DE69837483T2

DE69837483T2 - Belichtungsverfahren und Belichtungsapparat

Info

Publication number: DE69837483T2
Application number: DE69837483T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Nikon Corporation NEI; Taro Nikon Corporation OGATA
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2018-07-25
Also published as: WO1999005710A1; KR20010030561A; DE69837483D1; EP1009020B1; EP1009020A4; ATE358888T1; US6492649B1; AU8358198A; KR100564437B1; EP1009020A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsvorrichtung und ein Projektionsbelichtungsverfahren, die zum Belichten eines Musters eines Originals wie z.B. einer Maske oder einer Strichplatte (nachfolgend als Maske bezeichnet) auf ein lichtempfindliches Substrat wie z.B. einen Wafer während eines Fotolithografieprozesses verwendet werden können, der während der Herstellung einer Halbleitervorrichtung wie z.B. einer LSI, einem Bilderfassungselement wie z.B. einer CCD, einem Flüssigkristall-Anzeigeelement oder einer Halbleitervorrichtung wie z.B. einem Dünnfilm-Magnetkopf durchgeführt wird.
STAND DER TECHNIK
Schritt haltend mit der immer höheren Integration, die für Halbleitervorrichtungen erzielt wird, gab es wesentliche Fortschritte auf dem Gebiet der Projektionsbelichtungsvorrichtungen, die während des Fotolithografieprozesses verwendet werden, der bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen entscheidend ist. Das mit einem an einer Projektionsbelichtungsvorrichtung montierten optischen Projektionssystem erzielte Auflösungsvermögen wird durch den relationalen Ausdruck R = k × λ/NA ausgedrückt, weithin als Rayleigh-Formel bekannt. In diesem relationalen Ausdruck stellt R das Auflösungsvermögen des optischen Projektionssystems dar, λ stellt die Wellenlänge des Belichtungslichts dar, NA stellt die numerische Apertur im optischen Projektionssystem dar, und k stellt eine Konstante dar, welche durch prozessbedingte Faktoren und außerdem das Auflösungsvermögen des Resists bestimmt wird.
Das vom optischen Projektionssystem verlangte Auflösungsvermögen, um höhere Integration in der Halbleitervorrichtung zu erhalten, kann erzielt werden, indem die Wellenlänge des Lichts von der Belichtungslichtquelle verkleinert wird oder indem die numerische Apertur im optischen Projektionssystem vergrößert wird, wie der obige relationale Ausdruck anzeigt. Daher gab es unablässige Bemühungen, einen höheren NA-Wert zu erzielen. In den letzten Jahren hat man Belichtungsvorrichtungen praxistauglich gemacht, die einen Krypton-Fluorid-Excimerlaser (KrF-Excimerlaser) mit einer Ausgangswellenlänge von 248 nm als Belichtungslichtquelle mit einer im optischen Projektionssystem erzielten numerischen Apertur von 0,6 oder höher verwenden und die Belichtung von äußerst feinen Mustern von bis hinab zu 0,25 μm ermöglichen.
Ein Argon-Fluorid-Excimerlaser (ArF-Excimerlaser) mit einer Ausgangswellenlänge von 193 nm hat neuerdings viel Aufmerksamkeit als Lichtquelle zum Ersatz des Krypton-Fluorid-Excimerlasers auf sich gezogen. Da man erwartet, dass bei Realisierung einer Belichtungsvorrichtung, die diesen Argon-Fluorid-Excimerlaser als Belichtungslichtquelle verwendet, ultrafeine Bearbeitung bis hinab zu 0,18 μm bis 0,13 μm möglich sein wird, gab es konzentrierte Bemühungen in Forschung und Entwicklung.
Da es gegenwärtig nur zwei Materialien gibt, d.h. synthetisches Quarzglas und Kalziumfluorid (Fluorit), die verwendet werden können, um die Linsen zu bilden, während eine zufriedenstellende Durchlässigkeit im Wellenlängenbereich der Ausgangswellenlänge (193 nm) des Argon-Fluorid-Excimerlasers erzielt wird, gibt es unermüdliche Bemühungen, ein optisches Material zu entwickeln, das ausreichende Durchlässigkeit und ausreichende innere Konsistenz erreicht, um bei diesem Typ von Belichtungsvorrichtung verwendet zu werden. Gegenwärtig erreicht synthetisches Quarzglas eine innere Durchlässigkeit von 0,995/cm oder höher, und Kalziumfluorid hat einen Punkt erreicht, an dem der innere Absorptionsgrad vernachlässigt werden kann.
Auch die Wahl des Materials zur Bildung des Antireflexionsfilms, der auf die Oberfläche des optischen Materials aufgebracht wird, ist äußerst begrenzt verglichen mit dem Bereich von Materialien, aus denen eine Auswahl getroffen werden kann, um einen im Ausgangswellenlängenbereich (248 nm) des Krypton-Fluorid-Excimerlasers verwendeten Antireflexionsfilm zu bilden, und dies beschränkt den Grad der Gestaltungsfreiheit ebenfalls sehr. Doch dank der intensiven Bemühungen in der Entwicklung wird dieses Problem auch überwunden. Gegenwärtig sind die Verlustgrade an den einzelnen Linsenoberflächen (z.B. Verluste durch die Absorption von Licht durch die Beschichtung, Lichtstreuung, Reflexion an der Grenzfläche der Beschichtung und des optischen Materials und Reflexion an der Beschichtungsoberfläche) auf 0,005 oder weniger (Lichtverlust von 0,5 % oder weniger) gesenkt worden.
In kürzeren Wellenlängenbereichen als die Wellenlänge des KrF-Excimerlaserlichts können Feuchtigkeit und organische Stoffe an den Oberflächen der optischen Elemente haften, die die optischen Systeme (optisches Beleuchtungssystem, optisches Projektionssystem) in der Projektionsbelichtungsvorrichtung bilden, was in einer Verminderung der Durchlässigkeit der optischen Systeme resultiert. Dieses Problem kann Gas, das in dem Raum gefangen ist, der von einer Mehrzahl von optischen Elementen eingeschlossen wird, oder Feuchtigkeit und organischen Stoffen zugeschrieben werden, die aus den Innenwänden des Linsentubus oder dergleichen, der die optischen Systeme trägt, erzeugt werden und dann an den Oberflächen der optischen Systeme haften.
17 zeigt die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen in einem optischen System. Die Figur stellt die Durchlässigkeit des optischen Systems dar, welche das Verhältnis der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts zwischen der Laserlichtquelle und der Maske und der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem Wafer darstellt, gemessen über bestimmte Intervalle während kontinuierlicher Einstrahlung von Pulslaserlicht von der Laserlichtquelle während der Laserbestrahlung, und für jeden Messzeitpunkt berechnet wird. Die Figur stellt außerdem eine ähnliche Durchlässigkeit des optischen Systems während einer Zeitspanne dar, in der der Laser gestoppt ist, die durch Laserbestrahlung über geeignete Zeitintervalle erhalten wird und bei jeder Laserbestrahlung berechnet wird. Wie 17 zeigt, wird die Durchlässigkeit nach dem Start der Laserlichtbestrahlung allmählich größer, und wenn eine bestimmte Zeitdauer verstrichen ist, wird ein nahezu gesättigter Zustand erreicht. Dieses Phänomen der allmählichen Wiederherstellung der Durchlässigkeit des optischen Systems ist darauf zurückzuführen, dass Feuchtigkeit und organische Stoffe, die an der Oberfläche des optischen Systems haften, durch die Laserbestrahlung von den Oberflächen des optischen Systems entfernt werden. Aus diesem Grunde ist es vorstellbar, einen Belichtungsbetrieb zu starten, nachdem ein nahezu gesättigter Durchlässigkeitszustand erreicht ist, indem Belichtungslaserlicht über eine bestimmte Zeitspanne vor dem Start der Belichtung ausgestrahlt wird. Dies würde jedoch eine Durchsatzverminderung verursachen. Außerdem würde Oszillation des Lasers über eine lange Zeitspanne vor der Belichtung zu schlechter Haltbarkeit der Laserlichtquelle führen und ist daher ungünstig. Weiterhin ist es schwierig, Belichtungslaserlicht zu jeder Zeit, einschließlich während Austausches des Wafers oder der Maske, kontinuierlich auszustrahlen.
Die EP-A-0 766 144 offenbart eine Belichtungsvorrichtung, welche Veränderungen der Durchlässigkeit mit der Zeit ausgleicht. Es wird eine Vorhersage der Veränderung der Beleuchtungsstärke mit der Zeit während der Belichtung eines Wafers durchgeführt und zur Regelung der Lichtstärke des Beleuchtungslichts während der Belichtung verwendet.
Außerdem offenbart die EP-A-1 014 429 (Art. 54 (3) & (4) EPÜ) eine andere Vorrichtung, bei der die Belichtungsbedingungen während der Belichtung geregelt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Projektionsbelichtungsverfahrens und einer Projektionsbelichtungsvorrichtung zum Halten der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf einem lichtempfindlichen Substrat auf einem Sollwert zu jeder Zeit unabhängig von zeitabhängiger Durchlässigkeit des optischen Systems.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Projektionsbelichtungsverfahrens und einer Projektionsbelichtungsvorrichtung zur Regelung der akkumulierten Lichtmenge (Belichtungsdosis) des Belichtungslichts auf einem lichtempfindlichen Substrat auf einen korrekten Wert, der der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats entspricht, selbst wenn sich die Durchlässigkeiten im optischen Beleuchtungssystem und im optischen Projektionssystem ändern.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Belichtungsverfahren wie in Anspruch 1 beschrieben bereitgestellt. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Belichtungsvorrichtung wie in Anspruch 25 beschrieben bereitgestellt.
Wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird, kann die vorliegende Erfindung in einer Projektionsbelichtungsvorrichtung mit einem optischen System, das ein Bild eines Musters, das mit Belichtungslicht von einer Belichtungslichtquelle beleuchtet wird, mit zeitabhängiger Durchlässigkeit des Belichtungslichts im optischen System auf ein lichtempfindliches Substrat projiziert, und einem Projektionsbelichtungsverfahren verkörpert sein, das in Kombination mit der Projektionsbelichtungsvorrichtung verwendet wird. Die oben beschriebenen Aufgaben werden gelöst durch Messen der Durchlässigkeit des optischen Systems bezüglich Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten, Vorhersagen von zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems auf Basis der so gemessenen Mehrzahl von Durchlässigkeiten und Projizieren des Musters auf das lichtempfindliche Substrat auf Basis der Ergebnisse der Vorhersage.
Es ist günstig, die Durchlässigkeit unter Verwendung des Belichtungslichts von der Belichtungslichtquelle zu messen. Die Mehrzahl von Zeitpunkten, zu denen die Durchlässigkeit gemessen wird, kann ein Zeitpunkt, bevor das Muster auf das lichtempfindliche Substrat projiziert wird, d.h. ein Zeitpunkt, bevor das Licht mit der Wellenlänge, welche im Wesentlichen dieselbe wie jene des Belichtungslichts ist, auf das optische System gestrahlt wird, und ein Zeitpunkt, nachdem das Licht mit der Wellenlänge, welche im Wesentlichen dieselbe wie jene des Belichtungslichts ist, über eine bestimmte Zeitdauer auf das optische System gestrahlt wurde, sein. Alternativ kann die Mehrzahl von Zeitpunkten, zu denen die Durchlässigkeit gemessen wird, einen Zeitpunkt, bevor das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf das lichtempfindliche Substrat projiziert wird, und einen Zeitpunkt, nachdem das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf das lichtempfindliche Substrat projiziert wurde, bilden.
Die Mehrzahl von Zeitpunkten, zu denen die Messung durchgeführt wird, kann zum Beispiel einen Zeitpunkt, bevor das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf ein einzelnes lichtempfindliches Substrat projiziert wird, und einen Zeitpunkt, nachdem das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf das einzelne lichtempfindliche Substrat projiziert wurde, bilden. Alternativ kann die Mehrzahl von Zeitpunkten zur Durchführung der Messung einen Zeitpunkt, bevor das Bild eines vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf eine bestimmte Fläche auf einem lichtempfindlichen Substrat projiziert wird, und einen Zeitpunkt, nachdem das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf die bestimmte Fläche projiziert wurde, umfassen. In diesem Fall kann die Mehrzahl von Zeitpunkten Zeitpunkte vor und nach der auf der Belichtungsfläche eines einzelnen Chips durchgeführten Belichtungsbearbeitung oder Zeitpunkte vor und nach der auf einer einer Belichtung entsprechenden Belichtungsfläche durchgeführten Belichtungsbearbeitung sein.
Wenn das optische System ein optisches Beleuchtungssystem, das ein Muster mit Belichtungslicht beleuchtet, und ein optisches Projektionssystem umfasst, das das Bild des von dem optischen Beleuchtungssystem beleuchteten Musters auf ein lichtempfindliches Substrat projiziert, ist es günstig, die zeitabhängige Durchlässigkeit nur in dem optischen System vorherzusagen, in dem die Durchlässigkeit schwankt.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die Lichtstärke des auf das lichtempfindliche Substrat gestrahlten Belichtungslichts auf Basis von vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen eingestellt werden.
Bei dem Verfahren zur Regelung der akkumulierten Lichtmenge, bei dem das lichtempfindliche Substrat dazu gebracht wird, sich bezüglich des Belichtungslichts von der Maske zum Durchlaufen des optischen Projektionssystems synchron mit der Bewegung der Maske bezüglich des Belichtungslichts während des Prozesses des Ausstrahlens eines Pulsstrahls von Belichtungslicht von einer Belichtungslichtquelle und Projizierens eines auf der Maske ausgebildeten Musters auf das lichtempfindliche Substrat zu bewegen, kann die akkumulierte Lichtmenge des Belichtungslichts auf einen korrekten Wert entsprechend der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats geregelt werden, indem auf Basis der zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen mindestens eine der folgenden Größen eingestellt wird: Lichtstärke des in das lichtempfindliche Substrat eintretenden Belichtungslichts, Breite des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat bezüglich der Bewegungsrichtung, in der sich das lichtempfindliche Substrat bewegt, Bewegungsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Substrats, das sich bezüglich der Bewegungsrichtung bewegt, und Oszillationsfrequenz der Belichtungslichtquelle.
Außerdem wird die vorliegende Erfindung bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung einer Projektionsbelichtungsvorrichtung mit einem optischen System eingeführt, das das Bild eines Musters, das mit Belichtungslicht von einer Belichtungslichtquelle beleuchtet wird, mit zeitabhängiger Durchlässigkeit des Belichtungslichts im optischen System auf ein lichtempfindliches Substrat projiziert. Die oben beschriebenen Aufgaben werden gelöst durch Messen der Durchlässigkeit von Licht mit einer Wellenlänge, die im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts ist, im optischen System zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten, Vorhersagen von zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen im optischen System auf Basis einer Mehrzahl von gemessenen Durchlässigkeiten und Projizieren des Bildes des Musters auf das lichtempfindliche Substrat auf Basis der Ergebnisse der Vorhersage.
Die Projektionsbelichtungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann einen Maskenbeleuchtungsstärkedetektor, der die Beleuchtungsstärke des von einer Belichtungslichtquelle auf eine Maske gestrahlten Belichtungslichts detektiert, einen Substratbeleuchtungsstärkedetektor, der die Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf einem lichtempfindlichen Substrat detektiert, ein Mittel zur Vorhersage, das zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des Belichtungslichts im optischen Projektionssystem vorhersagt, indem es das Verhältnis der durch den Maskenbeleuchtungsstärkedetektor detektierten Beleuchtungsstärke des auf die Maske gestrahlten Belichtungslichts und der durch den Substratbeleuchtungsstärkedetektor detektierten Beleuchtungsstärke des auf das Substrat gestrahlten Belichtungslichts mehrmals berechnet, und eine Regelungsvorrichtung umfassen, die die akkumulierte Lichtmenge des in das lichtempfindliche Substrat eintretenden Belichtungslichts auf Basis der vorhergesagten zeitabhängigen Kenngrößen und des Verhältnisses der zwei Beleuchtungsstärken einstellt.
Wenn die Belichtungslichtquelle aus einer gepulsten Lichtquelle gebildet wird, kann die Regelungsvorrichtung auf Basis der vorhergesagten zeitabhängigen Kenngrößen und des Verhältnisses der zwei Beleuchtungsstärken mindestens eine der Größen Lichtstärke des auf das lichtempfindliche Substrat gestrahlten gepulsten Belichtungslichts und Zahl der Pulse einstellen, um sicherzustellen, dass die akkumulierte Lichtmenge des auf das lichtempfindliche Substrat gestrahlten Belichtungslichts einen korrekten Wert erreicht, der dem Typ des lichtempfindlichen Substrats entspricht.
Das Projektionsbelichtungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schritt, in dem zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des Belichtungslichts in mindestens einem der Systeme optisches Beleuchtungssystem und optisches Projektionssystem vorhergesagt werden, indem das Verhältnis der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts von einer Belichtungslichtquelle und der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf einem lichtempfindlichen Substrat mehrmals berechnet wird, und einen Schritt, in dem mindestens eine der Größen Lichtstärke des in das lichtempfindliche Substrat eintretenden gepulsten Belichtungslichts und Zahl der Pulse auf Basis des Verhältnisses der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts von der Belichtungslichtquelle und der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat und den vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen eingestellt wird.
Die vorliegende Erfindung wird bei einem Belichtungsverfahren eingeführt, das in einer Projektionsbelichtungsvorrichtung durchgeführt wird, die ein optisches Beleuchtungssystem, das eine Maske, auf der ein bestimmtes Muster ausgebildet ist, mit Belichtungslicht von einer Belichtungslichtquelle beleuchtet, und ein optisches Projektionssys tem umfasst, das das Bild des von dem optischen Beleuchtungssystem beleuchteten Musters auf der Maske auf ein lichtempfindliches Substrat projiziert, wobei sich die Durchlässigkeit des Belichtungslichts in mindestens einem der Systeme optisches Beleuchtungssystem und optisches Projektionssystem mit der Zeit ändert. Die vorher beschriebenen Aufgaben werden gelöst durch Einstellen der Lichtstärke des auf das lichtempfindliche Substrat gestrahlten Belichtungslichts auf Basis des Verhältnisses der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts von der Belichtungslichtquelle und der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat und den zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen der Belichtungslicht-Durchlässigkeit in mindestens einem der Systeme optisches Beleuchtungssystem und optisches Projektionssystem. Oder, wenn die Belichtungslichtquelle aus einer gepulsten Lichtquelle gebildet wird, werden die vorher beschriebenen Aufgaben durch Einstellen von mindestens einer der Größen Lichtstärke des in das lichtempfindliche Substrat eintretenden Belichtungslichts und Zahl der Pulse gelöst.
