DE68911084T2

DE68911084T2 - Sequenzvorrichtung zur Bildung von Schaltkreisen.

Info

Publication number: DE68911084T2
Application number: DE89117492T
Authority: DE
Inventors: Toru C O Fujitsu Limite Kamada; Yuji C O Fujitsu Limite Sakata; Hidenori C O Fujitsu Sekiguchi; Fumio C O Fujitsu Limit Tabata
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1989-09-21
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2009-09-22
Also published as: EP0360272B1; EP0360272A3; KR900005592A; DE68911084D1; EP0360272A2; US4979195A; KR920010727B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stepper zur Schaltungsmusterbildung. Sie betrifft besonders, aber nicht ausschließlich, einen vertikalen Stepper. Solch ein Stepper wird zum Beispiel bei einem Verfahren zum Übertragen eines Schaltungsmusters eingesetzt, das auf einer Maske gebildet ist, welches Verfahren eine Synchrotronstrahlung (nachstehend einfach als "SR" bezeichnet) als Lichtquelle nutzt.
In den letzten Jahren wurde einem Röntgenstrahlbelichtungsverfahren als Mittel zum Herstellen von VLSI-Schaltungsmustern von 16 MBit oder mehr Aufmerksamkeit gewidmet, welches Verfahren die SR als Lichtquelle verwendet. Dieses Belichtungsverfahren hat erwünschte Merkmale dahingehend, daß die Wellenlänge der Lichtquelle (der Ausdruck "Lichtquelle" wird hier verwendet, um auf Strahlungsquellen zur Belichtung im allgemeinen zu verweisen, und bezieht sich nicht unbedingt auf sichtbares Licht) kurz ist und die Lichtquelle gute parallele Eigenschaften hat, verglichen mit einem herkömmlichen Belichtungsverfahren, bei dem ultraviolettes Licht verwendet wird. Dieses Röntgenstrahlverfahren ist zur Übertragung von Mustern mit Submikrometerstrukturen nicht nur geeignet, sondern durch die vergleichsweise hohe Stärke der SR kann auch eine hohe Produktivität erwartet werden.
Ein horizontaler Stepper (Belichtungsanordnung mit reduzierter Projektion) ist ein Beispiel einer herkömmlichen VLSI-Belichtungsanordnung zum Einsatz mit ultraviolettem Licht. Dieser horizontale Stepper ist so ausgelegt, daß ein Wafer und eine Maske mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind. Ein ultravioletter Strahl wird von einer Lichtquelle eingestrahlt, die über der Maske und dem Wafer angeordnet ist, um ein Schaltungsmuster, das auf der Maske gebildet ist, auf den Wafer (mit einem reduzierten Maßstab auf dem Wafer) zu übertragen. Solch eine Einrichtung des Ultraviolettstrahlbelichtungstyps hat jedoch den Nachteil, daß die Wellenlänge des ultravioletten Lichtes zu lang ist, um für die Belichtung eines Schaltungsmusters mit Submikrometerstrukturen geeignet zu sein. Deshalb hat das oben erwähnte Röntgenstrahlbelichtungsverfahren unter Verwendung der SR als Lichtquelle als Mittel zur VLSI-Herstellung mit einem Umfang von 16 MBit oder mehr die Aufmerksamkeit erregt.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das das Prinzip der SR-Erzeugung schematisch zeigt. Elektronen, die durch einen Beschleuniger (nicht gezeigt) beschleunigt wurden und auf einem Vakuumspeicherring 1 zum Auftreffen gebracht wurden, werden innerhalb des Rings 1 zirkuliert, während sie in ihrer Umlaufbahn durch einen Ablenkmagneten 2 gebeugt werden. Eine strahlenartige SR 3 wird in einer Richtung tangential zu dem Abschnitt der Umlaufbahn eingestrahlt, an dem die Umlaufbahn durch den Ablenkmagneten 2 gebeugt ist. Obwohl diese SR eine breiten Bereich von Wellenlängen von elektromagnetischen Wellen enthält (z. B. von Ultraviolett- bis zu Röntgenstrahlen), werden über einen vorbestimmten Bereich von Wellenlängen Röntgenstrahlen erhalten, indem elektromagnetische Wellen anderer Wellenlängen unter Verwendung von Spiegeln, einem Be-Fenster, etc. (nicht gezeigt), getrennt werden, und die so erhaltenen Röntgenstrahlen werden zur Belichtung verwendet.
Um die SR zu erzeugen, ist es übrigens notwendig, Elektronen von etwa mehreren hundert MeV auf etwa mehrere GeV zu beschleunigen. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, ist ein SR-Generator groß und muß deshalb in der Praxis horizontal installiert sein. Da die SR dann in einer horizontalen Richtung eingestrahlt wird, ist ein Stepper, der einbezogen wird, wenn die SR zur Belichtung verwendet wird, notwendigerweise ein vertikaler Typ, bei dem die Maske und der Wafer vertikal ausgerichtet sind.
Ferner hat die strahlenartige SR 3 eine rechteckige Form im Schnitt, welche Form in horizontaler Richtung verlängert ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Da ein einzelner Scanvorgang nicht ausreicht, um den gesamten Belichtungsbereich einer Maske 4 zu erfassen, ist es deshalb erforderlich, eine vertikale Scanoperation auszuführen, bei der die Maske und der Wafer im Verlauf der Belichtung in vertikalen Richtungen integral bewegt werden. Ferner muß die gesamte Oberfläche des Wafers belichtet werden, indem der Wafer auf eine Step-und-Repeat-Art bewegt wird, im allgemeinen auf dieselbe Weise wie bei einem herkömmlichen horizontalen Stepper, bei dem sichtbares Licht, ultraviolettes Licht, etc., als Lichtquelle verwendet wird.
In Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A, Bd. A246 (1986), Mai, Nr. 1/3, Amsterdam, Niederlande, Seiten 658 bis 667, ist ein Stepper offenbart, zum Übertragen eines Schaltungsmusters, das auf einer Maske gebildet ist, auf einen Wafer, durch Belichtung mit einer Strahlung von einer Lichtquelle, zum Beispiel eine Synchrotronstrahlung, wobei der genannte Stepper umfaßt:-
eine X-Y-Grobstufe zum Bewegen des Wafers in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung;
eine Maskenstufe zum Daraufmontieren der Maske auf solch eine Weise, daß die Maske zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung senkrecht ausgerichtet ist;
ein Wafermontierglied zum Daraufmontieren des Wafers auf solch eine Weise, daß der Wafer zu der Einstrahlunsrichtung der genannten Strahlung senkrecht ausgerichtet ist, wobei das genannte Wafermontierglied ein X-Y-Feinpositionierungsmittel enthält.
In Microelectronic Engineering, Bd. 6 (1987), Seiten 293 bis 297, ist ein Stepper mit Scanmitteln zum Scannen der Maskenstufe offenbart.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Stepper vorgesehen, zum Übertragen eines Schaltungsmusters, das auf einer Maske gebildet ist, auf einen Wafer, durch Belichtung mit einer Strahlung von einer Lichtquelle, zum Beispiel eine Synchrotronstrahlung, welcher Stepper umfaßt:-
eine X-Y-Grobstufe zum Bewegen des Wafers in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung;
eine Maskenstufe zum Daraufmontieren der Maske auf solch eine Weise, daß die Maske zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung senkrecht ausgerichtet ist;
ein Wafermontierglied zum Daraufmontieren des Wafers auf solch eine Weise, daß der Wafer zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung senkrecht ausgerichtet ist, wobei das genannte Wafermontierglied ein X-Y-Feinpositionierungsmittel enthält;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Maskenstufe dafür ausgelegt ist, um zum Scannen in einer Richtung senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung bewegt zu werden;
