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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung für ein Substrat,
z. B. einen Wafer. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Substrathandhabungsvorrichtung
zur Verwendung in einem lithographischen Projektionsapparat, mit:
einem
Beleuchtungssystem zur Lieferung eines Projektions-Beleuchtungsstrahls;
einem
Maskentisch mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske;
einem
Substrattisch mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrates;
einem
Projektionssystem zur Abbildung eines beleuchteten Abschnittes der
Maske auf einem Zielabschnitt des Substrates;
einem Vor-Ausrichter
zur Durchführung
einer anfänglichen
Ausrichtung eines Substrates; und
einem Substrathandhaber zum Übertragen
eines Substrates von dem Vor-Ausrichter
auf den Substrattisch.
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Aus
Gründen
der Einfachheit sei das Projektionssystem nachfolgend als "Linse" bezeichnet; dieser
Ausdruck soll jedoch breit als verschiedene Arten von Projektionssystemen
umfassend interpretiert werden, einschließlich beispielsweise Brechungsoptiken,
Reflektionsoptiken, katadioptrische Systemen und Ladungspartikeloptiken.
Das Beleuchtungssystem kann auch Elemente beinhalten, welche nach
einem der Prinzipien zum Richten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahles
arbeiten und solche Elemente können
nachfolgend zusammenfassend oder einzeln für sich als Linse" bezeichnet werden.
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Ein
lithographischer Projektionsapparat kann beispielsweise bei der
Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) verwendet werden.
In so einem Fall kann die Maske (Strichplatte) ein Schaltkreismuster
entsprechend einer einzelnen Schicht des IC beinhalten und dieses
Muster kann auf einen Belichtungsbereich (Form) auf einem Substrat
(Siliziumwafer) abgebildet werden, der mit einer Schicht eines fotoempfindlichen
Materials (Resist) beschichtet worden ist. Allgemein kann ein einzelner
Wafer ein ganzes Netzwerk an benachbarten Formen enthalten, welche
aufeinander folgend, je einer pro Zeitpunkt, über die Strichplatte beleuchtet
werden. Bei einem Typ von lithographischem Projektionsapparat wird jede
Form durch Belichten des gesam ten Strichplattenmusters auf die Form
in einem Durchgang beleuchtet; so ein Apparat wird allgemein als
Waferstepper bezeichnet. Bei einem anderen Apparat – der allgemein
als Step- und Scan-Apparat bezeichnet wird – wird jede Form durch fortschreitendes
Abtasten des Strichplattenmusters unter dem Projektionsstrahl in
einer gegebenen Referenzrichtung (der "Abtast"-Richtung) beleuchtet, während synchron
der Substrattisch (Wafertisch) parallel oder antiparallel zu dieser
Richtung bewegt wird; da allgemein das Projektionssystem einen Vergrößerungsfaktor
M (üblicherweise < 1) hat, beträgt die Geschwindigkeit
V, mit der der Wafertisch bewegt wird, einen Faktor M mal derjenigen,
mit der der Maskentisch (Strichplattentisch) bewegt wird. Mehr Informationen
bezüglich lithographischen
Vorrichtungen gemäß der hier
folgenden Beschreibung lassen sich beispielsweise der internationalen
Patentanmeldung WO97/33205 entnehmen.
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Bis
vor sehr kurzer Zeit enthielt ein lithographischer Apparat einen
einzelnen Maskentisch und einen einzelnen Substrattisch. Es werden
jedoch nun Maschinen verfügbar,
in denen es wenigstens zwei unabhängig voneinander bewegbare
Substrattische gibt; vergleiche beispielsweise den Mehrstufenapparat,
wie er in den internationalen Patentanmeldungen WO98/28665 und WO98/40791
beschrieben ist. Das grundlegende Betriebsprinzip hinter solchen
Mehrfachstufenapparaten ist, dass, während ein erster Substrattisch
in einer Belichtungsposition unterhalb des Projektionssystems zur
Belichtung eines ersten Substrates auf diesem Tisch ist, ein zweiter
Substrattisch in eine Beladeposition laufen kann, ein vorher belichtetes
Substrat entladen kann, ein neues Substrat aufnehmen kann, gewisse
Anfangsmessungen an dem neuen Substrat durchführen kann und dann bereit zur Übertragung
des neuen Substrates in die Belichtungsposition unter dem Projektionssystem
stehen kann, sobald die Belichtung des ersten Substrates abgeschlossen
ist; der Zyklus wiederholt sich dann. Auf diese Weise ist es möglich, den
Durchsatz der Maschine erheblich zu erhöhen, was wiederum für die Betriebskosten
der Maschine günstig
ist. Es sei festzuhalten, dass das gleiche Prinzip mit nur einem
Substrattisch verwendbar ist, der zwischen Belichtungs- und Messpositionen
bewegt wird.
