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FACHGEBIET
DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
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Diese Erfindung betrifft ein Projektionsbelichtungsgerät und ein
Herstellungsverfahren für
eine Mikrovorrichtung, die beispielsweise in einer lithografischen
Behandlung im Arbeitsablauf zur Herstellung von Vorrichtungen geeignet
verwendet werden kann, wie etwa einer Halbleitervorrichtung (beispielsweise IC
oder LSI), Bildaufnahmevorrichtungen (z. B. CCDs), Anzeigevorrichtungen
(z. B. Flüssigkristallbildschirme)
oder Magnetköpfen.
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Mit der ansteigenden Packungsdichte
bei Halbleitervorrichtung, wie etwa IC oder LSI, wurden Feinverarbeitungstechniken
für einen
Halbleiter-Wafer in beträchtlichem
Maße erweitert.
Unter diesen Feinverarbeitungstechniken gibt es viele vorgeschlagene
Typen von Verkleinerungs-Projektionsbelichtungsgeräten (Stepper),
bei welchen ein Abbild eines Schaltungsmusters einer Maske (Strichplatte
bzw. Retikel) auf einem fotosensitiven Substrat mit einem Projektionsbelichtungsgerät ausgebildet
wird, während
das Substrat in dem Step-And-Repeat-Verfahren belichtet wird.
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Bei diesem Stepper wird der Arbeitsschritt des Übertragens
der Maske durch Projektion eines Schaltungsmusters von einer Maske
bei einer bestimmten Position auf einer Waferoberfläche durch ein
optisches Projektionssystem durchgeführt, welches eine bestimmte
Verkleinerungsgröße hat.
Nachdem eine Musterprojektions- und Übertragungsoperation abgeschlossen ist,
wird ein Objekttisch, auf welchem der Wafer angeordnet ist, um einen
bestimmten Betrag bewegt, und dann wird die Operation der Musterübertragung
wiederholt, um das Muster an einer anderen Position auf dem Wafer
zu drucken. Diese Operation wird wiederholt, und Belichtungen der
gesamten Waferoberfläche
werden durchgeführt.
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Wenn eine Übertragung eines Musters einer feinen
Schaltung unter Verwendung eines Steppers durchgeführt wird,
der ein optisches Projektionssystem aufweist, dann absorbieren eine
Linse oder Linsen, die das optische Projektionssystem begründen, einen
Anteil von ultraviolettem Licht, das für den Belichtungsprozess benutzt
wird. Von daher kann bzw. können
sich die Linse bzw. Linsen thermisch ausdehnen, wodurch eine Änderung
in ihrer Oberflächenformgebung
bewirkt wird, oder es kann die Temperaturverteilung innerhalb der
Linse ungleichmäßig werden,
wodurch innerhalb der Linse eine uneinheitliche Verteilung des Brechkraftindizes
verursacht wird. Dieses führt
zu einem Ändern
der Abbildungscharakteristik des optischen Projektionssystems.
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Im einzelnen kann die Wärmeabsorbtion
einer Linse gravierende Probleme verursachen, wie etwa:
- (a) eine Änderung
der Brennpunktposition des optischen Projektionssystems; und
- (b) eine Änderung
der Bildverstärkung
des optischen Projektionssystems.
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Hinsichtlich Punkt (a) kann dieses
durch Versetzen des Objekttisches entlang der Richtung der optischen
Achse mit dem Ändern
der Brennpunktposition ausgeglichen werden. Hinsichtlich Punkt (b) kann
dieses durch Bewegen von einer oder von mehreren der optischen Elemente
des optischen Projektionssystems ausgeglichen werden, um die Änderung
der Bildverstärkung
zu kompensieren.
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In der japanischen Patentveröffentlichung No.
JP-A-534 7239, die bei japanischen Patentamt im Namen der Bevollmächtigten
der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde, wird ein Verfahren vorgeschlagen,
in welchem ein Umfangsbereich-Abschnitt
einer Linse erwärmt
wird, um zu verhindern, dass die Temperatur in diesem Abschnitt
des Umfangsbereiches im Vergleich zu der Temperatur in einem mittigen
Bereich der Linse, durch welchen Licht hindurch läuft, abnimmt,
um damit eine gleichförmige Temperaturverteilung
innerhalb der Linse zu erreichen, wodurch eine Änderung der optischen Eigenschaften
des optischen Projektionssystems minimalisiert werden kann.
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Um andererseits die Ausweitung des
Chipbereiches von LSI zu erfüllen,
wurden viele Vorschläge
hinsichtlich eines Projektionsbelichtungsgerätes von dem Typ gemacht, der
ein „Belichtungsgerät vom Step-And-Scan-Typ" genannt wird, bei
welchem der Belichtungsbereich (Bildfeldgröße) im Vergleich zu dem Belichtungsbereich
von gewöhnlichen
Steppern ausgeweitet werden kann.
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In solchen Projektionsbelichtungsgeräten vom
Step-And-Scan-Typ
wird ein schlitzähnlicher
Belichtungsbereich definiert, und die Belichtung von einem Schuss
(Schuss-Bereich) wird durch eine abtastende bzw. abscannende Bewegung
eines Retikels bzw. einer Zielmarke und eines Wafers relativ zu
einem optischen Projektionssystem durchgeführt. Nachdem die abtastende
Belichtung von einem Schuss abgeschlossen ist, wird ein Objekttisch,
auf welchem der Wafer angeordnet ist, um einen bestimmten Betrag
bewegt, und dann wird die abtastende Belichtung für den nachfolgenden
Schuss des Wafers durchgeführt.
Diese Operation wird wiederholt, und die Belichtung der gesamten
Waferoberfläche
wird durchgeführt.
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36 ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines Hauptabschnittes
eines bekannten Projektionsbelichtungsgerätes vom Step-And-Repeat-Typ.
In der Zeichnung ist mit 101 ein Retikel bezeichnet, auf
welchem ein Schaltungsmuster ausgebildet ist. Mit 102 ist
eine Projektionslinse bezeichnet, und mit 103 ist ein bewegbarer
Objekttisch bezeichnet, auf welchem ein Wafer W angeordnet ist.
Mit 106 wird ein Blendenelement bezeichnet, dass eine Schlitzöffnung 105 aufweist
und nahe an dem Retikel 101 angeordnet ist. Mit 104 wird
Belichtungslicht bezeichnet.
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Zur Projektion und Übertragung
des Schaltungsmusters des mit Belichtungslicht 104 beleuchteten
Retikels 101 auf den Wafer W, der auf dem Objekttisch 103 angeordnet
ist, unter Verwendung der Projektionslinse 102, dient das
Blendenelement 106 mit der Schlitzöffnung 105 dazu, schlitzähnliches
Belichtungslicht zu definieren, mit welchem das Retikel 101 beleuchtet
wird. Von daher wird nur der Objekttisch des Schaltungsmusters des
Retikels 101, auf welchem das schlitzähnliche Belichtungslicht einfällt, projiziert
und auf die Oberfläche
des Wafers W übertragen.
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Dann wird, wie in 36 gezeigt, das Retikel 101 mit
einer bestimmten Geschwindigkeit abtastend in die durch einen Pfeil 107 angezeigte
Richtung bewegt, und simultan hierzu wird der Objekttisch 103 abtastend
in die durch einen Pfeil 108 angezeigte Richtung bewegt
mit einer Geschwindigkeit, die dem Produkt der Abtastgeschwindigkeit
des Retikels 101 und der Bildverstärkung der Projektionslinse 102 entspricht.
Damit wird das gesamte Schaltungsmuster des Retikels 101 projiziert
und auf den Wafer W übertragen.
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In dem in 36 gezeigten Belichtungsgerät streckt
sich die optische Achse 101 der Projektionslinse 102 entlang
der Z-Achsenrichtung, die Längsrichtung
der Schlitzöffnung 105 liegt
in der Y-Achsenrichtung, und die Abtastrichtung des Retikels 101 und des
Objekttisches 103 liegen in der X-Achsenrichtung, wenn die Koordinaten,
wie bei 109 angezeigt, festgesetzt sind. Nachdem das gesamte
Schaltungsmuster des Retikels 101 auf einen Schuss des
Wafers übertragen
worden ist, wird der Objekttisch 103 um einen bestimmten
Betrag bewegt (d. h., er wird schrittweise bewegt), und die Operation
der Musterübertragung
wird wiederholt, um derart das Schaltungsmuster des Retikels 101 auf
einen anderen Schuss des Wafers W in der obig beschriebenen Weise
zu drucken.
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Unter Bezugnahme auf die 37a und 37b wird der Grund beschrieben, warum
der Belichtungsbereich durch das Step-And-Scan-Verfahren im Vergleich zu dem Belichtungsbereich
des Stepper-Verfahrens (ohne Abtasten) ausgeweitet werden kann. Der
Belichtungsbereich ist innerhalb eines Objekttisches beschränkt, in
welchem Aberrationen der Projektionslinse in zufriedenstellender
Weise korrigiert werden. Es sei nun angenommen, dass der Kreis 121 (Radius:
r) von 37a solch einen
Bereich darstellt, in welchem die Aberrationen der Projektionslinse
in zufriedenstellender Weise korrigiert werden, und dass das Kreismuster
derart ausgebildet wird, um in einem Quadrat angepasst zu sein.
Dann hat der Belichtungsbereich ein größtes Quadrat, das in den Kreis 120 eingetragen
ist, d. h., ein Quadrat, dass eine Länge 2√2 × r an jeder Seite aufweist,
wie durch ein Seitenabschnitt 122 in 37a angezeigt. Der Bereich 2r2 von diesem Quadrat entspricht dem Belichtungsbereich
bei einem gewöhnlichen
Stepper. Hier sind die X- und Y-Achsen der Koordinaten 123 so
angeordnet, dass sie, wie angezeigt, den Richtung von zwei orthogonalen
Seiten des Quadrates 122 entsprechen.
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Wie in 37b gezeigt
wird andererseits die Länge
der Hauptseite (entlang der Y-Achse) des Rechteckes 124 nahe
2r, wenn die Formgebung des in dem Kreis 121 des aberrationskorrigierten
Bereiches eingeschriebenen Quadrates in eine rechtwinklige Formgebung
deformiert wird. Wenn das Schaltungsmuster mit diesem Rechteck 124 entlang
der X-Achsenrichtung
abgetastet wird, so dass das gesamte Schaltungsmuster übertragen
wird, wird bei diesem Anlass hier der Beleuchtungsbereich durch einen
Bereich 2rs (s ist die Länge,
die abgetastet werden kann) ermittelt, der größer als der Bereich 2r2 ist. Von daher kann bei dem Step-And-Scan-Verfahren der Belichtungsbereich
auf diese Weise ausgeweitet werden.
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Da bei dem Step-And-Scan-Verfahren
der Prozess der Projektionsbelichtung unter Verwendung von schlitzähnlichem
Belichtungslicht, wie obig beschrieben, durchgeführt wird, ist das Licht, welches durch
die Projektionslinse 102 hindurchläuft, nicht rotationssymmetrisch
hinsichtlich der optischen Achse 110. In einem typischen
Beispiel wird eine Temperaturverteilung erzeugt, die sich in die
Y-Achsenrichtung,
wie in 38 dargestellt,
erstreckt. 38 zeigt
innerhalb der X-Y-Ebene eine der optischen Komponenten, welche die
Projektionslinse 102 begründen. Der schraffierte Abschnitt
zeigt schematisch den Bereich an, durch welches das Licht tatsächlich hindurchläuft.