das Wafermontierglied zwischen einer ersten Position, montiert auf der genannten X-Y-Grobstufe, und einer zweiten Position, montiert auf der genannten Maskenstufe, beweglich ist, und das genannte X-Y-Feinpositionierungsmittel eine X-Y-Feinpositionierungsstufe ist;
und daß der Stepper ferner umfaßt
Scanmittel zum Scannen der genannten Maskenstufe;
ein Transfermittel zum Bewegen des genannten Wafermontiergliedes zwischen den genannten ersten und zweiten Positionen;
erste Anziehungsmittel zum Anziehen des genannten Wafers zu dem genannten Wafermontierglied; und
zweite Anziehungsmittel zum Anziehen des genannten Wafermontiergliedes zu der genannten Maskenstufe;
und daß
die genannte Maskenstufe eine Z-θ-Feinstufe enthält, zum Bewegen der Maske in der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung und zum Rotieren der Maske in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Stepper vorgesehen, zum Übertragen eines Schaltungsmusters, das auf einer Maske gebildet ist, auf einen Wafer, durch Belichtung mit einer Strahlung von einer Lichtquelle, zum Beispiel eine Synchrotronstrahlung, welcher Stepper umfaßt:-
eine X-Y-Grobstufe zum schrittweisen Bewegen des Wafers in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung;
ein X-Y-Feinpositionierungsmittel, das auf der X- Y-Grobstufe montiert ist, zum Bewegen des Wafers in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung;
eine Maskenstufe zum Daraufmontieren der Maske auf solch eine Weise, daß die Maske zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung senkrecht ausgerichtet ist;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Maskenstufe dafür ausgelegt ist, um zum Scannen in einer Richtung senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung bewegt zu werden;
das X-Y-Feinpositionierungsmittel die genannte X- Y-Feinstufe umfaßt, die eine X-Achsen-Feinstufe hat, die ein X-Achsen-Feinglied enthält, das in der Richtung der X-Achse beweglich ist, erste parallele Plattenfederführungen zum Stützen des genannten X-Achsen-Feingliedes, und eine erste piezoelektrische Anordnung, die auf solch eine Weise angeordnet ist, um das genannte X-Achsen-Feinglied in der Richtung der X-Achse zu versetzen; und eine Y-Achsen-Feinstufe, die ein Y-Achsen-Feinglied enthält, das in der Richtung der Y-Achse beweglich ist, zweite parallele Plattenfederführungen zum Stützen des genannten Y-Achsen- Feingliedes, und eine zweite piezoelektrische Anordnung, die auf solch eine Weise angeordnet ist, um das genannte Y- Achsen-Feinglied in der Richtung der Y-Achse zu versetzen, wobei die genannte Y-Achsen-Feinstufe auf der genannten X- Achsen-Feinstufe montiert ist;
daß der Stepper ferner umfaßt
Scanmittel zum Scannen der genannten Maskenstufe; und daß
die genannte Maskenstufe eine Z-θ-Feinstufe enthält, zum Bewegen der Maske in der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung und zum Rotieren der Maske in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen Stepper vorsehen, zum Beispiel einen vertikalen Stepper, mit dem ein Schaltungsmuster mit Submikrometerstrukturen durch Belichtung zum Beispiel unter Verwendung der SR als Lichtquelle, die in horizontaler Richtung eingestrahlt wird, zuverlässig auf einen Wafer übertragen werden kann.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen Stepper vorsehen, zum Beispiel einen vertikalen Stepper, bei dem eine dreidimensionale relative Positionierung zwischen Maske und Wafer hochgenau oder hochgenauer ausgerichtet und eine Step-und-Repeat-Aktion (in vertikaler Ebene) ausgeführt werden kann.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen vertikalen Stepper vorsehen, bei dem ein Auftreten einer vertikalen Versetzung, die durch Schwerkraft verursacht wird, wenn der Wafer in der horizontalen Richtung bezüglich der Maske bewegt wird, verhindert oder reduziert werden kann.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht einen Stepper vor, zum Beispiel einen vertikalen Stepper, zum Übertragen eines Schaltungsmusters, das auf einer Maske gebildet ist, auf einen Wafer, durch Belichtung unter Verwendung einer Synchrotronstrahlung als Lichtquelle, wobei der Stepper eine X-Y-Grobstufe umfaßt, zum schrittweisen oder progressiven Bewegen des Wafers in Y- und X- (vertikale und horizontale) Richtungen in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung (Z) der Synchrotronstrahlung; eine Maskenstufe, auf der die Maske so montiert wird, daß die Maske in senkrechter Richtung (in einer X-Y-Ebene) ausgerichtet ist und zum Scannen in vertikaler (Y) Richtung bewegt wird; Scanmittel zum Scannen der Maskenstufe in vertikaler (Y) Richtung; ein Wafermontierglied, auf dem der Wafer so montiert wird, daß der genannte Wafer in senkrechter Richtung (einer X-Y-Ebene) ausgerichtet ist und in horizontaler (Z) Richtung zwischen einer ersten Position, montiert auf die genannte X-Y-Grobstufe, und einer zweiten Position, montiert auf die genannte Maskenstufe, beweglich ist, wobei das genannte Wafermontierglied eine X-Y-Feinstufe enthält; ein Transfermittel zum Bewegen des genannten Wafermontiergliedes zwischen den genannten ersten und zweiten Positionen; erste Saugmittel zum Ziehen des genannten Wafers durch ein Vakuum zu dem genannten Wafermontierglied; und zweite Saugmittel zum Ziehen des genannten Wafermontiergliedes durch ein Vakuum zu der genannten Maskenstufe. Die Maskenstufe enthält eine Z-θ-Feinstufe, zum Bewegen der Maske in Richtungen parallel zu der Einstrahlungsrichtung der Synchrotronstrahlung (Z) und zum Rotieren der Maske in einer Ebene (X-Y) vertikal zu der Richtung (Z) der Synchrotronstrahlung. Ferner kann das Transfermittel eine Vielzahl von Führungsstiften enthalten, die auf der X- Y-Grobstufe montiert sind, und ein Luftzylindermittel, von dem ein Ende mit der X-Y-Grobstufe und das andere Ende mit dem Wafermontierglied verbunden ist, wobei das Wafermontierglied mit den Führungsstiften im Eingriff steht und durch sie geführt wird.
Das Transfermittel kann ein Transferglied enthalten, eine Vielzahl von Führungsstiften, die auf der X-Y-Grobstufe montiert sind und dafür ausgelegt sind, um mit dem Transferglied im Eingriff zu stehen, um das Transferglied zu führen; ein Luftzylindermittel, von dem ein Ende mit der X-Y-Grobstufe und das andere Ende mit dem Transfermittel verbunden ist; und dritte Saugmittel zum selektiven Ziehen des Wafermontiergliedes durch ein Vakuum.
Die X-Y-Feinstufe kann eine X-Achsen-Feinstation enthalten, die in der Richtung der X-Achse beweglich ist, und eine Y-Achsen-Feinstation, die auf der X-Achsen-Feinstation montiert ist und in Richtung der Y-Achse beweglich ist. Die X-Achsen-Feinstation enthält ein X-Achsen-Feinglied, das in der Richtung der X-Achse beweglich ist, erste parallele Plattenfederführungen zum Stützen des X-Achsen- Feingliedes, und eine erste piezoelektrische Anordnung, die auf solch eine Weise angeordnet ist, um das X-Achsen-Feinglied in der Richtung der X-Achse zu versetzen. Ähnlich enthält die Y-Achsen-Feinstation ein Y-Achsen-Feinglied, das in der Richtung der Y-Achse beweglich ist, zweite parallele Plattenfederführungen zum Stützen des Y-Achsen-Feingliedes, und eine zweite piezoelektrische Anordnung, die auf solch eine Weise angeordnet ist, um das Y-Achsen-Feinglied in Richtung der Y-Achse zu versetzen.
