansteuerschaltung 22, usw. endlich sind, wird die Kennlinie P(t) der Fig. 6A in bezug auf die Zeit nicht rechteckig. Jedoch ist die Wiederholbarkeit der Kennlinie P(t) ausreichend gut, und während einer Mehrfachbelichtung (während des Öffnens und Schließens des Verschlusses) wird die Beziehung der Kennlinie P(t) im wesentlichen vollständig wiedergegeben.
Der Mikroprozessor uP 150, der in Fig. 5 gezeigt ist, berechnet die Verzögerungszeiten (t&sub0;-tso) und (t&sub5;-tsc) in der Kennlinie P(t) und die Beschleunigung der Beleuchtungsänderung von der Startzeit T&sub0; des Verschlußöffnungsvorgangs bis zur Zeit t&sub5; der Verschlußschließbeendigung auf der Grundlage von Daten, die in dem RAM 111 gespeichert sind, und speichert sie in dem Speicher des Mikroprozessors uP 150.
Nun zeigt Fig. 6B ein Beispiel der Kennlinie V(t), wenn während des Belichtungsvorgangs der Z Tisch 14 mit einem bestimmten Geschwindigkeitsmuster in Richtung der optischen Achse auf der Grundlage der Geschwindigkeitsdaten bewegt wird, die in dem Datenabschnitt 130 für die Kennlinie des Z Tisches gespeichert sind. Hier beginnt der Z Tisch 14 bei einer niedrigen Geschwindigkeit v&sub1; zur einer Zeit ts vor der Zeit to bewegt zu werden, wenn der Verschlußöffnungsbefehl erzeugt wird, und behält die Geschwindigkeit v&sub1; von der Zeit t&sub0; bis zu einer Zeit t&sub1; bei, die eine vorbestimmte Zeit nach der Zeit t&sub0; ist, und beschleunigt auf eine Geschwindigkeit v&sub2; nahe der höchsten Geschwindigkeit nach der Zeit t&sub1;. Dann bremst der Z Tisch erneut auf eine niedrige Geschwindigkeit v&sub3; (im wesentlichen gleich v&sub1;) nach der Zeit t&sub3; ab, nachdem der sich der Z Tisch bei der Geschwindigkeit v&sub2; stabilisiert hat, und wird bei der Geschwindigkeit v&sub3; beibehalten, bis das Schließen des Verschlusses abgeschlossen ist.
Fig. 6C zeigt die Kennlinie Z(t) der Lage des Z Tisches 14 in Richtung der optischen Achse, wenn der Z Tisch 14 gemäß der Kennlinie V(t) der Fig. 6B bewegt wird. In Fig. 6C ist eine Position ZC eine Position, bei der das Musterprojektionsbild des Fadenkreuzes R mit der Oberfläche des Wafers als bestes Bild übereinstimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Geschwindigkeit des Z Tisches 14 auf den höchsten Wert nahe der Position gebracht, bei der die beste Bildebene mit der Oberfläche des Wafers zusammenfällt, und wird bei der niedrigst möglichen Geschwindigkeit während des Öffnungs- und Schließvorgangs des Verschlusses 3 gehalten. Das heißt, während eines Verschlußöffnungsvorgangs wird der Z Tisch 14 bewegt, während er nach einer vorbestimmten Kennlinie beschleunigt und abgebremst wird.
Deshalb ist es notwendig, daß die Antriebsbedingungen, wie der Beschleunigungszustand und der Bremszustand des Z Tisches 14 bestimmt werden, bevor mit der Belichtung begonnen wird.
Nun kann natürlich der Schritt, die Beleuchtungskennlinie P(t) in den RAM 111 einzuführen und verschiedene Daten zu berechnen, in geeigneter Weise mehrere Male ausgeführt werden, und das Ergebnis kann gemittelt werden. Auch wird bei dem vorhergehenden Beispiel das Öffnen-Schließen des Verschlusses 3 so gesteuert, daß eine richtige Belichtungsgröße zuerst von der Integrationsschaltung 21 erhalten werden kann, wobei aber im Fall eines Modus, bei dem das Öffnen-Schließen des Verschlusses 3 durch die Zeit gesteuert wird, die festgelegte Verschlußzeit eingestellt werden kann, bis eine richtige Belichtungsgröße erhalten wird, und, nachdem die richtige Belichtungsgröße erhalten worden ist, kann die Kennlinie P(t) der Fig. 6A in dem RAM 111 gespeichert werden. Um zu bestätigen, ob die richtige Belichtung auf der Waferoberflächenseite (der Bildseite des Projektionsobjektivs PL) erhalten worden ist, kann auch ein photoelektrischer Sensor 19 verwendet werden, der auf dem XY Tisch 13 vorgesehen ist. Des weiteren kann die Kennlinie P(t), die in dem RAM 111 gespeichert werden soll, von dem photoelektrischen Signal des photoelektrischen Sensors 19 hergestellt werden, das durch ein Verarbeitungssystem 24 erhalten wird.
