FR2623304A1

FR2623304A1 - Appareil pour projeter par un systeme optique un dessin porte par un premier objet sur un second objet

Info

Publication number: FR2623304A1
Application number: FR8816238A
Authority: FR
Inventors: Masakatsu Ohta; Shuichi Yabu; Junichi Murakami
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1989-05-19
Anticipated expiration: 2008-12-09
Also published as: FR2623304B1; GB8432820D0; GB2166879A; FR2572197B1; DE3447488C2; FR2572197A1; US4998821A; GB2166879B; DE3447488A1

Abstract

L'invention concerne un appareil destiné à projeter, sur une tranche, à travers un système optique, le dessin d'un circuit formé sur un masque ou sur un réticule. Des capteurs 11, 12, 13 détectent les conditions ambiantes de l'appareil, telles que la pression atmosphérique, la température et l'humidité et, d'après les valeurs détectées, un microprocesseur intervient de façon à corriger toute erreur de position du foyer et toute erreur de grossissement affectant la projection du dessin sur la tranche 4. Domaine d'application : fabrication de circuits intégrés, etc.

Description

L'invention concerne un appareil de projection destiné à projeter, à

travers un système optique, une

mire formée d'un objet sur un autre objet, et plus parti-

culièrement un appareil de projection destiné à être utilisé dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs tels que des circuits intégrés, des circuits à intégration à grande échelle et des circuits à intégration à très grande échelle.

Dans le domaine des dispositifs semi-conduc-

teurs, on a tendu à miniaturiser le dessin des circuits

pour assurer une intégration à haute densité des dispositifs.

Cette tendance à la miniaturisation a poussé au développe-

ment d'appareils perfectionnés d'exposition destinés à exposer une tranche au dessin des circuits formé sur un masque ou sur un réticule pour reproduire ou imprimer le dessin des circuits sur la tranche. En corollaire de cette tendance, les appareils d'exposition du type à projection

sont devenus prédominants par rapport aux appareils d'expo-

sition classiques de type à contact ou à proximité. Les appareils d'exposition du type à projection comprennent des systèmes optiques à projection tels que des systèmes de projection à miroirs ou des systèmesde projection à lentilles. Les appareils d'exposition du type à projection à lentillescomprennent généralement des mécanismes de mise au point automatique destinés à positionner automatiquement

la surface de la tranche au foyer du système de lentilles.

La plupart de ces mécanismes de mise au point automatique sont généralement conçus de façon qu'un plan de référence soit établi dans une position espacée de la surface extrême du système de lentilles, d'une distance prédéterminée, le plan de référence correspondant à la position du foyer de système de lentilles, et que la tranche soit déplacée afin que sa surface coincide avec le plan de référence et qu'elle soit donc positionnée à une distance constante de la surface extrême du système de lentilles. Avec un tel agencement, la surface de la tranche peut coïncider de façon très précise avec le foyer pourvu que la position du foyer du système de lentilles soit fixe. Cependant, si la position du foyer du système de lentilles se déplace pour une raison quelconque, il est impossible de faire coincider avec précision la surface de la tranche avec

le foyer.

Ceci sera à présent décrit plus en détail.

En général, le pouvoir de résolution critique L de l'appa-

reil d'exposition du type à projection peut être donné par: L = 1,6 X Fe.. . (1) o X est la longueur d'ondes du faisceau d'exposition et Fe est l'ouverture du système optique de projection. Pour améliorer le pouvoir de résolution L, il faut utiliser une

longueur d'ondes X et/ou rendre l'ouverture Fe plus petite.

Par ailleurs,la profondeur D du foyer du système optique est donnée par: D = - kFe (étalon W/8)...(2) Par conséquent, un accroissement du pouvoir de résolution L, c'est-à-dire une diminution de la longueur d'ondes X et/ou

de l'ouverture, rend plus faible la profondeur de foyer.

Habituellement, l'appareil d'exposition par projection utilise une longueur d'ondes de la raie g (X = 436 nm) et une ouverture d'environ 1, 43. La profondeur D du foyer dans ce cas n'est que de + 0,9 gm. Il en résulte que, si dans l'appareil d'exposition du type à projection à lentilles utilisant le mécanisme de mise au point automatique décrit cidessus, la position du foyer du système à lentilles est modifiée pour une raison quelconque, le dessin du circuit ne peut être projeté avec précision sur la surface

de la tranche.

Des facteurs déterminant l'écart de la position du foyer du système optique de projection peuvent comprendre (1) des variations de la température de l'air entre le réticule et la tranche et des variations de la température des verres du système optique de projection, (2) des variations de la pression de l'air ambiant entre le réticule et la tranche et (3) des variations d'humidité

de l'air entre le réticule et la tranche.

En ce qui concerne le point (1), des éléments variables des constituants du système optique de projection peuvent comprendre le rayon de courbure de la surface des lentilles, la distance comprise entre les surfaces des lentilles et l'indice de réfraction relatif défini par l'air et le verre. Les variations portant sur ces éléments ont pour résultat un déplacement de la position du foyer du système optique de projection. D'un point de vue coefficient, la variation de température provoque, parmi les trois facteurs précités, la plus forte variation de la position du foyer. Traditionnellement, on a utilisé

des moyens de conditionnement d'air pour réguler la tempé-

rature régnant à l'intérieur de l'appareil d'exposition et pour réguler les conditions ambiantes de l'appareil

afin d'éviter la variation de position du foyer.

Par ailleurs, en ce qui concerne les points (2) et (3) portant sur des variations de la pression et de l'humidité de l'air ambiant, une étude soigneuse a été réalisée par J.C. Owens et publiée dans "Applied Optics", 1964, N 1, et il est connu que des variations de la pression ou de l'humidité de l'air ambiant provoquent des variations de l'indice de réfraction de l'air. Etant donné que, dans ce cas, l'indice de réfraction du verre n'est pratiquement pas modifié, l'indice relatif de

réfraction à la surface de réfraction change.

