NL8601547A

NL8601547A - Optisch litografische inrichting met verplaatsbaar lenzenstelsel en werkwijze voor het regelen van de afbeeldingseigenschappen van een lenzenstelsel in een dergelijke inrichting.

Info

Publication number: NL8601547A
Application number: NL8601547A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1988-01-18
Also published as: US4737823A; ATE87750T1; JP2598408B2; EP0250031B1; JPS6324211A; DE3785090D1; EP0250031A1; DE3785090T2

Description

« i * v PHN 11.788 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Optisch lithografische inrichting met verplaatsbaar lenzenstelsel en werkwijze voor het regelen van de afbeeldingseigenschappen van een lenzenstelsel in een dergelijke inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een optisch lithografische inrichting met een tussen een maskerondersteuning en een substraattafel opgesteld, aan de zijde van het substraat telecentrisch lenzenstelsel, waarbij de afstand tussen het lenzenstelsel en de 5 substraattafel instelbaar is door middel van een actuator die samenwerkt met een cirkelcylindrische houder die is gekoppeld met het lenzenstelsel, welke houder is opgehangen in een vast opgesteld frame via elastisch vervormbare koppelorganen waarvan de mate van vervorming bepaald is door de middels de actuator op de houder uitgeoefende 10 kracht.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het regelen van de afbeeldingseigenschappen van een optisch lenzenstelsel in een optisch lithografische inrichting.

Bij een bekende optisch lithografische inrichting van de 15 in de aanhef genoemde soort (uit “Philips Technical Review" 41, p.

268-278, 1983/84, No. 9) bevat het lenzenstelsel een vast opgestelde collimatorlens en een ten opzichte daarvan langs de optische as van het lenzenstelsel verplaatsbare objectlens. De afstand tussen de objectlens en de substraattafel is instelbaar door middel van de actuator die is 20 voorzien van een door een electromotor aangedreven excenter dat in ingrijping is met de cirkelcylindrische houder van het lenzenstelsel.

De houder wordt omgeven door een vast opgestelde bus waaraan de electromotor is bevestigd. In de houder bevinden zich een aantal in omtreksrichting lopende sneden waardoor in de houder geïntegreerde, 25 elastisch vervormbare koppelorganen worden gevormd. Zulke koppelorganen bevinden zich aan weerszijden van de plaats (gezien in de lengterichting van de houder) waar het excenter aanligt tegen de wand die een gat in de houder begrenst. Dit betekent dat bij rotatie van het excenter een relatieve verplaatsing optreedt tussen de vast opgestelde collimatorlens 30 en de objectlens onder gelijktijdige elastische vervorming van de koppelorganen. Door verandering van de afstand tussen collimatorlens en objectlens wordt het focusvlak van het lenzenstelsel verlegd en de w ; ' ". ·> 7 -J V v' - - S> i t

V

PHN 11.788 2 beeldafstand ingesteld op de gewenste waarde. Omdat het lenzenstelsel telecentrisch is aan de naar de substraattafel toegekeerde zijde kan bij constante afstand tussen het masker en het lenzenstelsel worden gefocusseerd zonder dat de vergroting daarbij verandert. Opgemerkt 5 wordt dat het lenzenselstel in de bekende optisch lithografische inrichting ook telecentrisch is aan de naar de maskerondersteuning toegekeerde zijde. Dit heeft als voordeel dat de vergroting onafhankelijk is van de afstand (voorwerpafstand) tussen het masker en het lenzenstelsel zodat geen vergrotingscorrectie nodig is voor 10 bijvoorbeeld diktevariaties en onvlakheden in het masker. De vergroting wordt in dit geval bepaald door een bij de montage eenmalig ingestelde afstand tussen elementen van het lenzenstelsel. Deze door slijpen van pasvlakken bepaalde afstand is tijdens bedrijf niet instelbaar. Uit een publicatie van F. Sporon - Fiedler en J. Williams 15 in "SPIE Proceedings", Vol. 538, No. 11, 1985, p. 86-90 betreffende “Optical Microlithography IV" blijkt dat atmosferische drukvariaties aanzienlijke fouten tot gevolg hebben in de vergroting. Voorgesteld wordt onder andere om de afstand tussen masker en lenzenstelsel instelbaar te maken. Een concrete constructie om op deze wijze te 20 corrigeren voor drukvariaties wordt in het genoemde artikel niet beschreven. Wel wordt reeds gewezen op de zorg die moet worden besteed om kanteling en/of rotatie van de maskerondersteuning te verhinderen.

Ook wordt een methode en constructie beschreven waarmee door gecombineerde defocussering en daarop volgende verplaatsing van de 25 lichtbron ten opzichte van het lenzenstelsel de vergroting kan worden gecorrigeerd. Deze methode is relatief moeilijk uitvoerbaar en de grootte van de correctie is bepaald door de toelaatbare variatie in scherptediepte. Vastgesteld is bovendien dat atmosferische drukvariaties ook een correctie op de focussering noodzakelijk maken.

30 In de beide bekende inrichtingen wordt geen oplossing geboden voor een algemene correctie zowel van de vergroting als de focussering. In het algemeen wil men de focussering en/of de vergroting kunnen corrigeren voor afwijkingen ten gevolge van omgevingsinvloeden zoals temperatuur en. atmosferische druk en voor afwijkingen ten gevolge van fabricage- en 35 montagetoleranties. De afwijkingen kunnen zowel de inrichting zelf als het masker en het substraat betreffen. Zo wil men bijvoorbeeld kunnen corrigeren voor vervormingen die ontstaan door de met de ondersteuning '.,v ... τη ? s-t * ; i λ» / *.«* V Λ* * . ; _

& A

PHN 11.788 3 van masker en substraat gepaard gaande belasting. Verder wil men de vrijheid hebben om voor de verschillende processtappen van eenzelfde substraat meerdere optisch lithografische inrichtingen te gebruiken of zonder meer te kunnen overstappen op een andere optisch lithografische 5 inrichting in het geval van storingen of onderhoud. In een dergelijk geval moeten de afbeeldingseigenschappen van de verschillende inrichtingen nauwkeurig op elkaar worden afgestemd. Verder wil men beschikken over de mogelijkheid om te kunnen focusseren in een vlak van het substraat dat onder het topvlak is gelegen.

10. Het doel van de uitvinding is een optisch lithografische inrichting te verschaffen waarin een incidentiele en/of continue instelling of correctie van zowel de vergroting als de focussering mogelijk is met behulp van een constructie die kantelstijf is en relatieve verplaatsingen van masker en lenzenstelsel in vlakken 15 loodrecht op de optische as van het lenzenstelsel minimaliseert.

De uitvinding heeft daartoe tot kenmerk, dat de inrichting een ten opzichte van en samen met een eerste cirkelcylindrische houder verplaatsbare, coaxiale, tweede cirkelcylindrische houder bevat, alsmede een met een der houders 20 samenwerkende vast opgestelde eerste actuator en een tweede, aan een der houders bevestigde en met de andere houder samenwerkende tweede actuator, waarbij de ene houder is bevestigd aan de andere houder door middel van een eerste elastisch koppelorgaan en een der houders is bevestigd aan het frame door middel van een tweede elastisch 25 koppelorgaan, terwijl de afstand tussen het aan een der houders bevestigde lenzenstelsel en de substraattafel bij constant gehouden . afstand tussen de met de andere houder gekoppelde maskerondërsteuning en het lenzenstelsel instelbaar is met de eerste vast opgestelde actuator door elastische vervorming van het tweede elastisch 30 koppelorgaan en de afstand tussen het lenzenstelsel en de maskerondersteuning bij constant gehouden afstand tussen de substraattafel en het lenzenstelsel instelbaar is met de tweede actuator door elastische vervorming van het eerste koppelorgaan.