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Wie zuvor beschrieben kann von daher
eine thermische Änderung
eine unerwünschte Änderung der
optischen Eigenschaft hervorrufen, wenn die Projektionslinse einen
Teil des Belichtungslichtes absorbiert. Wenn eine Wärmeabsorbtion
(Temperaturverteilung) hinsichtlich der optischen Achse der Projektionslinse
rotationsasymmetrisch ist, wird im einzelnen die Wellenfront-Aberration
der Linse rotationsasymmetrisch, und die optische Eigenschaft, wie
etwa die Brennpunktposition und/oder die Bildverstärknung, wird
rotationsasymmetrisch. Von daher kann beispielsweise eine rotationssymmetrische
Aberration, wie etwa Asigmatismus, auftreten, und die Auflösung der
Projektionslinse wird herabgesetzt.
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Demgemäß liegt eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, ein Projektionsbelichtungsgerät anzugeben, durch welches
eine Verringerung der Auflösung
vermieden oder herabgesetzt wird.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung liegt darin, ein Herstellungsverfahren für ein Gerät anzugeben,
durch welches die Herabsetzung der Auflösung vermieden oder reduziert
wird.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung wird ein Projektionsbelichtungsgerät wie in den eingefügten Patentansprüchen definiert
bereitgestellt, welches folgendes aufweist:
eine Belichtungseinrichtung
zum Belichten eines ersten Objekts mit Belichtungslicht, das eine
schlitzähnliche
Querschnittsform aufweist;
ein optisches Projektionssystem,
welches eine Anzahl von optischen Komponenten aufweist, die entlang
einer optischen Achse angeordnet sind, um ein Muster des ersten
Objekts auf ein zweites Objekt zu projizieren;
eine Abtast-
bzw. Abscanneinrichtung zum relativen Abtasten des ersten und des
zweiten Objektes in einer Abtastrichtung relativ zum Belichtungslicht
und relativ zu dem optischen Projektionssystem;
wobei das Belichtungslicht
auf wenigstens eine der optischen Komponenten des optischen Projektionssystems
in einen Bereich einfällt,
der bezüglich
der optischen Achse nicht achsensymmetrisch ist;
wobei das
Abtast-Projektionsbelichtungsgerät
ferner Einstelleinrichtungen zum Einstellen eines optischen Elements
des optischen Projektionssystems aufweist, um im Wesentlichen eine
während
der Abtastbelichtung hervorgerufene Differenz zwischen einer optischen
Eigenschaft des optischen Elements in einer Schnittebene bzw. Rissebene,
die die Abtastrichtung einschließt, und einer optische Eigenschaft
des optischen Elements in einer Schnittebene bzw. Rissebene, die
eine Richtung senkrecht zu der Abtastkorrektur einschließt, zu reduzieren.
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Die Korrektureinrichtung kann dazu
dienen, die Rotationsasymmetrie von optischen Eigenschaften des
optischen Projektionssystems zu beheben oder zu reduzieren, um die
Verschlechterung der Auflösung
zu vermeiden oder herabzusetzen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren einer Vorrichtung
bereitgestellt, welches einen Verfahrensschritt des Druckens eines
Vorrichtungsmusters auf ein Substrat unter Verwendung des wie obig
beschriebenen Projektionsbelichtungsgerätes aufweist.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Betrachtung der
nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung verständlicher,
die in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Hauptabschnittes eines Projektionsbelichtungsgerätes gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern der Temperatursteuereinrichtung
der Ausführungsform
von 1.
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3 zeigt
ein Beispiel der Temperaturverteilung in einer Linse der Ausführungsform
von 1.
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4 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern der Schnittformgebung
einer Linse der Ausführungsform
von 1.
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5 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern der Schnittformgebung
einer Linse der Ausführungsform
von 1.
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6 zeigt
ein Beispiel der Temperaturverteilung in einer Linse der Ausführungsform
von 1.
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7 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern der Schnittformgebung
einer Linse der Ausführungsform
von 1.
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8 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern der Schnittformgebung
einer Linse der Ausführungsform
von 1.
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9 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern der Temperatursteuereinrichtung
der Ausführungsform
von 1.
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10a–c zeigen Beispiele der Wellenfront-Aberrationen
der Ausführungsform
von 1.
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11 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern einer modifizierten Form
dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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12 ist
eine schematische Ansicht eines Hauptabschnittes des Projektionsbelichtungsgerätes gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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13 ist
eine schematische Ansicht eines Abschnittes der Ausführungsform
von 12.
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14 ist
eine schematische Ansicht einer modifizierten Form eines Abschnittes
der Ausführungsform
von 12.
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15 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern eines Modells der Finite-Elemente-Methode.
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16 zeigt
ein Beispiel einer Temperaturverteilung in einer Linse der Ausführungsform
von 12.
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17 ist
eine schematische Ansicht einer Schnittformgebung einer Linse der
Ausführungsform von 12.
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18 ist
eine schematische Ansicht einer Schnittformgebung einer Linse der
Ausführungsform von 12.
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19 zeigt
ein Beispiel der Temperaturverteilung in einer Linse der Ausführungsform
von 12.
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20 ist
eine schematische Ansicht einer Schnittformgebung einer Linse der
Ausführungsform von 12.
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21 ist
eine schematische Ansicht einer Schnittformgebung einer Linse der
Ausführungsform von 12.
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22 ist
eine schematische Ansicht eines Hauptabschnittes des Projektionsbelichtungsgerätes gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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23 ist
eine schematische Ansicht eines Abschnittes der Ausführungsform
von 22.
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24 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern eines Lichtübertragungsabschnittes
einer Linse.
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25 zeigt
die Temperaturverteilung in einer Linse, die nicht korrigiert wurde.
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26 zeigt
die Temperaturverteilung in einer Linse, die korrigiert wurde.
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27 ist
eine schematische Ansicht eines Projektionsbelichtungsgerätes gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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28 ist
eine schematische Ansicht eines Blendenelementes in einem Belichtungssystem.
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29 ist
eine schematische Ansicht eines Blendenelementes in einem Belichtungssystem.
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30 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern der Lichtübertragungsabschnitte
einer Linse.
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31 zeigt
die Temperaturverteilung in einer Linse, die nicht korrigiert wurde.
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32 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern von Lichtübertragungsabschnitten
einer Linse.
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33 zeigt
die Temperaturverteilung in einer Linse, die nicht korrigiert wurde.
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34 ist
ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahrens von Vorrichtungen
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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35 ist
ein Ablaufdiagramm zum Erläutern
von Details eines Abschnittes des Ablaufdiagramms von 34.
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36 ist
eine schematische Ansicht eines Belichtungsgerätes vom Step-And-Scan-Typ der
bekannten Art.
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37a–b sind schematische Ansichten zum Erläutern von
Beleuchtungsbereichen, die durch einen Stepper und durch ein Step-And-Scan-Belichtungsgerät definiert
werden.
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38 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern von einem Lichtübertragungsbereich
einer Linse eines optischen Projektionssystems eines Belichtungsgerätes vom
Step-And-Scan-Typ.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Hauptabschnittes einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in welcher die Erfindung bei einem Projektionsbelichtungsgerät vom Step-And-Scan-Typ
angewandt wird.
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Zur Dienlichkeit der Beschreibung
hinsichtlich der vorliegenden Ausführungsform und einigen Ausführungsformen,
die nachfolgend beschrieben werden, sei angenommen, dass die Koordinaten
wie bei 1 in den Zeichnungen angezeigt verlaufen, wobei die X- und
Z-Achse in der Blattebene der Zeichnung liegen, während sich
die Y-Achse in eine Richtung senkrecht zur Blattebene der Zeichnung
erstreckt.
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Die Struktur dieser Ausführungsform
enthält im
wesentlichen zwei Abschnitte, d. h. einen Hauptbestückungsabschnitt
des Step-And-Scan Projektionsbelichtungsgerätes und einen Messabschnitt
zum Messen der Wellenfront-Aberration, die in dem optischen Projektionssystem
des Projektionsbelichtungsgyrtems hervorgerufen wird.
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Die Komponenten des Hauptbestückungsabschnittes
des Projektionsbelichtungsgerätes
werden als erstes beschrieben.
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Mit 2 ist eine Belichtungslichtquelle
zum Erzeugen ultravioletten Lichtes angezeigt, und mit 3 ist ein
Shutter zur Ein/Aus-Steuerung des Lichtes von der Lichtquelle 2 angezeigt.
Mit 4 ist eine Polarisationsplatte zum Umsetzen von empfangenem
Licht in linearpolarisiertes Licht bezeichnet (z. B. in Licht, dass
eine Polarisationsebene aufweist, die in der Blattebene der Zeichnung
liegt). Mit 5 wird ein Halbspiegel und mit 6 eine Belichtungslinse
bezeichnet. Mit 7 ist ein Blendenelement bezeichnet, welches eine
schlitzähnliche Öffnung hat,
die sich in die Y-Richtung erstreckt. Mit 8 ist ein Retikel
(erstes Objekt) bezeichnet, auf welchem ein Schaltungsmuster ausgebildet
ist. Mit 9 wird eine Verkleinerungs-Projektionslinse (optisches
Projektionssystem) bezeichnet, und mit 10 wird ein Objekttisch
bezeichnet, auf welchem ein Wafer W (zweites Objekt) angeordnet ist.
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Das Licht von der Lichtquelle 2 läuft in dieser Reihenfolge
durch den Shutter 3 und die Polarisationsplatte 4,
und das derart erzeugte linearpolarisierte Licht wird durch den
Halbspiegel 5 reflektiert. Es wird dann durch die Belichtungslinse 6 gesammelt und
läuft durch
das Blendenelement 7 und beleuchtet das Schaltungsmuster
auf dem Retikel B. Das Retikel 8 und der Objekttisch 10 sind
beide parallel zu der X-Y-Ebene angeordnet. Durch abtastende bzw. abscannende
Bewegung des Retikels 8 in eine durch einen Pfeil 11 angezeigte
Richtung und durch simultane abtastende bzw. abscannende Bewegung
des Objekttisches 10 in eine durch einen Pfeil 12 angezeigte
Richtung bei einem Geschwindigkeitsverhältnis, dass dem Produkt der
Abtastgeschwindigkeit des Retikels 8 und der Projektionsverstärkung des optischen
Projektionssystems entspricht, wird das gesamte Schaltungsmuster
des Retikels 8 projiziert und auf den Wafer W, der auf
dem Objekttisch 10 angeordnet ist, übertragen. Dann ist der Wafer
W bearbeitet (beispielsweise ein Entwicklungsprozess, der in dem
Fachgebiet bekannt ist) und Halbleitervorrichtungen werden hergestellt.
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In 1 ist
das Blendenelement 7, welches eine schlitzähnliche Öffnung aufweist,
unmittelbar vor dem Retikel 8 angeordnet. Jedoch was notwendig
ist, ist dass das schlitzähnliche
Belichtungslicht, das sich in Y-Richtung erstreckt, auf das Retikel
auftrifft, und das Blendenelement 7 kann bei der Position
entlang des Belichtungslichtweges angeordnet sein, der optisch mit
dem Retikel 8 konjugiert.