L'indice relatif de réfraction n défini par le verre et l'air peut être donné par la formule: n = nG/nA o nG est l'indice absolu de réfraction du verre et nA est l'indice absolu de réfraction de l'air. L'indice nA est très peu différent de 1, de sorte que l'amplitude de la variation An de l'indice relatif de réfraction n, lorsque l'indice absolu de réfraction nA change d'une valeur AnA, peut être donnée par la formule: An - nG. anA Habituellement, nG est d'environ 1,5. Il en résulte: An = 1, 5 AnA Il ressort de ce qui précède que la variation de l'indice de réfraction de l'air provoque une variation de l'indice relatif de réfraction du verre et de l'air d'une valeur qui est une fois et demie supérieure à la valeur

de la variation de l'indice de réfraction de l'air lui-même.

Par exemple, lorsque la pression de l'air ambiant change de 665 Pa, l'indice de réfraction de l'air change d'environ

-6 -6

1,8 x 10 6. Ceci correspond à 2,7 x 106 de l'indice relatif de réfraction du verre et de l'air et correspond également à un déplacement du foyer d'environ 0,5 - 1,5 Nm (le déplacement étant différent suivant les caractéristiques des systèmes optiques de projection). Cette amplitude du déplacement du foyer ne peut être ignorée en ce qui concerne le fonctionnement de l'appareil d'exposition, ainsi qu'il ressortdu fait que la profondeur du foyer est comprise

dans une plage de - 0;9 gm comme décrit précédemment.

On a découvert que lorsqu'une telle variation se produit réellement, il apparaît également une erreur d'agrandissement dans le dessin projeté sur la surface de

la tranche par le système optique de projection. Habituel-

lement, le dispositif semi-conducteur est formé par super-

position de différents dessins sur la tranche. Si l'agran-

dissement du dessin projeté varie entre les différents dessins du circuit, il est difficile de superposer avec précision ces dessins de circuit sur la tranche. Il en résulte une dégradation désavantageuse de la fiabilité

du dispositif semi-conducteur.

Dans les appareils d'exposition du type à projection par lentilles tels que décrits ci-dessus, des variations affectant les conditions extérieures telles que la pression ambiante, la température, l'humidité, etc., provoquent des inconvénients dus à l'erreur sur le foyer et à l'erreur de grossissement. Habituellement, on corrige ces erreurs en procédant à un examen de l'exposition une fois tous les trois jours et en effectuant un ajustement compliqué de l'appareil d'exposition pour assurer une écriture optimale des dessins sur la tranche. On a proposé, comme décrit dans la demande de brevet japonais N 58-230578, déposée le 8 décembre 1983, de détecter la température d'un système de projection et de modifier la distance entre le système optique de projection et la surface d'une tranche en fonction de la variation de la position du foyer du système optique de projection. L'invention a donc pour objet principal un appareil destiné à projeter, à travers un système optique, un dessin porté par un premier élément sur un second élément, l'appareil de projection étant conçu pour projeter avec précision le dessin sur le second élément quelles que soient les variations des conditions extérieures telles que la pression, la température, l'humidité de l'air ambiant, etc. L'invention a également pour objet un appareil destiné à projeter, à travers un système optique, un dessin porté par un premier élément sur un second élément, lequel appareil de projection est capable de positionner avec précision et de façon constante le second élément au

foyer du système optique.

L'invention a pour autre objet un appareil destiné à projeter, par l'intermédiaire d'un système optique, un dessin porté par un premier objet sur un second objet, lequel appareil de projection est-capable de corriger avec précision et de façon constante le grossissement de la

projection du dessin sur le second élément.

Brièvement décrit, l'appareil de projection selon l'invention, destiné à projeter, à travers un système optique, un dessin porté par un premier élément sur un second élément, comprend des premiers moyens destinés à détecter la distance entre un point de référence du système optique et le second élément et à produire un signal de sortie correspondant à la distance détectée, des seconds moyens de détection destinés à détecter des conditions ambiantes du système optique, les seconds moyens de détection étant sensibles à au moins deux des paramètres constitués par la température, la pression atmosphérique

et l'humidité, et produisant un signal de sortie corres-

pondant aux conditions ambiantes détectées; des moyens destinés à déterminer l'amplitude de la variation de la position du foyer du système optique sur la base du signal de sortie des seconds moyens de détection; et des moyens destinés à régler la distance entre le point de référence du système optique et le second élément sur la base des signaux de sortie des premiers moyens de détection et des moyens de détermination de l'amplitude de la variation de la

position du foyer.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins. annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale schématique d'une première forme de réalisation de l'appareil de projection selon l'invention; - la figure 2 est un schéma simplifié d'un exemple du dispositif de commande de l'appareil de projection représenté sur la figure 1; - la figure 3 est un schéma montrant une autre

forme de réalisation de l'appareil d'exposition par pro-

jection selon l'invention; et - la figure 4 est un schéma simplifié d'un

exemple du dispositif de commande de l'appareil de projec-

tion représenté sur la figure 3.

Dans chacune des formes de réalisation décrites

ci-après, l'invention est appliquée à un appareil d'expo-

sition du type à fonctionnement pas à pas destiné à être utilisé dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs tels que des circuits intégrés, des circuits à intégration à grande échelle, des circuits à intégration à très grande échelle, appareil d'exposition dans lequel le dessin du circuit formé sur un réticule ou un masque est projeté à travers un système optique de lentilles, sur une tranche, à un grossissement réduit, afin que le dessin du circuit

soit imprimé sur la tranche. Dans la description qui suit,

notamment en référence aux figures 1 et 3, la direction de l'axe optique du système de lentilles de projection est désignée direction de l'axe Z, la direction contenue dans un plan orthogonal à l'axe optique du système de projection s'étendant horizontalement, telle que vue sur le dessin, est désignée directiond'axe X, et la direction contenue

dans le plan indiqué ci-dessus s'étendant perpendiculaire-

ment au dessin est désignée direction d'axe Y pour une

meilleure compréhension de l'invention.