Doordat zowel de afstand tussen de substraattafel en het lenzenstelsel 35 als de afstand tussen de maskerondersteuning en het lenzenstelsel op eenvoudige, periodieke of continue wijze instelbaar is, waarbij de verandering van de eerstgenoemde afstand geen gelijktijdige verandering •1' v v . 54 / ΡΗΝ 11.788 4 van de laatstgenoemde afstand tot gevolg heeft en omgekeerd, is een optisch lithografische inrichting verkregen met een grote flexibiliteit in het compenseren van afbeeldingsfouten veroorzakende invloeden zoals atmosferische drukvariaties, fabricagetoleranties, montagetoleranties en 5 temperatuurvariaties.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting die relatief kantelstijf en dynamisch stabiel is heeft verder tot kenmerk, dat het lenzenstelel is gekoppeld met de ten minste gedeeltelijk door de tweede houder omringde eerste houder die 10 door middel van een derde elastisch koppelorgaan is bevestigd aan het frame, terwijl de tweede houder door middel van een vierde elastisch koppelorgaan is bevestigd aan de eerste houder.

Een verdere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting met elastisch vervormbare koppelorganen die op relatief 15 eenvoudige en goedkope wijze kunnen worden vervaardigd heeft tot kenmerk, dat de elastische koppelorganen worden gevormd door elastisch vervormbare metalen ringen die zijn voorzien van een even aantal paren elastische scharnieren waartussen zich relatief lange secties van de ring bevinden terwijl zich tussen de elastische 20 scharnieren van een paar relatief korte secties van de ring bevinden, waarbij de relatief korte secties van het eerste koppelorgaan afwisselend aan de eerste houder en de tweede houder zijn bevestigd en de relatief korte secties van het tweede koppelorgaan afwisselend aan het frame en een van de houders is bevestigd.

25 Een nog verdere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting waarin bij eenzijdig aangedreven houders toch een zeer grote weerstand wordt geboden tegen relatieve kanteling van de de houders heeft tot kenmerk dat tussen de houders ten minste een voorgespannen eerste compensatieveer is opgesteld, terwijl tussen het 30 frame en een van de houders ten minste een voorgespannen tweede compensatieveer is opgesteld.

Een weer verdere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting met eenvoudig geconstrueerde, spelings- en hysteresisvrije actuatoren heeft tot kenmerk, dat de eerste en de tweede 35 actuator worden gevormd door een met de ene respectievelijk andere houder in ingrijping zijnd eerste en tweede, door een eerste en tweede gelijkstroommotor aangedreven excentar, waarbij de eerste motor is 3 -3:34/ * i PHN 11.788 5 bevestigd aan het frame, terwijl de tweede motor is bevestigd aan een van de houders.

Een verdere uitvoeringsvorm van de optisch lithografische inrichting die bijzonder geschikt is voor automatische besturing door 5 een processor heeft tot kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een servobesturing met een eerste en een tweede regellus, waarbij in de eerste regellus een aan de houder met het lenzenstelsel bevestigde optische focusdetector een eerste regelsignaal levert aan een met de eerste actuator gekoppelde focusmotor, terwijl in de tweede regellus een 10 optische vergrotingsetector een tweede regelsignaal levert aan een met de tweede actuator gekoppelde vergrotingsmotor.

Het doel van de uitvinding is tevens een werkwijze te verschaffen voor het regelen van de afbeeldingseigenschappen van een optisch lenzenstelsel in een optisch lithografische inrichting waarbij 15 naar keuze handmatig, semi-automatisch of volledig automatisch, óp discontinue of continue wijze correcties kunnen worden uitgevoerd op de focussering respectievelijk vergroting van het lenzenstelsel.

Een werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe tot kenmerk, dat in een eerste regellus van een servobesturing een door een 20 focusdetector bepaald eerste regelsignaal wordt toegevoerd aan een focusmotor die is gekoppeld met een eerste actuator waarmee de gewenste afstand tussen het lenzenstelsel en een substraat wordt ingesteld, terwijl in een tweede regellus van de servobesturing een door een vergrotingsdetector bepaald tweede regelsignaal wordt toegevoerd aan een 25 vergrotingsmotor die is gekoppeld is met een tweede actuator die de gewenste afstand tussen het masker en het lenzenstelsel instelt.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding die een eenvoudige correctiemogelijkheid verschaft voor door veranderende atmosferische druk veroorzaakte afwijkingen van de 30 focussering en de vergroting van het lenzenstelsel, heeft tot kenmerk, dat de afstand tussen het lenzenstelsel en het substraat waarop het masker wordt afgebeeld wordt gemeten door middel van de optische focusdetector en het door de focusdetector geleverde eerste regelsignaal wordt gecorreleerd aan de gewenste afstand tussen het lenzenstelsel en 35 het substraat en de atmosferische druk waarna de gewenste afstand tussen het lenzenstelsel en het substraat wordt ingesteld door het eerste regelsignaal toe te voeren aan de focusmotor van de eerste , ' V% * } . -m. i / ^ ** ' 4Λ ' •Γ * ΡΗΝ 11.788 6 actuator en vervolgens bij een geactiveerd blijvende eerste regellus de tweede regellus wordt geactiveerd en het door de vergrotingsdetector bepaalde, met de atmosferische druk gecorrelleerde tweede regelsignaal, wordt toegevoerd aan de vergrotingsmotor van de tweede actuator voor het 5 instellen van de gewenste vergroting, welk tweede regelsignaal na instelling van de gewenste vergroting wordt vervangen door een met behulp van een relatieve positie-opnemer verkregen en door het tweede regelsignaal geijkte derde regelsignaal en vervolgens de activering van zowel de eerste als de tweede regellus in stand wordt gehouden gedurende 10 een aantal opeenvolgende belichtingen van het substraat.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin : fig. 1 een geschematiseerde optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding toont, 15 fig. 2 perspectivisch een deel van de inrichting volgens fig. 1 toont, fig. 3 een doorsnede toont van de bevestiging van de eerste en de tweede houder zoals toegepast in de inrichting volgens de figuren 1 en 2, 20 fig. 4 een elastisch koppelorgaan in aanzicht en diametrale doorsnede toont, fig. 5 een optische focusdetector toont zoals toegepast in de inrichting volgens de figuren 1 en 2, fig. 6 een optische vergrotingsdetector toont zoals 25 toegepast in de inrichting volgens de figuren 1 en 2, fig. 7 een schema toont van een servobesturing zoals toegepast in de inrichting volgens de figuren 1 en 2.

De met fig. 1 geïllustreerde optisch lithografische inrichting (een zgn. "waferstepper") bevat een vast opgesteld frame 1 30 waarin zich een rechthoekige granieten plaat 3 bevindt die als ondersteuning dient voor vier daaraan bevestigde verticale zuilen 5. De zuilen 5, waarvan er in fig. 1 slechts twee zijn aangegeven, zijn nabij de randen van de plaat 3 volgens een rechthoekig patroon opgesteld.

Van het frame 1 maken verder nog een drietal platen 7, 9 en 11 deel uit 35 die aan de zuilen 5 zijn bevestigd. De metalen plaat 7, de metalen plaat 9 en de glazen plaat 11 strekken zich uit in horizontale vlakken en zijn evenwijdig aan de granieten plaat 3. In de optisch 3601 547 PHN 1t.788 7 * JL· lithografische inrichting bevindt zich een optisch lenzenstelsel 13 met een aantal lenselementen, zoals de elementen 15 en 17, waarvan een optische as 19 samenvalt met een Z-as van een in fig. 1 aangegeven orthogonaal assenstelsel X, Y, Z. Het lenzenstelsel 13 is bevestigd in 5 een eerste cirkelcylindrische metalen (lens)houder 21 die gedeeltelijk omringd is door een coaxiale tweede cirkelcylindrische metalen (masker)houder 23. De hartlijnen van de lenshouder 21 en de maskerhouder 23 vallen samen met de optische as 19 en de Z-as. Op de maskerhouder 23 bevindt zich een in figuur 2 nader aangegeven 10 ondersteuning 25 met oplegpunten 27 voor een masker 29 waarvan het patroon door het lenzenstelsel 13 verkleind (10 : 1) moet worden afgebeeld op een halfgeleider substraat 31 dat ligt op een tafel 33. De tafel 33 is door middel van een aerostatisch gelagerde voet 35 geleid over de granieten plaat 3 en kan worden verplaatst evenwijdig aan de X-15 as en/of Y-as en worden geroteerd om een as evenwijdig aan de Z-as.

