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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Maskenvermessungsvorrichtung sowie
ein Meßverfahren
für eine
Maske.
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Bei
Photomaskenvermessungsvorrichtungen der aktuellen Generation ist
einer der Hauptfaktoren, die zur Begrenzung der absoluten Genauigkeit beitragen,
die Verformung der Maske selbst unter Schwerkraft. Es ist allgemein üblich, die
Maske an drei Punkten kinematisch abzustützen und dann die durch die
Schwerkraft bedingte elastische Verformung der Maske in der Objektebene
anhand der Ergebnisse einer Analyse mit endlichem Element (Finite
Element-Analyse)
oder durch Kalibrierung mittels mehrerer Messungen mit unterschiedlichen
Retikel-Ausrichtungen
zu korrigieren. Der Grad der zu korrigierenden Verformungen beträgt etwa
20 mm in Abtastrichtung der Vermessungsvorrichtung, etwa 80 nm in
der Übertragungsrichtung
und annähernd
1 μm außerhalb
der Ebene. Während
diese Beträge
problemlos numerisch von den Meßergebnissen
subtrahiert werden können,
ist es fraglich, wie zuverlässig die
Endergebnisse sein können,
wenn eine Genauigkeit angestrebt wird, die bei wesentlich weniger
als 5% des angewendeten Korrekturbetrags liegt.
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Ein
weiterer zur Ungenauigkeit beitragender Faktor ist die Veränderung
des reflektierten index von Luft in Abhängigkeit von Druck, Temperatur
und Feuchtigkeit. Dies beeinflußt
wiederum die Genauigkeit der Interferometer, die üblicherweise
verwendet werden, um die Position der Photomaske/des Phoomaskenhalters
relativ zur Meßoptik
in mehreren Freiheitsgraden zu bestimmen. Die Erfahrung lehrt, daß die resultierende
Messung mit Sicherheit in der Größenordnung
von > 2 nm liegt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Maskenvermessungsvorrichtung
und ein Meßverfahren
für eine
Maske bereitzustellen, bei denen die durch die Schwerkraft bedingte
elastische Verformung der Masken-Objektebene minimiert ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Maskenvermessungsvorrichtung mit einem Maskenhalter zum
Halten einer Maske, die eine Objektebene mit mehreren Markierungen
aufweist, mit einer Maskenpositioniervorrichtung zum Positionieren
des Maskenhalters in einer vorbestimmten Position, mit einer Meßoptik zum
Messen der Position der Markierungen der vom Maskenhalter gehaltenen
Maske, wobei der Maskenhalter die Maske mit der Objektebene im wesentlichen
parallel zur Richtung der Schwerkraft hält und entlang einer horizontalen
Kante der Maske mit einer gleichmäßig verteilten Kraft gegen
die Schwerkraft abstützt.
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Die
Verformung aufgrund der Schwerkraft ist minimiert, da die Maske
mit den Objektebenen im wesentlichen parallel zur Richtung der Schwerkraft gehalten
und entlang einer horizontalen Kante mit einer gleichmäßig verteilten
Kraft abgestützt
wird. Eine numerische Analyse ergab, daß die Verformung in der Ebene < 4 nm sein kann.
Ferner kommt das Verformungsmuster in horizontaler Richtung einem
einheitlichen Streifenmuster sehr nahe und kann sowohl numerisch
als auch analytisch mit einem hohen Maß an Genauigkeit analysiert
werden. Daher ist dann nicht nur der absolute Betrag der Verformung
in der Ebene bei einer horizontal montierten Maske deutlich geringer
als für
Maskenvermessungsvorrichtungen üblich,
sondern ihr Korrekturmuster ist ebenfalls wesentlich einfacher und
kann mit einem hohen Maß an Genauigkeit
angewendet werden.
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Der
Maskenhalter kann mehrere mechanische Federn umfassen, die entlang
der horizontalen Kante voneinander beabstandet sind, um die Maske abzustützen. Bei
den Federn kann es sich beispielsweise um Schraub- oder Blattfedern
handeln. Daher kann das Abstützen
der Maske entlang einer horizontalen Kante der Maske mit einer einheitlich
verteilten Kraft gegen die Schwerkraft in einfacher Weise verwirklicht
werden.
