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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorbereitungsstation, insbesondere
für eine
lithographische Projektionsvorrichtung. Die Erfindung betrifft im Speziellen
eine lithographische Projektionsvorrichtung, mit:
Einem Strahlungssystem, über das
ein Projektionsstrahl mit Strahlung zugeführt wird;
Einem Maskentisch,
der mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske versehen ist;
Einem
Substrattisch, der mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrats
versehen ist;
Einem Projektionssystem, über das ein bestrahlter Bereich
der Maske auf einen Zielbereich des Substrats abgebildet wird; und
mit
Einer Vorbereitungsstation, die einen Zwischentisch umfasst,
auf den ein Substrat positioniert werden kann, bevor es zum Substrattisch
geleitet wird.
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Eine
Vorrichtung dieser Art kann zum Beispiel bei der Herstellung von
integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden. In solch einem
Fall kann die Maske (Retikel) ein Schaltungsmuster enthalten, das
einer einzelnen Schicht der integrierten Schaltung entspricht, und
dieses Muster kann dann auf einen Zielbereich (Die) auf einem Substrat
(Silizium-Wafer) abgebildet werden, der mit einer Schicht aus lichtempfindlichem
Material (Resist) überzogen ist.
Im allgemeinen enthält
ein einzelner Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Dies, die aufeinander folgend
durch das Retikel einzeln bestrahlt werden. Bei einem Typ einer
lithographischen Projektionsvorrichtung wird jeder Die bestrahlt,
indem das ganze Retikelmuster in einem Schritt auf den Die belichtet wird;
eine derartige Vorrichtung wird im allgemeinen als Waferstepper
bezeichnet. Bei einer alternativen Vorrichtung – die im allgemeinen als Step-and-Scan-Vorrichtung bezeichnet
wird – wird
jeder Die bestrahlt, indem das Retikelmuster unter dem Projektionsstrahl
in einer gegebenen Referenzrichtung (der „abtastenden" Richtung) fortschreitend
abgetastet wird, während
der Wafer parallel oder antiparallel zu dieser Richtung synchron
abgetastet wird; da im allgemeinen das Projektions system einen Vergrößerungsfaktor
M (im allgemeinen < 1)
aufweist, ist die Geschwindigkeit v, mit welcher der Wafer-Tisch abgetastet
wird, um den Faktor M größer als
diejenige, mit welcher der Retikeltisch abgetastet wird. Weitere
Informationen im Hinblick auf lithographische Bauelemente als hierin
beschrieben können
zum Beispiel der Internationalen Patentanmeldung WO 97/33205 entnommen
werden.
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Bis
vor kurzem enthielten Vorrichtungen dieser Art einen einzelnen Maskentisch
und einen einzelnen Substrattisch. Nun sind allerdings Maschinen erhältlich,
die wenigstens zwei unabhängig
bewegbare Substrattische aufweisen; siehe zum Beispiel die mehrstufige
Vorrichtung, die in den Internationalen Patentanmeldungen WO 98/28665
und WO 98/40791 beschrieben sind. Das diesen mehrstufigen Vorrichtungen
zugrunde liegende Arbeitsprinzip besagt, dass dann, während sich
ein erster Substrattisch unter dem Projektionssystem befindet, um
die Belichtung eines ersten auf dem Tisch befindlichen Substrats
zu ermöglichen,
ein zweiter Substrattisch zu einer Ladeposition laufen, ein belichtetes
Substrat entnehmen, ein neues Substrat aufnehmen, mit dem neuen
Substrat einige Anfangsmessungen durchführen und dann bereitstehen
kann, um dieses neue Substrat zur Belichtungsposition unter dem
Projektionssystem weiterleiten zu können, sobald die Belichtung
des ersten Substrats beendet worden ist, wodurch sich der Zyklus
von selbst wiederholt; auf diese Weise ist es möglich, einen erheblich erhöhten Maschinendurchsatz
zu erreichen, wodurch sich wiederum die Betriebskosten für die Maschine
senken lassen.
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Lithographische
Vorrichtungen können
verschiedene Arten von Projektionsstrahlung verwenden, wie z.B.
ultraviolettes Licht (UV), extrem ultraviolettes Licht, Röntgenstrahlen,
Ionenstrahlen oder Elektronenstrahlen. Je nach Art der verwendeten Strahlung
und den speziellen Design-Voraussetzungen der Vorrichtung kann das
Projektionssystem zum Beispiel brechend, spiegelnd oder katadioptrisch sein
und kann glasartige Komponenten, Spiegel für streifenden Einfall, selektive
Mehrfachbeschichtungen, magnetische und/oder elektrostatische Feldobjektive
und dergl. aufweisen, zur Vereinfachung können derartige Komponenten
im vorliegenden Text einzeln oder gemeinsam vage als eine „Linse" bezeichnet werden.