Es wird nun eine Beschreibung eines Verfahrens gegeben, die Bewegungsbedingungen des Z Tisches 14 bei der gegenwärtigen Ausführungsform zu bestimmen. Unter Annahme des tatsächlichen Belichtungsvorgangs ist der Wafer W an einer Position Zs, bevor die Belichtung gestartet wird, und der Wafer W beginnt seine Bewegung in der Z Richtung (die Richtung der optischen Achse) von hier aus. Nun beginnt, wie es in Fig. 6A - 6C gezeigt ist, der Z Tisch 14 an der Position Zs zu einer Zeit ts angetrieben zu werden und wird bei einer niedrigen Geschwindigkeit v&sub1; gleichförmig bewegt. Der Verschlußöffnungsbefehl (Signal CS&sub1;) wird zu einer Zeit tso so ausgegeben, daß der Verschluß 3 anfangen kann, geöffnet zu werden, nachdem sich die Geschwindigkeit des Z Tisches 14 bei v&sub1; stabilisiert hat. Daraufhin wird zu einer Zeit to mit der Belichtung des Wafers W begonnen, und zu dieser Zeit ist der Z Tisch 14 an einer Position Z&sub0; angekommen. Die gleichförmige Bewegung bei der Geschwindigkeit v&sub1; wird bis zu einer Zeit t&sub1; fortgesetzt, d.h., bis die Position des Wafers W in der Z Richtung zu einer Beschleunigungsposition Z&sub1; kommt, woraufhin der Z Tisch 14 erneut bei einer Beschleunigung a beschleunigt wird und zu einer Zeit t&sub2; eine Geschwindigkeit v&sub2; (im wesentlichen die höchste Geschwindigkeit) erreicht. Demgemäß wird die Beschleunigung a ausgedrückt wie folgt:
a = (v&sub2; - v&sub1;)/(t&sub2; - t&sub1;) ...(2)
Auch sind die Position des Z Tisches 14 zu den Zeiten t&sub1; und t&sub2; jeweils Z&sub1; und Z&sub2;. Von der Zeit t&sub2; bis zu einer Zeit t&sub3; wird der Z Tisch gleichförmig mit der Geschwindigkeit v&sub2; bewegt, und auf seinem Weg geht der Z Tisch durch die beste Scharfeinstellposition ZC für den Wafer W hindurch. Wenn zu der Zeit t&sub3; der Z Tisch in eine Position Z&sub3; kommt, wird der Z Tisch mit einer Beschleunigung β abgebremst, und zu einer Zeit t&sub4; (eine Position Z&sub4;) fällt er auf eine niedrige Geschwindigkeit v&sub3; ab. Zu dieser Zeit wird die Beschleunigung β (β < 0) ausgedrückt, wie folgt:
β = (v&sub3; - v&sub2;)/(t&sub4; - t&sub3;) ...(3)
Von der Zeit t&sub4; bis zu einer Zeit t&sub5; (von der Position Z&sub4; bis zu einer Position Z&sub5;) wird der Wafer W gleichförmig bei der Geschwindigkeit v&sub3; bewegt, und zu einer Zeit tsc wird der Verschlußschließbefehl (Signal Sc) ausgegeben
Bei der vorliegenden Ausführungsform tragen die Belichtungsgrößen E&sub1; und E&sub4;, die dem Wafer W an den Positionen Z&sub0;, Z&sub1;, Z&sub4; und Z&sub5; und zwischen den Positionen Z&sub0; - Z&sub1; und zwischen den Positionen Z&sub4; - Z&sub5; geliefert werden, stark zu der Erweiterung der Tiefenschärfe bei.
Die Abschätzung dieser Belichtungsgrößen E&sub1; und E&sub4; wird durch den Mikroprozessor uP 150 in Fig. 5 im voraus berechnet, und mit dieser Berechnung können Bedingungen automatisch durch die Verwendung der Größe der Schärfentiefe (± DOF) des Projektionsobjektivs PL selbst und der richtigen Belichtungsgröße (gesamte Belichtungsgröße) Eu bestimmt werden, die von dem Dateneingabeabschnitt 120 eingegeben werden, wobei aber ein Betrieb, der unter Bedingungen ausgeführt wird, die eindeutig von der Bedienungsperson eingestellt worden sind, wird auch als möglich betrachtet wird.
Nun werden die Bedingungen automatisch als ein Beispiel bestimmt, wie es durch den Mikroprozessor uP 150 folgt:
Wie es hieraus klar ist, ist die Belichtungsgröße, die dem Wafer W geliefert wird, während sich der Z Tisch 14 von der Position Z&sub1; zu der Position Z&sub4; bewegt, ungefähr 30% der gesamten Beiichtungsgröße Eu.
Die numerischen Werte (Parameter), die oben in beispielhafter Weise gezeigt sind, sind letztendlich Standardwerte und können durch die Bedienungsperson geeignet geändert werden. Jedoch folgt, wenn die Parameter zufällig geändert werden, aus den verschiedenen Einschränkungen (wie der Geschwindigkeit und dem Bewegungshub des Z Tisches und der Beleuchtung) nicht immer, daß die Bedingungen richtig eingestellt sind. In diesem Fall wird, wie es später im einzelnen beschrieben ist, eine Warnung durch die Busleitung DB&sub3; erzeugt, um der Bedienungsperson mitzuteilen, daß das richtige Einstellen der Bedingungen durch die von der Bedienungsperson geänderten Parameter unmöglich ist.
Wenn nun die Belichtungsgröße E&sub1; gemäß den oben beschriebenen Parametern bestimmt wird, kann die Zeit t&sub1;, wenn die Belichtungsgröße, die von der Belichtungsstartzeit t&sub0; (der integrierte Wert) E&sub1; wird, aus der Beziehung der folgenden Gleichung (in der k&sub1; ein Konstante ist) auf der Grundlage der Beleuchtungsänderungskennlinie P(t) gefunden werden, die in dem RAM 111 gespeichert ist:
Wenn die Zeit t&sub1; somit gefunden worden ist, kann die Geschwindigkeit v&sub1;, mit der der Z Tisch von der Position Z&sub0; zu der Position Z&sub1; in der Zeit (t&sub1; - t&sub0;) bewegt werden soll, aus der folgenden Gleichung gefunden werden:
V&sub1; = (Z&sub1; - Z&sub0;)/(t&sub1; - t&sub0;) ...(5)
Hier kann der Abstand zwischen den Positionen Z&sub0; und Z&sub1; bevorzugt so klein wie möglich in bezug auf die Tiefenschärfe DOF (ZC - Z&sub0;, Z&sub5; - ZC) des Projektionsobjektivs PL gemacht werden, und als ein Beispiel kann er erwünscht 1/3 oder weniger des Werts DOF sein.