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Bei
einem bekannten Lithographieapparat können Substrate zur Belichtung – beispielsweise Wafer – zunächst von
einem Waferträger
oder einer Prozessspur in ein Vor-Ausrichtungsmodul geladen werden,
um die Substrate für
die Belichtung vorzubereiten. Einer der wichtigsten Aspekte einer
solchen Vorbereitung ist ein Vor-Ausrichtungsschritt.
In diesem Schritt wird der Wafer auf einem Vor-Ausrichtungsdrehteller
angeordnet und seine Kante wird durch Drehung entlang eines Kantensensors überprüft, der
beispielsweise einen optischen oder kapazitiven Sensor aufweisen
kann. Dies ermöglicht
das automatische Anordnen der Kerbe oder flachen Kante des Wafers
und erlaubt auch, dass die Exzentrizität des Wafers auf dem Drehtisch
gemessen wird. Auf diese Weise:
- – kann die
Kerbe oder flache Kante automatisch ausgerichtet werden, wie gewünscht, bevor
der Wafer auf den Substrattisch übertragen
wird;
- – kann
bestimmt werden, ob die Exzentrizität des Wafers einen Schwellenwert übersteigt,
der bei einer Übertragung
auf den Substrattisch bewirken würde,
dass der Wafer aus dem Greifbereich eines Ausrichtungsmodules fallen
würde,
welches am Substrattisch verwendet wird. Wenn dies der Fall ist,
kann der Wafer auf dem Drehtisch zunächst um einen vorberechneten
Betrag verschoben werden, um ihn innerhalb des Schwellenwertes zu
bringen.
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Sobald
diese Schritte durchgeführt
worden sind, kann ein Substrathandhaber den Wafer von dem Drehtisch
entfernen und ihn auf dem Wafertisch mit einer Präzision anordnen,
welche das Greifen des Wafers durch das Ausrichtungsmodul erlaubt.
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Die
vorliegenden Erfinder haben jedoch festgehalten, dass die verschiedenen
Aktivitäten
des Vor-Ausrichters eine Quelle unerwünschter Vibrationen sind, welche Überlagerungsfehler
auslösen
können,
wenn Vor-Ausrichtungsschritte durchgeführt werden, während ein
anderer Wafer belichtet wird. Es ist unerwünscht, eine Vor-Ausrichtung nicht gleichzeitig
mit Belichtungen durchführen
zu können, da
dies den Durchsatz verringert. Wenn weiterhin der Vor-Ausrichter
mechanisch von dem Wafertisch isoliert wird, um eine Vibrationsübertragung
zu verhindern, sind die Relativlagen nicht mehr mit einer ausreichenden
Genauigkeit sicher, um es dem Substrathandhaber zu erlauben, den
Wafer mit der notwendigen Präzision
auf den Wafertisch zu übertragen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Substrathandhaber
bereit zu stellen, der in der Lage ist, Substrate von einem Vor-Ausrichter
auf einen Substrattisch in einem lithographischen Projektionsapparat
zu übertragen,
wobei die Übertragung von
Vibrationen auf den Substrattisch vermieden sind, wenn Vor-Ausrichtungsschritte
an dem Substrat gleichzeitig mit der Belichtung eines anderen Substrates
durchgeführt
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein lithographischer Projektionsapparat geschaffen,
mit:
einem Beleuchtungssystem zur Lieferung eines Projektions-Beleuchtungsstrahls;
einem
Maskentisch mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske;
einem
Substrattisch mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrates;
einem
Projektionssystem zur Abbildung eines beleuchteten Abschnittes der
Maske auf einen Zielabschnitt des Substrats;
einem Vor-Ausrichter
zur Durchführung
einer anfänglichen
Ausrichtung eines Substrates; und
einem Substrathandhaber zum Übertragen
eines Substrates von dem Vor-Ausrichter
auf einen Substrattisch;
dadurch gekennzeichnet, dass:
der
Vor-Ausrichter mechanisch von dem Substrattisch getrennt ist; und
dadurch, dass
eine Verbindungsvorrichtung wahlweise den Substrathandhaber
mit dem Substrattisch in einer bekannten Relativposition verbindet.
