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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung zur Lagerung eines Substrats, insbesondere eines Wafers in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit
- a) einer Befestigungseinheit, an welcher das Substrat lösbar befestigbar ist;
- b) einer Trageinheit, an welche die Befestigungseinheit durch Koppelmittel lösbar koppelbar ist.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit
- a) einer Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten einer Maske, auf welcher abzubildende Strukturen angeordnet sind;
- b) einem Projektionsobjektiv, welches optische Elemente umfasst und mittels welchem Strukturen der Maske auf ein Substrat übertragbar sind;
- c) einer gegenüber dem Projektionsobjektiv bewegbaren Lagervorrichtung, welche das Substrat lagert.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Mittels mikrolithographischer Projektionsbelichtungsanlagen werden Strukturen, die auf einer Maske angeordnet sind, auf eine lichtempfindliche Schicht wie beispielsweise einen Photolack oder dergleichen übertragen. Hierzu umfasst die Projektionsbelichtungsanlage eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichtquelle und einem Beleuchtungssystem, welches von der Lichtquelle erzeugtes Projektionslicht aufbereitet und auf die Maske richtet. Die von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtete Maske wird durch ein Projektionsobjektiv auf die lichtempfindliche Schicht abgebildet.
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Es gibt UV- und EUV-Projektionsbelichtungsanlagen. Bei UV-Projektionsbelichtungsanlagen wird Projektionslicht im UV-Bereich genutzt und die optischen Elemente des Projektionsobjektivs sind in der Regel Linsen, die in Fassungen gehaltert sind und deren Lage im Raum gegebenenfalls über Justageeinrichtungen eingestellt werden kann. Die mittlere Wellenlänge liegt bei etablierten UV-Projektionsbelichtungsanlagen bei etwa 193 nm. Zur Steigerung der Auflösung wird dort häufig in den Raum zwischen der letzten Linse vor dem Wafer und den Wafer selbst eine Immersionsflüssigkeit eingebracht.
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Je kürzer die Wellenlänge des Projektionslichtes ist, desto kleinere Strukturen lassen sich mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage auf der lichtempfindlichen Schicht definieren. Aus diesem Grund wird heutzutage vermehrt Projektionslicht im extremen ultravioletten Spektralbereich, also so genannte EUV-Strahlung, verwendet, dessen mittlere Wellenlänge bei 13,5 nm liegt. Bei einer spektralen Halbwertsbreite von z. B. etwa 1% hat der größte Teil der die Beleuchtungseinrichtung verlassenden EUV-Strahlung Wellenlängen zwischen 13,36 nm und 13,64 nm.
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Da es keine optischen Materialien gibt, die für derart kurze Wellenlängen ein ausreichend hohes Transmissionsvermögen haben, umfasst eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage reflektierende optische Elemente in Form von Spiegeln. Mittels der in der Beleuchtungseinrichtung der EUV-Projektionsbelichtungsanlage angeordneten Spiegel wird das Projektionslicht auf die Maske gelenkt und diese ausgeleuchtet. Mit Hilfe der Spiegel des zugehörigen Projektionsobjektivs wird entsprechend die ausgeleuchtete Maske auf die lichtempfindliche Schicht des Wafers abgebildet. Auch die Spiegel sind gehaltert und deren Lage im Raum kann ebenfalls über Justageeinrichtungen eingestellt werden.
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Das Projektionsobjektiv ist bei UV- und bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen für einen Scanbetrieb ausgelegt, bei dem die Maske und der Wafer mit durch den Abbildungsmaßstab des Projektionsobjektivs vorgegebenen Geschwindigkeiten gegen läufig bewegt werden.
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Um den Wafer präzise bewegen zu können, haben sich bewegliche Lagervorrichtungen der eingangs genannten Art etabliert, welche allgemein als Wafer-Stage bezeichnet werden. Der Wafer ist dabei auf einer Befestigungseinheit in Form eines so genannten Wafer-Tables fixiert, der seinerseits von einer Trageinheit in Form eines so genannten Wafer-Chucks getragen ist. Der Wafer-Chuck wird für die Positionierung des Wafers gegenüber dem Projektionsobjektiv angetrieben und führt bei seiner Bewegung den Wafer-Table mit sich.
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Der Wafer-Table ist stärkeren Beanspruchungen ausgesetzt als der Wafer-Chuck und muss daher von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden. Auch können sich im Laufe der Zeit Photolack-Reste auf dem Wafer-Table absetzten, die dann gelegentlich entfernt werden müssen. Aus diesem Grund muss die Kopplung zwischen Wafer-Table und Wafer-Chuck lösbar und sollte einfach handhabbar sein.