Wenn die Belichtungsgröße E&sub4; auf eine ähnliche Weise bestimmt wird, wird die Zeit t&sub4;, wenn die Belichtungsgröße (integrierter Wert), die dem Wafer W von der Zeit t&sub4; bis zu der Zeit t&sub5; geliefert wird, E&sub4; wird, umgekehrt aus der Beziehung der folgenden Gleichung (in der k&sub2; eine Konstante ist) auf der Grundlage der Beleuchtungsänderungskennlinie P(t) berechnet:
Hier ist die Zeit t&sub5; bekannt und ist bereits durch die Kennlinie P(t) vorgegeben, die in dem RAM 111 gespeichert ist.
Wenn die Zeit t&sub4; somit gefunden worden ist, kann die Geschwindigkeit v&sub3;, mit der der Z Tisch von der Position Z&sub4; zu der Position Z&sub5; zu der Zeit (t&sub5; - t&sub4;) bewegt werden soll, aus der folgenden Gleichung gefunden werden:
V&sub3; = (Z&sub5; - Z&sub4;)/(t&sub5; - t&sub4;) ...(7)
Hier kann der Abstand zwischen den Positionen Z&sub4; und Z&sub5; auch wünschenswerterweise 1/3 oder weniger der Schärfentiefe DOF des Projektionsobjektivs PL sein. Durch die oben beschriebenen Berechnungen werden die Zeiten t&sub0; - t&sub1;, die Zeiten t&sub4; - t&sub5; und die Geschwindigkeiten v&sub1; und v&sub3; bestimmt.
Aus dem, was oben beschrieben worden ist, sieht man, daß, wenn die gesamte Belichtungszeit (t&sub5; - t&sub0;) gleich Tt ist, die Bewegung des Z Tisches 14 von der Position Z&sub1; zu der Position Z&sub4; (der Beschleunigungs- und Abbremsbereich von der Zeit t&sub1; bis zu der Zeit t&sub4;) ausgeführt werden sollte während
Tt - (t&sub1; -t&sub0;) - (t&sub5; - t&sub4;) = Tαβ. ...(8)
Zu dieser Zeit sind gemäß der Beschleunigungs- und Abbremskennlinie des Z Tisches 14 die Zeit (t&sub2; - t&sub1;) und die Zeit (t&sub4; - t&sub3;) im wesentlichen konstante Werte, und somit wird, wenn die Gesamtzeit der Zeit (t&sub2; - t&sub1;) und der Zeit (t&sub4; - t&sub3;) größer als die Zeit Tαβ wird, die Steuerung des Z Tisches instabil und die erwartete Tiefenerweiterungswirkung kann nicht erreicht werden.
Wenn bestätigt ist, daß
(t&sub2; - t&sub1;) + (t&sub4; - t&sub3;) ≤ Tαβ
findet der Mikroprozessor uP 150 die Beziehung bei der Beschleunigungsunterbrechungszeit t&sub2; und der Abbremsstartzeit t&sub3; des Z Tisches 14 und der Geschwindigkeit v&sub2;. Hier wird der Abstand von der Position Z&sub1; zu der Position Z&sub4; durch die folgende Gleichung dargestellt:
Des weiteren sind die Beschleunigungen a und β aus den Gleichungen (2) und (3) bekannt, und deshalb kann diese Gleichung (9) geschrieben werden, wie folgt:
Z&sub4; - Z&sub1; = ½ v&sub1; (t&sub2; - t&sub1;)
In dieser Gleichung (10) sind die Zeiten t&sub1; und t&sub4; und die Geschwindigkeiten v&sub1; und v&sub3; alle vorhergehend bestimmt worden, und deshalb wird die Gleichung (10) ein Beziehungsausdruck, der v&sub2;, t&sub2; und t&sub3; als Parameter aufweist.
Demgemäß wird, wenn die Geschwindigkeit v&sub2; und die Zeit t&sub2; geeignet bestimmt sind, die Zeit t&sub3; entsprechend bestimmt, und die Positionen und die Antriebsbedingungen des Z Tisches zu den entsprechenden Zeiten während der Belichtung (t&sub0; - t&sub5;) werden genau bestimmt.
In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform liegt die beste Scharfeinstellposition ZC im wesentlichen bei dem Mittelpunkt zwischen den Positionen Z&sub1; und Z&sub4;, und deshalb wird, wie es in Fig. 6C gezeigt ist, die Kennlinie Z(t) der Position eine Kurve, die im wesentlichen zu der Position ZC punktsymmetrisch ist.
Auch können, indem die Antriebsbedingungen des Z Tisches 14 bestimmt werden, die Beschleunigungen a und β des Z Tisches bei vorbestimmten Werten im voraus auf der Grundlage der Gleichungen (9), (2) und (3) festgelegt werden, und die Zeiten t&sub2; und t&sub4; können in Übereinstimmung mit dem Wert der Geschwindigkeit v&sub2; aus den Gleichungen (2) und (3) bestimmt werden, wodurch die Antriebsbedingungen ebenfalls genau gefunden werden können.