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Da
der Vor-Ausrichter der vorliegenden Erfindung mechanisch von dem
Substrattisch getrennt ist, der das Substrat während des Belichtungsvorganges
trägt,
werden Vibrationen, die von den Vor-Ausrichtungsschritten verursacht
werden, wäh rend
der Belichtung nicht auf das Substrat übertragen. Um eine Positionsgenauigkeit
bei der Übertragung
von Substraten zu haben, verbindet der Substrathandhaber den Substrattisch,
um seine Position relativ hierzu zu definieren und überträgt nur dann das
Substrat in den Substrathalter. Der Substrathandhaber kann eine
festgelegte Position relativ zu dem Vor-Ausrichter haben oder kann
mechanisch von diesem getrennt sein und mit ihm verbunden werden,
um das Substrat aufzunehmen. Eine Verbindung mit dem Vor-Ausrichter
stellt sicher, dass, selbst wenn der Substrathandhaber von dem Vor-Ausrichter
getrennt ist, er in einer bekannten, z. B. vorbestimmten Position
relativ zu dem Vor-Ausrichter ist, wenn das Substrat aufgenommen
wird, so dass es in dem Substrathandhaber in einer bekannten Position gehalten
wird. Auf ähnliche
Weise, wenn der Substrathandhaber mit dem Substrattisch verbunden
ist, ist seine Relativposition bekannt und die Positionsgenauigkeit
des Substrates, wenn es in dem Vor-Ausrichter ist, wird bei der Übertragung
bewahrt. Wenn der Substrathandhaber sowohl mit dem Substrattisch
als auch dem Vor-Ausrichter verbunden ist, ist seine Relativposition
relativ zu dem Vor-Ausrichter bekannt, wenn das Substrat von dem
Vor-Ausrichter aufgenommen wird und seine Relativposition relativ zu
dem Substrattisch ist bekannt, wenn das Substrat abgelegt wird,
so dass die Genauigkeit der Vor-Ausrichtung während der Übertragung beibehalten wird.
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Wenn
in bevorzugten Ausführungsformen der
Substrathandhaber sich dem Vor-Ausrichter
oder dem Substrattisch annähert,
sind ihre Relativpositionen nur grob bekannt. Sobald der Substrathandhaber
einen Anfangskontakt mit dem Vor-Ausrichter oder dem Substrattisch
gemacht hat, bringt ein automatischer Kupplungsmechanismus die beiden
in einer bestimmten körperlichen
Beziehung zusammen. Dies kann erreicht werden unter Verwendung eines Wirkelementes
an dem Substrathandhaber, welches lose mit dem Substrathandhaber
verbunden ist. Das Wirkelement trägt die Hälfte einer Kupplung, welche mit
entsprechenden Hälften
an dem Vor-Ausrichter und dem Substrattisch zusammenpasst. Die beiden Hälften der
Kupplung werden mechanisch vorgespannt, um beim Kuppeln die korrekte
Position zu erreichen, ohne die Notwendigkeit, dass der Substrathandhaber
insgesamt genau gegenüber
dem Substrattisch ausgerichtet wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer Vorrichtung unter Verwendung eines lithographischen
Projektionsapparates geschaffen mit:
einem Beleuchtungssystem
zur Lieferung eines Projektions-Beleuchtungsstrahls;
einem
Maskentisch mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske;
einem
Substrattisch mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrates;
einem
Projektionssystem zum Abbilden eines beleuchteten Abschnittes der
Maske auf einen Zielabschnitt auf dem Substrat; und
einem Vor-Ausrichter
zur Durchführung
einer anfänglichen
Ausrichtung eines Substrats, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen
einer Maske, welche ein Muster trägt, für den Maskentisch;
Bereitstellen
eines Substrats mit einer bestrahlungsempfindlichen Schicht an den
Vor-Ausrichter und Vorbereiten hiervon für eine Belichtung;
Übertragen
des Substrates von dem Vor-Ausrichter auf den Substrattisch unter
Verwendung eines Substrathandhabers; und
Abbilden der beleuchteten
Abschnitte auf der Maske auf die Zielabschnitte des Substrats,
dadurch
gekennzeichnet, dass:
der Schritt des Übertragens des Substrates von
dem Vor-Ausrichter die folgenden Unterschritte aufweist:
Aufnehmen
des Substrates von dem Vor-Ausrichter;
Verbinden des Substrathandhabers
mit dem Substrattisch;
Anordnen des Substrates in dem Substrathalter
des Substrattisches.