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Der Wafer-Chuck wird bei heutigen Anlagen mit Geschwindigkeiten von 600 mm s–1 bis hinauf zu 1 m s–1 bewegt. Die Kopplung des Wafer-Tables an den Wafer-Chuck muss daher zudem ausreichend stark sein, dass es bei der Bewegung des Wafer-Chucks zu keiner Lageränderung des Wafer-Tables gegenüber dem Wafer-Chuck kommt, da die Relativlage des Wafer-Chucks bezogen auf das Projektionsobjektiv zugleich als Basis zur Positionsbestimmung des Wafers dient.
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Bei bekannten UV-Projektionsbelichtungsanlagen und EUV-Projektionsbelichtungsanlagen wird der Wafer-Table, an dem der Wafer befestigt ist, beispielsweise mittels Unterdruck an den Wafer-Chuck gekoppelt. Dies wird auch als Vakuumklemmung bezeichnet und ist z. B. aus der
US 2004/0052031 A1 bekannt. Auch die Befestigung des Wafers an dem Wafer-Table kann mittels Vakuumklemmung erfolgen.
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Da insbesondere EUV-Projektionsbelichtungsanlagen auf Grund der hohen Absorption von EUV-Strahlung durch Gase im Vakuum und teilweise im Hochvakuum betrieben werden, kann eine solche Vakuumklemmung jedoch schwierig umzusetzen sein und es werden elektrostatische Koppelmittel eingesetzt. Eine solche elektrostatische Klemmung erfordert jedoch hohe Spannungen und die erzeugbaren Klemmkräfte sind begrenzt. Zum Befestigen des Wafers am Wafer-Table hat sich diese Art der Befestigung dennoch etabliert. Wenn jedoch bereits der Wafer elektrostatisch an dem Wafer-Table befestigt ist und auch der Wafer-Table elektrostatisch an den Wafer-Chuck gekoppelt werden soll, erfordert dies einen höheren baulichen Aufwand, da dann eine zweite, isolierte Zuführung für die erforderliche Hochspannung nötig ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Lagervorrichtung und eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei denen eine sichere und dennoch einfach handhabbare Kopplung zwischen der Befestigungseinheit und der Trägereinheit gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird bei der Lagervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
- c) die Koppelmittel derart eingerichtet sind, dass die Befestigungseinheit mittels magnetischer Kräfte an die Trageinheit gekoppelt ist.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine gewünscht sichere und dennoch einfach handhabbare Kopplung der Befestigungseinheit an die Trageinheit durch magnetische Kräfte verwirklicht werden kann.
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Bei der oben angesprochenen
US 2004/0052031 A1 wird zwar der Wafer magnetisch an den Wafer-Table befestigt, indem der Wafer zwischen einem Rahmen und den Wafer-Table eingeklemmt wird und der Rahmen durch Permanentmagnete am Wafer-Table an diesen herangezogen wird. Der Wafer-Table selbst wird dort jedoch wieder durch die bekannte Vakuumklemmung an einen Wafer-Chuck in einer Projektionsbelichtungsanlage gekoppelt.
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Entgegen der Lehre der
US 2004/0052031 A1 hat es sich als beträchtlich günstiger herausgestellt, wenn die Befestigung des Wafers am Wafer-Table beispielsweise durch herkömmliche Vakuum- oder elektrostatische Klemmung erfolgt und stattdessen der Wafer-Table durch magnetische Kräfte an den Wafer-Chuck gekoppelt wird.
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Es ist besonders von Vorteil, wenn die Befestigungseinheit wenigstens ein erstes Koppelelement und die Trageinheit wenigstens ein zweites Koppelelement umfasst, welche ein magnetisches Koppelpaar bilden.
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Noch günstiger ist es, wenn die Befestigungseinheit eine Vielzahl von ersten Koppelelementen und die Trageinheit eine dazu komplementäre Vielzahl von zweiten Koppelelementen umfasst, wobei jeweils ein erstes Koppelelement und ein zweites Koppelelement ein magnetisches Koppelpaar bilden.
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Dabei sind vorzugsweise ein oder mehrere erste Koppelelemente und/oder ein oder mehrere zweite Koppelelemente Permanentmagnete.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Befestigungseinheit mehrere Permanentmagnete umfasst, die so angeordnet sind, dass jeweils ein Pol in Richtung auf die Trageinheit weist und die Polung von zwei benachbarten Permanentmagneten entgegengesetzt ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann das magnetische Fernfeld durch die Magnete klein gehalten werden. Häufig werden bei den eingangs erläuterten Halterungen und/oder Justageeinrichtungen von Linsen oder Spiegeln nämlich Materialien mit magnetostriktiven Eigenschaften verwendet.