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Der
Maskenhalter kann ein an beiden Enden geschlossenes, aufgeblasenes
Rohr umfassen, um die Maske abzustützen. Insbesondere kann das
Rohr aufblasbar sein und mit einem konstanten Druck versorgt werden.
Der Druck kann an die zu haltende Maske angepaßt werden, so daß die einheitlich
verteilte Kraft gegen die Schwerkraft entlang der horizontalen Kante
der Maske verwirklicht werden kann.
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Der
Maskenhalter kann ein Luftlager zum Abstützen der Maske umfassen. Bei
einem solchen Luftlager ist die auf die horizontale Kante angewendete
Kraft im wesentlichen gleichmäßig verteilt.
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Die
Vorrichtung kann eine kinematische Befestigungseinheit zum kinematischen
Halten der Maske gegen Bewegungen in der optischen Ebene zum Maskenhalter
umfassen. Eine solche kinematische Befestigungseinheit kann eine
Bewegung der Maske infolge der angewendeten Beschleunigungskraft
aufgrund der Maskenbewegung zum Positionieren der Maske relativ
zur Meßoptik
verhindern.
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Die
kinematische Befestigungseinheit kann eine kinematische Dreipunkt-Lagerung
mit drei Befestigungshaltern in der Maskenobjektebene bereitstellen.
Jeder Befestigungshalter kann eine Vakuumstütze und eine damit verbundene
Blattfeder umfassen. Die Vakuumstütze kann an der Make angebracht
sein, während
die Blattfeder mit dem Maskenhalter verbunden ist. Die Vakuumstütze ermöglicht einen
schnellen Wechsel der zu testenden Masken und ist so gestaltet,
daß der
Lastweg der Saugkraft so kurz wie möglich ist. Ferner können die
Vakuumstützen
nur über
einen kleinen Bereich, der mit der Blattfeder ausgerichtet ist,
steif sein. Daher können
durch die Saugkraft der Vakuumstützen
bedingte Verformungen der Maske minimiert werden.
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Eine
Maskenpositionsmeßeinheit
zum Messen der Position des Maskenhalters relativ zur Meßoptik kann
vorgesehen sein und mindestens ein Gitter sowie mindestens zwei
Sensorköpfe
umfassen. Ferner kann die Maskenmeßeinheit drei Meßgruppen
umfassen, deren jede ein Liniengitter und einen Sensorkopf aufweist,
wobei jede Meßgruppe
zum Messen eines Freiheitsgrades der Bewegung des Maskenhalters
relativ zur Meßoptik
vorgesehen ist. Dabei können
die Sensorköpfe
am Maskenhalter und die Liniengitter an der Meßoptik befestigt sein.
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Auf
diese Weise kann die Position des Maskenhalters mit hoher Genauigkeit
bestimmt werden.
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Die
vom Maskenhalter getragene horizontale Kante kann die Unterkante
der Maske im Maskenhalter sein. Es ist jedoch auch möglich, daß die horizontale
Kante die Oberkante der Maske ist. Zudem ist es möglich, daß sowohl
die Ober- als auch die Unterkante der Maske mit einer gleichmäßig verteilten Kraft
gegen die Schwerkraft gehalten werden.
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Ferner
wird eine Maskenmeßvorrichtung
mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske, die eine Objektebene
mit mehreren Markierungen aufweist, mit einer Maskenpositioniervorrichtung
zum Positionieren des Maskenhalters in einer vorbestimmten Stellung,
mit einer Meßoptik
zum Messen der Position der Markierungen der vom Maskenhalter gehaltenen
Maske und mit einer Maskenpositionsmeßeinheit zum Messen der Position
des Maskenhalters bereitgestellt, wobei die Maskenpositionsmeßeinheit
drei Meßgruppen
umfaßt,
die jeweils ein Liniengitter und einen Sensorkopf aufweisen, wobei jede
Meßgruppe
zum Messen eines Freiheitsgrades der Bewegung des Maskenhalters
relativ zur Meßoptik
vorgesehen ist.