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Bei
einem Herstellungsverfahren unter Verwendung eines lithographischen
Projektionsapparates gemäß der Erfindung
wird ein Muster in einer Maske auf ein Substrat abgebildet, welches
wenigstens teilweise mit einer Schicht eines energieempfindlichen
Materials (Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann
das Substrat verschiedene Verfahrensvorgänge durchlaufen, beispielsweise Grundieren,
Beschichten mit Resist und Vorbacken. Nach der Belichtung kann das
Substrat anderen Verfahrensabläufen
unterworfen werden, beispielsweise das Backen nach der Belichtung
(PEB), das Entwickeln, das Ausbacken und eine Messung/Prüfung der
abgebildeten Merkmale. Diese Reihe von Verfahrensabläufen wird
als Basis zur Musterung einer individuellen Schicht einer Vorrichtung,
z. B. eines IC verwendet. Eine derartig gemusterte Schicht kann dann
verschiedene Verfahrensläufe
durchlaufen, beispielsweise Ätzen,
Ionenimplantation (Dotierung), Metallisierung, Oxidation, chemo-mechanisches
Polieren etc., welche alle dafür
vorgesehen sind, eine individuelle Schicht fertig zu stellen. Wenn
mehrere Schichten notwendig sind, wird der gesamte Ablauf oder eine
Abwandlung hiervon für
jede neue Schicht wiederholt. Schließlich ist eine Reihe von Vorrichtungen
(Formen) auf dem Substrat (Wafer) vorhanden. Dieses Vorrichtungen
werden dann voneinander durch eine Technik getrennt, welche Dicen
oder Sägen
genannt wird, wonach die einzelnen Vorrichtungen auf einem Träger angeordnet
werden können, mit
Kontaktstiften verbunden werden etc. Weitere Informationen betreffend
diese Abläufe
können
beispielsweise aus dem Buch "Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", dritte Ausgabe,
von Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4
erhalten werden.
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Obgleich
konkreter Bezug in diesem Text auf die Verwendung des Apparats gemäß der Erfindung bei
der Herstellung von ICs gemacht wird, sei ausdrücklich festgehalten, dass so
ein Apparat andere mögliche
Anwendungen hat. Beispielsweise kann er bei der Herstellung von
integrierten optischen Systemen, Führungs- und Erkennungsmustern
für Magnetic-Domain-Speicher,
Flüssigkristallanzeigeschirme, Dünnfilm-Magnetköpfe etc.
verwendet werden. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass im Zusammenhang
derartiger anderer Anwendungsfälle
jegliche Verwendung der Begriffe "Strichplatte", "Wafer" oder "Form" in diesem Text als
ersetzbar durch die allgemeineren Begriffe "Maske", "Substrat" und "Belichtungsbereich" verstanden werden
kann.
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In
der vorliegenden Beschreibung werden die Begriffe "Beleuchtung" und "Strahl" verwendet, um alle
Arten von elektromagnetischer Strahlung oder Partikel fluss zu umfassen,
einschließlich,
jedoch nicht ausschließlich,
ultraviolette Strahlung (z. B. bei einer Wellenlänge von 365 nm, 248 nm, 193 nm,
157 nm oder 126 nm), extreme ultraviolette Strahlung (EUV), Röntgenstrahlen,
Elektronen und Ionen. Weiterhin wird die Erfindung als ein Referenzsystem
von senkrechten X-, Y- und Z-Richtungen enthaltend
beschrieben und eine Drehung um eine Achse parallel zu der I-Richtung
wird mit Ri bezeichnet. Solange nicht der Zusammenhang anders erfordert,
soll der Begriff "vertikal" (Z), der nachfolgend verwendet
wird, die Richtung senkrecht zu dem Substrat oder zur Maskenoberfläche bezeichnen
und nicht irgendeine bestimmte Ausrichtung des Apparats.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf exemplarische
Ausführungsformen und
die beigefügte
schematische Zeichnung beschrieben, in der:
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1 einen
lithographischen Projektionsapparat gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 einen
Vor-Ausrichter und einen Substrathandhaber der ersten Ausführungsform
zeigt;
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3 den
Vor-Ausrichter und Substrathandhaber der ersten Ausführungsform
zeigt, wobei ein Wafer auf dem Vor-Ausrichter angeordnet ist;
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4 den
Vor-Ausrichter und Substrathandhaber der ersten Ausführungsform
zeigt mit einem Wafer auf dem Substrathandhaber, der ausgefahren ist;
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5A bis 5C einen
Vor-Ausrichter und einen Substrathandhaber der zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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6A und 6B den
Substrathandhaber und einen Wafertisch der zweiten Ausführungsform der
Erfindung zeigen;
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7 einen
Kupplungsmechanismus einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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8 den
Kupplungsmechanis der dritten Ausführungsform zeigt, wenn der
Substrathandhaber in einem leichten Winkel zu dem Vor-Ausrichter
steht; und
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9 den
Kupplungsmechanismus der dritten Ausführungsform zeigt, wobei das
Wirkelement korrekt zu dem Vor-Ausrichter ausgerichtet ist.
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In
der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.