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Bauteile aus derartigen Materialien erfahren jedoch unter dem Einfluss eines Magnetfelds eine Längenänderung. Dies wiederum kann zu einer Veränderung der Lage einer mit dem Bauteil verbundenen Linse oder eines damit verbundenen Spiegels im Raum führen, was das Belichtungsergebnis entsprechend verschlechtert. Wenn also darauf geachtet wird, das durch die Koppelmittel verursachte magnetische Feld im Bereich eines optischen Elements des Projektionsobjektivs klein zu halten, kann auch eine Magnetostriktion von Material weitgehend unterbunden werden.
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Die Befestigungseinrichtung und die Trageinrichtung liegen in der Regel mit Kontaktflächen aneinander an, die höchsten Ebenheitsansprüchen genügen müssen. Da magnetische Koppelelemente nicht oder nur mit großem Aufwand mit der geforderten Ebenheit gefertigt werden können, ist es vorteilhaft, wenn die Befestigungseinheit ein oder mehrere Aufnahmen aufweist, in denen ein erstes Koppelelement angeordnet ist. In dieser Aufnahme kann ein erstes Koppelelement angeordnet sein, ohne dass dessen Außenfläche als Kontaktfläche zur Trageinheit dienen muss.
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Wenn die Befestigungseinheit Standnoppen aufweist, mit welchen die Befestigungseinheit auf der Trageinheit aufliegt, ist es günstig, wenn die Standnoppen die Aufnahmen der Befestigungseinheit in Form von Hohlräumen aufweisen. Derartige Standnoppen sind unter dem Begriff ”Burl” geläufig.
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Eine alternative oder ergänzende sowie gegebenenfalls fertigungstechnisch einfachere Lösung ist gegeben, wenn erste Koppelemente seitlich neben den Standnoppen befestigt sind.
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Gute Koppelergebnisse konnten erzielt werden, wenn die ersten Koppelelemente als Ringmagnete ausgebildet sind, welche jeweils eine Standnoppe in Umfangsrichtung umgeben.
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Den obigen Gedanken zur Ebenheit der Kontaktflächen folgend ist es günstig, wenn die Trageinheit ein oder mehrere Aufnahmen aufweist, in denen ein zweites Koppelelement angeordnet ist.
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In der Regel umfasst die Trageinheit eine Tragfläche mit extrem hohen Ebenheitsanforderungen, auf welcher die Befestigungseinheit aufliegt. Dann ist es von Vorteil, wenn die Aufnahmen der Trageinheit als Sackkanäle ausgebildet sind, die sich von der von der Tragfläche abliegenden Seite der Trageinheit unter Einhaltung eines Abstandes bis zur Tragfläche erstrecken. So können die zweiten Koppelelemente vorhanden sein, ohne dass sie der Befestigungseinheit unmittelbar gegenüber liegen müssen.
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Dabei ist es günstig, wenn der Abstand zwischen einem in einem der Sackkanäle angeordneten zweiten Koppelelement und der Tragfläche der Trageinheit nur wenige mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 5 mm, beträgt.
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Wieder im Hinblick auf die Verringerung des magnetischen Fernfeldes ist es vorteilhaft, wenn ein oder mehrere erste Koppelelemente und/oder ein oder mehrere zweite Koppelelemente zumindest teilweise von einer magnetischen Abschirmung umgeben sind.
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Die magnetische Abschirmung ist dabei vorzugsweise aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, insbesondere mit einer magnetischen Permeabilität von über 50.000 H m–1 gebildet.
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Im Hinblick auf die Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art wird die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass die Lagervorrichtung eine Lagervorrichtung mit einigen oder allen der oben erläuterten Merkmale ist.