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Bei
einer solchen Meßvorrichtung
kann die Position der Maske relativ zur Meßoptik mit äußerst hoher Genauigkeit gemessen
werden.
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Dabei
können
die Sensorköpfe
am Maskenhalter und die Liniengitter an der Meßoptik befestigt sein. Dies
führt zu
einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit.
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In
den oben beschriebenen Maskenmeßeinrichtungen
kann ein Positionsmodul vorgesehen sein, das die Position der Gitter
der Maskenpositionsmeßeinheit
relativ zueinander mißt.
Ferner kann das Positionsmodul die Position der Gitter der Maskenpositionsmeßeinheit
relativ zur Meßoptik
messen. Diese gemessene Position (Positionsinformation) kann zur
Erhöhung
der Genauigkeit der Meßergebnisse der
Maskenmeßeinrichtung
verwendet werden. Insbesondere können
die Gitter mathematisch zu einer stabilen "monolithischen", virtuellen Referenz verknüpft werden,
mit der die Position der Markierungen der Maske bestimmt werden
kann. Ferner kann auch die Position der virtuellen Referenz relativ
zur Meßoptik
bei der Bestimmung der Position der Markierungen berücksichtigt
werden.
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Ferner
wird ein Meßverfahrenn
für eine
Maske bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: Bereitstellen
einer Maske, die eine Objektebene mit mehreren Markierungen aufweist,
in einem Maskenhalter, Positionieren der im Maskenhalter gehaltenen Maske
in einer vorbestimmten Position relativ zur Meßoptik, Messen der Position
der Markierungen der vom Maskenhalter gehaltenen Maske mit der Meßoptik,
wobei der Maskenhalter die Maske mit der Objektebene im wesentlichen
parallel zur Richtung der Schwerkraft hält und die Maske entlang einer
horizontalen Kante der Maske mit einer gleichmäßig verteilten Kraft gegen
die Schwerkraft abstützt.
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Bei
diesem Verfahren ist die elastische Verformung der Maske aufgrund
der Schwerkraft minimiert, so daß die Genauigkeit des Meßverfahrens
erhöht
ist.
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Der
Maskenhalter kann mehrere mechanische Federn umfassen, die entlang
der horizontalen Kante voneinander beabstandet sind, um die Maske abzustützen. Dies
ist eine einfache Weise zur Verwirklichung der Abstützung der
Maske entlang einer horizontalen Kante der Maske mit gleichmäßig verteilter
Kraft gegen die Schwerkraft.
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Ferner
kann der Maskenhalter ein aufgeblasenes, an beiden Enden geschlossenes
Rohr umfassen, um die Maske abzustützen; insbesondere kann das
Rohr aufblasbar sein und mit konstantem Druck versorgt werden. Dies
ermöglicht
eine Anpassung der gleichmäßig verteilten
Kraft an die zu haltende Maske.
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Ferner
kann der Maskenhalter ein Luftlager zum Abstützen der Maske umfassen. Mit
einem solchen Luftlager kann eine absolut gleichmäßig verteilte
Kraft an die horizontale Kante angelegt werden.
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Die
Maske kann gegen Bewegungen in der Objektebene kinematisch am Maskenhalter
fixiert werden. Dies führt
zu einer hohen Genauigkeit der Messung.
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Ferner
kann die Position des Maskenhalters gemessen werden. Insbesondere
kann die Position des Maskenhalters unter Verwendung von drei Meßgruppen,
die jeweils ein Liniengitter und einen Sensorkopf umfassen, gemessen
werden, wobei jede Gruppe zur Messung eines Bewegungsfreiheitsgrades
vorgesehen ist.
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Ferner
kann der Schritt der Positionsmessung der Markierungen auf der Maske
mindestens zweimal mit gedrehter Ausrichtung der Maske durchgeführt werden.
Insbesondere ist es möglich,
die Messung der Maske, die jeweils um 0°, 90°, 180° und 270° gedreht ist, zu wiederholen,
so daß durch
unterschiedliche Randbedingungen für die gleichmäßig verteilte
Kraft zum Abstützen
der Maske bewirkte Unsicherheiten minimiert werden können.