En référence d'abord à la figure 1 qui repré-

sente une forme de réalisation de l'appareil d'exposition par projection selon l'invention, cet appareil d'exposition comprend un système optique 2 à lentilles destiné à projeter le dessin d'un circuit formé sur un réticule 1 destiné à la fabrication de dispositifs semi-conducteurs, sur une tranche 4 dont la surface a reçu un revêtement sensible au rayonnement. Le système optique 2 de projection à lentilles est supporté par une monture 3. Des moyens 5 de détection d'intervalle sont destinés à détecter la distance comprise entre la monture 3 et la surface de la tranche 4. En fonction du signal de sortie des moyens 5 de détection d'intervalle, la tranche 4 est placée dans la direction de l'axe Z afin que sa surface soit positionnée automatiquement pour coincider avec la position du foyer du système optique 2. Dans cette forme de réalisation, les moyens 5 de détection d'intervalle comprennent des micromètres à air disposés chacun de façon à décharger d'une buse de l'air à une pression constante et à détecter la distance ou intervalle entre l'objet et une extrémité de la buse d'après les variations de la contrepression présentes pendant la décharge de l'air. La référence numérique 6 désigne ces extrémités des buses du détecteur d'intervalle, intégrées à la monture 3. La référence numérique 7 désigne une origine des coordonnées des moyens 5 de détection d'intervalle, c'est-à-dire un plan de référence qui est un plan imaginaire. La référence numérique 8 désigne l'axe optique du système 2 de projection quicomprend plusieurs lentilles.

La figure 2 montre schématiquement le dispo-

sitif de commande de l'appareil de projection de la figure 1.

Un capteur 11 de pression atmosphérique, un capteur 12 de température et un capteur 13 d'humidité sont destinés à détecter les conditions ambiantes de l'appareil de la figure 1. Les signaux de sortie de ces capteurs sont appliqués à un microprocesseur 15. Le capteur précité 5

d'intervalle est également connecté au microprocesseur 15.

Ce dernier est relié à une unité 16 d'entraînement sur l'axe Z qui est conçue pour déplacer la tranche 4 dans la direction de l'axe Z en fonction d'un signal de sortie qu'elle reçoit du microprocesseur 15. Ce dernier est conçu pour calculer l'amplitude de l'écart de la position du foyer du système optique 2 de lentilles à partir de

l'origine 7 des coordonnées des moyens de détection d'inter-

valle en se basant sur les signaux de sortie que ce micro-

processeur reçoit du capteur 11 de pression atmosphérique, du capteur 12 de température et du capteur 13 d'humidité, et le processeur est également conçu pour calculer la distance comprise entre l'origine 7 des coordonnées des moyens de détection d'intervalle et la surface de la tranche 4 en se basant sur le signal de sortie des moyens 5 de détection d'intervalle. Après correction de la distance calculée d'une quantité correspondant à l'écart indiqué ci-dessus, le microprocesseur 15 transmet à l'unité 16 d'entraînement sur l'axe Z un signal correspondant à l'amplitude du mouvement à effectuer dans la direction de l'axe Z. En fonctionnement, la lumière émise par une source de lumière non représentée passe à travers le

réticule 1 et pénètre dans le système optique 2 de lentilles.

Ce système 2 forme une image du dessin du circuit du

réticule 1 à la position du foyer du système optique 2.

Les moyens 5 de détection d'intervalle captent la contre-

pression de l'air déchargé de l'extrémité 6 de chaque buse à air. En se basant sur la contrepression détectée, le microprocesseur 15 calcule, conformément à un programme prédéterminé, la distance comprise entre l'origine 7 des coordonnées des moyens de détection d'intervalle et la surface de la tranche 4 (la distance calculée étant appelée ci-après "valeur lue décalée") et il actionne l'unité 16 d'entraînement sur l'axe Z pour déplacer la tranche 4 dans la direction de l'axe Z afin que la valeur lue décalée

devienne égale à une valeur prédéterminée.

Une valeur décalée qui représente l'origine 7 des coordonnées est établie dans les moyens 5 de détection d'intervalle et est habituellement déterminée de façon que la position du foyer du système optique 2 de lentilles coincide avec l'origine 7 des coordonnées du capteur d'intervalle dans des conditions prédéterminées. Par conséquent, la surface de la tranche 4 est normalement positionnée à l'origine 7 des coordonnées du capteur

d'intervalle après achèvement de la mise au point automa-

tique. Si la position du foyer du système optique 2 de lentilles coïncide exactement avec l'origine 7 des coordonnées du capteur d'intervalle, l'opération précitée a pour effet de placer la surface de la tranche 4 à la position du foyer du système optique 2. Cependant, si les

conditions environnantes, telles que la pression atmos-

phérique, la température et l'humidité ambiantes changent, la position du foyer du système optique de lentilles change comme décrit précédemment. Par conséquent, dans ce cas, la surface de la tranche 4 ne coincide plus avec le plan focal du système optique 2, quelle que soit la valeur

décalée constante.

Dans la présente forme de réalisation, le capteur 11 de pression atmosphérique, le capteur 12 de

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température et la capteur 13 d'humidité sont utilisés et l'amplitude de l'écart du foyer correspondant à l'amplitude

des variations de la pression atmosphérique, de la tempé-

rature et/ou de l'humidité est calculée par le micro-

processeur 15 afin que l'amplitude du mouvement de la

tranche 4 dans la direction de l'axe Z soit corrigée.

Si les amplitudes de l'écart du foyer dû aux variations

de la pression, de la température et de l'humidité atmos-

phériques sont représentées par AZp, AZT et AZH, respec-

tivement, l'amplitude combinée de l'écart du foyer aZd peut être exprimée de la façon suivante: AZd = AZp + AZT +AZH (3)

AZ = K.AP

p 1'

AZT = K2.AT

LZH = K3.AH

o AP, AT et AH sont les variations des pression, tempéra-

ture et humidité atmosphériques, respectivement et K1, K2 et K3 sont des constantes. Bien que ces constantes K1, K2 et K3 puissent être établies par calculs, elles sont déterminées de façon plus pratique par des essais. De plus, dans les équations ci-dessus, l'amplitude de l'écart AZd du foyer est déterminée par des équations linéaires ou du premier degré portant sur AP, AT et AH, bien qu'il puisse théoriquement exister des effets d'un facteur du second degré ou d'un degré plus élevé. Cependant, une détection par des équations du premier degré suffit, car

les amplitudes de AP, AT et AH sont en fait très faibles.