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Es ist hier aus den oben erläuterten Gründen besonders bevorzugt, wenn die magnetischen Koppelmittel der Lagervorrichtung derart eingerichtet sind, dass das resultierende magnetische Fernfeld derart ist, dass es im Bereich eines optischen Elements des Projektionsobjektivs zu weitgehend keiner Magnetostriktion von Material kommt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
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1 schematisch eine mikrolithographischen EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinheit, einem Projektionsobjektiv und einer Lagervorrichtung für einen Wafers in Form eines so genannten Wafer-Stages;
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2 den Wafer-Stage der mikrolithographischen EUV-Projektionsbelichtungsanlage von 1 in vergrößertem Maßstab;
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3 eine Teilansicht eines Wafer-Stages gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Detailansicht einer Befestigungseinheit für den Wafer in Form eines so genannten Wafer-Tables und einer Trageinheit für den Wafer-Table in Form eines so genannten Wafer-Chucks in teilweiser Durchsicht;
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4 eine Teilansicht eines Wafer-Stages gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in teilweiser Durchsicht;
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5 eine Teilansicht eines Wafer-Stages gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in teilweiser Durchsicht;
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6 einen Schnitt durch den Wafer-Table von 5 entlang der dortigen gewinkelten Schnittlinie VI-VI;
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7 eine Teilansicht eines Wafer-Stages gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in teilweiser Durchsicht;
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8 und 9 zeigen ein Verfahren, durch welches eine besonders ebene Verbindung dadurch erhalten wird, dass durch Verbindungskräfte auftretende Verformungen vorgehalten werden.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In 1 ist schematisch eine mikrolithographische EUV-Projektionsbelichtungsanlage 10 gezeigt, welche eine Beleuchtungseinrichtung 12 und ein Projektionsobjektiv 14 umfasst.
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Mit dem Projektionsobjektiv 14 werden reflektierende Strukturen, die auf einer Maske 16 angeordnet sind, auf eine lichtempfindliche Schicht übertragen. Die lichtempfindliche Schicht ist meist ein Photolack und befindet sich auf einem Wafer 18 oder einem anderen Substrat.
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Zur Übertragung der reflektierenden Strukturen der Maske 16 auf die lichtempfindliche Schicht des Wafers 18 wird die Maske 16 mittels der Beleuchtungseinrichtung 12 mit EUV-Strahlung 20 beleuchtet. Die Beleuchtungseinrichtung 12 leuchtet auf der Unterseite der Maske 16 ein stationäres Feld aus und das Projektionsobjektiv 14 erzeugt auf dem Wafer 18 ein verkleinertes Bild der Strukturen, die auf der Maske 16 in diesem stationären Feld ausgeleuchtet werden.
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Die von der Beleuchtungseinrichtung 12 erzeugte EUV-Strahlung 20 wird dabei mittels optischer Elemente in Form von Spiegeln 22 auf den Wafer 18 projiziert. In der stark schematischen Darstellung von 1 sind bei dem Projektionsobjektiv 14 lediglich vier Spiegel 22 und kein Zwischenfokus gezeigt.
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Jeder Spiegel 22 ist mit einer ihm zugeordneten Halteeinrichtung 24 verbunden, die in einem Gehäuse 26 des Projektionsobjektivs 14 angeordnet ist. Die Halteeinrichtungen 24 sind in 1 nur stark schematisch veranschaulicht und können neben der Halterung der Spiegel 22 auch dazu dienen und entsprechend dazu eingerichtet sein, einen jeweiligen Spiegel 22 derart im Raum zu positionieren und zu orientieren, dass die EUV-Strahlung 20 mit der erforderlichen Genauigkeit auf den Wafer 18 trifft. In diesem Fall bilden die Halteeinrichtungen 24 zugleich Justageeinrichtungen für die Spiegel 22.
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Das Projektionsobjektiv 14 ist für den bereits eingangs angesprochenen Scanbetrieb ausgelegt. Hierzu ist die Maske 16 von einem motorisch verfahrbaren Maskenträger 28 gehalten, auf welchen hier jedoch nicht weiter eingegangen wird.
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Der Wafer 18 kann mittels einer beweglichen Lagervorrichtung gegenüber dem Projektionsobjektiv 14 verfahren werden, die nachfolgend als Wafer-Stage bezeichnet wird, wie es allgemein üblich ist, und das Bezugszeichen 30 trägt.
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Der Wafer-Stage 30 umfasst seinerseits eine Befestigungseinheit für den Wafer 18 in Form eines so genannten Wafer-Tables 32, an welchem der Wafer 18 lösbar befestigt ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Wafer 18 in an und für sich bekannter Weise über eine elektrostatische Klemmung lösbar an dem Wafer-Table 32 befestigt, was hier nicht näher erläutert werden muss.
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Darüber hinaus umfasst der Wafer-Stage 30 eine Trageinheit in Form eines so genannten Wafer-Chucks 34, an welchen der Wafer-Table 32 lösbar gekoppelt ist. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen.