Die Vorrichtung kann Komponenten umfassen, die in Vakuum betrieben
werden und dementspre chend vakuumkompatibel sind. Wie im vorherigen
Absatz erwähnt,
kann die Vorrichtung mehr als einen Substrattisch und/oder Maskentisch aufweisen.
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Bei
einem Herstellungsverfahren, bei dem eine lithographische Projektionsvorrichtung
eingesetzt wird, wird ein Muster in einer Maske auf ein Substrat
abgebildet, das zumindest teilweise von einer Schicht aus energieempfindlichem
Material (Resist) bedeckt ist. Für
diesen Prozess ist es erforderlich, das Substrat dem Substrattisch
bereitzustellen und das Substrat während des Prozesses fest in
einer fixen Position auf dem Tisch zu halten. Das Substrat kann
in dieser fixen Position mittels eines Substrathalters gehalten
werden, der Einrichtungen zum Herstellen eines Vakuums an einer
Hauptfläche
des Substrattisches aufweist. Das Vakuum saugt das Substrat fest
an den Substrattisch. Bevor das Substrat dem Substrattisch zugeführt wird,
wird es oft in einer Bearbeitungsspur bearbeitet (z.B. in einem Spinnbad
mit einem Resist beschichtet) und daher kann sich die Temperatur
des Substrats von der Temperatur des Substrattisches unterscheiden.
Dieser Temperaturunterschied kann ein Problem ergeben, da sich die
Temperatur des Substrats ändern
kann, nachdem das Substrat dem Substrattisch zugeführt worden
ist. Der Substrathalter, der es dem Substrat nicht erlaubt, zu schrumpfen.
Das Substrat kann nur schrumpfen, wenn die Spannung innerhalb des
Substrats höher
ist als die Reibung zwischen dem Substrat und der Oberfläche des
Substrattisches. Tritt dies auf, rutscht ein Teil des Substrats über die
Oberfläche des
Substrattisches, um die Spannung innerhalb des Substrats zu mindern.
Diese Rutschbewegung kann zu einem Fehler bei der Überlagerung
von zwei übereinstimmenden
Bildern führen,
die auf aufeinander folgende Schichten auf das Substrat belichtet
worden sind, was zu so genannten Überlagerungsfehlern führt. Im
allgemeinen wird die Überlagerung
von zwei übereinstimmenden
Bildern sehr genau erreicht, indem eine Marke auf dem Substrat auf
eine Referenzmarke ausgerichtet wird (z.B. auf der Maske oder auf einer
Passermarke auf dem Substrattisch). Rutscht das Substrat, nachdem
das Substrat auf die Referenzmarke ausgerichtet worden ist, kann
die Überlagerung
von zwei übereinstimmenden
Bilder auf dem verrutschten Teil des Substrats missglücken. Ähnliche Überlegungen
gelten für
den Fall, bei dem das Substrat kälter
ist als der Substrattisch und vom Substrattisch aufge wärmt wird.
In diesem Fall neigt das Substrat dazu sich auszudehnen und kann
auch über die
Oberfläche
des Substrattisches rutschen.
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In
der US-A-3 865254 ist ein Vor-Ausrichtsystem für Substrate offenbart, bei
dem das Substrat auf einer Luftlagerbahn transportiert und auf einem Luftkissen
getragen wird, während
es zu einer aktuellen Position gedreht wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die vorstehend genannten Probleme zumindest
teilweise zu mindern. Demzufolge schafft die vorliegende Erfindung eine
lithographische Projektionsvorrichtung, mit:
einem Strahlungssystem, über das
ein Projektionsstrahl mit Strahlung zugeführt wird;
einem Maskentisch,
der mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske versehen ist;
einem
Substrattisch, der mit einem Substrathalter zum Halten eines Substrats
versehen ist;
einem Projektionssystem, über das ein bestrahlter Bereich
der Maske auf einen Zielbereich des Substrats abgebildet wird; und
mit
einer Vorbereitungsstation, die einen Zwischentisch umfasst,
auf den ein Substrat positioniert werden kann, bevor es zum Substrattisch
geleitet wird, wobei der besagte Zwischentisch eine Hauptfläche mit
einer Vielzahl von Öffnungen
sowie gasgelagerte Mittel zum Erzeugen eines Gaslagers zwischen
der besagten Hauptfläche
und einem darauf angeordneten Substrat aufweist;
dadurch gekennzeichnet,
dass die besagte Vorbereitungsstation erste Einrichtungen zur Regelung
der Temperatur des besagten Gases umfasst.