Le microprocesseur 15 détermine une valeur de correction par rapport à la valeur décalée afin de compenser l'amplitude calculée de l'écart du foyer et il actionne l'unité 16 d'entraînement sur l'axe Z pour qu'elle déplace la tranche 4 dans la direction de l'axe Z afin que la valeur lue décalée devienne égale à la valeur de correction. La valeur lue décalée, telle que détectée par les moyens 5 de détection d'intervalle, est appliquée au microprocesseur 15. Ce dernier continue d'actionner l'unité 16 d'entraînement sur l'axe Z jusqu'à ce que la différence entre la valeur lue décalée et la valeur de correction devienne égale ou inférieure à une valeur limite admissible. Au cours de cette opération de mise au point automatique, un mouvement pas à pas de la tranche 4 dans les directions de l'axe X et de l'axe Y, sous l'action d'un mécanisme non représenté, et une réduction de l'opération d'exposition de la tranche 4 au dessin du réticule 1, par la source de lumière non représentée,

sont répétés de façon alternée dans cette forme de réali-

sation de l'appareil d'exposition par projection selon l'invention. Une autre forme de réalisation de l'appareil

selon l'invention sera à présent décrite en référence aux fi-

gures 3 et 4. Cette forme de réalisation diffère de la forme de réalisation décrite ci-dessus par le fait que des erreurs de grossissement ainsi que des erreurs portant sur le foyer sont corrigées en fonction des variations des conditions ambiantes. Dans cette forme de réalisation, les éléments correspondant à ceux de la première forme de réalisation décrite sont désignés par les mêmes références numériques.

En référence à la figure 3, l'appareil d'expo-

sition par projection comprend un système optique 21 d'éclairage destiné à éclairer un réticule 1 par de la lumière émise d'une source lumineuse non représentée. Sous l'effet de cet éclairage, le dessin d'un circuit formé sur le réticule 1 est projeté par l'intermédiaire d'un système optique 2 de lentilles sur une tranche 4, à un grossissement réduit, afin que le dessin du circuit soit

inscrit sur la tranche 4 au grossissement réduit. L'appa-

reil comprend en outre une lunette 22 d'alignement pour l'observation de l'écart relatif de position entre le réticule 1 et la tranche 4 dans un plan X-Y, une platine 23 destinée à porter le réticule 1, une embase 24 destinée à supporter le système optique 2 de lentilles au moyen d'une

monture, et une platine 28 destinée à porter la tranche 4.

La platine 28 de la tranche est équipée d'un dispositif piézo-électrique 7 destiné à ajuster la position de la tranche 4 dans la direction de l'axe Z et d'une unité d'entraînement e (non représentée) destinée à régler la position de la tranche 4 dans la direction e qui est centrée sur l'axe optique (axe Z) du système optique 2 de lentilles. L'appareil comprend en outre un moteur 30 et une platine X-Y destinée à porter la platine 28 de la tranche. La position de la tranche dans la direction de l'axe est ajustée par la rotation du moteur 30, tandis que la position dans la direction de l'axe Y est ajustée par la rotation d'un autre moteur (non représenté sur la figure). La référence numérique 32 désigne une plaque de surface de base destinée à supporter l'ensemble de

l'appareil.

Une source 33 de lumière laser génère un faisceau laser LB d'une longueur d'ondes convenable, qui est dirigé vers un interféromètre 34 comprenant un diviseur optique non représenté et un réflecteur de référence non représenté. La référence numérique 35 désigne un déflecteur de mesure monté fixement sur la platine X-Y 31; la référence numérique 36 désigne un récepteur destiné à détecter des variations de l'intensité du faisceau laser transmis par l'interféromètre 34, et la référence numérique 37 désigne un dispositif destiné à mesurer l'amplitude du mouvement du réflecteur 35 et, donc, de la platine X-Y 31 dans la direction de l'axe X en se basant sur les signaux de

sortie du récepteur 36, du capteur 11 de pression atmos-

phérique, du capteur 13 d'humidité et du capteur 40 de

température, respectivement. Ces éléments 33 à 37 consti-

tuent un type connu de dispositif de mesure précise par laser. Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure, l'appareil porte un autre dispositif de mesure précise par laser destiné à mesurer l'amplitude du mouvement de la platine X et Y 31 en direction de l'axe Y. Le principe de la mesure précise par laser sera à présent brièvement expliqué. Le faisceau laser émis par la source 33 de lumière laser est divisé en deux par

le diviseur optique qui constitue un élément de l'inter-

féromètre 34. L'un des faisceaux divisésest dirigé vers le réflecteur 35 de mesure, tandis que l'autre faisceau est dirigé vers le réflecteur de référence qui constitue un autre élément de l'interféromètre 34. Ces faisceaux divisés, après avoir été réfléchis par des réflecteurs correspondants, sont regroupés au diviseur optique afin

qu'il se produise une interférence dépendant de la diffé-

rence de phase entre les faisceaux réfléchis. Pour chaque mouvement du réflecteur 35 sur une distance correspondant à la moitié de la longueur d'ondes du faisceau laser, il se

produit une différence de phase dee360 degrés. Par conse-

quent, à chaque mouvement du réflecteur 35 sur une distance correspondant à la moitié de la longueur d'ondes du faisceau laser, l'intensité du faisceau laser provenant

de l'interféromètre 34 augmente et diminue de façon alternée.

Ceci signifie qu'un cycle de variation-d'intensité indique un mouvement du réflecteur 35 sur une distance correspondant à la moitié de la longueur d'ondes du faisceau laser. Par conséquent, si l'on connaît la longueur d'ondes correcte du faisceau laser, il est possible de mesurer l'amplitude du mouvement du réflecteur 35 en comptant, par l'intermédiaire

du récepteur 36, le nombre de variations d'intensité.

Bien que la longueur du faisceau laser ne varie pas dans le vide, elle diminue dans l'air lorsque l'indice de réfraction de l'air augmente, l'indice de réfraction variant avec la température, la pression atmosphérique et l'humidité. Dans la forme de réalisation décrite, lorsque l'amplitude du mouvement de la platine X-Y 31 doit être mesurée par le dispositif 37 sur la base du produit de la demi-longueur d'ondes du faisceau laser LB par le nombre de variations d'intensité détectées par le récepteur 36, la valeur de la demi-longueur d'ondes du faisceau laser LB introduite dans le dispositif 37 de mesure est corrigée en fonction des amplitudes de l'écart, par rapport à des valeurs de référence, de la pression atmosphérique, de l'humidité de la température telles que détectées par le capteur 11 de pression atmosphérique,

le capteur 13 d'humidité et le capteur 40 de température.