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Wie in 2 zu erkennen ist, umfasst der Wafer-Table 32 einen plattenförmigen Körper 36, der eine Vielzahl von Durchgangskanälen 38 aufweist, von denen lediglich einer ein Bezugszeichen trägt. Über die Durchgangskanäle 38 kann Wärme aus dem Wafer-Table 32 abgeführt werden, welche dadurch entsteht, dass der Wafer-Table 32 EUV-Strahlung 20 absorbiert.
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In der Praxis besteht der Wafer-Table 32 insgesamt aus Siliziumcarbid (SiC) oder einem Komposit (SiSiC) aus Silizium (Si) und Siliziumcarbid (SiC). Diese Materialien haben einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Silizium (Si), aus welchem der Wafer 18 gebildet ist, so dass sich der Wafer 18 und der Wafer-Table 32 unter dem Einfluss der EUV-Strahlung 20 gleichmäßig ausdehnen und es bei dem Belichtungsvorgang zu keiner signifikanten Lageänderung des Wafers 18 gegenüber dem Wafer-Table 32 kommt.
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Auf einer dem Wafer 18 zugewandten Auflageseite 40 trägt der Wafer-Table 32 eine Vielzahl von Auflagenoppen 42, die jeweils eine plane Auflagefläche 44 für den Wafer 18 bieten. Solche Auflagenoppen 42 werden, wie eingangs erwähnt, allgemein als ”Burls” bezeichnet, wobei nachfolgen von Auflage-Burls 42 gesprochen wird. In den Figuren ist jeweils nur ein einziger Auflage-Burl 40 mit Bezugszeichen versehen. Die Auflageflächen 44 aller Auflage-Burls 42 jedenfalls liegen in einer gemeinsamen Ebene und genügen höchsten Ebenheitsansprüchen, so dass ein auf den Wafer-Table 30 aufgebrachter Wafer 18 plan auf allen Auflage-Burls 42 gemeinsam aufliegt.
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Auf einer von dem Wafer 18 abliegenden und dem Wafer-Chuck 34 zugewandten Standseite 46 trägt der Körper 36 des Wafer-Tables 32 eine Vielzahl von Standnoppen, mit denen der Wafer-Table 32 auf dem Wafer-Chuck 34 aufliegt und von denen in den Figuren nur eine einzige mit dem Bezugszeichen 48 versehen ist; diese Standnoppen werden nachfolgend als Stand-Burls 48 bezeichnet. Jeder Stand-Burl 48 stellt als Kontaktfläche des Wafer-Tables 32 eine plane Standfläche 50 zur Verfügung. Die Standflächen 50 aller Stand-Burls 48 liegen in einer Ebene, die parallel zur Ebene der Auflageflächen 44 der Auflage-Burls 42 für den Wafer 18 verläuft, und genügen ebenfalls höchsten Ebenheitsansprüchen.
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Mit den Standflächen 50 ruht der Wafer-Table 32 auf einer entsprechend planen Tragfläche 52 des Wafer-Chucks 34, die somit eine Kontaktfläche des Wafer-Chucks 34 bildet. Der Wafer-Chuck 34 kann mittels einer Antriebseinheit 54 gegenüber dem Projektionsobjektiv 14 verfahren werden. Die Antriebseinheit 54 ist lediglich in 1 und dort nur stark schematisch angedeutet und umfasst in an und für sich bekannter Weise Aktuatoren für eine Grob- und eine Feineinstellung der Lage, d. h. der Position und Orientierung, des Wafer-Chucks 34 gegenüber dem Projektionsobjektiv 14.
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Um die Lage des Wafer-Chucks 34 relativ zu dem Projektionsobjektiv 14 bestimmen zu können, führt der Wafer-Chuck 34 ein Sensorsystem 56 mit sich, von dem nur in 1 beispielhaft zwei Sensoren 56a, 56b gezeigt sind. Hierbei kann es sich um z. B. interferometrisch arbeitende Abstandssensoren handeln, die mit dem Gehäuse 26 des Projektionsobjektivs 14 als Bezugsobjekt zusammenarbeiten. Damit die Sensoreinrichtung 56 möglichst nicht unerwünscht beeinflusst wird, ist der Wafer-Chuck 34 aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von nahe Null gefertigt, wie es an und für sich bekannt ist. So ist eine Störung der Sensormessung durch eine Wärmeausdehnung des Wafer-Chucks 34 weitgehend unterbunden.
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Bei einer Bewegung führt der Wafer-Chuck 34 den Wafer-Table 32 und darüber den Wafer 18 mit sich, so dass über den Wafer-Chuck 34 die Lage des Wafers 18 gegenüber dem Projektionsobjektiv 14 eingestellt werden kann.