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Bei
dem Meßverfahren
für eine
Maske kann eine Maskenpositionsmeßeinheit zum Messen der Position
des Maskenhalters verwendet werden. Die Maskenpositionsmeßeinheit
kann drei Meßgruppen umfassen,
deren jede ein Liniengitter und einen Sensorkopf aufweist, wobei
jede Meßgruppe
zum Messen eines Freiheitsgrades der Bewegung des Maskenhalters
relativ zur Meßoptik
vorgesehen ist.
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Ferner
kann die Position der Gitter relativ zueinander gemessen werden.
Zusätzlich
kann die Position der Gitter relativ zur Meßoptik gemessen werden.
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Mit
dieser Positionsinformation der Gitter kann die Genauigkeit des
Meßverfahrens
beim Messen der Position der Markierungen auf der Maske verbessert
werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend im wesentlichen beispielhalber anhand
der Zeichnung noch näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 schematisch
eine Maskenmeßvorrichtung;
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2 schematisch
eine Draufsicht auf eine Maske 3;
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3 schematisch
eine Ausführungsform des
Halters in einer Perspektivdarstellung;
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4 schematisch
eine andere Ausführungsform
des Halters in einer Perspektivdarstellung;
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5 schematisch
eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Halters 2;
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6 schematisch
eine kinematische Befestigungseinheit in einer Perspektivdarstellung;
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7 schematisch
eine vergrößerte geschnittene
Perspektivdarstellung der Vakuumstütze 23 des Befestigungshalters 19 der 6;
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8 eine
Perspektivdarstellung der Maskenpositioniereinheit 11;
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9 eine
Seitenansicht der Maskenpositioniereinheit 11 der 8;
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10 eine
perspektivische Rückansicht der
Teilgitter der Maskenpositionsmeßeinheit 11;
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11 eine
Vorderansicht der Maskenpositioniereinheit 11;
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12 eine
Perspektivdarstellung der Maskenpositioniervorrichtung 5;
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13 eine
weitere Perspektivdarstellung der Maskenpositioniervorrichtung 5.
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1 zeigt
schematisch eine Maskenmeßvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Die Vorrichtung 1 umfaßt einen Maskenhalter 2,
der eine zu testende Maske 3 hält.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, weist die Maske 3 mehrere
Markierungen 4 in Form von Kreuzen auf. Die Kreuze liegen
zwischen den (nicht gezeigten) Strukturabschnitten, die zur Herstellung
von integrierten Schaltungen benutzt werden, wenn die Maske in einer
lithographischen Projektionsvorrichtung verwendet wird. In 2 sind
die Markierungen 4 nicht maßstabsgetreu dargestellt. In
Wirklichkeit sind die Markierungen 4 etwa 10 to 20 μm groß, und die Maske
hat eine Rechteckform mit Längen
von etwa 100 bis 150 mm. Auf der Maske 3 können sich
etwa 200 bis 300 Markierungen 4 befinden.
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Zum
Testen der Maske 3 muß der
Abstand zwischen den Markierungen 4 mit hoher Genauigkeit gemessen
werden. Dazu kann der Maskenhalter 2 zusammen mit den Markierungen 4 mittels
einer Maskenpositioniervorrichtung 5 so verschoben werden,
daß jede
Markierung 4 in einer vorbestimmten Lage zur Meßoptik 6 angeordnet
ist. Die Meßoptik 6 ist
als Mikroskop ausgebildet, das die notwendigen Linsen 7,
einen Strahlteiler 8 für
die von der Beleuchtungsquelle 9 kommende Beleuchtungsstrahlung und
einen Bilddetektor 10 zum Detektieren des vergrößerten Bildes
der jeweiligen Markierung 4 aufweist.
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Die
Vorrichtung 1 umfaßt
ferner eine Maskenpositionsmeßeinheit
zum Messen der Position des Maskenhalters 2 relativ zur
Meßoptik 6.
In 1 ist für
die Maskenpositionsmeßeinrichtung
nur schematisch der Pfeil 11 dargestellt.