Alternativ kann die X-Y-Feinstufe ein X-Y-Feinglied umfassen, das in Richtungen der X-Achse und Y-Achse beweglich ist; erste, zweite, dritte und vierte parallele Plattenfederführungsmittel zum Stützen des X-Y-Feingliedes; und erste und zweite piezoelektrische Anordnungen, die auf solch eine Weise angeordnet sind, um das X-Y-Feinglied in Richtungen der X-Achse bzw. Y-Achse zu versetzen.
Als Beispiel wird Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen, in denen:-
Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Hilfe beim Erläutern des Prinzips der SR-Erzeugung ist;
Fig. 2 eine schematische Ansicht ist, die die Beziehung zwischen einem Belichtungsbereich und der SR darstellt;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ist, die den Aufbau eines vertikalen Steppers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine schematische Ansicht ist, die die positionellen Beziehungen zwischen einer Maske und einem Wafer und Freiheitsgrade zeigt, die für die Maske und den Wafer vorgesehen sind;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus einer Zweistufenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei eine Stufe auf der anderen angeordnet ist, bei der eine X-Y-Feinstufe durch Strichpunktlinien angegeben ist;
Fig. 6 eine schematische Ansicht ist, die eine Anordnung der und eine Röhrenlage für die Totlast-Kompensationsmittel, die in Fig. 5 gezeigt sind, darstellt;
Fig. 7 eine schematische Ansicht einer Einzelachsenstufe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die eine Kombination von parallelen Plattenfederführungen und einer piezoelektrischen Anordnung umfaßt;
Fig. 8 eine schematische perspektivische Ansicht einer Zweistufenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, bei der eine Stufe auf der anderen angeordnet ist;
Fig. 9 eine Ansicht ist, die den Aufbau einer X-Y- Feinstufe des X-Y-Achsen-Integraltyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
Fig. 10 eine erläuternde Ansicht zur Hilfe bei der Beschreibung der Wirkung der Struktur von Fig. 9 ist;
Fig. 11 eine andere erläuternde Ansicht zur Hilfe bei der Beschreibung der Wirkung der Struktur von Fig. 9 ist, wenn die X-Y-Feinstufe des X-Y-Achsen-Integraltyps gleichzeitig in Richtungen der X-Achse und Y-Achse versetzt wird;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Maskenstufe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 13 eine Schnittansicht der Maskenstufe von Fig. 12 ist;
Fig. 14 eine Ansicht ähnlich Fig. 13 ist, die aber eine mögliche Betriebsbedingung der Maskenstufe von Fig. 12 zeigt, bei der eine piezoelektrische Anordnung betätigt ist;
Fig. 15 eine schematische Ansicht zur Hilfe beim Erläutern von Operationsprinzipien eines Bewegungsmechanismus des Meßwurmtyps ist, der bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 16 eine schematische Ansicht ist, die ein Beispiel eines Rotationsmechanismus der Maskenstufe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 17 eine schematische perspektivische Ansicht eines Scanmechanismus zum Scannen einer Maskenstufe mit einem integral daraufmontierten Wafer in einer vertikalen Richtung bezüglich der SR gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 18 eine Seitenansicht eines Wafertransfermechanismus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 19A eine Vorderansicht eines Wafermontiergliedes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 19B eine Schnittansicht längs der Linie A-A von Fig. 19A ist;
Fig. 20A eine Vorderansicht eines Transfergliedes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 20B eine Schnittansicht längs der Linie B-B von Fig. 20A ist; und
Fig. 21A bis 21C erläuternde Ansichten zur Hilfe beim Beschreiben von Wafertransferschritten sind, bei denen Fig. 21A das Wafermontierglied in einer von der Maskenstufe entfernten Position zeigt, Fig. 21B das Wafermontierglied zeigt, das mit der Maskenstufe durch den Transfermechanismus in engen Kontakt gebracht wurde, und Fig. 21C das Wafermontierglied zeigt, das zu der Maskenstufe gezogen oder angezogen wurde, und das Transferglied, das an seine ursprüngliche Position zurückgekehrt ist.
Unter Bezugnahme zuerst auf Fig. 3 wird ein vertikaler Stepper gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kurz beschrieben. Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Vibrationsisolierbett, auf dem eine Stütze oder Säule 11 angeordnet ist. Eine Waferstufe 12 ist an der Säule 11 montiert. Die Waferstufe 12 umfaßt eine X-Y-Grobstufe und eine X-Y-Feinstufe, wie nachstehend beschrieben wird, und hat Freiheitsgrade in den Richtungen der X-Achse und der Y- Achse (siehe Fig. 3). Die Waferstufe 12 trägt einen Wafer 13 und hat eine Step-und-Repeat-Funktion zum Ausführen einer Übertragung eines Schaltungsmusters auf die gesamte Waferoberfläche durch Belichtung. Bezüglich des Freiheitsgrades, der sich auf eine vertikale Ebene bezieht, enthält die Waferstufe 12 einen Totgewicht-Kompensationsmechanismus, wie nachstehend beschrieben wird, zum Kompensieren ihres Totgewichtes derart, daß das Totgewicht der Waferstufe keine Last wird, die durch einen Betätiger zu tragen ist.
Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Maskenstufe, die eine Maske 15 trägt, auf der ein Schaltungsmuster gebildet ist, und die einen Freiheitsgrad in einer Richtung der Z-Achse von Fig. 4 hat (das heißt, die zu einer parallelen Versetzung in Richtung der Z-Achse, Rotation um eine X-Achse und Rotation um eine Y-Achse in der Lage ist) , um eine Steuerung eines Abstandes zwischen der Maskenstufe 14 und dem Wafer 13 und der relativen Lage der Stufe 14 vorzusehen, und die auch einen Freiheitsgrad zum Korrigieren einer relativen Rotationsversetzung bezüglich des Wafers 13 hat (das heißt, einen Freiheitsgrad in der Rotationsrichtung der θ-Achse). Ferner enthält die Maskenstufe 14 einen SR-Strahlenscanmechanismus in Richtung der Y-Achse, zum Bewegen der Maskenstufe 14 in der vertikalen Richtung, wobei die relative Position zwischen der Maske 14 und dem Wafer 13 fixiert ist, durch ein nachstehend beschriebenes Verfahren, um über die gesamte Oberfläche der Maske 14 eine SR-Einstrahlung vorzusehen, wenn der SR-Strahl im Schnitt von rechteckiger Form ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Diese Maskenstufe 14 ist auch mit einem Totgewicht-Kompensationsmechanismus versehen, der ausgelegt ist, um das Totgewicht der Maskenstufe während der Scanbewegung zu kompensieren.
Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Waferlader, der eine Anordnung zum Transportieren eines Wafers 13, der in einem Waferbehälter 17 lagert, vor der Belichtung zu einer Vorausrichtstufe 19 mittels Fernsteuerung ist. Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Waferbehälter zum Aufbewahren eines Wafers nach der Belichtung. Die Vorausrichtstufe 19 ist eine Stufe zum automatischen Ausführen einer Grobausrichtung des Wafers, bevor der Wafer 13 auf der Waferstufe 12 montiert wird, und hat drei Freiheitsgrade in Richtungen der X-Achse, der Y-Achse und der θ-Achse.