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Durch
direkte Regelung der Temperatur des besagten Gases kann ebenfalls
die Temperatur des Substrats beeinflusst werden. Insbesondere, wenn der
Spalt zwischen dem Substrat und dem Zwischentisch groß ist, kann
es wünschenswert
sein, die Temperatur des Gases direkt zu regeln, anstatt nur die Temperatur
des Zwischentisches zu regeln.
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Das
Gaslager entfernt im wesentlichen die Reibung zwischen dem Substrat
und der Hauptfläche des
Zwischentisches. Das Substrat kann sich leicht ausdehnen und auf
dem Gaslager schrumpfen, wenn sich die Temperatur des Substrats ändert. Ein
weiterer Vorteil hinsichtlich der Verwendung eines Gaslagers zwischen
der Fläche
des Zwischentisches und dem Substrat besteht darin, dass eine Kontamination der
Rückseite
des Substrats durch Fremdkörper,
die sich auf der Hauptfläche
des Zwischentisches befinden, vermieden wird. Teilchen, die sich
bereits auf der Rückseite
angesammelt haben, können
durch das Gaslager von der Rückseite
sogar weggeblasen werden.
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Das
im Gaslager verwendete Gas kann Luft sein und die Gasquelle kann
Einrichtungen zum Filtern des Gases (z.B. Außenluft) aufweisen, so dass es
im wesentlichen frei von Fremdkörpern
ist. Alternativ können
andere Gase verwendet werden, zum Beispiel Stickstoff oder Helium.
Wie dem Fachmann ersichtlich, kann das Gaslager geregelt werden,
indem Öffnungen
für das
Einströmen
von Gas in das Gaslager und ebenso Öffnungen für die Evakuierung von Gas aus
dem Gaslager gegeben sind. Ein spezieller Druck für das Einströmen von
Gas kann zwischen ca. 1,1 und 1,5 Bar liegen, wohingegen ein reduzierter
Gasdruck für
die Evakuierung von Gas beispielsweise zwischen ca. 0,5 und 0,9
Bar liegen kann. Die Dicke des Gaslagers kann beispielsweise weniger
als ca. 150 μm
betragen.
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Die
Vorbereitungsstation kann Gasionisierungsmittel zum Ionisieren des
für die
Erschaffung des Gaslagers verwendeten Gases umfassen. Durch Anwenden
der Gasionisierungsmittel kann das Substrat allmählich aus jedem Anfangs-Ladungszustand entladen
werden (da ein statisch geladener Substratteil Ionen mit einer entgegen
gesetzten Ladung anzieht, so dass der geladene Teil durch die Ionen
neutralisiert wird). Diese allmähliche
Entladung ist vorteilhaft, da dadurch eine plötzliche Entladung des Substrats
verhindert wird, z.B. wenn es in die Nähe eines Leiters kommt. Eine
plötzliche
Entladung, zum Beispiel über
einen Funken, kann das Substrat oder die empfindlichen Strukturen,
die bereits darauf gebildet worden sind, beschädigen. Wie der Fachmann erkennen
kann, kann das Gasionisierungsmittel für die Ionisierung des Gases
beispielsweise radioaktive Ionisierung oder Koronaentladung einset zen;
die Koronaentladung ist ein Verfahren, die eine Hochspannung auf
eine Spitze anlegt, um das Gas in der Nähe dieser Spitze zu ionisieren.
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Der
Zwischentisch kann zweite Einrichtungen zur Regelung der Temperatur
des besagten Tisches umfassen. Durch Regelung der Temperatur des
Zwischentisches kann die Temperatur des Substrats beeinflusst werden.
Ein erster möglicher
Mechanismus für
eine derartige Beeinflussung kann die Wärmestrahlung vom Substrat zum
Zwischentisch sein. Ein zweiter Mechanismus kann darin bestehen, dass
die Temperatur des Zwischentisches die Temperatur des im Gaslager
verwendeten Gases beeinflusst, und dass die Temperatur des Gases
die Temperatur des Substrats beeinflusst. Insbesondere, wenn der
durch das Gaslager zwischen dem Substrat und der Oberfläche des
Zwischentisches hervorgerufene Spalt sehr eng ist, kann die Temperatur
des besagten Tisches die Temperatur des Substrats stark und schnell
beeinflussen.
