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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine lithographische Projektionsvorrichtung,
mit:
- • einem
Strahlungssystem zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls aus
Strahlung;
- • einem
ersten Objekttisch zum Halten einer Maske;
- • einem
zweiten Objekttisch zum Halten eines Substrats; und
- • einem
Projektionssystem zum Abbilden eines bestrahlten Bereichs der Maske
auf einen Zielabschnitt des Substrats.
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Genauer
gesagt betrifft die Erfindung einen Maskentisch zur Verwendung in
einer derartigen Vorrichtung.
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Der
Einfachheit halber kann das Projektionssystem im Folgenden als „Linse" bezeichnet werden; jedoch
sollte dieser Begriff so weit interpretiert werden, dass er verschiedene
Arten von Projektionssystemen umfasst, die beispielsweise lichtbrechende Optiken,
reflektierende Optiken, katadioptrische Systeme und Optiken für geladene
Teilchen mit einschließen.
Das Strahlungssystem kann auch Elemente umfassen, die gemäß jeder
dieser Prinzipien zum Leiten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls
aus Strahlung arbeiten, und derartige Elemente können nachstehend auch zusammen
oder einzeln als eine „Linse" bezeichnet werden.
Darüber hinaus
können
der erste und der zweite Objekttisch jeweils als „Maskentisch" und als „Substrattisch" bezeichnet werden.
Ferner kann die lithographische Vorrichtung derart sein, dass sie
zwei oder mehr Maskentische und/oder zwei oder mehr Substrattische
aufweist. Bei derartigen „mehrstufigen" Geräten können die
zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, bzw. es können an einem oder an mehreren Tischen
vorbereitende Schritte durchgeführt
werden, während
ein oder mehrere weitere Tische für Belichtungen verwendet werden.
Zweistufige lithographische Vorrichtungen sind zum Beispiel in den
internationalen Patentanmeldungen
WO
98/28665 und in der
WO
98/40791 beschrieben.
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Lithographische
Projektionsvorrichtungen können
zum Beispiel bei der Herstellung integrierter Schaltungen (IC) verwendet
werden. In einem derartigen Fall kann die Maske (Reticle) ein Schaltungsmuster
enthalten, das einer individuellen Schicht der integrierten Schaltung
entspricht, und dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt (der
einen oder mehrere Dies enthält)
auf ein Substrat (Silizium-Wafer) abgebildet werden, das mit einer
Schicht aus lichtempfindlichem Material (Resist) beschichtet ist.
Im allgemeinen enthält
ein einzelner Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte,
die sukzessive nacheinander durch die Maske belichtet werden. Bei
einer Art von lithographischer Projektionsvorrichtung wird jeder
Zielabschnitt belichtet, indem das ganze Maskenmuster in einem Schritt
auf den Zielabschnitt aufgebracht wird; eine derartige Vorrichtung
wird allgemein als Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einer alternativen Vorrichtung – die im
allgemeinen als Step-and-Scan-Vorrichtung
bezeichnet wird – wird
jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das Maskenmuster unter dem
Projektionsstrahl in einer vorbestimmten Richtung (der „abtastenden" Richtung) schrittweise abgetastet
wird, während
der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung
synchron abgetastet wird; da im allgemeinen das Projektionssystem einen
Vergrößerungsfaktor
M (im allgemeinen < 1) aufweist,
ist die Geschwindigkeit V, bei welcher der Substrattisch abgetastet
wird, ist um einen Faktor M mal so groß wie diejenige, bei welcher
der Maskentisch abgetastet wird. Weitere Informationen hinsichtlich
lithographischer Vorrichtungen, wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise
der internationalen Patentanmeldung
WO97/33205 entnommen werden.
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Bei
der vorstehenden Vorrichtung muss die Maske sicher gehalten („festgeklemmt") sein, so dass sie
in der x-, y- und z-Richtung und in Rotationsausrichtung um die
x-, y- und z-Achsen (die mit Rx-, Ry- und Rz-Richtungen bezeichnet
sind) genau positioniert werden kann. Die z-Richtung ist als die
Richtung entlang einer Achse definiert, die im Wesentlichen parallel
zur optischen Achse des Projektionssystems verläuft, und die x- und y-Richtungen
gehen entlang der Achsen, die im Wesentlichen senkrecht zur z-Achse
und zueinander verlaufen. Die Maske kann in ihrer Ebene (der x-y-Ebene) großen Beschleunigungen
ausgesetzt werden, insbesondere in einer Step-and-Scan-Vorrichtung, wo die Beschleunigung
um etwa 5 g betragen kann (wobei g die Gravitationsbeschleunigung
ist). In der z-Richtung kann die Maske mit einem 100 Hz Bandbreitenstellglied positioniert
werden, was eine relativ hohe Steifigkeit in der z-Richtung erfordert.
Die Maskenklemmanordnung muss ausreichend gesichert sein, um derartigen
Beschleunigungen widerstehen zu können und auch um die Maske
mit der erforderlichen Steifigkeit in der x-y-Ebene versehen zu
können.