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Es sind nun Koppelmittel 58 vorhanden, welche den Wafer-Table 32 mittels magnetischer Kräfte lösbar an den Wafer-Chuck 34 koppeln.
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In 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Koppelmittel 58 gezeigt, bei welchem jeder Stand-Burl 48 jeweils einen Hohlraum 60 aufweist.
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Die Hohlräume 60 dienen als Aufnahme für jeweils ein erstes Koppelelement in Form eines Permanentmagneten 52; in jedem Hohlraum 60 ist jeweils ein Permanentmagnet 62 befestigt. Ein mögliches Herstellungsverfahren besteht z. B. darin, den Wafer-Table 32 zunächst aus zwei Segmenten zu fertigen, wobei das waferseitige Segment die Stand-Burls 48 aufweist. In diese können dann von der Standfläche 50 abliegenden Seite her Sacklöcher eingearbeitet werden, in welchen die Permanentmagnete 62 dann festgeklebt, verklemmt oder festgelötet werden können. Anschließend werden die beiden Segmente durch ein Fügeverfahren miteinander verbunden, wie es beispielsweise in Form von ”Anodic Bonding” bekannt ist. Solche Fügeverfahren sind auch bekannt, um den Wafer-Table 32 mit den Kühlkanälen 38 kostengünstig zu fertigen.
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Die Magnete 62 sind so in die Stand-Burls 48 eingesetzt, dass jeweils ein Pol in Richtung auf den Wafer-Chuck 34 weist und die Polung zweier benachbarter Magnete 62 entgegengesetzt ausgerichtet ist. Die Magnete 62 sind vollständig in den Hohlräumen 50 untergebracht, so dass zwischen den Magneten 62 und der Tragfläche 52 des Wafer-Chucks 34 ein Abstand verbleibt, wenn der Wafer-Table 32 auf dem Wafer-Chuck 34 aufliegt.
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Der Wafer-Chuck 34 weist eine Vielzahl von Sackkanälen 64 auf, die sich von der Seite, die von der Tragfläche 52 abliegt und von wo sie von außen zugänglich sind, bis knapp unter dessen Tragfläche 52 erstrecken und so angeordnet sind, dass jeder Sackkanal 64 unterhalb eines Stand-Burls 48 und damit unterhalb eines Permanentmagneten 62 des Wafer-Tables 32 endet, wenn der Wafer-Table 32 entsprechend positioniert ist.
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Die Sackkanäle 64 dienen als Aufnahme für jeweils ein zweites Koppelelement in Form eines Permanentmagneten 66. In jedem Sackkanal 64 ist an dessen Innenende ein solcher Permanentmagnet 66 befestigt und hierzu z. B. wieder festgeklebt, verklemmt oder festgelötet. Die Magnete 66 im Wafer-Chuck 34 sind derart ausgerichtet, dass ihre Polung komplementär zu dem zugehörigen Magneten 62 im Wafer-Table 32 ist, so dass sich zwei gegenüberliegende Magnete 62 und 66 anziehen und der Wafer-Table 32 an den Wafer-Chuck 34 gekoppelt ist, wenn die Standflächen 50 der Stand-Burls 48 des Wafer-Tables 32 auf der Tragfläche 52 des Wafer-Chucks 34 aufliegen. Der Abstand der Permanentmagnete 66 zur Tragfläche 52 des Wafer-Chucks 32 beträgt nur wenige mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 5 mm.
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In der Praxis konnten mit Permanentmagneten 62, 66 aus der Sm-Co-Gruppe oder der Nd-Fe-B-Gruppe gute Koppelergebnisse erzielt werden.
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Jeweils zwei Magnete 62 und 66 bilden somit ein magnetisches Koppelpaar. Die verwendeten Magnete 62 und 66 sind dabei so aufeinander abgestimmt und ausgelegt, dass zum einen eine feste Kopplung des Wafer-Tables 32 an den Wafer-Chuck 34 gewährleistet ist, zum anderen jedoch das magnetische Fernfeld so ist, dass es weitgehend keinen störenden Einfluss am Ort der Spiegel 22 gibt, welcher deren Lage im Raum verändern könnte, wenn dort magnetostriktive Materialien, beispielsweise bei den Halteeinrichtungen 24, verbaut sind. Die Verringerung des magnetischen Fernfeldes wird insbesondere durch die alternierende Polung der zusammenarbeitenden Magnete 62 und 66 bewirkt.