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Ein
Vorteil der vorstehend beschriebenen Erfindung besteht darin, dass
die erste und zweite Regeleinrichtung den Zwischentisch und das
Gas auf einer Temperatur halten können, die der Temperatur des
Substrattisches im wesentlichen gleich ist (z.B. wie sie mit Hilfe
von Temperatursensoren im Substrattisch gemessen worden ist). In
diesem Fall wird durch die Temperatur des Gases und des Zwischentisches
die Temperatur des Substrats auf eine Temperatur geändert, die
der Temperatur des Substrattisches im wesentlichen gleich ist. Nach
Zuführen
des Substrats zum Substrattisch, ändert sich die Temperatur des
Substrats nicht mehr wesentlich und daher wird das Substrat auf
dem Substrattisch keine wesentliche Ausdehnung bzw. Schrumpfung
erfahren. Folglich kann die Gefahr, dass das Substrat auf dem Substrattisch
rutscht, auf ein Minimum reduziert werden, wenn diese Maßnahmen
ergriffen worden sind.
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Bei
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
umfasst die Vorbereitungsstation ferner:
Erfassungsmittel zum
Erfassen einer ersten Position des besagten Substrats auf dem besagten
Zwischentisch;
Berechnungsmittel zum Berechnen einer erforderlichen
Verschiebung zwischen der besagten ersten Position und einer gewünschten
Position des Substrats auf dem Zwischentisch; und
Bewegungsmittel
zum Bewegen des besagten Substrats von der besagten erten Position
in die gewünschte
Position.
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Die
Erfassungsmittel können
Kantenerfassungsmittel zum Erfassen der Position der Kante des Substrats
auf dem Zwischentisch umfassen. Die Erfassungsmittel können kapazitive
Sensoren oder optische Sensoren aufweisen, z.B. ein Kamerasystem oder
ein CCD-Feld. Die mit Hilfe der Erfassungsmittel erhaltenen Informationen über die
erste Position des Substrats auf dem Zwischentisch können, zusammen
mit Informationen hinsichtlich der gewünschten Position des Objekts
auf dem Tisch, in Berechnungsmitteln verarbeitet werden, so dass
die erforderliche Verschiebung berechnet werden kann. Die gewünschte Position
des Substrats auf dem Zwischentisch kann vorab bestimmt und in einem
Speicher gespeichert werden, von wo sie bei Bedarf zurück geholt
werden kann. Die Bewegungsmittel können zum Beispiel einen Roboterarm
umfassen.
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Das
Substrat kann simultan in die gewünschte Position und auf eine
bestimmte Temperatur gebracht werden. Dadurch wird die Nutzungszeit
der Vorrichtung (Durchsatzerhöhung)
verbessert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Genauigkeit, mit
der die Erfassungsmittel die erste Position des Substrats auf dem
Zwischentisch erfassen können, höher ist,
da das Substrat auf dem Gaslager vollkommen glatt ist. Dies ist
so, weil das Gaslager eine Kraft auf das Substrat ausübt, die
gleichmäßig über die
gesamte Rückseite
des Substrats verteilt ist, so dass das Substrat durch den Substrathalter
nicht belastet (und dadurch gebogen oder deformiert) wird.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer lithographischen
Projektionsvorrichtung und umfasst folgende Schritte:
- (a) Aufbringen einer ein Muster aufweisenden Maske auf einen
Maskentisch,
- (b) Aufbringen eines wenigstens teilweise von einer Schicht
aus strahlungsempfindlichem Material bedeckten Substrats auf einen
Substrattisch und
- (c) Verwenden eines Projektionsstrahls aus Strahlung, um einen
bestrahlten Teil der Maske auf einen Zielbereich der Schicht aus
strahlungsempfindlichem Material zu projizieren; wobei vor Schritt
(b) folgende Schritte durchgeführt
werden:
Aufbringen des Substrats auf einen Zwischentisch, der
eine Hauptfläche
mit einer Vielzahl von Öffnungen
umfasst, und Halten des Substrats über eine bestimmte Zeitdauer
auf einem Gaslager, das zwischen der besagten Hauptfläche und dem
Substrat erzeugt ist, während
die Temperatur des das Gaslager bildenden Gases geregelt wird.
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Das
Halten des Substrats auf dem Gaslager auf diese Weise erlaubt es
dem Substrat zu schrumpfen oder sich auszudehnen, wenn sich seine
Temperatur ändert,
ohne dass eine Spannung zwischen dem Substrat und dem Zwischentisch
entsteht.