Bezugszeichen 20 bezeichnet einen anderen Waferlader, der ein Rotationsmechanismus des Armtyps ist, der in der Lage ist, eine Wafer, der durch die Vorausrichtstufe 19 grob ausgerichtet worden ist, zu der Waferstufe 12 durch Fernsteuerung zu transportieren. Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Maskenlader, der eine Anordnung zum Transportieren einer Maske ist, die aus einer Vielzahl von Masken ausgewählt wurde, die in einem Maskenmagazin (nicht gezeigt) lagern, über einen Öffnungsabschnitt 22, der in einem oberen Abschnitt der Säule 11 gebildet ist, mittels Fernsteuerung zu der Maskenstufe 14, wobei die Stufe auf eine oberste Position angehoben ist.
Die Operation des obengenannten vertikalen Steppers wird kurz beschrieben. Ein Wafer 13, der noch nicht einer Belichtungsverarbeitung ausgesetzt worden ist, wird durch den Waferlader 16 dem Waferbehälter 17 entnommen, und solch ein entnommener Wafer 13 wird durch ein Vakuum zu der Vorausrichtstufe 19 angezogen oder gezogen. Nach einem groben Ausrichten des Wafers an dieser Vorausrichtstufe 19 durch ein Verfahren unter Verwendung der Bildverarbeitung oder eines fotoelektrischen Wandlers, wie eine Laserdiode oder dergleichen, wird der Wafer durch den Waferlader 20 zu der Waferstufe 12 befördert, und der Wafer 13 wird durch ein Vakuum zu der Waferstufe 12 angezogen. Zu dieser Zeit ist die Maskenstufe 14 auf eine obere Position zurückgesetzt. Dann wird die Waferstufe 12 an eine Belichtungsposition bewegt, und die Maskenstufe 14 wird abgesenkt, bis sie der Waferstufe 12 gegenüberliegt. Nachdem die relativen Positionen des Wafers 13 und der Maske 15 streng genau ausgerichtet wurden, wird die SR eingestrahlt, um das Schaltungsmuster, das auf der Maske 15 gebildet ist, durch Belichtung auf den Wafer 13 zu übertragen. Die Waferstufe 12 wird schrittweise in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse bewegt, um die obengenannte Schaltungsmusterübertragungsoperation zu wiederholen. Das heißt, durch Ausführen einer Step-und- Repeat-Operation wird das Schaltungsmuster, das auf der Maske gebildet ist, auf die gesamte Oberfläche des Wafers 13 durch Belichtung übertragen. Der Wafer 13, der der Belichtungsverarbeitung ausgesetzt worden ist, wird durch den Waferlader 20 zu dem Waferbehälter 18 befördert und darin gelagert. Somit ist die Belichtung eines Waferblattes beendet.
Um die Maske 15 auf der Maskenstufe 14 zu montieren, zieht der Maskenlader 21 eine erforderliche Maske aus dem Maskenmagazin (nicht gezeigt) heraus und befördert sie über den Öffnungsabschnitt 22, wie durch einen gestrichelten Pfeil angegeben, zu der Maskenstufe 14, die an ihren oberen Abschnitt gebracht wurde. Dann wird, nachdem die Maskenstufe 14 abgesenkt und korrekt positioniert ist, die Maske 15 durch Vakuumsaugen auf der Maskenstufe 14 befestigt.
Nachstehend werden jetzt Bestandteile eingehender beschrieben, die den oben beschriebenen vertikalen Stepper bilden.
Zuerst erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 5 eine Beschreibung einer Waferstufe, die eine X-Y-Grobstufe und eine X-Y-Feinstufe umfaßt, die übereinander angeordnet sind, um eine Zweistufenstruktur zu bilden, und eines Totgewicht- Kompensationsmechanismus davon. Die Säule 11 ist mit einer Y-Achsen-Stufe 26 versehen, die durch ein Paar Führungsschienen 27 in einer vertikalen (Y) Richtung geführt wird. Diese Y-Achsen-Stufe 26 wird in der vertikalen Richtung (Richtung der Y-Achse) durch einen Antriebsmechanismus bewegt, der einen Betätiger 28 und eine Kugelspindel 29 umfaßt. Die Y-Achsen-Stufe 26 ist mit einer X-Achsen-Stufe 30 versehen, die in der horizontalen Richtung (Richtung der X-Achse) durch ein Paar Führungsschienen 31 geführt wird. Die X-Achsen-Stufe 30 wird in der horizontalen Richtung durch einen Antriebsmechanismus bewegt, der einen Betätiger 32 und eine Kugelspindel 33 umfaßt. Hierbei wird ein Stufe, die die Y-Achsen-Stufe 26 und die X-Achsen-Stufe 30 umfaßt, als X-Y-Grobstufe 34 bezeichnet. An der X-Y-Grobstufe 34 ist eine X-Y-Feinstufe 35, wie unten beschrieben wird, montiert, wie durch Strichpunktlinien angegeben, um eine Zweistufenstruktur zu bilden.
Wie dargestellt, wird die X-Y-Grobstufe 34 auf solch eine Weise gestützt, daß sie zwischen vier Luftzylindern 25a bis 25d angeordnet ist. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird ein Druck P einer Druckluftzuführung durch ein druckreduzierendes Ventil 36 auf einen Druck P1 verringert und den Luftzylindern 25a und 25c zugeführt, und durch ein druckreduzierendes Ventil 37 auf einen Druck P2 verringert und dann den Luftzylindern 25b bzw. 25d zugeführt. Die X-Y-Feinstufe 35 kann, wie beschrieben wird, von der X-Y-Grobstufe demontiert werden. Deshalb sind in einem Fall, bei dem sich die X-Y- Feinstufe 35 nicht auf der X-Y-Grobstufe 34 befindet, ein Differenzdruck P1-P2 zwischen den Zylindern 25a und 25b und ein Differenzdruck P1-P2 zwischen den Zylindern 25c und 25d so eingestellt, daß sie gleich einer Hälfte des Totgewichtes der X-Y-Grobstufe 34 sind, so daß der Differenzdruck nicht verändert wird, selbst wenn sich der Luftdruck ändert, und immer eine stabile Totgewichtkompensation erreicht wird. Ferner werden in einem Fall, bei dem die X-Y-Feinstufe 35 auf der X-Y-Grobstufe 34 montiert ist, die druckreduzierenden Ventile 36 und 37 durch ein Solenoidventil, etc., so gesteuert, daß der Differenzdruck P1-P2 gleich einer Hälfte des Gesamtgewichtes beider Stufen ist. Die Luftzylinder 25a bis 25d stabilisieren ein Servosystem der Waferstufe 12, die die X-Y-Grobstufe 34 und die X-Y-Feinstufe 35 umfaßt, durch einen Dämpfereffekt der Luft selbst, und die Masse des beweglichen Abschnittes wird nicht erhöht. Eine Zunahme der Masse des beweglichen Abschnittes ist ein Nachteil, der einem Totgewichtkompensationsmechanismus eigen ist, der ein Ausgleichgewicht verwendet.
Als Betätiger 28 und 32 der X-Y-Grobstufe 34 können Gleichstromservomotoren des Rotationstyps, multipolare Gleichstrommotoren oder dergleichen verwendet werden. Durch eine Rückkopplungssteuerung unter Verwendung von Positionsdetektoren, wie Rotationskodierer oder dergleichen, kann eine Positionierung im Mikrometerbereich realisiert werden. Als Positionsdetektor kann eine lineare Skale oder ein Laserinterferometer anstelle eines Rotationskodierers verwendet werden.
Ein Einzelachsenstufenteil einer X-Y-Feinstufe ist konstruiert wie in Fig. 7 gezeigt, wobei ein bewegliches Glied 38 durch ein Paar parallele Plattenfederführungen 39 gestützt wird, und eine piezoelektrische Anordnung 40 wird als Betätiger verwendet. Um eine Zweistufenstruktur zu bilden, werden zwei Einzelachsenstufen übereinander angeordnet, wie in Fig. 8 gezeigt. Das heißt, die X-Y-Feinstufe 35 umfaßt eine Y-Achsen-Feinstufe 41 und eine X-Achsen-Feinstufe 42, die auf der Y-Achsen-Stufe 41 angeordnet ist. Die Y-Achsen-Feinstufe 41 ist so ausgelegt, daß ein Y-Achsen- Feinglied 45 auf einem fixierten Glied 43 durch ein Paar parallele Plattenfederführungen 44 gestützt wird, und eine piezoelektrische Anordnung 46 ist auf solch eine Weise angeordnet, um das Y-Achsen-Feinglied 45 in Richtung der Y- Achse zu versetzen. Ähnlich ist die X-Achsen-Feinstufe 42 so ausgelegt, daß ein X-Achsen-Feinglied 49 auf dem Z-Achsen- Feinglied 45 durch ein Paar parallele Federführungen 48 gestützt wird, und eine piezoelektrische Anordnung 50 ist auf solch eine Weise angeordnet, um das X-Achsen-Feinglied 49 in Richtung der X-Achse zu versetzen.
