DE69127335T2

DE69127335T2 - Projektionsbelichtungsapparat mit einer Vorrichtung zur Ausgleichung der Verzeichnung einer Projektionslinse

Info

Publication number: DE69127335T2
Application number: DE69127335T
Authority: DE
Inventors: Seiji Orii; Yasuyuki Unno; Masami Yonekawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-10-08
Filing date: 1991-10-01
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: DE69127335D1; EP0480616A2; EP0480616A3; US5184176A; EP0480616B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Projektionsbelichtungsvorrichtung sowie auf ein Projektionsbelichtungsverfahren und insbesondere auf eine Belichtungsvorrichtung, bei welcher nachteilige Einflüsse von Aberrationen eines Projektionsobjektivs, wie eine symmetrische Verzerrung, eine Bildfeldwölbung u. dgl. des Projektionsobjektivs, auf eine hohe Auflösung vermindert oder beseitigt werden.
In den letzten Jahren ist eine Belichtungsvorrichtung vom Projektionstyp in weitem Umfang als eine Vorrichtung zur Erzeugung von integrierten Halbleiterschaltungen verwendet worden, um eine höhere Auflösung, eine höhere Belichtungsgenauigkeit und einen größeren Durchsatz zu erlangen.
In der Projektionsbelichtungsvorrichtung ist ein Projektionsobjektiv zwischen einer Strichplatte (einer Originalplatte) sowie einem Siliziumwafer (einem Substrat) vorgesehen, und ein an der Strichplatte ausgebildetes Schaltschema wird auf das Siliziumwafer mit einem vorbestimmten Verkleinerungsverhältnis oder einer vorbestimmten verminderten Vergrößerung (normalerweise 1/5 oder 1/10) durch das Projektionsobjektiv abgebildet. Auf diese Weise wird eine Strukturabbildung, die ein verkleinertes Bild des Schaltschemas ist, an dem Siliziumwafer erzeugt. In einem Belichtungsgerät vom Reduktionsprojektionstyp wird allgemein ein Repetier-Belichtungssystem angewendet, in dem ein Siliziumwafer jedesmal, nachdem eine Belichtung abgeschlossen ist, verschoben wird und mehrere Strukturabbildungen über einem gesamten Siliziumwafer ohne irgendeinen Zwischenraum durch mehrere Belichtungen im Gegensatz zu einem Einstufen- Belichtungssystem, in dem eine Strukturabbildung über einem gesamten Siliziumwafer durch eine einzige Belichtung ausgebildet wird, angeordnet werden.
Um eine weitere höhere Integrierung einer integrierten Halbleiterschaltung zu meistern, sollte jedoch für eine Beschränkung in bezug auf eine Auflösung, welche vorliegt, falls lediglich eine Reduktionsprojektionsvorrichtung verwendet wird, um ein Schaltschema in einem verminderten Verhältnis zu projizieren, eine Lösung gefunden werden. Daher ist es erforderlich, daß die Wellenlänge eines Belichtungslichts klirzer und daß eine NA eines Projektionsobjektivs größer gemacht werden, um die Auflösung zu steigern. In diesem Fall entstehen jedoch dann wieder aufgrund einer Verminderung einer Fokustiefe, die aus der vergrößerten NA eines Projektionsobjektivs resultiert, und aufgrund einer größeren Genauigkeit in der Ausrichtung zwischen einer Strichplatte sowie einem Siliziumwafer, die aus einer verfeinerten oder vervollkommneten Schaltungsstruktur resultiert, die folgenden Probleme.
(1) Verschiebung eines Brennpunkts eines Projektionsobjektivs: Die Verschiebung tritt auf, weil das Projektionsobjektiv einen Teil des Belichtungslichts absorbiert, und die Verlagerung des Brennpunkts wird größer, wenn die Belichtung fortschreitet, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Falls die Belichtung in einem Zeitpunkt t&sub0; beginnt, nimmt die Verlagerung mit der Zeit zu und wird in einem Zeitpunkt t&sub1; ein stationärer Zustand erreicht. Wenn dann die Belichtung in einem Zeitpunkt t&sub2; endet, nimmt die Verlagerung mit der Zeit ab und wird in einem Zeitpunkt t&sub3; gleich Null. Die Verlagerung des Brennpunkts wäre keine Schwierigkeit, sofern ihre Größe ausreichend klein ist. Wenn die Verlagerung den Bereich einer Fokustiefe überschreitet, so wird sie jedoch zu einem großen Problem.
(2) Verschiebung einer Bildvergrößerung eines Projektionsobjektivs:
Die Verschiebung tritt ebenfalls auf, weil das Projektionsobjektiv einen Teil des Belichtungslichts absorbiert. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird die Verlagerung der Bildvergrößerung mit fortschreitender Belichtung größer. Wenn die Belichtung in einem Zeitpunkt t&sub0; beginnt, nimmt die Verlagerung mit der Zeit zu und erreicht in einem Zeitpunkt t&sub1; einen stationären Zustand. Falls dann die Belichtung in einem Zeitpunkt t&sub2; endet, nimmt die Verlagerung mit der Zeit ab und wird in einem Zeitpunkt t&sub3; zu Null. Die Verlagerung der Bildvergrößerung wird eine Konfigurationsgenauigkeit der Schaltungsstrukturen am Wafer direkt beeinflussen, und das wird zu einem großen Problem, wenn eine verfeinerte Schaltungsstruktur am Wafer dargestellt wird.
(3) Symmetrische Verzerrung eines Projektionsobjektivs:
Die Verzerrung tritt auch auf, weil das Projektionsobjektiv einen Teil des Belichtungslichts absorbiert. Die Verzerrung kann nicht beseitigt werden, selbst wenn ein Projektionsobjektiv von hoher Leistungsfähigkeit verwendet wird, das so konstruiert ist, daß es in seiner Herstellungsstufe keine Verzerrung aufweist.
(4) Bildfeldwölbung eines Projektionsobjektivs:
Auch die Bildfeldwölbung tritt auf, weil das Projektionsobjektiv einen Teil des Belichtungslichts absorbiert. Wenn bei einem Wafer dessen Belichtungsfläche auf 20 mm x 20 mm vergrößert wird, ist es schwierig, einen bestfokussierten Zustand über einen gesamten Belichtungsbereich des Wafers aufrechtzuerhalten, was auf die Verschiebung der Bildfeldwölbung des Projektionsobjektivs zurückzuführen ist. Insofern liegt eine Grenze in bezug auf eine höhere Auflösung vor.
In einer herkömmlichen Projektionsbelichtungsvorrichtung werden die oben angesprochenen Probleme (1) und (2) durch die folgenden Maßnahmen (a) und (b) gelöst, und selbst wenn ein Brennpunkt sowie eine Bildvergrößerung des Projektionsobjektivs in hohem Maß verändert werden, so werden diese Veränderungen korrigiert, so daß eine Schaltungsstruktur an einer Strichplatte auf ein Siliziumwafer unter tolerierbaren Bedingungen übertragen werden kann. Die oben angesprochenen Probleme (3) und (4) werden jedoch noch nicht gelöst.
(a) Maßnahmen gegenüber einer Verschiebung eines Brennpunkts:
Eine Bühne, an der ein Siliziumwafer gehalten ist, wird in einer Richtung einer optischen Achse des Projektionsobjektivs bewegt. Insofern wird ein Abstand zwischen dem Siliziumwafer und dem Projektionsobjektiv gemäß einer Verlagerung des Brennpunkts des Projektionsobjektivs justiert.
(b) Maßnahmen gegenüber einer Verschiebung einer Bildvergrößerung:
In einem vorgegebenen Zwischenraum zwischen Linsen, die ein Projektionsobjektiv bilden, wird ein hermetisch abgedichteter Raum geschaffen. Der Luftdruck in dem abgedichteten Raum wird gemäß der Verschiebung der Bildvergrößerung des Projektionsobjektivs eingeregelt (vgl. Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 60-078454). Oder es wird ein Abstand zwischen der Strichplatte und dem Projektionsobjektiv oder es werden Abstände zwischen jeweiligen Linsen, die das Projektionsobjektiv bilden, gemäß der Verschiebung der Bildvergrößerung justiert.
Um eine noch weiter höhere Auflösung in der herkömmlichen Projektionsbelichtungsvorrichtung zu erlangen, muß das Problem bezüglich der symmetrischen Verzerrung des Projektionsobjektivs, was in den Fig. 3A und 3B dargestellt ist, oder bezüglich dessen Bildfeldwölbung gelöst werden.
Im einzelnen liegt in einer Reduktion-Projektionsbelichtungsvorrichtung, bei der lediglich die Korrektur einer Verschiebung eines Brennpunkts eines Projektionsobjektivs und die Korrektur einer Bildvergrößerung ausgeführt werden, ein Problem vor, daß im Vergleich mit einem regelmäßigen Strukturbild 200, wie durch gestrichelte Linien dargestellt ist, ein an einem Wafer erzeugtes Strukturbild 201, wie durch eine ausgezogene Linie in Fig. 3A dargestellt ist, eine faßförmige Verzerrung besitzt, wobei vier Seiten eines Quadrats nach außen gekrümmt sind, falls das Projektionsobjektiv eine faßförmige Verzerrung einschließt, die eine Art von symmetrischen Verzerrungen ist. Andererseits liegt ein Problem vor, daß im Vergleich mit einem regelmäßigen Strukturbild 200, wie durch gest-richelte Linien dargestellt ist, ein an einem Wafer ausgebildetes Strukturbild 202, wie durch eine ausgezogene Linie in Fig. 3B gezeigt ist, eine nadelkissenartige Verzerrung besitzt, bei der vier Seiten eines Quadrats einwärts gekrümmt sind, wenn das Projektionsobjektiv eine nadelkissenartige Verzerrung einschließt, die ebenfalls eine Art von symmetrischen Verzerrungen ist.
Falls das Projektionsobjektiv eine Bildfeldwölbung einschließt, die eine Art von Aberrationen ist, verschiebt sich das Strukturbild teilweise in einer Richtung rechtwinklig zu einer Belichtungsfläche aus einem regelmäßigen Strukturbild heraus.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Projektionsbelichtungsvorrichtung und ein Projektionsbelichtungsverfahren zu schaffen, wobei Einflüsse einer partiellen Verschiebung einer Strukturabbildung an einem Substrat in mindestens einer von Richtungen längs einer Belichtungsfläche aus einem regelmäßigen Strukturbild heraus vermindert oder beseitigt werden, um eine höhere Auflösung zu erlangen.
In Japanese Patent Abstract No. JP-A-2072634 wird ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Projektion einer Abbildung offenbart, wobei die Objektoberfläche körperlich verzerrt wird, um einen Ausgleich für optische Verzerrungen des Projektionssystems zu erzielen.
Die deutsche Patent-Veröffentlichung Nr. DE-A-1522285 befaßt sich mit der Korrektur einer Feldwölbung. Folglich liefert diese Literaturstelle keine Lehre, die zu der Lösung des Problems führt, das durch die Ungleichförmigkeit des Vergrößerungsvermögens eines Projektionssystems verursacht wird.