Bei einer Projektionsbelichtungsvorrichtung, bei der sich die Belichtungslicht-Durchlässigkeit nur an ihrem optischen Projektionssystem unter den Systemen optisches Beleuchtungssystem und optisches Projektionssystem mit der Zeit ändert, können die oben beschriebenen Aufgaben gelöst werden durch Einstellen der akkumulierten Lichtmenge des in das lichtempfindliche Substrat eintretenden Belichtungslichts auf Basis des Verhältnisses der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts von der Belichtungslichtquelle und der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat und außerdem auf Basis der zeitabhängigen Kenngrößen der Belichtungslicht-Durchlässigkeit im optischen Projektionssystem.
Wenn sich die Belichtungslicht-Durchlässigkeit auch im optischen Beleuchtungssystem mit der Zeit ändert, können die vorher beschriebenen Aufgaben gelöst werden durch Einstellen der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts von der Belichtungslichtquelle auf Basis der zeitabhängigen Kenngrößen der Belichtungslicht-Durchlässigkeit im ganzen optischen System mit dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Projektionssystem und des Verhältnisses der oben angegebenen Beleuchtungsstärken.
Wenn das Belichtungslicht ein Pulsstrahl ist, kann die akkumulierte Lichtmenge des Belichtungslichts auf einen korrekten Wert geregelt werden, der der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats entspricht, indem mindestens eine der Größen Lichtstärke des in das lichtempfindliche Substrat eintretenden Belichtungslichts und Zahl der Pulsstrahlen des auf einen gegebenen Fleck auf dem lichtempfindlichen Substrat gestrahlten Belichtungslichts eingestellt wird.
Das oben beschriebene Belichtungsverfahren kann bei einer Belichtungsvorrichtung eingeführt werden, die ein Muster auf ein lichtempfindliches Substrat überträgt, indem das Substrat dazu gebracht wird, sich bezüglich des Belichtungslichts von der Maske, das das optische Projektionssystem durchläuft, synchron mit der Bewegung der Maske bezüglich des Belichtungslichts zu bewegen. Bei so einer Belichtungsvorrichtung vom Scan-Typ kann das Belichtungslicht ein Pulsstrahl sein. Wenn das Belichtungslicht ein Pulsstrahl ist, wird die akkumulierte Lichtmenge des Belichtungslichts auf einen korrekten Wert geregelt, der der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats entspricht, indem mindestens eine der folgenden Größen eingestellt wird: Lichtstärke des in das lichtempfindliche Substrat eintretenden Belichtungslichts, Breite des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat bezüglich der Bewegungsrichtung, in der sich das lichtempfindliche Substrat bewegt, Bewegungsgeschwindigkeit, mit der sich das lichtempfindliche Substrat in der Bewegungsrichtung bewegt, und Oszillationsfrequenz der Belichtungslichtquelle.
Wenn das Belichtungslicht Dauerlicht ist, kann entweder die Lichtstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat oder die Länge des Bestrahlungszeitraums eingestellt werden, oder es können beide eingestellt werden. Wenn das Belichtungslicht gepulstes Licht (nachfolgend Pulslicht) ist, kann entweder die Pulslichtstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat oder die Zahl der Pulse eingestellt werden, oder es können beide eingestellt werden. Wenn die Belichtung durch Scannen von Belichtungslicht auf eine Belichtungsfläche auf dem lichtempfindlichen Substrat erzielt wird, die der Musterfläche der Maske entspricht, kann mindestens eine der folgenden Größen eingestellt werden: Lichtstärke des Belichtungslichts, Breite des Belichtungslichts entlang der Scanrichtung, Scangeschwindigkeit des Substrats entlang der Scanrichtung und Oszillationsfrequenz der Lichtquelle.
Wie oben erläutert, wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die auf einem lichtempfindlichen Substrat durchgeführte Belichtung auf Basis von vorhergesagten zeitabhängigen Kenngrößen des Belichtungslichts durchgeführt. Selbst wenn daher die Durchlässigkeit im optischen Beleuchtungssystem oder im optischen Projektions system während eines Belichtungsbetriebs oder während die Vorrichtung in einem gestoppten Zustand ist schwankt, kann das lichtempfindliche Substrat korrekt belichtet werden. Zum Beispiel kann die Beleuchtungsstärke auf dem lichtempfindlichen Substrat auf einen korrekten Wert geregelt werden, oder die akkumulierte Lichtmenge (Belichtungsdosis) des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat kann zu jeder Zeit auf einen korrekten Wert geregelt werden, der der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats entspricht.
Außerdem, selbst wenn die Bedingungen, unter denen das lichtempfindliche Substrat belichtet wird, die Bedingungen, unter denen die Maske beleuchtet wird, und dergleichen geändert werden oder selbst wenn mindestens eine der Größen Intensitätsverteilung des Belichtungslichts auf der Pupillenfläche im optischen Projektionssystem, d.h. die Intensitätsverteilung einer Sekundärlichtquelle innerhalb des optischen Beleuchtungssystems (die Form und Größe), das auf das lichtempfindliche Substrat zu übertragende Muster auf der Maske und die numerische Apertur im optischen Projektionssystem geändert wird, kann das Auftreten von Schwankungen der Belichtungsdosis auf dem lichtempfindlichen Substrat aufgrund von Änderungen, die in den Durchlässigkeiten im optischen Beleuchtungssystem und im optischen Projektionssystem auftreten, verhindert werden, indem die vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen berechnet werden, die den bestimmten Änderungen entsprechen.
Weiterhin können die vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen berechnet werden, indem Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts vor dem tatsächlichen Belichtungsbetrieb ausgestrahlt wird, so dass die vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen gleichzeitig mit optischer Reinigung berechnet werden können, die vor der Belichtungsbearbeitung durchgeführt wird, um eine Durchsatzverminderung zu verhindern.
Überdies wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, bei der eine Halbleitervorrichtung hergestellt wird, indem vorhergesagte zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen berechnet werden und der Belichtungsbetrieb auf Basis der vorhergesagten Kenngrößen geregelt wird, eine Verbesserung in der Produktionsausbeute von Halbleitervorrichtungen erzielt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Beispiels für eine Projektionsbelichtungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt die auf der in 1 gezeigten Revolverplatte ausgebildeten variablen Aperturblenden (d.h. Blenden mit variabler Apertur);
3 zeigt die variablen Aperturblenden in dem an der Pupillenposition des optischen Projektionssystems innerhalb der in 1 gezeigten Projektionsbelichtungsvorrichtung ausgebildeten optischen Beleuchtungssystems;
4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Länge des Belichtungszeitraums und der Durchlässigkeit zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm der Prozedur, durch die ein Muster auf einem Wafer belichtet wird, indem die Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit berechnet wird;
6 ist ein Blockdiagramm des Rückkoppelungssystems, das zum Regeln des Belichtungslichts auf dem Wafer auf einen Sollbeleuchtungsstärkewert verwendet wird;
7 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Länge des Belichtungszeitraums und der Durchlässigkeit zeigt;
8 ist ein Flussdiagramm eines anderen Beispiels für die Prozedur, durch die ein Muster auf einem Wafer belichtet wird, indem die Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit berechnet wird;
9 ist ein Flussdiagramm noch eines anderen Beispiels für die Prozedur, durch die ein Muster auf einem Wafer belichtet wird, indem die Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit berechnet wird;
10 ist ein Flussdiagramm noch eines anderen Beispiels für die Prozedur, durch die ein Muster auf einem Wafer belichtet wird, indem die Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit berechnet wird;
11 ist eine Draufsicht auf eine Strichplatte, die mit einem Bereich versehen ist, in dem eine transparente Fläche zur Messung ausgebildet ist;
12 ist eine erläuternde Ansicht, die zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen zeigt, die sich in Übereinstimmung mit dem Typ der Strichplatte verändern;
13 ist eine erläuternde Ansicht, die zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen in Übereinstimmung mit der Größe der variablen Aperturblende zeigt;
14 ist ein Flussdiagramm der Prozedur, die keinen Teil der Erfindung bildet und durchgeführt wird, um die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen in Übereinstimmung mit den Belichtungsbedingungen im Voraus zu speichern;
15 ist eine erläuternde Ansicht, die die gemessene Durchlässigkeit zeigt, nachdem ein Belichtungsbetrieb, welcher aufgrund von Waferaustausch unterbrochen worden ist, wiederaufgenommen wurde;
16 ist eine erläuternde Ansicht, die die gemessene Durchlässigkeit zeigt, nachdem ein Belichtungsbetrieb, welcher aufgrund von Strichplattenaustausch unterbrochen worden ist, wiederaufgenommen wurde; und
17 ist eine erläuternde Ansicht, die die Durchlässigkeit zeigt, die in Übereinstimmung mit veränderlichen Längen des Belichtungszeitraums schwankt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
(Ausführungsform, in der die Belichtungsbearbeitung durchgeführt wird, indem zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen vorhergesagt werden)
Das Folgende ist eine Erläuterung der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Projektionsbelichtungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, wird Laserlicht, das aus fast parallelem Lichtfluss besteht, von einer ArF-Excimerlaserlichtquelle 1 ausgestrahlt, die Pulslicht mit einer Ausgangswellenlänge von zum Beispiel 193 nm oszillieren lässt, und das Laserlicht wird über einen Verschluss 2 zu einem Lichtdurchlassfenster 3 an einer Haupteinheit der Projektionsbelichtungsvorrichtung geleitet. Der Verschluss 2 schließt den Beleuchtungslichtweg zum Beispiel während eines Austauschs des Wafers oder der Strichplatte, wodurch Selbstoszillation an der Lichtquelle 1 verursacht wird, um Strahlkenngrößen zu stabilisieren (einzustellen), die mindestens eine der Größen Mittenwellenlänge, Wellenlängenbreite und Lichtstärke des Pulslichts umfassen.
Die Haupteinheit der Projektionsbelichtungsvorrichtung ist innerhalb einer Kammer 100 untergebracht und wird geregelt, eine konstante Temperatur zu halten. Das Laserlicht, das durch das Lichtdurchlassfenster 3 hindurchgegangen ist, wird in einem optischen Strahlformungssystem 4 zu Laserlicht geformt, das einen bestimmten Querschnittsumriss erhält, geht durch eines von einer Mehrzahl von ND-Filtern (ND1 in 1) mit voneinander verschiedenen Durchlässigkeiten (Auslöschungsraten) hindurch, die an einer Revolverplatte TP vorgesehen sind, um von einem Reflexionsspiegel 5 reflektiert zu werden, und wird dann zu einer Fliegenaugenlinse 6 geleitet, die einen optischen Integrator bildet. Die Fliegenaugenlinse 6 wird gebildet, indem eine Anzahl von Linsenelementen zusammengepackt werden, wobei zahlreiche Lichtquellenbilder (Sekundärlichtquellen), deren Zahl der Zahl der Linsenelemente entspricht, die die Fliegenaugenlinse 6 bilden, an den Ausstrahlungsoberflächen der Linsenelemente ausgebildet sind.
In dieser Ausführungsform hält die Revolverplatte TP sechs ND-Filter ND1 bis ND6 (in der Figur sind nur ND1 und ND2 gezeigt), und indem die Revolverplatte TP mit einem Motor MT1 rotieren gelassen wird, können die sechs ND-Filter auf eine auswechselbare Weise innerhalb eines optischen Beleuchtungssystems positioniert werden. Eines der sechs ND-Filter wird in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit des Resists auf dem Wafer 25, der Inkonsistenz der Oszillationsintensität der Lichtquelle 1, der Regelungsgenauigkeit der auf dem Wafer 25 realisierten Belichtungsdosis und dergleichen ausgewählt. Außerdem wird ein passendes ND-Filter in Übereinstimmung mit der Zahl der Pulsstrahlen (der Zahl der Belichtungspulse) ausgewählt, die während des Prozesses der Scanbelichtung auf einen gegebenen Punkt auf dem Wafer 25 zu strahlen sind. Die Zahl der Belichtungspulse in diesem Zusammenhang bezieht sich auf die Zahl der Pulsstrahlen, die auf einen gegebenen Punkt auf dem Wafer 25 gestrahlt werden, während der Punkt eine Fläche, die mit einer Beleuchtungsfläche auf einer Strichplatte 16 konjugiert ist, die durch eine variable Bildfeldblende (d.h. Blende mit variablem Bildfeld) 12 bezüglich eines optischen Projektionssystems 23 definiert wird (d.h. eine Fläche, auf die ein Bild eines innerhalb der Beleuchtungsfläche vorhandenen Teils des Musters an der Strichplatte 16 projiziert wird), entlang seiner Scanrichtung überquert.
Statt der Revolverplatte TP in 1 können zwei einander gegenüberliegende Platten vorgesehen werden, die jeweils eine Mehrzahl von Schlitzen haben, um die Lichtstärke des Pulslichts einzustellen, indem die zwei Platten relativ zueinander entlang der Richtung bewegt werden, in der die Schlitze ausgebildet sind.
Die Lichtquelle 1 lässt als Antwort auf einen von einer Lichtquellen-Steuerschaltung 45 (siehe 6) gesendeten Triggerpuls Pulslicht oszillieren, und die Lichtquellen-Steuerschaltung 45 stellt die an die Lichtquelle 1 angelegte Spannung (Ladespannung) ein, um die Lichtstärke des Pulslichts von der Lichtquelle 1 einzustellen. Man beachte, dass die Lichtquellen-Steuerschaltung 45 die Lichtquelle 1 als Antwort auf Befehle von einem Hauptsteuergerät (Steuerschaltung) 40 steuert, das eine Gesamtsteuerung der ganzen Projektionsbelichtungsvorrichtung durchführt.
In der Ausführungsform kann die Lichtstärke des Pulslichts auf der Strichplatte 16, d.h. auf dem Wafer 25, eingestellt werden durch Einstellung der Oszillationsintensität an der Lichtquelle 1, durchgeführt durch die Lichtquellen-Steuerschaltung 45, und/oder durch Einstellung der Durchlässigkeit (Auslöschungsrate) des Pulslichts, durchgeführt an der Revolverplatte TP.
In der Ausführungsform wird der Spiegel 5 mittels eines Motors MT2 rotieren (oszillieren) gelassen, während der Wafer 5 unter Verwendung des Bildes des Musters an der Strichplatte 16 belichtet wird, indem die Strichplatte 16 und der Wafer 25 dazu gebracht werden, sich synchron miteinander zu bewegen, wie zum Beispiel in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. H7-142354 offenbart. Daher bewegen sich während der Scanbelichtung Interferenzstreifen wie z.B. Speklen innerhalb der durch die variable Bildfeldblende 12 definierten Beleuchtungsfläche auf der Strichplatte 16, um fast Konsistenz in der Verteilung der akkumulierten Lichtmenge des Pulslichts auf dem Wafer 25 zu erzielen. In diesem Zeitpunkt werden die Interferenzstreifen mindestens einmal bewegt, während ein Punkt auf der Strichplatte 16 die Beleuchtungsfläche entlang der Scanrichtung überquert. Außerdem ist es günstig, den Reflexionsspiegel 5 oszillieren zu lassen, so dass sich die Interferenzstreifen entlang der Scanrichtung und außerdem bezüglich der Richtung senkrecht zur Scanrichtung der Strichplatte 16 innerhalb der Beleuchtungsfläche bewegen. Beim Bewegen der Interferenzstreifen entlang der Scanrichtung innerhalb der Beleuchtungsfläche sollte der Winkel, über den der Reflexionsspiegel 5 zwischen Pulslichtausstrahlungen geschwenkt wird, d.h. die Strecke, über die die Interferenzstreifen bewegt werden, unter Berücksichtigung der Strecke bestimmt werden, über die sich die Strichplatte 16 zwischen den Pulslichtausstrahlungen bewegt, so dass sich die Positionsbeziehung zwischen dem einen Punkt auf der Strichplatte 16 und den Interferenzstreifen ändert, während ein Punkt die Beleuchtungsfläche überquert.
Während in dieser Ausführungsform eine (Zahlwort) Fliegenaugenlinse 6 vorgesehen ist, kann eine Fliegenaugenlinse, die einen zweiten optischen Integrator bildet, zwischen dem Reflexionsspiegel 5 und der Revolverplatte TP vorgesehen werden, wie zum Beispiel in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. H1-259533 offenbart. Alternativ kann ein stabförmiges optisches Bauteil, das innere Reflexion erzielt, an Stelle der Fliegenaugenlinse als optischer Integrator verwendet werden.
Wie später im Detail beschrieben, wird an den Positionen, an denen die zahlreichen Sekundärlichtquellen durch die Fliegenaugenlinse 6 ausgebildet werden, eine Revolverplatte 7 vorgesehen, die eine Mehrzahl von Aperturblenden 7a bis 7h mit voneinander verschiedenen Formen und/oder voneinander verschiedenen Größen aufweist. Die Revolverplatte 7, welche von einem Motor 8 zur Drehung angetrieben wird, wird in den optischen Weg des optischen Beleuchtungssystems eingefügt, wobei eine (Zahlwort) Aperturblende in Übereinstimmung mit dem auf den Wafer 25 zu übertragenden Muster an der Strichplatte 16 ausgewählt wird. Die Revolverplatte 7 und der Motor 8 bilden eine variable Aperturblendenvorrichtung des Beleuchtungssystems.
Die Lichtstrahlen von den zahlreichen durch die Fliegenaugenlinse 6 ausgebildeten Sekundärlichtquellen werden dann durch einen Strahlteiler 9 auf zwei Lichtwege verzweigt, nachdem sie durch die variable Aperturblende an der Revolverplatte 7 hindurchgegangen sind, und das reflektierte Licht wird zu einem Integratorsensor (fotoelektrischer Detektor) 10 geleitet, wo die Beleuchtungsstärke des Beleuchtungslichts detektiert wird. Ein Signal, das der detektierten Beleuchtungsstärke entspricht, wird in die Steuerschaltung 40 eingegeben. Das durchgelassene Licht andererseits durchläuft eine Relaislinse 11, die variable Bildfeldblende 12, die eine rechteckige Öffnung definiert, und eine Relaislinse 13, um an einem Reflexionsspiegel 14 reflektiert zu werden, und wird dann in einem optischen Kondensersystem 15 gebündelt, das aus einem optischen Brechungselement wie z.B. einer Mehrzahl von Linsen gebildet wird. Somit wird auf eine überlagerte Weise fast konsistente Beleuchtung der durch die Öffnung an der variablen Bildfeldblende 12 definierten Beleuchtungsfläche auf der Strichplatte 16 erzielt. Durch das optische Projektionssystem 23 wird dann das Bild des Schaltungsmusters auf der Strichplatte 16 auf dem Wafer 25 ausgebildet, und das auf den Wafer 25 aufgebrachte Resist wird belichtet, wodurch das Schaltungsmuster auf den Wafer 25 übertragen wird.
Die durch die variable Bildfeldblende 12 definierte Beleuchtungsfläche auf der Strichplatte 16 wird so eingestellt, dass sie eine Breite entlang der Richtung, in der die Strichplatte 16 gescannt wird, die kleiner als die Breite der Musterfläche ist, und eine Breite entlang der Richtung senkrecht zur Scanrichtung, die größer als die Breite der Musterfläche ist, hat. Außerdem erstreckt sich die Beleuchtungsfläche innerhalb des kreisförmigen Bildfeldes im optischen Projektionssystem 23 entlang ihres Durchmessers um eine optische Achse AX des optischen Projektionssystems 23.