Da in der oben beschriebenen Weise die Bewegungsbedingungen, die die Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers W in der Z Richtung während der Belichtung und die Z Position einschließen, bestimmt werden, kann die Belichtung danach nach Maßgabe der bestimmten Bedingungen ausgeführt werden, wodurch zwischen den Positionen Z&sub0;- Z&sub1; die Belichtungsgröße E&sub1; genau dem Wafer W geliefert wird, und zwischen den Positionen Z&sub4; - Z&sub5; die Belichtungsgröße E&sub4; genau dem Wafer W geliefert wird. Gleichzeitig wird auch die gesamte Belichtungsgröße Eu richtig gesteuert. Auch wird, wenn die Beschleunigung zwischen den Zeiten t&sub1; bis t&sub2; und die Beschleunigung p zwischen den Zeiten t&sub3; - t&sub4; gesteuert wird, so daß a = - β, die Anwesenheitswahrscheinlichkeit des Wafers an den Positionen Z&sub1; bis Z&sub4; in bezug auf die Z Richtung ZC ≈ (Z&sub1; + Z&sub4;)/2 im wesentlichen symmetrisch zu der besten Scharfeinstellposition ZC, und dies trägt stark zu der Wirkung bei, die Schärfentiefe zu erweitern.
Die Anfangsposition des Z Tisches 14 ist als Zs gezeigt worden, wobei aber alternativ die Anfangsposition eine Position oberhalb von Z&sub5; sein kann und mit dem Fortschreiten der Belichtung der Z Tisch umgekehrt zu Z&sub4;, Z&sub3;, ..., Z&sub0; bewegt werden kann.
Auch kann die Z Position des Z Tisches während der Belichtung durch die Niederfrequenz-Einheit 18 erfaßt werden, die in Fig. 4 gezeigt ist, wobei aber, wenn die Bewegungsweite (2 DOF) des Z Tisches während der Belichtung groß ist, die Z Position den Erfassungsbereich des Niederfrequenz-Sensors überschreiten mag. In einem solchen Fall kann das Scharfeinstellsignal nahe den Positionen Z&sub1; und Z&sub4; nicht erhalten werden, und deshalb muß die Konstruktion so gemacht werden, daß die Positionsinformation von einem Potentiometer oder einen Positionssensor erhalten wird, der die Antriebsgröße des Z Tisches überwacht. In Verbindung hiermit nimmt z.B. zur Zeit an der besten Scharfeinstellposition ZC das Scharfeinstellsignal einen für eine Scharfeinstellung (z.B. der Nullpunkt) repräsentativen den Zustand an und wird geprüft, während die Höhe der Oberfläche des Wafers W durch einen Niederfrequenz-Sensor überwacht wird, und es wird beurteilt, ob diese Zeit im wesentlichen der Mittelpunkt zwischen den Zeiten t&sub2; und t&sub3; ist, wodurch erfahren werden kann, ob der Belichtungsvorgang für eine Aufnahme gut ausgeführt worden ist.
Fig. 7 zeigt nun graphisch die Anwesentheitswahrscheinlichkeit des Wafers (oder die Konzentration der Belichtungsgröße) in bezug auf die Z Richtung, wenn eine Belichtung mit den in den Fig. 6A, 6B und 6C gezeigten Kennlinien ausgeführt wird. Aus der Tatsache, daß die Spitzen der Anwesentheitswahrscheinlichkeit nahe den Positionen Z&sub0; - Z&sub1; und nahe den Positionen Z&sub4; - Z&sub5; vorhanden sind, kann die Erweiterung der Tiefenschärfe erreicht werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Belichtungsgröße an den Positionen zwischen den Spitzen, z.B. Z&sub2; - Z&sub3;, zu null gemacht werden. Der Grund ist, weil der Z Tisch fortlaufend bewegt wird. Um die Wirkung der Erweiterung der Tiefenschärfe am stärksten zu verstärken, ist es notwendig, daß die Anwesenheitswahrscheinlichkeit, die in Fig. 7 gezeigt ist, bereitgestellt wird und die Belichtungsgröße (E&sub1;) an den Positionen Z&sub0; - Z&sub2; und die Belichtungsgröße (E&sub4;) an den Positionen Z&sub3; - Z&sub5; im wesentlichen einander gleich gemacht werden, wobei aber bei der vorliegenden Ausführungsform die Geschwindigkeitskennlinie V(t) und die Positionskennlinie Z(t) des Z Tisches und die Beleuchtungskennlinie P(t) während des Öffnens-Schließens des Verschlusses genau gesteuert werden, und deshalb wird die Steuerungsgenauigkeit der Belichtungsgröße gut aufrechterhalten.
Fig. 8 zeigt die Anwesentheitswahrscheinlichkeit des Wafers, wenn die Anzahl bei der Mehrfachbelichtung drei ist, und stellt einen Fall dar, wo als Antriebsmuster des Z Tisches 14, wenn der Verschluß offen ist, die gleichförmige Bewegung bei niedriger Geschwindigkeit T die Beschleunigung und das Abbremsen T die gleichförmige Bewegung bei niedriger Geschwindigkeit zweimal wiederholt werden. Spitzen gibt es an den drei Orten in bezug auf die Position in der Z Richtung, und die mittlere Spitze wird auf die beste Scharfeinstellposition ZC eingestellt, und die Spitzen auf den gegenüberliegenden Seiten der mittleren Spitze sind voneinander mit einer Größe beabstandet, die der Weite der Schärfentiefe 2 DOF des Projektionsobjektivs PL entspricht. Wiederum ist es in diesem Fall erwünschter, daß die Belichtungsgrößen, die den drei Spitzen entsprechen, gleichförmig sind.