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Jedoch
weisen frühere
Maskenklemmanordnungen wie eine starre Unterdruckspannvorrichtung auf
dem Maskentisch das Problem auf, dass eine Deformation der Maske
bewirkt werden kann. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass entweder die
Maske und/oder die Unterdruckspannvorrichtung nicht vollkommen flach
ist/sind, oder dass Schmutzpartikel zwischen der Maske und der Spannvorrichtung
eingeschlossen sind. Beispielsweise kann die Maske im Rahmen einiger
weniger μm
flach sein. Die Deformation der Maske führt zur Verzerrung des projizierten Bildes,
und eine Änderung
der Verzerrung zwischen verschiedenen Masken führt zu Überlagerungsfehlern. Einige
Deformationen können
durch Anpassen eines oder mehrerer Linsenelemente in der Vorrichtung
korrigiert werden; allerdings können
nicht alle Verzerrungen auf diese Weise korrigiert werden und die
Deformation zwischen verschiedenen Masken ist im allgemeinen nicht
reproduzierbar.
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Die
US-A-5,532,903 offenbart
eine elektrostatische Klemmvorrichtung zum Halten einer Röntgenstrahlenmaske
zum Mustern von Halbleiter-Wafern. Die elektrostatische Klemmvorrichtung
enthält eine
Membran, die der gehaltenen Maske entspricht. Diese Offenbarung
bildet die Basis des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Die
US-A-4,549,843 offenbart
Saugnäpfe, die
mit der Maske ein Vakuum bilden, wenn sie zum Kontaktieren und Halten
der Maske verwendet werden. Jedoch offenbart dieses Dokument nicht
die Anwendung normgerechter Saugnäpfe.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung
zum Halten einer Maske zu schaffen, die die vorgenannten Probleme vermeidet
bzw. beseitigt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Maskentischvorrichtung geschaffen worden, die
wenigstens ein normgerechtes Bauelement zum Kontaktieren und Halten
einer Maske aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement
derart ist, dass bei Benutzung das Element und die Maske einen Vakuumraum
zum Halten der Maske gegen das Element definieren.
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Die
Verwendung von wenigstens einem normgerechten Bauelement ermöglicht das
Halten der Maske, jedoch ohne unerwünschte Deformation indem sie
gezwungen wird, eine besondere Form anzunehmen. Das Bauelement kann
Variationen in der Flachheit der Maske anpassen. Das Bauelement, vorzugsweise
eine Membran, weist in der x-y-Ebene eine derartige Steifigkeit
auf, dass die thermische Ausdehnung der Maske durch die Flexibilität des Bauelements
angepasst werden kann, jedoch ohne Verrutschen der Maske bezüglich des
Bauelements. Ein Verrutschen ist für die Präzision der Überlagerung nachteilig, mehr
noch als thermische Ausdehnung, da es asymmetrisch auftritt.
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Durch
geeignetes Auswählen
des Materials und der Dicke des Bauelements kann seine Steifigkeit
derart bestimmt werden, dass jedes zwischen der Maske und dem Bauelement
eingeschlossene Partikel vorzugsweise das Bauelement und nicht die Maske
deformiert. Dadurch kann ein durch ein Schmutzpartikel hervorgerufenes
Durchbiegen der Maske um einen Faktor so viel wie 1000 reduziert werden,
verglichen zu herkömmlichen
Maskenklemmanordnungen.
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Vorzugsweise
umfasst dieses wenigstens eine Bauelement ein Paar paralleler Streifen,
von denen jeder entlang seiner Länge
gehalten wird. Dadurch wird die Steifigkeit des Bauelements gegen Durchbiegen
verbessert und das Wandern des Materials reduziert.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung eine Ausnehmung in dem Bauelement, die als
der Vakuumraum zum Halten der Maske und des Bauelements gegeneinander
wirken kann (siehe zum Beispiel 4). Diese
Anordnung ist sowohl sicher als auch fest.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung eine Vielzahl von Haltepunkten zum Definieren
der Position der Maske senkrecht zu ihrer Ebene, das heißt in z-,
Rx- und Ry-Richtung.
Das bzw. jedes Bauelement definiert die x-, y- und Rz-Position der
Maske, und Haltepunkte definieren die verbleibende Position der Maske,
ohne sie in eine besondere Form zu verzerren. Drei Haltepunkte definieren
eine Ebene, das ist die erforderliche Mindestanzahl, ohne die Position der
Maske zu überbestimmen.
Ein vierter Haltepunkt kann ebenfalls vorgesehen sein, um mehr Stabilität und Steifigkeit
bereitzustellen, vorzugsweise jedoch ist der vierte Haltepunkt beispielsweise
ein gedämpftes
Gaslager zum Eliminieren von Maskenschwingungen.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung ferner eine Vakuumkammer in einem Tisch,
der das wenigstens eine Bauelement trägt, zum Deformieren des Bauelements.
Indem das Bauelement nach unten in die Vakuumkammer gebogen wird,
werden zwei auf die Maske aufgebracht, die auf der gegenüberliegenden
Kante des Bauelements gehalten wird, wodurch das Durchbiegen der
Maske ausgeglichen wird.