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Bei
einem Herstellungsprozess, bei dem eine lithographische Projektionsvorrichtung
gemäß der Erfindung
eingesetzt wird, wird ein Muster in einer Maske auf ein Substrat
abgebildet, das zumindest teilweise von einer Schicht aus energieempfindlichem
Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann
das Substrat weiteren Prozeduren ausgesetzt sein, wie z.B. Grundieren,
Abdecken mit einer Resist-Schicht und leichtes Trocknen. Nach der
Belichtung kann das Substrat weiteren Prozeduren ausgesetzt sein,
wie z.B. post-exposure-bake (PEB), Entwickeln, starkes Trocknen
und Messen/Inspizieren der abgebildeten Strukturen. Diese Prozedurenfolge
wird als Basis verwendet, um eine einzelne Schicht eines Bauelements,
z.B. eines Schaltkreises, zu gestalten. Eine derart gestaltete Schicht
kann dann verschiedenen Prozessen wie z.B. Ätzen, Ionenimplantation (Dopieren),
Metallisieren, Oxidieren, chemomechanisches Polieren, etc., ausgesetzt
sein, die alle dafür
gedacht sind, eine einzelne Schicht fertig bearbeiten zu können. Sind
mehrere Schichten erforderlich, ist die gesamte Prozedur, oder eine
Variante davon, für
jede neue Schicht zu wiederholen. Schließlich ist eine Anordnung von
Bauelementen auf dem Substrat (Wafer) vorhanden. Diese Bauelemente
werden dann durch ein Verfahren wie z.B. Dicing oder Sägen voneinander
getrennt, so dass die einzelnen Bauelemente auf einen Träger montiert,
an Kontakte befestigt oder dergleichen werden können. Weitere Informati onen
hinsichtlich derartiger Prozesse können zum Beispiel dem Buch „Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Ausgabe, von
Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co, 1997, ISBN 0-07-067250-4
entnommen werden.
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Die
Erfindung wie sie vorstehend erläutert worden
ist, kann auch für
eine Vorbereitungsstation für
die Vorbereitung einer Maske angewendet werden.
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Wenn
auch in diesem Text speziell auf die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen Bezug genommen
worden ist, sollte es offensichtlich sein, dass es für eine derartige
Vorrichtung viele weitere Anwendungsmöglichkeiten gibt. So kann sie
beispielsweise bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen,
Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher,
Flüssigkristall-Anzeigetafeln, Dünnschichtmagnetköpfen u.
dergl. angewendet werden. Der Fachmann wird erkennen, dass im Zusammenhang
mit derart unterschiedlichen Anwendungen jede Benutzung der Begriffe „Retikel", „Wafer" oder „Die" im vorliegenden
Text jeweils durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielbereich" ersetzt worden sind.
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Die
vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden im Folgenden mit
Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen
und die begleitenden schematischen Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 eine
schematische Darstellung einer lithographischen Projektionsvorrichtung
ist, die zur Anwendung mit der Erfindung geeignet ist;
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2a eine
Querschnittsansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Vorbereitungsstation
(in aufgestelltem Zustand) ist;
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2b eine
Querschnittsansicht einer Gasquelle ist, wie sie in einer erfindungsgemäßen Vorbereitungsstation
Anwendung finden kann;
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2c eine
Draufsicht auf den Gegenstand von 2a ist;
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3 eine
dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorbereitungsstation
ist;
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4 eine
vierte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorbereitungsstation
ist.
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Ausführungsform 1
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1 ist
eine schematische Darstellung einer lithografischen Projektionsvorrichtung.
Die Vorrichtung umfasst:
- • Ein Strahlungssystem LA, Ex,
IN, CO zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls PB aus Strahlung
wie z.B. UV-Licht (z.B. mit einer Wellenlänge von 365 nm, 248 nm, 193
nm oder 157 nm), EUV-Licht, Röntgenstrahlen,
Elektronen oder Ionen;
- • Einen
Maskentisch MT, der mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske
MA (z.B. einem Retikel) versehen ist;
- • Einem
Substrattisch WT, der mit einem Substrathalter zum Halten eines
Substrats W (z.B. einem mit einer Deckschicht (Resist) beschichteten Silizium-Wafer) versehen ist;
- • Ein
Projektionssystem PL (z.B. ein Linsen- oder Katadioptriksystem,
eine Spiegelgruppe bzw. ein Feld von Bildablenkern) für die Abbildung
eines bestrahlten Bereichs der Maske MA auf einen Zielbereich C
(Die) des Substrats W.
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Wie
hier dargestellt, umfasst die Vorrichtung Brechungskomponenten.
Sie kann alternativ jedoch eine oder mehrere Spiegelkomponenten
aufweisen.
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Das
Strahlungssystem umfasst eine Quelle LA (z.B. eine Hg-Lampe oder
einen Excimer-Laser, eine thermionische bzw. Ionenquelle, oder einen Schüttler/Wellenformer,
der um den Weg eines Elektronenstrahls in einem Speicherring oder
Synchrotron vorgesehen ist), die einen Strahl aus Strahlung erzeugt.
Dieser Strahl läuft
entlang verschiedener optischer Komponenten – z.B. einer Strahlformungsoptik
Ex, einem Integriergerät
IN und einer Sammellinse CO – so
dass der daraus resultierende Strahl PB einen Querschnitt gewünschter
Form und Intensitätsverteilung
aufweist.
