DE69226139T2

DE69226139T2 - Musterprojektionsgerät und Belichtungsverfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE69226139T2
Application number: DE69226139T
Authority: DE
Inventors: Makoto C/O Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-04
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JPH0562880A; EP0531102B1; JP2864060B2; DE69226139D1; US5270771A; EP0531102A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Musterprojektionsgerät bzw. eine Musterprojektionsvorrichtung zur Verwendung bei der Herstellungsverarbeitung einer Halbleitervorrichtung, bei der ein Muster einen elektronischen Schaltung auf ein Halbleitersubstrat projiziert wird, sowie ein Belichtungsverfahren.
Bei Projektionsausrichtungseinrichtungen wird, wenn auf den Halbleitersubstraten ausgebildete Ausrichtungsmarkierungen erfaßt werden, das Erfassungsergebnis zur Ausrichtung von Wafern mit Masken oder Fadenkreuzen verwendet, auf die elektronische Schaltungsmuster auszubilden sind, woraufhin ein Belichtungsvorgang ausgeführt wird. Es gibt zwei Ausrichtungsverfahren. Bei einem stempelweisen Verfahren (die-by-die method) wird eine Ausrichtung chipweise für die auf dem Wafer ausgebildeten Chips ausgeführt. Bei einem globalen Verfahren werden die Positionen mehrerer Chips auf dem Wafer bestimmt, wobei der Abstand, um den der gesamte Wafer von einer gewünschten Position abweicht, auf der Grundlage des Abstands berechnet wird, um den jeder Chip abweicht. Ein Wafer-Montagetisch wird zu einer Position derart bewegt, daß der Abstand, um den jeder Chip abweicht, sich auf ein Minimum verringert, woraufhin die Ausrichtung ausgeführt wird. Der Wafer- Montagetisch kann zum Ausrichten der Mitte jeden Chips bewegt werden. Jedoch muß die Vergrößerung einer Projektionslinse verändert werden, um Punkte innerhalb jedes Chips auszurichten. Während dieses Vorgangs wird herkömmlich die Chipvergrößerung, bei der jeder Chip ausgebildet wird, auf der Grundlage von Lücken zwischen einer Vielzahl von Ausrichtungsmarkierungen innerhalb jedes Chips berechnet, wobei die Markierungen vorab gemeinsam belichtet wurden.
Die Genauigkeit, bei der die Chipvergrößerung berechnet wird, hängt von der Größe des ausgebildeten Chips ab. Beispielsweise beträgt, wenn ein 15 mm x 15 mm großer Chip auf einem 5 Zoll (127 mm) großen Wafer ausgebildet wird, die Lücke zwischen Ausrichtungsmarkierungen lediglich 15 mm, wohingegen die Größe des Wafers 127 mm beträgt. Wenn ein Verfahren zur Bestimmung der Position der Ausrichtungsmarkierungen verwendet wird, kann erwartet werden, daß die Genauigkeit, mit der die Vergrößerung (in diesem Fall die Wafervergrößerung) berechnet wird, auf das achtfache steigt, da die Markierungen des gesamten Wafers gemessen werden. Die Chipvergrößerung variiert vor allem während der Halbleiter-Herstellungsverarbeitung. Jm allgemeinen weist die Halbleiterherstellung eine Vielzahl von Verarbeitungen auf, bei denen jeweils Wafer verschiedenen Behandlungen wie Erwärmen ausgesetzt werden. Die Wafer können sich aufgrund einer Wärmebehandlung und dergleichen verformen. Wenn sie sich verformen, das heißt sich ausdehnen oder sich zusammenziehen, schwankt die Chipvergrößerung. Diese Schwankung muß genau berechnet werden, bevor eine Ausrichtung genau ausgeführt werden kann, andernfalls kann sich die Belichtungsgenauigkeit verschlechtern.
Die US-A-5 666 374 offenbart eine Projektionsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche, bei der einer optischen Einrichtung zugeführte Lichtenergie und der Luftdruck gemessen wird, wobei die Vergrößerung des Systems zur Kompensation eingestellt wird. Die EP-A-0 116 940 offenbart eine Repetier- (step-and-repeat) Projektionsvorrichtung mit einer Feineinstellung der Musterverringerungsverhältniskompensation für Größenänderungen.