Deze door middel van drie lineaire electromotoren (zie fig. 2) verplaatsbare tafel 33 is op zichzelf bekend en beschreven door R.H.

Munnig Schmidt en A.G. Bouwer in het tijdschrift "De Constructeur" van oktober 1983, nummer 10. Zoals getoond in fig. 2 bevat de aandrijving 20 van de tafel 33 een lineaire motor met een X-stator 37 en een aan de tafel 33 bevestigde X-translator 39 voor de translatie evenwijdig aan de X-as en twee lineaire motoren voor respectievelijk de translatie evenwijdig aan de Y-as en de rotatie om een as evenwijdig aan de Z-as.

Van de twee laatst genoemde motoren bezit de ene een Y^-stator 41 en 25 de Y-j-translator 43, terwijl de andere een Y2-stator 45 en een Y2-translator 47 bezit. De tafel 33 kan zeer nauwkeurige continue, stapsgewijze of oscillerende bewegingen uitvoeren dank zij onder andere een uit het Amerikaans octrooi 4251160 op zichzelf in principe bekend meetsysteem op basis van laser interferometrie. Een van bijvoorbeeld 30 een helium-neon laser 49 afkomstige laserbundel 53 wordt via een prisma 55 geleid naar twee half-doorlatende prisma's 57, 59 en een prisma 61 zodat een drietal deelbundels 63, 65 en 67 worden gevormd. De op spiegelende zijkanten van de tafel 33 gereflecteerde deelbundels 63, 65 en 67 worden in interferometers 69, 71 en 73 samengevoegd met 35 referentiebundels (niet zichtbaar) tot interferentiebundels 75, 77 en 79 waarvan de intensiteit wordt gemeten door fotocellen in ontvangers 81, 83 en 85. Het substraat 31 wordt belicht in een aantal verschillende

v ^ ν' * · J

4 v PIN 11.788 8 posities van de tafel 33 ten opzichte van het lenzenstelsel 13 door middel van een lichtbron 87 waarvan het licht wordt gereflecteerd door een parabolische spiegel 89. Via een spiegel 91, een sluiter 93, een diafragma 95, een spiegel 97 en een condensor lens 99 wordt het licht 5 geleid naar het masker 29. Door een bijzondere, in het navolgende aan de hand van de figuren 1, 2, 3 en 4 nader te bespreken, koppeling van de lenshouder 21 en de maskerhouder 23 aan elkaar respectievelijk aan het frame 1 kan zowel de afstand tussen het lenzenstelsel 13 en het substraat 31 worden ingesteld voor de focussering als de afstand tussen tQ het masker 29 en het lenzenstelsel 13 voor de vergroting.

Zoals blijkt uit de figuren 1, 2 en 3 is de lenshouder 21 (eerste houder) gekoppeld met de maskerhouder 23 (tweede houder) door middel van een eerste elastische koppelorgaan 101 in de vorm van een elastisch vervormbare metalen ring, terwijl de maskerhouder 23 15 door middel van een tweede elastisch koppelorgaan 103 in de vorm van een elastisch vervormbare metalen ring is gekoppeld met het frame 1 middels de plaat 7. De lenshouder 21 is verder door middel van een derde elastisch koppelorgaan 105 bevestigd aan het frame 1 via de glazen plaat 11,. terwijl de maskerhouder 23 door middel van een vierde 20 elastisch koppelorgaan 107 is bevestigd aan de lenshouder 21. Ook het derde en het vierde koppelorgaan 105 respectievelijk 107 zijn in de vorm van een elastisch vervormbare ring. De ringen 101, 103, 105 en 107 zijn in principe gelijk en als afgebeeld in fig. 4, hoewel verschillend van afmeting. Zoals wordt getoond in fig. 4 bezit elke ring 101, 103, 105 en 25 107 een even aantal'paren elastische scharnieren 109 en 111 met relatief lange secties 113 tussen de paren en relatief korte secties 115 tussen de twee scharnieren 109 en 111 van elk paar. In elke korte sectie 115 bevindt zich een schroefgat 117. Zoals blijkt uit fig. 3 bezit de lenshouder 21 een ringvormige flens 119 die tegenover een ringvormige 30 borst 121 ligt van de maskerhouder 23. De korte secties 115 van de ring 101 zijn door middel van in fig. 3 niet zichtbare bouten afwisselend bevestigd aan de flens 119 van de lenshouder 21 en de borst 121 van de maskerhouder 23. Tussen de korte secties 115 en de flens 119 respectievelijk de borst 121 zijn afstandsplaatjes 123 en 125 ingeklemd 35 die ervoor zorgen dat de lange secties 113 vrij liggen van de flens 119 en de borst 121. De maskerhouder 23 bezit verder een ringvormige flens 127 die tegenover een in de plaat 7 bevestigde ring 129 is gelegen. De > -- *' .· η 4 / * % PHN 11.788 9 korte secties 115 van de ring 103 zijn door middel van bouten 131 afwisselend bevestigd aan de flens 127 en de ring 129. Tussen de korte secties 115 van de ring 103 en de flens 127 respectievelijk de ring 129 zijn afstandplaatjes 133 en 135 ingeklemd die ervoor zorgen dat de lange 5 secties 113 vrij liggen van de flens 127 en de ring 129. De lenshouder 21 bezit een ringvormige borst 137 waartegen een stevige platte ring 139 is geschroefd met bouten 141 (in fig. 3 slechts één bout 141 aangegeven). De ring 139 strekt zich uit tot onder de maskerhouder 23 en dient voor de bevestiging van de ring 107 aan de lenshouder 21 door 10 middel van bouten 143 die door de gaten 117 van de korte secties 115 van de ring 107 zijn gestoken en afwisselend zijn bevestigd aan de maskerhouder 23 en de ring 139. Tussen de korte secties van de ring 107 en de maskerhouder 23 respectievelijk de ring 139 zijn afstandsplaatjes 145 en 147 ingeklemd die ervoor zorgen dat de lange secties 113 van de 15 ring 107 vrij liggen van de maskerhouder 23 en de ring 139. Het lenzenstelsel 13 is afgesteund op een platte ring 149 die op een borst 151 ligt van de lenshouder 21. De ring 149 en het lenzenstelsel 13 zijn in de lenshouder 21 bevestigd door middel van bouten 153. De lenshouder 21 is verder nog voorzien van een ringvormige flens 155 die dient voor 20 de bevestiging van de ring 105 aan de lenshouder. Onder de ring 105 bevinden zich vier ringen 157, 159, 161 en 163. Door middel van bouten 165 die door de gaten 117 van de korte secties 115 van de ring 105 zijn gestoken is de ring afwisselend bevestigd aan de flens 155 en de ring 157. Tussen de korte secties 115 van de ring 105 en de flens 155 25 respectievelijk de ring 157 zijn afstandsplaatjes 158 en 160 ingeklemd die ervoor zorgen dat de lange secties 113 van de ring 105 vrij liggen van de flens 105 en de ring 157. De ring 157 is door middel van bouten 167 bevestigd aan de ring 159, terwijl de ring 161 door middel van bouten 169 is bevestigd aan de in de glasplaat 11 gemonteerde ring 30 163. De ringen 161 en 163 vormen samen een U-vormige kamer waarin de ring 159 is opgesloten. In de ring 163 bevindt zich een schroefgat 171 voor een stelhout waarmee de radiale positie van de lenshouder 21 ten opzichte van de glasplaat 11 kan worden ingesteld. Daartoe dient een radiale speling 173 en een radiale speling 175 tussen respectievelijk de 35 ringen 157, 161 en de ringen 159, 163. Nadat de lenshouder 21 juist is ingesteld (hierop wordt later teruggekomen) wordt de ring 159 op eenvoudigheidshalve niet nader aangegeven wijze ingeklemd tussen de % ~ \ 4 t PHN 11.788 10 ringen 161 en 163, terwijl de ring 159 in radiale richting wordt ontlast door de stelhout in het schroefgat 171 terug te draaien. Op deze wijze wordt de rondheid van de ring 159 verzekerd.