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Ferner
umfaßt
die Vorrichtung 1 eine Steuereinheit 12, die Signale
von der Maskenpositioniervorrichtung 5, vom Bilddetektor 10 und
von der Maskenpositionsmeßeinheit 11 empfängt und
die Maskenpositioniervorrichtung 5, den Bilddetektor 10 sowie
die Maskenpositionsmeßeinheit 11 steuert.
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Um
Verformungen innerhalb der Ebene in der Maske 3 in der
Vorrichtung 1 zu minimieren, wird die Maske 3 vom
Maskenhalter 2 vertikal so gehalten, daß die Unterkante 13 der
Maske 3 mittels einer gleichmäßig verteilten Last gegen die
Schwerkraft abgestützt
wird.
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Dies
führt zu
dem Vorteil, daß die
Verformung innerhalb der Ebene im Vergleich zur Verformung innerhalb
der Ebene, wenn die Maske in einer horizontalen Ebene gehalten wird,
merklich verringert ist. Ferner kommt das Verformungsmuster der Maske 3 in
der Vorrichtung der 1 einem einheitlichen Streifenmuster
in der horizontalen Richtung sehr nahe und kann sowohl numerisch
als auch analytisch mit einem hohen Maß an Genauigkeit analysiert
werden. Somit ist nicht nur der absolute Betrag der Verformung innerhalb
der Ebene deutlich niedriger als bei einer horizontal montierten
Maske, sondern auch das Korrekturmuster, das bei der Verarbeitung
der Bilddaten des Bilddetektors 10 verwendet wird, ist
deutlich einfacher und kann mit einem hohen Maß an Genauigkeit angewandt
werden.
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Wie
in 3 für
den Maskenhalter 2 gezeigt ist, kann dieser entlang der
Unterkante 13 der Maske 3 mehrere eng beabstandete
mechanische Federn 14 (z. B. Schraub- oder Blattfedern)
mit geringerer Steifigkeit aufweisen. Bei entsprechenden Abmessungen
ergibt dies eine im wesentlichen vertikale Kraft, die (über eine
große
Anzahl einzelner Punkte) entlang der Unterkante 13 gleichmäßig verteilt
und weitgehend unabhängig
von der (vertikalen und horizontalen) Maskenposition relativ zur
Meßoptik 6 ist.
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In 4 ist
eine weitere Ausführungsform des
Maskenhalters 2 gezeigt. Dieser Maskenhalter umfaßt ein aufblasbares
Rohr, das mindestens die Länge
der Unterkante 13 aufweist. Beide Enden des Rohrs 15 sind
geschlossen, und das Rohr 15 wird mit einem konstanten
Druck P versorgt, der gerade ausreicht, um die Schwerkraft der Maske 3 auszugleichen.
Das Rohr 15 kann als Rohrsystem ausgebildet sein.
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Eine
weitere Ausführungsform
des Maskenhalters 2 ist in 5 gezeigt,
in der die Maske 3 mit gleichmäßigem Druck von einem Luftkissen
abgestützt
wird, bei dem es sich tatsächlich
um ein Luftlager 16 mit geringer Steifigkeit handelt. Die
geringe Steifigkeit (konstante Kraft, die unabhängig vom Abstand zwischen dem
Maskenhalter 2 und der Maske 3 ist) kann durch
Bewirken eines großen
Druckabfalls über
den Durchflußbegrenzer 17 erreicht
werden, der mit einem aerostatischen Druck P von der Unterseite in 5 versorgt
wird. Der Druck zwischen dem Luftlager 16 und der Maske 3 ist über die
Länge der
Unterkante 13 im wesentlichen konstant, da die Durchflußbegrenzung über die
Maskendicke niedrig und der Fluß im
wesentlichen 2-dimensional ist (in der Zeichnungsebene der 5).
Der erforderliche mittlere Druck liegt bei einer 6-Inch-Maske 3 (Retikel
in Quartz) in der Größenordnung
von 3 kPa. Das Luftlager 16 umfaßt eine völlig berührungsfreie Halterung für die Maske 3,
und die auf die Maske 3 aufgebrachte Kraft ist wirklich
gleichmäßig verteilt.