Eine Ausführungsform dieser Erfindung sieht eine Projektionsbelichtungsvorrichtung vor, bei welcher Einflüsse einer symmetrischen Verzerrung oder einer Bildfeldwölbung eines Projektionsobjektivs vermindert oder beseitigt werden, um eine höhere Auflösung zu erlangen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Projektionsvorrichtung geschaffen, wie sie im Patentanspruch 1 herausgestellt ist.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Projektionsverfahren aufgezeigt, wie es im Patentanspruch 7 dargelegt ist.
Die vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit der folgenden detaillierten Beschreibung der beigefügten Zeichnungen ohne weiteres besser verstanden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung einer Verlagerung eines Brennpunkts eines Projektionsobjektivs in einer Projektionsbelichtungsvorrichtung mit der Zeit;
Fig. 2 eine Darstellung einer Verlagerung einer Bildvergrößerung eines Projektionsobjektivs in einer Projektionsbelichtungsvorrichtung mit der Zeit;
Fig. 3A eine Draufsicht, die eine aufgrund einer faßförmigen Verzerrung eines Projektionsobjektivs verformte Strukturabbildung darstellt;
Fig. 3B eine Draufsicht, die eine aufgrund einer nadelkissenartigen Verzerrung eines Projektionsobjektivs verformte Strukturabbildung darstellt;
Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform einer Reduktion-Projektionsbelichtungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung;
Fig. 5 eine Draufsicht, die ein Verfahren zum Fixieren einer Strichplatte durch Antriebsvorrichtungen in der ersten Ausführungsform dieser Erfindung veranschaulicht;
Fig. 6 eine Draufsicht, die eine Strichplatte und ein Schaltschema darstellt, die verformt werden, wenn expansible Teile von Antriebsvorrichtungen bei der ersten Ausführungsform dieser Erfindung ausgedehnt werden;
Fig. 7 eine Draufsicht, die eine Strichplatte und ein Schaltschema darstellt, die verformt werden, wenn expansible Teile von Antriebsvorrichtungen bei der ersten Ausführungsform dieser Erfindung eingezogen werden;
Fig. 8 ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform einer Reduktion-Projektionsbelichtungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung.
Die Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Figur ist eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsvorrichtung vom Reduziertyp, um eine integrierte Halbleiterschaltung zu erzeugen.
Bei der ersten Ausführungsform sind, wie in Fig. 4 gezeigt ist, vorhanden: eine Beleuchtungsvorrichtung 1, um ein ultraviolettes Belichtungslicht auszusenden, eine Strichplatte 2 mit einer Schaltungsstruktur 26 an dieser, die eine gewünschte Gestalt hat (in diesem Fall zur einfacheren Erklärung ein Quadrat, wie in Fig. 5 gezeigt ist), ein Siliziumwafer 4, an dem eine Strukturabbildung einer verkleinerten bildlichen Darstellung der Schaltungsstruktur 26 ausgebildet werden soll, ein Projektionsobjektiv 3, um die Schaltungsstruktur 26 auf dem Siliziumwafer 4 mit einem vorbestimmten Verkleinerungsverhältnis abzubilden, eine Bühne 5, an der das Siliziumwafer 4 montiert ist und die die Position des Siliziumwafers 4 kontrolliert, ein Brennpunktregler 12, um eine Korrektur einer Verschiebung eines Brennpunkts des Projektionsobjektivs 3 zu regeln, und ein Bildvergrößerungsregler 13, um eine Korrektur einer Verschiebung einer Bildvergrößerung des Projektionsobjektivs 3 zu regeln.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 schließt eine Lichtquelle, um Licht, z.B. UV-Licht, abzustrahlen, eine Verschlußvorrichtung, eine Kondensorlinse u. dgl. ein. Die Strichplatte 2 und das Siliziumwafer 4 sind in Gegenüberlage zueinander in einer optischen Achse des von der Beleuchtungsvorrichtung 1 abgestrahlten Belichtungslichts angeordnet. Das Projektionsobjektiv 3 befindet sich zwischen der Strichplatte 2 und dem Siliziumwafer 4. Der Brennpunktregler 12 bewegt die Bühne 5 entsprechend einem Steuersignal von einer nachstehend beschriebenen Rechen- oder Datenverarbeitungseinheit 11 auf und ab, um die Position eines Brennpunkts zu korrigieren. Der Bildvergrößerungsregler 13 stellt einen Luftdruck in einem hermetisch abgedichteten Raum, der im Projektionsobjektiv 3 vorgesehen ist, entsprechend einem Steuersignal, das von der Recheneinheit 11 ausgegeben wird, ein, um die Bildvergrößerung zu korrigieren.
Bei der ersten Ausführungsform sind des weiteren vorgesehen: vier Antriebsvorrichtungen 20 - 23, welche jeweils Mittel darstellen, um die Strichplatte 2 in ihrer Oberflächenrichtung zu verformen, die Recheneinheit 11, die eine Einrichtung ist, um Abweichungen zwischen einer ursprünglichen geometrischen Gestalt (einem Quadrat) der an der Strichplatte 2 ausgebildeten Schaltungsstruktur 26 und einer geometrischen Gestalt einer am Siliziumwafer 4 erzeugten Strukturabbildung zu berechnen, und ein Verzerrung sregler 14, der eine Einrichtung ist, um die vier Antriebsvorrichtungen 20 - 23 zu regeln, damit die geometrische Gestalt der Strukturabbildung mit der ursprünglichen geometrischen Gestalt der Schaltungsstruktur 26 übereinstimmt.