Op de metalen plaat 9 is een sokkel 177 gemonteerd waarin 5 een lagerbus 179 is aangebracht voor een aandrijfas 181 die is gekoppeld met de uitgaande as van een gelijkstroommotor 183 die in het vervolg focusmotor 183 wordt genoemd. De aandrijfas 181 is in de lagerbus 179 draaibaar gelagerd door middel van een kogellager 185. Op het uiteinde van de aandrijfas 181 is een excentrisch busje 187 bevestigd waarop een 10’ kogellager 189 is gemonteerd waarvan een buitenring 191 aanligt tegen de daarboven opgestelde, aan de lenshouder 21 en ring 107 bevestigde ring 139. De hartlijn van de bus 179 ligt excentrisch ten opzichte van de hartlijn van de aandrijfas 181. Op deze wijze wordt een handmatig uitvoerbare grofinstelling van de houders 21 en 23 verkregen. De 15 focusmotor 183, de aandrijfas 181, het excentrische busje 187 en het kogellager 189 vormen samen de genoemde, vast opgestelde eerste actuator voor het focusseren van het lenzenstelsel 13. In de wand van de maskerhouder 23 bevindt zich een rond gat 193 waarin een draaibare lagerbus 195 is gemonteerd. Aan deze lagerbus 195 is het huis van een 20 gelijkstroommotor 197 bevestigd waarvan de aandrijfas draaibaar is gelagerd in de lagerbus 195. Op de aandrijfas van de motor 197 die in / het vervolg de vergrotingsmotor 197 wordt genoemd is een excenter 199 bevestigd dat aanligt tegen de onderrand van een gat 201 in de wand van de lenshouder 21. De lagerbus 195 kan worden vastgeklemd in het gat 193 25 met behulp van een beugel 203. De hartlijn van het cirkelvormige excenter 199 is evenwijdig verschoven ten opzichte van de hartlijn van de aandrijfas van de vergrotingsmotor 197, terwijl de hartlijn van de lagerbus 195 evenwijdig is verschoven ten opzichte van de hartlijn van de in het gat 193 draaibare cirkelcylindrische lagerbus 195. Daarmee is 30 een mogelijkheid verkregen om de relatieve axiale (evenwijdig aan de Z-asj positie van de lenshouder 21 en de maskerhouder 23 eerst grof en daarna fijn te regelen zoals in het navolgende nog duidelijker zal worden. De vergrotingsmotor 197 met zijn aandrijfas, de lagerbus 195 en het excenter 199 vormen samen de genoemde, verplaatsbare tweede 35 actuator voor het instellen van de vergroting van het lenzenstelsel 13.

Het totale gewicht van de maskerhouder 23, de lenshouder 21 en alle daaraan bevestigde, evenwijdig aan de Z-as verplaatsbare ' * - -- 3 ~1 2 :, V : ^ / J?HN 11.-788 11 delen wordt in omtreksrichting gezien op drie punten opgevangen die nagenoeg op een cirkel loodrecht op de Z-as zijn gelegen, verdeeld over secties van 120°. De doorsnede van de pen 205 in fig. 3 is eenvoudigheidshalve over 60° gedraaid. Een van de genoemde drie 5 punten is het contactpunt tussen het kogellager 189 en de ring 139, de andere twee punten worden gevormd door twee pennen die aanliggen tegen de onderzijde van de ring 139. Van deze twee pennen is in fig. 3 alleen een pen 205 zichtbaar. De pen 205 wordt tegen de ring 139 aangedrukt door een voorgespannen schroefveer 207 (tweede compensatieveer) die is 10 aangebracht in een houder 209. De houder 209 is voorzien van schroefdraad en kan worden ingesteld door middel van een schroefbus 211 die in de metalen plaat 9 is bevestigd. Aan de wand van de lenshouder 21 is met een bout 213 een steunbus 215 bevestigd voor een pen 217 die aan de bovenzijde is geschroefd in een cirkelcylindrische steun 219 die 15 kan glijden in een holle pen 211 en aan de onderzijde in de steunbus 215. De pen 221 wordt tegen een met een bout 223 aan de wand van de maskerhouder 23 bevestigde bus 225 gedrukt door een voorgespannen schroefveer 227 (eerste compensatieveer). In omtreksrichting gezien zijn twee pennen 221 aanwezig die samen met het contactpunt van het 20 excenter 199 met de lenshouder 21 nagenoeg op een cirkel loodrecht op de Z-as zijn gelegen, verdeeld over secties van 120°. De doorsnede van de pen 221 in fig. 3 is eenvoudigheidshalve over 60° gedraaid.

Omdat de ringen 101, 103, 105 en 107 ter plaatse van de korte secties 115 door middel van afstandsplaatjes zijn vastgeklemd liggen de lange 25 secties 113 vrij en kunnen dus een relatief kleine elastische vervorming in twee richtingen ondergaan door buigingskrachten en torsiekrachten.

De grootste bijdrage aan de elastische vervorming wordt geleverd door de buigingskrachten. De elastische vervorming van de ringen 101, 103, 105 en 107 komt als volgt tot stand (zie in het bijzonder de figuren 2 en 3). 30 Als bij stilstaand excenter 199 het excentrisch busje 187 wordt geroteerd door bekrachtiging van de focusmotor 183 en als gevolg daarvan het kogellager 189 in verticale richting op en neer wordt bewogen vindt elastische vervorming plaats van de ringen 103 en 105, terwijl de ringen 101 en 107 niet worden vervormd. Opgemerkt wordt dat 35 hier de dynamische elastische vervorming wordt bedoeld ten gevolge van het excentrisch busje 187 en niet de statische vervorming die de ringen 101 en 107 hebben ondergaan door het gewicht van de maskerhouder 23, de ' · -y-Λ * - : «* > / “ .--Λ * ·. - i. - <3^ «4 PHN 11.788 12 lenshouder 21 en de daarmee simultaan verplaatsbare delen. De wijze waarop het excenter 199 wordt stil gezet zal in het navolgende nog worden toegelicht aan de hand van fig. 7. Door de verticale verplaatsing van het kogellager 189 worden de houders 21 en 23 5 gezamenlijk verplaatst evenwijdig aan de vaste Z-as zodat een vergroting of verkleining plaatsvindt van de afstand tussen het lenzenstelsel 13 en het substraat 31. De beschreven verplaatsing kan dus worden gebruikt voor het focusseren van het lenzenstelsel 13 omdat de beeldafstand kan worden geregeld door simultane verplaatsing van de beide houders. De 10 voorwerpsafstand tussen het masker 29 en het lenzenstelsel 13 blijft daarbij dus gelijk. Tijdens het focusseren verandert de vergroting niet omdat het lenzenstelsel 13 aan de zijde van het substraat telecentrisch is. Opgemerkt wordt dat een lenzenstelsel telecentrisch is aan een bepaalde zijde (in het onderhavige geval dus de beeldzijde) als van een 15 .lichtbundel de straal (hoofdstraal) die door het centrum van de zgn. pupil gaat steeds loodrecht staat op het met die zijde corresponderende beeldvlak of voorwerpsvlak. Het lenzenstelsel 13 in de optisch lithografische inrichting volgens de uitvinding is bewust niet-telecentrisch geconstrueerd aan de voorwerpszijde om het regelen van de 20 vergroting op eenvoudige en praktische wijze mogelijk te maken. In het navolgende zal nog nader worden besproken welke invloeden een dergelijke regeling van de vergroting wenselijk maken.