Un capot 42 est prévu pour recouvrir de façon sensiblement hermétique l'espace compris entre la platine 23 du réticule et l'embase 24 de support. La plus grande partie du système optique de lentilles est disposée dans l'espace délimité à l'intérieur du capot 42. Un dispositif 43 de régulation de température est destiné à réguler la température régnant pans l'espace défini par le capot 42. Le dispositif 43 de régulation de température est conçu pour produire un écoulement d'air refroidi ou réchauffé dans une gaine 44 afin d'introduire l'air dans l'espace délimité à l'intérieur du capot 42 pour maintenir une température souhaitée dans ce capot 42. Un capteur 12 de température détecte la température régnant au-dessous du capot 42. Un autre élément 45 de capot est destiné à recouvrir de façon sensiblement hermétique l'espace compris entre l'embase 24 du support et la plaque 32 de surface. Dans l'espace délimité à l'intérieur du capot 45, au moins un capteur 5 d'intervalle, une partie du système optique de lentilles, la platine 28 de la tranche, la platine X-Y 31, le moteur 30, l'interféromètre 34, le réflecteur 35 de mesure et le capteur 40 de température sont disposés. Un dispositif 46 de conditionnement d'air est destiné à réguler la température régnantau-dessous du capot 45. De même que pour le dispositif 43 de régulation d'air, le dispositif 46 de conditionnement est destiné à produire un écoulement d'air refroidi ou réchauffé vers

l'intérieur du capot 45 par l'intermédiaire d'une gaine 47.

La figure 4 est une vue schématique d'une

forme de réalisation du dispositif de commande de l'appa-

reil montré sur la figure 3. Ce dispositif comprend un microprocesseur 15 destiné à commander les opérations effectuées par l'appareil au moyen de divers programmes établis dans ce microprocesseur. En plus d'un programme principal PP, le microprocesseur 15 contient un programme d'entraînement PX suivant l'axe X, un programme d'entraî-_ nement PY suivant l'axe Y, un programme PZ d'entraînement suivant l'axe Z, un programme PCAC de calcul de l'amplitude de la correction, etc., qui sont sollicités en réponse à des instructions provenant du programme principal. Le programme d'entraînement suivant l'axe X et le programme d'entraînement suivant l'axe Y règlent la position de la

tranche 4 dans le plan X-Y au moyen de la platine X-Y 31.

Par ailleurs, le programme d'entraînement suivant l'axe Z est destiné à régler la position de la tranche 4 dans la direction de l'axe Z au moyen de la platine 28 de la tranche. Une pression atmosphérique Po0 de référence, une température To2 de référence et une humidité Ho de référence sont établies dans une unité 50 d'établissement d'informations de référence, qui peut être commandée de l'extérieur de l'appareil, et des signaux correspondant à ces références sont appliqués au programme de calcul de

correction. De plus, une pression ambiante P, une tempé-

rature ambiante T2 et une humidité ambiante H sont détectées respectivement par le capteur 11 de pression atmosphérique, le capteur 12 de température et le capteur 13 d'humidité, et des signaux correspondant à ces conditions ambiantes

sont appliqués au programme de calcul de correction.

En réponse aux signaux correspondants aux références prove-

nant de l'unité 50 d'établissement d'informations de référence et aux signaux correspondant aux conditions ambiantes et provenant des capteurs 11 - 13, le programme de calcul de correction calcule une amplitude AZd de correction d'entraînement sur l'axe Z et une amplitude LTd d'une correction de température afin de corriger toutes

les erreurs portant sur le foyer et les erreurs de grossis-

sement dues à des variations des conditions ambiantes.

L'appareil de la figure 3 est conçu de manière que, lorsque la pression ambiante P, la température ambiante T2 et l'humidité ambiante H sont égales à la pression atmosphérique de référence Po0, à la température

de référence To2 et à l'humidité de référence Ho0, respecti-

vement, la position du foyer du système optique de deux lentilles coincide avec l'origine des coordonnées du capteur 5 d'intervalle (figure 1) et le grossissement de la projection du dessin du réticule 1 sur la tranche 4, à travers le système optique 2 de lentilles, soit exacte- ment à un rapport souhaité, par exemple 1:5. Une autre température de référence To1 est établie dans

l'unité 50 de positionnement afin de désigner la tempé-

rature ambiante T1 devant régner à l'intérieur du capot 4.

Il ressort de l'équation précédente (3) que l'amplitude de la correction AZd d'entraînement suivant l'axe Z, dans le programme de calcul de correction du microprocesseur 15, peut être donnéepar: Zd K1.AT + K2.AP + K3.LH AT = T2 - To2

AP = P- P

o

AH = H- H

o o AT, AP et AH ont les amplitudes des écarts, par rapport aux conditions respectives de référence, des conditions ambiantes, respectivement, et K1, K2 et K3 sont des constantes. Si les moyens 5 de détection d'intervalle comprennent des micromètres à air, ces constantes peuvent être déterminées d'après les variations du comportement optique et les variations des signaux de sortie des moyens 5

de détection d'intervalle peuvent être déterminées confor-

mément aux variations des conditions ambiantes. Cependant, en réalité, ces constantes sont avantageusement détectées

par des essais comme décrit précédemment.

L'amplitude de la variation du grossissement de la projection, c'est-àdire l'erreur de grossissement AL, peut être détectée à l'aide de AT, AP et AH, de même que dans le cas de AZd, de la manière suivante: AQ = k1.AT + k2.AP + k3.AH...(5) Par conséquent, le grossissement de la projection peut être maintenu constant quelles que soient les variations affectant les conditions ambiantes, pourvu que l'équation suivante soit satisfaite: = k.AT + k2.AP + k3.H = 0 Par conséquent, le programme de calcul de correction, calcule l'amplitude de la correction de température aTd conformément à l'équation suivante: ATd -(k2/k1).AP - (k3/kl).AH

= K4.AP + K5.AH...(6)

K4 = -(k2/k1), K5 = -(k3/k1) o k1, k2 et k3 sont des constantes qui sont déterminées d'après les variations du comportement optique, de façon

correspondante aux variations des conditions ambiantes.