Die Recheninheit 11 enthält einen Speicher 10, um erste Daten zu speichern, die im voraus durch Messen einer Beziehung zwischen einer symmetrischen Verzerrung des Projektionsobjektivs 3 sowie einer von einem Belichtungsbeginn an verstrichenen Zeit erhalten werden, und einen Zeitgeber 15, um die Zeit vom Belichtungsbeginn an zu messen. Die ersten Daten werden vom Speicher 10 ausgelesen, indem die durch den Zeitgeber 15 gemessene Zeit in den Speicher 10 eingegeben wird. Die Einheit 11 erlangt dann die Abweichung auf der Grundlage der auf diese Weise gelesenen ersten Daten und erzeugt das Regelsignal zur Korrektur der Verzerrung.
Ferner speichert der Speicher 10 zweite und dritte Daten, die im voraus erlangt werden, indem Verlagerungen des Brennpunkts mit der Zeit und die Bildvergrößerung des Projektionsobjektivs 3 (s. Fig. 1 und 2) gemessen werden. Die -Recheneinheit 11 liest die zweiten und dritten Daten, indem die Zeit vom Belichtungsbeginn, die durch den Zeitgeber 15 gemessen wurde, in den Speicher 10 eingegeben wird. Die Einheit 11 erzeugt das Regelsignal zur Korrektur eines Brennpunkts und das Regelsignal zur Korrektur einer Bildvergrößerung auf der Grundlage der somit gelesenen zweiten und dritten Daten.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind vier Antriebsvorrichtungen 20 - 23 an mittigen Teilen der vier Seiten der Strichplatte 2 fest angebracht. Die Antriebsvorrichtungen 20 - 23 werden jeweils von expansiblen Teilen 20a - 23a, die aus piezoelektrischen Elementen bestehen, deren Expansions- oder Kontraktionswerte durch die Regelsignale vom Verzerrungsregler 14 kontrolliert werden, und von stationären Teilen 20b - 23b, die an der Strichplatte 2 fest sind, gebildet. Das eine Ende eines jeden expansiblen Teils 20a - 23a ist an einem Tragrahmen 25 befestigt, der aus einem Material von hoher Steifigkeit gefertigt ist. Das andere Ende eines jeden expansiblen Teils 20a - 23a ist an jedem stationären Teil 20b - 23b fixiert.
Deshalb wird, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, die Strichplatte 2 einwärts in ihrer Oberflächenrichtung verformt, indem das Regelsignal vom Verzerrungsregler 14 an den expansiblen Teil 20a - 23a einer jeden Antriebsvorrichtung 20 - 23 gelegt wird. Wenn die expansiblen Teile 20a - 23a entsprechend dem Regelsignal mit einer gleichen Länge ausgedehnt werden, wird die Strichplatte 2 zu einer nadelkissenartigen Gestalt verformt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Wenn dagegen die expansiblen Teile 20a - 23a entsprechend dem Regelsignal mit einer gleichen Länge zusammengezogen werden, wird die Strichplatte 2 zu einer faßförmigen Gestalt verformt, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Hierbei wird auch die quadratische Schaltungsstruktur 26 an der Strichplatte 2, die durch eine Schraffur in Fig. 5 dargestellt ist, in Übereinstimmung mit der Verformung der Strichplatte 2 einwärts oder auswärts verformt, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist.
Nachfolgend wird die Funktionswiese der ersten Ausführungsform erläutert.
Das von der Beleuchungsvorrichtung 1 abgestrahlte Beleuchtungslicht (UV-Licht) beleuchtet die Strichplatte 2 gleichförmig, und das an einem Teil, an welchem die Schaltungsstruktur 26 ausgebildet ist, aufgebrachte Belichtungslicht geht durch die Strichplatte 2 hindurch, während ein restliches Belichtungslicht durch die Strichplatte 2 reflektiert wird. Das durchgetretene Belichtungslicht wird durch das Projektionsobjektiv 3 mit einem vorbestimmten Verkleinerungsverhältnis (normalerweise 1/5 oder 1/10) verkleinert projiziert. Die Belichtungsfläche des Siliziumwafers 4 ist gleichförmig mit Photolack bedeckt, der durch das Belichtungslicht chemisch verändert werden soll. Deshalb wird der Photolack an einem Teil, an welchem das übertragene Belichtungslicht aufgebracht wird, einer chemischen Reaktion unterworfen, so daß die Schaltungsstruktur 26 auf das Siliziumwafer 4 übertragen wird. Auf diese Weise wird die Strukturabbildung, die mit einem vorbestimmten Verkleinerungsverhältnis aus der Schaltungsstruktur 26 heraus verkleinert ist, am Wafer 4 erzeugt.
Bei der Reduktion-Projektionsbelichtungsvorrichtung der ersten Ausführungsform treten die Verlagerung des Brennpunkts, die Verschiebung der Bildvergrößerung und die symmetrische Verzerrung des Projektionsobjektivs 3 auf. Die Verschlechterung in der Auflösung aufgrund der genannten Faktoren wird bei dieser Ausführungsform in der folgenden Weise verhindert.
(1) Verhinderung von nachteiligen Einflüssen aufgrund einer Verlagerung eines Brennpunkts:
Wenn mit der Belichtung begonnen wird, gibt die Recheneinheit 11 die durch den Zeitgeber 15 gemessene, vom Belichtungsbeginn an verstrichene Zeit in den Speicher 10 ein, und die im Speicher 10 gespeicherten zweiten Daten (die Verschiebung mit der Zeit vom Belichtungsbeginn des Brennpunkts des Projektionsobjektivs 3, die durch Messung erhalten wurde) werden gelesen.