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Vorzugsweise
ist ein Gaspolster vorgesehen zum Halten des wenigstens einen Bauelements;
ein derartiges Polster kann beispielsweise eine Dicke in der Größenordnung
von 10 μm
aufweisen. Das Gas (wie Luft) im Polster hält das Bauelement, vorzugsweise
eine Membran, während
es Variationen in der Flachheit erlaubt. Es dämpft auch das Bauelement und
die darauf gehaltene Maske gegen Schwingungen, während es immer noch eine adäquate Steifigkeit
in der z-Richtung bereitstellt. Das Gaspolster verbessert auch die
Wärmeleitfähigkeit
zwischen der gehaltenen Maske und dem Tisch. Dies kann wichtig sein,
da es dadurch ermöglicht
wird, Wärme
aufgrund des Auftreffens von Strahlung auf der Maske von der Maske
ableiten zu können.
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Vorzugsweise
besteht das bzw. jedes Bauelement aus einem oder mehreren Materialien,
die ausgewählt
sind aus: Metall, Siliciumdioxid (SiOx), CaF2, MgF2, BaF2, Al2O3 und
ZerodurTM-Keramik. Die meisten dieser Materialien
ermöglichen
es, das das Bauelement aus dem gleichen Material besteht wie die
Maske. Dies hat den Vorteil, dass die Maske und das Bauelement dann
die gleichen mechanischen Eigenschaften wie den thermischen Ausdehnungskoeffizienten
aufweisen können
und daher ein Verzerren und Wandern weiter reduziert wird.
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Die
vorliegende Erfindung schafft auch eine lithographische Projektionsvorrichtung
zum Abbilden eines Maskenmusters in einer Maske auf ein Substrat,
das mit einer strahlungssensitiven Schicht versehen ist, wobei die
Vorrichtung umfasst:
- • ein Strahlungssystem zum Bereitstellen
eines Projektionsstrahls aus Strahlung;
- • einen
ersten Objekttisch zum Halten einer Maske;
- • einen
zweiten Objekttisch zum Halten eines Substrats; und
- • ein
Projektionssystem zum Abbilden bestrahlter Bereiche der Maske auf
Zielabschnitte des Substrats;
wobei der erste Objekttisch eine
Maskentischvorrichtung wie vorstehend beschreiben umfasst, wobei
das wenigstens eine normgerechte Bauelement darauf abzielt, mit
dem Profil der Maske überein
zu stimmen.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
eines Bauteils unter Verwendung einer lithographischen Projektionsvorrichtung
geschaffen worden, mit:
- • einem Strahlungssystem zum
Bereitstellen eines Projektionsstrahls aus Strahlung;
- • einem
ersten Objekttisch zum Halten einer Maske;
- • einem
bewegbaren Objekttisch zum Halten eines Substrats; und
- • einem
Projektionssystem zum Abbilden bestrahlter Bereiche der Maske auf
Zielabschnitte des Substrats; wobei das Verfahren folgende Schritte
enthält:
- – Bereitstellen
einer Maske, die ein Muster trägt, für den ersten
Objekttisch;
- – Bereitstellen
eines Substrats, das mit einer strahlungssensitiven Schicht versehen
ist, für
den zweiten Objekttisch; und
- – Bestrahlen
von Bereichen der Maske und Abbilden der bestrahlten Bereiche der
Maske auf die Zielabschnitte des Substrats,
ferner mit folgendem
Schritt:
- – Halten
der Maske bei Betrieb auf dem Maskentisch mit Hilfe wenigstens eines
normgerechten Bauelements derart, dass das wenigstens eine normgerechte
Bauelement darauf abzielt, mit dem Profil der Maske im wesentlichen überein zu
stimmen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Maske und das wenigstens
eine normgerechte Bauelement einen Vakuumraum zum Halten der Maske
gegen das wenigstens eine normgerechte Bauelement bilden.
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Bei
einem Herstellungsprozess, bei dem eine lithographische Projektionsvorrichtung
gemäß der Erfindung
eingesetzt wird, wird ein Muster in einer Maske auf ein Substrat
abgebildet, das zumindest teilweise von einer Schicht aus energiesensitivem
Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann
das Substrat mehreren Verfahrensschritten unterzogen werden, wie
Grundieren, Schutzlackbeschichtung und ein Softbake. Nach der Belichtung
kann das Substrat weiteren Verfahrensschritten ausgesetzt werden,
wie Post-Exposurebake (PEB), Entwicklung, ein Hardbake und Messen/Inspizieren
der abgebildeten Strukturen. Diese Gruppe von Verfahrensschritten
wird als Basis verwendet, um eine individuelle Schicht eines Bauteils,
z. B. einer integrierten Schaltung, mit einem Muster zu versehen.
Eine derart gemusterte Schicht kann dann mehreren Verfahrensschritten
wie Ätzen,
Ionenimplantation (Doping), Metallisierung, Oxydation, chemo-mechanisches
Polieren etc. ausgesetzt werden, die alle dazu dienen, eine individuelle
Schicht fertig zu stellen. Sind mehrere Schichten erforderlich, muss
die gesamte Prozedur, oder eine Variante davon, für jede neue
Schicht wiederholt werden. Schließlich befindet sich eine Gruppe
von Bauteilen auf dem Substrat (Wafer). Diese Bauteile werden dann
durch ein Verfahren wie Teilen (Dicing) oder Sägen voneinander getrennt, wonach
die einzelnen Elemente auf einen Träger montiert, an Pins angeschlossen
etc. werden können.