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Durch die erläuterte Anordnung der Magnete 62 und 66 bleiben außerdem die Standflächen 50 des Wafer-Tables 32 und die Tragfläche 52 des Wafer-Chucks 34 ohne Störung erhalten, so dass diese bei der Fertigung der Komponenten nach bekannten Verfahren und mit der geforderten Genauigkeit erzeugt werden können.
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Neben der erläuterten Möglichkeit, jeden Stand-Burl 48 mit Magneten 62 zu versehen und an entsprechenden Positionen gegenpolige Magnets 66 anzubringen, kann bei einer Abwandlung auch nur bei einer Teilmenge der Stand-Burls 48 Magnete 62 vorgesehen sein, die mit einer entsprechenden Anzahl zugehöriger Gegenmagnete 66 zusammenarbeiten.
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In 4 ist eine Abwandlung der Koppelmittel 58 gezeigt. Dort sind die Magnete 62 des Wafer-Tables 32 nicht in Hohlräumen der Stand-Burls 48 angeordnet, sondern sind seitlich neben diesen befestigt, wobei sie dort beispielsweise angeklebt oder angelötet sind.
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Die Sackkanäle 64 mit den Magneten 66 im Wafer-Chuck 34 sind lediglich in ihrer Position verändert, so dass jeweils die Magnets 62 und 66 eines Koppelpaares einander gegenüber liegen.
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Statt den in 5 zu erkennenden zwei Magneten 62 können auch mehrere Magnets in Umfangsrichtung verteilt neben einem Stand-Burl 48 befestigt sein. Vorzugsweise ist dann eine geradzahlige Anzahl an Magneten 62 an einem Stand-Burl 48 vorgesehen, so dass die Polung der Magnete 62 gleichmäßig alternierend ausgerichtet sein kann.
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Eine nochmals alternative Ausbildung der Koppelmittel 58 zeigt 5. Dort sind segmentierte Ringmagnete 68 vorhanden, welche sich jeweils um den Umfang der Stand-Burls 48 des Wafer-Tables 32 herum erstrecken, wie es in 6 veranschaulicht ist.
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Um die Wirkung des magnetischen Fernfeldes auf das Projektionsobjektiv 14 weiter zu vermindern, können die Magnete 62 und 66 auch zusätzlich abgeschirmt werden, wie es bei dem Ausführungsbeispiel nach 7 veranschaulicht ist. Dort sind die Magnete 62 und 66 jeweils derart teilweise von einer magnetischen Abschirmung 70 bzw. 72 umgeben, dass nur nach die aufeinander zu weisenden Außenflächen zweier zusammenwirkender Magneten 62 und 66 freiliegen, so dass die Magnetkopplung sichergestellt ist.
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Als Materialien für die Abschirmungen 70 und 72 kommen Materialien mit hoher magnetischer Permeabilität μ in Betracht, insbesondere Materialien mit einer magnetischen Permeabilität μ von über 50.000 H m–1. Ein bekannter Vertreter eines solchen Materials ist eine unter der Bezeichnung Mu-Metall verbreitete Nickel-Eisen-Legierung aus 81% Nickel und 19% Eisen. Es gibt jedoch auch andere unter diesem Begriff geläufige und geeignete Legierungen, beispielsweise eine Legierung aus 80% Nickel, 16% Eisen und 4% Kobalt.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen arbeiten jeweils ein Magnet 62 des Wafer-Tables 32 als erstes Koppelelement und ein Magnet 66 des Wafer-Chucks 34 als zweites Koppelelement zusammen, die ein magnetisches Koppelpaar 62, 66 bilden. Bei nicht eigens gezeigten Abwandlungen kann bei jedem magnetischen Koppelpaar 62, 66 auch jeweils nur das erste Koppelelement am Wafer-Table oder das zweite Koppelelement am Wafer-Chuck ein Permanentmagnet sein, während des zweite Koppelelement am Wafer-Chuck bzw. des erste Koppelelement am Wafer-Table durch ein Gegenelement mit magnetischen Eigenschaften, jedoch nicht durch einen Permanentmagneten gebildet ist.
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Bei einer weiteren nicht eigens gezeigten Abwandlung sind die ersten und zweiten Koppelelemente 62 bzw. 66, seien es Permanentmagnete oder magnetische Gegenelemente, jeweils von einem gasdichten Materialmantel umgeben, der ein Ausgasen aus den Koppelelementen 62, 66 verhindert und zudem eine Diffusion von Wasserstoff in die Koppelelemente 62 bzw. 66 hinein unterbindet.