Dann wird das Brennpunkt-Korrekturregelsignal, das auf der Grundlage der somit gelesenen zweiten Daten erzeugt wird, zur Brennpunkt-Regelvorrichtung 12 ausgegeben. Die Brennpunkt-Regelvorrichtung 12 bewegt die Bühne 5 auf der Grundlage des Brennpunkt-Korrekturregelsignals auf und ab und justiert den Abstand zwischen dem Projektionsobjektiv 3 sowie der Bühne 5 gemäß der Verschiebung des Brennpunkts des Projektionsobjektivs 3.
(2) Verhinderung von nachteiligen Einflüssen aufgrund einer Verschiebung einer Bildvergrößerung:
Wenn mit der Belichtung begonnen wird, gibt die Recheneinheit 11 die vom Belichtungsbeginn an verstrichene, durch den Zeitgeber 15 gemessene Zeit in den Speicher 10 ein, und die im Speicher 10 gespeicherten dritten Daten (die Verschiebung mit der Zeit vom Belichtungsbeginn der Bildvergrößerung des Projektionsobjektivs 3, die durch Messung erhalten wurde ) werden gelesen. Dann wird das auf der Grundlage der gelesenen dritten Daten erzeugte Bildvergrößerung-Korrekturregelsignal zur Bildvergrößerung-Regelvorrichtung 13 ausgegeben. Die Bildvergrößerung-Regelvorrichtung 13 verändert den Druck der Luft in dem im Projektionsobjektiv 3 vorgesehenen abgedichteten Raum auf der Grundlage des Bildvergrößerung-Korrekturregelsignals und justiert den Luftdruck in dem abgedichteten Raum gemäß der Verschiebung der Bildvergrößerung des Projektionsobjektivs 3.
(3) Verhinderung von nachteiligen Einflüssen aufgrund einer symmetrischen Verzerrung:
Wenn mit der Belichtung begonnen wird, gibt die Recheneinheit 11 die vom Belichtungsbeginn an verstrichene, durch den Zeitgeber 15 gemessene Zeit in den Speicher 10 ein, und die im Speicher 10 gespeicherten ersten Daten (die Beziehung zwischen der Zeit vom Belichtungsbeginn an und der symmetrischen Verzerrung des Projektionsobjektivs 3, die durch Messung erhalten wurde) werden gelesen. Dann wird das Verzerrung-Korrekturregelsignal, das auf der Grundlage der somit gelesenen ersten erzeugt wurde, zur Verzerrung-Regelvorrichtung 14 ausgegeben. Die Verzerrung-Regelvorrichtung 14 gibt in Übereinstimmung mit dem Verzerrung-Korrekturregelsignal an die jeweiligen Antriebsvorrichtungen 20 - 23 Regelsignale aus und verformt die Strichplatte 2 in deren Oberflächenrichtung gemäß der symmetrischen Verzerrung des Projektionsobjektivs 3. Im einzelnen berechnet die Recheneinheit 11 aus den vom Speicher 10 ausgelesenen ersten Daten die Abweichung zwischen der ursprünglichen geometrischen Gestalt (dem Quadrat) der Schaltungsstruktur 26, die an der Strichplatte 2 ausgebildet ist, und der geometrischen Gestalt der am Siliziumwafer 4 erzeugten Strukturabbildung. Wenn eine faßförmige Verzerrung der Strukturabbildung aufgrund der faßförmigen Verzerrung des Projektionsobjektivs 3 (s. Fig. 3A) klar festgestellt wird, erzeugt die Recheneinheit 11 ein Verzerrung-Korrekturregelsignal, um die Anweisung zu geben, daß die Strichplatte 2 zu der in Fig.6 gezeigten nadelkissenförmigen Gestalt gebracht wird. Die Verzerrung-Regelvorrichtung 14, die das auf diese Weise erzeugte Verzerrung-Korrekturregelsignal empfängt, gibt an die jeweiligen Antriebsvorrichtungen 20 - 23 Regelsignale aus, um die expansiblen Teile 20a - 23a mit vorbestimmten Werten auszudehnen. Wenn andererseits die Abweichung auf der Grundlage der ersten, vom Speicher 10 ausgelesenen Daten berechnet und eine nadelkissenartige Verformung der Strukturabbildung aufgrund der sternhaspelartigen Verformung des Projektionsobjektivs 3 (s. Fig. 3B) festgestellt wird, erzeugt die Recheneinheit 11 ein Verzerrung-Korrekturregelsignal, um die Anweisung zu geben, daß die Strichplatte 2 zu der faßförmigen Gestalt, die in Fig. 7 gezeigt ist, zu bringen ist. Die Verzerrung-Regelvorrichtung 14, die das auf diese Weise erzeugte Verzerrung- Korrekturregelsignal empfängt, gibt an die jeweiligen Antriebsvorrichtungen 20 - 23 Regelsignale aus, um die expansiblen Teile 20a - 23a mit vorbestimmten Größenwerten zusammenzuziehen.
Als Ergebnis können bei dieser Ausführungsform, selbst wenn aufgrund der symmetrischen Verzerrung des Projektionsobjektivs 3 die faß- oder nadelkissenartige Verzerrung der am Siliziumwafer 4 erzeugten Strukturabbildung hervorgerufen wird, die Strichplatte 2 in ihrer Oberflächenrichtung sowie die an der Strichplatte 2 ausgebildete Schaltungsstruktur 26 verformt werden, so daß die Verzerrung der Strukturabbildung beseitigt wird. Insofern können nachteilige, auf der Verzerrung der am Siliziumwafer 4 erzeugten Strukturabbildung beruhende nachteilige Einflüsse verhindert werden.
In der Reduktion-Projektionsbelichtungsvorrichtung der ersten Ausführungsform können deshalb eine Verschlechterung in der Auflösung, die auf eine symmetrische Verzerrung des Projektionsobjektivs 3 zurückzuführen ist wie auch eine solche, die auf Verschiebungen eines Brennpunkts des Projektionsobjektivs 3 sowie einer Bildvergrößerung von diesem beruht, unterbunden werden.