Die US-A-4 765 741 offenbart eine Laserinterferometer- Korrekturvorrichtung zur Korrektur der durch das Laserinterferometer bestimmten Messungen zur Kompensation von umgebungstemperaturveränderungen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Musterprojektionsvorrichtung mit einem Beleuchtungssystem zur Beleuchtung einer Vorlagenplatte mit Belichtungslicht, einem optischen Projektionssystem zur Projektion eines Musters auf ein Substrat, wobei das Muster an der Vorlagenplatte mit dem Belichtungslicht aus dem Beleuchtungssystem beleuchtet wird, einem Tisch zur zweidimensionalen Bewegung des Substrats, um das an der Vorlagenplatte ausgebildete Muster auf Zielgebiete des Substrats aufeinanderfolgend zu projizieren, einem Laserinterferometer zur Messung der Positionsveränderung bei Bewegung des Tisches, einer Umgebungsmeßeinrichtung zum Messen des atmosphärischen Drucks, einer ersten Vergrößerungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Veränderung bei der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems entsprechend einem Ausgangssignal der Umgebungsmeßeinrichtung, einer zweiten Vergrößerungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung einer Veränderung bei der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems entsprechend der durch Erfassung des Belichtungslichts gespeicherten Beleuchtungsmenge und einer Vergrößerungseinstelleinrichtung zur Einstellung der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems auf der Grundlage der Ausgangssignale der ersten und zweiten Vergrößerungsbestimmungseinrichtung bereitgestellt, wobei die Musterprojektionsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umgebungsmeßeinrichtung zum Messen der Umgebungstemperatur eingerichtet ist, das Laserinterferometer zum Messen der Positionsveränderung des Tisches bei Bewegung des Tisches eingerichtet ist, eine Markierungserfassungseinrichtung zur aufeinanderfolgenden Erfassung von Markierungen entsprechend einem ersten Zielgebiet und einem zweiten Zielgebiet auf dem Substrat vorgesehen ist, die Markierungserfassungseinrichtung ein optisches Abbildungssystem zur Erfassung der Markierungen in den ersten und zweiten Zielbereichen ohne Verwendung des optischen Projektionssystems aufweist, eine Expansions- oder Kontraktionsverhältnisbestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines Expansions- oder Kontraktionsverhältnisses für das Substrat anhand des Ausgangssignals der Markierungserfassungseinrichtung vorgesehen ist, die Vergrößerungseinstelleinrichtung zur Einstellung der Projektionsvergrößerung entsprechend den Ausgangssignalen der Expansionsoder Kontraktionsverhältnisbestimmungseinrichtung sowie der ersten und zweiten Vergrößerungsbestimmungseinrichtungen eingerichtet ist und eine Laserinterferometerkorrektureinrichtung zur Korrektur der durch das Laserinterferometer bestimmten Messungen entsprechend dem Ausgangssignal der Umgebungsmeßeinrichtung vorgesehen ist.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Belichtungsverfahren zur Verwendung bei der Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit den Schritten Beleuchten einer Vorlagenplatte mit Belichtungslicht, aufeinanderfolgendes Projizieren eines Musters auf Zielbereiche an einem Substrat unter Verwendung eines das Substrat zweidimensional bewegenden Tisches, wobei das Muster an der mit Belichtungslicht beleuchteten Vorlagenplatte ausgebildet ist, Messen der Positionsveränderung des Tisches unter Verwendung eines Laserinterferometers, Messen der atmosphärischen Drucks, Bestimmen einer Veränderung bei der Projektionsvergrößerung eines optischen Projektionssystems und auf der Grundlage davon und Erzeugen eines ersten erfaßten Vergrößerungswerts, wobei die Bestimmung unter Verwendung der Messung des atmosphärischen Drucks durchgeführt wird, Bestimmen einer Veränderung bei der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems und auf der Grundlage davon und Erzeugen eines zweiten erfaßten Vergrößerungswerts, wobei das Bestimmen entsprechend einer durch Erfassung des Belichtungslichts gespeicherten