Durch Bewegen von mindestens einem der Flügel, die die variable Bildfeldblende 12 bilden, mit dem Motor MT3 kann die Form und Größe der rechteckigen Öffnung an der variablen Bildfeldblende 12 verändert werden. Insbesondere wird durch Ändern der Breite der rechteckigen Öffnung in der Richtung der kurzen Seite die Breite der Beleuchtungsfläche entlang der Scanrichtung auf der Strichplatte 16 geändert, was es ermöglicht, die akkumulierte Lichtmenge (Belichtungsdosis) einer Mehrzahl von durch Scanbelichtung auf einen Punkt auf dem Wafer gestrahlten Pulsstrahlen einzustellen, da die Zahl der auf den Punkt gestrahlten Pulsstrahlen, während er die rechteckige Fläche, die mit der Beleuchtungsfläche auf der Strichplatte 16 konjugiert ist, bezüglich des optischen Projektionssystems 23 entlang der Scanrichtung überquert, geändert wird.
Wie oben erläutert, kann in der Ausführungsform die Oszillationsfrequenz an der Lichtquelle 1 durch einen von der Lichtquellen-Steuerschaltung 45 gesendeten Triggerpuls geändert werden, und daher kann die akkumulierte Lichtmenge einer Mehrzahl von während der Scanbelichtung auf einen Punkt auf dem Wafer 25 gestrahlten Pulsstrahlen eingestellt werden. Und indem auch die Scangeschwindigkeit geändert wird, mit der der Wafer 25 (und die Strichplatte 16) gescannt wird, kann die akkumulierte Licht menge der Mehrzahl von während der Scanbelichtung auf einen Punkt auf dem Wafer 25 gestrahlten Pulsstrahlen eingestellt werden, da die Zahl der auf den Fleck gestrahlten Pulsstrahlen, während er die Projektionsfläche, die mit der Beleuchtungsfläche auf der Strichplatte 16 konjugiert ist, entlang der Scanrichtung überquert, in Übereinstimmung mit Änderungen der Oszillationsfrequenz oder der Scangeschwindigkeit geändert wird, wie oben erläutert.
Bei einer Projektionsbelichtungsvorrichtung vom Scan-Typ wird die Lichtstärke des Pulslichts auf dem Wafer 25 und/oder die Zahl der während der Scanbelichtung auf die einzelnen Punkte auf dem Wafer 25 gestrahlten Pulsstrahlen eingestellt, um die akkumulierte Lichtmenge (Belichtungsdosis) der Mehrzahl von auf einen jeden Punkt innerhalb einer Fläche des Wafers 25, die mit dem Bild des Musters an der Strichplatte 16 belichtet wird, gestrahlten Pulsstrahlen auf einen korrekten Wert zu regeln, der der Empfindlichkeit des Fotoresists auf dem Wafer 25 entspricht.
Wie oben erläutert, können die Oszillationsintensität an der Lichtquelle 1 und die Durchlässigkeit (Auslöschungsrate) des Pulslichts in der Ausführungsform unabhängig voneinander geändert werden, und indem die Oszillationsintensität und/oder die Durchlässigkeit geändert wird, kann die Lichtstärke des Pulslichts auf dem Wafer 25 eingestellt werden, um Optimierung der Belichtungsdosis zu erzielen. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann Optimierung der Belichtungsdosis erzielt werden, indem die Zahl der auf jeden Punkt auf dem Wafer 25 gestrahlten Pulsstrahlen eingestellt wird, statt Belichtungsdosisoptimierung durch Einstellung der Pulslichtstärke zu erzielen, wie oben beschrieben. Mit anderen Worten, in der Ausführungsform können die Breite der Öffnung an der variablen Bildfeldblende 12, d.h. die Breite des Pulslichts auf dem Wafer 25 (entspricht der vorher erläuterten Projektionsfläche) entlang der Scanrichtung, die Oszillationsfrequenz an der Lichtquelle 1 und die Scangeschwindigkeit, mit der der Wafer 25 gescannt wird, unabhängig geändert werden, und indem mindestens eine der Größen Pulslichtbreite, Oszillationsfrequenz und Scangeschwindigkeit eingestellt wird, kann die Zahl der auf jeden Punkt auf dem Wafer 25 gestrahlten Pulsstrahlen eingestellt werden. Es ist klar, dass Optimierung der Belichtungsdosis erzielt werden kann, indem sowohl die Lichtstärke des Pulslichts auf dem Wafer 25 als auch die Zahl der auf jeden Punkt auf dem Wafer 25 gestrahlten Pulsstrahlen eingestellt wird.
Und zwar kann in der Ausführungsform durch Einstellen mindestens einer der Größen Oszillationsfrequenz an der Lichtquelle, Durchlässigkeit des Pulslichts (Auslöschungsrate), Pulslichtbreite auf dem Wafer 25, Oszillationsfrequenz an der Lichtquelle 1 und Scangeschwindigkeit, mit der der Wafer 25 gescannt wird, die Belichtungsdosis an jedem Punkt auf dem Wafer 25 auf einen korrekten Wert eingestellt werden oder kann die Regelungsgenauigkeit der Belichtungsdosis innerhalb eines verlangten Genauigkeitsbereichs (z.B. ± 1 bis 2 %) eingestellt werden.
Das ganze optische Projektionssystem 23 in der Ausführungsform besteht aus optischen Elementen wie z.B. Brechungslinsen, und eine Aperturblende Ep ist an einer Position vorgesehen, an der sich die Pupille (Eintrittpupille) des optischen Projektionssystem 23 befindet. Diese Aperturblende Ep kann aus einem Mechanismus gebildet werden, der seine Größe ändern kann, so dass die numerische Apertur im optischen Projektionssystem verändert werden kann, und in so einem Fall werden die Aperturblende Ep im optischen Projektionssystem und die variablen Aperturblenden Ep im optischen Beleuchtungssystem an Positionen vorgesehen, die optisch miteinander konjugiert sind.
Die Strichplatte 16 wird durch einen Strichplattenhalter 17 sicher an einem Strichplattengestell 18 festgehalten. Das Strichplattengestell 18 ist auf einer Basis 22 angeordnet, um eine Linearbewegung entlang einer Ebene senkrecht zu dem Blatt, auf dem 1 dargeboten wird, zu vollführen. Ein Spiegel 21 ist am Strichplattenhalter 17 angeordnet, und Laserlicht von einem Laserinterferometer 20 wird vom Spiegel 21 reflektiert und tritt in das Laserinterferometer 20 ein, welches dann die Position des Strichplattengestells 18 misst. Diese Positionsinformationen werden in die Steuerschaltung 40 eingegeben, und auf Basis der Positionsinformationen steuert die Steuerschaltung 40 einen Strichplattengestell-Antriebsmotor 19 an, um die Position der Strichplatte 16 und die Geschwindigkeit der Strichplatte 16 während eines Scanbelichtungsbetriebs zu steuern.
Der Wafer 25 wird durch einen Waferhalter 26 sicher an einem Wafergestell 27 festgehalten. Das Wafergestell 27 vollführt eine Linearbewegung entlang einer Ebene senkrecht zu dem Blatt, auf dem 1 dargeboten wird. Ein Spiegel 31 ist am Wafergestell 27 angeordnet, und Laserlicht von einem Laserinterferometer 30 wird vom Spiegel 31 reflektiert und tritt in das Laserinterferometer 30 ein, welches dann die Position des Wafergestells 27 misst. Diese Positionsinformationen werden in die Steuerschaltung 40 eingegeben, und auf Basis der Positionsinformationen steuert die Steuerschaltung 40 einen Wafergestell-Antriebsmotor 29 an, um die Position des Wafers 25 und die Geschwindigkeit des Wafers 25 während eines Scanbetriebs zu steuern. Ein Beleuchtungsstärkesensor (fotoelektrischer Detektor) 28 ist auf dem Wafergestell 27 angeordnet, um die Beleuchtungsstärke des auf den Wafer 25 gestrahlten Belichtungslichts zu detektieren. Das Erfassungssignal vom Beleuchtungsstärkesensor 28 wird in die Steuerschaltung 40 eingegeben.
Bei der Projektionsbelichtungsvorrichtung in der Ausführungsform wird das optische Beleuchtungssystem in einer Inertgasatmosphäre wie z.B. Stickstoffgas angeordnet. Aus diesem Grunde werden eine Inertgaszufuhrvorrichtung, die dem Gehäuse (nicht gezeigt) des optischen Beleuchtungssystems Inertgas zuführt, und eine Inertgasablassvorrichtung vorgesehen, die verunreinigtes Inertgas aus dem Gehäuse entlässt, wie zum Beispiel in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. H6-260385 offenbart. Außerdem wird Inertgas wie z.B. Stickstoffgas einer Mehrzahl von Räumen zugeführt, die zwischen der Mehrzahl von optischen Bauteilen ausgebildet sind, die das optische Projektionssystem 23 bilden, und verunreinigtes Inertgas wird aus der Mehrzahl von Räumen entlassen. Um dies zu erreichen, werden eine Inertgaszufuhrvorrichtung 41 und eine Inertgasablassvorrichtung 42 vorgesehen, wobei die Gaszufuhrvorrichtung 41 Inertgas wie z.B. trockenen Stickstoff über ein Rohr 43 in das optische Projektionssystem 23 einleitet und die Ablassvorrichtung 42 das Gas innerhalb des optischen Projektionssystems 23 über ein Rohr 44 entlässt. Man beachte, dass die Inertgasverwendung in der Projektionsbelichtungsvorrichtung nicht Stickstoff sein muss, und es kann eine Auswahl aus Gasen einschließlich Helium und Argon getroffen werden.
Als nächstes wird die variable Aperturblendenvorrichtung erläutert, die die numerische Apertur im optischen Beleuchtungssystem (d.h. die Form und die Größe der Sekundärlichtquelle) in der Projektionsbelichtungsvorrichtung ändert. Wie in 1 gezeigt, wenn die numerische Apertur im optischen Beleuchtungssystem, welche durch einen Hauptlichtstrahl Ri parallel zur optischen Achse AX vom äußersten Rand (äußerster Durchmesser) der in den Lichtweg des optischen Beleuchtungssystems an der Revolverplatte 7 eingefügten Aperturblende bestimmt wird, durch NAi (= sin θi) dargestellt wird und die numerische Apertur im optischen Projektionssystem 23 in Richtung auf das optische Beleuchtungssystem, die durch einen Hauptlichtstrahl Ro parallel zur optischen Achse AX vom äußersten Rand (äußerster Durchmesser) der Aperturblende Ep des optischen Projektionssystems 23 bestimmt wird, durch NAo (= sin θ0) dargestellt wird, ist der Wert von σ als ein Kohärenzfaktor wie folgt definiert. σ = NAi/NAo (1)
Da die Aperturblende Ep, die an der Position vorgesehen ist, an der sich die Pupille (Eintrittpupille) des optischen Projektionssystems 23 befindet, und die variablen Aperturblenden an der Revolverplatte 7 des optischen Beleuchtungssystems optisch konjugiert sind und das Bild der variablen Aperturblende (Bild der Sekundärlichtquelle) an der Pupille des optischen Projektionssystems 23 ausgebildet wird, kann der Wert von σ als der maximale Kohärenzfaktor wie folgt definiert werden, wobei D7 den Durchmesser des Bildes der variablen Aperturblende darstellt und D23 den Durchmesser der Aperturblende Ep im optischen Projektionssystem 23 darstellt. σ = D7/D23 (2)
Normalerweise wird der Wert σ in der Projektionsbelichtungsvorrichtung während des Fotolithografieprozesses innerhalb eines Bereichs von 0,3 bis 0,8 eingestellt. In der Ausführungsform ist die in 1 gezeigte Revolverplatte 7 mit einer Mehrzahl von in 2 gezeigten Aperturblenden 7a bis 7h versehen, und eine der Aperturblenden wird passend zu einem bestimmten Verwendungszweck ausgewählt, wie später im Detail beschrieben wird.
Wie in 2 gezeigt, sind acht Aperturblenden 7a bis 7h an der Revolverplatte 7 ausgebildet, die aus einem transparenten Substrat wie z. B. Quarz gebildet ist. Die fünf Aperturblenden 7a und 7e bis 7h haben runde Öffnungen und werden verwendet, um den Wert σ zwangsweise zu ändern, wobei die drei Aperturblenden 7e, 7f und 7g während eines tatsächlichen Belichtungsbetriebs verwendet werden und die übrigen beiden Aperturblenden 7a und 7h während eines optischen Reinigungsbetriebs verwendet werden. Optische Reinigung ist ein Prozess, bei dem Verunreinigungen wie z.B. Feuchtigkeit und organische Stoffe, die an den Linsenoberflächen haften, durch Laserbestrahlung von den Linsenoberflächen entfernt werden, um die Durchlässigkeit zu verbessern.
Die drei Aperturblenden 7e, 7f und 7g mit modifizierten Öffnungen sind zur Verwendung während eines Belichtungsbetriebs vorgesehen, um das Auflösungsvermögen (Schärfentiefe) des optischen Projektionssystems 23 zu verbessern. Die Aperturblenden 7c und 7d haben jeweils eine Ringbandöffnung, und das Ringbandverhältnis (das Verhältnis des Innendurchmessers und des Außendurchmessers der Ringbandöffnung) der einen ist vom Ringbandverhältnis der anderen verschieden. Die übrige Aperturblende 7b hat vier dezentrierte Öffnungen, die vorgesehen sind, um vier dezentrierte Sekundärlichtquellen auszubilden.
Die Revolverplatte 7 mit den acht Aperturblenden 7a bis 7h wird durch den in 1 gezeigten Motor 8 gedreht, so dass eine unter den acht Aperturblenden, d.h. die Aperturblende mit der gewünschten Aperturöffnungsform, angrenzend an die Austrittsfläche der Fliegenaugenlinse 6 positioniert wird. Mit anderen Worten, sie wird in die Brennebene auf der Austrittseite gesetzt, wo durch die Fliegenaugenlinse 6 Sekundärlichtquellen ausgebildet werden. Der Antrieb des Motors 8 wird durch die Steuerschaltung 40 gesteuert.
3 zeigt die Bilder der Aperturblenden 7a und 7e bis 7h mit runden Öffnungen in verschiedenen Größen, die auf der Aperturblende Ep innerhalb des optischen Projektionssystems 23 ausgebildet sind. Jede Aperturblende wird nun in (1) bis (5) unten im Detail erläutert.

(1) Wenn die Aperturblende 7e mit der kleinsten runden Öffnung auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt wird, ist die numerische Apertur NAi im optischen Beleuchtungssystem am kleinsten, und in diesem Zeitpunkt wird das Bild der Aperturblende 7e mit einem Öffnungsdurchmesser D7e innerhalb der Aperturblende Ep mit einem Öffnungsdurchmesser D23a ausgebildet, wobei der Wert σ auf 0,4 eingestellt ist. Mit anderen Worten, es wird eine Beziehung erreicht, wodurch σ = D7e/D23a = NAi/NAo = 0,4. Wird daher die Aperturblende 7e auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt, so kann das Muster an der Strichplatte 16 auf den Wafer 25 übertragen werden, wobei der Wert σ auf 0,4 eingestellt ist.
(2) Wenn die Aperturblende 7f mit einer runden Öffnung größer als jene der Aperturblende 7e auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt wird, wird die numerische Apertur NAi im optischen Beleuchtungssystem größer als jene, wenn die Aperturblende 7e auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt ist. In diesem Zeitpunkt wird das Bild der Aperturblende 7f mit dem Öffnungsdurchmesser D7f innerhalb der Aperturblende Ep mit einem Öffnungsdurchmesser D23a ausgebildet, wobei der Wert σ auf 0,6 eingestellt ist. Mit anderen Worten, es wird eine Beziehung erreicht, wodurch σ = D7f/D23a = NAi/NAo = 0,6. Wird daher die Aperturblende 7f auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt, so kann das Muster an der Strichplatte 16 auf den Wafer 25 übertragen werden, wobei der Wert σ auf 0,6 eingestellt ist.
(3) Wenn die Aperturblende 7g mit einer runden Öffnung größer als jene der Aperturblende 7f auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt wird, wird die numerische Apertur NAi im optischen Beleuchtungssystem größer als jene, wenn die Aperturblende 7f auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt ist. In diesem Zeitpunkt wird das Bild der Aperturblende 7g mit dem Öffnungsdurchmesser D7g innerhalb der Aperturblende Ep mit einem Öffnungsdurchmesser D23a ausgebildet, wobei der Wert σ auf 0,8 eingestellt ist. Mit anderen Worten, es wird eine Beziehung erreicht, wodurch σ = D7g/D23a = NAi/NAo = 0,8. Wird daher die Aperturblende 7g auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt, so kann das Muster an der Strichplatte 16 auf den Wafer 25 übertragen werden, wobei der Wert σ auf 0,8 eingestellt ist.
(4) Wenn die Aperturblende 7h mit einer runden Öffnung größer als jene der Aperturblende 7g auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt wird, wird die numerische Apertur NAi im optischen Beleuchtungssystem größer als jene, wenn die Aperturblende 7g auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt ist. In diesem Zeitpunkt wird das Bild der Aperturblende 7h mit dem Öffnungsdurchmesser D7h, der gleich dem Öffnungsdurchmesser D23a der Aperturblende Ep ist, ausgebildet, wobei der Wert σ auf 1,0 eingestellt ist. Mit anderen Worten, es wird eine Beziehung erreicht, wodurch σ = D7h/D23a = NAi/NAo = 1,0. Wird daher die Aperturblende 7h auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt, so kann der Beleuchtungslichtfluss über die wirksamen Durchmesser der optischen Elemente, die das optische Kondensersystem 15 im optischen Beleuchtungssystem bilden, über die wirksamen Durchmesser der optischen Elemente, die das optische Projektionssystem 23 bilden, und sogar über Flächen weit jenseits der wirksamen Durchmesser dieser optischen Elemente geführt werden. Daher können Feuchtigkeit, organische Stoffe und dergleichen, die an den Oberflächen dieser optischen Elemente haften, durch die durch den Belichtungsbeleuchtungslichtfluss erzielte Reinigungswirkung beseitigt werden.