Weitere Informationen hinsichtlich derartiger Verfahrensschritte
können zum
Beispiel dem Buch „Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Ausgabe, von
Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4
entnommen werden.
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Obwohl
in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden
kann, sollte klar sein, dass eine derartige Vorrichtung viele weitere
Anwendungsmöglichkeiten
haben kann. Zum Beispiel kann sie bei der Herstellung von integrierten
optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher,
Flüssigkristall-Anzeigetafeln, Dünnschicht-Magnetköpfen und
dergleichen verwendet werden. Der Fachmann wird erkennen, dass im
Kontext mit derartigen alternativen Anwendungsmöglichkeiten jede Benutzung
der Begriffe „Reticle", „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils
durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzt worden sind.
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Im
vorliegenden Dokument werden die Begriffe Beleuchtungsstrahlung
und Beleuchtungsstrahl so verwendet, dass sie alle Arten von elektromagnetischer
Strahlung bzw. Teilchenfluss mit beinhalten, die ultraviolette Strahlung
(z. B. mit einer Wellenlänge
von 365, 248, 193, 157 oder 126 nm), EUV, Röntgenstrahlen, Elektronen und
Ionen mit einschließen, jedoch
nicht darauf begrenzt sind.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun rein beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, wobei:
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1 eine
lithographische Projektionsvorrichtung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt;
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2 und 3 schematische
Darstellungen von zwei Anordnungen zum Halten einer Maske auf einem
Maskentisch unter Verwendung erfindungsgemäßer Bauelemente sind;
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4 ein
Querschnitt eines Teils einer Maske, eines Bauelements und eines
Maskentischs gemäß der Erfindung
ist;
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5 ein
Querschnitt eines Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, der eine
Halterung und einen Unterdruckanschluss für ein Bauelement und eine Maske
zeigt;
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6 im
Querschnitt einen gedämpften
Haltepunkt zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
und
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7 im
Querschnitt eine erfindungsgemäße Ausführungsform
zeigt, die unterhalb des Bauelements ein Gaspolster enthält.
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1 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße lithographische
Projektionsvorrichtung. Die Vorrichtung umfasst:
- • ein Strahlungssystem
LA, Ex, IN, CO zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls PB aus
Strahlung;
- • einen
ersten Objekttisch (Maskentisch) MT zum Halten einer Maske MA (z.
B. eine Maske) und verbunden mit einer ersten Positioniereinrichtung zur
genauen Positionierung der Maske im Hinblick auf den Gegenstand
PL;
- • einen
zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT zum Halten eines Substrats
W (z. B. ein mit einer Schutzschicht beschichteter Silizium-Wafer)
und verbunden mit einer zweiten Positioniereinrichtung zur genauen
Positionierung des Substrats im Hinblick auf den Gegenstand PL;
- • ein
Projektionssystem („Linse") PL (z. B. ein Brechungs-
oder katadioptrisches System, ein Spiegelfeld oder eine Gruppe von
Felddeflektoren) zum Abbilden eines bestrahlten Bereichs der Maske
MA auf einen Zielabschnitt C (der einen oder mehrere Dies enthält) des
Substrats W.
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Wie
hier gezeigt, ist die Vorrichtung durchlässiger Art (d. h. sie weist
eine durchlässige
Maske auf). Im allgemeinen kann sie jedoch zum Beispiel auch reflektierender
Art sein.
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Das
Strahlungssystem umfasst eine Quelle LA (z. B. eine Halogenlampe,
einen Excimerlaser, einen Undulator, der um den Weg eines Elektronenstrahls
in einem Speicherring oder Synchrotron angeordnet ist, oder eine
Elektronen- bzw. Ionenstrahlquelle), die einen Strahl aus Strahlung
erzeugt. Dieser Strahl durchquert mehrere optische Komponenten im
Beleuchtungssystem, – z.
B. strahlformende Optiken Ex, einen Integrator IN und einen Kondensor CO – so dass
der daraus resultierende Strahl PB in seinem Querschnitt eine gewünschte Form
und Intensitätsverteilung
aufweist.
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Der
Strahl PB trifft dann auf die Maske MA auf, die auf dem Maskentisch
MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchlaufen hat, läuft der Strahl
PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt
C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe der interferometrischen
Verschiebungs- und Messeinrichtung IF kann der Substrattisch WT
genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte
C im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche Weise kann
die erste Positioniereinrichtung verwendet werden, um die Maske
MA im Hinblick auf den Weg des Strahls PB genau zu positionieren,
zum Beispiel nachdem die Maske MA me chanisch aus einer Maskenbibliothek
geholt worden ist, oder während
einer Abtastung. Im allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische
MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines
kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) durchgeführt, die in 1 nicht
explizit dargestellt sind. Im Falle eines Wafer-Steppers (im Gegensatz zu
einer Step-and-scan-Vorrichtung) kann der Maskentisch nur mit einem
kurzhubigen Positioniermodul verbunden werden, oder er kann fixiert
sein.