Durch Detektieren des Versetzungsbetrages ΔX, ΔY der X- Achsen- und Y-Achsen-Feinglieder unter Verwendung von Positionsdetektoren mit hoher Auflösung, wie ein Laserinterferometer, ein Differentialtransformator oder dergleichen, und durch Steuern derselben durch Rückkopplung kann ein Positionieren im Submikrometerbereich ausgeführt werden. Natürlich kann alternativ die Y-Achsen-Stufe auf der X- Achsen-Stufe angeordnet werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9 ist eine alternative mögliche Struktur einer X-Y-Feinstufe dargestellt, die bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann, bei der ein Führungsmechanismus des XY-Achsen-Integraltyps eingesetzt ist. Ein X-Y-Feinglied 52, das in Richtungen der X-Achse und der Y-Achse beweglich ist, wird durch vier parallele Plattenfederführungsmittel 53a bis 53d gestützt, die jeweils ein Paar parallele Plattenfederführungen umfassen. Eine Kraft F1 wird auf das X-Y-Feinglied 52 durch eine erste piezoelektrische Anordnung (nicht gezeigt) angewendet, und eine Kraft F2 wird darauf durch eine zweite piezoelektrische Anordnung (nicht gezeigt) angewendet. Bezugszeichen 54 bezeichnet einen Montageabschnitt der X-Y- Feinstufe bezüglich der X-Y-Grobstufe oder bezüglich eines Wafermontiergliedes, wie nachstehend beschrieben wird. Wie in Fig. 10 gezeigt, wird, wenn die Kraft F1 durch die piezoelektrische Anordnung erzeugt ist, das X-Y-Feinglied 52 auf Grund der Biegedeformation der parallelen Plattenfederführungsmittel 53a bis 53d um ΔY versetzt. Dasselbe trifft auf die Versetzung in Richtung der X-Achse zu. Wenn die Kraft F1 in Richtung der Y-Achse und die Kraft F2 in Richtung der X-Achse angewendet wird, wird das X-Y-Feinglied 52 auf die in Fig. 11 gezeigte Weise versetzt.
Die X-Y-Feinstufe 35 kann von der X-Y-Grobstufe 34 getrennt werden, so daß sie zu der Zeit der SR-Belichtung durch ein Vakuum zu der Maskenstufe 14 gezogen werden kann. Durch Versehen der Waferstufe mit einer Zweistufenstruktur, bei der die X-Y-Grobstufe 34 und die X-Y-Feinstufe 35 übereinander angeordnet sind, können eine Step-und-Repeat- Operation mit hoher Geschwindigkeit und eine akkurate Positionierungsoperation gleichzeitig realisiert werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 bis 14 der Aufbau der Maskenstufe 14 beschrieben. Ein ringförmiges bewegliches Glied 58 ist durch ein ringförmiges Diaphragma 57 auf ein festes Glied 56 montiert, das in seiner Mitte einen kreisförmigen Öffnungsabschnitt 56a hat. Das ringförmige bewegliche Glied 58 ist darauf mit einem ringförmigen Maskenspannfutter 59 versehen, und die Maske 15 wird durch dieses Maskenspannfutter 59 gezogen und befestigt. Ferner ist das bewegliche Glied 58 an drei Stellen auf seinem Umfang um die Mitte 0 des beweglichen Gliedes 58 mit piezoelektrischen Anordnungen 60 versehen, die mit gleichem Abstand angeordnet sind. Durch die expandierende und kontraktierende Bewegung der piezoelektrischen Anordnungen 60 kann der Abstand und die relative Neigung zwischen Maske und Wafer korrigiert werden, wie in Fig. 14 gezeigt. Um die Position der Maskenstufe zu detektieren, kann zum Beispiel ein Differentialtransformator oder eine lineare Skale verwendet werden.
Falls der Bewegungsbereich, der durch die piezoelektrischen Anordnungen 60 möglich ist, zu klein ist, kann bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Alternative eingesetzt werden, bei der der Bereich durch Kombinieren dreier piezoelektrischer Anordnungen vergrößert wird, so daß sie eine Bewegung des Meßwurmtyps ausführen, wie unter Bezugnahme auf Fig. 15 erläutert. Das heißt, in Fig. 15 ist eine expandierende und kontraktierende piezoelektrische Anordnung 61 zwischen piezoelektrischen Klemmanordnungen 62 und 63 angeordnet, und der zentrale Abschnitt der expandierenden und kontraktierenden piezoelektrischen Anordnung 61 ist an einem nicht gezeigten fixierten Glied befestigt. Bezugszeichen 64 bezeichnet ein bewegliches Glied. In Fig. 15 zeigt (a) einen Zustand, bei dem alle piezoelektrischen Anordnungen ausgeschaltet sind. Falls die piezoelektrische Klemmanordnung 62 eingeschaltet ist, wie in (b) gezeigt, und dann die expandierende und kontraktierende piezoelektrische Anordnung 61 expandiert wird, wie in (c) gezeigt, wird, da die expandierende und kontraktierende piezoelektrische Anordnung 61 an ihrem zentralen Abschnitt befestigt ist, das bewegliche Glied 64 in der Zeichnung in die linke Richtung bewegt. Dann wird, falls die piezoelektrische Klemmanordnung 63 eingeschaltet wird, wie in (d) gezeigt, und falls die expandierende und kontraktierende piezoelektrische Anordnung 61 kontraktiert wird, wie in (f) gezeigt, nachdem die piezoelektrische Klemmanordnung 62 ausgeschaltet ist, wie in (e) gezeigt, das bewegliche Glied 64 weiter in die linke Richtung bewegt, da der zentrale Abschnitt der expandierenden und kontraktierenden piezoelektrischen Anordnung 61 befestigt ist. Dann kann, falls die piezoelektrische Klemmanordnung 62 eingeschaltet wird, wie in (g) gezeigt, und falls die piezoelektrische Klemmanordnung 63 ausgeschaltet wird, wie in (g) gezeigt, im allgemeinen dieselbe Lage erhalten werden, wie in (b) gezeigt. Danach kann durch Wiederholen von jedem der Schritte (b) bis (h) der bewegliche Bereich des beweglichen Gliedes 64 durch die Meßschlangenbewegung vergrößert werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 16 ist ein Mechanismus zum Gewähren eines Freiheitsgrades in der Richtung der θ-Achse (Rotationsrichtung) für die Maskenstufe 14 beschrieben. Ein ringförmiges fixiertes Glied 65 ist an einem ringförmigen beweglichen Glied 66 durch ein Kugellager 67 befestigt, und eine Stufe 68 ist zwischen dem fixierten Glied 65 und dem beweglichen Glied 66 gebildet. Das in Fig. 12 gezeigte fixierte Glied 56 ist auf dem ringförmigen beweglichen Glied 66 montiert. Durch Steuern eines Vorsprunges 69, der mit dem ringförmigen beweglichen Glied 66 einstückig ist, durch eine piezoelektrische Anordnung 70 kann das ringförmige bewegliche Blied 66 rotiert werden, und der Freiheitsgrad in Richtung der θ-Achse der Maskenstufe 14 kann gewährt werden. Bezugszeichen 71 bezeichnet einen Positionsdetektor. In einem Fall, bei dem der durch die piezoelektrische Anordnung 70 gewährte Bewegungsbereich zu klein ist, können drei piezoelektrische Anordnungen kombiniert werden, um die Bewegung des Meßwurmtyps auszuführen, wie in Fig. 15 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 17 ist ein Scanmechanismus zum Scannen bezüglich der SR beschrieben. Während die relative Position zwischen der Maske 15, die auf der Maskenstufe 14 montiert ist, und dem Wafer (nicht gezeigt) strikt eingehalten wird, wird die Maskenstufe 14 in senkrechten Richtungen (durch den Pfeil A angegebene Richtungen) während der SR-Belichtung durch einen Antriebsmechanismus unter Verwendung eines Servomotors 73 und einer Kugelspindel 74 gescannt. Als Führungsmechanismus während des Scannens steht ein Paar von Führungsschienen 75 mit einem Paar von linearen Führungen 76 im Eingriff, so daß eine seitliche Bewegung der Maskenstufe 14 während des Scannens verhindert werden kann. Eine positionelle Detektion bezüglich der Maskenstufe 14 während des Scannens kann durch einen Rotationskodierer ausgeführt werden, der mit dem Servomotor 73 direkt verbunden ist. So kann durch Scannen der Maskenstufe 14 integral mit dem Wafer in senkrechter Richtung die SR auf den gesamten Belichtungsbereich der Maske eingestrahlt werden. Da die SR im allgemeinen aus parallelen Strahlen gebildet ist, ist das Muster der Maske, wie es auf den Wafer übertragen ist, im allgemeinen so groß wie das Originalmuster auf der Maske.