Als bij een stilstaand excentrisch busje 187 het excenter 199 wordt geroteerd door bekrachtiging van de vergrotingsmotor 197 en 25 als gevolg daarvan bij stilstaande lenshouder 21 de maskerhouder in verticale richting wordt op en neer bewogen vindt elastische vervorming plaats van de ringen 101, 103 en 107, terwijl de ring 105 niet wordt vervormd. Ook hier wordt de dynamische elastische vervorming bedoeld ten gevolge van uitsluitend de rotatie van het excenter en niet de 30 statische vervorming die de ringen 101, 103 en 107 hebben ondergaan door het gewicht van de maskerhouder 23 en de daarmee verbonden ten opzichte van de lenshouder 21 verplaatsbare delen. De wijze waarop het excentrische busje 187 wordt stilgezet zal in het navolgende nog worden besproken aan de hand van fig. 7. Door de relatieve verticale 35 verplaatsing van de maskerhouder 23 ten opzichte van de lenshouder 21 wordt de afstand tussen het lenzenstelsel 13 en het masker 29 vergroot of verkleind. De beschreven verplaatsing wordt benut voor het regelen .10 1547 * % PHN 11.788 13 van de voorwerpafstand bij constante beeldafstand zodat daarmee de vergroting van het lenzenstelsel kan worden geregeld of ingesteld.

Opgeraerkt wordt dat de pennen 205 en 221 die door de voorspanning van de compensatieveren 207 en 227 respectievelijk tegen de 5 ring 139 en de bus 225 worden aangedrukt een dubbelfunctie bezitten. De pennen 205 en 221 zorgen ervoor dat de mechanische belasting van de beide houders, de elastische koppelorganen en het frame, in omtreksrichting van de houders gezien, zo regelmatig mogelijk is verdeeld. Door de aanwezigheid van de pennen 205 en 221 wordt verder 10 voorkomen dat het kogellager 189 en het excenter 199 te zwaar worden belast. De pennen 205 en het kogellager 189 dragen het gewicht van de beide houders 21, 23 en de daarmee verbonden simultaan verplaatsbare delen. Door de pennen 205 wordt verhinderd dat een kanteling van de houders 21, 23 optreedt door de eenzijdige kracht die 15 door het kogellager 189 op de ring 139 wordt uitgeoefend. Als de voorspanning van de compensatieveren 207 wordt gedefinieerd als de veerspanning behorend bij de zgn. middenstand van het kogellager 189, worden de compensatieveren bij het focusseren belast met de voorspanningskracht, vermeerderd of verminderd met een derde van de 20 kracht die nodig is om de beide houders 21, 23 bij het focusseren te verplaatsen. Op analoge wijze worden de pennen 221 respectievelijk compensatieveren 227 en het excenter 199 bij het instellen van de vergroting belast met de voorspanningskracht, vermeerderd of verminderd met een derde van de kracht die nodig is om de maskerhouder 23 te 25 verplaatsen ten opzichte van de stilstaande lenshouder 21. De pennen 221 verhinderen een kanteling van de maskerhouder 23 bij het instellen van de vergroting door het eenzijdig aangrijpen van het excenter 199.

De pennen 205 en 221 verhinderen overigens ook een kanteling van de houders 21 en 23 in statische toestand, dat wil zeggen niet tijdens de 30 focusseer-of vergrotingsbewegingen.

Het focusseren en het instellen van de vergroting geschiedt met behulp van opnemers, te weten een in fig. 5 getoonde focusdetector 229 en een in fig. 6 getoonde vergrotingsdetector 231. De focusdetector 229 en de vergrotingsdetector 231 zijn optische detectoren 35 die respectievelijk een focusfoutsignaal en een vergrotingsfoutsignaal leveren in een servobesturing 233 die is getoond in fig. 7. De op zichzelf in principe in het Amerikaanse octrooi 4.35S.392 beschreven f -*f

Λ Λ J

* ΡΗΝ 11.788 14 focusdetector 229 waarvan een bijzondere uitvoeringsvorm met optische nulpuntsinstelling is voorgesteld en beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 8600253 bevat een stralingsbron 235, zoals bijvoorbeeld een diodelaser, een polarisatie deelkubus 237, een aantal prisma's 5 239, 241, 243, een spiegel 245 en twee stralingsgevoelige detectoren 247 en 249. Een lens 251 vormt een stralingsvlek S1 op het substraat 31, terwijl een lens 253 samen met een lens 255 de stralingsvlek afbeeldt als een stralingsvlek S2 op de detectoren 247 en 249. De spiegel 245 ligt in het brandvlak van de lens 253. De reflector 245 en 10 de lens 253 vormen samen een zgn. retro-reflector waardoor een op de spiegel 245 aankomende lichtbundel in zichzelf wordt gereflecteerd en gespiegeld in de stralingsvlek wordt gefocusseerd, zodat een symmetrische stralingsvlak ontstaat. Locale reflectieverschillen van het substraat 31 zullen daardoor geen invloed hebben op de 15 intensiteitsverdeling binnen de op de detectoren 247 en 249 gevormde stralingsvlek V^ De met de referentienummers 235, 237, 239, 247, 249, 255 en 257 aangegeven delen van de focusdetector 229 zijn vast opgesteld, terwijl de met de referentienummers 241, 243, 245, 251, 253 en 259 aangegeven delen van de focusdetector 229 zijn verbonden met de 20 lenshouder 21. Bij een bijvoorbeeld door dikteverschillen van het substraat 31 veroorzaakte verandering van de afstand tussen het lenzenstelsel 13 en het substraat 31 verschuift de stralingsvlak ten opzichte van de detectoren 247 en 249 zodat de ene detector een kleinere of grotere stralingsintensiteit ontvangt dan de andere. De 25 detectoren 247 en 249 leveren daardoor een signaal van verschillende sterkte. Het uitgangssignaal van een met de detectoren 247 en 249 verbonden verschilversterker 257 vormt een focusfoutsignaal AF dat gebruikt wordt in de servobesturing 233 (zie fig. 7). Als wordt geconstateerd dat bijvoorbeeld atmosferische druk veranderingen een te 30 grote invloed hebben op de focussering kan hiervoor worden gecorrigeerd met behulp van een draaibare, plan-parallele glasplaat 259 waarmee de optische weglengte instelbaar is. Omdat de focusdetector 229 een verandering van de focussering ten gevolge van een variatie van de barometerdruk niet constateert kan door middel van een aanpassing van de 35 optische weglengte met behulp van de draaibare plaat 259 een nulpuntsinstelling of zgn. "offset" worden verkregen en een correctie op het focusfoutsignaal AF. De plaat 259 kan zowel met de hand als >>Ά -9*, «v ^ Ta ? fS ,Λ ^ / v?· * -* - PHN 11.788 15.

motorisch worden ingesteld. Met behulp van bijvoorbeeld een tabel of grafiek waarin de invloed van de atmosferische druk op de focussering door middel van metingen is vastgelegd kan de grootte van de handmatige rotatie van de plaat 259 worden bepaald. Omdat barometrische 5 veranderingen doorgaans relatief langzame veranderingen zijn kan bijvoorbeeld een tijdsperiode van een dag of enkele dagen worden genomen tussen opeenvolgende correcties. Correcties kunnen ook continu en automatisch worden uitgevoerd door het meetsignaal van een barometer te gebruiken in een apart servosysteem waarin een motoraandrijving voor de 10 plaat 259 is opgenomen. Een dergelijke continue focuscorrectie heeft als zodanig geen invloed op de vergroting omdat het lenzenstelsel 13 aan de substraatzijde telecentrisch is. Handinstelling van de plaat 259 kan worden gebruikt bij proefafbeeldingen op een testsubstraat alsook bij focussering op een vlak dat niet samenvalt met het oppervlak van het 15 substraat 31 maar in het substraat is gelegen.

Opgemerkt wordt dat de plaatsing van de elastische koppelorganen in de schematisch aangegeven optisch lithografische inrichting volgens fig. 5 verschilt van die van de inrichting volgens de figuren 1, 2 en 3. Het elastische koppelorgaan 105 (ring 105) in de 20 laatstgenoemde figuren is vervangen door een elastisch koppelorgaan 261 (derde koppelorgaan) in de vorm van een veer 261 tussen de maskerhouder 23 en het niet aangegeven, vast opgestelde frame. Een dergelijke uitvoeringsvorm is een alternatief voor de constructie volgens de figuren 1, 2 en 3 en wordt door de uitvinding mede omvat. Het 25 kenmerkende verschil is dat de maskerhouder 23 op twee plaatsen (in plaats van één plaats) door elastische koppelorganen direct is verbonden met het frame, terwijl de lenshouder 21 in het geheel niet door elastische koppelorganen op directe wijze is verbonden met het frame maar op twee plaatsen is verbonden met de maskerhouder 23.