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Wenn
die Maskenpositioniervorrichtung 5 den Maskenhalter 2 und
damit die Maske 3 relativ zur Meßoptik 6 bewegt, wirkt
eine Beschleunigungskraft auf die Maske 3. Da die Bewegung
in der Objektebene der Maske und wahrscheinlich auch in den drei Freiheitsgraden
außerhalb
der Ebene erfolgt (z. B. um den besten Fokus für die Meßoptik 6 zu erreichen),
kann eine kinematische Befestigungseinheit 16 zur kinematischen
Halterung der Maske 3 gegen eine Bewegung in der Objektebene
zum Maskenhalter 2 vorgesehen sein.
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In
den 6 und 7 ist eine Ausführungsform
der kinematischen Befestigungseinheit 18 schematisch dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform umfaßt die kinematische
Befestigungseinheit 18 drei Befestigungshalter 19, 20, 21,
die alle den gleichen Aufbau haben. Daher wird nachfolgend nur der
Befestigungshalter 19 näher
beschrieben.
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Der
Befestigungshalter 19 umfaßt eine Blattfeder 22.
Ein Ende der Blattfeder 22 ist am Maskenhalter 2 befestigt
(nicht gezeigt). Das andere Ende der Blattfeder ist mit einer Vakuumstütze 23 verbunden,
wie dies in 6 und 7 gezeigt
ist. Die Blattfeder 22 kann einstückig mit der Vakuumstütze 23 ausgebildet
sein. Ferner ist es auch möglich,
daß die
Vakuumstütze 23 und
die Blattfeder 22 getrennte Element sind, die miteinander
verbunden werden.
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Die
Blattfeder 22 ist so gestaltet, daß sie in der Ebene der Feder
steif, aber außerhalb
dieser Ebene nachgiebig ist, wodurch eine unterschiedliche Wärmedehnung
zwischen der Maske 3 und dem Maskenhalter 2 ausgeglichen
werden kann, ohne eine merkliche Verformung innerhalb der Ebene
auf der Maske 3 einzubringen. Die Vakuumstützen 23 ermöglichen
einen schnellen Wechsel der Masken 3 und sind so gestaltet,
daß der
Beaufschlagungsweg der Saugkraft so kurz wie möglich ist. Ferner ist die Vakuumstütze 23 nur über einen
kleinen Bereich, der mit der Blattfeder ausgerichtet ist, steif.
Auf diese Weise kann die Verformung auf der Maske aufgrund der Saugkraft
ebenfalls minimiert werden.
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Die
Maskenpositionsmeßeinheit 11 kann
als Laserinterferometer ausgebildet sein.
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Die
Maskenpositionsmeßeinheit 11 kann
jedoch auch wie in 8 gezeigt ausgeführt sein.
Bei dieser Ausführungsform
sind drei Teilgitter 24, 25, 26 auf einer
ebenen Vorderseite 27 einer Referenzstruktur 28 vorgesehen.
Die Referenzstruktur 28 hält ebenfalls die Meßoptik 6 (wie
in 1 gezeigt).
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Für jedes
der Teilgitter 24–26 ist
ein Sensorkopf 29, 30, 31 vorgesehen,
der am Maskenhalter 2 befestigt ist (in 8 nicht
gezeigt).
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Wie
aus 8 ersichtlich ist, sind alle Gitter 25–27 Liniengitter,
wobei die Linien der Teilgitter 25 und 26 in horizontaler
Richtung und die Linien des Teilgitters 27 in vertikaler
Richtung verlaufen. Daher werden die Teilgitter 25 und 26 dazu
verwendet, Bewegungen in vertikaler Richtung zu detektieren, und das
Teilgitter 27 wird dazu verwendet, Bewegungen in horizontaler
Richtung zu detektieren. Neben den Bewegungen in vertikaler und
horizontaler Richtung kann die Maskenpositionsmeßeinheit 11 der 8 auch
den Gierwinkel der Maske 3 detektieren.