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Die Projektionslinse 9 dieser
Ausführungsform
ist mit Temperatursteuerungsvorrichtungen 13 und 14 ausgerüstet, die
an Umfangsabschnittsbereichen der Linse angeordnet sind. Diese Temperatursteuerungsvorrichtungen 13 und 14 arbeiten
mit einer Steuerungseinrichtung 15 (die später beschrieben
werden muss) zusammen, um die Innentemperaturverteilung in einer
Linse oder in Linsen der Projektionslinse 9 abzustimmen
bzw. einzustellen. Der Qbjekttisch 10 ist mit einer Fokus-Abstimm- bzw. Einstellvorrichtung 16 versehen,
die in Erwiderung auf ein Signal von der Steuerungseinrichtung 15 operativ ist,
um den Level oder die Höhe
der Waferoberfläche relativ
zu einem Ändern
der Fokusposition (d. h. Fokusfehler) der Projektionslinse 9 einzustellen.
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Die Struktur des Wellenfront-Aberrations-Messabschnittes
des Gerätes
wird nun beschrieben.
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Mit 20 ist eine Lichtquelle
bezeichnet, die kohärentes
Licht, wie etwa Laserlicht, erzeugt, und mit 21 ist eine
Kollimatorlinse zum Umsetzen des Lichtes von der Lichtquelle 20 in
paralleles Licht bezeichnet. Mit 22 ist ein Shutter bezeichnet
zur Ein/Aus-Steuerung des Lichtes von der Lichtquelle 20.
Mit 23 ist ein Halbspiegel bezeichnet, und mit 24 ist
ein Flachspiegel bezeichnet, durch welchen Referenzlicht bereitgestellt
wird. Mit 25 ist eine Polarisationsplatte zum Transformieren
eines empfangenden Lichtes in linearpolarisiertes Licht bezeichnet
(Licht, das eine Polarisationsebene aufweist, die senkrecht zu der
Blattebene steht). Mit 26 ist eine Abbildungslinse bezeichnet,
die dazu dient, Interferenzringe bzw. Interferenzstreifen bei einer
CCD-Kamera 27 zu erzeugen. Mit 28 ist eine Berechnungseinrichtung
bezeichnet, die dazu dient, die Wellenfront-Aberration der Projektionslinse 9 unter
Verwendung eines Signals von der CCD-Kamera 27 auf eine
Art und Weise, die später beschrieben
wird, zu berechnen.
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In dieser Ausführungsform wird das von der Lichtquelle 20 imitierte
Licht mittels der Kollimatorlinse 21 in paralleles Licht
transformiert, welches wiederum durch den Shutter 22 läuft und
auf den Halbspiegel 23 in die durch einen Pfeil 30 angezeigte Richtung
projiziert wird. Etwa eine Hälfte
von diesem Licht wird durch den Halbspiegel 23 reflektiert
und in die durch einen Pfeil 31 angezeigte Richtung zurück gestreut.
Es wird dann durch den Flachspiegel 24 in die durch einen
Pfeil 32 angezeigte Richtung reflektiert und wiederum auf
den Halbspiegel 23 projiziert. Von dem derart projizierten
Licht wird das Licht, welches durch den Halbspiegel 23,
wie mittels eines Pfeiles 33 angezeigt, hindurchläuft, von
der Abbildungslinse 26 gesammelt und auf die CCD-Kamera 27 projiziert.
d. h. das Licht, welches entlang der beschriebenen Lichtwege gerichtet
worden ist, stellt Referenzlicht zur Messung der Wellenfront-Aberration
der Projektionslinse 9 basierend auf dem Interferenzverfahren
bereit.
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Andererseits läuft die verbleibende Hälfte des
Lichtes, das auf den Halbspiegel 23 auftrifft, von dem
Shutter 22 durch diesen Halbspiegel 23 hindurch
und wird in eine Richtung gerichtet, die durch einen Pfeil 34 angezeigt
wird. Es wird dann durch die Polarisationsplatte 25 in
linearpolarisiertes Licht transformiert, welches wiederum durch
den Halbspiegel 5, durch die Belichtungslinse 6 und
durch das Blendenelement 7 zu der Projektionslinse 9 läuft. Das Licht
läuft durch
die Projektionslinse 9 und wird dann durch die Oberfläche Wa des
Wafers W reflektiert, der bei dem Objekttisch 10 angeordnet
ist. Das reflektierte Licht läuft
wieder durch die Projektionslinse 9 und kommt danach entlang
seines eintreffenden Lichtweg, wie durch einen Pfeil 35 angezeigt,
zurück. Das
Licht wird dann durch den Halbspiegel 23 reflektiert, und
von daher, wie durch einen Pfeil 36 angezeigt, zurückgestreut.
Es wird dann durch die Abbildungslinse 26 gesammelt und
auf die CCD-Kamera 27 projiziert. Das Licht, welches in
Richtung des beschriebenen Lichtweges gerichtet wurde, enthält die Information
hinsichtlich der Wellenfront-Aberration der Projektionslinse 9.
Dieses Licht interferiert mit dem Referenzlicht bei der CCD-Kamera
27-Oberfläche,
welches, wie durch den Pfeil 33 angezeigt, ausgerichtet
ist. Durch Betrachten der erzeugten Interferenzringe bzw. Interferenzstreifen
mit der CCD-Kamera 27 wird die Größe der in der Projektionslinse 9 erzeugten
Wellenfront-Aberration erfasst.
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Das bedeutet, in dieser Ausführungsform wird
die Projektionslinse 9 in dem Gerät als ein Abschnitt eines Interferometers
vom Twyman-Green-Typ zum Messen der Wellenfronaberration der Projektionslinse 9 verwendet.
Die Interferenzringe bzw. Interferenzstreifen werden durch die CCD-Kamera 27 in
bildweise Daten transformiert, und die Asymmetrie der Wellenfront-Aberration
sowie der Betrag hiervon werden beispielsweise durch die Berechnungseinrichtung 28 berechnet.
Die derart hinsichtlich der Wellenfronaberration berechneten Daten
werden der Steuereinrichtung 15 zugeführt. In Erwiderung hierauf
operiert die Steuereinrichtung 15, um die Korrektureinrichtung
(d. h. die Temperatur-Abstimm- bzw. Einstellvorrichtungen 13 und 14 und/oder
die Fokus-Abstimm- bzw.
Einstelleinrichtung 16) zu steuern, um somit die Wellenfront-Aberration
zu reduzieren.
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Nun wird die Funktion der Polarisationsplatte 4 und
der Polarisationsplatte 25, die in dieser Ausführungsform
verwendet werden, beschrieben.
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Das von der Belichtungslichtquelle 2 emittierte
Licht, das, wie zuvor beschrieben, das Retikel 8 beleuchtet,
trifft auf den Wafer W, der auf dem Objekttisch 10 angeordnet
ist, nachdem es durch die Projektionslinse 9 hindurchgelaufen
ist. Durch dieses Licht wird auf die Oberfläche Wa des Wafers W aufgebrachtes
Fotolackmaterial sensibilisiert, und ein Teil des Lichtes wird von
der Waferoberfläche
Wa reflektiert und läuft
dann in umgekehrter Richtung durch die Projektionslinse 9 hindurch.
Ein Teil von diesem Licht läuft
dann durch den Halbspiegel 5 und erzeugt Rausch- bzw. Störlicht,
welches auf die Wellenfront-Aberrations-Mess-CCD-Kamera 27 auftreffen
kann. Solches ungewolltes Licht verursacht eine Verschlechterung
der Messganauigkeit für
die Wellenfront-Aberrationsmessung.
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In Hinblick hierauf wird in dieser
Ausführungsform
das Licht, welches für
den Belichtungsprozess verwendet wird, mittels der Polarisationsplatte 4 in
linearpolarisiertes Licht umgewandelt, welches eine Polarisationsebene
hat, die beispielsweise in der Zeichnungsebene liegt. Darüber hinaus
ist die Polarisationsplatte 25 vorgesehen, welche dazu dient,
nur jenes Licht hindurchzulassen, welches eine Polarisationsebene
aufweist, die senkrecht zu der Zeichenebene liegt, relativ zu dem
Laserlicht für
die Wellenfront-Aberrations-Messung. Mit dieser Anordnung werden
diese Komponenten des von der Lichtquelle 2 emittierten
und von der Waferoberfläche
Wa reflektierten Lichtes durch die Polarisationsplatte 25 abgeblockt,
welche Komponenten auf die Wellenfront-Aberrations-Mess-CCD-Kamera 27 gerichtet sind.
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Als nächstes werden die Temperatureinstellvorrichtungen 13 und 14,
die in dieser Ausführungsform
verwendet werden, im Detail beschrieben.
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Die Temperatureinstellvorrichtungen 13 und 14 sind
derart vorgesehen, um eine asymmetrische Temperaturverteilung innerhalb
eines Linsenelementes oder innerhalb von Linsenelementen der Projektionslinse 9 hinsichtlich
der optischen Achse hiervon zu verhindern, was andererseits durch
Absorption von Belichtungslicht von diesem Linsenelement oder diesen
Linsenelementen hervorgerufen sein kann. Als ein erstes Verfahren
dafür kann
externe Wärme zu
solch einem Umfangsbereichsabschnitt des Linsenelementes zugeführt werden,
welcher eine geringere Temperatur hat, wodurch die Temperaturverteilung
innerhalb der gesamten Linse rotationssymmetrisch hinsichtlich der
optischen Achse gemacht wird. Als ein zweites Verfahren dafür kann solch
ein Umfangsbereichsabschnitt des Linsenelementes, dass eine höhere Temperatur
aufweist, von der Außenseite
gekühlt
werden, wodurch die gesamte Temperaturverteilung hinsichtlich der
optischen Achse rotationssymmetrisch gemacht wird.
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Diese beiden Verfahren werden nachfolgend detailliert
beschrieben. Hier wird die Temperatureinstell- bzw. -anpassvorrichtung
in dem ersten Verfahren als „Heizeinrichtung" bezeichnet, während die Temperatureinstell- bzw. -anpassvorrichtung
in dem zweiten Verfahren als „Kühleinrichtung" bezeichnet wird.
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Die folgende Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform
wird hauptsächlich
hinsichtlich dem Fall gemacht, wo die Heizeinrichtung als Temperatur-Einstell-
bzw. Anpassvorrichtung verwendet wird.
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2 zeigt
in einem Schnitt entlang der X-Y-Ebene ein Element der optischen
Elemente, welche die Projektionslinse 9 der 1 begründen. Die Koordinaten liegen
wie bei 1 angezeigt. Mit 41 ist eine Linse angezeigt. Der
schraffierte Bereich zeigt den Bereich an, in welchem Licht durch
die Linse hindurchläuft.
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In dieser Ausführungsform wird, wie zuvor beschrieben,
die Belichtung des Musters durch Verwendung von schlitzähnlichem
Licht, welches sich in die Y-Achsen-Richtung erstreckt, ausgeführt. Von
daher weist das Licht, welches durch die Projektionslinse 9 hindurchläuft eine
Symmetrie hinsichtlich der X-Z-Ebene auf (gestrichelte Linie 43 in 2), welche die optische
Achse der Projektionslinse 9 einschließt, und eine Symmetrie hinsichtlich
der Y-Z-Ebene auf (gestrichelte Linie 44 in 2), welche die optische
Achse einschließt.