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Die bei der Kopplung wirkenden Magnetkräfte können lokal zu einer Deformation des Wafer-Tables 32 und des Wafer-Chucks 34 führen. Wenn die Standflächen 50 des Wafer-Tables 32 und die Tragfläche 52 des Wafer-Chucks 34 mit bekannten Verfahren so gefertigt werden, dass bei der Fertigung keine Koppelkräfte wirken, werden zwar Oberflächen erhalten, die ohne Kopplung den extrem hohen Ebenheitsanforderungen genügen. Sei der Kopplung des Wafer-Tables 32 an den Wafer-Chuck 34 können sich die Kontaktflächen 50, 52 dann jedoch verformen, was sich auf den gesamten Wafer-Table 32 und über diesen auch auf die Oberfläche des Wafers 18 auswirken kann.
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Dieser Effekt ist in 8 anhand des Ausführungsbeispiels nach 4 veranschaulicht, wo links (8A) zunächst der Wafer-Table 32 und der Wafer-Chuck 34 ohne Magnete 62 und 66 gezeigt ist. Nach deren Anbringen, in 8B zu erkennen, sind die Standflächen 50 des Wafer-Tables 32 konkav deformiert und auch die Tragfläche 52 weist in Bereichen 74 zwischen den Magneten 66 konkave Einwölbungen auf.
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Diese durch die Magnetkräfte bedingten Deformationen der Kontaktflächen 50 und 52 des Wafer-Tables 32 und des Wafer-Chucks 34 können jedoch vorab in Kenntnis der anzubringenden Magnete 62 und 66 mit der finite Elemente Methode berechnet werden. Dem kann bei der Fertigung sowohl des Wafer-Tables 32 als auch des Wafer-Chucks 34 Rechnung getragen werden, indem die Standflächen 50 der Stand-Burls 48 und die Bereiche 74 der Tragfläche 52 des Wafer-Chucks 34 gezielt derart bearbeitet werden, dass Sie eine zu den zu erwarteten Deformationen inverse Geometrie oder Außenkontur aufweisen. Hierzu können beispielsweise bekannte Verfahren wie IBF (”Ion Beam Figuring”) oder CCP (”Computer Controlled Polishing”) angewendet werden.
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Im vorliegend illustrierten Fall bedeutet dies z. B., dass die Standflächen 50 des Wafer-Tables 32 und die zugehörigen Bereiche 74 der Tragfläche 52 des Wafer-Chucks 34 so bearbeitet werden, dass sie ohne vorhandene Magnete 62, 66 in dem Maße konvex ausgebildet sind (vgl. 9A), dass das Anbringen der Magnete 62, 66 und die Kopplung dazu führt, dass die fraglichen Flächen 50, 52 plan ausgebildet sind (vgl. 9).
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Bei einer hier nicht gezeigten Abwandlung kann bei der Herstellung entweder des Wafer-Tables 32 oder des Wafer-Chucks 34 das Material, aus dem der Wafer-Table 32 oder der Wafer-Chuck 34 gebildet ist, mit ferromagnetischen Partikeln, wie beispielsweise Eisen, oder Magnetpulver versetzt werden, die dann homogen in dem Wafer-Table 32 oder dem Wafer-Chuck 34 verteilt sind. Vorzugsweise erfolgt dies bei dem Wafer-Table 32. Der Wafer-Chuck 34 trägt dann in der oben beschriebenen Weise Permanentmagnete 66, welche die magnetische Kopplung zwischen Wafer-Table 32 und Wafer-Chuck 34 bewirken, wenn der Wafer-Table 32 mit seinen Standflächen 50 auf der Tragfläche 52 des Wafer-Chucks 34 aufliegt.
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Zudem können von außen magnetische Felder angelegt werden, welche die Kopplung von Wafer-Table 32 und Wafer-Check 34 sicherstellen.
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Anstelle in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 10, wie sie oben erläutert wurde, kann ein Wafer-Stage 30 gemäß den oben erläuterten Ausführungsbeispielen auch in einer mit UV-Strahlung arbeitenden UV-Projektionsbelichtungsanlage verwendet werden, bei der als optische Elemente keine Spiegel, sondern Linsen vorhanden sind, wie es eingangs erläutert wurde. Auch dort ist ein geringes magnetisches Fernfeld durch die Koppelmittel 58 wünschenswert, da auch zur Einfassung und Befestigung von Linsen meist magnetostriktive Materialien verbaut werden, die sonst unerwünschte magnetische Einflüsse erfahren könnten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2004/0052031 A1 [0011, 0016, 0017]