Beleuchtungsmenge durchgeführt wird, Einstellen der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems auf der Grundlage der ersten und zweiten erfaßten Vergrößerungswerte bereitgestellt, wobei das Verfahren durch die Schritte aufeinanderfolgendes Erfassen von Markierungen in einem ersten Zielbereich und Markierungen in einem zweiten Zielbereich an dem Substrat unter Verwendung eines optischen Abbildungssystems und nicht des optischen Projektionssystems, Bestimmen des Verhältnisses, bei dem das Substrat expandiert oder kontrahiert, wobei die Verhältnisbestimmung unter Verwendung eines Ausgangssignals der Markierungserfassungseinrichtung durchgeführt wird, Einstellen der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems auf der Grundlage der ersten und zweiten erfaßten Vergrößerungswerte und des Expansions- oder Kontraktionsverhältnisses, Messen der Umgebungstemperatur und Korrigieren der durch das Laserinterferometer bestimmten Messungen entsprechend der gemessenen Temperatur gekennzeichnet ist.
Die Abbildungsvergrößerung des optischen Projektionssystens verändert sich, wenn der Belichtungsvorgang wiederholt ausgeführt wird. Folglich wird die Anzahl der Belichtungen gespeichert und der gespeicherte Wert zur Korrektur der Abbildungsvergrößerung berechnet.
Durch geeignete Durchführung der vorstehend beschriebenen zwei Korrekturarten verbessert sich die Genauigkeit, mit der die Vergrößerung unter Verwendung derartiger Messungen berechnet wird, im Vergleich zu einer herkömmlichen Ausrichtungsvorrichtung erheblich.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausrichtungsvorrichtung zur Veranschaulichung,
Fig. 2 eine schematische Ansicht von auf einem Wafer ausgebildeten Ausrichtungsmarkierungen,
Fig. 3 eine Ansicht der relativen Positionen der Ausrichtungsmarkierungen auf einem Wafer,
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines in mehrere Zonen unterteilten Wafers und
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Ausrichtungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht, die die Hauptbauelemente einer Projektions-Ausrichtungsvorrichtung lediglich zur Veranschaulichung darstellt.
Von einer Beleuchtungsquelle 2 wird zur Belichtung ein Lichtstrahl ausgesendet. Dieser projiziert ein Muster einer elektronischen Schaltung auf einen Wafer W, der an einem sich zweidimensional bewegbaren Wafertisch 3 angebracht ist, wobei das Muster auf einem Fadenkreuz 3 ausgebildet ist, das auf einem sich zweidimensional bewegbaren Fadenkreuztisch 12 angebracht ist. Diese Projektion wird mit Hilfe einer Projektionslinse 1 ausgeführt. Der Fadenkreuztisch 12 und der Wafertisch 3 weisen jeweils Laserinterferometer 13 und 14 entlang zwei Achsen X und Y auf. Die Laserinterferometer 13 und 14 messen die Positionen der Tische mit hoher Genauigkeit. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Umgebungssensor, der jederzeit zumindest eines aus der Umgebungstemperatur, der Feuchtigkeit und dem Luftdruck überwacht sowie die überwachten Werte zu einer Interferometerkorrektureinrichtung 17 übermittelt) Temperatursensoren 16 messen jeweils die Temperaturen des auf dem Tisch 12 angebrachten Fadenkreuzes R und des auf dem Tisch 3 angebrachten Wafers W. Die Interferometerkorrektureinrichtung 17 korrigiert den Wert der Laserwellenlänge, die als Messungsreferenzwert verwendet wird und in dieser Einrichtung 17 gespeichert wird, so daß die zur Berechnungsmessungen verwendete Laserwellenlänge auf einen geeigneten Wert korrigiert werden kann. Diese Korrektur beruht auf Messungen, die aus dem Umgebungssensor 15 und den Temperatursensoren 16 zugeführt werden. Die Interferometerkorrektureinrichtung 17 verwendet die Temperatur der Tische zur Berechnung der Expansion oder Kontraktion der Tische und korrigiert den Wert der Laserwellenlänge unter Berücksichtigung der Expansion oder Kontraktion der Tische.