Jedoch weist es keine Rotationssymmetrie hinsichtlich der optischen Achse
auf. D. h., es hat als ein typisches Beispiel eine Verteilung, wie
sie durch den schraffierten Bereich 42 in 2 gezeigt ist. In diesem Fall kann eine asymmetrische
Temperaturverteilung aufgrund der Wärmeabsorption erzeugt werden,
die hinsichtlich der X-Achsen-
und Y-Achsen-Richtungen asymmetrisch ist. Dieses resultiert in großem Astigmatismus.
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Um solche asymmetrische Temperaturverteilung
zu vermeiden, ist in dieser Ausführungsform eine
Heizeinrichtung (Temperatureinstell- bzw. -anpasseinrichtung) vorgesehen,
um solch einen Abschnitt zu erwärmen,
in welchem der Temperaturanstieg geringer ist, um derart sicherzustellen,
dass die Temperaturverteilung im Inneren der Linse korrigiert wird
und dass die Temperaturverteilung symmetrisch hinsichtlich der optischen
Achse wird. Im einzelnen können
in dieser Ausführungsform
Heizvorrichtungen bei Positionen in dem Umfangsbereichsabschnitt der
Linse vorgesehen sein, wobei die Positionen symmetrisch hinsichtlich
der gestrichelten Linien 43 und 44 sind. Wo zwei
Heizvorrichtungen 13 und 14 in dem Umfangsbereichsabschnitt
der Linse vorgesehen sind, können
sie bei den Positionen angeordnet sein, wo der Temperaturanstieg
gering ist und welche, wie oben beschrieben, eine Symmetrie aufweisen,
d. h. bei den in 2 gezeigten
Positionen.
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Hier wird die Temperaturverteilung
beschrieben, die als ein Ergebnis der Wärmeabsorption durch die Linse 41 und
der Formgebung der Linse sowie der durch die Heizvorrichtungen 13 und 14 und
durch die Formgebung der Linse korrigierte Temperaturverteilung,
definiert wird.
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Wenn das Licht durch den Abschnitt,
wie durch den schraffierten Bereich 42 in 2 angezeigt, hindurchläuft, wird
ein Anteil des Lichtes absorbiert, so dass eine wie in 3 gezeigte Temperaturverteilung
erzeugt wird. Die 3 zeigt
schematisch die Temperaturkonturlinien, und die Temperatur ist in Richtung
der Mitte höher.
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Die 4 und 5 zeigen jeweils die Schnittformgebung
der Linse, die thermisch aufgrund der obigen Temperaturverteilung
deformiert ist. Die 4 zeigt
den Schnitt der Linse 41 einschließlich der Mittenachse 50,
wobei der Schnitt in der X-Z-Ebene der Koordinaten 1 liegt.
Mit 52 ist in 4 die
Linsenformgebung vor der Deformation bezeichnet. Schraffierte Bereiche 53 und 54 zeigen
die Abschnitte an, die sich aufgrund der Wärme expandieren. Die 5 zeigt die gleiche Linse
wie die von 4 im Schnitt
entlang der Y-Z-Ebene der Koordinaten 1. Die schraffierten
Bereiche 56 und 57 bezeichnen die Abschnitte,
die aufgrund der Wärme
expandiert sind. Im Vergleich dieser mit denen, die in 4 angezeigt sind, sind die
expandierten Abschnitte 56 und 57 breiter, während sie
sich in Längsrichtung
erstrecken.
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Die Temperaturverteilung und die
Linsenformgebung nach der Anpassung bzw. nach dem Einstellen durch
die Heizvorrichtungen 13 und 14 werden nun beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird
die Wärmemenge,
die durch die Heizvorrichtungen 13 und 14 dem
Umfangsbereichsabschnitt mit einer geringeren Temperatur der Linse 41 mit
einer in 3 gezeigten
Temperaturverteilung zugeführt wird,
in optimaler Weise gesteuert, um derart, wie in 6 angezeigt, die Temperaturverteilung
in der Linse 41 symmetrisch hinsichtlich der Mitte zu machen.
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Die 7 und 8 zeigen jeweils die Schnittformgebung
der Linse 41, die temperaturkorrigiert ist. Die 7 zeigt die Schnittformgebung
der Linse 41 entlang der X-Z-Ebene, wie in 4. Schraffierte Bereiche 60 und 61 zeigen
die Abschnitte an, die aufgrund der Wärme expandiert sind. Andererseits
zeigt die 8 die Schnittformgebung
der Linse 41 entlang der Y-Z-Ebene an, wie in 5. Schraffierte Bereiche 62 und 63 zeigen
die Abschnitte an, die aufgrund der Wärme expandiert sind. In diesem
Fall erscheint keine Asymmetrie in der X-Richtung und in der Y-Richtung
hinsichtlich sowohl der Temperaturverteilung als auch der Deformation
der Linsenformgebung. Von daher wird die Wellenfront-Aberration rotationssymmetrisch,
so dass kein Astigmatismus erzeugt wird. Ebenso tritt keine Abweichung
in der Bildposition oder in der Verstärkung zwischen der X- und Y-Richtung
auf.
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Jede Heizvorrichtung kann eine spezielle Struktur
aufweisen, die ein wärmeerzeugendes
Element, wie etwa ein Nickel-Chrom-Draht, mit dem Linsenelement mit der
Intervention eines Materials kontaktiert, welches einen geeigneten
Wärmewiderstand hat,
wobei die Heizung durch Ändern
der dem wärmeerzeugenden
Element zugeführten
elektrischen Spannung oder des dem wärmeerzeugenden Element zugeführten elektrischen
Stromes gesteuert werden kann.
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Jede Rotationsasymmetrie der Abbildungsposition
oder der Verstärkung
hinsichtlich der optischen Achse kann mittels der Heizvorrichtungen
korrigiert werden. Es verbleibt jedoch noch immer eine Abweichung
in solchen optischen Eigenschaften von einer bestimmten Position
oder einem bestimmten Wert. Von daher kann für solche Abweichung der Abbildungsposition
der Wafer-Objekttisch in die Richtung der optischen Achse bewegt
werden, um die selben zu korrigieren. Ebenso kann für die Abweichung der
Verstärkung
ein optisches Element oder Elemente der Projektionslinse entlang
der optischen Achsenrichtung versetzt werden, oder alternativ hierzu
kann das Retikel entlang der optischen Achsenrichtung versetzt werden,
um den Fehler zu korrigieren.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme
auf 9 ein Fall beschrieben,
wo in dieser Ausführungsform
eine Kühleinrichtung
als Temperatur-Einstell- bzw. Abgleichvorrichtung 13 und 14 verwendet wird.
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9 ist ähnlich zur 2, und sie zeigt die Art
und Weise, mit der das Belichtungslicht durch den schraffierten
Bereich 42 der Linse 41 hindurchläuft. Hier
tritt, wie in dem vorhergehenden Fall, ein Temperaturanstieg in
einem Bereich auf, der sich in die Y-Richtung erstreckt. Zwei Kühlvorrichtungen 13' und 14' sind als die
Temperatur-Einstelleinrichtungen
vorgesehen, die in einem Umfangsbereichsabschnitt der Linse 41 und
im einzelnen bei den in 9 gezeigten Positionen
angeordnet sind. Durch die Temperatursteuerung bei diesen Abschnitten
wird, wie es unter Bezugnahme auf 6 beschrieben
wurde, die Temperaturverteilung in der Linse 41 symmetrisch
hinsichtlich des Mittelpunktes gemacht.
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Jede Kühlvorrichtung kann eine spezielle Struktur
aufweisen, bei der gekühltes
Gas gegen die Position bei dem Linsenumfang geblasen wird, wo die
Kühlvorrichtung 13' oder 14' befestigt ist,
wobei die Temperatur des Gases und die Menge des ausgeblasenen Gases
mittels der Steuereinrichtung 15 gesteuert wird.
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Als nächstes wird die Art und Weise
der Steuerung der Temperatur-Einstellvorrichtungen 13 und 14 (13' und 14') und der Fokus-Einstellvorrichtung 16 dieser
Ausführungsform
beschrieben.
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Die 10A, 10B und 10C zeigen Beispiele von Interenzringen
bzw. Interferenzstreifen, wobei jeder zu der in der Projektionslinse 9 erzeugen
Wellenfront-Aberration gehört
und jeder mittels der CCD-Kamera 27 erfasst wurde. Die 10A zeigt einen Zustand,
in welchem Astigmatismus in der Projektionslinse 9 als
ein Ergebnis des Belichtungsprozesses unter Verwendung von schlitzähnlichem
Belichtungslicht erzeugt wird. Die 10B zeigt
einen Zustand, in welchem durch die Betriebsweise der Temperatur-Einstellvorrichtungen 13 und 14 (13' und 14') die rotationsasymmetrische
Wellenfront-Aberration korrigiert worden ist, um eine Rotationssymmetrie
hinsichtlich der optischen Achse bereitzustellen. In dem in 10B gezeigtem Zustand wird
eine geringe sphärische
Aberration erzeugt und zusätzlich wird
die beste Fokusierposition der Projektionslinse 9 verschoben.
Von daher wird die vertikale Position des Objekttisches 10 unter
Verwendung der Fokus-Einstellvorrichtung 16 exakt
eingestellt. Durch diese Fokuseinstellung werden die von der CCD-Kamera 27 ausgegebenen
Interferenzringe zu solchen in 10C gezeigten
Ringen gemacht: d. h. es gibt im wesentlichen keine Aberration und
es treten im wesentlichen keine Interferenzringe auf.
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Die durch die CCD-Kamera 27 erzielten
Daten bezüglich
der Interferenzringe werden der Berechnungseinrichtung 28 zugeführt, und
die Berechnungseinrichtung erzeugt und führt Daten hinsichtlich beispielsweise
der Rotationsasymmetrie der Interferenzringe und Betrag hiervon
der Steuereinrichtung 15 zu. In Erwiderung hierauf steuert
die Steuereinrichtung 15 die Temperatur-Einstellvorrichtungen 13 und 14 (13' und 14') und/oder die
Fokus-Einstelleinrichtung 16 auf der Basis der Daten, die
beispielsweise zu der Rotationsasymmetrie der Wellenfront-Aberration
und zu dem Betrag hiervon gehören,
um diese somit zu reduzieren. Durch diese Steuerung wird die Rotationsasymmetrie
der Aberration, die Abbildungsverstärkung und die Abbildungsposition
der Projektionslinse 9 korrigiert.
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Nach der Steuerung durch die Steuereinrichtung 15 wird
die Wellenfront-Aberration erneut gemessen und die derart erzielten
Wellenfront-Aberrationsdaten werden auf ähnliche Weise verarbeitet und zu
der Steuerung der Steuereinrichtung 15 zurückgekoppelt.
Das bedeutet, dass das Steuersystem ein Rückkopplungssystem aufweist,
mit welchem die rotationsasymmetrische Wellenfront-Aberration der Projektionslinse 9 sehr
präzise
korrigiert wird.
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Die vorangehende Beschreibung wurde
bezüglich
Beispielen gemacht, in welchen das optische System lediglich Brechungslinsen
aufweist. Die Erfindung ist jedoch ebenso auf ein optisches Projektionssystem
anwendbar, welches ein kata dioptrisches System umfasst, das eine
Kombination eines Brechungslinsensystems, eines Strahlteilers und
eines Reflexionsspiegelsystems aufweist, in welchem das Konzept
der vorliegenden Erfindung auf den Brechungslinsenabschnitt, den
Strahlteilerabschnitt und/oder auf den Reflektionsspiegelabschnitt
in ähnlicher
Weise angewandt werden kann.