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Ausführungsform 1
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1 zeigt
schematisch einen lithographischen Projektionsapparat gemäß der Erfindung.
Der Apparat weist auf:
- – ein Beleuchtungssystem LA,
Ex, IN, CO zur Lieferung eines Projektions-Beleuchtungsstrahls PB (z. B. UV oder
EUV-Strahlung, Elektronen oder Ionen);
- – einen
Maskentisch MT mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske MA
(z. B. einer Strichplatte), der mit einer ersten Positioniervorrichtung zum
genauen Positionieren der Maske bezüglich einem Gegenstand PL verbunden
ist;
- – einen
Substrattisch (Wafertisch) WT mit einem Substrathalter zum Halten
eines Substrats W (z. B. einem resistbeschichtetem Siliziumwafer)
und der mit einer zweiten Positioniervorrichtung verbunden ist,
um das Substrat genau bezüglich
dem Gegenstand PL zu positionieren;
- – ein
Projektionssystem ("Linse") PL (z. B. ein brechendes
oder katadioptrisches System, eine Spiegelgruppe oder eine Reihe
von Feldreflektoren) zur Abbildung eines beleuchteten Abschnittes
auf einen Belichtungsbereich C (Form) eines Substrats W, das im
Substrattisch WT gehalten ist.
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Wie
hier dargestellt, ist der Apparat vom Durchlässigkeitstyp (d. h. hat eine
durchlässige
Maske). Er kann jedoch allgemein auch beispielsweise von einem Reflektionstyp
sein.
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Das
Beleuchtungssystem weist eine Quelle LA (z. B. eine Hg-Lampe, einen
Excimerlaser, einen Wellenformer um den Pfad eines Elektronenstrahls
in einem Speicherring oder einem Synchrotron herum, eine Laserplasmaquelle
oder eine Elektronen- oder Ionenstrahlquelle) auf, welche einen
Beleuchtungsstrahl erzeugt, sowie ein Beleuchtungssystem. Der Strahl
wird durch verschiedene optische Bauteile geführt, die in dem Beleuchtungssystem
vorhanden sind – z.
B. eine Strahlformeroptik Ex, einen Integrator IN und einen Kondensor
CO – so
dass der sich ergebende Strahl PB eine gewünschte Form und Intensitätsverteilung
im Querschnitt hat.
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Der
Strahl PB durchschneidet nachfolgend die Maske MA, welche in dem
Maskenhalter auf dem Maskentisch MT gehalten ist. Nach dem Durchlauf durch
die Maske MA läuft
der Strahl PB durch die Linse PL, welche den Strahl PB auf einen
Belichtungsbereich C des Substrats W fokusiert. Mit der Hilfe einer
interferometrischen Verschiebungs- und Messvorrichtung IF kann der
Substrattisch WT durch die zweite Positioniervorrichtung genau bewegt
werden, beispielsweise so, dass unterschiedliche Belichtungsbereiche
C in dem Pfad des Strahls PB ausgerichtet werden. Auf ähnliche
Weise kann die erste Positioniervorrichtung verwendet werden, die
Maske MA bezüglich
des Pfads des Strahls PB genau zu positionieren, z. B. nach der
mechanischen Entnahme der Maske MA aus einem Maskenvorrat. Allgemein wird
die Bewegung des Maskentisches MT und Substrattisches WT unter Zuhilfenahme
eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines kurzhubigen
Moduls (Feinpositionierung) realisiert, welche in 1 nicht
näher dargestellt
sind. Im Fall eines Wafersteppers (im Gegensatz zu einem Step- und Scan-Apparat)
kann der Maskentisch MT nur mit der kurzhubigen Positioniervorrichtung
verbunden sein oder er kann einfach festgelegt sein.
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Der
dargestellte Apparat kann in zwei unterschiedlichen Moden angewendet
werden:
- 1. In einem Schritt- und Zurück-Modus
(Step) wird der Maskentisch MT im wesentlichen ortsfest gehalten
und ein gesamtes Maskenbild in einem Durchgang (d. h. einem einzigen "Blitz") auf einen Belichtungsbereich
C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung
verschoben, so dass ein anderer Belichtungsbereich C durch den Strahl
PB beleuchtet werden kann.
- 2. In dem Step- und Scan-Modus (Scan) findet im wesentlichen
das gleiche Szenario statt, mit der Ausnahme, dass ein gegebener
Belichtungsbereich C nicht in einem einzelnen "Blitz" belichtet wird. Anstelle hiervon wird
der Maskentisch MT in eine gegebene Richtung bewegt (die sogenannte "Abtastrichtung", z. B. Y-Richtung),
und zwar mit einer Geschwindigkeit v, so dass der Projektionsstrahl
PB veranlasst wird, über
ein Maskenbild zu streichen; gleichzeitig wird der Substrattisch
WT in die gleiche oder eine entgegengesetzte Richtung mit einer
Geschwindigkeit V = Mv bewegt, wobei M die Vergrößerung der Linse PL ist (typischerweise
ist M = 1/4 oder 1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Belichtungsbereich
C belichtet werden, ohne dass Abstriche an der Auflösung gemacht
werden müssen.