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Da
die Sensorköpfe 29–31 zweckmäßigerweise
in unmittelbarer Nähe
der Vakuumstütze 23 der
Befestigungshalter 19–21 angeordnet
werden können,
kann eine sehr kurze mechanische Kopplung der Sensorköpfe 29–31 mit
der Maske 3 sichergestellt werden. Damit können durch
thermische Drift, elastische Verformung des Maskenhalters 2 usw.
bedingte Fehler minimiert werden.
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Zudem
sollte die Gitterfläche
der Teilgitter 24–26 möglichst
nahe an der Objektebene der Maske 3 angeordnet werden,
um Abbe-Fehler zu minimieren, die sich aus der Nick- und Drehbewegung
der Maske ergeben. Für
beste Temperaturstabilität
sollten die Teilgitter aus einem Material mit einem Wärmedehnungsquotienten
(CTE), der niedrig oder gleich Null ist, verwendet werden, wie Invar,
Quartz oder Zerodur. Insbesondere kann Glaskeramik verwendet werden.
Ferner kann eine aktive thermische Stabilisierung bis zu mK-Werten
alleine oder in Verbindung mit dem oben erwähnten Material eingesetzt werden.
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Die
drei Teilgitter 24–26 sind
kinematisch, d.h. über
drei Blattfedern 32 (9 und 10),
die um 120° voneinander
beabstandet angeordnet sind, an der Referenzstruktur 28 montiert.
Im Prinzip müssen
die Teilgitter 24–26 vor
Ort kalibriert werden, und daher ist die Verformung innerhalb der
Ebene wohl weniger deutlich als bei der Maske 3. Man kann
jedoch die gleiche Montagestrategie, die auf die oben beschriebene
Maske 3 angewandt wurde, d.h. eine kinematische 3-Punktlagerung
senkrecht zur Gitterebene und eine gleichmäßig verteilte Lagerung entlang
der Unterkante gegen die Schwerkraft, auf die Teilgitter 24–26 anwenden.
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Um
die relative Stabilität
der drei Teilgitter 24–26 zueinander
zu ermöglichen,
können
mehrere Abstandssensoren 33, 34 (11),
z. B. kapazitive Sensoren, in Zerodurblöcke zwischen den drei Teilgittern 24–26 aufgenommen
sein. Die Referenzstruktur 28 selbst kann ebenfalls aus
einem Material gebildet sein, dessen Wärmedehnungskoeffizient niedrig oder
gleich Null ist. Die Signale der mehreren Abstandssensoren 33 und 34 werden
der Steuereinheit 12 zugeführt. Bei bekannten Verschiebungen
zwischen den Teilgittern 24–26 während der
Messung können
die drei Teilgitter 24–26 mathematisch
zu einer stabilen "monolithischen" virtuellen Referenz
verknüpft
werden, mit der die Position der Maske 3 bestimmt wird.
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Um
sicherzustellen, daß jedwede
Drift der Meßoptik 6 relativ
zur Referenzstruktur 28 ebenfalls berücksichtigt wird, können die
mehrfachen Abstandssensoren 33 und 34 auch zum
Messen des Abstandes zwischen der Meßoptik 6 und der Referenzstruktur 28 verwendet
werden.
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In
den 12 und 13 ist
eine Ausführungsform
der Maskenpositioniervorrichtung 5 gezeigt, die einen separaten
Kraftrahmen 40 aufweist, durch den die Reaktionskräfte und
-momente der Maskenpositionsvorrichtung 5 mit dem Boden
gekoppelt und somit vom schwingungsisolierten Maskenhalter 2 entkoppelt
werden. Um mit Leichtigkeit und Robustheit eine hohe Positioniergenauigkeit
zu erreichen, ist die Maskenpositioniervorrichtung 5 kaskadenartig
ausgebildet, so daß sie
eine Stufe 41 für eine
grobe Langstreckenpositionierung und eine Stufe 42 für eine feine
Kurzstreckenpositionierung enthält.