De même que pour les constantes K1, K2 et K3 décrites

précédemment, ces constantes k1, k2 et k3 sont avanta-

geusement déterminées au cours d'essais.

L'amplitude de la correction AZd d'entrai-

nement suivant l'axe Z, détectée par le programme de

calcul de correction, est appliquée au programme d'entraî-

nement suivant l'axe Z. En réponse à cette amplitude, le programme d'entraînement suivant l'axe Z délivre un signal d'instruction désigant une position qui est décalée de l'origine 7 des coordonnées du capteur d'intervalle (voir figure 1) dans la direction de l'axe Z. sur une distance AZd. Par ailleurs, le capteur 5 d'intervalle applique au microprocesseur 15 un signal représentatif de la distance Zs de l'origine 7 des coordonnées du capteur 5

d'intervalle jusqu'à la surface de la tranche 4. Le micro-

processeur 15 compare l'amplitude AZd de la correction, fournie par le programme d'entraînement suivant l'axe Z, à la distance Zs fournie par le capteur 5 d'intervalle et il applique, à une unité 26 de commande d'entraînement suivant l'axe Z, un signal correspondant à la différence entre ces valeurs. Selon la différence, l'unité 26 de

commande d'entraînement suivant l'axe Z transmet au dispo-

sitif piézo-électrique 27 un signal représentatif du mouvement Zd de la tranche 4 afin de déplacer cette dernière

sur sa platine 28 sur une distance égale à la valeur Zd.

Cette opération a pour effet de rendre la distance Zs, de l'origine des coordonnées 7 à la surface de la tranche 4, égale à l'amplitude AZd de la correction. Lorsque ceci est réalisé, l'unité 26 de commande d'entraînement suivant l'axe Z ordonne l'arrêt du mouvement de la tranche 4 dans la direction de l'axe Z. Ceci a pour effet d'aligner avec précision la surface de la tranche 4 avec la position du foyer du système optique de lentilles qui est déterminée par la température ambiante actuelle T2, la pression ambiante actuelle P et l'humidité ambiante actuelle H à l'intérieur du capot 42. L'unité 26 de commande d'entraînement suivant l'axe Z, le dispositif piézo-électrique 27 et la platine 28 de la tranche constituent donc l'unité 16 d'entraînement suivant l'axe Z. Par ailleurs, l'amplitude de la correction de température Td détectée par le programme de calcul d

de correction est additionnée, à l'intérieur du micro-

processeur 15, à la température de référence To2 établie dans l'unité 50 de position afin que le microprocesseur 15 délivre un soustracteur 51 à une température demandée Td (= To2 + ATd). Le soustracteur 51 compare la température ambiante T2, régnant à l'intérieur du capot 42 et détectée par le capteur de température 12, à la température demandée Td et il applique à une commande 52 de conditionnement d'air un signal correspondant à la différence entre ces températures. Selon le signal représentatif de la différence,

la commande 52 de conditionnement d'air actionne un condi-

tionneur d'air 53 afin de refroidir ou de réchauffer un courant d'air devant pénétrer dans le capot 42 par l'intermédiaire de la gaine 44 de façon que la différence entre la température ambiante T2 et la température demandée Td devienne nulle. Grâce à cette opération, la température T2 régnant au-dessous du capot 42 devient égale à la

température demandée Td. En conséquence, l'erreur de grossis-

sement du système de lentilles de projection en fonction des variations de la pression ambiante P et de l'humidité ambiante H est corrigée. Le soustracteur 51, la commande 52 de conditionnement d'air et le conditionneur d'air 53

constituent donc l'unité 53 de conditionnement d'air.

Pendant ces opérations de correction d'erreur, cette forme de réalisation de l'appareil de l'invention exécute l'opération d'exposition en projetant le dessin du circuit du réticule 1 sur la tranche 4 à travers le système optique 2 de lentilles. Cette opération d'exposition est répétée en même temps que la tranche 4 est déplacée pas à pas au moyen de la platine X-Y 31. Le programme

d'entraînement suivant l'axe X et le programme d'entrai-

nement suivant l'axe Y du microprocesseur 15 sont destinés à commander le mouvement pas à pas de la tranche 4 qui est répété en alternance avec l'opération d'exposition. Etant donné que l'agencement pour le mouvement pas à pas de la tranche 4 dans la direction de l'axe X conformément au

programme d'entraînement suivant l'axe X est essentielle-

ment le même que celui utilisé pour le mouvement pas à pas de la tranche 4 dans la direction de l'axe Y conformément

au programme d'entraînement suivant l'axe Y, la description

suivante ne porte que sur le fonctionnement du programme

d'entraînement suivant l'axe X pour plus de brièveté.

Lorsque l'exposition d'une partie de la tranche 4 est achevée, le programme d'entraînement suivant l'axe X établit l'amplitude du mouvement de la tranche 4 afin qu'une autre partie de celle-ci soit placée en alignement

avec la zone de projection du système optique 2 de lentilles.

Le microprocesseur 15 compare cette amplitude de mouvement demandée à l'amplitude du mouvement réel de la platine X-Y 31, mesurée par le dispositif 37 de mesure, et il transmet, à l'unité 29 de commande d'entraînement suivant l'axe X, un signal correspondant à la différence entre les deux amplitudes. En fonction de cette différence, l'unité 29 de commande d'entraînement suivant l'axe X produit un signal correspondant à une amplitude de mouvement nécessaire

Xd et il l'applique au moteur 30 pour le mettre en marche.

Ainsi, la tranche 4 est déplacée dans la direction de l'axe X au moyen de la platine X-Y 31. Le réflecteur 35 porté par la platine X-Y 31 se déplace avec cette dernière

dans la direction de l'axe X. A chaque mouvement du réflec-

teur 35 sur une distance correspondant à la moitié de la longueur d'ondes du faisceau laser LB émis par la source 33 de lumière, il se produit dans l'interféromètre 34 une interférence qui fait varier de façon correspondante

l'intensité de la lumière arrivant sur le récepteur 36.