Die Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Figur ist eine schematische Darstellung einer Belichtungsvorrichtung vom Reduktionstyp zur Erzeugung einer integrierten Halbleiterschaltung.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten in den folgenden Punkten. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist in einem Projektionsobjektiv 33 ein Temperaturfühler 60 vorgesehen. Eine Recheneinheit 41 ist mit einem Speicher 40 verbunden, der erste Daten speichert, die durch Messen der Beziehung zwischen einer symmetrischen Verzerrung des Projektionsobjektivs 33 und der durch den Fühler 60 angegebenen Temperatur erlangt werden. Die ersten Daten werden ausgelesen, indem die durch den Fühler 60 ermittelte Temperatur in den Speicher 40 eingegeben wird, und die Recheneinheit berechnet die oben erwähnte Abweichung auf der Grundlage der somit gelesenen ersten Daten, um ein Verzerrung-Korrekturregelsignal zu erzeugen.
Ferner speichert der Speicher 40 zweite und dritte Daten, die jeweils durch Messen einer Beziehung zwischen einer Verschiebung eines Brennpunkts des Projektionsobjektivs 33 und der Temperatur bzw. einer Beziehung zwischen einer Verschiebung einer Bildvergrößerung des Projektionsobjektivs 33 und der Temperatur erlangt werden. Die Recheneinheit 41 liest die zweiten und dritten Daten, indem die vom Fühler 60 ermittelte Temperatur eingegeben wird, und sie erzeugt ein Brennpunktsowie ein Bildvergrößerung-Korrekturregelsignal auf der Grundlage der gelesenen zweiten und dritten Daten.
Auch bei der Reduktion-Projektionsbelichtungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform entstehen die Verlagerung des Brennpunkts, die Verschiebung -der Bildvergrößerung und die symme trische Verzerrung des Projektionsobjektivs 33 aufgrund der Absorption eines Teils des Belichtungslichts durch das Projektionsobjektiv 33. Die auf diesen Faktoren beruhende Verschlechterung in der Auflösung wird bei der in Rede stehenden Ausführungsform in der folgenden Weise verhindert.
(1) Verhinderung von nachteiligen Einflüssen aufgrund einer Verlagerung eines Brennpunkts:
Wenn mit dem Belichten begonnen wird, empfängt die Recheneinheit 41 ein Ausgangssignal des Fühlers 60 und gibt die durch dieses Ausgangssignal gekennzeichnete Temperatur des Projektionsobjektivs in den Speicher ein, und die im Speicher 40 gespeicherten zweiten Daten (die Beziehung zwischen einer Verlagerung eines Brennpunkts des Projektionsobjektivs 33 und einer durch den Fühler 60 ermittelten Temperatur, die durch Messen erhalten wird) werden gelesen. Dann wird das Brennpunkt-Korrekturregelsignal, das auf den gelesenen zweiten Daten beruht, zur Brennpunkt-Regelvorrichtung 42 ausgegeben. Die Brennpunkt-Regelvorrichtung 42 bewegt die Bühne entsprechend dem Brennpunkt-Korrekturregelsignal auf und ab und justiert den Abstand zwischen dem Projektionsobjektiv 33 sowie der Bühne 35 gemäß der Verschiebung des Brennpunkts des Projektionsobjektivs 33.
(2) Verhinderung von nachteiligen Einflüssen aufgrund einer Verschiebung einer Bildvergrößerung:
Bei Beginn der Belichtung empfängt die Recheneinheit 41 ein Ausgangssignal des Fühlers 60 und gibt die durch dieses Ausgangssignal gekennzeichnete Temperatur des Projektionsobjektivs 33 in den Speicher 40 ein. Die im Speicher gespeicherten dritten Daten (die Beziehung zwischen der durch den F"hler 60 angegebenen Temperatur und einer Verschiebung einer Bildvergrößerung des Projektionsobjektivs 33, die durch Messen erhalten wird) werden gelesen. Dann wird das auf der Grundlage der gelesenen dritten Daten erzeugte Bildvergrößerung-Korrekturregelsignal zur Bildvergrößerung-Regelvorrichtung 43 ausgegeben. Die Bildvergrößerung-Regelvorrichtung 43 verändert den Luftdruck in dem im Projektionsobjektiv 33 angeordneten hermetisch abgedichteten Raum auf der Grundlage des Bildvergrößerung-Korrekturregelsignals und justiert den Luftdruck in dem abgedichteten Raum gemäß der Verschiebung der Bildvergrößerung des Projektionsobjektivs 33.
(3) Verhinderung von nachteiligen Einflüssen aufgrund einer symmetrischen Verzerrung:
Bei Beginn der Belichtung empfängt die Recheneinheit 41 ein Ausgangssignal des Fühlers 60 und gibt die durch dieses Ausgangssignal gekennzeichnete Temperatur des Projektionsobjektivs 33 in den Speicher ein. Die im Speicher 40 gespeicherten ersten Daten (die Beziehung zwischen einer durch den Fühler 60 gekennzeichneten Temperatur und einer symmetrischen Verzerrung des Projektionsobjektivs 33, die durch Messung erlangt wird) werden gelesen. Dann wird das Verzerrung-Korrekturregel signal, das auf der Grundlage der gelesenen ersten Daten erzeugt wurde, zur Verzerrung-Regelvorrichtung 44 ausgegeben. Die Verzerrung-Regelvorrichtung 44 gibt Regelsignale an die jeweiligen Antriebsvorrichtungen 50 - 52 (eine Antriebsvorrichtung ist in Fig. 8 nicht gezeigt) entsprechend dem Verzerrung Korrekturregelsignal aus und verformt die Strichplatte 32 in ihrer Oberflächenrichtung gemäß der symmetrischen Verzerrung des Projektionsobjektivs 33.