Das Bezugszeichen 18 bezeichnet eine (nachstehend als Druckvergrößerungskorrektureinrichtung bezeichnete) Einrichtung zur Korrektur einer Luftdruckvergrößerung (Vergrößerung aufgrund des Luftdrucks bzw. atmosphärischen Drucks) der Projektionslinse 1) Die Projektionslinse 1 wird verwendet, um das Muster auf dem Fadenkreuz R zu verringern und es auf den Wafer W zu projizieren. Die Druckvergrößerungskorrektureinrichtung 18 empfängt Daten bezüglich des Luftdrucks (atmosphärischen Drucks) aus der Interferometerkorrektureinrichtung 17, berechnet die durch die Schwankungen im Luftdruck verursachte Vergrößerungsschwankung und führt dann Daten bezüglich der Vergrößerungsschwankung einer Vergrößerungseinstelleinrichtung 11 zu. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Beleuchtungsstärkensensor bzw. Illuminanzsensor, der eine erfaßte Beleuchtungsstärke zu einem Speicher-Beleuchtungsstärkenmeter 20 jedesmal dann übermittelt, wenn ein Belichtungsvorgang ausgeführt wird. Ein Lichtstrahl wird aus einer zur Ausrichtung verwendeten Beleuchtungsquelle 4 ausgesendet und gelangt durch einen Strahlenteiler 5 und die Projektionslinse 1, wodurch die Wafermarkierungen MW auf dem Wafer W beleuchtet werden. Die Wafermarkierungen sind wie in Fig. 2 gezeigt gitterartige Markierungen. Der Lichtstrahl wird von dem Wafer W reflektiert und erreicht daraufhin den Strahlenteiler 5 durch die Projektionslinse 1. Der Lichtstrahl wird dann von dem Strahlenteiler 5 reflektiert, gelangt durch ein optisches Abbildungssystem 6 und erreicht dann eine Abbildungseinrichtung 7 wie eine CCD-Kamera bzw. Kamera mit einer ladungsgekoppelten Einrichtung. Ein Bild der Wafermarkierungen MW wird auf der Abbildungsoberfläche der Abbildungseinrichtung 7 ausgebildet. Ein analoges Ausgangssignal aus der Abbildungseinrichtung 7 wird durch eine Positionsmeßeinrichtung 8 ein zweidimensionales digitales Signal umgewandelt. Eine Schablone der Wafermarkierungen MW wurde vorab in der Positionsmeßeinrichtung 8 gespeichert. Das durch die Abbildungseinrichtung 7 abgebildete Muster der Wafermarkierungen MW wird mit den Mustern der Wafer markierungen MW aus der gespeicherten Schablone durch seitens der Positionsmeßeinrichtung 8 ausgeführten Berechnungen verglichen. Diese Berechnung bestimmt die Positionen der Wafermarkierungen MW relativ zu der Abbildungseinrichtung 7 bis zum höchsten Genauigkeitsgrad. Die Position des Fadenkreuzes R relativ zu der Abbildungseinrichtung 7 wird durch eine (nicht gezeigte) Berechnungseinrichtung berechnet und in der Positionsmeßeinrichtung 8 gespeichert, die die Abweichung von den relativen Positionen des Fadenkreuzes und des Wafers W berechnet) Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Berechnungseinheit, die durch die Positionsmeßeinrichtung 8 berechnete Daten bezüglich der vorstehend erwähnten Abweichung empfängt, um die Expansion oder Kontraktion des Wafers W zu berechnen. Die Vergrößerungseinstelleinrichtung 11 stellt die Abbildungsvergrößerung der Projektionslinse 1 ein. Diese Einstellung beruht auf Eingangssignalen aus der Berechnungseinheit 10, der Druckvergrößerungskorrektureinrichtung 18 und des Speicher-Beleuchtungsstärkenmeters 20.
In Betrieb korrigiert die Interferometerkorrektureinrichtung 17 jederzeit den Wert der Laserwellenlänge durch Berücksichtigung nicht nur der durch Veränderungen bei den physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre verursachten Schwankungen in Laserwellenlänge, sondern ebenfalls der durch Veränderungen in der Temperatur des Tischs verursachten Expansion oder Kontraktion des Wafers. Diese Korrektur beruht auf durch den Umgebungssensor 15 und den Temperatursensoren 16 ausgeführten Messungen. Ein derartiger Vorgang korrigiert Vergrößerungsfehler des Tischs. Gleichzeitig wird jeder durch den Umgebungssensor 15 gemessener Luftdruck der Druckvergrößerungskorrektureinrichtung 18 zugeführt. Diese Druckvergrößerungskorrektureinrichtung 18 übemittelt jederzeit der Vergrößerungseinstelleinrichtung 11 