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Die
gezeigte Vorrichtung kann auf zwei unterschiedliche Arten eingesetzt
werden:
- • Im
Step-Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten
und ein ganzes Maskenbild in einem Schritt (d. h. einem einzelnen „Flash") auf einen Zielabschnitt
C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in x- und/oder y-Richtung
verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C durch den Strahl
PB bestrahlt werden kann;
- • Im
Scan-Modus geschieht im wesentlichen das Gleiche, mit der Ausnahme,
dass ein bestimmter Zielabschnitt C nicht mit einem einzigen „Flash" belichtet wird.
Stattdessen ist der Maskentisch MT in einer vorgegebenen Richtung
(der sogenannten „Abtastrichtung", z. B. der y-Richtung)
mit einer Geschwindigkeit ν bewegbar,
um zu veranlassen, dass der Projektionsstrahl PB ein Maskenbild abtastet;
gleichzeitig wird der Substrattisch WT simultan in die gleiche oder
entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit V = Mν bewegt, wobei
M die Vergrößerung der
Linse PL ist (gewöhnlich
M = ¼ oder
1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet
werden, ohne dass hinsichtlich der Auflösung Kompromisse eingegangen
werden müssen.
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Die 2 und 3 zeigen
zwei Anordnungen zum Halten einer Maske (Reticle) 10 auf
Teilen 12 des Maskentisches mittels zweier Bauelemente 14.
In 2 sind zwei gegenüberliegende Kanten des Reticles 10 auf
Bereichen der Elemente 14 gehalten, die von den Kanten
gegenüberliegender
Teile 12 des Maskentisches freitragend angeordnet sind; im
Falle einer durchlässigen
Maske, wie hier, ist zwischen den Teilen 12 ein Raum vorgesehen,
der es dem Projektionsstrahl ermöglicht,
den Maskentisch zu durchqueren. Alternativ kann, wie in 3 gezeigt,
das Reticle auf zwei parallelen Bauelementen 14 gehalten
werden, die jeweils an jedem ihrer Enden auf Teilen 12 gehalten
werden. Die Anordnung von 2 wird im
allgemeinen bevorzugt, da die streifenförmigen Elemente 14 auf
Teilen 12 entlang ihrer Länge in der y-Richtung gehalten
werden und daher eine höhere
Steifigkeit aufweisen, um ein Durchbiegen des Reticles reduzieren
zu können.
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Im
Falle einer reflektierenden Maske wird vorzugsweise eine Membran
verwendet, die die reflektierende Maske (beinahe) vollständig hält. In allen Fällen sind
die Bauelemente so normgerecht, dass sie die Form des Reticles 10 liefern,
ohne sie durch Kraft zu deformieren, damit sie eine besondere Konfiguration
annehmen.
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Bei
den dargestellten Ausführungsformen können die
Bauelemente 14 aus dem gleichen Material hergestellt sein
wie das Reticle, wie zum Beispiel Siliciumdioxid, CaF2,
MgF2, BaF2, Al2O3 und Zerodur-Keramik.
Weitere Möglichkeiten
werden jedoch in Betracht gezogen, wie das Halten des Reticles auf Gelbädern, zum
Beispiel, oder das Herstellen des Bauelements (zum Teil) aus Metall.
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Im
Fall eines Quarzbauelements (einer kristallinen Form von Siliziumdioxid)
beträgt
die Dicke des Bauelements gewöhnlich
annähernd
250 μm. Die
Länge jedes
Bauelements 14 ist vorzugsweise im Wesentlichen gleich
der Länge
des Reticles 10, zum Beispiel 100 bis 200 mm lang. Nach 2 beträgt die Entfernung, über die
die lange Kante jedes Elements 14 freitragend über der
jeweiligen Kante des Teils 12 angeordnet ist, gewöhnlich 25
mm insgesamt. Die Entfernung von der Kante des Teils 12 zu
der Kante des Reticles 10 kann zum Beispiel annähernd 10
mm betragen, und die Breite der Überlappung
des Reticles 10 und des Bauelements 14 kann zum
Beispiel annähernd
15 mm betragen.
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Die
Elemente 14 dienen hauptsächlich dem Halten des Reticles
im horizontalen Sinn in x-, y- und Rz-Richtung. 4 ist
ein schematischer Querschnitt in der x-z-Ebene eines Bereichs der
Vorrichtung von 2 und zeigt das Verfahren des
Festklemmens des Reticles 10 am Element 14 unter
Verwendung eines Vakuumraumes 16. Bei dieser Ausführungsform
ist der Vakuumraum 16 als eine Ausnehmung im Element 14 ausgebildet.
Die Ausnehmung kann eine rechteckige Vertiefung im Element 14 entlang
im Wesentlichen seiner gesamten Länge sein (senkrecht zu der
Ebene der Seite), mit einer Lippe um seine Kante herum. Abstandshalter
wie eine oder mehrere Reihen kleiner (nicht dargestellter) Pfosten
können
im Vakuumraum 16 vorgesehen sein, um ein Zusammenbrechen
des Vakuumraumes 16 zu verhindern.