30 De op zichzelf in de' Nederlandse octrooiaanvrage 8601278 reeds voorgestelde en beschreven vergrotingsdetector 231 wordt gevormd door een systeem waarin een testmasker of circuitmasker 29 is voorzien van twee amplitude-rasters 263, 265 die worden afgebeeld op twee corresponderende amplituderasters 267, 269 in de tafel 33. Het 35 lenzenstelsel 13 dat in fig. 6 schematisch is aangegeven door een tweetal lenzen 271, 273 beeldt het raster 263 af op het raster 269 en het raster 265 op het raster 267. Van een lichtbundel 275 die het

'· J

4 Λ i / tt -· v - " β ΡΗΝ 11.788 16 raster 263 afbeeldt op het raster 269 is alleen een hoofdstraal 277 aangegeven, terwijl van een lichtbundel 279 die het raster 265 afbeeldt op het raster 267 behalve een hoofdstraal 281 ook randstralen 283 en 285 zijn getekend. De bundels 275 en 279 kunnen deel uitmaken van een 5 enkele, bredere lichtbundel 287 die bij voorkeur dezelfde bundel is als waarmee later de circuitmaskers 29 worden afgebeeld op het substraat 31. Kleine afwijkingen in de rasterafbeeldingen kunnen dan niet ontstaan ten gevolge van een verschil in golflengte omdat het lenzenstelsel 13 voor aberraties is gecorrigeerd bij de voor de latere 10' repeterende belichtingen gebruikte golflengte. In de lichtweg van elk van de door de rasters 267 en 269 tredende lichtbundels 279 en 277 is een stralingsdetector 289 respectievelijk 291 opgesteld. De detectoren 289 en 291 bevinden zich in de tafel 33. In het geval dat de rasters 263 en 265 met de juiste vergroting worden afgebeeld op de rasters 15 269 en 267 zijn de frequenties van de corresponderende rasterbeelden gelijk aan de frequenties van de rasters 269 en 267. De hoeveelheid straling die de detectoren 289 en 291 ontvangen van de dan goed op elkaar uitgerichte rasters 265, 267 respectievelijk 263, 269 is gelijk. Bij een vergrotingsfout passen het afgeheelde raster 263 en het raster 20 269 respectievelijk het afgebeelde raster 269 en het raster 267 niet op elkaar en ontstaat een Moiré-patroon waarvan de periode een maat is voor de vergrotingsfout. Om deze vergrotingsfout om te kunnen zetten in een vergrotingssignaal worden de maskerrasters 263, 265 en de tafelrasters 267, 269 periodiek ten opzichte van elkaar verplaatst 25 evenwijdig aan de X-as door middel van een aandrijving 293 die is gekoppeld met de tafel 33. Als aandrijving 293 kan worden benut de in de optisch lithografische inrichting reeds aanwezige lineaire electromotor met X-stator 37 en de X-translator 39 (zie fig. 2). Het reeds beschreven interferometer systeem (63, 81) kan worden gebruikt 30 voor de controle van de periodieke verplaatsing van de tafel 33 ten behoeve van de vergrotingsmeting. Door de periodieke beweging van de maskerrasters ten opzichte van de tafelrasters treedt bij een vergrotingsfout (en dus een Moiré-patroon met eindige periode) een faseverschil op tussen de vrijwel sinusvormige uitgangssignalen 295 en 35 297 van de detectoren 289 en 291. De signalen 295 en 297 worden toegevoerd aan een fasecomparator 299 die een vergrotingsfoutsignaal AM.j levert dat gebruikt wordt in de servobesturing 233 volgens fig.

'*1 « Ί3Ι f ^ r- / - 4 a to PHN 11.788 17 7. Omdat de vergrotingsdetector 231 ook de vergrotingsfouten ten gevolge van atmosferische druk variaties constateert kan het vergrotingssignaal ΔΜ^ tevens worden gebruikt om middels de servobesturing 233 te corrigeren voor druk variaties. Een 5 nulpuntsintelling of zogenaamde offset zoals toegepast bij de focusdetector 229 is dus bij drukvariaties voor de vergrotingsdetector 231 niet noodzakelijk. Dit betekent dat de wegens druk variaties gewenste vergrotingscorrectie op een directe wijze is verdisconteerd in het vergrotingsfoutsignaal ΔΜ-j en zodat deze niet noodzakelijkerwijze 10 behoeft te worden afgeleid uit tabellen of grafieken die gebaseerd zijn op metingen en berekeningen. De kans op het maken van fouten bij de vergrotingscorrectie is daarmee aanzienlijk verkleind doordat afleesfouten en interpolatiefouten worden vermeden.

De met figuur 7 geïllustreerde servobesturing 233 15 bevat een eerste regellus 301 voor het instellen van de focussering en een tweede regellus 303 voor het instellen van de vergroting. Zoals blijkt uit figuur 3 reikt een met speling door de maskerhouder 23 heen stekende, aan de lenshouder 21 bevestigde bus 305 tot buiten het contour van de maskerhouder 23 en wordt een relatieve verplaatsing evenwijdig 20 aan de Z-as van de houders 21 en 23 omgezet in een translatiebeweging van een voeler 307 die schuifbaar is gelagerd in een met de maskerhouder 23 verbonden blok 309. De bus 305, de voeler 307 en het blok 309 vormen samen een relatieve positie-opnemer die met het referentienummer 311 is aangegeven in figuur 7. De eerste regellus 301 kan worden geactiveerd 25 vanuit een besturingsschakeling 313 via een schakelaar 315. In de regellus 301 bevinden zich verder nog een proportionele - integrerende regelaar 317, de focusmotor 183 en de focusdetector 229 die het focusfoutsignaal AF levert. De tweede regellus 303 kan worden geactiveerd vanuit de besturingsschakeling 313 via een schakelaar 319.

30 In de regellus 303 bevinden zich verder nog een proportionele - integrerende regelaar 321, de vergrotingsmotor 197 en, afhankelijk van de stand van de schakelaar 323, de vergrotingsdetector 231 of de positie-opnemer 311. De translatiebeweging van de voeler 307 in de positie-opnemer 311 wordt door een schuif-potentiometer 325 omgezet in een 35 electrisch signaal dat naar een comparator 327 wordt gevoerd. Het vergrotingsfoutsignaal ΔΜ^ kan via de schakelaar 323 en een schakelaar 329 worden geleverd aan de comparator 327. Een spanningsmeter 331 is -·· ' ^ -·'* Jl PHN 11.788 18 verbonden met de uitgang van de comparator 327 en met de besturingsschakeling 313. De schakelaars 323 en 329 zijn gekoppeld en tegengesteld gepoold. In het navolgende zal worden toegelicht hoe de servobesturing 233 in de voorbereiding tot en tijdens de uitvoering van 5 een zich herhalend belichtingsproces in een optisch lithografische inrichting wordt gebruikt respectievelijk kan worden gebruikt.