den Betrag der Projektionsvergrößerung, die aufgrund der Schwankungen im Luftdruck verändert wird. Das Speicher-Beleuchtungsstärkenmeter 20 speichert die Beleuchtungsstärkenbetrag jedesmal, wenn ein Belichtungsvorgang ausgeführt wird und führt einen gespeicherten Wert der Vergrößerungseinstelleinrichtung 11 zu. Auf diese Weise berechnet die Vergrößerungseinstelleinrichtung 11 einen Korrekturkoeffizienten K, der durch die bei dem Belichtungsvorgang auftretende Energieaufnahme der Projektionslinse 1 verursachte Veränderungen im Luftdruck und in der Projektionsvergrößerung in Betracht zieht.
Es sei angenommen, daß der Wafer W bereits auf dem Wafertisch 3 durch eine (nicht gezeigte) Montiereinrichtung angebracht ist und im wesentlichen mit dem Fadenkreuz R bereits ausgerichtet ist. Es sei ebenfalls angenommen, daß Chips wie die in Fig. 3 gezeigten auf dem Wafer W ausgebildet sind. Der Tisch 3 bewegt sich zunächst derart, daß in Fig. 3 durch Wafermarkierungen ML auf einem das Bezugszeichen L bezeichneten Chip in das Gesichtsfeld der Abbildungseinrichtung 7 eintreten. Das vorstehend beschriebene Verfahren wird zur Messung des Abstands Dlx verwendet, um den die Wafermarkierungen ML entlang der X- Achse abweichen. Dann bewegt sich der Tisch 3 derart, daß Wafermarkierungen MR auf einem in Fig. 3 durch das Be zugszeichen R bezeichneten Chip in das Gesichtsfeld der Abbildungseinrichtung 7 eintreten. Das Laserinterferometer 14 mißt den Abstand H, um den der Tisch sich bei diesem Vorgang bewegt. Es wird der Abstand Drx gemessen, um den die Wafermarkierungen MR entlang der X-Achse abwei chen. Die Berechnungseinheit 10 berechnet anhand Dlx, Drx und H das Verhältnis Mx, mit dem der Wafer sich entlang der X-Achse ausdehnt oder zusammenzieht (expandiert oder kontraktiert). Diese Berechnung beruht auf der folgenden Gleichung:
Mx = (Drx - Dlx + H)/H.
Der Tisch 3 bewegt sich dann derart, daß Wafermarkierungen MU auf einem in Fig. 3 durch das Bezugszeichen U bezeichneten Chip in das Gesichtsfeld er Abbildungseinrichtung 7 eintreten. Das Laserinterferometer 14 mißt den Abstand V, um den sich der Tisch 3 bei diesem Vorgang bewegt. Der Abstand Duy, um den die Wafermarkierungen entlang der y-Achse abweichen, wird in derselben Weise wie vorstehend beschrieben gemessen. Der Tisch bewegt sich dann um den einen Abstand V lediglich derart, daß Wafermarkierungen MD auf einem in Fig. 3 durch das Bezugszeichen D bezeichneten Chip in das Gesichtsfeld der Abbildungseinrichtung 7 eintreten. Es wird der Abstand Ddy gemessen, um den die Wafermarkeirungen Md entlang der Y- Achse abweichen. Die Berechnungseinheit 10 berechnet anhand von Duy, Ddy und V das Verhältnis My, bei dem sich der Wafer entlang der Y-Achse ausdehnt oder zusammenzieht. Diese Berechnung beruht auf die folgende Gleichung:
My = (Duy - Ddy + V)/V.
Die auf diese Weise berechnete Expansions- oder Kontraktionsverhältnisse der Wafer Mx und My werden der Vergrößerungseinstelleinrichtung 11 zugeführt. Die Vergrößerungseinstelleinrichtung 11 steuert auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Verhältnisse Mx und My ein Teil 1-a der Projektionslinse 1 auf der Z-Achse, d.h. in Richtung der optischen Achse der Projektionslinse 1 derart an, daß die Projektionsvergrößerung M der Projektionslinse 1 M' wird, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist:
M' = M x K x 2/ (Mx + My).
Dabei ist K der vorab bestimmte Korrekturkoeffizient zur Korrektur von durch den Belichtungsvorgang und ebenfalls durch Schwankungen im Luftdruck verursachten Veränderungen in der Vergrößerung.