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Während
in der obig beschriebenen Ausführungsform
zwei Temperatur-Einstellvorrichtungen in einem Umfangsbereichsabschnitts
eines Linsenelementes verwendet werden, ist die Anzahl nicht auf zwei
begrenzt. Wenn ein optisches Projektionssystem eine Vielzahl optischer
Elemente umfasst, ist die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung
nicht auf lediglich eines der optischen Elemente beschränkt. Die
vorliegende Erfindung kann simultan bei zwei oder mehreren optischen
Elementen angewandt werden, wobei die Temperatur-Einstellvorrichtungen,
die bei diesen optischen Elementen angewandt werden, unabhängig voneinander
gesteuert werden können.
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In der obig beschriebenen Ausführungsform werden
die Polarisationsplatten 24 und 25 und der Halbspiegel 5 verwendet,
und dieses gestattet es, dass der Belichtungsprozess für das Drucken
des Schaltungsmusters und der Messprozess zum Messen der Wellenfront-Aberration
der Projektionslinse simultan vollbracht werden. Jedoch kann zur
effizienten Verwendung des Lichtes der Belichtungsprozess und der
Wellenfrontapperations-Messprozess sequentiell wiederholt werden.
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Im einzelnen kann ein gewöhnlicher
Spiegel 5a anstelle des Halbspiegels 5 verwendet
werden, so dass der Belichtungsprozess durchgeführt wird, während das Licht von der Lichtquelle 2 vollständig auf die
Belichtungslinse 6 gerichtet wird. Der Shutter 22 kann
während
diesem Prozess geschlossen sein. Nachfolgend kann der Shutter 3 geschlossen
sein und der Spiegel 5a kann zurückgezogen werden. Dann kann
der Shutter 22 geöffnet
werden, damit das Lichtes von der Lichtquelle 20 auf die
Projektionslinse 9 einfallen kann, und die Wellenfront-Aberration der
Projektionslinse kann durchgeführt
werden. Danach kann der Spiegel 5a erneut eingeführt werden. Auch
kann der Shutter 3 geöffnet
sein und simultan hierzu kann der Shutter 22 geschlossen
sein, um den Belichtungsprozess zu starten.
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Das Wiederholen der obig beschriebenen Operationen
gestattet die Korrektur der Wellenfront-Aberration der Projektionslinse 9,
und zwar im wesentlichen mit der gleichen Präzision, wie sie bei dem Fall
erreicht wird, wo der Belichtungsprozess und der Wellenfront-Aberrations-Messprozess
simultan durchgeführt
werden. In diesem Fall ist ebenso die Verwendung der Polarisationsplatten 4 und 25 nicht
notwendig.
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In der obig beschriebenen Ausführungsform wird
eine Linse, die eine asymmetrische Temperaturverteilung oder eine
asymmetrische Formgebung aufweist und somit hinsichtlich der optischen
Achse rotationsasymmetrisch ist, an ihrem Umfangsbereichsabschnitt
erhitzt oder gekühlt,
wodurch die Rotationsasymmetrie der Temperaturverteilung oder die der
Linsenformgebung hinsichtlich der optischen Achse korrigiert wird.
Die Korrektur durch Heizung und die Korrektur durch Kühlung kann
in einer Kombination durchgeführt
werden.
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Andererseits kann zur Korrektur von
lediglich der Linsenformgebung, die rotationsasymmetrisch ist, als
die Korrektureinrichtung hierfür
eine dynamische Kraft an der Linse angewandt werden. In einem Fall
beispielsweise, wo Licht einer Formgebung, die beispielsweise mittels
eines schraffierten Bereiches 42 in 11 angezeigt wird, eine Linse durchläuft, dann
hat, wie zuvor beschrieben, die Linse eine Formgebung, die verschieden
in der X-Richtung und in der Y-Richtung ist. Wenn hier die Rotationsasymmetrie
in der Brechungsindexverteilung innerhalb der Linse außer Acht
gelassen werden kann, dann können
die dynamischen Kräfte
in den Richtungen an der Linse angewandt werden, wie sie mittels
der Pfeile 70 und 71 in den Zeichnungen angezeigt
werden, um in einem Abschnitt über
den Mittelpunkt der Linse, durch welchen das Licht hindurchläuft, eine
im wesentlichen Rotationssymmetrie der Formgebung der Linse 41 hinsichtlich
der Z-Achse zu erzielen.
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12 ist
eine schematische Ansicht eines Hauptabschnittes einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei die Erfindung an einem Projektionsbelichtungsgerät vom Step-And-Scan-Typ
angewandt wird.
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Mit 201 ist in der Zeichnung
ein Retikel oder eine Maske (erstes Objekt) bezeichnet, auf welchem ein
Schaltungsmuster ausgebildet ist. Mit 202 ist eine Verkleinerungs-Projektionslinse
(optisches Projektionssystem) bezeichnet, und mit 203 ist
ein bewegbarer Objekttisch bezeichnet, auf welchem ein Wafer W (zweites
Objekt) angeordnet ist. Mit 204 wird Belichtungslicht bezeichnet,
das von einem Belichtungssystem, dass nicht dargestellt ist, zugeführt wird.
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Mit 206 wird ein Blendenelement
bezeichnet, dass eine schlitzähnliche Öffnung 205 aufweist,
die in einem Objekttisch hiervon ausgebildet ist. Das Blendenelement 206 ist
daher an dem Retikel 201 angeordnet. Anstelle des Positionierens
des Blendenelements 206 (Schlitzöffnung 205) unmittelbar
vor dem Retikel 205, kann es in einem optischen Belichtungssystem
(nicht dargestellt) und bei einer Position angeordnet sein, die
optisch mit dem Retikel 205 konjugiert. Mit 207 werden
die Koordinaten mit der X-, Y- oder Z-Achse bezeichnet. Mit 221 und 222 werden Heizeinrichtungen
bezeichnet, die beispielsweise Heizdrähte umfassen. Sie sind in einem
Umfangsbereichsabschnitt einer bestimmten Linse (optisches Element)
der Projektionslinse 202 vorgesehen. Mit 223 ist
eine Steuerung (Steuereinrichtung) zum Steuern der Heizung durch
die Heizeinrichtungen 221 und 222 auf der Basis
der von einem Speicher 224 zugefügten Information bezeichnet.
Mit 211 bis 214 werden Lichtstrahlwege bezeichnet,
die schematisch darstellen, wie das Belichtungslicht von dem Schaltungsmuster
des Retikels 201 den auf dem Objekttisch 203 angeordneten
Wafer W erreicht.
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In dieser Ausführungsform wird das mit schlitzähnlichem
Belichtungslicht 204 beleuchtete Schaltungsmuster auf der
Oberfläche
des Retikels 201 mittels der Projektionslinse 202 auf
den Wafer W projiziert, wodurch das Schaltungsmuster hierauf gedruckt
wird. In dieser Ausführungsform
erstreckt sich die optische Achse 208 des optischen Projektionssystems 202 entlang
der Z-Achsen-Richtung, während
sich die Längsrichtung
der schlitzähnlichen Öffnung 205 entlang
der Y-Achse-Richtung
erstreckt.
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Hier sind das Retikel 201 und
der Objekttisch 203 zusammen parallel zu der X-Y-Ebene
angeordnet. Auf eine ähnliche
Weise, wie es in der Ausführungsform
von 1 getan wird, wird
das gesamte Schaltungsmuster des Retikels 201 projiziert
und auf den Objekttisch 203 angeordneten Wafer W übertragen
durch abtastende bzw. abscannende Bewegung des auf einem bewegbaren
Objekttisch (nicht dargestellt) angeordneten Retikels 201 in
die X-Achsen-Richtung und durch simultane abtastende bzw. abscannende
Bewegung des Objekttisches 203 ebenfalls in die X-Achsen-Richtung
bei einem Geschwindigkeitsverhältnis,
das dem Produkt der Abtastgeschwindigkeit des Retikels 201 und
der Projektionsverstärkung
des Projektionssystems entspricht. Dann wird der Wafer W verarbeitet
(beispielsweise durch aus dem Stand der Technik bekannte Entwicklungsprozesse),
und Halbleitervorrichtungen werden hergestellt.
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Mit dem Projektionsbelichtungsprozess
unter Verwendung von schlitzähnlichem
Licht kann eine Linse oder Linsen des Projektionslinsensystems 202 das
Belichtungslicht absorbieren, und es können sich die optischen Eigenschaften ändern. In
dieser Ausführungsform
werden bei Betrachtung des Zustandes des auf die Linse projezierten
schlitzähnlichen
Lichtes die Heizvorrichtungen 221 und 222 bei
bestimmten Positioinen in dem Umfangsbereichabschnitt der Linse
vorgesehen. Das Heizen durch diese Heizvorrichtungen wird durch
die Steuerung 223 auf der Basis der von dem Speicher 224 zugeführten Information
(Daten) gesteuert, so dass eine gleichförmige Temperaturverteilung
bereitgestellt wird, wodurch die Änderung der optischen Eigenschaften
der Linse effektiv verhindert wird.
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Details der Heizvorrichtungen 221 und 222 von
dieser Ausführungsform
werden beschrieben.
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13 ist
eine schematische Ansicht, die einen Abschnitt von optischen Elementen
der Projektionslinse 202 in einer Schnittansicht entlang
der X-Y-Ebene zeigt. Mit 231 wird in der Zeichnung die Linse
bezeichnet, und der schaffierte Bereich 232 zeigt den Bereich
an, in welchem das Licht durch die Linse während des Projektionsbelichtungsprozesses hindurchläuft.
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In dieser Ausführungsform wird das Schaltungsmuster
auf der Oberfläche
des Retikels 201 mit schlitzähnlichem Licht beleuchtet,
das sich entlang der Y-Achsen-Richtung der in 12 gezeigten Koordinaten erstreckt. Von
daher hat das Licht, welches durch die Projektionslinse 202 hindurchläuft, eine Symmetrie
hinsichtlich der X-Z-Ebene (gestrichelte Linie 233 in der 13), die die optische Achse 208 enthält, und
eine Symmetrie hinsichtlich der Y-Z-Ebene (gestrichelte Linie 234 in
der 13), die die optische
Achse 208 enthält.
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Jedoch hat es keine Rotationssymmetrie
hinsichtlich der optischen Achse 208. Das heißt, in einem
typischen Beispiel hat es eine Verteilung, wie es durch den in 13 gezeigten schraffierten
Bereich angegeben wird.
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In diesem Fall kann aufgrund der
Wärmeabsorption
eine rotationsasymmetrische Temperaturverteilung erzeugt werden,
die asymmetrisch hinsichtlich der X-Achsen- und Y-Achsen-Richtungen ist. Dieses
kann eine Rotationsasymmetrie der Abbildungsposition und/oder der
Verstärkung
des optischen Projektionssystems hervorrufen. Im Einzelnen kann
es aufgrund der rotationsasymmetrischen Temperaturverteilung in
großem
Astigmatismus resultieren.