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 18 bis 21C ein Wafertransfermechanismus einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Befördern eines Wafers von der Waferstufe zu der Maskenstufe beschrieben. Bei dieser Ausführungsform können im allgemeinen Bestandteile wie oben beschrieben eingesetzt werden. Unter Bezugnahme auf Fig. 18 ist ein Transferglied 78 zur seitlichen Bewegung auf der X- Y-Grobstufe 34 montiert. Ein Wafermontierglied 80 ist seinerseits auf dem Transferglied 78 montiert, so daß sich das Wafermontierglied 80 durch das Transferglied 78 zwischen einer ersten Position, montiert auf der X-Y-Grobstufe 34, und einer zweiten Position, getrennt von dem Transferglied 78 und angezogen zu der Maskenstufe 14, bewegen kann. Das Wafermontierglied 80 ist mit einer X-Y-Feinstufe 81, einem Waferspannfutter (nicht gezeigt) zum Ziehen und Befestigen des Wafers 13 durch ein Vakuum, und einem Saugabschnitt 82 versehen, der auf der äußeren Peripherie des Waferspannfutters angeordnet ist, und ist dafür ausgelegt, durch ein Vakuum gezogen und an der Maskenstufe 14 befestigt zu werden. Ferner ist die Maske 15 mit der Maskenstufe 14 lösbar verbunden, die mit einer Z-θ-Feinstufe 83 zum Bewegen der Maske 15 in die Richtung der Einstrahlung der SR und zum Rotieren der Maske 15 in einer Ebene senkrecht zu der Richtung der Einstrahlung der SR versehen ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 19A und 19B wird das Wafermontierglied 80 eingehend beschrieben. Das Wafermontierglied 80 ist an seiner Vorderseite mit einem Waferspannfutter 84 versehen, das eine Saugnut 85 zum Befestigen des Wafers 13 durch Vakuumanziehung hat, und an seiner Rückseite mit einer X-Y-Feinstufe 81. Ein Saugabschnitt 82, der auf der äußeren Peripherie des Waferspannfutters 84 angeordnet ist, umfaßt einen ringförmigen konkaven Abschnitt 86 und eine ringförmige Saugnut 87. Die ringförmige Saugnut 87 ist durch eine Leitung 88 mit einem Vakuumsaugmittel verbunden.
Fig. 20A bis 20B zeigen den Transfermechanismus in einigen Einzelheiten, wobei eine Vielzahl von Führungsstiften 90 an der X-Y-Grobstufe 34 befestigt sind, welche Führungsstifte 90 mit dem Transferglied 78 durch lineare Kugellager 91 im Eingriff stehen. Ferner ist die X-Y-Grobstufe 34 mit einem Ende von jedem eines Paares von Luftzylindern 92 verbunden, und die anderen Enden der Luftzylinder 92 sind mit dem Transferglied 78 verbunden. Ferner ist das Wafermontierglied 80 mit einer Vielzahl von Positionsindizierungskolben 93 versehen, die durch Luftdruck betätigt werden. Diese Kolben 93 werden angetrieben, um mit dem Transferglied 78 selektiv im Eingriff stehen zu können. Bezugszeichen 94 bezeichnet eine Vakuumsaugnut zum Ziehen des Wafermontiergliedes 80. Die Vakuumsaugnut 94 ist durch eine Leitung 95 mit einem Vakuumsaugmittel verbunden.
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf Fig. 21A bis 21C die Operation des Transfermechanismus und Waferbelichtungsschritte beschrieben. Die Waferstufe 12 dieser Ausführungsform der Erfindung umfaßt die X-Y-Grobstufe 34, das Transferglied 78 und das Wafermontierglied 80 mit der daraufmontierten X-Y-Feinstufe 81. Zuerst wird, wie in Fig. 21A gezeigt, die X-Y-Grobstufe 34 schrittweise bewegt, um eine vorbestimmte Zone des Wafers 13 bezüglich der Maske 15 korrekt zu Positionieren. Zu dieser Zeit ist das Wafermontierglied 80 durch ein Vakuum zu dein Transfermittel 78 gezogen. Beim Antreiben der Luftzylinder 92 gleitet das Transferglied 78, geführt durch die Führungsstifte 90, in die linke Richtung, und das Wafermontierglied 80 stößt gegen die Rückseite der Maskenstufe 14, wie in Fig. 21B gezeigt.
Nachdem das Wafermontierglied 80 durch ein Vakuum durch den Saugabschnitt 82 zu der Maskenstufe 14 gezogen ist, gibt dann, wie in Fig. 21C gezeigt, das Transferglied 78 die Vakuumanziehung zu dem Wafermontierglied 80 frei und wird zu der X-Y-Stufe 34 zurückgesetzt.
In dem Zustand von Fig. 21C wird, nachdem der Wafer 13 und die Maske 15 durch die X-Y-Feinstufe 81 und die Z-θFeinstufe 83 akkurat positioniert sind, die Maskenstufe 14 zum Scannen in die vertikale Richtung bewegt, während die SR in der durch einen Pfeil A gezeigten Richtung eingestrahlt wird, so daß das Schaltungsmuster auf der Maske auf den Wafer übertragen wird. Während der Belichtung befinden sich der Wafer 13 und die Maske 15 nicht in engem Kontakt miteinander, sondern sind mit einem sehr kleinen Raum, der zwischen ihnen belassen wurde, einander gegenüber angeordnet.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird durch das Vorsehen des Transfergliedes 78 das Wafermontierglied 80 während der Beförderung durch das Totgewicht in der senkrechten Richtung nicht versetzt, und die Positionierungsarbeit bei dem Wafer und der Maske kann effizient ausgeführt werden.
Fachleute werden auf vielfältige mögliche Veränderungen und Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsformen kommen.
Zum Beispiel betreffen die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vertikale Stepper, bei denen Maske und Wafer vertikal ausgerichtet sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf vertikale Stepper begrenzt: Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können andere Steppertypen vorsehen, solange Wafer und Maske in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der Einstrahlung der Belichtungsstrahlung angeordnet sind. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Stepper vorsehen, die zum Beispiel sichtbares Licht oder ultraviolette Strahlung zur Belichtung verwenden.
Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung brauchen die Mittel, die zum Anziehen eines Wafermontiergliedes zu einer Maskenstufe verwendet werden, keine Saugmittel zu sein: andere Anziehungsmittel wie inagnetische Anziehungsmittel können verwendet werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht einen Stepper, zum Beispiel einen vertikalen Stepper, zum Übertragen eines Schaltungsmusters, das auf einer Maske gebildet ist, auf einen Wafer zum Beispiel unter Verwendung der Synchrotronstrahlung als Lichtquelle vor. Der vertikale Stepper enthält eine Waferstufe zum Daraufmontieren eines Wafers in vertikaler Richtung und eine Maskenstufe zum Daraufmontieren einer Maske in vertikaler Richtung. Die Waferstufe enthält eine X-Y-Grobstufe, ein Transferglied und ein Wafermontierglied. Das Wafermontierglied ist mit einer X-Y-Feinstufe versehen. Das Wafermontierglied ist durch das Transferglied in horizontaler Richtung zwischen einer ersten Position, montiert auf der X-Y-Grobstufe, und einer zweiten Position, montiert auf der Maskenstufe, beweglich. Beim Belichten mit der Synchrotronstrahlung ist das Wafermontierglied mit der Maskenstufe integriert, und nachdem der Wafer und die Maske durch die X-Y-Feinstufe streng genau positioniert sind, wird das Wafermontierglied integral mit der Maskenstufe zum Scannen in vertikaler Richtung bewegt.