Auf diese Weise wird die Vergrößerung, mit der das Muster auf dem Fadenkreuz R projiziert wird, derart eingestellt, daß die Expansions- oder Kontraktionsverhältnisse des Wafers korrigiert werden können. Somit ist ein Aufheben von Fehlern möglich, die bei einer Ausrichtung des Fadenkreuzes R mit dem Wafer W auftreten. Unter derartigen Bedingungen werden der Belichtungsvorgang und die Tischbewegung wiederholt für alle Chips auf dem Wafer entweder durch ein stempelweises (die-by-die) Ausrichtungsverfahren, durch das die Ausrichtung chipweise erfolgt, oder durch das sogenannte globale Ausrichtungsverfahren ausgeführt, durch das die Ausrichtung auf der Grundlage des Abweichungswerts zwischen dem Wafer und mehreren Chips auf dem Wafer erfolgt. Eine Antriebsquelle 9 bewegt den Tisch 3 entweder in die X- oder die Y-Richtung, um die Positionsabweichung in entweder der X- oder Y-Richtung in derselben Weise zu korrigieren, die verwendet wird, wenn die durch die Positionsmeßeinrichtung 8 bestimmte Positionsabweichung in entweder die X- oder Y-Richtung korrigiert wird. Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung werden vier Sätze von Wafermarkierungen auf vier Chips auf einem einzigen Wafer zur Bestimmung des Expansionsoder Kontraktionsverhältnisses des gesamten Wafers gemessen. Jedoch variieren mit einem Anstieg des Waferdurch messers die Expansions- oder Kontraktionsverhältnisse des Wafers entsprechend den Chippositionen auf dem Wafer. In einem derartigen Fall wird wie in Fig. 4 gezeigt ein Wafer in mehrere Blöcke derart unterteilt, daß die Expansions- oder Kontraktionsverhältnisse für jeden Block bestimmt werden können. Die Vergrößerung der Projektionslinse 1 kann für jeden Block eingestellt werden. Wenn jeweils die Expansions- oder Kontraktionsverhältnisse des Wafers und der Korrekturkoeffizient für jeden Block als
Mxi, Myi und Ki mit i 1, 2, 3 und 4, ausgedrückt werden, wird die Projektionsvergrößerung für jeden Block zur Erfüllung der Gleichung
M'i = M(Ki2/(Mxi + My'))
mit i = 1, 2, 3 und 4 eingestellt.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bauelemente, bei denen es sich um gleiche oder ähnliche wie in Fig. 1 gezeigte Bauelemente handelt, sind durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Markierungen Mw ohne die Hilfe der Projektionslinse 1 gemessen. Dieses Merkmal unterscheidet das Ausführungsbeispiel von der vorstehend beschriebenen Anordnung, bei der die Markierungen Mw mit der Hilfe der Projektionslinse 1 gemessen werden) Gemäß diesem Ausführungsbeispiel bildet die Abbildungseinrichtung 7 die Markierungen Mw auf dem Wafer W in ein Bild mit Hilfe des optischen Abbildungssystems 6. Das optische Abbildungssystem 6 ist in der Nähe der Projektionslinse 1 und außerhalb des optischen Pfades des von dem Wafer W durch die Projektionslinse 1 ausbreitenden Lichts bei einer vorbestimmten Position relativ zu der Linse 1 angeordnet. Das Fadenkreuz R ist an einer vorbestimmten Position relativ zu der Projektionslinse 1 festeingestellt. Der Aufbau und der Betrieb der anderen Einrichtungen außer der vorstehend beschriebenen sind dieselben wie bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung, weshalb deren Beschreibung nicht wiederholt wird.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann, obwohl das optische Projektionssystem zur Einstellung der Projektionsvergrößerung eingestellt wird, der Druck zwischen geeigneten Linsen in dem optischen Projektionssystem zur Einstellung der Projektionsvergrößerung verändert werden.
Wie beschrieben worden ist, wird erfindungsgemäß die Korrektur von durch die Expansion oder Kontraktion des Wafers verursachten Ausrichtungsfehlern zwischen dem Fadenkreuz und dem Wafer derart ermöglicht, daß das Fadenkreuz mit dem Wafer unter hoher Genauigkeit ausgerichtet wird.
Die einzelnen durch die in Fig. 1 bis 5 dargestellten Bauelemente sind in der Halbleiterherstellungstechnik gut bekannt, weshalb deren besonderer Aufbau und Betrieb unkritisch ist.
Außerdem können die in der Beschreibung dargelegten Schritte zur Umsetzung der Erfindung leicht durch Fachleute in allgemein bekannte Zentralverarbeitungseinheiten programmiert werden. Da jedoch eine derartige Programmierung als solche nicht Teil der Erfindung ist, erscheint deren weiter Beschreibung nicht notwendig zu sein.