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2 zeigt
eine Vor-Ausrichtungseinheit 1 mit einem Vor-Ausrichter 2 und
eine Waferhandhabungskomponente. Nachdem ein Wafer von einem Waferträger oder
einer Prozessspur auf den Vor-Ausrichter 2 übertragen
worden ist, beginnt der Vor-Ausrichtungsprozess.
Das Vor-Ausrichten kann das Erkennen einer Waferkante, z. B. unter
Verwendung eines optischen Sensors, ein Zentrieren des Wafers und
eine Temperaturkonditionierung beinhalten. Der Vor-Ausrichtungsprozess
und der Vor-Ausrichter werden
z. B. näher
in der gleichzeitig angemeldeten Anmeldung mit dem Titel "Lithographic Projection
Apparatus" (Anmelderaktenzeichen
P-0135.010) beschrieben.
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Sobald
die Vor-Ausrichtung abgeschlossen ist, wird der Wafer auf einen
Wafertisch WT durch einen Laderoboter 3 (der "Substrathandhaber") übertragen.
Der Laderoboter 3 ist mit einem unabhängigen und separaten Bewegungsbahnsicherheitssystem
ausgestattet, um Waferbruch zu vermeiden. Während des Betriebs des Laderoboters 3 wird
die gemessene Absolutposition und ermittelte Geschwindigkeit des
Laderoboters 3 mit einer zulässigen Position und Geschwindigkeit
verglichen. Gegenmaßnahmen
können
für den
Fall ergriffen werden, dass eine Abweichung vorliegt. Die Position
des Wafers auf dem Vor-Ausrichter 2 ist mit hoher Genauigkeit
bekannt und er muss auf dem Wafertisch WT mit der notwendigen Genauigkeit
angeordnet werden, d.h. innerhalb des Erfassungsbereiches des Ausrichtungssystems,
das am Wafertisch WT verwendet wird. Hierzu ist der Laderoboter 3 mit
einer Anschlusseinheit 31 (der "Verbindungsvorrichtung" ausgestattet, welche
mit dem Vor-Ausrichter 2 beim Aufnehmen des Wafers W und
mit dem Wafertisch WT bei dessen Ablage ankuppelt. Die Anschlusseinheit 31 kann
vom kinematischen Kugel/Ausnehmungs-Kupplungstyp mit der Kugel an
der Anschlusseinheit 31 und Ausnehmungen an dem Vor-Ausrichter 2 und
dem Wafertisch WT sein. Bevorzugt verbindet die Anschlusseinheit 31 den Vor-Ausrichter 2 und
den Wafertisch WT an zwei voneinander beabstandeten Positionen.
Aus Sicherheitsgründen
ist der drehende Teil des Laderoboters 3 mit einer Lichtabschirmung 32 versehen,
um zu verhindern, dass jegliches Streulicht von der Belichtungsposition
zu der Vor-Ausrichtungseinheit 1 oder der
Prozessspur hin austritt.
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Nach
der vollständigen
Belichtung überträgt ein Entladeroboter 4 den
Wafer W von dem Wafertisch WT in eine Entladestation 5.
Der Entladeroboter 4 kann ähnlich zu dem Laderoboter 3 aufgebaut
sein, muss jedoch nicht derart hohe Genauigkeitsanforderungen erfüllen. Der
Wafer W wird von der Entladestation 5, welche auch als
Gestell bezeichnet wird, auf den Waferträger 6 oder die Prozessspur
entnommen. Der Entladeroboter 4 kann auch verwendet werden,
um Wafer vom Vor-Ausrichter 2 auf den Wafertisch WT zu
laden. Umgekehrt kann der Laderoboter 3 auch verwendet
werden, Wafer von dem Wafertisch WT auf die Entladestation 5 oder
den Waferträger 6 zu übertragen.