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Unter Berücksichtigung von diesem wird
in dieser Ausführungsform,
wie in 13 angedeutet, die
asymmetrische Temperaturverteilung bei der Oberfläche korrigiert:
d. h. eine Vielzahl von Heizvorrichtungen 221 und 222 sind
bei den Positionen entlang der kleineren Ausrichtung (Breitenrichtung)
der schlitzähnlichen Öffnung 205 vorgesehen
(d. h., entlang der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der schlitzähnlichen Öffnung 205),
wo der Temperaturanstieg geringer ist, um somit sicherzustellen, dass
die Temperaturverteilung innerhalb der Linse rotationssymmetrisch
hinsichtlich der optischen Achse 208 wird. Im einzelnen
können
in dieser Ausführungsform
die Heizvorrichtungen 221 und 222 bei Positionen
in dem Umfangsbereich der Linse vorgesehen sein, wobei die Positionen
symmetrisch hinsichtlich der gestrichelten Linien 233 und 234 sind.
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Dort, wo zwei Heizvorrichtungen in
dem Linsenumfangsbereichsabschnitt, wie in dem Fall der 13, vorgesehen sind können sie
in bevorzugter Weise bei den Positionen angeordnet sein, wo der Temperaturanstieg
gering ist und welche, wie obig beschrieben, eine Symmetrie aufweisen,
d. h. bei den in 13 gezeigten
Positionen.
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14 zeigt
ein Beispiel, wo viele Heizeinrichtungen 221a bis 221c und 222a bis 222c verwendet
werden, um eine Temperatursteuerung hoher Präzision durchzuführen. Auch
sind in diesem Fall diese Heizvorrichtungen 221a bis 221c und 222a bis 222c an
den Positionen angeordnet, die, wie obig beschrieben, die Symmetriekondition
erfüllen.
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Als nächstes wird die Art und Weise
der Heizsteuerung der Heizvorrichtungen 221 und 222 der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In dieser Ausführungsform wird zur Heizsteuerung
die Temperaturverteilung, die ohne der Heizung erzeugt wird, genau
erfasst, und dann wird die optimale Wärmemenge, die für die Korrektur
der Asymmetrie der Verteilung am besten geeignet ist, ermittelt.
Der Temperaturanstieg und/oder die Deformation der Linse aufgrund
der Absorption von Belichtungslicht durch die Linse kann auf der
Basis von Experimenten gemessen werden, und die Heizvorrichtungen 221 und 222 können auf
der Basis der gemessenen Werte gesteuert werden. In dieser Ausführungsform
werden jedoch die Temperaturverteilung und die Änderung der Formgebung, die,
wie durch den schraffierten Bereich 232 in 13 angezeigt, in der Linse in Erwiderung
auf die rotationsasymmetrische Wärmeabsorption
erzeugt werden, in Übereinstimmung
mit einer Simulation ermittelt. Beispielsweise können sie als eine Funktion
der Zeitperiode nach dem Start des Projektionsbelichtungsprozesses und
der Gesamtenergie des Lichtes, das durch die Linse hindurchläuft, ermittelt
werden.
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Es ist wohlbekannt, dass der Prozess,
in welchem Temperatur in Erwiderung auf Adsorption von Wärme durch
ein Artikel ansteigt und die Formgebung des Artikels sich mit dem
Temperaturanstieg ändert,
mit guter Präzision
in Übereinstimmung
mit der Finite-Element-Methode simuliert werden können. Die 15 zeigt ein Analysemodell,
dass auf der Finite-Element-Methode basiert.
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Da die Wärmeadsorption in dem Beispiel
von 13 eine Symmetrie
hinsichtlich der gestrichelten Linie 333 und hinsichtlich
der gestrichelten Linie 334 hat, kann das Analysemodell
auf einem Viertel des Bereiches der Linse 232 der 13 angewandt werden, d.
h., auf dem in 15 angezeigten
Abschnitt. Die 15 zeigt
schematisch ein Viertel des Bereiches der Linse 332, das
für die
Analyse mittels der Finite-Elemente-Methode in ein Gitter eingeteilt
ist. Es wird angezeigt, dass die Wärmeadsorption in der durch
Schraffur dargestellten Zone 242 auftritt.
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In 15 ist
mit 208 die optische Achse des in 12 gezeigten optischen Projektionssystems gezeigt.
Durch das Durchführen
der Analyse mittels der Finite-Elemente-Methode, kann, während eine geeignete
Grenzkondition festgesetzt wird, die mit solch einer Wärmeadsorption
erzeugte Temperaturverteilung, wie sie beispielsweise in 16 gezeigt wird, ermittelt
werden.
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In 16 ist
mit 232 die Linse bezeichnet. Die Grauabstufung entspricht
der Temperatur. Aus 16 folgt,
dass die Temperatur von dem mittigen Abschnitt der Linse in Richtung
des Umfangsbereiches hiervon abnimmt, und dass sich die Formgebung
der Verteilung in die Y-Achsen-Richtung erstreckt.
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Die 17 und 18 zeigen jeweils die Schnittformgebung
der Linse, die aufgrund der obig beschriebenen Temperaturverteilung
deformiert ist.
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17 zeigt
den Schnitt entlang der X-Z-Ebene, die die optische Achse 208 enthält. Mit 241 ist
in 17 die Formgebung
der Linse vor der Deformation bezeichnet. Die schraffierten Bereiche 242 und 243 zeigen
die Abschnitte an, die aufgrund der Wärme expandiert sind. In ähnlicher
Weise zeigt 18 den Schnitt
entlang der Y-Z-Ebene, und schraffierte Bereiche 244 und 245 zeigen
die Abschnitte an, die aufgrund der Wärme expandiert sind. In der
obig beschriebenen Art und Weise werden die Temperaturverteilung
und die Deformation der Linse, die im Inneren dieser erzeugt wird,
ohne Betrieb der Heizvorrichtungen 221 und 222 ermittelt.
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Nachfolgend wird die Wärmemenge
ermittelt, die der Linse durch die Heizvorrichtungen 221 und 222 zugeführt werden
muss, um eine asymmetrische Temperaturverteilung und/oder eine Linsenformgebung,
wie unter Bezugnahme auf die 16 bis 18 beschrieben, zu verhindern.
Hier wird die optimale Wärmemenge,
die zugeführt
werden muss, in der Simulation gemäß der Finite-Elemente-Methode durch
Try-and-Error ermittelt. Die so ermittelten Daten werden in dem
Speicher 224 (12)
gespeichert, und während
des Belichtungsprozesses steuert die Steuerung 223 die
Heizvorrichtungen 221 und 222 in Übereinstimmung
mit den aus dem Speicher 224 ausgelesenen Daten.
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Jede Heizvorrichtung kann eine spezielle Struktur
aufweisen, bei der ein wärmeerzeugendes Element,
wie etwa ein Nickel-Chrom-Draht,
das Linsenelement mit der Intervention eines Materials kontaktiert,
das einen geeigneten Wärmewiderstand
aufweist, wobei die Heizung durch Änderung der dem wärmeerzeugenden
Elemtent zugeführten
elektrischen Spannung oder des dem wärmeerzeugenden Elemtent zugeführten Stromes
gesteuert werden kann.
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Als nächstes wird die Temperaturverteilung und
die Änderung
der Formgebung der Linse beschrieben, die mittels der Wärmesteuerung
durch die Heizeinrichtungen 221 und 222 in Übereinstimmung mit
der Heizsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt
werden.
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Die 19 zeigt
ein Beispiel der Temperaturverteilung, die als ein Ergebnis der
Steuerung der Anwendung von einer optimalen Wärmemenge zu der Linse 251 durch
die Heizeinrichtung (nicht dargestellt) bereitgestellt wird. Infolge
der Anwendung der Wärme
durch die Heizvorrichtungen 221 und 222 zu solchen
Bereichen der Linse 251, in welchen der Temperaturanstieg
aufgrund der Wärmeadsorption geringer
ist, wird eine annähernde
symmetrische Temperaturverteilung bereitgestellt, wie sie in 19 angezeigt wird, welche
symmetrisch hinsichtlich der X-Achsen und der Y-Achsen-Ausrichtung ist.
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Die 20 zeigt
eine Änderung
der Formgebung der Linse 251 in einer Schnittansicht entlang der
X-Z-Ebene, die die optische Achse 208 enthält. Mit 252 ist
in der Zeichnung die Formgebung der Linse bezeichnet, bevor sie
deformiert ist. Schraffierte Bereiche 253 und 254 zeigen
die Abschnitte an, die aufgrund der Wärme expandiert sind.
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Auf ähnliche Weise zeigt 21 eine Änderung der Formgebung der
Linse 252 in einer Schnittansicht, die entlang der Y-Z-Ebene
genommen wurde, welche die optische Achse 208 enthält. Mit 252 ist in
der Zeichnung die Formgebung der Linse angegeben, bevor sie deformiert
ist. Schraffierte Bereiche 255 und 256 zeigen
die Abschnitte an, die aufgrund der Wärme expandiert werden. In diesem
Fall führt keine
Asymmetrie in der X-Richtung und der Y-Richtung hinsichtlich sowohl
der Temperaturverteilung als auch der Deformation der Linsenformgebung
auf. Von daher wird kein Astigmatismus erzeugt.
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Kühleinrichtungen,
wie etwa solche, die unter Bezugnahme auf 9 beschrieben werden, können anstelle
von oder in Kombination mit den Heizvorrichtungen dieser Ausführungsform
verwendet werden.
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Die 22 ist
eine schematische Ansicht eines Hauptabschnittes einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei der die Erfindung auf ein Projektionsbelichtungsgerät von dem
Typ angewandt wird, der ein Stepper genannt wird. Zur Vereinfachung
in der folgenden Erklärung
sind die Koordinaten so, wie sie bei 301 angezeigt werden.
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Mit 302 wird in der Zeichnung
Belichtungslicht bezeichnet, welches von einem optischen Belichtungssystem,
das nicht dargestellt ist, emittiert wird. Mit 303 ist
ein Retikel bezeichnet, auf welchem ein Schaltungsmuster ausgebildet
ist. Mit 304 ist eine Verkleinerungs-Projektionslinse bezeichnet,
und mit 305 ist ein Objekttisch bezeichnet, auf welchem ein Wafer
angeordnet ist. Hier sind das Retikel 303 und der Objekttisch 305 beide
parallel zu der X-Y-Ebene angeordnet, und die optische Achse der
Projektionslinse 304 ist parallel zu der Z-Achse angeordnet.
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Das Belichtungslicht 302 beleuchtet
das Schaltungsmuster auf dem Retikel 303 und in Erwiderung
hierauf wird Beugungslicht, das mit 306 und 307 in der Zeichnung
bezeichnet wird, erzeugt. Dieses Beugungslicht 306 und 307 wird
durch die Projektionslinse 304 jeweils in Licht 308 und 308 in
den Bildraum transformiert, und dann wird es bei einem Halbleiter-Wafer
W, der auf dem Objekttisch 305 angeordnet ist, abgebildet.
Dadurch wird das Schaltungsmuster des Retikels auf dem Wafer abgebildet. Der
Wafer ist mit einem Fotolackmaterial beschichtet, welches chemisch
veränderbar
in Erwiderung auf die Strahlung mit der Wellenlänge des Belichtungslichtes 302 ist,
so dass das Schaltungsmuster des Retikels auf den Wafer übertragen
und gedruckt wird.
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Mit 310, 311, 312 und 313 sind
in der Zeichnung Temperatursteuerungsvorrichtungen gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bezeichnet, die in Umfangsbereichsabschnitten
der Linsenelemente der Projektionslinse 304 vorgesehen sind.