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Der
Strahl PB durchdringt danach die Maske MA, die im Maskenhalter auf
dem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchlaufen
hat, verläuft
der Strahl PB durch das Projektionssystem PL, das den Strahl PB
auf einen Zielbereich C auf dem Substrat W fokussiert. Mit Hilfe
der Interferenzverschiebungs-Messeinrichtung
IF kann der Substrattisch WT genau bewegt werden, z.B. um verschiedene
Zielbereiche C im Strahlweg PB zu positionieren. In gleicher Weise
kann der Maskentisch MT im Hinblick auf den Strahl PB sehr genau
positioniert werden. Im allgemeinen wird die Bewegung des Maskentisches
und des Substrattisches WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung)
und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) realisiert, die
in 1 nicht explizit dargestellt sind. Im Fall eines
Wafer-Steppers kann, im Gegensatz zu einer Step-and-Scan-Vorrichtung,
der Maskentisch MT nur mit einem kurzhubigen Modul bewegt oder nur
fixiert werden.
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Die
gezeigte Vorrichtung kann in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen benutzt
werden:
- • In
einem Schrittmodus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten
und es wird ein ganzes Maskenbild in einem Schritt (d.h. in einem
einzelnen „Schuss") auf einen Zielbereich
C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung
verschoben, so dass ein anderer Zielbereich C durch den (stationären) Strahl PB
bestrahlt werden kann;
- • Im
Abtastmodus findet im wesentlichen das gleiche Szenario Anwendung,
mit der Ausnahme, dass ein bestimmter Zielbereich C nicht mit einem einzelnen „Schuss" belichtet wird.
Stattdessen ist der Maskentisch MT in einer bestimmten Richtung (der
so genannten „Abtastrichtung", z.B. der X-Richtung)
mit einer Geschwindigkeit v bewegbar, so dass der Projektionsstrahl
PB dazu gebracht wird, ein Maskenbild abzutasten; simultan wird
der Substrattisch WT in die gleiche oder die entgegen gesetzte Richtung
mit einer Geschwindigkeit V = Mv bewegt, wobei M die Vergrößerung des
Projektionssystems PL ist (typischer Weise M = 1/4 bzw. 1/5). Auf
diese Weise kann ein verhältnismäßig großer Zielbereich
C belichtet werden, ohne dass hinsichtlich der Auflösung Kompromisse
geschlossen werden müssen.
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Ausführungsform 2
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2a zeigt
eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorbereitungsstation.
Die Figur zeigt folgende Objekte:
- • Ein Substrat
(Wafer) 1 mit einer Kante 3, einer Vorderseite 1a und
einer Rückseite 1b;
- • Einen
Zwischentisch 5, der eine Gaskammer 7 aufweist,
die über Öffnungen 9 mit
einer Hauptfläche 11 verbunden
ist;
- • Eine
Dreheinheit 15, die ein Betätigungselement 17 und
Vakuum-Halteeinrichtungen 19 zum
Halten und Drehen des Substrats 1 über dem Zwischentisch 5 aufweist;
- • Gaslagermittel,
die eine Gasquelle 21 für
die Zufuhr eines Gases zur Hauptfläche 11 über die Öffnungen 9,
die Gaskammer 7 und ein Rohr 23 umfassen;
- • Erfassungsmittel 25,
die Kantenerfassungsmittel 27 zum Erfassen der Kante 3 des
Substrats 1 und Erfassungsmittel 29 zum Erfassen
einer Marke an der Vorderseite 1a des Substrats 1 aufweisen.
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Das
Substrat 1 wird über
Substrat-Transportmittel, z.B. einen Roboterarm, zum Zwischentisch 5 bewegt.
Im allgemeinen wird das Substrat auf der Rückseite 1b bzw. der
Kante 3 durch die Substrat-Transportmittel gehalten, da
an der Vorderseite 1a empfindliche Strukturen, die bereits
auf dem Substrat 1 gebildet worden sind, vorhanden sein
können. Das
Substrat-Transportmittel hält
das Substrat 1 über der
Hauptfläche 11,
und die Vakuum-Halteeinrichtungen 19 werden durch das Betätigungselement 17 in Richtung
der Fläche 11 bis
zur Rückseite 1b in
einer dazu senkrechten Richtung bewegt. An den Vakuum-Halteeinrichtungen 19 wird
ein Vakuum hergestellt, so dass die Rückseite 1b des Substrats 1 zu den
Vakuum-Halteeinrichtungen 19 gesaugt
wird. Die Substrat-Transportmittel werden dann von der Rückseite 1b des
Substrats 1 gelöst
und von der Hauptfläche 11 wegbewegt.