Wie es oben beschrieben worden ist, ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Kennlinie P(t) der Fig. 6A proportional in Richtung der Zeitachse bei Verschlechterung der Lampenintensität erweitert, und deshalb sollte, nachdem ein Los Wafer (25 Wafer) behandelt worden ist, die Kennlinie P(t) bevorzugt erneut gemessen werden. Auch ist es, nachdem die Kennlinie P(t) in dem RAM 111 gespeichert worden ist, besser, einen Zeitgebermodus zu verwenden, bei dem die Arbeitsweise des Verschlusses 3 durch die Zeit gesteuert wird, und die Zeit tso - tsc 50 zu steuern, daß sie als die Verschlußzeit eingestellt wird.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
Bei der zweiten Ausführungsform gibt es, wenn es auf der Grundlage eines Warnsignals bekannt ist, das über die Busleitung DB&sub3; des Mikroprozessors uP 150 erhalten worden ist, daß die Mehrfachbelichtung bei dem Berechnungsverfahren unvollständig wird, die Funktion, es aufzuheben. Die Beschreibung wird zuerst von einem Zustand gemacht, in dem das Warnsingnal erzeugt werden mag.
In den meisten Fallen wird das Warnsignal erzeugt, wenn die Zeit von der Öffnungsstaitzeit t&sub0; des Verschlusses 3 bis zu der Schließbeendigungszeit t&sub5; des Verschlusses 3 merklich kurz verglichen mit dem Änderungsmuster der Bewegungsgeschwindigkeit des Z Tisches 14 wird. Wenn beispielsweise von der Grenze der Antriebskennlinie des Z Tisches 14 die Zeit t&sub1; - t&sub4; so kurz wird, daß der konstante Hochgeschwindigkeitsbereich (Geschwindigkeit v&sub2;) nicht vorhanden ist, wie es in Fig. 6B gezeigt ist, wird der Bereich, in dem eine minimale Anwesenheitswahrscheinlichkeit zwischen den Positionen Z&sub2; - Z&sub3; vorgesehen ist, zu null, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, und die Wirkung einer Erweiterung der Schärfentiefe kann nicht ausreichend erhalten werden.
Demgemäß kann zu einem Zeitpunkt, bei dem bei dem Berechnungsverfahren gefunden worden ist, daß eine gute Steuerung unmöglich ist, die tatsächliche Belichtungszeit (t&sub0; - t&sub5;) für den Wafer W verlängert werden, bis eine gute Steuerung möglich wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Belichtungszeit pro einer Aufnahme etwas länger, und es wird eine gewisse Verringerung beim Durchsatz hervorgerufen, wobei aber die beim Durchsatz hier erfahrene Verringerung vermieden werden kann. Für diesen Zweck ist ein ND Filter, um schrittweise die Intensität des Beleuchtungslichts zu ändern, in dem optischen Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsvorrichtung entfernbar vorgesehen. Im Hinblick auf den Lichtdurchlaßgrad des ND Filters kann das Licht bspw. alle 10% und schließlich bis zur Größenordnung von 50% verringert werden.
Als ein anderes Mittel würde einem der Gedanke kommen, die zugeführte, elektrische Leistung zu der Lampe 1 durch die Lampensteuereinheit 23 zu verringern, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. In einem solchen Fall muß die zugeführte, elektrische Leistung innerhalb eines solchen Bereiches verringert werden, daß die Lampe 1 weiterhin stabil eingeschaltet werden kann.
Jedenfalls wird in einem Zustand, nachdem die Intensität des Beleuchtungslichts um eine vorbestimmte Größe verringert worden ist, das Öffnen-Schließen des Verschlusses 3 erneut ausgeführt, so daß eine richtige Belichtungsgröße erhalten werden kann, wobei die Beleuchtungskennlinie P(t) erneut in dem RAM 111 gespeichert und eine ähnliche Berechnung ausgeführt werden kann.
Während jeder Ausführungsform in bezug auf ein Beispiel beschrieben worden ist, bei dem der Wafer W in Richtung der optischen Achse bewegt wird, kann eine ähnliche Wirkung durch eine Konstruktion erhalten werden, bei der eine geschlossene Luftkammer in dem Projektionsobjektiv PL luftdicht abgedichtet ist und der Druck in der Luftkammer erzwungen eingestellt wird, wodurch die Scharfeinstellposition des Projektionsobjektivs PL selbst (die in bezug auf das Fadenkreuz konjugierte Oberfläche) in Richtung der optischen Achse bewegt wird. Auch kann in dem Fall eines beidseitigen, telezentrischen Projektionsobjektivs, selbst wenn eine Konstruktion verwendet wird, bei der eine oder mehrere Linsenelemente, die auf der Seite des Fadenkreuzes angeordnet sind, fein durch ein Piezoelement oder Ähnliches bewegt werden, das projizierte Bild (die beste Scharfeinstellebene) parallel in Richtung der optischen Achse verschoben werden kann.
Als nächstes wird ein Beispiel einer optimalen Steuerung zu der Zeit, wenn die Projektionsbelichtung in bezug auf ein Kontaktlochmuster ausgeführt wird, als eine dritte Ausführungsform der Erfindung erklärt. Bei dieser Ausführungsform ist die Belichtungsgröße in Richtung der optischen Achse in der gleichen Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen konzentriert.