Diese Temperatursteuerungsvorrichtungen 310 bis 313 werden
mittels einer Steuerung 314 in Übereinstimmung mit der in einem
Speicher 315 gespeicherten Information gesteuert.
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Zur Erklärung dieser Ausführungsform
wird als das Retikel 303 ein in 23 gezeigtes Beispiel erklärt. Die 23 zeigt das Retikel 303 in
der X-Y-Ebene der Koordinaten 301. Der Umfangsbereichsabschnitt
von diesem Retikel bewirkt, dass das Belichtungslicht 302 vollständig abgeblockt
wird. Zur Vereinfachung der Beschreibung sei nun angenommen, dass
das Retikel 303 dort auf zwei Objekttischen 322 und 323 ausgebildet
sei, wobei der Objekttisch 322 ein Muster aufweist, welches
mittels einer Kombination von lichtabblockenden Abschnitten und
lichtübertragenden
Abschnitten von einem Bereich definiert wird, der größer als
der Bereich der lichtabblockenden Abschnitte ist, wohingegen der Abschnitt 223 durch
eine Kombination von lichtübertragenden
Abschnitten und lichtabblockenden Abschnitten eines Bereiches definiert
wird, der größer als
der Bereich der lichtübertagenden
Abschnitte ist. Aus diesem Grund ist bei Vergleich der Bereiche 322 und 323 miteinander
die Menge des übertragenen Lichtes
größer in dem
Bereich 322 als in dem Bereich 323. Die Bereiche 322 und 323 stellen
von daher die Differenz der Lichtmenge dar, die durch diese Abschnitte
des Retikels hindurchlaufen und in die Projektionslinse 304 eintreten.
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In 22 wird
das Beugungslicht 306 und 307 durch Linien mit
verschiedenen Nummern angedeutet. Dieses dient dazu, klarzustellen,
dass das Beugungslicht 306 und 307 solches Beugungslicht ist,
welches jeweils von den Mustern in den verschiedenen Bereichen 322 und 323 der 23 kommt.
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Die 24 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern der Art und Weise des
Einfallens des Beugungslichtes von den Mustern jeweils in den Bereichen 322 und 323 durch
die Projektionslinse 304. In 24 ist
mit 326 ein Linsenelement der Projektionslinse 304 bezeichnet,
die in der X-Y-Ebene dargestellt ist. Zur Vereinfachung der Erklärung sei
es angenommen, dass hier das Linsenelement 326 jenes Linsenelement
ist, das in dem Abschnitt innerhalb der Projektionslinse 304 angeordnet
ist, welcher nahe dem Retikel 303 ist. In diesem Fall ist
das Licht, welches in dieses Linsenelement einfällt, groß in dem Abschnitt, der zu
dem Bereich 322 des Retikels 303 gehört, jedoch
gering in dem Abschnitt, der zu dem Bereich 323 des Retikels
gehört.
Von daher kann das Einfallen des Lichtes schematisch mittels eines schraffierten
Bereiches 327 in 24 dargestellt werden.
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Wie zuvor beschrieben, kann in Erwiderung auf
das Hindurchlaufen von Licht durch die Linse das Glasmaterial hiervon
Wärme absorbieren,
was eine Änderung
in der optischen Eigenschaft erzeugen kann. Wenn Licht auf den mit 327 in 27 gezeigten Abschnitt projiziert
und Wärme
absorbiert wird, dann wird dort, wie in 25 angedeutet, eine Temperaturverteilung
erzeugt.
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In 25 sind
die Koordinaten, wie bei 301 angezeigt, ähnlich zu
den Koordinaten 301 in 24. Die
Temperaturverteilung in dem Linsenelement 326 wird durch
Unterschiede in der Grauabstufung angezeigt. Der mittige dunklere
Abschnitt zeigt eine höhere
Temperatur an. Wie zuvor beschrieben verursacht eine Temperaturverteilung,
die wie die Temperaturverteilung, die in 25 gezeigt wird, rotationsasymmetrisch
hinsichtlich der optischen Achse ist, ein Problem hinsichtlich der
Wellenfront-Aberration (Bildposition und Verstärkung).
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Die vorliegende Erfindung verwendet
die in 22 gezeigten
Temperatursteuerungsvorrichtungen 310 bis 313,
um eine rotationsasymmetrische Temperaturverteilung, wie sie in 25 gezeigt ist, zu korrigieren.
Da in diesem Beispiel das Linsenelement 326 an einer Position
nahe dem Retikel 303 angeordnet ist, wird hier die Temperatursteuerung
für das
Linsenelement 326 unter Verwendung der Temperatursteuerungsvorrichtung 310 durchgeführt.
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Mit 332 bis 339 werden
in der 25 Heizvorrichtungen
bezeichnet, deren Temperatur unabhängig voneinander gesteuert
werden können.
In der Kombination stellen diese Heizvorrichtungen die Temperatursteuerungsvorrichtung 310 dar.
Die Heizvorrichtungen 332 bis 339 sind mit gleichem
Abstand beabstandet angeordnet, während sie in sehr gutem Kontakt
mit dem Umfangsbereich des Linsenelementes 326 stehen.
Jene Heizvorrichtung kann beispielsweise einen Widerstand, wie etwa
einen Nickel-Chrom-Draht, aufweisen, der dazwischen angeordnet ist,
wobei die Temperatur-Einstellung bzw. Abgleichung durch Steuerung
des durch den Widerstand hindurchfließenden elektrischen Stromes durchgeführt werden
kann.
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In dem in 25 gezeigten Beispiel kann von den Heizvorrichtungen,
die um den Umfangsbereich des Linsenelementes 326 angeordnet
sind, vor allem die Temperaturen der Heizvorrichtungen 332, 333, 335 und 336 erhöht werden,
und dadurch kann die Temperaturverteilung in die in 26 gezeigte Verteilung übertragen
werden, die eine symmetrische Formgebung hinsichtlich der optischen
Achse aufweist. Hier wird die Höhe
des den Heizeinrichtungen 332 bis 339 zugeführten elektrischen
Stromes durch die Steuerung 314 von 22 gesteuert.
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Hinsichtlich der verbleibenden Linsenelemente
der Projektionslinse 304 können die Temperatursteuerungsvorrichtungen 311 bis 313 von ähnlicher
Struktur verwendet werden, um eine Korrektur der asymmetrischen
Temperaturverteilung durchzuführen,
die asymmetrisch hinsichtlich der optischen Achse ist. Die Verwendung
der Temperatursteuerungsvorrichtungen ist nicht ausreichend für die Korrektur
einer Änderung
in optischen Eigenschaften, die von einer Änderung in der Formgebung oder
von einer Temperaturverteilung resultiert, welche rotationsasymmetrisch
hinsichtlich der optischen Achse ist. Solch eine Änderung
in der optischen Eigenschaft kann jedoch durch Bewegung des Objekttisches und/oder
von einem oder mehreren optischen Elementen des optischen Systems,
wie zuvor beschrieben, korrigiert werden. Auch ist selbstverständlich die Anzahl
der Temperatursteuerungsvorrichtungen nicht auf vier begrenzt (die
Anzahl der Vorrichtungen 310 bis 313).
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Der in der 22 gezeigte Speicher 315 kann
beispielsweise die Information hinsichtlich des Schaltungsmusters
des Retikels 303, die Information hinsichtlich der Temperaturverteilung,
die in jedem Linsenelement der Projektionslinse 304 durch
das Belichtungslicht von dem Zeitungsmuster erzeugt wird und/oder
die Information hinsichtlich der Wärmemenge, die der Temperatursteuerungsvorrichtungen 310 bis 313 zur
Korrektur der Temperaturverteilung zugeführt werden muss, gespeichert
haben. In Übereinstimmung
mit solch einer Information steuert die Steuerung 314 die
Temperatursteuerungsvorrichtungen 310 bis 313.
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Während
in dieser Ausführungsform
die Temperatursteuerungsvorrichtung die Heizeinrichtungen 332 bis 339 von 25 aufweist, wobei jede in
der Lage ist, die Temperatur bei einem Abschnitt, der eine geringere
Temperatur hat, zu steigern, können
mit im wesentlichen den gleichen vorteilhaften Ergebnis Kühleinrichtungen
verwendet werden, wie etwa solche, die unter Bezugnahme der 9 beschrieben wurden, um
die Temperatur bei einem Abschnitt herabzusetzen, der eine höhere Temperatur aufweist.
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Die 27 ist
eine schematische Ansicht eines Hauptabschnittes einer vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei welcher die Erfindung bei einem Belichtungsgerät von dem
Typ angewandt wird, der ein Stepper genannt wird.
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Mit 341 sind in der Zeichnung
die Koordinaten bezeichnet, die zur Zwecke in der Beschreibung definiert
sind. Mit 342 wird ein optisches Belichtungssystem bezeichnet,
welches eine Lichtquelle enthält. Mit 343 und 344 wird
Belichtungslicht bezeichnet, und mit 345 wird ein Retikel
bezeichnet, auf welchem ein Schaltungsmuster ausgebildet ist. Mit 346 ist
eine Verkleinerungs-Projektionslinse bezeichnet, und mit 347 wird
ein Objekttisch bezeichnet, auf welchem ein Wafer (nicht dargestellt)
angeordnet ist. Das Schaltungsmuster des Retikels 345 wird,
wie in der dritten zuvor beschriebenen Ausführungsform, auf dem Wafer W
durch die Projektionslinse 346 übertragen.
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Als ein wichtiges Merkmal dieser
Ausführungsform
ist in dieser Ausführungsform
ein Blendenelement 348 in dem optischen Belichtungssystem eingeführt, um
das Licht für
die Belichtung zu begrenzen, und es sind durch eine Belichtungslinse 349 zwei
Belichtungslichtstrahlen 343 und 344 vorgesehen,
die schräg
zueinander projiziert werden. Das Blendenelement 348 ist
im gewöhnlichen
Fall optisch in einer Furiertransformationsbeziehung zu der effektiven
Lichtquellenebene des optischen Belichtungssystems angeordnet, d.
h., mit der Oberfläche
des Retikels 345. Anderseits ist es bei einer Position
angeordnet, die optisch mit der Pupillenposition der Projektionslinse 346 konjugiert
(angedeutet mittels einer unterbrochenen Linie 350 in der
Zeichnung).
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Das Blendenelement 348 kann,
wie in 28 gezeigt, das
eine Element umfassen. In 28 sind
mit 341 die Koordinaten bezeichnet, und das Blendenelement 348 ist
parallel zu der X-Y-Ebene angeordnet. Das Blendenelement 348 ist
mit zwei Öffnungen 363 und 364 ausgebildet.
Licht, welches durch diese Öffnungen
jeweils hindurchläuft,
läuft durch
die Belichtungslinse 349, so dass zwei Belichtungslichtstrahlen 343 und 344 bereitgestellt
werden, welche dann schräg
zu einander entlang symmetrischer Pfade projiziert werden, um das
Schaltungsmuster des Retikels 345 schräg zu beleuchten. Dieses Beleuchtungsverfahren
dient dazu, die Auflösung
eines periodischen Musters zu erhöhen, welches eine Repititionswiederholung
in der X-Richtung bei dem Retikel 345 hat.