Das Betätigungselement 17 zieht die
Halteeinrichtungen 19 zur Hauptfläche 11 in einer Richtung,
die im wesentlichen senkrecht zu der Fläche 11 ist, zurück und Gas
wird der Fläche 11 über die
Gasquelle 21 durch das Rohr 23, die Gaskammer 7 und
die Öffnungen 9 zugeführt. Das
Gas erzeugt zwischen dem Substrat 1 und der Hauptfläche 11 ein Gaslager.
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Wie
in 2b dargestellt, kann die Gasquelle 21 eine
Pumpe 31, Gasionisierungsmittel 33, erste Regeleinrichtungen 35 zur
Temperaturregelung des Gases, Gasfiltermittel 37 und einen
Lufteinlass 39 umfassen. Wird das Gaslager mit Luft erzeugt,
tritt diese Luft in die Gasquelle 21 über den Lufteinlass 39 ein
und wird durch Gasfiltermittel 37 gefiltert, so dass die
Luft im wesentlichen frei von Fremdkörpern ist. Danach wird die
Luft durch zweite Regeleinrichtungen 35 auf eine gewünschte Temperatur
gebracht, durch Ionisierungsmittel 33 ionisiert, durch
die Pumpe 31 auf einen gewünschten Druck gebracht und durch
das Rohr 23 zum Zwischentisch 5 befördert. Wird
ein anderes Gas als Luft benutzt, können die Filtermittel 37 und
der Einlass 39 fehlen. Für diesen Zweck können Gase
wie Stickstoff und Helium verwendet werden. Die Gasionisierungsmittel 33 ionisieren
das für
die Erzeugung des Gaslagers verwendete Gas. Die Ionen im Gas werden
durch jegliche statische Ladung angezogen, die an der Rückseite 1b des
Substrats 1 gesammelt wird und neutralisieren eine derartige
Ladung.
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Der
Zwischentisch 5 (2a) kann
zweite Regeleinrichtungen zur Regelung der Temperatur dieses Tisches
aufweisen. Durch Regelung der Temperatur des Zwischentisches 5 kann
die Temperatur des Substrats 1 beeinflusst werden. Ein
erster möglicher
Mechanismus zur Ausführung
dieser Beeinflussung kann die Wärmestrahlung
zwischen dem Substrat 1 und der Fläche 11 sein. Ein zweiter
Mechanismus kann darin bestehen, dass die Temperatur des Zwischentisches 5 die
Temperatur des im Gaslager verwendeten Gases beeinflusst und dass
die Temperatur des Gases die Temperatur des Substrats 1 beeinflusst.
Insbesondere, wenn der zwischen dem Substrat 1 und der
Fläche 11 durch
das Gaslager hervorgerufene Spalt schmal ist, zum Beispiel weniger
als 150 μm
beträgt,
kann die Temperatur des Tisches 5 die Temperatur des Substrats 1 stark
und schnell beeinflussen.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die erste und/oder zweite Regeleinrichtung
den Zwischentisch 5 und das Gas auf einer Temperatur halten,
die der Temperatur des Substrattisches WT im wesentlichen gleich ist.
Es könnte
zum Beispiel ein Sensor zum Messen der Temperatur des Substrattisches
WT eingesetzt werden und es könnte
in der ersten und/oder zweiten Regeleinrichtung die Temperatur so
geregelt werden, dass sie der gemessenen Temperatur im wesentlichen
gleicht. Dies bringt einen Vorteil, da die Temperatur des Substrats 1 vor
der Weiterleitung zum Substrattisch WT auf die gleiche Temperatur
wie der Substrattisch WT gebracht wird und daher tritt im wesentlichen
kein Schrumpfen oder Ausdehnen auf, nachdem das Substrat 1 auf
dem Substrattisch WT platziert worden ist.
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Beim
Messen der Ausrichtung des Substrats 1 auf dem Zwischentisch 5 können die
Markenerfassungsmittel 29 verwendet werden, um eine Marke
an der Vorderseite 1a des Substrats 1 zu erfassen, und/oder
es können
die Kantenerfassungsmittel 27 verwendet werden, um die
Kante 3 des Substrats 1 zu erfassen. Die Kantenerfassungsmittel 27 messen die
Exzentrizität
des Substrats 1 auf dem Zwischentisch 5. Dies
erfolgt durch das Betätigungselement 17,
das die Vakuum-Halteeinrichtungen 19 um eine Achse dreht,
die senkrecht zur Ebene des Zwischentisches verläuft, so dass sich die Kante 3 des
Substrats 1 unterhalb der Kantenerfassungsmittel 27 dreht (siehe 2c,
die eine Draufsicht auf die Zwischenebene 5 ohne darauf
positioniertes Substrat zeigt). Die Kantenerfassungsmittel 27 können einen
kapazitiven Sensor oder einen optischen Sensor (z.B. ein Kamerasystem
oder ein CCD-Feld) einsetzen, um die Position der Kante 3 des
Substrats 1 zu messen. Auf diese Weise:
- • Kann die
Kerbe oder flache Kante automatisch nach Wunsch ausgerichtet werden,
bevor das Substrat 1 dem Substrattisch WT zugeführt wird.