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Mit „Vakuum" ist selbstverständlich ein
reduzierter Gasdruck gemeint, beispielsweise 5,5 × 104 Pa, so dass der überschüssige Außendruck eine Normalkraft bereitstellt,
die das Reticle 10 und das Bauelement 14 gegeneinander
hält. Die
Relativbewegung zwischen dem Reticle 10 und dem Bauelement 14 in
der x-y-Ebene wird durch die Reibung zwischen den beiden Komponenten,
die durch die Normalkraft verstärkt
ist, behindert. Der Reibungskoeffizient zwischen dem Bauelement
und dem Reticle kann selbstverständlich
durch Auswahl des Materials für und/oder
die Rauhigkeit der Kontaktflächen
gewählt werden.
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Es
wird ferner erwogen, dass die Normalkraft zwischen dem Reticle 10 und
dem Bauelement 14 durch weitere Mittel zusätzlich zum
Vakuumraum 16 bereitgestellt werden kann, wie beispielsweise
das mechanische Festklemmen zwischen zwei Klemmbacken, magnetisches
und elektrostatisches Festklemmen.
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4 zeigt
eine Vakuumkammer 18, die ein weiteres optionales Merkmal
der Erfindung ist. Durch Evakuieren der Kammer 18 wird
eine daraus resultierende Kraft an das Element 14 angelegt,
die so gerichtet ist, es nach unten in die Kammer 18 zu
biegen. Dadurch wird eine entsprechende nach oben gerichtete Kraft
auf die gegenüberliegende
Kante des Elements 14, auf dem das Reticle 10 gehalten
wird, gebracht und dadurch das Durchbiegen des Reticles reduziert.
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Es
können
alle geeigneten Einrichtungen zum Halten des Elements 14 gegen
den Teil 12 verwendet werden, zum Beispiel Schrauben oder
Klebemittel.
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Weitere
Anordnungen außer
der Vakuumkammer 18 können
verwendet werden, um eine Torsionskraft zu erzielen, die auf ein
Reticle 10 durch Elemente 14 angelegt wird, damit
das Durchbiegen des Reticles 10 ausgeglichen werden kann.
Beispielsweise kann das Element derart vorgespannt sein, dass die
freie Kante leicht hoch steht. Wenn ein Reticle auf das Element
aufgebracht wird, biegt sich das Element dann leicht und übt auf das
Reticle eine Torsionskraft aus.
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Die
vorstehend beschriebene Anordnung des Bauelements 14 und
des Reticles 10 reicht für die Bestimmung der x-, y-
und Rz-Position des Reticles aus. Eine Anordnung zum Definieren
der Position des Reticles 10 in der z-Richtung ist in 5 dargestellt.
Eine Halterung 20 befindet sich auf dem Teil 12 (des
Maskentisches) und umfasst einen kleinen Pfosten, der mit dem Teil 12 integral
geformt sein kann. Bei diesem Beispiel ist die Unterseite des Elements 14 in
Kontakt mit der vertikalen Halterung 20 und das Reticle 10 ist
in Kontakt mit Abstandshaltern 22, die im Element 14 ausgebildet
sind. Auf diese Weise ist die Vertikalposition der Unterseite des
Reticles 10 bei diesem Punkt definiert. Die Halterung 20 kann
rohrförmig
sein, um es einem Vakuumzufuhrkanal 24 zu ermöglichen,
mit dem Vakuumraum 16 in Verbindung zu stehen. Dies ist
eine bequeme Art der Evakuierung des Vakuumraumes 16 und
schafft auch eine Vakuumkraft, durch die das Element 14 und
das Reticle 10 an der Halterung 20 festgeklemmt
werden. Die Abstandshalter 22 sind so hergestellt, dass
der Vakuumkanal 24 den gesamten Vakuumraum 16 evakuieren
kann. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Halterung 20 durch
eine Öffnung
im Element 14 hindurchgehen und das Reticle 10 direkt kontaktieren.
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Um
die Ebene des Reticles 10 zu definieren, muss eine Mindestanzahl
von drei Halterungen 20 vorgesehen sein, wodurch die z-Position
des Reticles 10 an wenigstens drei Punkten definiert ist.
Das Gewicht des Reticles 10 wird beinahe ganz (z. B. zu annähernd 90%)
vom Element 14 getragen. Jedoch tragen in dem Fall, in
dem das Element 14 nicht vorgespannt ist oder in dem Fall,
in dem der Raum zwischen dem Element 14 und dem Teil 12 nicht
unter Druck steht, diese Halterungen vorherrschend das Gewicht der
Maske. Die Funktion der Reticle-Halterungen 20 besteht
im allgemeinen darin, die z-, Rx- und Ry-Positionierung zu bestimmen.
Das Reticle 10 und das Element 14 können selbstverständlich unter Schwerkraft
zwischen den Halterungen 20 durchbiegen, jedoch ist das
Durchbiegen reproduzierbar, da es rein durch auf das Reticle einwirkende
Schwerkraft bestimmt wird, und es erzeugt eine Torsionsform, die
im Wesentlichen zum Beispiel durch geeignete Linsenelementanpassung
korrigiert werden kann.