A chaque fois que la variation d'intensité se produit, le récepteur 36 délivre un signal Xr de détection au dispositif 37 de mesure. Celui-ci produit alors un signal représentatif de l'amplitude du mouvement Xs qui comprend le produit du nombre de variations d'intensité par la valeur qui a été établie dans le dispositif 37 de mesure comme étant la moitié de la longueur d'ondes du faisceau laser LB. Cette opération est poursuivie jusqu'à ce que l'amplitude du mouvement X s, indiquée par le dispositif de mesure 37, devienne égale à l'amplitude de mouvement établie et désignée par le programme d'entraînement suivant l'axe X, amplitude pour laquelle le signal de sortie Xd de l'unité 29 de commande d'entraînement

suivant l'axe X devient égal à zéro.

La longueur d'ondes du faisceau laser LB peut varier avec l'indice de réfraction de l'air par suite de toutes variations affectant les conditions environnantes, comme décrit précédemment. Par conséquent, le système de la présente invention est conçu de manière que le dispositif 37 de mesure reçoive diverses informations, telles que la température ambiante T1 régnant au-dessous du capot 45 et provenant du capteur 40 de température, la pression ambiante P provenant du capteur 11 de pression atmosphérique et l'humidité ambiante H provenant du capteur 13 d'humidité, de façon à corriger la valeur établie dans le dispositif 37 de mesure comme étant.la demi-longueur d'ondes du faisceau laser LB. Les signaux correspondant aux conditions ambiantes et produits par ces capteurs 40, 11 et 13 sont également appliqués à un dispositif de mesure correspondant (non représenté) du programme d'entraînement suivant l'axe Y.

Un signal Tsl, correspondant à la tempéra-

ture ambiante T1 régnant au-dessous du capot 45 et détectée par le capteur 40 de température, est appliqué à un soustracteur 54. Ce dernier compare la température ambiante T1 à la température de référence To1 établie dans l'unité 50 de positionnement et il produit un signal

correspondant à la différence entre ces deux températures.

Ce signal est appliqué à une commande 55 de conditionnement d'air qui, selon la différence, commande un conditionneur 56 d'air pour refroidir ou réchauffer un courant d'air dirigé vers l'intérieur du capot 45 par l'intermédiaire de la gaine 47 afin que la température ambiante T1 régnant au-dessous du capot 45 devienne égale à la température de référence To1. Ainsi, le soustracteur 54, la commande 55 de conditionnement d'air et le conditionneur 56 constituent

l'unité 46 de conditionnement d'air. Sur la vue schéma-

tique de la figure 4, les caractères de référence Ps, Ts2' Hs, Tsl désignent les signaux de détection provenant des

capteurs 11, 12, 13 et 40, respectivement.

La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et diverses modifications sont possibles. Par exemple, les micromètres à air utilisés dans les formes de réalisation décrites pour constituer les moyens de détection d'intervalle peuvent être remplacés par des micromètres électriques du type sans contact. En variante, un système optique convenable de détection utilisant un balayage par faisceau laser

ou un traitement d'image de télévision peut être utilisé.

Bien que dans les formes de réalisation précédentes, l'amplitude de la correction AZd d'entraînement suivant l'axe Z et l'amplitude de la correction ATd de température soient détectées par les calculs prédéterminés, le système peut être conçu de façon que ces amplitudes de correction, correspondant aux conditions ambiantes telles que la pression atmosphérique, la température, l'humidité, etc., soient enregistrées à l'avance dans une mémoire et que

chaque amplitude de correction soit extraite par l'utili-

sation d'une information concernant la condition ambiante. De plus, la présente invention n'est pas limitée à l'application à l'appareil d'exposition de tranches pour semi-conducteur. Par exemple, l'invention peut être appliquée à d'autres appareils de transfert de dessin tels que des dispositifs de fabrication d'hologrammes, des machines de copie, etc. Conformément à l'invention telle que décrite précédemment, la position établie du plan de transfert du dessin, tel que la surface de la tranche et/ou le' grossissement de la projection, est corrigée en fonction des variations de la pression atmosphérique, de la température et/ou de l'humidité. Ceci assure le maintien constant du plan de transfert du dessin en coincidence avec la surface focale du système optique de projection et la possibilité pour le dessin d'être projeté sur la surface de transfert de dessin à un grossissement correct, quelles que soient les variations de la pression, de la température et/ou

de l'humidité atmosphériques.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Appareil pour projeter, à travers un système optique (2), une image d'un premier objet (1) sur un second objet (4), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection (11) pour détecter au moins un changement dans la

pression ambiante au niveau du système optique de projec-

tion, et des moyens (43) pour ajuster le grossissement de projection de l'image par le système optique sur la base

d'un signal de sortie en provenance des moyens de détec-

tion.

2. Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que' les moyens de réglage du grossissement comprennent un moyen de réglage de la température pour régler la température ambiante du système optique, le moyen de réglage du grossissement fonctionnant de manière à

maintenir le grossissement constant.

3. Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce qu'il comprend des seconds moyens de détection (5) pour détecter la position du second objet (4) par rapport à la direction d'un axe optique du système optique (2), des troisièmes moyens de détection (11 - 13) pour détecter un changement dans la position focale du système optique sur la base du signal de sortie en provenance des premiers moyens de détection, et des seconds moyens de réglage pour amener en coincidence la position focale du système optique (2) et la position du second objet (4) sur la base de signaux de sortie en provenance du second moyen

de détection (5) et du troisième moyen de détection (11-

13).

4. Appareil selon la revendication 3, carac-

térisé en ce que les seconds moyens de réglage (5) comprennent des moyens pour régler l'intervalle entre le

système opitique (2) et le second objet (4).

5. Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce qu'il comprend une platine mobile (28) transportant un second objet (4), des moyens comprenant un interféromètre à laser (34) pour mesurer le déplacement de la platine mobile (28), et des moyens de commande (30) pour déplacer la platine mobile (28) sur la base d'un signal en provenance des moyens de détection (11) correspondant aux changements de pressions et un signal en provenance des

moyens de mesure du déplacement (34).