Voor de fabricage van geïntegreerde schakelingen, zoals bijvoorbeeld halfgeleiderschakelingen, optische schakelingen en opto-electronische schakelingen in optisch lithografische inrichtingen vindt 10 in het algemeen in eerste instantie een mechanische vooruitrichting plaats van het betreffende substraat (31) dat bijvoorbeeld automatisch werd toegeleverd met behulp van een riementransport vanuit een cassette met meerdere substraten naar een in de optisch lithografische inrichting opgestelde zgn. X, Y, φ tafel. Een platte kant van het substraat wordt 15 benut om uit te richten ten opzichte van een referentie door middel van translatie en/of rotatie van het substraat. De juiste vooruitrichting wordt gecontroleerd met een microscoop. Vervolgens wordt het substraat door een wisselaar overgezet naar de reeds besproken tafel 33 en daarop door kanteling om aan de X- en Ύ-as evenwijdige assen en een translatie 20 evenwijdig aan de Z-as in een positie gebracht die binnen het bereik ligt van een fijn-focusseringsregeling. De genoemde kantel- en translatie-bewegingen met de tafel 33 worden, bewerkstelligd met op zichzelf bekende en derhalve niet getekende sub-mechanismen in de tafel 33 en referentie mechanismen die op de glasplaat 11 zijn gemonteerd. In 25 de optisch lithografische inrichting bevindt zich een fijn- aligneersysteem 333 van een in principe op zichzelf bekende en in het Amerikaans octrooi 4.251.160 reeds beschreven soort. Tot het aligneersysteem 333 behoren o.a. een in figuur 2 aangegeven helium-neon laser 335, een polarisatiegevoelige deelkubus 337, prisma's 339, 341, 30 een zgn. 1/4 λ-plaatje 343, een stralingsdetector 345, een lichtbron, 347 en een optiek 349 voor aanpassing van de optische weglengte. Verder zijn het masker 29 en het substraat 31 elk voorzien van een paar fijn-aligneer rasters waarmee masker en substraat optisch ten opzichte van , elkaar worden uitgericht tijdens het aligneren. Nadat de optische fijn-35 alignering van masker ten opzichte van het substraat is voltooid wordt door middel van de besturingsschakeling 313 (zie figuur 7) de schakelaar 315 gesloten zodat de eerste regellus 301 is geactiveerd en het **1 «> ï\ ,n ·,« ) ***> •V V j »,· .·· PHN 11.788 19 focusfoutsignaal ΔF van de focusdetector 229 via de PI-regelaar 317 wordt geleverd aan de focusmotor 183 die de gewenste afstand instelt tussen het lenzenstelsel 13 en het substraat 31. Tijdens de focusseerbeweging voeren de houders 21 en 23 een gezamenlijke, 5 synchrone translatiebeweging uit waarbij de afstand tussen het masker 29 en het lenzenstelsel (voorwerpsafstand) constant wordt gehouden. Bij de in het voorgaande beschreven optisch lithografische inrichting kan de voorwerpsafstand in principe op een aantal manieren constant worden gehouden tijdens het focusseren. Door de kleine excentriciteit (15 10 pm) van het excenter 199 is de mate van zelfremming van de tweede actuator relatief groot. Onder normale omstandigheden behoeft daardoor niet te worden gevreesd voor een relatieve verplaatsing tussen de houders bij het focusseren. Indien men echter verwacht dat bijvoorbeeld trillingen een relatieve verplaatsing tussen de houders kunnen 15 veroorzaken kan door middel van de besturingsschakeling 313 de schakelaar 319 worden gesloten en de tweede regellus worden geactiveerd. De werking van de tweede regellus zal in het navolgende worden besproken. Door de vergrotingsmotor te bekrachtigen met een relatief kleine houdstroom kan aan de mechanische zelfremming van het 20 excenter 199 een electromechanische remming worden toegevoegd. Zoals reeds werd besproken aan de hand van figuur 5 kan de nulpuntsinstelling van de focusdetector 229 worden gewijzigd door rotatie van het plan-parallele plaatje 259. Dit kan semi-automatisch met een servo-aandrijving of handmatig. Als blijkt dat bijvoorbeeld de atmosferische 25 druk een wijziging van de nulpuntsinstelling noodzakelijk maakt wordt reeds tijdens deze fijn-focussering een offset bewerkstelligd van de focusdetector. Ook als men wil focusseren op een niveau onder het topoppervlak in het substraat 31 kan van de offset gebruik worden gemaakt. De offset voor de atmosferische druk kan worden bepaald uit 30 grafieken of tabellen. Deze kunnen worden opgeslagen in een electronisch geheugen dat wordt gekoppeld met een meter voor de atmosferische druk. Elke druk levert dan automatisch een offset die wordt toegevoegd aan de servo-aandrijving van het plan-parallele plaatje 259. Eventueel kan een drempel worden gehanteerd, waarbij een correctie slechts wordt 35 uitgevoerd na overschrijding van de drempel. Nadat de juiste afstand (beeldafstand) tussen het lenzenstelsel 13 en het substraat 31 is ingesteld wordt bij een gesloten schakelaar 315 en dus geactiveerde ·

3 0 'j 1 3 q I

r PHN 11.788 20 eerste regellus 301 de schakelaar 319 gesloten en de tweede regellus 303 geactiveerd woor het instellen van de juiste vergroting. Zoals reeds werd besproken aan de hand van figuur 6 wordt tijdens het instellen van de vergroting de aandrijving 293 (lineaire motor 37, 39) van de tafel 33 5 gebruikt om het vergrotingsfoutsignaal ΔΜ^ te verkrijgen. Dit geschiedt door middel van een eenparige, heen en terug gaande beweging van de tafel 33 evenwijdig aan de X-as via een in figuur 7 niet nader aangegeven omzetter. Omdat de eerste regellus 301 hierbij is geactiveerd is men steeds verzekerd van een optimale focussering tijdens 10 de vergroting. Eventuele diktevariaties van het substraat 31 kunnen zodoende de nauwkeurigheid van de reeds verkregen focussering niet op een onaanvaardbare wijze beïnvloeden bij het instellen van de vergroting. De vergrotingsdetector 231 levert via de gesloten schakelaars 323 en 329 het vergrotingsfoutsignaal (tweede regelsignaal) 15 aan de PI regelaar 321 waarvan het uitgangssignaal de vergrotingsmotor 197 stuurt voor het instellen van de vergroting. Tijdens het instellen van de vergroting is de mechanische zelfremming van de eerste actuator door de kleine_excentriciteit (15 pm) van het excentrische busje 187 in normale omstandigheden voldoende groot om een gezamenlijke 20 verplaatsing van de houders 21 en 23 evenwijdig aan de Z-as te verhinderen. Indien men bijvoorbeeld trillingen verwacht kan een extra electromechanische remming worden verkregen door de focusmotor 183 tijdens het instellen van de vergroting te bekrachtigen met een kleine houdstroom. Dit kan met behulp van de offset van de focusdetector 229. 25 De door de besturingsschakeling 313 bediende schakelaar 323 is gekoppeld met de schakelaar 329. Dit betekent dat het vergrotingsfoutsignaal ΔΜ^ tevens wordt toegevoerd aan de comparator 327. Op het moment dat de vergrotingsinstelling met de vergrotingsdetector 231 door het stilzetten van de tafel 33 is beëindigd wordt met behulp van de meter 30 331 het verschilsignaal gemeten van het optisch gemeten vergrotingsfoutsignaal en het door de positie-opnemer 311 geleverde, door de potentiometer 325 omgezette signaal. De potentiometer 325 wordt nu zó ingesteld dat het door de spanningsmeter 331 gemeten signaal gelijk aan nul is. Op deze wijze wordt met behulp van het optische 35 vergrotingssignaal ΔΜ^ de positie-opnemer 311 geijkt en een derde regelsignaal verkregen dat het tweede regelsignaal vervangt tijdens de vervolgens te maken reeks van belichtingen op het substraat. Omdat de -'·> ** Λ 'Z λ Ö 0 V l J ·? / PHN 11.788 21 aandrijving 293 (lineaire motor 37, 39) in de belichtingsfase nagenoeg voortdurend in gebruik is om het substraat 31 van de ene naar de andere belichtingspositie te verplaatsen kan de optische vergrotingsdetector 231 in principe slechts gedurende bepaalde pauzes in de belichtingen-5 reeks worden benut. Het verdient derhalve de voorkeur om tijdens de belichtingenreeks van één substraat uitsluitend de door de optische vergrotingsdetector reeds geijkte positie-opnemer 311 te gebruiken. De schakelaars 323 en 329 bevinden zich dan in de in figuur 7 gestippeld aangegeven stand. In figuur 7 is tevens een extra signaal aangegeven 10 dat kan worden toegevoerd aan de comparator 327 voor bijvoorbeeld een correctie vanwege atmosferische druk veranderingen. Dit kan op analoge wijze worden uitgevoerd (automatisch of handmatig) als reeds besproken in verband met het focusfoutsignaal AF. Het uiteindelijk verkregen vergrotingsfoutsignaal ΔΜ2 is het signaal dat tijdens de 15 belichtingenreeks wordt gebruikt voor het corrigeren van de vergroting die door temperatuur, druk en mechanische trillingen kan veranderen. Opgemerkt wordt dat zowel de focusdetector 229 als de vergrotingsdetector 231 een signaal ΔΓ respectievelijk ΔΜ^ leveren waarin de invloed van de atmosferische druk in principe niet is 20 verdisconteerd. De invloed daarvan wordt in beide gevallen door een nulpuntsinstelling of offset toch in de regellussen 301 en 303 verwerkt. Deze regellussen blijven ook tijdens de belichtingsfase geactiveerd zodat focussering en vergroting steeds optimaal kunnen worden ingesteld. De beschreven servobesturing kan zowel digitaal als 25 analoog worden uitgevoerd en is niet beperkt tot de aan de hand van de figuren 6 en 7 beschreven detectoren. De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast in optisch lithografische inrichtingen waarin het lenzenstelsel gesepareerd is opgesteld. In dat geval zijn een substraattafel en een maskertafel aanwezig die ten opzichte van het 30 lenzenstelsel evenwijdig aan de Z-as kunnen worden verplaatst.