Claims

1. Ein Stepper zum Übertragen eines Schaltungsmusters, das auf einer Maske (15) gebildet ist, auf einen Wafer (13), durch Belichtung mit einer Strahlung (SR) von einer Lichtquelle, zum Beispiel eine Synchrotronstrahlung, welcher Stepper umfaßt:-

eine X-Y-Grobstufe (34) zum Bewegen des Wafers (13) in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung;

eine Maskenstufe (14) zum Daraufmontieren der Maske (15) auf solch eine Weise, daß die Maske (15) zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung senkrecht ausgerichtet ist;

ein Wafermontierglied (80) zum Daraufmontieren des Wafers (13) auf solch eine Weise, daß der Wafer (13) zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung senkrecht ausgerichtet ist, wobei das genannte Wafermontierglied (80) ein X-Y-Feinpositionierungsmittel (81) enthält;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Maskenstufe dafür ausgelegt ist, um zum Scannen in einer Richtung senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung bewegt zu werden;

das Wafermontierglied zwischen einer ersten Position, montiert auf der genannten X-Y-Grobstufe (34), und einer zweiten Position, montiert auf der genannten Maskenstufe (14), beweglich ist, und das genannte X-Y-Feinpositionierungsmittel eine X-Y-Feinpositionierungsstufe (81) ist;

und daß der Stepper ferner umfaßt

Scanmittel (73 bis 75) zum Scannen der genannten Maskenstufe (14);

ein Transfermittel zum Bewegen des genannten Wafermontiergliedes (80) zwischen den genannten ersten und zweiten Positionen;

erste Anziehungsmittel (84, 85) zum Anziehen des genannten Wafers zu dem genannten Wafermontierglied (80); und

zweite Anziehungsmittel (82, 87) zum Anziehen des genannten Wafermontiergliedes (80) zu der genannten Maskenstufe (14);

und daß

die genannte Maskenstufe (14) eine Z-θ- Feinstufe (83) enthält, zum Bewegen der Maske (15) in der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung und zum Rotieren der Maske (15) in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung.