(5) Wenn die Aperturblende 7a mit einer runden Öffnung größer als jene der Aperturblende 7h auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt wird, wird die numerische Apertur NAi im optischen Beleuchtungssystem größer als jene, wenn die Aperturblende 7h auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt ist. In diesem Zeitpunkt wird das Bild der Aperturblende 7a mit dem Öffnungsdurchmesser D7a ausgebildet, um die Aperturblende Ep mit dem Öffnungsdurchmesser D23a zu enthalten, wobei der Wert σ auf 1,2 eingestellt ist. Mit anderen Worten, es wird eine Beziehung erreicht, wodurch σ = D7a/D23a = NAi/NAo = 1,2. Wird daher die Aperturblende 7a auf den Beleuchtungslichtweg gesetzt, so kann der Beleuchtungslichtfluss weit jenseits der wirksamen Durchmesser der optischen Elemente und auch über die wirksamen Durchmesser der optischen Elemente, die das optische Kondensersystem 15 im optischen Beleuchtungssystem bilden, und über die wirksamen Durchmesser der optischen Elemente wie z.B. Linsen, die das optische Projektionssystem 23 bilden, zu den Linsenperipherien überführt werden. Daher kann der Vorteil der optischen Reinigung von Feuchtigkeit, organischen Stoffen und dergleichen, die an den Oberflächen dieser optischen Elemente haften, vollständig verwirklicht werden.

Es wird der in der Ausführungsform erzielte Betrieb erläutert. Wie in 1 gezeigt, wird zuerst Inertgas wie z.B. trockener Stickstoff von der Inertgaszufuhrvorrichtung 41 über das Rohr 43 in das optische Projektionssystem 23 eingeleitet, und wenn das optische Projektionssystem vollständig mit Inertgas gefüllt ist, wird das Gas im optischen Projektionssystem 23 durch die Ablassvorrichtung 42 über das Rohr 44 nach außen entlassen. Der gesamte Lichtweg, den das Belichtungslicht im optischen Beleuchtungssystem durchläuft, ist ebenfalls so gestaltet, dass er einen abgedichteten Aufbau wie im optischen Projektionssystem 23 hat, und auf eine ähnliche Weise wird ebenso Inertgas wie z. B. trockener Stickstoff zugeführt und in das optische Beleuchtungssystem geladen und wird das Gas innerhalb des optischen Beleuchtungssystems durch eine Ablassvorrichtung entlassen.
Es ist günstig, die Atmosphäre zwischen optischen Elementen wie z.B. Linsenkammerelementen jederzeit in einem trockenen, sauberen Zustand zu halten, indem die Gaszufuhrvorrichtung 41 und die Ablassvorrichtung 42 während der Belichtung betrieben werden. Doch können die Gaszufuhrvorrichtung 41 und die Ablassvorrichtung 42 nach Austausch des Gases in den zwischen den optischen Elementen ausgebildeten Räumen wie z.B. Linsenkammern vor dem Belichtungsbetrieb gestoppt werden. Dasselbe Prinzip gilt bezüglich des optischen Beleuchtungssystems.
Als Nächstes wird unter Verwendung eines Strichplatten-Lademechanismus (nicht gezeigt) die Strichplatte 16, auf der ein zu übertragendes Muster gezeichnet ist, zugeführt und auf das Strichplattengestell 18 gesetzt. In diesem Zeitpunkt wird die Position der Strichplatte 16 mit einem Strichplatten-Ausrichtungssystem (nicht gezeigt) gemessen, und die Strichplatte 16 wird auf Basis der Ergebnisse der Messung mit einer Strichplatten-Positionssteuerschaltung (nicht gezeigt) an eine bestimmte Position gesetzt.
Vor dem Start des Belichtungsbetriebs wird eine Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit im optischen Projektionssystem 23 (zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen) berechnet, wie durch C1 in 4 angezeigt. 4 ist ein Graph, wobei die horizontale Achse die Belichtungszeit darstellt und die vertikale Achse die Durchlässigkeit darstellt. Die Durchlässigkeit in 4 ist die Durchlässigkeit in dem optischen System, das sich von einem Halbspiegel 9, der das Belichtungslicht zu einem Integratorsensor 10 abzweigt, zur Waferoberfläche erstreckt (nachfolgend wird dieses optische System als das optische Durchlässigkeitsmesssystem bezeichnet).
Zuerst wird eine Leerlaufausstrahlung von zum Beispiel 20.000 Pulsen durchgeführt, indem die Laserlichtquelle 1 angesteuert wird, nachdem der Beleuchtungsstärkesensor 28 auf der optischen Achse des optischen Projektionssystems 23 positioniert worden ist. Die Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts kann zum Beispiel synchron mit dem ersten Puls am Integratorsensor 10 und am Beleuchtungsstärkesensor 28 gemessen werden. Danach wird das Verhältnis LW/LI des Ausgangssignals LI vom Integratorsensor 10 und des Ausgangssignals LW vom Beleuchtungsstärkesensor 28 berechnet. Dieses Verhältnis stellt die Durchlässigkeit P0 beim Belichtungsstart in 4 dar. Als Nächstes kann die Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts zum Beispiel synchron mit dem 20.001ten Puls am Integratorsensor 10 und am Beleuchtungsstärkesensor 28 gemessen werden. Danach wird das Verhältnis LW/LI des Ausgangssignals LI vom Integratorsensor 10 und des Ausgangssignals LW vom Beleuchtungsstärkesensor 28 berechnet. Das Verhältnis stellt die Durchlässigkeit P1 im Belichtungszeitpunkt t1 in 4 dar.
Durch die Selbstreinigungswirkung, die durch die Leerlaufausstrahlung von Laserpul sen erzielt wird, werden Feuchtigkeit und organische Stoffe, die an den Oberflächen des optischen Durchlässigkeitsmesssystems haften, das das optische Projektionssystem 23 enthält, von den Linsenoberflächen entfernt, und als Folge verbessert sich die Durchlässigkeit des optischen Durchlässigkeitsmesssystems und erreicht P1 > P0. Durch Verbinden dieser zwei Durchlässigkeiten P0 und P1 mit einer Linie erhält man eine extrapolierte Vorhersagelinie C1 der zeitabhängigen Durchlässigkeit.
5 ist ein Flussdiagramm der Prozedur, durch die eine Belichtung durchgeführt wird, während eine Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen berechnet wird. Im Schritt S1 werden die variable Aperturblende im optischen Beleuchtungssystem, der Strichplattentyp und die numerische Apertur NA im optischen Projektionssystem bestimmt und eingegeben. Auf Basis der eingegebenen Daten wird die Revolverplatte 7 vom Motor 8 zur Drehung angetrieben, die Aperturblende, die eine Sekundärlichtquelle mit einer entsprechenden Form und Größe bildet, wird in den Belichtungslichtweg eingefügt, und die numerische Apertur NA im optischen Projektionssystem 23 wird durch die Aperturblende Ep eingestellt. Außerdem wird die Strichplatte 16, die ausgewählt worden ist, aus der Strichplattensammlung geholt und auf das Strichplattengestell 18 gesetzt.
Im Schritt S2 wird das Wafergestell 27 bewegt, um den Beleuchtungsstärkesensor 28 auf der optischen Achse des optischen Projektionssystems 23 zu positionieren. Im Schritt S3 wird die Laserlichtquelle 1 angesteuert, Laserlicht auszustrahlen (Leerlaufausstrahlung), die Beleuchtungsstärke LI des vom Spiegel 9 reflektierten Belichtungslichts wird durch den Integratorsensor 10 detektiert, und die Beleuchtungsstärke LW des Belichtungslichts auf dem Wafergestell 27 wird durch den Beleuchtungsstärkesensor 28 detektiert. Im Schritt S4 werden die Ergebnisse dieser Erfassungen als erste detektierte Beleuchtungsstärken in Speicher gespeichert. Wird im Schritt S5 entschieden, dass die Leerlaufausstrahlung von 20.000 Pulsen vollendet worden ist, geht der Betrieb zum Schritt S6 weiter. Im Schritt S6 wird der 20.001te Puls des Pulslasers ausgestrahlt, die Beleuchtungsstärke LI des vom Spiegel 9 reflektierten Belichtungslichts wird durch den Integratorsensor 10 detektiert, und die Beleuchtungsstärke LW des Belichtungslichts am Wafergestell 27 wird durch den Beleuchtungsstärkesensor 28 detektiert. Im Schritt S7 werden die Ergebnisse dieser Erfassungen als die letzten detektierten Beleuchtungsstärken der Leerlaufausstrahlung in Speicher gespeichert.
Im Schritt S8 wird dann die Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit auf Basis der ersten detektierten Beleuchtungsstärken und der letzten detektierten Beleuchtungsstärken berechnet. Diese Vorhersagelinie erhält man durch Approximation (Näherung) durch Berechnung der Durchlässigkeit P0, die das Verhältnis LW/LI der ersten detektierten Beleuchtungsstärken darstellt, und der Durchlässigkeit P1, die das Verhältnis LW/LI der letzten detektierten Beleuchtungsstärken darstellt, und anschließendes Verbinden dieser Punkte P0 und P1. Diese Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit kann als eine lineare Funktion gespeichert werden oder kann in einer Speichervorrichtung 57 gespeichert werden, welche als eine Tabelle von Durchlässigkeiten bezüglich der Belichtungszeit später detailliert zu erläutern ist.
Wenn die Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit C1 auf diese Weise bestimmt wurde, wird ein erster Wafer 25 so angeordnet, dass er der optischen Achse des optischen Projektionssystems 23 gegenüberliegt, und im Schritt S9 in 5 wird eine Belichtung gestartet. Ein Resist, welches ein lichtempfindliches Material ist, wird im Voraus auf die Oberfläche des Wafers 25 aufgebracht, auf die das Muster an der Strichplatte 16 zu übertragen ist, und der Wafer 25 wird in diesem Zustand vom Waferlademechanismus (nicht gezeigt) zugeführt, um auf dem Wafergestell 27 platziert zu werden. Der Wafer 25 wird auf dem Wafergestell 27 ausgerichtet und wird sicher festgehalten. Im Zeitpunkt der ersten Musterübertragung ist auf dem auf dem Wafergestell 27 platzierten Wafer 25 kein Muster vorhanden, und er wird an eine bestimmte Position auf dem Wafergestell 27 gesetzt, z.B. eine in Übereinstimmung mit dem Außendurchmesser des Wafers 25 bestimmte Position. Danach wird das Muster auf den Wafer 25 übertragen. Diese Übertragung ist eine Übertragung vom Scan-Typ (Schritt-und-Scan-Verfahren), bei der ein Teil des Musters der Strichplatte 16 selektiv mittels der variablen Bildfeldblende (Strichplattenjalousie) 12 beleuchtet wird, die Strichplatte 16 mittels des Strichplattengestells 18 bezüglich der durch die variable Bildfeldblende 12 definierten Beleuchtungsfläche bewegt wird und der Wafer 25 mittels des Wafergestells 27 synchron mit der Relativbewegung der Strichplatte 16 bezüglich der Projektionsfläche bewegt wird, welche mit der Beleuchtungsfläche bezüglich des optischen Projektionssystems 23 konjugiert ist. Alternativ kann die Übertragung durch ein Schritt-und-Wiederholungs-Verfahren erreicht werden, bei dem die ganze zu übertragende Musterfläche auf der Strichplatte 16 beleuchtet und auf einmal übertragen wird.
6 ist ein Blockdiagramm der Rückführungsregelung, die zum Regeln der Licht stärke des Laserlichts auf eine Sollbeleuchtungsstärke auf dem Wafer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird und welche in Form von Software oder Hardware innerhalb der Steuerschaltung 40 realisiert werden kann. Die Sollbeleuchtungsstarke am Wafer, welche in Übereinstimmung mit den Empfindlichkeitskenngrößen des Resists und dergleichen bestimmt wird, wird in einer Sollwert-Einstellschaltung 51 eingestellt. Wie vorher erläutert, gibt der Integratorsensor 10 das Erfassungssignal LI aus, welches der Beleuchtungsstärke des von der Fliegenaugenlinse 6 konsistent gemachten Belichtungslichts entspricht, und der Beleuchtungsstärkesensor 28 gibt das Erfassungssignal LW aus, das der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem Wafergestell 27 entspricht. Vor dem Start eines Belichtungsbetriebs wird der Beleuchtungsstärkesensor 28 auf die optische Achse AX des optischen Projektionssystems 23 bewegt, und der Messwert LI am Integratorsensor 10 und der Messwert LW am Beleuchtungsstärkesensor 28 werden in einer Stichprobenhalteschaltung 52 festgehalten. Das Verhältnis des Erfassungssignals LI vom Integratorsensor 10 und des Erfassungssignals LW vom Beleuchtungsstärkesensor 28 (Ausgangssignal LW vom Sensor 28/Ausgangsignal LI vom Sensor 10) wird in einem Dividierer 53 berechnet, und eine Gewinn-α-Berechnungseinheit 54 berechnet den Gewinn α durch Multiplizieren von LW/LI mit einem bestimmten Koeffizienten K1. Während des Belichtungsbetriebs multipliziert dann ein Multiplizierer 55 das Ausgangssignal vom Integratorsensor 10 mit dem Gewinn α und gibt eine geschätzte tatsächliche Beleuchtungsstärke LPR aus. Mit anderen Worten, wenn beim Start der Belichtung zum Beispiel der Messwert am Integratorsensor 10 gleich 100 ist und die Beleuchtungsstärke auf dem Wafer gleich 50 ist, stellt die geschätzte tatsächliche Beleuchtungsstärke LPR einen Schätzwert der Beleuchtungsstärke am Wafer dar, den man erhält, indem man den Gewinn α, welcher durch Multiplizieren des Verhältnisses 50/100 mit dem bestimmten Koeffizienten K1 berechnet worden ist, mit dem während der Belichtung ausgegebenen Ausgangssignal vom Integrator 10 multipliziert. Daher wird der Gewinn α als ein optimaler Wert für eine Situation eingestellt, in der es keine Schwankung der Durchlässigkeit gibt.
Die durch Multiplizieren des Erfassungssignals LI vom Integratorsensor 10 mit dem Gewinn α im Multiplizierer 55 berechnete geschätzte tatsächliche Beleuchtungsstärke LPR wird in einem Multiplizierer 56 weiterhin mit einem Gewinn β multipliziert, um eine korrigierte geschätzte tatsächliche Beleuchtungsstärke LPRC auf dem Wafer zu berechnen. Der Gewinn β wird wie unten beschrieben berechnet.
Wie vorher erläutert, wird die Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit, die im Voraus bestimmt wird, in der Speichervorrichtung 57 gespeichert. Ein Timer 58 misst die nach dem Start der Belichtung verstrichene Zeitdauer, und in Abhängigkeit von der gemessenen Zeitdauer wird auf die Speichervorrichtung 57 zugegriffen, um die Durchlässigkeit auszulesen. Die Ergebnisse des Auslesens werden in eine Gewinn-β-Berechnungseinheit 59 eingegeben, welche die ausgelesene Durchlässigkeit mit einem bestimmten Koeffizienten K2 multipliziert, um den Gewinn β zu berechnen. Ist zum Beispiel die Durchlässigkeit gleich 80%, so wird der Gewinn β auf 0,8 × K2 eingestellt.
Das durch Multiplizieren des Erfassungssignals vom Integratorsensor 10 mit den Gewinnen α und β erhaltene Signal LPCR zeigt einen Schätzwert der tatsächlichen Beleuchtungsstärke am Wafergestell 27 an und wird in einen Abweichungsrechner 60 eingegeben. Der Abweichungsrechner 60 berechnet die Abweichung zwischen der von der Sollwert-Einstellschaltung 51 ausgegebenen Sollbeleuchtungsstärke am Wafer und der korrigierten geschätzten tatsächlichen Beleuchtungsstärke, gibt die so berechnete Abweichung in eine PID-Arithmetikschaltung 61 ein, um eine PID-Arithmetikoperation durchzuführen, und sendet die Ergebnisse der PID-Operation zur Lichtquellen-Steuerschaltung 45, um die Lichtquelle 1 zu steuern oder ihre Oszillationsintensität einzustellen.
Angenommen, dass das Musterbild gegenwärtig zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 in 4 auf den Wafer projiziert wird, so wird die während des zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 durchgeführten Belichtungsbetriebs verwendete Durchlässigkeit unter Verwendung der Vorhersagelinie C1 auf Basis der während dieses Zeitraums verstrichenen Zeitdauer (Belichtungszeit) berechnet.
Wenn die Belichtung des ersten Wafers 25 in Schritt S9 (im Zeitpunkt t2 in 4) in 5 vollendet ist, wird aus dem Verhältnis LW/LI der vom Integratorsensor 10 und vom Beleuchtungsstärkesensor 28 detektierten Beleuchtungsstärken im Zeitpunkt t2 in den Schritten S10 bis S12, wie in den vorher erläuterten Schritten S2 bis S4, eine Durchlässigkeit P2 berechnet, und die Durchlässigkeit P2 wird in Speicher gespeichert, bevor der Betrieb zum Schritt S13 weitergeht. Im Schritt S13 werden die Durchlässigkeit P1 im Zeitpunkt t1 und die Durchlässigkeit P2 im Zeitpunkt t2 wie in Schritt S8 verbunden, und es wird eine extrapolierte Vorhersagelinie C2 der zeitabhängigen Durchlässigkeit berechnet, wie in 4 gezeigt.
Als Nächstes, im Schritt S14, beginnt die Belichtung des nächsten (zweiten) Wafers 25. Auch während der Belichtung des zweiten Wafers 25 wird die Durchlässigkeit auf Basis der zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 verstrichenen Zeitdauer unter Verwendung der Vorhersagelinie C2 auf eine ähnliche Art und Weise durchgeführt wie jene, auf die der erste Wafer belichtet wurde, und die Belichtungsmenge wird unter Verwendung des in Übereinstimmung mit der Durchlässigkeit berechneten Gewinns β geregelt.
Da im Zeitpunkt einer zweiten oder nachfolgenden Musterübertragung auf den Wafer 25 ein Muster wenigstens auf dem Wafer 25 vorhanden ist, wird die Position des Musters, das bereits auf den Wafer 25 übertragen worden ist, unter Verwendung eines Waferausrichtungssystems (nicht gezeigt) gemessen, um eine dem Muster hinzuzufügende Marke zu messen. Auf Basis der Ergebnisse der Messung werden die Positionen des Strichplattengestells 18 und des Wafergestells 27 gesteuert, um eine bestimmte Positionsbeziehung zwischen dem Muster, das bereits auf den Wafer 25 übertragen worden ist, und dem zu übertragenden Muster zu erhalten.
Während in der Ausführungsform eine Leerlaufausstrahlung von 20.001 Pulsen zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 durchgeführt wird, ist die Zahl der Pulse in der Leerlaufausstrahlung nicht auf 20.001 beschränkt. Außerdem, während die Durchlässigkeit unter Verwendung der Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit vorhergesagt wird, was durch Verbinden der den Zeitpunkten t0 und t1 entsprechenden zwei Durchlässigkeiten und außerdem Verbinden der den Zeitpunkten t1 und t2 entsprechenden zwei Durchlässigkeiten erreicht wird, kann die Vorhersagelinie unter Verwendung von drei oder mehr Zeitpunkten entsprechenden Durchlässigkeiten berechnet werden. Das Approximationsverfahren muss keine lineare Approximation sein, und statt dessen kann eine Regressionslinie oder eine Regressionskurve verwendet werden, die erhalten wird, indem die berechneten Durchlässigkeiten nicht direkt verbunden werden. Die Approximation kann durch Polynomapproximation, Exponentialapproximation, Indexapproximation, modifizierte Indexapproximation oder dergleichen erhalten werden.