Im einzelnen berechnet die Recheneinheit 41 aus den vom Speicher 40 ausgelesenen ersten Daten die Abweichung zwischen der ursprünglichen geometrischen Gestalt (dem Quadrat) der an der Strichplatte 32 ausgebildeten Schaltungsstruktur und der geometrischen Gestalt der am Siliziumwafer 34 erzeugten Strukturabbildung. Wenn aufgrund der faßförmigen Verzerrung des Projektionsobjektivs 33 (s. Fig. 3A) eine faßförmige Verzerrung der Strukturabbildung klar festgestellt wird, erzeugt die Recheneinheit 41 ein Verzerrung-Korrekturregelsignal, um die Anweisung zu geben, daß die Strichplatte 32 zu einer in Fig. 6 gezeigten nadelkissenartigen Gestalt zu verformen ist. Die Verzerrung-Regelvorrichtung 44, die das somit erzeugte Verzerrung-Korrekturregelsignal empfängt, gibt an die jeweiligen Antriebsvorrichtungen 50 - 52 Regelsignale aus, um die expansiblen Teile mit vorbestimmten Größenwerten auszudehnen. Wenn aber die Abweichung auf der Basis der ersten, vom Speicher 40 gelesenen Daten berechnet und eine nadelkissenartige Verzerrung der Strukturabbildung aufgrund der sternhaspelartigen Verzerrung des Projektionsobjektivs 33 (s. Fig. 3B) festgestellt wird, so erzeugt die Recheninheit 41 ein Verzerrung-Korrekturregelsignal, um die Anweisung zu geben, daß die Strichplatte zu einer faßförmigen, in Fig. 7 gezeigten Gestalt zu verformen ist. Die Verzerrung-Regelvorrichtung 44, die das auf diese Weise erzeugte Verzerrung-Korrekturregelsignal empfängt, gibt an die jeweiligen Antrieabsvorrichtungen 50 - 52 Regelsignale aus, um die expansiblen Teile mit vorbestimmten Größenwerten zusammenzuziehen.
Als Ergebnis können auch bei dieser Ausführungsform, selbst wenn aufgrund der symmetrischen Verzerrung des Projektionsobjektivs 33 die faß- oder nadelkissenartige Verformung der am Siliziumwafer 34 erzeugten Strukturabbildung hervorgerufen wird, die Strichplatte 32 in ihrer Oberflächenrichtung sowie die an der Strichplatte 32 ausgebildete Schaltungsstruktur so verformt werden, daß die Verzerrung der Strukturabbildung beseitigt wird. Auf diese Weise kann die Verzerrung der am Siliziumwafer 34 erzeugten Strukturabbildung verhindert werden.
Vorzugsweise befindet sich die Position des Fühlers 60 in der Nähe der optischen Achse eines Belichtungslichts, wo ein Einfluß eines Temperaturanstiegs aufgrund einer Belichtung am stärksten in Erscheinung tritt. Weil der Fühler 60 das Belichtungslicht unmittelbar blockiert und ein optisches Problem auftritt, wenn der Fühler 60 in der Nähe der optischen Achse angeordnet wird, werden jedoch tatsächlich Stellen, an denen sich der Einfluß der Temperaturerhöhung aufgrund der Belichtung vergleichsweise groß ergibt, in einer experimentellen oder anderen Weise aus peripheren Bereichen des Projektionsobjektivs 33, in denen das Belichtungslicht nicht hindurchtritt, ausgewählt. Da der Temperaturanstieg der auf diese Weise gewählten Position des Temperaturfühlers 60 eineindeutig einer jeden der Verschiebungen eines Brennpunkts und einer Bildvergrößerung des Projektionsobjektivs 33 sowie der symmetrischen Verzerrung entspricht, werden deren Beziehungen im voraus gemessen und die vorerwähnten drei Daten im Speicher 40 gespeichert.
Bei der oben erörterten Konstruktion sind vier Antriebsvorrichtungen als Mittel zur Verformung einer Strichplatte in deren Oberflächenrichtung vorgesehen und werden mittige Teile von vier Seiten einer Strichplatte durch jeweilige Antriebsvorrichtungen festgehalten, jedoch ist die Anzahl der Antriebsvorrichtungen nicht auf vier beschränkt.
Ferner besteht keine Notwendigkeit, jeweilige expansible Teile mit gleicher Länge auszudehnen oder zusammenzuziehen. Sie können mit unterschiedlichen Längen gedehnt oder geschrumpft werden. Das ist effektiv, wenn z.B. eine rechteckige Strichptatte verwendet wird.
Obgleich mechanische Einrichtungen an Stellen verwendet werden, wo Bauteile, wie die in Fig. 5 gezeigten Antriebsvorrichtungen, die eine Strichplatte festhalten, als Mittel zur Verformung der Strichplatte in deren Oberflächenrichtung ausgedehnt oder zusammengezogen werden, können andere Einrichtungen zur Anwendung kommen, beispielsweise Mittel zur Verformung einer Strichplatte zu einer gewünschten Gestalt durch Wärmedehnung, indem Positionen, an denen Wärme vermittelt wird, und deren Menge kontrolliert werden.
Die vorliegende Erfindung kann auf irgendeinen Typ einer Projektionsbelichtungsvorrichtung Anwendung finden, bei der eine an einem Original ausgebildete Struktur auf ein Substrat mit einem vorbestimmten Verhältnis abgebildet wird, um eine Strukturabbildung an einem Substrat unter Verwendung eines zwischen dem Original und dem Substrat angeordneten Projektionsobjektivs zu erzeugen.
Wenngleich hier das, was als bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angesehen wird, gezeigt und beschrieben wurde, so wird es dem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet klar sein, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen hieran vorgenommen werden können, ohne die Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