2. Ein Stepper nach Anspruch 1, bei dem das genannte Transfermittel eine Vielzahl von Führungsstiften (90) enthält, die auf der genannten X-Y-Grobstufe (34) montiert sind, und ein Luftzylindermittel (92), das an einem Ende mit der genannten X-Y-Grobstufe (34) und an dem anderen Ende mit dem genannten Wafermontierglied (80) verbunden ist, und das genannte Wafermontierglied (80) mit den genannten Führungsstiften (90) im Eingriff steht und durch sie geführt wird.

3. Ein Stepper nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das genannte Transfermittel ein Transferglied (78) enthält, eine Vielzahl von Führungsstiften (90), die auf der genannten X- Y-Grobstufe (34) montiert sind und dafür ausgelegt sind, um mit dem genannten Transferglied (78) im Eingriff zu stehen, um das genannte Transfermittel zu führen; ein Luftzylindermittel (92), das an einem Ende mit der genannten X-Y-Grobstufe (34) und an dem anderen Ende mit dem genannten Transferglied (78) verbunden ist; und dritte Anziehungsmittel (94) zum selektiven Anziehen des genannten Wafermontiergliedes (80).

4. Ein Stepper nach Anspruch 3, bei dem ein Positionsindizierungskolben (93), der mit dem genannten Transferglied (78) selektiv im Eingriff stehen kann, auf dem genannten Wafermontierglied (80) angeordnet ist.

5. Ein Stepper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die genannte X-Y-Feinstufe (81) eine X- Achsen-Feinstufe (42) umfaßt, die ein X-Achsen-Feinglied (49) enthält, das in die Richtung der X-Achse beweglich ist, erste parallele Plattenfederführungen (48) zum Stützen des genannten X-Achsen-Feingliedes (49), und eine erste piezoelektrische Anordnung (50), die auf solch eine Weise angeordnet ist, um das genannte X-Achsen-Feinglied (49) in die Richtung der X-Achse zu versetzen; und eine Y-Achsen- Feinstufe (41), die ein Y-Achsen-Feinglied (45) enthält, das in die Richtung der Y-Achse beweglich ist, zweite parallele Plattenfederführungen (44) zum Stützen des genannten Y- Achsen-Feingliedes (45), und eine zweite piezoelektrische Anordnung (46), die auf solch eine Weise angeordnet ist, um das genannte Y-Achsen-Feinglied (45) in Richtung der Y-Achse zu versetzen, wobei die genannte Y-Achsen-Feinstufe auf der genannten X-Achsen-Feinstufe montiert ist.

6. Ein Stepper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die genannte X-Y-Feinstufe (81) ein X-Y-Feinglied (52) enthält, das in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse beweglich ist; erste, zweite, dritte und vierte parallele Plattenfederführungsmittel (53a bis 53d) zum Stützen des genannten X-Y-Feingliedes (52); und erste und zweite piezoelektrische Anordnungen, die auf solch eine Weise angeordnet sind, um das genannte X-Y-Feinglied (52) in den Richtungen der X-Achse bzw. der Y-Achse zu versetzen.

7. Ein Stepper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner erste Kompensationsmittel (25a bis 25d, 36, 37) enthält, zum Kompensieren des Totgewichtes der genannten X-Y-Grobstufe (34), und zweite Kompensationsmittel zum Kompensieren des Totgewichtes der genannten Maskenstufe (14), wenn sie zum Scannen bewegt wird.

8. Ein Stepper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die genannten ersten und zweiten Anziehungsmittel Saugmittel zum Vakuumziehen sind.

9. Ein Stepper zum Übertragen eines Schaltungsmusters, das auf einer Maske (15) gebildet ist, auf einen Wafer (13), durch Belichtung mit einer Strahlung (SR) von einer Lichtquelle, zum Beispiel eine Synchrotronstrahlung, welcher Stepper umfaßt:-

eine X-Y-Grobstufe (34) zum schrittweisen Bewegen des Wafers (13) in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung;

ein X-Y-Feinpositionierungsmittel (35), das auf der X-Y-Grobstufe (34) montiert ist, zum Bewegen des Wafers (13) in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Maskenstufe (14) dafür ausgelegt ist, um zum Scannen in einer Richtung senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung bewegt zu werden;

das X-Y-Feinpositionierungsmittel eine X-Y- Feinstufe (35) umfaßt, die eine X-Achsen-Feinstufe (42) hat, die ein X-Achsen-Feinglied (49) enthält, das in der Richtung der X-Achse beweglich ist, erste parallele Plattenfederführungen (48) zum Stützen des genannten X-Achsen-Feingliedes (49), und eine erste piezoelektrische Anordnung (50), die auf solch eine Weise angeordnet ist, um das genannte X- Achsen-Feinglied (49) in Richtung der X-Achse zu versetzen; und eine Y-Achsen-Feinstufe (41), die ein Y-Achsen-Feinglied (45) enthält, das in der Richtung der Y-Achse beweglich ist, zweite parallele Plattenfederführungen (44) zum Stützen des genannten Y-Achsen-Feingliedes (45), und eine zweite piezoelektrische Anordnung (46), die auf solch eine Weise angeordnet ist, um das genannte Y-Achsen-Feinglied (45) in Richtung der Y-Achse zu versetzen, wobei die genannte Y- Achsen-Feinstufe auf der genannten X-Achsen-Feinstufe montiert ist;

daß der Stepper ferner

Scanmittel (73 bis 75) zum Scannen der genannten Maskenstufe (14) umfaßt;

und daß

die genannte Maskenstufe (14) eine Z- - Feinstufe enthält, zum Bewegen der Maske (15) in der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung und zum Rotieren der Maske (15) in einer Ebene senkrecht zu der Einstrahlungsrichtung der genannten Strahlung.

10. Ein Stepper nach Anspruch 9, bei dem die genannte X-Y-Feinstufe (35) ein X-Y-Feinglied (52) enthält, das in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse beweglich ist; erste, zweite, dritte und vierte parallele Plattenfederführungsmittel (53a bis 53d) zum Stützen des genannten X-Y- Feingliedes (52); und erste und zweite piezoelektrische Anordnungen, die auf solch eine Weise angeordnet sind, um das genannte X-Y-Feinglied (52) in den Richtungen der X- Achse bzw. der Y-Achse zu versetzen.

11. Ein Stepper nach Anspruch 9 oder 10, der ferner erste Kompensationsmittel (25a bis 25d, 36, 37) zum Kompensieren des Totgewichtes der genannten X-Y-Grobstufe (34) mit der X-Y-Feinstufe (35) enthält, und zweite Kompensationsmittel zum Kompensieren des Totgewichtes der genannten Maskenstufe (14), wenn sie zum Scannen bewegt wird.

12. Ein Stepper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der er vertikaler Stepper ist.

13. Ein Stepper nach Anspruch 12, zum Einsatz mit einer Synchrotronstrahlungslichtquelle, von der die Strahlung horizontal ausgesendet wird, wobei die Maske und der Wafer in dem Stepper vertikal angeordnet sind.