Ein Verfahren, das zur Berechnung einer Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit unter Verwendung von drei oder mehr Punkten entsprechenden Durchlässigkeiten wie oben beschrieben verwendet werden kann, wird jetzt unter Bezugnahme auf 7 im Detail erläutert. 7, welche 4 ähnlich ist, stellt eine unter Verwendung von Durchlässigkeiten an drei Zeitpunkten vor der Belichtung des zweiten Wafers berechnete Vorhersagelinie C11 der zeitabhängigen Durchlässigkeit dar. Eine Näherungs-Vorhersagelinie C11 wird berechnet durch die Methode der kleinsten Quadrate unter Verwendung der folgenden Formel (3) auf Basis von drei Datensätzen (t0, P0), (t1, P1) und (t2, P2), die jeweils die Durchlässigkeit P0 im Zeitpunkt t0, die Durchlässigkeit P1 im Zeitpunkt t1 und die Durchlässigkeit P2 im Zeitpunkt t2 in 7 anzeigen. P(t) = M × t + I (3)worin
Eine Durchlässigkeit P3 im Zeitpunkt t3, in dem die Belichtung des zweiten Wafers endet, wird wie vorher erläutert berechnet, und vor dem Start der Belichtung eines dritten Wafers wird eine Näherungslinie C21 berechnet durch die Methode der kleinsten Quadrate unter Verwendung der folgenden Formel (4) auf Basis von drei Datensätzen (t1, P1), (t2, P2) und (t3, P3), die jeweils die Durchlässigkeit P1 im Zeitpunkt t1, die Durchlässigkeit P2 im Zeitpunkt t2 und die Durchlässigkeit P3 im Zeitpunkt t3 in 7 anzeigen. P(t) = M × t + I (4)worin
Nachfolgend wird eine Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit unter Verwendung der neuesten drei Datensätze wie oben beschrieben berechnet, wenn auch ein vierter und nachfolgende Wafer belichtet werden, und die Belichtungsregelung wird in Übereinstimmung mit der Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit durchgeführt.
Außerdem, während die Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit berechnet wird, nachdem die Belichtung des ersten Wafers geendet hat, indem die Durchlässigkeit gemessen wird, bevor die Belichtung des nächsten Wafers startet, kann eine Vorhersagelinie in Einheiten von zwei Wafern, drei Wafern oder dergleichen berechnet werden, wenn ein Fehler toleriert werden kann. Mit anderen Worten, die Belichtungsmengenregelung kann unter Verwendung einer Durchlässigkeit durchgeführt werden, die in Übereinstimmung mit einer gemeinsamen Vorhersagelinie berechnet wird, die zu einer Mehrzahl von Wafern gehört. 8 ist ein Flussdiagramm einer in so einem Fall durchgeführten Belichtungsprozedur.
8 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für die Prozedur, die durchgeführt werden kann, wenn eine Belichtung durchgeführt wird, indem eine Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit jede Mehrzahl von Wafern statt jeden Wafer berechnet wird. Indem den mit jenen in 5 identischen Schritten dieselben Bezugszeichen zugeordnet werden, wird sich die Erläuterung hauptsächlich auf die Unterschiede zu dem Flussdiagramm in 5 konzentrieren. Die im Schritt S8 berechnete Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit wird gemeinhin verwendet, bis im Schritt S21 entschieden wird, dass eine Belichtungsbearbeitung auf m Wafern durchgeführt worden ist. Wird im Schritt S21 entschieden, dass die Belichtungsbearbeitung auf m Wafern vollendet worden ist, so wird im Schritt S22 eine Entscheidung getroffen, ob die gesamte Belichtungsbearbeitung vollendet worden ist oder nicht. Wird entschieden, dass die gesamte Belichtungsbearbeitung vollendet worden ist, so endet die ganze Bearbeitung in 8. Wird im Schritt S22 eine negative Entscheidung getroffen und ist die Belichtungsbearbeitung ununterbrochen auf einem Wafer durchzuführen, so wird in den Schritten S10 bis S13 eine neue Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit unter Verwendung der früheren Durchlässigkeit und der gegenwärtigen Durchlässigkeit berechnet. Danach geht der Betrieb zum Schritt S9 weiter, in dem eine Belichtungsbearbeitung durchgeführt wird, während eine Belichtungsmengenregelung unter Verwendung der neuen Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit durchgeführt wird.
Da bei der Prozedur in 8 eine Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit jede Mehrzahl von Wafern berechnet wird, kann die Belichtung mit einer korrekten Belichtungsmenge mit einem hohen Maß an Genauigkeit durchgeführt werden, ohne den Durchsatz stark zu vermindern, wenn die Schwankungen der Durchlässigkeit nicht groß sind.
Wenn die Durchlässigkeit in einem inakzeptablen Maße schwankt, während ein einzelner Wafer belichtet wird, ist es günstig, eine Vorhersagelinie jeden Chip oder jede zwei Chips zu berechnen. 9 ist ein Flussdiagramm einer Belichtungsprozedur, die in so einem Fall durchgeführt werden kann.
9 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für eine Prozedur, die durchgeführt werden kann, wenn eine Belichtung durchgeführt wird, indem eine Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit jede n Chips auf einem gegebenen Wafer statt jeden Wafer berechnet wird. Indem den mit jenen in 5 identischen Schritten dieselben Bezugszeichen zugeordnet werden, wird sich die Erläuterung hauptsächlich auf die Unterschiede zum Flussdiagramm in 5 konzentrieren. Die im Schritt S8 berechnete Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit wird gemeinhin verwendet, bis im Schritt S31 bestimmt wird, dass eine Belichtungsbearbeitung an n Chips vollendet ist. Im Schritt S32 wird eine Entscheidung getroffen, ob die Belichtungsbearbeitung auf dem gegebenen Wafer vollendet worden ist oder nicht. Wird eine negative Entscheidung getroffen, so wird in den Schritten S10 bis S13 eine neue Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit unter Verwendung der früheren Durchlässigkeit und der gegenwärtigen Durchlässigkeit berechnet. Danach geht der Betrieb zum Schritt S31 weiter, in dem eine Belichtungsbearbeitung an den nächsten n Chips durchgeführt wird, während eine Belichtungsmengenregelung unter Verwendung der neuen Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit durchgeführt wird. Wird im Schritt S32 entschieden, dass die Belichtungsbearbeitung auf dem gegebenen Wafer vollendet worden ist, so wird im Schritt S33 eine Entscheidung getroffen, ob die gesamte Belichtungsbearbeitung vollendet worden ist oder nicht. Wird entschieden, dass die gesamte Belichtungsbearbeitung vollendet worden ist, endet die ganze Bearbeitung in 9. Wird im Schritt S33 eine negative Entscheidung getroffen und ist die Belichtungsbearbeitung ununterbrochen auf einem neuen Wafer durchzuführen, so geht der Betrieb zu den Schritten S10 bis S13 weiter, um eine neue Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit zu berechnen, und danach wird die Bearbeitung im Schritt S31 und in nachfolgenden Schritten durchgeführt. Da eine Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit für jede n Chips berechnet wird, die auf einem einzelnen Wafer belichtet werden, kann die Belichtung mit einer korrekten Belichtungsmenge mit einem hohen Maß an Genauigkeit durchgeführt werden, wenn die Schwankungen der Durchlässigkeit groß sind. Man beachte, dass die Zahl der Chips, die eine gemeinsame Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit verwenden, auf einen Wert gleich 1 oder größer eingestellt werden sollte, wie zweckmäßig.
Und wenn die Schwankungen der Durchlässigkeit klein genug werden, um toleriert zu werden, kann die Belichtungsmengenregelung, die eine Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit verwendet, gestoppt werden. 10 ist ein Flussdiagramm einer Belichtungsprozedur, die in so einem Fall durchgeführt werden kann. Indem den mit jenen in 5 identischen Schritten dieselben Bezugszeichen zugeordnet werden, wird sich die Erläuterung hauptsächlich auf die Unterschiede zu 5 konzentrieren.
In 10 geht der Betrieb zum Schritt S44 weiter, wenn nicht im Schritt S41 entschieden wird, dass die Durchlässigkeit gleich einem voreingestellten Referenzwert oder größer ist, und unter Verwendung der Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit, welche unmittelbar zuvor berechnet worden ist, wird im Schritt S14 eine Belichtungsbearbeitung auf dem nächsten Wafer durchgeführt. Wird im Schritt S41 entschieden, dass die Durchlässigkeit gleich dem voreingestellten Referenzwert oder größer ist, geht der Betrieb zum Schritt S42 weiter, den Merker zu setzen, und im Schritt S43 wird dann der Wert des Gewinns β bestimmt, indem angenommen wird, dass es keine nachfolgende zeitabhängige Durchlässigkeit gibt. Zum Beispiel, wie vorher unter Bezugnahme auf 6 erläutert, wird im Falle, dass der Gewinn β bestimmt wird, indem der Koeffizient K2 mit der Durchlässigkeit multipliziert wird, eine bestimmte im Schritt S41 bestimmte Durchlässigkeit benutzt, um den Gewinn β zu bestimmen. Im Schritt S14 wird dann eine Belichtungsbearbeitung auf dem nächsten Wafer durchgeführt, und wenn im Schritt S15 entschieden wird, dass die gesamte Belichtungsbearbeitung noch nicht vollendet worden ist, wird im Schritt S45 eine Entscheidung in Bezug auf den Status des Merkers getroffen. Ist der Merker gesetzt, so geht der Betrieb zum Schritt S14 weiter, während der Betrieb zum Schritt S10 weitergeht, wenn er nicht gesetzt ist.
Indem daher die Prozedur in 10 durchgeführt wird, welche keine Berechnung einer Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit erfordert, wenn die Durchlässigkeit gleich einem bestimmten Wert oder größer ist, kann die Dauer der Bearbeitungszeit vermindert werden, um eine Durchsatzverbesserung zu erzielen.
Man muss die folgenden Punkte bedenken, wenn man die Beleuchtungsstärke am Wafer 25 mit dem Beleuchtungsstärkesensor 28 misst. Die Durchlässigkeit an der Strichplatte wird durch die Musterdichte an der Strichplatte 16 beeinflusst, und wenn sich die Position der Strichplatte jedesmal ändert, wenn der Beleuchtungsstärkesensor 28 die Beleuchtungsstärke am Wafer 25 misst, kann die Durchlässigkeit nicht genau gemessen werden. Daher muss man die Strichplatte 16 an dieselbe Position auf dem Strichplattengestell 18 setzen, wenn man die Beleuchtungsstärke am Wafer 25 mit dem Beleuchtungsstärkesensor 28 misst.
Außerdem unterscheidet sich die Durchlässigkeit an einer sogenannten Weiß-Strichplatte mit einem niedrigen Verhältnis der Musterfläche (die dem Lichtsperrteil (Chrom) entsprechende Fläche) zur Fläche der Strichplattenoberfläche (die Fläche, die dem rechteckigen Teil entspricht, in dem das Muster ausgebildet ist) stark von der Durchlässigkeit an einer sogenannten Schwarz-Strichplatte mit einem hohen Verhältnis der Musterfläche zur Fläche der Strichplattenoberfläche. Da die Durchlässigkeit des eingestrahlten Belichtungslichts an einer Schwarz-Strichplatte gering ist, kann es sein, dass die in den Beleuchtungsstärkesensor 28 eintretende Lichtmenge unter der Empfindlich keitsschwelle des Sensors 28 liegt. In diesem Fall kann die Beleuchtungsstärke auf dem Wafer 25 tatsächlich nicht gemessen werden, und daher kann keine Vorhersagelinie der zeitabhängigen Durchlässigkeit berechnet werden.
Als Lösung kann eine Strichplatte 16 mit einer transparenten Fläche für Messung RA, die außerhalb der Strichplattenmusterfläche RP ausgebildet ist, wie in 11 gezeigt, verwendet werden, um die Beleuchtungsstärke am Wafergestell zu messen, indem der Beleuchtungsstärkesensor 28 an eine Position bewegt wird, die mit der transparenten Fläche RA bezüglich des optischen Projektionssystems 23 konjugiert ist, wenn die Beleuchtungsstärke am Wafer 25 gemessen wird. PE zeigt die Position an, an der sich der Bereichsrahmen befindet. Die Form und die Größe der transparenten Fläche sind nicht auf jene in dem Beispiel in 11 beschränkt. Man beachte, dass der Beleuchtungsstärkesensor 28 an eine Position gesetzt werden kann, die mit einer Fläche der Strichplatte 16 konjugiert ist, wo die Musterdichte bezüglich des optischen Projektionssystems 23 niedrig ist, ohne die transparente Fläche RA zu verwenden. Alternativ kann am Strichplattengestell selbst eine Öffnung vorgesehen werden, durch die das Beleuchtungslicht hindurchgeht. Oder es kann eine Messung mit dem Beleuchtungsstärkesensor 28 durchgeführt werden, indem das Strichplattengestell 18 dazu gebracht wird, sich vollständig vom Beleuchtungslichtweg weg zu bewegen.

(Beispiel, das außerhalb der Erfindung liegt und in dem eine Belichtungsbearbeitung auf Basis von vorgespeicherten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen durchgeführt wird)

Während in der oben erläuterten Ausführungsform eine Belichtungsbearbeitung durch Vorhersage von zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen durchgeführt wird, wird in diesem Beispiel eine Belichtungsbearbeitung unter Verwendung von zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen durchgeführt, die vor der Belichtung in Speicher gespeichert werden.
Da der Gesamtaufbau der Belichtungsvorrichtung und der Schaltung, die das Belichtungslicht auf einen Sollwert einstellt, mit den in 1 oder 6 dargestellten Aufbauten identisch sind, wird dessen detaillierte Erläuterung weggelassen. Man beachte, dass sich das Verfahren zum Einstellen der in der Speichervorrichtung 57 in 6 zu speichernden zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen in diesem Beispiel, das kei nen Teil der Erfindung bildet, von dem in der Ausführungsform benutzten Verfahren unterscheidet. Daher wird das Verfahren zum Einstellen der in der Speichervorrichtung 57 in 6 zu speichernden zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen zuerst erläutert.
Es wird nun der Speicherinhalt in der Speichervorrichtung 57 erläutert. 12 zeigt zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen im optischen Projektionssystem 23 in Übereinstimmung mit verschiedenen Typen von Strichplatten, wobei die durchgezogene Linie RW die Kenngrößen einer sogenannten Weiß-Strichplatte mit einem niedrigen Verhältnis der Musterfläche (die Fläche des Lichtsperrteils (Chrom) zur Fläche der Strichplattenoberfläche (die Fläche des rechteckigen Teils, in dem das Muster ausgebildet ist) darstellt und die gestrichelte Linie RB die Kenngrößen einer sogenannten Schwarz-Strichplatte mit einem hohen Verhältnis der Musterfläche zur Fläche der Strichplattenoberfläche darstellt. Da die Weiß-Strichplatte eine größere Durchlässigkeit für das die Strichplatte beleuchtende Belichtungslicht hat als die Schwarz-Strichplatte, zeigt sie eine hervorragende Selbstreinigungswirkung im optischen Projektionssystem 23, offenbart einen steileren Anstieg der Durchlässigkeit als die Schwarz-Strichplatte und hat tendenziell einen höheren Sättigungspegel der Durchlässigkeit.
Im Gebrauch offenbaren sich unterschiedliche Tendenzen in den zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen in Übereinstimmung mit sich ändernden Belichtungsbedingungen und auch in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Typen von Strichplatten. Wenn die Aperturblenden 7e, 7f und 7g für reguläre Beleuchtung in der variablen Aperturblendenvorrichtung verwendet werden, offenbaren sich Tendenzen, die durch die durchgezogene Linie 7g, die strichpunktierte Linie 7f und die gestrichelte Linie 7e in 13 dargestellt sind. In der Figur stellt die durchgezogene Linie T7e die unter Verwendung der Aperturblende 7e erzielten Kenngrößen dar, die strichpunktierte Linie T7f stellt die unter Verwendung der Aperturblende 7f erzielten Kenngrößen dar, und die gestrichelte Linie T7g stellt die unter Verwendung der Aperturblende 7g erzielten Kenngrößen dar. Man beachte, dass die Größe von σ der Größe der Aperturblende entspricht, solange die numerische Apertur NA im optischen Projektionssystem 23 konstant ist, und die Aperturblenden 7e, 7f und 7g in 13 entsprechen einem großen σ, einem mittleren σ bzw. einem kleinen σ. Während die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen auch unterschiedliche Tendenzen in Übereinstimmung mit den numerischen Aperturen NA im optischen Projektionssystem 23 offenbaren, wird eine Tendenz beobachtet, wodurch ein steilerer Kenngrößenanstieg und eine höhere Durchlässigkeitssättigung beobachtet wird, wenn die numerische Apertur NA groß ist, da das Belichtungslicht, das in das optische System eintritt, das bezüglich der Aperturblende Ep im optischen Projektionssystem zum Wafer hin liegt, stärker wird.
Da die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen zwischen den Ringbandöffnungen 7c und 7d an der Revolverplatte 7 für eine modifizierte Beleuchtung in Übereinstimmung mit den Innendurchmessern und den Außendurchmessern der Ringbänder verschieden sind, werden diese Kenngrößen gemessen und im Voraus gespeichert.
Die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen in 12 und 13, die durch unter verschiedenen Belichtungsbedingungen durchgeführte Vorausmessung erhalten werden, werden zusammen mit Stichprobenzeitpunkten in der Speichervorrichtung 57 in 6 gespeichert, und wenn bestimmte Belichtungsbedingungen bestimmt werden, wird auf die den Belichtungsbedingungen entsprechende Tabelle zugegriffen, um die Durchlässigkeit in Übereinstimmung mit der nach dem Start des Belichtungsbetriebs verstrichenen Zeitdauer auszulesen.
Die Bedingungen, unter denen der Wafer 25 unter Verwendung des Bildes des Musters an der Strichplatte 16 zu belichten ist, werden gebildet aus einer Kombination des Mustertyps, der Intensitätsverteilung der Sekundärlichtquellen, die aus einer Mehrzahl von Lichtquellenbildern (Form und Größe) gebildet werden, welches die Bedingung ist, unter der die Strichplatte beleuchtet wird, die in Übereinstimmung mit dem Mustertyp bestimmt wird, und der in Übereinstimmung mit dem Mustertyp bestimmten numerischen Apertur im optischen Projektionssystem 23.
Wenn die Belichtungsbedingungen zu keiner der im Voraus in der Speichervorrichtung 57 gespeicherten Belichtungsbedingungen passen, kann die Tabelle der nächsten Belichtungsbedingung verwendet werden, um die Durchlässigkeit durch eine Interpolationstätigkeit zu berechnen. Liegt zum Beispiel das Verhältnis der Musterfläche zur Fläche der Strichplattenoberfläche in der Mitte zwischen dem durch ein Weiß-Muster erzielten Verhältnis und dem durch ein Schwarz-Muster erzielten Verhältnis, so kann die Durchlässigkeit bestimmt werden, indem die aus den zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen entweder des Weiß-Musters oder des Schwarz-Musters gelesene Durchlässigkeit in Übereinstimmung mit der Rate des Musterflächenverhältnisses korri giert wird.