Fig. 9 zeigt die Kennlinie der Anwesenheitswahrscheinlichkeit, die auf der Grundlage der Positionskennlinie Z(t) des Z Tisches simuliert worden ist, und sie ist die gleiche, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. In Fig. 9 ist die Anwesenheitswahrscheinlichkeit zu den Zeiten t&sub0; bis t&sub5; gezeigt, und die Anwesenheitswahrscheinlichkeit ist in den gleichförmigen Bewegungsbereichen mit niedriger Geschwindigkeit für die Zeiten t&sub0; bis t&sub1; und von den Zeiten t&sub4; bis t&sub5; konstant. Zur Vereinfachung der Beschreibung unten werden Beleuchtungsänderungen am Anstieg und Abfall der Beleuchtungskennlinie P(t) vernachlässigt, und es wird angenommen, daß die Beleuchtung über das Zeitintervall von t&sub0; bis t&sub5; (wo der Verschluß vollständig geöffnet ist) konstant ist.
Im allgemeinen ist die Anwesenheitswahrscheinlichkeit als die Zeit Δt definiert, die für eine Einheitsverschiebung AZ in der Z Richtung verlangt wird, und wird als Δt/ΔZ behandelt.
In dem Fall, wo die Belichtung in bezug auf das Projektionsbild des Kontaktlochmusters bei der Verteilung einer solchen Anwesenheitswahrscheinlichkeit ausgeführt wird, kann die Intensitätsverteilung auf der optischen Achse in der Mitte des Projektionsbilds oder in dessen Nachbarschaft von einem Kontaktlochmuster betrachtet werden, daß es ungefähr eine Gauß-Verteilung annimmt, weil die Größe des Musters nahe der Auflösungsgrenze des Projektionsobjektivs ist. Die Fig. 10 ist das Ergebnis der Simulierung bei der Verteilung der Lichtmenge durch das Kontaktlochbild in Richtung der optischen Achse.
Die Verteilung der Lichtmenge in Richtung der optischen Achse (in der Z Richtung) kann durch Faltung aus dem Produkt der Anwesenheitswahrscheinlichkeitskennlinie (Funktion), die in Fig. 9 gezeigt ist, und der Funktion der Gauß-Verteilung erhalten werden. In dem Fall der Computersimulierung wird die Gauß-Verteilungskurve GP(Z) so in der Z Richtung entlang der Kurve der Anwesenheitswahrscheinlichkeit verschoben, daß die Spitze der Kurve GP(Z) an jedem Punkt in der Z Richtung auf der Kurve der Anwesenheitswahrscheinlichkeit liegt, und die derart erhaltenen Gauß-Verteilungskurven werden aufsummiert, um die Lichtmengenverteilung IM(Z) zu erhalten.
Die Weite in der Z Richtung bei einem Wert, wo die intensität einer Gauß-Verteilung GP(Z) ungefähr 80% des Spitzenwertes ist, entspricht der effektiven "Schärfentiefe"- Weite 2 DOF des Projektionsobjektivs. Bei der in Fig. 10 gezeigten Simulierung ist die Lichtmengenverteilung IM(Z) im wesentlichen flach in dem Bewegungsbereich bei der Weite von Z&sub0; bis Z&sub5; des Z Tisches. Dies bedeutet, daß, wenn die Projektionsbildebene auf einer Position ZC eingestellt wird, und die Oberfläche des Wafers zwischen den Positionen Z&sub0; und Z&sub5; verschoben wird, die Lichtmenge des Kontaktlochbildes, die auf die Resistschicht angewendet wird, im wesentlichen konstant ist. Mit anderen Worten bedeutet die Tatsache, daß die Lichtmenge (das Kontaktlochbild) im wesentlichen über den langen Bereich in Richtung der optischen Achse konstant ist, daß die augenscheinliche Schärfentiefe um diese Größe größer gemacht worden ist.
Übrigens ist bei der Simulierung der Fig. 10 das Verhältnis (Z-Span/2 DOF) des Bewegungsbreiches Z-span des Z Tisches von der Position Z&sub0; zu der Position Z&sub5; zu der "Tiefenschärfe"-Weite von 2 DOF der einzelnen Projektionsobjektiveinheit ungefähr 2,24. Der Grund ist&sub1; daß während des Belichtungsvorgangs von der Position Z&sub0; bis zu der Position Z&sub5; der Verschluß vollständig geöffnet und die Beleuchtung konstant ist, und tatsächlich ist das Verhältnis etwas kleiner.
Aus der Simulierung kann der optimale Wert des Bewegungsbereiches des Z Tisches erhalten werden. Wenn das Verhältnis Z-Span/2 DOF bei dem Tisch kleiner gemacht wird, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, ändert sich die Lichtmengenverteilung IM(Z) schnell, und bildet eine Gauß-Verteilung mit der Spitze an der Position ZC. Wenn das Verhältnis Z-Span/2 DOF größer gemacht wird, fällt die Lichtmengenverteilung IM(Z) an der Position ZC und weist die Spitzen zwischen den Positionen Z&sub0; und ZC und zwischen den Positionen ZC und Z&sub5; auf. Gemäß den Versuchen hat sich herausgestellt, daß in dem Fall des Kontaktlochmusters, wenn der Bewegungsbereich des Z Tisches so bestimmt wird, daß die Lichtmengenverteilung im wesentlichen flach ist, die augenscheinliche Tiefenschärfe ausreichend ausgedehnt und des weiteren die Kontrastverschlechterung minimal gemacht wird.