6. Appareil de projection pour projeter une image d'un premier objet (1) sur un second objet (4) en utilisant un système optique de projection (2), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (11) pour détecter au moins un changement dans la pression ambiante au niveau du système optique et pour produire un signal correspondant aux changements de pression, et des moyens de réglage du grossissement (43) fonctionnant sur la base du signal en provenance des moyens de détection de manière à agir sur l'appareil pour maintenir constant le grossissement de la

projection de l'image par.le système optique.

7. Appareil pour projeter au moyen d'un système optique (2) une image formée sur un premier objet (1) sur un second objet (4), caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens de détection (5) pour détecter la relation positionnelle entre le système optique (2) et le second objet (4) dans la direction d'un axe optique du système optique, des seconds moyens de détection (33, 36) pour détecter la relation positionnelle entre le système optique (2) et le second objet (4) dans un plan perpendiculaire à l'axe optique du système optique, des premiers moyens de détection (11 13, 40) pour détecter les conditions ambiantes de l'appareil, ces moyens fonctionnant de manière à détecter au moins la température ou la pression ou l'humidité et produisant un signal de sortie correspondant à la condition ambiante détectée, des premiers moyens de réglage (15, 16) pour régler la relation positionnelle entre le système optique (2) et le second objet (4) dans la direction de l'axe optique du système optique, les premiers moyens de réglage pouvant être commandés sur la base des signaux de sortie produits par les premiers et les troisièmes moyens de détection, et des seconds moyens de réglage (30, 31, 37) pour régler la relation positionnelle entre le système optique et le second objet dans le plan perpendiculaire à l'axe optique du système optique, les seconds moyens de réglage pouvant être commandés sur la base de signaux de sortie produits par les seconds et

troisièmes moyens de détection.

8. Appareil selon la revendication 7, carac-

térisé en ce que les seconds moyens de détection (33, 36) sont destinés à détecter un changement dans la relation positionnelle entre le système optique (2) et le second

objet (4) par l'intermédiaire d'une interférence optique.

9. Appareil selon la revendication 8, carac-

térisé en ce que les troisièmes moyens de détection (11-

13, 40) comprennent un premier détecteur de température pour détecter la température ambiante du système optique, un second détecteur de température pour détecter la température ambiante du second objet, et un détecteur de

pression atmosphérique ainsi qu'un détecteur d'humidité.

10. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que les signaux de sortie du premier détecteur de température, du détecteur de pression atmosphérique et du détecteur d'humidité sont utilisés en combinaison de manière à commander le premier moyen de réglage (15, 16) tandis que les signaux de sortie du second détecteur de température, du détecteur de pression atmosphérique et du détecteur d'humidité sont utilisés en combinaison pour commander les seconds moyens de réglage

(30, 31, 37).

11. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de correction

pour corriger une erreur de grossissement dans la projec-

tion d'images du système optique.

12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de correction sont destinés à modifier les conditions ambiantes du système optique sur la base du signal de sortie des troisièmes moyens de détection (11 - 13, 40) pour corriger l'erreur de grossissement.

13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de correction comprennent des moyens de régulation de température pour régler la température ambiante du système optique;

14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que les troisièmes moyens de détection (11 - 13, 40) comprennent un détecteur de température pour détecter la température réglée par les moyens de régulation de température, un détecteur de température atmosphérique

et un détecteur d'humidité.

15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que les signaux de sortie du détecteur de température, du détecteur de pression atmosphérique et du détecteur d'humidité sont utilisés en combinaison pour

commander les premiers moyens de réglage (15, 16).

16. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de détection (ll) détectent

un changement dans l'humidité.

17. Appareil selon la revendication 6 ou la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens de réglage (43) comprennent des moyens pour régler la

température ambiante du système optique.

18. Appareil pour projeter, à travers un système

optique, un dessin porté par un premier objet sur un se-

cond objet qui est situé dans une position relative par rapport au système optique, le dessin étant projeté avec un grossissement voulu, caractérisé en ce qu'il

comprend des premiers moyens de détection (5) pour dé-

tecter la relation positionnelle entre le système opti-

que (2) et le second objet (4) dans la direction de l'axe optique du système optique, des seconds moyens

de détection (33, 36) pour détecter la relation posi-

tionnelle entre le système optique et le second objet dans une direction parallèle à un plan perpendiculaire à l'axe optique du système optique, des troisièmes moyens de détection (11, 12, 13, 40) pour détecter des conditions ambiantes qui peuvent modifier la relation positionnelle entre le système optique et le second

objet, des premiers moyens de réglage (15, 16) pour ré-

gler la relation positionnelle entre le système optique et le second objet dans la direction de l'axe optique du système optique, les premiers moyens de réglage étant commandés sur la base des signaux de sortie

produits par le premier et le troisième moyens de dé-

tection, des seconds moyens de réglage (30, 31, 37) pour régler la relation positionnelle entre le système optique et le second objet dans une direction parallèle

au plan perpendiculaire à l'axe optique du système op-

tique, les seconds moyens de réglage pouvant être com-

mandés sur la base de signaux de sortie produits par les seconds et troisièmes moyens de détection, et des moyens de correction (15, 43) pour corriger une erreur de grossissement par rapport au grossissement voulu du

dessin projeté à travers le système optique.

19. Appareil selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que les moyens de correction sont destinés à modifier les conditions ambiantes du système optique

sur la base du signal de sortie en provenance des troi-

sièmes moyens de détection pour corriger l'erreur de grossissement.

20. Appareil selon la revendication19, caracté-

risé en ce que les moyens de correction comprennent des

moyens de régulation de température pour régler la tem-

pérature ambiante du système optique.

21. Appareil selon la revendication 20, caracté-

risé en ce que les troisièmes moyens de détection com-

prennent un détecteur de température pour détecter la

température réglée par le moyen de régulation de tempé-

rature, un détecteur de pression de gaz ambiante et un

détecteur d'humidité.

22. Appareil selon la revendication 21, caracté-

risé en ce que les signaux de sortie du détecteur de température, du détecteur de pression de gaz ambiante et du détecteur d'humidité sont utilisés en combinaison

pour commander les premiers moyens de réglage.