Die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen werden oben in Bezug auf eine Situation erläutert, in der sich Belichtungsbedingungsfaktoren innerhalb einer einzigen Belichtungsbedingung ändern. Es gibt aber zahlreiche Belichtungsbedingungen, die aus optimalen Kombinationen von einer Mehrzahl von Typen von einzelnen Belichtungsbedingungen resultieren, einschließlich Strichplattentyp, dem im optischen Beleuchtungssystem eingeführten Beleuchtungsverfahren, der numerischen Apertur im optischen Projektionssystem und dergleichen. Daher ist es schwierig, zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen in Übereinstimmung mit allen denkbaren Belichtungsbedingungen im Voraus zu messen. Als Folge werden in der Realität zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen in Übereinstimmung mit einer Mehrzahl von typischen Belichtungsbedingungen gemessen, und wenn die tatsächlichen Belichtungsbedingungen zu keiner der in der Speichervorrichtung 57 gespeicherten Belichtungsbedingungen passen, wird der Gewinn β durch eine Interpolationstätigkeit berechnet, um die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen unter den speziellen Belichtungsbedingungen vorherzusagen.
Es werden zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen in Übereinstimmung mit einer Mehrzahl von Belichtungsbedingungen gemessen und gespeichert, die jeweils aus einer Kombination von Faktoren gebildet sind, d.h. in diesem Beispiel dem Strichplattentyp, der Form und Größe der Sekundärlichtquellen (die Beleuchtungsbedingung) und der numerischen Apertur im optischen Projektionssystem 23. Die Belichtungsbedingungen müssen aber nicht aus einer Kombination dieser drei Faktoren gebildet sein. Statt dessen können mindestens zwei dieser drei Faktoren, z.B. der Strichplattentyp und die Beleuchtungsbedingung, kombiniert werden, um eine einzige Beleuchtungsbedingung zu bilden, und es können eine Mehrzahl von solchen Beleuchtungsbedingungen gemessen und gespeichert werden.
Als Nächstes wird der Betrieb erläutert, der in dem Beispiel erzielt wird, das keinen Teil der Erfindung bildet. Wie in 1 gezeigt, wird zuerst Inertgas wie z.B. trockener Stickstoff von der Gaszufuhrvorrichtung 41 über das Rohr 43 in das optische Projektionssystem 23 eingeleitet. Wenn das optische Projektionssystem vollständig mit Inertgas geladen ist, wird das Gas im optischen Projektionssystem 23 mittels der Ablassvorrichtung 42 über das Rohr 44 nach außen entlassen. Der gesamte Lichtweg, den das Belich tungslicht im optischen Beleuchtungssystem durchläuft, ist ebenfalls als ein abgedichteter Aufbau wie im optischen Projektionssystem 23 gestaltet, und es wird ebenso Inertgas wie z.B. trockener Stickstoff auf eine ähnliche Weise in das optische Beleuchtungssystem eingeleitet und geladen und wird das Gas im optischen System durch die Ablassvorrichtung entlassen.
Es ist günstig, die Atmosphäre zwischen optischen Elementen wie z.B. Linsenkammern jederzeit in einem trockenen, sauberen Zustand zu halten, indem die Gaszufuhrvorrichtung 41 und die Ablassvorrichtung 42 während der Belichtung betrieben werden. Doch können die Gaszufuhrvorrichtung 41 und die Ablassvorrichtung 42 nach Austausch des Gases in den zwischen den optischen Elementen wie z.B. den Linsenkammern ausgebildeten Räumen vor dem Belichtungsbetrieb gestoppt werden. Dasselbe Prinzip gilt bezüglich des optischen Beleuchtungssystems.
Als Nächstes wird unter Verwendung eines Strichplatten-Lademechanismus (nicht gezeigt) die Strichplatte 16, auf der ein zu übertragendes Muster gezeichnet ist, zugeführt und auf das Strichplattengestell 18 gesetzt. In diesem Zeitpunkt wird die Position der Strichplatte 16 mit einem Strichplatten-Ausrichtungssystem (nicht gezeigt) gemessen, und die Strichplatte 16 wird auf Basis der Ergebnisse der Messung mit einer Strichplatten-Positionssteuerschaltung (nicht gezeigt) an eine bestimmte Position gesetzt.
Ein Resist, welches ein lichtempfindliches Material ist, wird im Voraus auf die Oberfläche des Wafers 25 aufgebracht, auf die das Muster an der Strichplatte 16 zu übertragen ist, und der Wafer 25 wird in diesem Zustand durch einen Waferlademechanismus (nicht gezeigt) zugeführt, um auf dem Wafergestell 27 platziert zu werden. Der Wafer 25 wird auf dem Wafergestell 27 ausgerichtet und wird sicher festgehalten. Im Zeitpunkt der ersten Musterübertragung ist auf dem auf dem Wafergestell 27 platzierten Wafer 25 kein Muster vorhanden, und er wird an eine bestimmte Position auf dem Wafergestell 27 gesetzt, z.B. eine in Übereinstimmung mit dem Außendurchmesser des Wafers 25 bestimmte Position. Danach wird das Muster auf den Wafer 25 übertragen. Diese Übertragung ist die sogenannte Scan-Typ-Übertragung (Schritt-und-Scan-Verfahren), bei der ein Teil des Musters der Strichplatte 16 selektiv mittels der variablen Bildfeldblende (Strichplattenjalousie) 12 beleuchtet wird, die Strichplatte 16 mit dem Strichplattengestell 18 bezüglich der durch die variable Bildfeldblende 12 definierten Beleuchtungsfläche bewegt wird und der Wafer 25 mittels des Wafergestells 27 synchron mit der Relativbewegung der Strichplatte 16 bezüglich der Projektionsfläche bewegt wird, welche mit der Beleuchtungsfläche bezüglich des optischen Projektionssystems 23 konjugiert ist. Alternativ kann die Übertragung durch ein Schritt-und-Wiederholungs-Verfahren erreicht werden, bei dem die ganze zu übertragende Musterfläche auf der Strichplatte 16 beleuchtet und auf einmal übertragen wird.
Da im Zeitpunkt einer zweiten oder nachfolgenden Musterübertragung auf den Wafer 25 ein Muster mindestens auf dem Wafer 25 vorhanden ist, wird die Position des Musters, das bereits auf den Wafer 25 übertragen worden ist, unter Verwendung eines Waferausrichtungssystems (nicht gezeigt) gemessen, um eine dem Muster hinzuzufügende Marke zu messen, und auf Basis der Ergebnisse der Messung werden die Positionen des Strichplattengestells 18 und des Wafergestells 27 gesteuert, um eine bestimmte Positionsbeziehung zwischen dem Muster, das bereits auf den Wafer 25 übertragen worden ist, und dem zu übertragenden Muster zu erhalten.
Um mit der unter Bezugnahme auf 6 gegebenen Erläuterung fortzufahren, wird vor dem Start des Belichtungsbetriebs der Beleuchtungsstärkesensor 28 auf die optische Achse AX des optischen Projektionssystems 23 bewegt, und der Messwert LI am Integratorsensor 10 und der Messwert LW am Beleuchtungsstärkesensor 28 werden in der Stichprobenhalteschaltung 52 festgehalten. Das Verhältnis des Erfassungssignals LI vom Integratorsensor 10 und des Erfassungssignals LW vom Beleuchtungsstärkesensor 28 (Ausgangssignal LW vom Sensor 28/Ausgangsignal LI vom Sensor 10) wird im Dividierer 53 berechnet, und die Gewinn-α-Berechnungseinheit 54 berechnet den Gewinn α durch Multiplizieren von LW/LI mit einem bestimmten Koeffizienten K1. Während des Belichtungsbetriebs multipliziert dann der Multiplizierer 55 das Ausgangssignal vom Integratorsensor 10 mit dem Gewinn α und gibt eine geschätzte tatsächliche Beleuchtungsstärke LPR aus. Mit anderen Worten, wenn beim Start der Belichtung zum Beispiel der Messwert am Integratorsensor 10 gleich 100 ist und die Beleuchtungsstärke auf dem Wafer gleich 50 ist, stellt die geschätzte tatsächliche Beleuchtungsstärke LPR einen Schätzwert der Beleuchtungsstärke am Wafer dar, den man erhält, indem man den Gewinn α, welcher durch Multiplizieren des Verhältnisses 50/100 mit dem bestimmten Koeffizienten K1 berechnet worden ist, mit dem während der Belichtung ausgegebenen Ausgangssignal vom Integrator 10 multipliziert.
Die durch Multiplizieren des Erfassungssignals LI vom Integratorsensor 10 mit dem Gewinn α im Multiplizierer 55 berechnete geschätzte tatsächliche Beleuchtungsstärke LPR wird im Multiplizierer 56 weiterhin mit einem Gewinn β multipliziert, um eine korrigierte geschätzte tatsächliche Beleuchtungsstärke LPRC auf dem Wafer zu berechnen. Der Gewinn β wird wie unten beschrieben berechnet.
Auf die Speichervorrichtung 57, die die im Voraus bestimmten zeitabhängigen Durchlässigkeitskennwerte im optischen Beleuchtungssystem und im optischen Projektionssystem gespeichert hat, wird in Übereinstimmung mit einer bestimmten nach dem Start der Belichtung verstrichenen Zeitdauer, die mit dem Timer 58 gemessen wird, zugegriffen, um die Durchlässigkeit auszulesen. Die Ergebnisse des Auslesens werden in die Gewinn-β-Berechnungseinheit 59 eingegeben, welche die ausgelesene Durchlässigkeit mit einem bestimmten Koeffizienten K2 multipliziert, um den Gewinn β zu berechnen. Ist zum Beispiel die Durchlässigkeit gleich 80%, so wird der Gewinn β auf 0,8 × K2 eingestellt.
Das durch Multiplizieren des Erfassungssignals vom Integratorsensor 10 mit den Gewinnen α und β erhaltene Signal LPCR zeigt einen Schätzwert der tatsächlichen Beleuchtungsstärke am Wafergestell 27 an und wird in den Abweichungsrechner 60 eingegeben. Der Abweichungsrechner 60 berechnet die Abweichung zwischen der von der Sollwert-Einstellschaltung 51 ausgegebenen Sollbeleuchtungsstärke am Wafer und der korrigierten geschätzten tatsächlichen Beleuchtungsstärke, gibt die so berechnete Abweichung in die PID-Arithmetikschaltung 61 ein, um eine PID-Arithmetikoperation durchzuführen, und sendet die Ergebnisse der PID-Arithmetikoperation zur Lichtquellen-Steuerschaltung 45, um die Lichtquelle 1 zu steuern oder ihre Oszillationsintensität einzustellen.
Eine Prozedur, die durchgeführt werden kann, um durch Vorausmessung erhaltene zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen in der Speichervorrichtung 57 zu speichern, wird unter Bezugnahme auf 14 erläutert. Im Schritt S1 werden die variable Aperturblende im optischen Beleuchtungssystem, der Strichplattentyp und die numerische Apertur NA im optischen Projektionssystem bestimmt und eingegeben. Auf Basis der eingegebenen Daten wird die Revolverplatte 7 vom Motor 8 zur Drehung angetrieben, die Aperturblende, die Sekundärlichtquellen mit der ihrem Typ entsprechenden Form und Größe bildet, wird in den Belichtungslichtweg eingefügt, und die numerische Aper tur NA im optischen Projektionssystems 23 wird durch die Aperturblende Ep eingestellt. Außerdem wird die Strichplatte 16, die ausgewählt worden ist, aus der Strichplattensammlung geholt und auf das Strichplattengestell 18 gesetzt.
Im Schritt S2 wird das Wafergestell 27 bewegt, um den Beleuchtungsstärkesensor 28 auf der optischen Achse des optischen Projektionssystems 23 zu positionieren. Im Schritt S3 wird die Laserlichtquelle 1 angesteuert, Laserlicht auszustrahlen, die Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts im optischen Beleuchtungssystem wird durch den Integratorsensor 10 detektiert, und die Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem Wafergestell 27 wird durch den Beleuchtungsstärkesensor 28 detektiert. Im Schritt S4 werden die Ergebnisse dieser Erfassungen zusammen mit den Messzeitpunkten in Speicher gespeichert. Die Schritte S3 und S4 werden wiederholt, bis im Schritt S5 entschieden wird, dass die Messung vollendet worden ist, und wenn im Schritt S5 entschieden wird, dass die Messung vollendet worden ist, geht das Programm zum Schritt S6 weiter, in dem die den einzelnen Messzeitpunkten entsprechenden Durchlässigkeiten auf Basis der am Integratorsensor 10 erhaltenen Erfassungsergebnisse und der durch die Messung am Beleuchtungsstärkesensor 28 erhaltenen Erfassungsergebnisse berechnet und in Speicher gespeichert werden. Somit wird eine Tabelle, die die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen wie in 12 oder 13 gezeigt darstellt, in Speicher gespeichert.
Als Nächstes wird eine Unterbrechung in einem Belichtungsbetrieb aufgrund eines Waferaustauschs oder dergleichen unter Bezugnahme auf 15 erläutert. In 15 sind Änderungen der Durchlässigkeitskenngrößen, die mit der Zeit auftreten, wenn eine Waferzufuhr in einem Zeitpunkt t1 startet und in einem Zeitpunkt t2 eine Zufuhr des nächsten Wafers endet und ein Belichtungsbetrieb startet, durch die strichpunktierte Linie angezeigt. Wenn die Laserlichtbestrahiung im Zeitpunkt t1 unterbrochen wird, wird auch die Selbstreinigung des optischen Projektionssystems 23 und des optischen Beleuchtungssystems unterbrochen. Als Folge haften schwebende Verunreinigungen innerhalb des optischen Projektionssystems 23 und des optischen Beleuchtungssystems neu an den Oberflächen der optischen Elemente in den optischen Systemen, oder die Durchlässigkeiten (der optischen Materialien) der optischen Elemente selbst schwanken, so dass eine Verminderung der Durchlässigkeiten des optischen Projektionssystems 23 und des optischen Beleuchtungssystems resultiert. Wenn die Laserlichtbestrahlung im Zeitpunkt t2 wiederaufgenommen wird, beginnt wieder die Selbstrei nigung der optischen Elemente, was in einer Zunahme der Durchlässigkeiten resultiert.
Daher wird im Zeitpunkt t2, in dem die Laserlichtbestrahlung wiederaufgenommen wird, der Beleuchtungsstärkesensor 28 auf die optische Achse des optischen Projektionssystems 23 bewegt, um die Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts am Wafergestell 27 zu messen, und gleichzeitig wird die Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts im optischen Beleuchtungssystems durch den Integratorsensor 10 detektiert. Die Durchlässigkeit im Zeitpunkt t2 wird auf Basis der Ergebnisse der Messung an den zwei Sensoren berechnet, und ein Zeitpunkt t0, der der Durchlässigkeit entspricht, wird auf Basis der zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen bestimmt, die durch die durchgezogene Linie dargestellt werden. Wird dann die Belichtung wiederaufgenommen, wird der Timer 58, der die Dauer der nach dem Belichtungsstart verstrichenen Belichtungszeit misst, im Zeitpunkt t0 zurückgesetzt. Wenn der Belichtungsbetrieb startet, greift die Speichervorrichtung 57 folglich auf die Tabelle zu, die die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen in 15 darstellt, um den Gewinn β durch Auslesen der Daten zu berechnen, die der im Timer 58 gezählten Zeitdauer entsprechen.
Als Nächstes wird eine Unterbrechung im Belichtungsbetrieb aufgrund eines Strichplattenaustauschs unter Bezugnahme auf 16 erläutert. 16 zeigt das Kenngrößendiagramm in 12, das die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen an einer Weiß-Strichplatte und an einer Schwarz-Strichplatte darstellt. 16 ist eine erläuternde Ansicht im Falle, dass im Zeitpunkt t1 ein Belichtungsbetrieb an einer Weiß-Strichplatte unterbrochen wird und ein Betrieb zum Austausch der Weiß-Strichplatte gegen eine Schwarz-Strichplatte startet, im Zeitpunkt t2 die Zufuhr der Schwarz-Strichplatte vollendet ist und ein Belichtungsbetrieb startet, im Zeitpunkt t3 der Belichtungsbetrieb an der Schwarz-Strichplatte unterbrochen wird und ein Betrieb zum Austausch der Schwarz-Strichplatte gegen die Weiß-Strichplatte startet, und im Zeitpunkt 14 die Zufuhr der Weiß-Strichplatte endet und ein Belichtungsbetrieb startet.
Wenn die Laserlichtbestrahlung im Zeitpunkt t1 unterbrochen wird, wird auch die Selbstreinigung des optischen Projektionssystems 23 und des optischen Beleuchtungssystems unterbrochen. Als Folge haften schwebende Verunreinigungen innerhalb des optischen Projektionssystems 23 und des optischen Beleuchtungssystems neu an den Oberflächen der optischen Elemente in den optischen Systemen, oder die Durchlässigkeiten (der optischen Materialien) der optischen Elemente selbst schwanken, so dass eine Verminderung der Durchlässigkeiten des optischen Projektionssystems 23 und des optischen Beleuchtungssystems resultiert. Wenn die Laserlichtbestrahlung im Zeitpunkt t2 wiederaufgenommen wird, beginnt wieder die Selbstreinigung der optischen Elemente, was in einer Zunahme der Durchlässigkeiten resultiert.
Wie vorher erläutert, wird daher im Zeitpunkt t2, in dem die Laserlichtbestrahlung wiederaufgenommen wird, der Beleuchtungsstärkesensor 28 auf die optische Achse des optischen Projektionssystems 23 bewegt, um die Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts am Wafergestell 27 zu messen, und gleichzeitig wird die Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts im optischen Beleuchtungssystems durch den Integratorsensor 10 detektiert. Die Durchlässigkeit im Zeitpunkt t2 wird auf Basis der Ergebnisse der Messung an den zwei Sensoren berechnet, und ein Zeitpunkt t0, der der berechneten Durchlässigkeit entspricht, wird auf Basis der zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen der Schwarz-Strichplatte bestimmt, die durch die durchgezogene Linie dargestellt werden. Wird dann die Belichtung wiederaufgenommen, wird der Timer 58, der die Dauer der nach dem Belichtungsstart verstrichenen Belichtungszeit misst, im Zeitpunkt t0 zurückgesetzt. Wenn der Belichtungsbetrieb startet, greift die Speichervorrichtung 57 folglich auf die Tabelle zu, die die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen der Schwarz-Strichplatte in 16 speichert, um den Gewinn β durch Auslesen der Daten zu berechnen, die der im Timer 58 gezählten Zeitdauer entsprechen.