Bei der dritten Ausführungsform ist eine Software, um die Simulierung auszuführen, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist, in der Schrittfördervorrichtung vorgesehen, durch die die charakteristische Kurve der Anwesenheitswahrscheinlichkeit auf der Grundlage verschiedener Parameter bei der Belichtungsbedienung erzeugt wird, die durch den Benutzer angegeben wird, und die Gauß-Verteilung GP(Z) wird in der Z Richtung entlang der Anwesenheitswahrscheinlichkeitskurve verschoben, wodurch die Mengenverteilung IM(Z) des Kontaktlochmusters berechnet wird, wobei die Spitze einer jeden Gauß-Verteilung mit der Kurve der Anwesenheitswahrscheinlichkeit in Übereinstimmung gebracht wird, wenn der Verschluß in dem voll geöffneten Zustand ist, wohingegen während des Öffnungsvorgangs oder des Schließvorgangs des Verschlusses die Spitze jeder Gauß-Verteilung eingestellt ist, daß sie an einem Punkt ist, der von dem Wert der Anwesenheitswahrscheinlichkeit in dem Maß der abgesenkten Größe von der Belichtung ist, die zu der Zeit erhalten wird, wenn der Verschluß voll geöffnet ist.
Die derart erhaltene Lichtmengenverteilung IM(Z) wird durch eine Kathodenstrahlröhre oder Ähnliches auf der Steuertafel des Schrittförderers angezeigt, und die Weite in der Z Richtung des flachen Abschnitts, der innerhalb des Toleranzbereiches ist, wird berechnet und angezeigt. Dies ist von Vorteil, weil die Bedienungsperson vorhergehend bestätigen kann, ob das optimale Ergebnis bei der eingestellten Belichtungsbedingung erwartet wird, und daß das Rücksetzen einer anderen Belichtungsbedingung ohne weiteres gemacht werden kann.
Zusätzlich zu der Warnung oder Meldung, wie es in bezug auf die zweite Ausführungsform beschrieben worden ist, kann eine Meldung für die Bedienungsperson gemacht werden, um mitzuteilen, daß es irgendein Problem bei der Belichtungsbedingung im Hinblick auf die Kennlinie der Lichtmengenverteilung IM(Z) gibt, die durch die Simulierung erhalten worden ist.
Übrigens ist die im wesentlichen konstante Lichtmengenverteilung in der Z Richtung, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, besonders vorteilhaft in dem Fall, wo die Waferoberfläche eine fortlaufende Unebenheit aufweist, da das Muster genau in bezug auf jeden unebenen oder abgestuften Abschnitt auf der Waferoberfläche gebildet wird.
In dem Fall, wo sich Stufen oder unebene Abschnitte hauptsächlich bei dem Speicherzellenabschnitt und den peripheren Schaltungsabschnitten befinden, wie in dem Fall des DRAM Musters, ist es nicht notwendig, die Lichtmengenverteilung des Kontaktlochbildes in der Z Richtung konstant zu machen, sondern sie mag vielmehr so eingestellt werden, daß die Lichtmengenverteilung an zwei Abschnitten größer ist, dem höheren Abschnitt (Speicherzellenabschnitt) und dem unteren Abschnitt (periphäre Schaltung) der abgestuften Abschnitte. Zu diesem Zweck kann der Bewegungsbereich Z-Span des Z Tisches ausgeweitet werden.
Wie es oben beschrieben worden ist, werden gemäß der vorliegenden Erfindung während einer Belichtungszeit (ein Verschlußöffnungsvorgang) die Projektionsbildebene und das photoempfindliche Substrat relativ zueinander in Richtung der optischen Achse mit einer vorbestimmten Geschwindigkeitskennlinie bewegt, und deshalb kann die Wirkung einer Erweiterung der Schärfentiefe erhalten werden, ohne übermäßig die Behandlungsfähigkeit (Durchsatz) des photoempfindlichen Substrats pro Zeiteinheit zu verringern. Auch wird die Beleuchtungsanderungskennlinie des Beleuchtungslichts auf der Maske im voraus vor der Hauptbelichtung des photoempfindlichen Substrats gefunden, und deshalb können die erwünschten Belichtungsgrößen (E&sub1;, E&sub4;, usw.) die von der Bedienungsperson eingegeben werden, genau an bestimmten Punkten (zwei oder drei Punkten) innerhalb des Scharfeinstellbereiches konzentriert werden, der durch die Bedienungsperson eingestellt wird, und gleichzeitig kann auch die gesamte Belichtungsgröße für einen Aufnahmebereich ebenfalls genau gesteuert werden.

Claims

1.Eine Projektionsbelichtungsvorrichtung mit einem Beleuchtungssystem zur Beleuchtung einer Maske (R), die mit einem vorbestimmten Muster ausgebildet ist, einem Verschluß (3), um die Beaufschlagung der genannten Maske (R) mit Beleuchtungslicht und den Empfang des Beleuchtungslichts zu andern, einem optischen Projektionssystem (PL) zur Projektion des Musterbilds auf die genannte Maske, einem bewegbaren Tisch (14), der ein photoempfindliches Substrat (W) nahe der Projektionsbildebene des genannten optischen Projektionssystems (PL) halt und das genannte photoempfindliche Substrat (W) in Richtung der optischen Achse bewegen kann, wahrend der genannte Verschluß (3) offen ist, einer Tischsteuereinrichtung (18) zur Steuerung des genannten bewegbaren Tisches mit einer vorbestimmten Arbeitskennlinie, und einer Verschlußsteuereinrichtung (22) zur Steuerung des Öffnens-Schließens des genannten Verschlusses auf der Grundlage der Menge einer Belichtungsgröße des genannten Substrats, gekennzeichnet durch die Bereitstellung einer Sperreinrichtung (100), um die Arbeitsweise der genannten Verschlußsteuereinrichtung (22) und der genannten Tischsteuereinrichtung (18) so zu sperren, daß auf der Grundlage der Arbeitskennlinie des genannten Verschlusses (3) und der Arbeitskennlinie des genannten bewegbaren Tisches (14) die Verteilung einer Anwesenheitswahrscheinlichkeit des genannten Substrats (W), die bei der Bewegung des genannten Substrats (W) mit dem genannten bewegbaren Tisch erhalten wird, von dem Startzeitpunkt des Öffnungsvorgangs bis zu dem Zeitpunkt des Schließbeendigungsvorgangs des genannten Verschlusses (3) in bezug auf die Richtung der optischen Achse im wesentlichen gleiche maximale Werte an wenigstens an zwei Stellen in Richtung der optischen Achse annehmen kann.