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Dieses Belichtungsverfahren kann
erweitert werden, und ein Blendenelement 348 der 29 mit vier Öffnungen 346 bis 347 kann
verwendet werden. Dies dient dazu, die Auflösung des Musters zu verbessern,
welches eine Repititionswiederholung in der X-Richtung bei dem Retikel 345 hat,
sowie eines Musters, welches eine Repititionswiederholung in der Y-Richtung hat.
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Details der Steigerung der Auflösung mit solch
einem modifizierten Belichtungsverfahren werden beispielsweise in „Proc.
SPIE. Nr. 1674, Optical/Laser Microlithography V,P. 92 (1992)" beschrieben, und
auf eine Beschreibung hiervon wird hier verzichtet.
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Da das Blendenelement 348 bei
einer Position angeordnet ist, die optisch mit der Pupillenposition 350 der
Projektionslinse 346 wie beschrieben konjugiert, werden
die Abbildungen der Öffnungen
des Blendenelementes 348 in der Umgebung der Pupillenposition 350 innerhalb
der Projektionslinse 346 ausgebildet. Dieser Effekt wird
unter Bezugnahme auf 30 beschrieben.
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In 30 sind
die Koordinaten wie bei 341 angezeigt. Mit 372 ist
eines der nahe der Pupillenposition 350 angeordneten Linsenelemente
bezeichnet. Wenn das Blendenelement 343, wie in 28 gezeigt, verwendet wird,
dann werden in dem Linsenelement 372 konzentriert Lichtstrahlen
bei den Positionen einfallen, die durch schraffierte Bereiche 374 und 375 angezeigt
sind. Daraus resultiert, dass eine Temperaturverteilung in dem Linsenelement 372 erzeugt
wird, wie sie in 31 angezeigt
ist, welche rotationsasymmetrisch hinsichtlich der optischen Achse
ist.
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In 31 zeigt,
wie in den Fällen
von den 25 und 26, ein dunklerer Bereich
eine höhere Temperatur
an. Mit 381 bis 388 sind in 31 Heizeinrichtungen ähnlich zu den Heizeinrichtungen 323 bis 339 bezeichnet,
die unter Bezugnahme der dritten Ausführungsform beschrieben wurden.
In dem dargestellten Beispiel werden im wesentlichen die Temperaturen
der Heizvorrichtungen 381 und 385 erhöht, wodurch
die Temperaturverteilung des Linsenelementes 372 in eine
rotationssymmetrische Formgebung korrigiert werden kann.
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Dort, wo ein Blendenelement 348,
wie in 29 gezeigt, verwendet
wird, werden in das Linsenelement 372 konzentriert Lichtstrahlen
bei den Positionen einfallen, die durch schraffierte Bereiche 391 bis 394 in 32 angedeutet sind. Von
daher wird dort eine Temperaturverteilung des Linsenelementes 372 erzeugt,
wie sie in 33 angedeutet
ist. In dem dargestellten Beispiel werden im wesentlichen die Temperaturen
der Heizvorrichtungen 381, 383, 385 und 387 erhöht, wodurch
die Temperaturverteilung des Linsenelementes
372, wie etwa
in 26 gezeigt, in eine
symmetrische Formgebung korrigiert werden kann.
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Die in 31 und 33 gezeigten Heizvorrichtungen 381 bis 388 stellen
in Kombination die Temperatursteuerungseinrichtung 351 von 27 bereit. Die Temperatursteuerungseinrichtung 351 wird
durch die Steuerung 352 in Übereinstimmung mit der Information
von dem Speicher 353 auf die gleich Art und Weise, wie
in der dritten Ausführungsform,
gesteuert. Von daher wird hier auf eine Beschreibung der Details
hiervon verzichtet.
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Während
in dieser Ausführungsform
die Temperatursteuerungseinrichtung eine Heizeinrichtung zum Erhöhen der
Temperatur bei einem Bereich, der eine geringere Temperatur aufweist,
umfasst, kann selbstverständlich,
wie etwa unter Bezugnahme auf 9 beschrieben,
eine Kühleinrichtung zum
Herabsetzen der Temperatur bei einem Bereich, der eine höhere Temperatur
hat, mit im wesentlichen dem gleichen vorteilhaften Ergebnis verwendet
werden.
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In dieser Ausführungsform kann eine Änderung
in einer optischen Eigenschaft, die von einer Änderung in der Formgebung oder
der Temperaturverteilung resultiert, welche symmetrisch hinsichtlich
der optischen Achse ist, durch Versetzen des Objekttisches oder
eines oder mehrerer optischer Elemente des optischen Systems in
einer bekannten Art und Weise korrigiert werden.
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Die vorhergehende Beschreibung der
vorliegenden Erfindung wurde auf Beispiele gerichtet, in welchen
das optische System lediglich Brechungslinsen aufweist. Jedoch ist
die Erfindung ebenso bei einem optischen Projektionssystem anwendbar,
welches ein kata-dioptisches System enthält, welches eine Kombination
eines Brechungslinsensystems, eines Strahlteilers und eines Reflexionsspiegelsystems
aufweist, wobei das Konzept der vorliegenden Erfindung bei dem Brechungslinsen-Abschnitt, dem Strahlteiler-Abschnitt
und/oder dem Reflektionsspiegel-Abschnitt in einer ähnlichen
Art und Weise angewandt werden kann. Ebenso ist die Erfindung bei
einem Fall anwendbar, wo das optische Projektionssystem lediglich
ein Reflexionsspiegelsystem aufweist.
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In einem Fall, wo ein optisches Projektionssystem
eine Vielzahl optischer Elemente umfasst, ist die Anwendbarkeit
der vorliegenden Erfindung nicht auf lediglich eines der optischen
Elemente beschränkt.
Die vorliegende Erfindung kann bei zwei oder mehreren optischen
Elementen simultan angewandt werden, wobei die Temperatur-Einstellvorrichtungen,
die bei diesen optischen Elementen angewandt werden, unabhängig voneinander
oder alternativ hierzu parallel gesteuert werden können.
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In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
können
Kühleinrichtungen
anstelle der Heizeinrichtungen verwendet werden. Solche Kühleinrichtungen
können
beispielsweise eine Kühlmedium-Zufuhreinrichtung
zum Zuführen
von Kühlmedium,
wie etwa gekühlte
Luft, Flüssigstickstoff
oder Flüssigsauerstoff
aufweisen.
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Ferner kann die Korrektureinrichtung
zum Korrigieren der Wellenfront-Aberration, die rotationsasymmetrisch
hinsichtlich der optischen Achse ist, eine Einrichtung zum Umlenken
bzw. Abschwenken einer Linse oder eines Spiegels eines optischen
Projektionssystems hinsichtlich der optischen Achse aufweisen, um
eine rotationssymmetrische Wellenfront (Aperation) zu erzielen.
Alternativ hierzu kann solch eine Korrektureinrichtung eine transparente
parallele flache Platte, die innerhalb eines optischen Projektionssystems
angeordnet ist, und eine Einstelleinrichtung aufweisen zum Kippen
der parallelen flachen Platte um einen gewünschten Winkel hinsichtlich
der optischen Achse.
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Eine weitere Alternative einer solchen
Korrektureinrichtung kann eine Deformationseinrichtung enthalten,
die beispielsweise einen Betätiger
bzw. Aktuator aufweist zum Deformieren einer Reflexionsoberfläche eines
konkaven Spiegels, eines konvexen Spiegels oder eines flachen Spiegels,
die in dem optischen Projektionssystem enthalten sind, durch Drücken oder
Heranziehen der Rückseite
der Oberfläche des
Reflextionsspiegels unter Verwendung des Aktuators. Bei einer weiteren
Alternative kann beispielsweise solch eine Korrektureinrichtung
eine Einrichtung zum Deformieren einer in dem optischen Projektionssystem
vorgesehenen transparenten parallelen flachen Platte unter Verwendung
eines Aktuators aufweisen.
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Als nächstes wird eine Ausführungsform
eines Herstellungsverfahrens einer Vorrichtung beschrieben, welches
irgendeines der zuvor beschriebenen Projektionsbelichtungsgeräte verwendet.
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34 ist
ein Ablaufdiagramm von der Abfolge der Herstellung einer Mikrovorrichtung,
wie etwa eines Halbleiterchips (z. B. IC oder LSI), einer Flüssigkristallanzeige
oder eines LCCDs zum Beispiel. Der Schritt 1 ist ein Entwurfprozess
zum Entwerfen der Schaltung einer Halbleitervorrichtung. Schritt
2 ist ein Prozess zum Herstellen einer Maske auf der Basis des Entwurfes
des Schaltungsmusters. Schritt 3 ist ein Prozess zum Herstellen
eines Wafers unter Verwendung eines Materials, wie etwa Silizium.
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Schritt 4 ist ein Waferprozess, welcher
ein Vor-Prozess genannt wird, bei welchem unter Verwendung der derart
präparierten
Maske und des Wafers praktisch Schaltungen auf dem Wafer durch Lithographie
ausgebildet werden. Schritt 5, der diesem nachfolgt, ist ein Bestückungsschritt,
welcher ein Nach-Prozess genannt wird, bei dem der bei Schritt 4
hergestellte Wafer in Halbleiterchips ausgebildet wird. Dieser Schritt
enthält
die Bestückung
(Trennung und Bonding) und Verpackung (Chipversiegelung). Schritt
6 ist ein Überprüfungsschritt,
bei welchem eine Betriebsüberprüfung, Beständigkeitsüberprüfung usw.
der bei Schritt 5 erzeugten Halbleitervorrichtungen ausgeführt werden.
Mit diesen Prozessen sind Halbleitervorrichtungen vollendet und
werden versandt (Schritt 7).
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35 ist
ein Ablaufdiagramm, welches Details des Waferprozesses zeigt. Schritt
11 ist ein Oxidationsprozess zum Oxidieren der Oberfläche eines Wafers.
Schritt 12 ist ein CVD-Prozess zum Ausbilden eines Isolierfilmes
auf der Waferoberfläche. Schritt
13 ist ein Elektrodenausbildungsprozess zum Ausbilden von Elektroden
auf dem Wafer durch Dampfablagerung. Schritt 14 ist ein Ionenimplantationsprozess
zum Implantieren von Ionen in den Wafer. Schritt 15 ist ein Fotolackprozess
zum Anwenden eines Fotolackes (fotosensitives Material) auf dem Wafer.
Schritt 16 ist ein Belichtungsprozess zum Drucken des Schaltungsmusters
der Maske auf den Wafer mittels Belichtung durch das obig beschriebene Belichtungsgerät. Schritt
17 ist ein Entwicklungsprozess zum Entwickeln des belichteten Wafers.
Schritt 18 ist Ätzprozess
zum Entfernen von Abschnitten, die anders sind als das entwickelte
Fotolackbild. Schritt 19 ist ein Fotolackseparationsprozess zum
Trennen des Fotolackmaterials, welches auf dem Wafer verbleibt,
nachdem er dem Ätzprozess
ausgesetzt wurde. Durch Wiederholung dieser Prozesse werden Schaltungsmuster
in überlagernder
Weise auf dem Wafer ausgebildet.
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Während
die Erfindung unter Bezugnahme der hierin offenbarten Strukturen
beschrieben wurde, ist sie nicht auf die dargestellten Details beschränkt, und
diese Anwendung ist beabsichtigt, solche Modifikationen und Änderungen abzudecken,
die in den Umfang der nachfolgenden Patentansprüche fallen.