Claims

1. Musterprojektionsvorrichtung mit

einem Beleuchtungssystem (2) zur Beleuchtung einer Vorlagenplatte (R) mit Belichtungslicht,

einem optischen Projektionssystem (1) zur Projektion eines Musters auf ein Substrat (W), wobei das Muster an der Vorlagenplatte (R) mit dem Belichtungslicht aus dem Beleuchtungssystem (2) beleuchtet wird,

einem Tisch (3) zur zweidimensionalen Bewegung des Substrats (W), um das an der Vorlagenplatte (R) ausgebildete Muster auf Zielgebiete des Substrats (W) aufeinanderfolgend zu projizieren,

einem Laserinterferometer (14) zur Messung der Positionsveränderung bei Bewegung des Tisches (3), einer Umgebungsmeßeinrichtung (15) zum Messen des atmosphärischen Drucks,

einer ersten Vergrößerungsbestimmungseinrichtung (18) zur Bestimmung einer Veränderung bei der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems (1) entsprechend einem Ausgangssignal der Umgebungsmeßeinrichtung (15),

einer zweiten Vergrößerungsbestimmungseinrichtung (19, 20) zur Bestimmung einer Veränderung bei der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems (1) entsprechend der durch Erfassung des Belichtungslichts gesammelten Beleuchtungsmenge und

einer Vergrößerungseinstelleinrichtung (11) zur Einstellung der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems (1) auf der Grundlage der Ausgangssignale der ersten und zweiten Vergrößerungsbestimmungseinrichtung (18, 19, 20),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Umgebungsmeßeinrichtung (15) zum Messen der Umgebungstemperatur eingerichtet ist,

das Laserinterferometer (14) zum Messen der Positionsveränderung des Tisches (3) bei Bewegung des Tisches (3) eingerichtet ist,

eine Markierungserfassungseinrichtung (6, 7) zur aufeinanderfolgenden Erfassung von Markierungen (Mw) entsprechend einem ersten Zielgebiet und einem zweiten Zielgebiet auf dem Substrat (W) vorgesehen ist,