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Das
Definieren der z-Position des Reticles an drei Haltepunkten ermöglicht maximale
Torsionsfreiheit ohne Verzerrung des Reticles. Gemäß 2 sind
bei einer bevorzugten Anordnung zwei Haltepunkte unter einem der
Elemente 14, einer an jedem Ende, bei oder in der Nähe der Ecken
des Reticles 10 vorgesehen. Ein dritter Haltepunkt ist
unter dem anderen Element 14 entweder nahe dessen Mitte
oder an einem Ende in der Nähe
einer dritten Ecke des Reticles 10 vorgesehen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist ein vierter Haltepunkt vorgesehen, um dem Reticle mehr Stabilität und Steifigkeit
zu geben, und in diesem Fall kann ein Haltepunkt an jeder Ecke des
Reticles 10 vorgesehen sein. Vier fixe Haltepunkte würden das
Reticle überbestimmen
und es dazu zwingen, eine spezielle Form anzunehmen. Daher ist der vierte
Haltepunkt vorzugsweise durch eine vierte Halterung gegeben, die
sich in der z-Richtung bewegen kann, jedoch mit einer Kraft derart
vorgespannt ist, dass sie ungefähr
ein Viertel des gesamten von allen vier Halterungen getragenen Gewichts
hält, d.
h. das Gewicht des Reticles 10 wird im Wesentlichen gleichermaßen durch
die vier Haltepunkte getragen. Ein Beispiel der vierten Halterung
ist in 6 dargestellt und umfasst einen Stift 26 und
einen Gasraum 28. Das Gas stellt die vertikale Kraft bereit
und dämpft auch
die Bewegung, was wichtig ist für
die Beseitigung von Schwingungen des Elements und des Reticles.
Hierfür
kann das Gas auch durch eine Flüssigkeit
oder ein Gel ersetzt werden. Andere Anordnungen wie zum Beispiel
eine Feder und eine Dämpfeinrichtung
können
selbstverständlich
verwendet werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist in 7 dargestellt.
Ein kleiner Raum 30 ist zwischen dem Element 14 und
dem Teil 12 vorgesehen. Eine Gaszufuhr 32 ist
mit dem Raum 30 verbunden, der als ein Gaspolster wirkt.
Dadurch wird das Durchbiegen des Reticles ausgeglichen und die Wärmeleitung
zwischen dem Reticle 10 und dem Teil 12 verbessert.
Die Dicke t des Raumes 30, der das Polster bildet, beträgt annähernd 10 μm und daher
kann sich das Gas unter dem Element 14 nicht sehr schnell
bewegen; folglich wird die Vertikalbewegung des Elements 14 gedämpft und
das Gaspolster ist in der z-Richtung im Wesentlichen unbiegsam.
Die Gaszufuhrleitung 32 kann koaxial mit dem Vakuumkanal 24 vorgesehen
sein, vorzugsweise entlang des Randes des Gaspolsters 30.
Ein Kanal 34 ist unter dem Ele ment 14 vorgesehen,
durch den das Gas aus dem Polster strömt. Das Gas kann auch unter
dem Reticle 10 ausströmen.
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Das
bzw. jedes der vorstehend beschriebenen Elemente muss selbstverständlich nicht
die Form eines Streifens aufweisen. Bei einer weiteren in Betracht
gezogenen Ausführungsform
sind vier ringförmige
Elemente vorgesehen, die jeweils einen Haltestift oder -pfosten
umgeben. Das Reticle wird in vertikaler Richtung durch die vier
Halterungen positioniert, von denen eine ein Gaskolben ist, wie
in 6 gezeigt. Das Reticle wird in der x-y-Ebene gehalten, indem
es um jede der Halterungen mittels Unterdruck am ringförmigen Element
festgehalten wird.
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Alle
vorstehend beschriebenen Maskenklemmanordnungen sind geeignet zum
Halten einer Maske derart, dass vermieden wird, eine Kraft auf die Maske
auszuüben,
die für
eine erheblich Deformierung ausreicht. Im allgemeinen können Masken
jedoch an sich deformiert werden und in ihrer Form folglich von
einer flachen Ebene erheblich abweichen; Beispiele derartiger Abweichungen
sind keilförmige,
parabolische, sattelförmige
und korkenzieherähnliche
Verformungen, etc. Derartige Verformungen auf Maskenebene führen im
allgemeinen zu unerwünschten
Brennebenenabweichungen auf Wafer-Ebene. Bei einer Step-and-Scan-Vorrichtung kann
die Position dieser Maske im allgemeinen während einer Abtastung anpassbar
sein (in drei Freiheitsgraden: z, Rx, Ry), um diese Brennebenenabweichungen
auf ein Minimum zu reduzieren oder vollständig auszuräumen. Hierfür werden ein oder mehrere Stellglieder – die so
angeordnet sind, dass sie die Bewegung des Maskentisches und daher
der Maske in z-, Rx- oder Ry-Richtung erlauben – selektiv und unabhängig bewegt.