De in het voorgaande beschreven elastische koppelorganen in de vorm van ringen kunnen worden vervangen door op zichzelf bekende sneden in de houders 21 en 23, hoewel een voorkeur bestaat voor de een meer gesloten constructie biedende ringen. De ringen als zodanig kunnen 35 zijn voorzien van nokken, verdikkingen en verdunningen die het gebruik ' van afstandsplaatjes overbodig maken. Met behulp van een stelhout in het schroefgat 171 (zie figuur 3) kunnen de houders 21 en 23 zodanig *·. i, t f »· ' ' . * - .·* / J J . * PHN 11.788 22 worden gekanteld dat een optimale extra vóórfocussering wordt verkregen. Men maakt in dat geval een aantal proefafbeeldingen om de beste focussering te vinden en klemt vervolgens de houders 21, 23 met de ring 161 vast. Hoewel in de in het voorgaande beschreven 5 uitvoeringsvormen van de optisch lithografische inrichting de lenshouder 21 zich ten minste gedeeltelijk binnen de maskerhouder 23 bevindt is dit niet noodzakelijk. De maskerhouder 23 kan zich ook geheel of gedeeltelijk binnen de lenshouder 21 bevinden, waarbij het lenzenstelsel al of niet tot in de maskerhouder reikt.

‘ % ' { '4 v«iT KsS ύ i 2

Claims

1. Optisch lithografische inrichting met een tussen een maskerondersteuning en een substraattafel opgesteld, aan de zijde van het substraat telecentrisch lenzenstelsel, waarbij de afstand tussen het lenzenstelsel en de substraattafel instelbaar is door middel van een 5 actuator die samenwerkt met een cirkelcylindrische houder die is gekoppeld met het lenzenstelsel, welke houder is opgehangen in een vast opgesteld frame via elastisch vervormbare koppelorganen waarvan de mate van vervorming bepaald is door de middels de actuator op de houder uitgeoefende kracht, met het kenmerk, dat de inrichting een ten opzichte 10‘ van en samen met een eerste cirkelcylindrische houder verplaatsbare, coaxiale, tweede cirkelcylindrische houder bevat, alsmede een met een der houders samenwerkende vast opgestelde eerste actuator en een tweede, aan een der houders bevestigde en met de andere houder samenwerkende tweede actuator, waarbij de ene houder is bevestigd aan de andere houder 15 door middel van een eerste elastisch koppelorgaan en een der houders is bevestigd aan het frame door middel van een tweede elastisch koppelorgaan, terwijl de afstand tussen het aan een der houders bevestigde lenzenstelsel en de substraattafel bij constant gehouden afstand tussen de met de andere houder gekoppelde maskerondersteuning en 20 het lenzenstelsel instelbaar is met de eerste vast opgestelde actuator door elastische vervorming van het tweede elastisch koppelorgaan en de afstand tussen het lenzenstelsel en de maskerondersteuning bij constant gehouden afstand tussen de substraattafel en het lenzenstelsel instelbaar is met de tweede actuator door elastische vervorming van het 25 eerste koppelorgaan.

2. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het lenzenstelsel is gekoppeld met de ten minste gedeeltelijk door de tweede houder omringde eerste houder die door middel van een derde elastisch koppelorgaan is bevestigd aan het 30 frame, terwijl de tweede houder door middel van een vierde elastisch koppelorgaan is bevestigd aan de eerste houder.

3. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de elastische koppelorganen worden gevormd door elastisch vervormbare metalen ringen die zijn voorzien van een even 35 aantal paren elastische scharnieren waartussen zich relatief lange secties van de ring bevinden terwijl zich tussen de elastische scharnieren van een paar relatief korte secties van de ring bevinden, a & i' 1 Si 7 v. w W - * » «. PHN 11.788 24 waarbij de relatief korte secties van het eerste koppelorgaan afwisselend aan de eerste houder en de tweede houder zijn bevestigd en de relatief korte secties van het tweede koppelorgaan afwisselend aan het frame en een van de houders is bevestigd.

4. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat tussen de houders ten minste een voorgespannen eerste compensatieveer is opgesteld, terwijl tussen het frame en een van de houders ten minste een voorgespannen tweede compensatieveer is opgesteld.

5. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede actuator worden gevormd door een met de ene respectievelijk andere houder in ingrijping zijnd eerste en tweede, door een eerste en tweede gelijkstroommotor aangedreven excenter, waarbij de eerste motor is bevestigd aan het 15 frame, terwijl de tweede motor is bevestigd aan een van de houders.

6. Optisch lithografische inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een servobesturing met een eerste en een tweede regellus, waarbij in de eerste regellus een aan de houder met het lenzenstelsel bevestigde optische focusdetector 20 een eerste regelsignaal levert aan een met de eerste actuator gekoppelde focusmotor, terwijl in de tweede regellus een optische vergrotingsdetector een tweede regelsignaal levert aan een met de tweede actuator gekoppelde vergrotingsmotor.

7. Werkwijze voor het regelen van de afbeeldings- 2.5 eigenschappen van een optisch lenzenstelsel in een optisch lithografische inrichting, waarbij de afstand tussen een masker en het lenzenstelsel wordt ingesteld op de gewenste waarde voor het verkrijgen van de gewenste vergroting, met het kenmerk, dat in een eerste regellus van een servobesturing een door een focusdetector bepaald eerste 30 regelsignaal wordt toegevoerd aan een focusmotor die is gekoppeld met een eerste actuator waarmee de gewenste afstand tussen het lenzenstelsel en een substraat wordt ingesteld, terwijl in een tweede regellus van de servobesturing een door een vergrotingsdetector bepaald tweede regelsignaal wordt toegevoerd aan een vergrotingsmotor die is gekoppeld 35 met een tweede actuator die de gewenste afstand tussen het masker en het lenzenstelsel instelt.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de „ y y ; - 3 Hl· / * ? PHN 11.788 25 afstand tussen het lenzenstelsel en het substraat waarop het masker wordt afgebeeld wordt gemeten door middel van de optische focusdetector en het door de focusdetector geleverde eerste regelsignaal wordt gecorreleerd aan de gewenste afstand tussen het lenzenstelsel en 5 het substraat en de atmosferische druk waarna de gewenste afstand tussen het lenzenstelsel en het substraat wordt ingesteld door het eerste regelsignaal toe te voeren aan de focusmotor van de eerste actuator en vervolgens bij een geactiveerd blijvende eerste regellus de tweede regellus wordt geactiveerd en het door de vergrotingsdetector bepaalde, 10 met de atmosferische druk gecorrelleerde tweede regelsignaal, wordt toegevoerd aan de vergrotingsmotor van de tweede actuator voor het instellen van de gewenste vergroting, welk tweede regelsignaal na instelling van de gewenste vergroting wordt vervangen door een met behulp van een relatieve positie-opnemer verkregen en door het tweede 15 regelsignaal geijkte derde regelsignaal en vervolgens de activering van zowel de eerste als de tweede regellus in stand wordt gehouden gedurende een aantal opeenvolgende belichtingen van het substraat. \ ·»