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Die
Vor-Ausrichtungseinheit 1 kann weiterhin mit einem Trägerhandhaber 61 versehen
sein, der die Verwendung unterschiedlicher Waferträgertypen ermöglicht,
beispielsweise Träger
für 200-mm-
und 300-mm-Kassetten. Die Trägerhandhaber 61 können entweder
auf der linken oder rechten Seite des lithographischen Projektionsapparates
ausgelegt sein und somit für
Annahme und (falls gewünscht)
Verriegeln des Waferträgers 6,
Inspektion und Markierung des Waferträgers 6 und (falls
gewünscht) Öffnen des Trägers 6 und
Entnahme von Wafern. Die Trägerhandhabe 61 kann
verwendet werden, zurückgewiesene
Wafer oder Wafer, welche eine weitere Verarbeitung benötigen, in
dem Waferträger 6 aufzubewahren.
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In 3 ist
die Vor-Ausrichteinheit 1 in einer ersten Ladeposition
gezeigt. In dieser Position enthält
der Vor-Ausrichter 2 einen Wafer 71, der vor-ausgerichtet
und konditioniert worden ist, während
der Laderoboter 3 so angeordnet ist, dass er den Wafer 71 nach
einer halben Drehung des Laderoboters 3 auf den Wafertisch
WT überträgt. Der
Entladeroboter 4 trägt
einen Wafer 72, der nach der Belichtung von dem Wafertisch
WT entnommen worden ist und der nach einer halben Drehung des Entladeroboters 4 in die
Entladestation 5 übertragen
wird.
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In 4 ist
die gleiche Vor-Ausrichteinheit 1 gezeigt, wobei jedoch
der Arm 33 des Laderoboters 3 für eine Übertragung
des Wafers 71 auf den Wafertisch WT ausgefahren ist. Der
belichtete Wafer 72 befindet sich nach wie vor auf dem
Entladeroboter 4.
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Ausführungsform 2
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Die 5A bis 5C, 6A und 6B zeigen
schematisch einen Laderoboter (Substrathandhaber) 130 einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Funktionell und wie unten beschrieben ist die zweite
Ausführungsform
gleich der ersten Ausführungsform.
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Der
Laderoboter 130 weist einen zweiteiligen Arm 131,
der drehbeweglich an einer Basis 132 so angeordnet ist,
dass der Arm von der Position gemäß der 5A und 5B ausfahren
kann, um einen Vor-Ausrichter 2 zu erreichen, wie in 5C gezeigt, und
einen Wafertisch auf. Eine Aufnahmehand 133 ist an einem
Ende des Arms 131 angeordnet und weist zwei Finger 134 auf,
welche unter den Wafer W eingeführt
werden, wie in 5C gezeigt, um den Wafer W aufzunehmen.
Die Aufnahmehand 133 trägt auch
eine Kupplungshälfte 135a,
welche mit einer entsprechenden Kupplungshälfte 135b (die "Verbindungsvorrichtung") zusammenpasst,
welche an dem Vor-Ausrichter 2 angeordnet ist. Die Kupplung 135a, 135b wird
verwendet, sicher zu stellen, dass die Aufnahmehand 133 relativ
zu dem Vor-Ausrichter 2 genau positioniert ist, wenn der
Wafer W aufgenommen wird. Die Verbindung zwischen der Aufnahmehand 133 und
dem Arm 131 erlaubt einen gewissen Bewegungsbetrag zwischen
ihnen, so dass die Aufnahmehand in eine korrekte Ausrichtung durch
die Kupplung 135a, 135b bewegt werden kann, selbst
wenn der Arm 131 nicht perfekt ausgerichtet ist. Somit
wird der Wafer genau auf der Aufnahmehand 133 positioniert
und kann auf dem Wafertisch WT mit entsprechender Genauigkeit angeordnet
werden.
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Die 6A und B zeigen den Wafertisch WT, der beweglich
ist. Als solcher kann er in eine vorbestimmte Position relativ zu
einem festen Bauteil 136 gebracht werden, welches eine
andere Kupplungshälfte 135c zum
Zusammenpassen mit der Kupplungshälfte 135a an der Aufnahmehand 133 trägt.
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Ausführungsform 3
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Ein
Kupplungsmechanismus, der in einer dritten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird,
ist schematisch in den 7, 8 und 9 gezeigt.
Ansonsten ist die dritte Ausführungsform
in Form und Funktion ähnlich
zur ersten und zweiten Ausführungsform.
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Wie
in 7 gezeigt, weist die Kupplungsvorrichtung der
dritten Ausführungsform
einen Rahmen 235a, der an einem Roboterarm 231 (Substrathandhaber)
befestigt ist und eine Anschlussplatte 235b auf, welche
an dem Wafer-Vor-Ausrichter 2 befestigt ist. Eine ähnliche
Anschlussplatte ist an dem Wafertisch WT angebracht. Ein Wirkelement 201 ist lose
an dem Rahmen 235a angebracht und trägt zwei Sätze von Kugellagern 302, 303 und 306, 307.