2. Eine Projektionsbelichtungsvorrichtung gemaß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Verschluß (3) eine solche Arbeitskennlinie hat, daß die Öffnungsbetatigungszeit von dem Startzeitpunkt des Öffnungsvorgangs bis zu dem Zeitpunkt des Abschlusses des Öffnungsvorgangs und die Schließvorgangszeit von dem Startzeitpunkt des Schließvorgangs bis zu dem Zeitpunkt des Schließvorgangsabschlusses im wesentlichen einander gleich werden, und die genannte Sperreinrichtung (100) einen Geschwindigkeitssperrsteuerabschnitt (130) einschließt, um die Bewegungsgeschwindigkeit des genannten bewegbaren Tisches (14) auf im wesentlichen gleiche erste Werte zum Startzeitpunkt des Öffnungsvorgangs und dem Zeitpunkt des Schließvorgangabschlusses des genannten Verschlusses (3) einzustellen, und die Bewegungsgeschwindigkeit des genannten bewegbaren Tisches (14) auf einen zweiten Wert einzustellen, der größer als die genannten ersten Werte in dem Abschnitt ist, der in der Periode von dem Zeitpunkt des Öffnungsvorgangsabschlusses bis zu dem Startzeitpunkt des Schließvorgangs des genannten Verschlusses (3) vorhanden ist.

3. Eine Projektionsbelichtungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitssperrsteuerabschnitt (130) die Bewegungsgeschwindigkeit des genannten bewegbaren Tisches (14) so einstellt, daß die Zeit von dem genannten Startzeitpunkt des Öffnungsvorgangs bis zu dem Start des genannten zweiten Bewegungswert und die Zeit von der Beendigung des zweiten Bewegungswerts bis zu dem genannten Zeitpunkt des Schließvorgangabschlusses im wesentlichen einander gleich sind.

4. Eine Projektionsbelichtungsvorrichtung gemaß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Sperreinrichtung (100) einen Berechnungsabschnitt (150) zur Berechnung der Belichtungszeit von dem genannten Startzeitpunkt des Öffnungsvorgangs bis zu dem genannten Zeitpunkt des Schließvorgangsabschlusses, der notwendig ist, die richtige Belichtung des genannten photoempfindlichen Substrats zu liefern, und einen Beurteilungsabschnitt (150) zur Beurteilung einschließt, ob es eine Differenz zwischen der genannten Belichtungszeit und der Zeit gibt, die notwendig ist, daß mit der genannte bewegbare Tisch (14) die durch den genannten Geschwindigkeitssperrsteuerabschnitt (130) bestimmte Geschwindigkeitsanderung ausführt, und ein Warnsignal (DB3) ausgegeben wird, das für die Steuerung, die ungesperrt wird, repräsentativ ist, wenn die genannte Belichtungszeit kürzer als die genannte notwendige Zeit ist.

5. Eine Projektionsbelichtungsvorrichtung gemaß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Sperreinrichtung (100) einen Regelabschnitt für die Beleuchtungsintensität zur Regelung der Intensität des Beleuchtungslichts zu der genannten Maske in Übereinstimmung mit dem genannten Warnsignal einschließt.

6. Ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltungseinrichtung auf einem Substrat (W), indem eine Belichtungsvorrichtung mit einem Projektionssystem zur Projektion eines Musterbildes der Schaltungseinrichtung auf eine empfindliche Oberfläche des Substrats (W) verwendet wird, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Anordnen des Substrats (W) unter dem genannten Projektionssystem, so daß die Substratoberfläche an einer ersten Position in bezug auf eine Seite einer besten Abbildungsebene (ZC) des genannten Projektionssystems angeordnet ist;

(b) Starten eines Belichtungsvorgangs, um das Musterbild auf das Substrat durch das genannte Projektionssystem hindurch während einer vorbestimmten Belichtungszeitdauer zu projizieren;

(c) Starten einer Beschleunigung der Substratoberfläche in bezug auf die beste Abbildungsebene (Zc), so daß sich die Substratoberfläche in Richtung zu einer zweiten Position in bezug auf die entgegengesetzte Seite der genannten besten Abbildungsebene (Zc) beschleunigt, um eine im wesentlichen konstante, große Geschwindigkeit der Substratoberfläche in bezug auf die beste Abbildungsebene (Zc) zu einer Zeit zu erreichen, bevor der Mittelpunkt der genannten Belichtungszeitdauer erreicht wird; und

(d) Starten einer Abbremsung der Substratoberfläche in bezug auf die beste Abbildungsebene (Zc) von der genannten großen Geschwindigkeit zu einer Zeit zwischen dem genannten Mittelpunkt und einem Endpunkt der Belichtungszeitdauer,

wobei die genannte große Geschwindigkeit zwischen den Schritten (c) und (d) beibehalten wird und die Substratoberfläche durch die genannte beste Abbildungsebene (Zc) hindurchgeht, wobei die genannte große Geschwindigkeit ungefahr an dem genannten Mittelpunkt der Belichtungszeitdauer vorliegt.