die Markierungserfassungseinrichtung (6, 7) ein optisches Abbildungssystem zur Erfassung der Markierungen (Mw) in den ersten und zweiten Zielbereichen ohne Verwendung des optischen Projektionssystems (1) aufweist,

eine Expansions- oder Kontraktionsverhältnisbestimmungseinrichtung (10) zur Bestimmung eines Expansionsoder Kontraktionsverhältnisses für das Substrat anhand des Ausgangssignals der Markierungserfassungseinrichtung (6, 7) vorgesehen ist,

die Vergrößerungseinstelleinrichtung (11) zur Einstellung der Projektionsvergrößerung entsprechend den Ausgangssignalen der Expansions- oder Kontraktionsverhältnisbestimmungseinrichtung (10) sowie der ersten und zweiten Vergrößerungsbestimmungseinrichtungen (18, 19, 20) eingerichtet ist und

eine Laserinterferometerkorrektureinrichtung (17) zur Korrektur der durch das Laserinterferometer (14) bestimmten Messungen entsprechend dem Ausgangssignal der Umgebungsmeßeinrichtung (15) vorgesehen ist.

2. Musterprojektionsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Temperaturabtasteinrichtung (16) zur Abtastung der Temperatur des Tisches (3), wobei die Laserinterferometerkorrektureinrichtung (17) ebenfalls auf die gemessene Temperatur des Tisches (3) anspricht.

3. Belichtungsverfahren zur Verwendung bei der Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit den Schritten

Beleuchten einer Vorlagenpiatte (R) mit Belichtungslicht,

aufeinanderfolgendes Projizieren eines Musters auf Zielbereiche an einem Substrat (W) unter Verwendung eines das Substrat (W) zweidimensional bewegenden Tisches (3), wobei das Muster an der mit Belichtungslicht beleuchteten Vorlagenplatte (R) ausgebildet ist,

Messen der Positionsveränderung des Tisches (3) unter Verwendung eines Laserinterferometers (14),

Messen der atmosphärischen Drucks,

Bestimmen einer Veränderung bei der Projektionsvergrößerung eines optischen Projektionssystems (1) und auf der Grundlage davon und Erzeugen eines ersten erfaßten Vergrößerungswerts, wobei die Bestimmung unter Verwendung der Messung des atmosphärischen Drucks durchgeführt wird,

Bestimmen einer Veränderung bei der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems (1) und auf der Grundlage davon und Erzeugen eines zweiten erfaßten Vergrößerungswerts, wobei das Bestimmen entsprechend einer durch Erfassung des Belichtungslichts gesammelten Be leuchtungsmenge durchgeführt wird,

Einstellen der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems (1) auf der Grundlage der ersten und zweiten erfaßten Vergrößerungswerte,

gekennzeichnet durch die Schritte

aufeinanderfolgendes Erfassen von Markierungen in einem ersten Zielbereich und Markierungen in einem zweiten Zielbereich an dem Substrat (W) unter Verwendung eines optischen Abbildungssystems (6, 7) und nicht des optischen Projektionssystems (1),

Bestimmen des Verhältnisses, bei dem das Substrat (W) expandiert oder kontrahiert, wobei die Verhältnisbestimmung unter Verwendung eines Ausgangssignals der Markierungserfassungseinrichtung (6, 7) durchgeführt wird,

Einstellen der Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems (1) auf der Grundlage der ersten und zweiten erfaßten Vergrößerungswerte und des Expansionsoder Kontraktionsverhältnisses,

Messen der Umgebungstemperatur und

Korrigieren der durch das Laserinterferometer (14) bestimmten Messungen entsprechend der gemessenen Temperatur.

4. Belichtungsverfahren nach Anspruch 3

gekennzeichnet durch die Schritte

Messen der Temperatur des Tisches (3) und

Korrigieren der durch das Laserinterferometer (14) bestimmten Messungen entsprechend der gemessenen Temperatur des Tisches (3).

5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit dem Belichtungsverfahren gemäß Anspruch 3 und mit Ausbilden einer Halbleitervorrichtung aus dem Substrat.