1. Projektionsvorrichtung, die ein Projektionssystem (3), um eine Abbildung einer Struktur an einem Original (2) auf ein Substrat (4) zu projizieren, umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vorrichtung Kompensationseinrichtungen (20 - 23, 14) enthält, die dazu eingerichtet sind, eine optische Verzerrung in dem Projektionssystem durch körperliches Verzerren des Originals in einer Richtung parallel zu einer Oberfläche des Originals auszugleichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Kompensationseinrichtungen dazu eingerichtet sind, das Original körperlich in zwei orthogonalen Richtungen parallel zu einer Oberfläche des Originals zu verzerren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in welcher die Kompensationseinrichtungen dazu eingerichtet sind, das Original entweder zu komprimieren oder zu expandieren.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welcher die Kompensationseinrichtungen umfassen:

- bewegbare erste Trageinrichtungen (20 - 23), um das Original zu lagern;

- Recheneinrichtungen (11), um Abweichungen zwischen der ursprünglichen geometrischen Gestalt der Struktur an dem Original und der geometrischen Gestalt der durch das Projektionssystem auf dem Substrat erzeugten Abbildung der Struktur zu berechnen; und

- Regeleinrichtungen (14), um eine Bewegung der genannten Kompensationseinrichtungen in Abhängigkeit von einer durch die erwähnten Recheneinrichtungen berechneten Abweichung zu steuern, so daß die geometrische Gestalt der Abbildung der Struktur auf dem Substrat zur Übereinstimmung mit der ursprünglichen geometrischen Gestalt der Struktur an dem Original gebracht wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, in welcher die erwähnten Recheneinrichtungen einen Zeitgeber, um die vom Beginn der Projektion einer Abbildung an verstrichene Zeit zu messen, einen Speicher, um durch Messen der Beziehung zwischen der optischen Verzerrung des Projektionssystems sowie der vom Beginn der Projektion einer Abbildung an ver strichenen Zeit erhaltene Daten zu speichern, und Einrichtungen, um eine Abweichung in bezug auf eine gemessene, vom Beginn der Projektion einer Abbildung an verstrichene Zeit und den in den Speicher gespeicherten Daten zu berechnen, enthalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, in welcher die Recheneinrichtungen umfassen:

- einen Temperaturfühler (60), um die Temperatur des Projektionssystems zu messen;

- einen Speicher, um durch Messen der Beziehung zwischen der optischen Verzerrung des Projektionssystems sowie der Temperatur des Projektionssystems erhaltene Daten zu speichern; und

- Einrichtungen, um die Abweichung von der gemessenen Temperatur und den gespeicherten Daten zu berechnen.

7. Ein Projektionsverfahren, das die Schritte umfaßt des:

- Projizierens einer Abbildung einer Struktur an einem Original (2) auf ein Substrat (4) unter Verwendung eines Projektionssystems;

- gekennzeichnet durch den Schritt des:

- Ausgleichens einer optischen Verzerrung in dem Projektionssystem durch körperliches Verzerren des Originals in einer Richtung parallel zu einer Oberfläche des Originals.

8. Ein Projektionsverfahren nach Anspruch 7, in welchem das Original körperlich in zwei orthogonalen Richtungen parallel zu einer Oberfläche des Originals verzerrt wird.

9. Ein Projektionsverfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, in welchem das Original komprimiert oder expandiert wird.

10. Ein Projektionsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, das die Schritte umfaßt des:

- Berechnens von Abweichungen zwischen der ursprünglichen geometrischen Gestalt der Struktur an dem Original sowie der geometrischen Gestalt der auf dem Substrat erzeugten Abbildung der Struktur; und

- Regelns der Verzerrung des Originals in Abhängigkeit von einer berechneten Abweichung, so daß die geometrische Gestalt der Abbildung der Struktur auf dem Substrat zur Übereinstimmung mit der ursprünglichen Gestalt der Struktur an dem Original gebracht wird.

11. Ein Projektionsverfahren nach Anspruch 10, in welchem die Abweichungen berechnet werden, indem die vom Beginn der Projektion einer Abbildung an verstrichene Zeit gemessen wird und Abweichungen unter Verwendung der vom Beginn der Projektion einer Abbildung an verstrichenen Zeit sowieeiner gemessenen Beziehung zwischen der optischen Verzerrung des Projektionssystems und der vom Beginn der Projektion einer Abbildung an verstrichenen Zeit berechnet werden.

12. Ein Projektionsverfahren nacn Anspruch 10, in welchem die Abweichungen berechnet werden, indem die Temperatur des Projektionssystems gemessen sowie eine Abweichung unter Verwendung der gemessenen Temperatur und einer gemessenen Beziehung zwischen optischen Verzerrungen des Projektionssystems sowie der Temperatur des Projektionssystems berechnet werden.

13. Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements, das das Projektionsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12 umfaßt und die Erzeugung eines Halbleiter-Bauelements von dem Substrat einschließt.