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Hier
ist die Maskenpositioniervorrichtung 5 auf der gegenüberliegenden
Seite der Objektebene der Maske 3 angeordnet. An sich werden
alle Reaktionskräfte
von der Maskenpositioniervorrichtung 5 ohne direkten Einfluß auf die
Teilgitter 24–26 unmittelbar
in den Boden eingekoppelt. Die Grobstufe 41, die nur eine
lange Reichweite (150–400
mm) mit Genauigkeiten in der Größenordnung
von 10 μm
bereitstellen muß,
kann ein einfaches Portalsystem mit rollenden Elementführungsbahnen
sein, das von Drehservomotoren über
Kugelumlaufspindeln angetrieben wird. Es gibt zahlreiche Alternativen,
z. B. aerostatische Führungsbahnen,
Reibriementriebe, Direktantriebs-Linearmotoren usw. Eine Form des
Schwerkraftausgleichs 44 kann für die vertikale Achse integriert
sein, wobei entweder ein Druckzylinder oder ein Gegengewicht verwendet
wird. 12 stellt eine solche Portalvorrichtung
dar.
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Am
Schlitten 43 der Grobstufe 41 sind die Kurzstrecken-Stellglieder
der Feinstufe 42 für
die nanometergenaue Feinpositionierung des Maskenhalters 2 montiert.
Die Kurzstrecken-Stellglieder
haben typischerweise eine hohe Bandbreite (> 150 Hz), aber eine kurze Wegstrecke (< 2 mm). Üblicherweise verwendete
Stellglieder umfassen piezoelektrische Stellglieder oder Schwingspulen
(Lorentz)-Motoren. Letztere haben den Vorteil, daß sie ein reines Kraft-Stellglied
sind, und die Stellkraft im wesentlichen unabhängig von der Relativstellung
zwischen den Magneten und den Spulen ist. Beim Einsatz von Schwingspulenmotoren
ist es vorteilhaft, wenn die Magnete am Maskenhalter 2 und
die Spulen (mit zugehörigen
Strom- und Kühlungsanschlüssen) an
der Grobstufe 41 angebracht sind.
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Um
die statische Last und damit die Erwärmung des vertikalen Stellgliedes
sowie die Verformung des Maskenhalters 2 aufgrund der Schwerkraft zu
minimieren, können
auch Schwerkraftkompensatoren 44, beispielsweise magnetostatische
oder pneumatische, vorgesehen sein.
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Da
die Maske 3/der Maskenhalter 2 mechanisch mit
dem Kraftrahmen 40 gekoppelt und von der Referenzstruktur 28,
an der die Meßoptik 6 montiert ist,
entkoppelt wird, ist es wahrscheinlich, daß auch eine Positionierung
senkrecht zur Masken-Objektebene erforderlich ist, sei es nur aufgrund
der Relativbewegung (z. B. Drift) zwischen der Referenzstruktur 28 und
dem Kraftrahmen 40 in dieser Richtung. Dies kann dadurch
erreicht werden, daß einfach
drei zusätzliche
Schwingspulen-Stellglieder 45 zwischen dem Maskenhalter 2 und
die Grobstufe 41 aufgenommen werden (siehe 13).
Die Oberseite der Teilgitter 24–27 kann als Referenz
verwendet werden, und der Abstand zwischen ersterer und dem Maskenhalter 2 kann
mit geeigneten Abstandssensoren, wie kapazitiven Sensoren, gemessen
werden.
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Um
solche Ungewißheiten
aufgrund unterschiedlicher Randbedingungen zu vermeiden, ist es möglich, Mehrfachmessungen
mit der Vorrichtung der 1 durchzuführen, z. B. wiederholte Messungen,
bei denen die Maske 3 im Maskenhalter 2 um 0°, 90°, 180° und 270° gedreht
ist.
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Ferner
kann der Maskenhalter 2 so ausgeführt sein, daß er die
Oberkante 35 (2) der Maske 3 abstützt. Natürlich ist
es auch möglich,
daß der Maskenhalter 2 sowohl
die Unterkante 13 als auch die Oberkante 35 abstützt.
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Obwohl
oben spezifische Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben wurden, versteht sich, daß die Erfindung
auch anders als beschrieben ausgeführt werden kann. Die Beschreibung
soll die Erfindung nicht einschränken.