Um die erforderliche Positionskorrektur aufzubauen, kann eine „Höhenkarte" des Maskenmusters
festgelegt werden. Diese Höhenkarte
kann festgelegt werden, indem die Form/Position der Brennebene auf
Wafer-Ebene bestimmt wird. Diese Form/Position der Brennebene kann
bestimmt werden entweder unter Verwendung eines Verfahrens wie „FOCAL" oder alternativ
durch direkte Messung des im Raum erzeugten Bildes, z. B. durch
Verwenden eines Transmission Image Sensors (TIS). Beide Verfahren
sind nachstehend beschrieben.
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FOCAL
ist ein Acronym für
Focus Calibration durch Alignment. Es ist ein Verfahren zum Messen der
besten Brennweite zur vollständigen
Bestimmung von Informationen über
die Brennebene unter Verwendung des Ausrichtsystems der lithographischen
Vorrichtung. Eine spezielle asymmetrisch segmentierte Ausrichtmarke
wird durch den Brennpunkt auf einen mit einer Schutzschicht versehenen
Wafer abgebildet. Die Position dieser abgebildeten Marke (latent
oder entwickelt) kann durch dieses Ausrichtsystem gemessen werden.
Aufgrund der asymmetrischen Segmentierung hängt die durch das Ausrichtsystem
gemessene Position von der während
der Belichtung verwendeten Defokussierung ab, wodurch die Bestimmung
der besten Brennweitenposition ermöglicht wird. Durch Verteilen
dieser Marken über das
gesamte Bildfeld und durch Verwenden unterschiedlicher Ausrichtung
für die
Segmentierung, kann die gesamte Brennebene für mehrere Strukturausrichtungen
gemessen werden. Dieses Verfahren ist in der
US 5,674,650 (P-0052) näher beschrieben.
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Ein
oder mehrere Transmission Image Sensors (TIS) kann verwendet werden
für die
Bestimmung der seitlichen Position und der besten Brennweitenposition
(d. h. vertikale und horizontale Position) des projizierten Bildes
von der Maske unter der Projektionslinse. Ein Transmission Image
Sensor (TIS) ist in eine physikalische Referenzfläche eingesetzt,
die mit dem Substrattisch (WT) verbunden ist. Bei einer speziellen
Ausführungsform
sind zwei Sensoren auf eine Bezugsplatte montiert, die auf die Oberfläche des
Substrattisches (WT) montiert ist, an diagonal gegenüberliegenden
Positionen außerhalb des
vom Wafer W bedeckten Bereichs. Die Bezugsplatte besteht aus hochstabilem
Material mit sehr geringem thermischen Ausdehnungskoeffizienten,
z. B. Invar, und weist eine flache reflektierende Oberfläche auf,
die Merker tragen kann, die bei anderen Bezugsausrichtverfahren
verwendet werden. Der TIS wird zum direkten Bestimmen der vertikalen
(und horizontalen) Position des im Raum hergestellten Bildes der
Projektionslinse verwendet. Er umfasst Öffnungen in der jeweiligen
Fläche,
bei der dicht dahinter ein Photodetektor angeordnet ist, der auf
die für den
Belichtungsprozess verwendete Strahlung reagiert. Um die Position
der Brennebene zu bestimmen, projiziert die Projektionslinse ein
Bild eines auf der Maske MA vorgesehenen Musters mit kontrastierenden
hellen und dunklen Bereichen in den Raum. Der Substrattisch wird
dann horizontal (in einer Richtung oder vorzugsweise in zwei Richtungen)
und vertikal abgetastet, so dass die Öffnung des TIS dort durch den
Raum hindurchgeht, wo das im Raum hergestellte Bild angenommen wird.
Während
die TIS-Öffnung durch
die hellen und dunklen Bereiche der Abbildung des TIS-Musters hindurchgeht,
schwankt der Ausgang des Photodetektors (ein Moiré-Effekt).
Der Vertikalpegel, bei dem die Amplitudenänderungsrate des Photodetektorausgangs
am höchsten
ist, zeigt den Pegel an, bei dem die Abbildung des TIS-Musters den
stärksten
Kontrast aufweist und zeigt somit die optimale Brennebene. Der horizontale
Pegel, bei dem die Änderungsrate
am höchsten
ist, zeigt die seitliche Position des im Raum hergestellten Bildes. Ein
Beispiel eines TIS dieser Art ist in der
US 4,540,277 genauer beschrieben.
Vorteile des TIS sind u. a. Robustheit und Geschwindigkeit, da es
ein Direktmessverfahren ist, das die Belichtung einer Schutzschicht
nicht beinhaltet.
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Die
vorstehend beschriebenen und dargestellten Merkmale von Ausführungsformen
der Erfindung können
einzeln oder in Kombination verwendet werden. Die Figuren sind rein
schematisch und nicht maßstabsgerecht,
und die relativen Dimensionen von Elementen in jeder Figur müssen nicht
unbedingt miteinander maßstabsgereicht
sein, und zum Beispiel das Vertikalmaß in den Querschnittsansichten ist
aus Gründen
der Klarheit übertrieben
dargestellt worden.
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Auch
wenn spezielle Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden sind, ist festzustellen, dass die
Erfindung auch anders als beschrieben durchgeführt werden kann. Die Beschreibung
soll die durch die Ansprüche
definierte Erfindung nicht einschränken.