Der erste Satz von Kugellagern 302, 303 ist so
angeordnet, dass, wenn der Roboterarm 231 in Anlage mit dem
Vor-Ausrichter 2 gebracht wird, das erste Kugellager 302 in
Eingriff mit einer Ausnehmung 304 in der Anschlussplatte 235b gebracht
wird, während
das zweite Kugellager 303 auf einer Lagerfläche 305 der Anschlussplatte 235b aufsitzt.
Der Eingriff des Kugellagers 302 mit der Ausnehmung 304 legt
die Position des Wirkelements 301 relativ zur Anschlussplatte 235b in
Y-Richtung fest, während
die Anlage des Kugellagers 303 mit der Lagerfläche 305 die
Position des Wirkelementes 301 in X-Richtung festlegt.
Die dritten und vierten Kugellager 306, 307 des
zweiten Satzes gelangen mit einer ähnlichen Ausnehmung 308 und
einer Oberfläche 309 in
Eingriff, wenn der Roboterarm korrekt ausgerichtet ist, so dass
auf ähnliche
Weise die Position des Wirkelementes 301 relativ zum Rahmen 235a festgelegt
ist. Eine Feder 310 verbindet das Wirkelement 301 mit
dem Rahmen 235a und spannt es in Richtung der Position
vor, in der die Kugellager 306 und 307 jeweils
in Eingriff mit der Ausnehmung 308 bzw. der Lagerfläche 309 gelangen.
Eine Aufnahmehand (z. B. die Aufnahmehand 133 der 5 und 6)
zum Aufnehmen des Wafers ist steif an dem Wirkelement angebracht,
so dass, wenn das Wirkelement 301 durch die Anschlussplatte 235b in
die korrekte Position geführt wird,
die Aufnahmehand in einer korrekten Position zum Aufnehmen des Wafers
ist. Eine Fehlausrichtung des Wirkelementes 301 relativ
zum Rahmen 235a wird durch einen Vierzellen-Detektor 311 erkannt
und die Position oder Ausrichtung des Roboterarms 231 kann
entsprechend eingestellt werden. Der Vierzellen-Detektor 311 wird verwendet,
um den Roboterarm 231 in eine Grobausrichtung zu dem Vor-Ausrichter 2 zu
bringen; eine Feinausrichtung erfolgt durch das Wirkelement 301 und
der Roboterarm 231 muss nur nahe genug an die korrekte
Position herangebracht werden, um es dem Wirkelement 301 zu
ermöglichen,
die korrekte Ausrichtung mit der Anschlussplatte 235b herbei
zu führen.
Der Vierzellen-Detektor 311 wird auch verwendet, zu überprüfen, ob
die Feder 310 ausreichend zusammengedrückt ist, um sicher zu stellen,
dass die Kugellager 302 und 303 mit ausreichender
Kraft gegen die Anschlussplatte 235b gedrückt werden.
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Die 8 und 9 zeigen,
wie diese Anordnung verwendet wird, um eine korrekte Ausrichtung
zwischen dem Roboterarm 231 und dem Vor-Ausrichter 2 sicher
zu stellen. Wenn sich der Roboterarm 231 dem Vor-Ausrichter 2 mit
einem leichten Winkel zur korrekten Ausrichtung annähert, gelangt
eines der ersten und zweiten Kugellager, z. B. das Kugellager 302 zuerst
mit der Anschlussplatte 235b in Anlage. Wenn der Roboterarm 231 weiter vorwärts bewegt
wird, wird das Wirkelement 301 außer Ausrichtung zu dem Rahmen 235a geschoben, wenn
das andere der ersten und zweiten Kugellager 302, 303 in
Anlage mit der Anschlussplatte 235b entgegen der Vorspannungskraft
der Feder 310 gelangt. Dies ist die Position, die in 9 gezeigt
ist. Die steif an dem Wirkelement 301 angebrachte Aufnahmehand
ist nun in der korrekten Position zum Aufnehmen des Wafers vom Vor-Ausrichter 2.
Es sei festzuhalten, dass dieser Verbindungsmechanismus nur den
Roboterarm 231 relativ zu dem Vor-Ausrichter 2 und
den Wafertisch WT in der XY-Ebene anordnet. Eine präzise Anordnung
in Z ist nicht notwendig.
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Wie
oben erwähnt,
ist eine entsprechende Anschlussplatte an dem Wafertisch WT zur
Verwendung des Ladens des Wafers W auf den Wafertisch WT vorgesehen.
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Obgleich
wir oben spezielle Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben haben, versteht sich, dass die Erfindung
anders als beschrieben umgesetzt werden kann; beispielsweise kann
die Erfindung auch zur Handhabung von Strichplatten verwendet werden.