Wenn der Betrieb zum Austausch der Schwarz-Strichplatte gegen die Weiß-Strichplatte im Zeitpunkt t3 startet und die Belichtung unter Verwendung der Weiß-Strichplatte im Zeitpunkt t4 startet, wird die Durchlässigkeit im Zeitpunkt t4 auf eine ähnliche Weise berechnet. Danach wird auf die Tabelle zugegriffen, die die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen an der Weiß-Strichplatte speichert, um einen Zeitpunkt t0' zu ermitteln, der der Durchlässigkeit entspricht, und der Timer 58, der die Dauer der nach dem Belichtungsstart verstrichenen Belichtungszeit misst, wird im Zeitpunkt t0' zurückgesetzt. Wenn der Belichtungsbetrieb startet, greift die Speichervorrichtung 57 folglich auf die Tabelle zu, die die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen der Weiß-Strichplatte in 16 speichert, um den Gewinn β durch Auslesen der Daten zu berechnen, die der im Timer 58 gezählten Zeitdauer entsprechen.
In 15 und 16 wird die Durchlässigkeit im optischen System in dem Zeitpunkt, in dem die Belichtung vorübergehend unterbrochen worden ist, ermittelt, wird auf Basis der zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen ein dieser Durchlässigkeit entsprechender Zeitpunkt bestimmt und wird der Zeitpunkt, in dem die Belichtung wiederaufzunehmen ist, korrigiert, um die Beleuchtungsstärke des den Wafer belichtenden Lichts auf einen Sollwert im Zeitpunkt des Belichtungsneustarts zu regeln. Jedoch kann Leerlaufausstrahlung von Laserpulsen im Zeitpunkt des Belichtungsneustarts durchgeführt werden, bis die Durchlässigkeit auf einer Kenngrößenkurve erreicht wird, die die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen darstellt, die im Voraus gespeichert werden. In so einem Fall ist es notwendig, eine Einrichtung für Lichtsperrung vorzusehen, um sicherzustellen, dass keine Laserpulse in den Wafer eintreten. Zum Beispiel kann ein Verschluss vorgesehen werden, der den Lichtweg zwischen dem optischen Projektionssystem 23 und dem Wafer 25 öffnet/schließt. Der Verschluss kann einer von verschiedenen Typen von Verschlüssen sein, einschließlich mechanischen Verschlüssen und elektrischen Verschlüssen, die unter Verwendung von Flüssigkristall gebildet werden.
Außerdem wird in diesem Beispiel, das keinen Teil der Erfindung bildet, die Durchlässigkeit jedesmal, wenn ein Wafer ausgetauscht wird, durch den Integratorsensor 10 und den Beleuchtungsstärkesensor 28 detektiert. Man hat jedoch erfahren, dass die während des Austauschs stattfindende Verminderung der Durchlässigkeit in einem größeren Maße der verminderten Durchlässigkeit an den optischen Elementen (optischen Materialien) selbst als der Neuanhaftung von schwebenden Verunreinigungen zuzuschreiben ist. Statt daher die Durchlässigkeit wie oben beschrieben während eines Waferaustauschs zu messen, können die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen folglich einfach im Voraus gemessen und gespeichert werden, so dass die Durchlässigkeit auf Basis der gespeicherten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen während eines Waferaustauschs vorhergesagt (berechnet) werden kann, um die Lichtstärke des Belichtungslichts von der Lichtquelle 1 einzustellen.
Da die Verminderung der Durchlässigkeiten im optischen Beleuchtungssystem und im optischen Projektionssystem hauptsächlich Verminderungen der Durchlässigkeiten der optischen Materialien selbst zuzuschreiben ist, können in diesem Fall die Durchlässigkeiten in den zwei optischen Systemen mit einem hohen Maß an Genauigkeit durch die oben beschriebene Vorhersage (Berechnung) allein ermittelt werden, und es kann eine Durchsatzverbesserung erzielt werden, ohne die Regelungsgenauigkeit der Belichtungsdosis am Wafer zu beeinträchtigen. Ist jedoch die Regelung durch die Vorhersage allein durchzuführen, so kann der Regelungsfehler mit der Zeit groß werden.
Bei diesem Typ von Projektionsbelichtungsvorrichtung werden zum Beispiel fünfundzwanzig Wafer in einer Charge als eine Partie bearbeitet. Daher wird jedesmal wenn die Belichtung von Wafern in einer Partie endet oder jedesmal wenn die Strichplatte ausgetauscht wird, die Durchlässigkeit durch den Integratorsensor 10 und den Beleuchtungsstärkesensor 28 detektiert. Unter Verwendung dieser Messwerte als Anfangswerte und außerdem durch Zugriff auf die Tabelle der zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen wird dann der Gewinn β berechnet, um die Lichtstärke des Belichtungslichts von der Lichtquelle 1 einzustellen. In diesem Fall kann die Durchsatzverminderung minimiert werden, ohne die Regelungsgenauigkeit der Belichtungsdosis zu vermindern.
Oben wurde ein Beispiel erläutert, in dem Strichplatten in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Musterfläche zur Fläche der Strichplattenoberfläche klassifiziert wurden. Doch können Strichplatten nach anderen Gesichtspunkten klassifiziert werden, d.h. verschiedene Strichplatten einschließlich einer Phasenverschiebungs-Strichplatte und einer Halbtonphasen-Strichplatte, die zur Verbesserung der Auflösung der Übertragung verwendet werden, haben unterschiedliche Durchlässigkeiten und dementsprechend auch unterschiedliche zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen im optischen Projektionssystem. In diesem Fall sollte auch das Beleuchtungsverfahren in Übereinstimmung mit der gerade verwendeten Strichplatte modifiziert werden.
In der oben erläuterten Ausführungsform und dem Beispiel, das keinen Teil der Erfindung bildet, wird die Lichtstärke des Belichtungslichts von der Lichtquelle 1 entweder durch Vorhersage oder Messung der zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen im vom Integratorsensor 10 bis zum Wafergestell 26 reichenden optischen System eingestellt, um die akkumulierte Lichtmenge (Belichtungsdosis) der Mehrzahl von auf einen jeden Punkt auf dem Wafer gestrahlten Pulsstrahlen auf einen korrekten Wert zu regeln. Bei einer Scan-Projektionsbelichtungsvorrichtung (zum Beispiel dem im US-Patent Nr. 5,473,410 offenbarten Scan-Schrittschaltgerät), die als Belichtungslicht zum Beispiel einen Pulsstrahl verwendet, kann die Zahl der durch Scanbelichtung auf einen gegebenen Punkt auf dem Wafer zu strahlenden Pulsstrahlen jedoch in Übereinstimmung mit der wie oben beschrieben vorhergesagten Durchlässigkeit oder in Übereinstimmung mit der auf Basis der Durchlässigkeit ermittelten Lichtstärke des Belichtungslichts auf dem Wafer eingestellt werden. Mit anderen Worten, die Belichtungsdosis kann auf einen korrekten Wert geregelt werden, indem mindestens eine der folgenden Größen eingestellt wird: Breite des Belichtungslichts auf dem Wafer entlang der Scanrichtung, Oszillationsfrequenz an der Lichtquelle 1 und Scangeschwindigkeit am Wafer. Kurz, die im Scanbelichtungsbetrieb dem Wafer mitgeteilte Belichtungsdosis (Belichtungsmenge) sollte auf einen korrekten Wert geregelt werden, indem mindestens eine der folgenden Größen eingestellt wird: Lichtstärke des Belichtungslichts auf dem Wafer, Breite des Belichtungslichts, Oszillationsfrequenz und Scangeschwindigkeit. Dabei kann die Lichtstärke des Belichtungslichts auf dem Wafer durch Einstellung der Lichtausstrahlstärke an der Lichtquelle 1, die durch Verändern der an die Lichtquelle 1 angelegten Spannung erreicht wird, durch ND-Filter-Umschaltung, die durch Drehen der Revolverplatte TP in 1 erreicht wird, oder durch Kombination der Einstellung der Lichtausstrahlstärke und der ND-Filter-Umschaltung eingestellt werden.
Im Falle einer Projektionsbelichtungsvorrichtung vom Scan-Typ (Scan-Schrittschaltgerät), die Dauerlicht als Belichtungslicht verwendet, kann die Belichtungsdosis auf einen korrekten Wert geregelt werden, indem mindestens eine der Größen Lichtausstrahlstärke an der Lichtquelle, Durchlässigkeit (Auslöschungsrate) am Lichtmengeneinsteller wie z.B. der Revolverplatte TP in 1 oder dergleichen, Breite des Belichtungslichts auf dem Wafer und Scangeschwindigkeit des Wafers in Übereinstimmung mit dem vorhergesagten Durchlässigkeitswert oder der Lichtstärke des Belichtungslichts am Wafer eingestellt wird. Außerdem muss bei einer Projektionsbelichtungsvorrichtung (Schrittschaltgerät), die Pulsstrahlen als Belichtungslicht verwendet und einen Wafer unter Verwendung des Bildes eines Musters an einer Strichplatte belichtet, während die Strichplatte und der Wafer stationär bleiben können, mindestens eine der Größen Lichtstärke des Belichtungslichts am Wafer (die Lichtausstrahlstärke an der Pulslichtquelle) und Zahl der Belichtungspulsstrahlen eingestellt werden. Bei einem Schrittschaltgerät, das Dauerlicht als Belichtungslicht verwendet, muss mindestens eine der Größen Lichtstärke des Belichtungslichts auf dem Wafer (die Lichtausstrahlstärke an der Lichtquelle oder dergleichen) und Dauer der Bestrahlungszeit eingestellt werden.
Falls Schwankungen der Durchlässigkeiten im optischen Beleuchtungssystem und im optischen Projektionssystem nicht vernachlässigt werden können, kann die vorher beschriebene Einstellung (z.B. Einstellung der Lichtstärke des Belichtungslichts auf dem Wafer oder Einstellung der Zahl der Pulse) usw. während der Belichtung durchgeführt werden. Insbesondere bei einem Scan-Schrittschaltgerät, das Pulsstrahlen ver wendet, kann die Zahl der Belichtungspulse bestimmt werden, indem außerdem die Größe der Änderung (oder die Änderungsrate) der während der Scanbelichtung auftretenden Durchlässigkeit berücksichtigt wird.
Das optische Projektionssystem 23 in der oben erläuterten Ausführungsform und dem Beispiel, das keinen Teil der Erfindung bildet (siehe 1), wird nur durch optische Brechungselemente wie z.B. Linsen gebildet. Das optische Projektionssystem kann aber ein sogenanntes katadioptisches System sein, das erhalten wird, indem reflektierende optische Elemente wie z.B. Spiegel und optische Brechungselemente kombiniert werden, oder es kann aus reflektierenden optischen Elementen allein gebildet werden.
Außerdem, während die Erläuterung oben zu einem Beispiel gegeben wird, in dem das Belichtungslicht ArF-Laser ist, kann die vorliegende Erfindung bei einer Projektionsbelichtungsvorrichtung eingeführt werden, die EUVL wie z.B. weiche Röntgenstrahlen mit einer noch kleineren Wellenlänge verwendet. Weiterhin, während eine Vorhersagelinie von zeitabhängigen Änderungen der Durchlässigkeit berechnet wird, indem die Durchlässigkeit des Belichtungslichts im optischen System zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten gemessen wird, kann statt dessen eine andere Lichtquelle verwendet werden, die Licht mit einer Wellenlänge beinahe gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts ausstrahlt. Und wenn es keine Schwankung oder sehr wenig Schwankung der Durchlässigkeit im optischen Projektionssystem gibt, müssen die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen nur für das optische Beleuchtungssystem ermittelt werden. in diesem Fall sollte die Durchlässigkeit auf Basis der Ausgangswerte des Integratorsensors 10 und des Beleuchtungsstärkesensors, welcher auf das Strichplattengestell gesetzt ist, gemessen werden. Gibt es andererseits keine Schwankung oder sehr wenig Schwankung der Durchlässigkeit im optischen Beleuchtungssystem, so müssen die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen nur für das optische Projektionssystem ermittelt werden. In diesem Fall sollte die Beleuchtungsstärke gemessen werden, indem das Belichtungslicht in der Fläche zwischen dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Projektionssystem gewonnen wird. Man kann das Belichtungslicht selbst verwenden, oder man kann eine andere, getrennte Lichtquelle verwenden, die Licht mit einer Wellenlänge beinahe gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts ausstrahlt, um die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen entweder im optischen Beleuchtungssystem oder im optischen Projektionssystem zu bestimmen.
Man beachte, dass eine Belichtungsvorrichtung, die zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen vorhersagt, um eine Belichtungsregelung auf Basis der vorhergesagten Kenngrößen durchzuführen, oder eine Belichtungsvorrichtung, die keinen Teil der Erfindung bildet und eine Belichtungsregelung auf Basis von vorgespeicherten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen durchführt, zusammengebaut wird, indem eine große Zahl von Komponenten, die in Bezug auf die Ausführungsform und das Beispiel, das keinen Teil der Erfindung bildet, erläutert wurden, elektrisch, mechanisch oder chemisch miteinander verbunden werden.
Konkreter gesagt kann die Belichtungsvorrichtung in der Ausführungsform und dem Beispiel, das keinen Teil der Erfindung bildet, hergestellt werden, indem eine optische Einstellung bei dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Projektionssystem durchgeführt wird, die jeweils aus einer Mehrzahl von Linsen gebildet sind, die an der Haupteinheit der Belichtungsvorrichtung montiert sind, Verdrahtungen und Rohrleitungen mit dem Strichplattengestell und dem Wafergestell verbunden werden, die aus einer großen Zahl von mechanischen Teilen an der Haupteinheit der Belichtungsvorrichtung gebildet sind, und eine Gesamteinstellung (elektrische Einstellung, Betriebsprüfung und dergleichen) durchgeführt wird. Man beachte, dass es günstig ist, die Belichtungsvorrichtung in einem Reinraum herzustellen, in dem die Temperatur und der Verunreinigungsgrad genau geregelt werden können.
Die Belichtungsvorrichtung braucht nicht nur zur Halbleiterherstellung verwendet zu werden, und die vorliegende Erfindung kann in einem weiten Bereich von Anwendungen eingeführt werden, einschließlich einer Belichtungsvorrichtung für Flüssigkristallvorrichtungen, die ein Flüssigkristall-Anzeigeelementmuster auf einer rechteckigen Glasplatte belichtet, und einer Belichtungsvorrichtung, die zur Herstellung eines Dünnfilm-Magnetkopfs verwendet wird. Außerdem kann das Vergrößerungsvermögen des optischen Projektionssystems der Ausweitungs-Typ, der Reduktionstyp oder der neutrale Typ sein.
Weiterhin wird die Halbleitervorrichtung hergestellt durch einen Schritt, in dem die Funktionen und die Leistung der Vorrichtung ausgelegt werden, einen Schritt, in dem eine Strichplatte entsprechend der Auslegung präpariert wird, einen Schritt, in dem ein Wafer aus Siliziummaterial hergestellt wird, einen Schritt, in dem unter Verwendung der Belichtungsvorrichtung in der vorher erläuterten Ausführungsform ein Strichplattenmus ter auf dem Wafer belichtet wird, einen Schritt, in dem die Vorrichtung zusammengebaut wird (einschließlich Schneiden, Kontaktieren und Verpacken), einen Prüfschritt und dergleichen.
Die Erfindung ist durch die Ansprüche definiert.

Claims

Belichtungsverfahren zum Projizieren des Bildes eines Musters, das von Belichtungslicht von einer Belichtungslichtquelle (1) beleuchtet wird, über ein optisches System (11, 13, 15, 23) auf ein lichtempfindliches Substrat (25), wobei eine Durchlässigkeit des optischen Systems bezüglich des Belichtungslichts mit der Zeit verändert wird, umfassend: Messen der Durchlässigkeit des optischen Systems bezüglich Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten; Vorhersagen von Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems auf Basis der gemessenen Durchlässigkeiten; und Projizieren des Bildes des Musters auf das lichtempfindliche Substrat; Regeln einer Belichtungsregelungsbedingung während der Belichtung des lichtempfindlichen Substrats auf eine zeitabhängige Weise auf Basis der vorhergesagten Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems; dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässigkeitskenngrößen zeitabhängig sind und das Vorhersagen der zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems durch eine Extrapolation auf Basis der zu der Mehrzahl von Zeitpunkten gemessenen Durchlässigkeiten durchgeführt wird.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: das Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts Belichtungslicht ist, das von der Belichtungslichtquelle ausgestrahlt wird.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: die Mehrzahl von Zeitpunkten, zu denen die Durchlässigkeit gemessen wird, zwei Zeitpunkte umfasst, nachdem das Licht mit im Wesentlichen derselben Wellenlänge wie jene des Belichtungslichts über eine bestimmte Zeitdauer auf das optische System gestrahlt wurde, und die zwei Zeitpunkte auftreten, bevor das Bild des Musters auf das lichtempfindliche Substrat projiziert wird.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: die Mehrzahl von Zeitpunkten einen Zeitpunkt, bevor das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf das lichtempfindliche Substrat projiziert wird, und einen Zeitpunkt, nachdem das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf das lichtempfindliche Substrat projiziert wird, umfasst.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 2, wobei: die Mehrzahl von Zeitpunkten einen Zeitpunkt, bevor das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf ein einzelnes lichtempfindliches Substrat projiziert wird, und einen Zeitpunkt, nachdem das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf das einzelne lichtempfindliche Substrat projiziert wird, umfasst.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 2, wobei: die Mehrzahl von Zeitpunkten einen Zeitpunkt, bevor das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf eine Fläche auf dem lichtempfindlichen Substrat projiziert wird, und einen Zeitpunkt, nachdem das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf die Fläche projiziert wird, umfasst.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 6, wobei: die Fläche eine Belichtungsfläche ist, die einem Chip entspricht.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 6, wobei: die Fläche eine Belichtungsfläche ist, die einer Belichtung entspricht.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 2, wobei: das optische System ein optisches Beleuchtungssystem (11, 13, 15), das das Muster mit dem Belichtungslicht beleuchtet, und ein optisches Projektionssystem (23) umfasst, das das Bild des von dem optischen Beleuchtungssystem beleuchteten Musters auf das lichtempfindliche Substrat (25) projiziert; und die Durchlässigkeit mehrmals in mindestens einem der Systeme optisches Beleuchtungssystem und optisches Projektionssystem gemessen wird; und zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen in mindestens einem der Systeme optisches Beleuchtungssystem und optisches Projektionssystem vorhergesagt werden.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: das optische System ein optisches Beleuchtungssystem umfasst, das das Muster mit dem Belichtungslicht beleuchtet; und, wenn Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Beleuchtungssystems zu Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Systems beitragen, eine Durchlässigkeit des optischen Beleuchtungssystems bezüglich Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten gemessen wird, um zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems vorherzusagen.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 10, wobei: das optische System weiterhin ein optisches Projektionssystem (23) umfasst, das das Bild des von dem optischen Beleuchtungssystem beleuchteten Musters auf das lichtempfindliche Substrat projiziert; und, wenn Schwankungen der Durchlässigkeiten des optischen Beleuchtungssystems und des optischen Projektionssystems zu Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Systems beitragen, die Durchlässigkeiten des optischen Beleuchtungssystems und des optischen Projektionssystems bezüglich Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten gemessen werden, um zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems vorherzusagen.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: das optische System ein optisches Projektionssystem (23) umfasst, das das Bild des Musters mit dem Belichtungslicht auf das lichtempfindliche Substrat projiziert; und, wenn Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Projektionssystems zu Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Systems beitragen, eine Durchlässigkeit des optischen Projektionssystems bezüglich Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten gemessen wird, um zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems vorherzusagen.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 12, wobei: das optische System weiterhin ein optisches Beleuchtungssystem umfasst, das das Muster mit dem Belichtungslicht beleuchtet; und, wenn Schwankungen der Durchlässigkeiten des optischen Beleuchtungssystems und des optischen Projektionssystems zu Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Systems beitragen, die Durchlässigkeiten des optischen Beleuchtungssystems und des optischen Projektionssystems bezüglich Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten gemessen werden, um zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen in dem optischen System vorherzusagen.
Belichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: eine akkumulierte Lichtmenge des auf das lichtempfindliche Substrat gestrahlten Belichtungslichts auf Basis der vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen auf einen korrekten Wert eingestellt wird, der der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats entspricht.
Belichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: die Lichtstärke des auf das lichtempfindliche Substrat gestrahlten Belichtungslichts auf Basis der vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen eingestellt wird.
Belichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: wenn das lichtempfindliche Substrat dazu gebracht wird, sich bezüglich des Belichtungslichts von einer Maske (16) zum Durchlaufen des optisches Projektionssystems synchron mit einer Bewegung der Maske bezüglich des Belichtungslichts während eines Prozesses des Strahlens von von der Belichtungslichtquelle ausgestrahltem Impulsstrahl-Belichtungslicht und Projizierens des auf der Maske ausgebildeten Musters auf das lichtempfindliche Substrat zu bewegen; eine akkumulierte Lichtmenge des Belichtungslichts auf einen korrekten Wert entsprechend der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats geregelt wird, indem auf Basis der zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen mindestens eine der folgenden Größen eingestellt wird: Lichtstärke des in das lichtempfindliche Substrat eintretenden Belichtungslichts, Breite des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat bezüglich der Bewegungsrichtung, in der sich das lichtempfindliche Substrat bewegt, Bewegungsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Substrats, das sich bezüglich der Bewegungsrichtung bewegt, und Schwingungsfrequenz der Belichtungslichtquelle.
Belichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei: die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen berechnet werden unter Verwendung einer Mehrzahl von Durchlässigkeiten, eine jede berechnet auf Basis eines Verhältnisses einer Beleuchtungsstärke des von der Belichtungslichtquelle ausgestrahlten Belichtungslichts und einer Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: die Belichtungslichtquelle (1) eine gepulste Belichtungslichtquelle ist; das optische System ein optisches Beleuchtungssystem (11, 13, 15), das eine Maske (16), auf der ein Muster ausgebildet ist, mit von der gepulsten Belichtungslichtquelle (1) ausgestrahltem Belichtungslicht beleuchtet, und ein optisches Projektionssystem (23) umfasst, das das von dem optischen Beleuchtungssystem (11, 13, 15) beleuchtete Muster auf der Maske (16) auf ein lichtempfindliches Substrat (25) projiziert; der Vorhersageschritt zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen von mindestens einem der Systeme optisches Beleuchtungssystem (11, 13, 15) und optisches Projektionssystem (23) bezüglich des Belichtungslichts vorhersagt, indem das Verhältnis der Beleuchtungsstärke des von der gepulsten Belichtungslichtquelle (1) ausgestrahlten Belichtungslichts und einer Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat (25) mehrmals berechnet wird; und der Projektionsschritt mindestens eine der Größen Lichtstärke des gepulsten Belichtungslichts am lichtempfindlichen Substrat (25) und Zahl der Impulse auf Basis des Verhältnisses der Beleuchtungsstärke des von der gepulsten Belichtungslichtquelle (1) ausgestrahlten Belichtungslichts und der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat (25) und den vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen einstellt.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: das optische System ein optisches Beleuchtungssystem (11, 13, 15), das eine Maske (16), auf der ein Muster ausgebildet ist, mit von der Belichtungslichtquelle (1) ausgestrahltem Belichtungslicht beleuchtet, und ein optisches Projektionssystem (23) umfasst, das das Muster auf ein lichtempfindliches Substrat (25) projiziert; der Vorhersageschritt zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen von mindestens einem der Systeme optisches Beleuchtungssystem (11, 13, 15) und optisches Projektionssystem (23) bezüglich des Belichtungslichts vorhersagt, indem das Verhältnis der Beleuchtungsstärke des von der Belichtungslichtquelle (1) ausgestrahlten Belichtungslichts und einer Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat (25) mehrmals berechnet wird; und der Projektionsschritt die Lichtstärke des Belichtungslichts am lichtempfindlichen Substrat (25) auf Basis des Verhältnisses der Beleuchtungsstärke des von der Belichtungslichtquelle (1) ausgestrahlten Belichtungslichts und der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat (25) und den vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen einstellt.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: das optische System ein optisches Beleuchtungssystem (11, 13, 15), das eine Maske (16), auf der ein Muster ausgebildet ist, mit Belichtungslicht beleuchtet, und ein optisches Projektionssystem (23) umfasst, das das von dem optischen Beleuchtungssystem (11, 13, 15) beleuchtete Muster auf ein lichtempfindliches Substrat (25) projiziert; der Vorhersageschritt zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Projektionssystems (23) bezüglich des Belichtungslichts vorhersagt, indem das Verhältnis der Beleuchtungsstärke des von der Belichtungslichtquelle (1) ausgestrahlten Belichtungslichts und einer Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat (25) mehrmals berechnet wird; und der Projektionsschritt die Lichtstärke des Belichtungslichts am lichtempfindlichen Substrat (25) auf Basis des Verhältnisses der Beleuchtungsstärke des von der Belichtungslichtquelle (1) ausgestrahlten Belichtungslichts und der Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat (25) und den vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen einstellt.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: wenn sich die Durchlässigkeit des optischen Beleuchtungssystems bezüglich des Belichtungslichts ebenfalls mit der Zeit verändert, die Lichtstärke des von der Belichtungslichtquelle ausgestrahlten Belichtungslichts auf Basis von zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen des gesamten optischen Systems mit dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Projektionssystem bezüglich des Belichtungslichts und einem Verhältnis der Beleuchtungsstärken eingestellt wird.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 21, wobei: das Belichtungslicht ein Pulsstrahl ist und die akkumulierte Menge des Belichtungslichts auf einen korrekten Wert entsprechend der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats geregelt wird, indem mindestens eine der Größen Lichtstärke des Belichtungslichts am lichtempfindlichen Substrat und Zahl der auf einen gegebenen Punkt auf dem lichtempfindlichen Substrat gestrahlten Belichtungslichtstrahlen eingestellt wird.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 21, wobei: das lichtempfindliche Substrat geregelt wird, sich synchron mit der Bewegung der Maske bezüglich des Belichtungslichts bezüglich des Belichtungslichts von der Maske zu bewegen und das optische Projektionssystem zu durchlaufen, um das Muster auf das lichtempfindliche Substrat zu übertragen.
Belichtungsverfahren nach Anspruch 23, wobei: das Belichtungslicht ein Pulsstrahl ist und die akkumulierte Lichtmenge des Belichtungslichts auf einen korrekten Wert entsprechend der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats geregelt wird, indem mindestens eine der Größen Lichtstärke des Belichtungslichts am lichtempfindlichen Substrat, Breite des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat bezüglich der Richtung, in der sich das lichtempfindliche Substrat bewegt, Bewegungsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Substrats bezüglich der Bewegungsrichtung und Oszillationsfrequenz der Belichtungslichtquelle eingestellt wird.
Belichtungsvorrichtung, die dafür eingerichtet ist, in Übereinstimmung mit dem Belichtungsverfahren von Anspruch 1 ein Bild eines Musters, das von Belichtungslicht beleuchtet wird, das von einer Belichtungslichtquelle (1) ausgestrahlt wird, über ein optisches System (11, 13, 15, 23) auf ein lichtempfindliches Substrat (25) zu projizieren, wobei eine Durchlässigkeit des optischen Systems bezüglich des Belichtungslichts mit der Zeit verändert wird, umfassend: eine Messeinrichtung (10, 28) die dafür eingerichtet ist, die Durchlässigkeit des optischen Systems bezüglich Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts des optischen Systems zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten zu messen; eine Vorhersageeinrichtung (40), die dafür eingerichtet ist, zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems auf Basis einer Mehrzahl von gemessenen Durchlässigkeiten vorherzusagen, indem eine Extrapolation auf Basis der zu der Mehrzahl von Zeitpunkten gemessenen Durchlässigkeiten durchgeführt wird; und eine Regelungseinrichtung (40), die dafür eingerichtet ist, eine Belichtungsregelungsbedingung während der Belichtung des lichtempfindlichen Substrats auf eine zeitabhängige Weise auf Basis der von der Vorhersageeinrichtung erzeugten vorhergesagten extrapolierten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems zu regeln.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei: das Licht mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts Belichtungslicht ist, das von der Belichtungslichtquelle ausgestrahlt wird.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei: die Mehrzahl von Zeitpunkten, zu denen die Durchlässigkeit gemessen wird, zwei Zeitpunkte umfasst, nachdem das Licht mit im Wesentlichen derselben Wellenlänge wie jene des Belichtungslichts über eine Zeitdauer auf das optische System gestrahlt wurde, und die zwei Zeitpunkte auftreten, bevor das Bild des Musters auf das lichtempfindliche Substrat projiziert wird.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 26, wobei: die Mehrzahl von Zeitpunkten einen Zeitpunkt, bevor das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf das lichtempfindliche Substrat projiziert wird, und einen Zeitpunkt, nachdem das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf das lichtempfindliche Substrat projiziert wird, umfasst.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 26, wobei: die Mehrzahl von Zeitpunkten einen Zeitpunkt, bevor das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf ein einzelnes lichtempfindliches Substrat projiziert wird, und einen Zeitpunkt, nachdem das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf das einzelne lichtempfindliche Substrat projiziert wird, umfasst.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 26, wobei: die Mehrzahl von Zeitpunkten einen Zeitpunkt, bevor das Bild eines vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf eine Fläche auf dem lichtempfindlichen Substrat projiziert wird, und einen Zeitpunkt, nachdem das Bild des vom Belichtungslicht beleuchteten Musters auf die Fläche projiziert wird, umfasst.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 30, wobei: die Fläche eine Belichtungsfläche ist, die einem Chip entspricht.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 30, wobei: die Fläche eine Belichtungsfläche ist, die einer Belichtung entspricht.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 26, wobei: das optische System ein optisches Beleuchtungssystem (11, 13, 15), das im Lichtweg des Belichtungslichts angeordnet ist, um das Muster mit dem Belichtungslicht zu beleuchten, und ein optisches Projektionssystem (23) umfasst, das im Lichtweg des Belichtungslichts angeordnet ist, um das Bild des von dem optischen Beleuchtungssystem beleuchteten Musters auf das lichtempfindliche Substrat zu projizieren; die Messeinrichtung eine Messung der Durchlässigkeit eine Mehrzahl von Malen in mindestens einem der Systeme optisches Beleuchtungssystem und optisches Projektionssystem durchführt; und die Vorhersageeinrichtung zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen in mindestens einem der Systeme optisches Beleuchtungssystem und optisches Projektionssystem vorhersagt.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 26, wobei: das optische System ein optisches Beleuchtungssystem umfasst, das im Lichtweg des Belichtungslichts angeordnet ist, um das Muster mit dem Belichtungslicht zu beleuchten; und, wenn Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Beleuchtungssystems zu Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Systems beitragen, die Messeinrichtung die Durchlässigkeit des optischen Beleuchtungssystems bezüglich des Lichts mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten misst und die Vorhersageeinrichtung zeitabhängige Durchlassigkeitskenngrößen des optischen Systems auf Basis eines Ergebnisses der eine Mehrzahl von Malen durchgeführten Messung vorhersagt.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 34, wobei: das optische System weiterhin ein optisches Projektionssystem (23) umfasst, das im Lichtweg des Belichtungslichts angeordnet ist, um das Bild des von dem optischen Beleuchtungssystem beleuchteten Musters auf das lichtempfindliche Substrat zu projizieren; und, wenn Schwankungen der Durchlässigkeiten des optischen Beleuchtungssystems und des optischen Projektionssystems zu Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Systems beitragen, die Messeinrichtung die Durchlässigkeiten des optischen Beleuchtungssystems und des optischen Projektionssystems bezüglich des Lichts mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten misst und die Vorhersageeinrichtung zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems auf Basis der Ergebnisse der eine Mehrzahl von Malen durchgeführten Messung vorhersagt.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei: das optische System ein optisches Projektionssystem umfasst, das im Lichtweg des Belichtungslichts angeordnet ist, um das Bild des Musters mit dem Belichtungslicht auf das lichtempfindliche Substrat zu projizieren; und, wenn Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Projektionssystems zu Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Systems beitragen, die Messeinrichtung die Durchlässigkeit des optischen Projektionssystems bezüglich des Lichts mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten misst und die Vorhersageeinrichtung zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems vorhersagt.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 36, wobei: das optische System weiterhin ein optisches Beleuchtungssystem umfasst, das im Lichtweg des Belichtungslichts angeordnet ist, um das Muster mit dem Belichtungslicht zu beleuchten; und, wenn Schwankungen der Durchlässigkeiten des optischen Beleuchtungssystems und des optischen Projektionssystems zu Schwankungen der Durchlässigkeit des optischen Systems beitragen, die Messeinrichtung die Durchlässigkeiten des optischen Beleuchtungssystems und des optischen Projektionssystems bezüglich des Lichts mit einer Wellenlänge im Wesentlichen gleich der Wellenlänge des Belichtungslichts zu einer Mehrzahl von Zeitpunkten misst und die Vorhersageeinrichtung zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Systems auf Basis der Ergebnisse der eine Mehrzahl von Malen durchgeführten Messungen vorhersagt.
Belichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 37, die weiterhin umfasst: eine Steuereinrichtung für eine akkumulierte Belichtungslichtmenge, die eine akkumulierte Lichtmenge des auf das lichtempfindliche Substrat gestrahlten Belichtungslichts auf Basis der vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen auf einen korrekten Wert regelt, der einer Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats entspricht.
Belichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 37, wobei die Regelungseinrichtung umfasst: eine Belichtungslichtstärke-Einstelleinrichtung, die die Lichtstärke des auf das lichtempfindliche Substrat gestrahlten Belichtungslichts auf Basis der vorhergesagten zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen einstellt.
Belichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 37, wobei: wenn das lichtempfindliche Substrat dazu gebracht wird, sich bezüglich des Belichtungslichts von einer Maske zum Durchlaufen des optisches Projektionssystems synchron mit einer Bewegung der Maske bezüglich des Belichtungslichts während eines Prozesses des Strahlens von gepulstem Belichtungslicht von der Belichtungslichtquelle und Projizierens eines auf der Maske ausgebildeten Musters auf das lichtempfindliche Substrat zu bewegen; die Projektionsbelichtungseinrichtung eine Regelungseinrichtung umfasst, die die akkumulierte Lichtmenge des Belichtungslichts auf einen korrekten Wert entsprechend der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats regelt, indem auf Basis der zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen mindestens eine der folgenden Größen eingestellt wird: Lichtstärke des in das lichtempfindliche Substrat eintretenden Belichtungslichts, Breite des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat bezüglich einer Bewegungsrichtung, in der sich das lichtempfindliche Substrat bewegt, Bewegungsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Substrats, das sich bezüglich der Bewegungsrichtung bewegt, und Oszillationsfrequenz der Belichtungslichtquelle.
Belichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 40, wobei: die Vorhersageeinrichtung die zeitabhängigen Durchlässigkeitskenngrößen auf Basis einer Mehrzahl von Durchlässigkeiten berechnet, eine jede berechnet entsprechend einem Verhältnis einer Beleuchtungsstärke des von der Belichtungslichtquelle ausgestrahlten Belichtungslichts und einer Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Messeinrichtung einen Maskenbeleuchtungsstärkedetektor (10), der die Beleuchtungsstärke des von der Belichtungslichtquelle (1) auf eine Maske (16) gestrahlten Belichtungslichts detektiert, und einen Substratbeleuchtungsstärkedetektor (28) umfasst, der die Beleuchtungsstärke des Belichtungslichts auf dem lichtempfindlichen Substrat (25) detektiert; das optische System ein optisches Beleuchtungssystem (11, 13, 15), das die Maske (16) beleuchtet, auf der das Muster ausgebildet ist, und ein optisches Projektionssystem umfasst, das das Bild des von dem optischen Beleuchtungssystem beleuchteten Musters auf der Maske auf ein lichtempfindliches Substrat projiziert; die Vorhersageeinrichtung zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des optischen Projektionssystems bezüglich des Belichtungslichts vorhersagt, indem das Verhältnis der durch den Maskenbeleuchtungsstärkedetektor detektierten Beleuchtungsstärke des auf die Maske gestrahlten Belichtungslichts und der durch den Substratbeleuchtungsstärkedetektor detektierten Beleuchtungsstärke des auf das Substrat gestrahlten Belichtungslichts mehrmals berechnet wird; und die Regelungseinrichtung (40) eine akkumulierte Lichtmenge des Belichtungslichts am lichtempfindlichen Substrat auf Basis der vorhergesagten zeitabhängigen Kenngrößen und des Verhältnisses der zwei Beleuchtungsstärken einstellt.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 42, wobei: wenn sich die Durchlässigkeit des optischen Beleuchtungssystems bezüglich des Belichtungslichts ebenfalls mit der Zeit verändert, die Vorhersageeinrichtung zeitabhängige Durchlässigkeitskenngrößen des gesamten optischen Systems mit dem optischen Beleuchtungssystem und dem optischen Projektionssystem bezüglich des Belichtungslichts vorhersagt.
Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 42, wobei die Belichtungslichtquelle eine gepulste Belichtungslichtquelle ist, die Regelungseinrichtung mindestens eine der Größen Lichtstärke des auf das lichtempfindliche Substrat gestrahlten gepulsten Belichtungslichts und Zahl der Pulse einstellt, um auf Basis der vorhergesagten zeitabhängigen Kenngrößen und des Verhältnisses der zwei Beleuchtungsstärken eine akkumulierte Lichtmenge des auf das lichtempfindliche Substrat gestrahlten Belichtungslichts auf einen korrekten Wert entsprechend der Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Substrats zu regeln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das Verfahren umfasst, eine Halbleitereinrichtung herzustellen.