- • Kann
festgestellt werden, wenn die Exzentrizität auf dem Substrat 1 auf
dem Tisch 5 einen Schwellwert übersteigt, der, wenn er zum
Substrattisch WT übertragen
wird, bewirken würde, dass
das Substrat 1 aus dem Erfassungsbereich des beim Substrattisch
WT verwendeten Ausrichtmoduls herausfällt.
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Wenn
sich die erste Position des Substrats 1 auf dem Zwischentisch 5 nicht
innerhalb des Erfassungsbereichs des beim Substrattisch WT verwendeten
Ausrichtmoduls befindet, sollte das Substrat 1 auf dem
Zwischentisch 5 erneut positioniert werden, da ansonsten
das Substrat 1 nicht genau zur gewünschten Position auf dem Substrattisch
WT für
die Belichtung transportiert werden kann. Für diese erneute Positionierung
ist der Zwischentisch 5 mit Bewegungsmitteln 41 versehen,
die zweite Vakuum-Halteeinrichtungen 43 aufweisen,
die gegen die Rückseite 1b des
Substrats 1 gesaugt werden können, sowie Verschiebungsmittel 45 zum
Bewegen der zweiten Halteeinrichtungen 43. Wenn sich das Substrat 1 auf
dem Zwischentisch 5 nicht in der gewünschten ebenen Lage befindet,
wird das Substrat 1 auf dem Zwischentisch 5 so
gedreht, dass der Mittelpunkt des Substrats 1 und der Mittelpunkt
der Halteeinrichtungen 19 in einer geraden Linie mit den
Bewegungsmitteln 41 liegen. Danach werden die zweiten Halteeinrichtungen 43 an
die Rückseite 1b des Substrats 1 gesaugt
und das Vakuum in den Halteeinrichtungen 19 wird aufgehoben.
Die zweiten Halteeinrichtungen 43 werden durch die Verschiebungsmittel 45 zum
Mittelpunkt der Halteeinrichtungen 19 hin- oder davon wegbewegt,
so dass nach dem Aufheben des Vakuums in den zweiten Halteeinrichtungen 43 das
Substrat 1 die erforderliche ebene Lage hat. In der erforderlichen
Position befindet sich der Mittelpunkt des Substrats 1 im
wesentlichen in der gleichen Position wie der Mittelpunkt der Halteeinrichtungen 19.
Wenn erforderlich, kann mehr als ein Bewegungsmittel 41 verwendet
werden.
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Ausführungsform 3
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3 zeigt
eine dritte Ausführungsform
der Erfindung im Querschnitt. Die Gasquelle 21 liefert Gas
durch das Rohr 23, die Gaskammer 7 und die Öffnungen 9 zum
Gaslager. Das Gas im Gaslager wird durch die Evakuierungsöffnungen 49 und
das Evakuierungsrohr 51 zu einer Evakuierungspumpe 47 evakuiert.
Jegliche Fremdkörper
an der Rückseite 1b des
Substrats 1 können
bei dieser Ausführungsform
zur Evakuierungspumpe 47 evakuiert werden. Wäre keine
Evakuierungspumpe vorhanden, könnten
Fremdkörper
von der Rückseite 1b des
Substrats 1 in die Vorrichtung geblasen werden, wo die
Fremdkörper
Kontaminierungsprobleme hervorrufen könnten. Ein weiterer Vorteil
der Gasevakuierung besteht darin, dass es leichter ist, die Dicke
des Gaslagers zu regeln, wenn das Ein- und Ausströmen von
Gas geregelt wird, wie es dem Fachmann bekannt sein wird. Das evakuierte
Gas kann zur Gasquelle 21 zurückgeführt werden, so dass es nach
einer Filterung im Gaslager erneut verwendet werden kann.
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Ausführungsform 4
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4 zeigt
eine vierte Ausführungsform
der Erfindung im Querschnitt. Bei dieser Ausführungsform ist das Gaslager
relativ dick (d.h. größer als
150 μm).
Gas wird dem Gaslager von der Gasquelle 21 durch das Rohr 23,
die Gaskammer 7 und die Öffnungen 9 zugeführt. Wird
ein derartiges Gaslager verwendet, ist die Gasquelle 21 vorzugsweise
mit ersten Regeleinrichtungen zum direkten Regeln der Temperatur
des Gases ausgestattet.