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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Verhinderung von Zusammenstößen in einer
Positioniervorrichtung in einem lithographischen Projektionsapparat,
aufweisend:
ein Beleuchtungssystem zum Liefern eines aus Strahlung
bestehenden Projektionsstrahles;
einen ersten Objekttisch zum
Halten von Musterungsmitteln, die in der Lage sind, den Projektionsstrahl
gemäß einem
gewünschten
Muster zu mustern;
einen zweiten beweglichen Objekttisch zum
Halten eines Substrates;
einen dritten beweglichen Objekttisch
zum Halten zweiter Musterungsmittel oder eines zweiten Substrates;
und
ein Projektionssystem zum Abbilden des gemusterten Strahls
auf einen Zielabschnitt des Substrates.
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Der
Begriff "Musterungsmittel" ist in einem weiteren
Sinne als Mittel bezeichnend auszulegen, die verwendet werden können, um
einen eingehenden Strahl aus Strahlung entsprechend einem in einem
Zielabschnitt des Substrates zu erzeugenden Muster mit einem gemusterten
Querschnitt zu versehen. Der Begriff "Lichtventil" ist in diesem Zusammenhang ebenfalls
verwendet worden. Im Allgemeinen entspricht das Muster einer bestimmten
Funktionsschicht in einer Vorrichtung, die im Zielbereich erzeugt
wird, wie z. B. eine integrierte Schaltung oder eine andere Vorrichtung
(siehe unten). Zu den Beispielen für die Musterungsmittel gehören:
- – Eine
vom ersten Objekttisch gehaltene Maske. Die Idee einer Maske ist
in der Lithographie hinreichend bekannt und sie beinhaltet Maskentypen wie
z. B. Binärmaske,
abwechselnde Phasenschiebemaske (alternating phase-shift mask) und die
abgeschwächte
Phasenschiebemaske (attenuated phase-shift mask) sowie verschiedene
Hybridmaskentypen. Die Platzierung einer solchen Maske im Projektionsstrahl
verursacht selektive Durchlassung (im Falle von durchlässigen Masken)
oder Reflexion (im Falle einer reflektierenden Maske) der auf die
Maske auftreffenden Strahlung gemäß dem Muster auf der Maske.
Der erste Objekttisch gewährleistet,
dass die Maske im eingehenden Projektionsstrahl in einer gewünschten Position
gehalten werden kann und dass sie relativ zum Strahl bewegt werden
kann, falls dies gewünscht
ist.
- – Eine
programmierbare Spiegelanordnung, die durch eine als erster Objekttisch
bezeichnete Struktur gehalten wird. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung
ist eine matrixadressierbare Oberfläche mit einer viskoelastischen
Steuerungsschicht und einer reflektierenden Oberfläche. Einem
solchen Apparat liegt das Grundprinzip zu Grunde, dass (z. B.) adressierte
Bereiche der reflektierenden Oberfläche einfallendes Licht als
gebeugtes Licht reflektieren, wohingegen nicht adressierte Bereiche
einfallendes Licht als ungebeugtes Licht reflektieren. Mittels eines
geeigneten Filters kann das ungebeugte Licht aus dem reflektierten
Strahl herausgefiltert werden, wobei nur das gebeugte Licht zurückbleibt.
Auf diese Weise wird der Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der
matrixadressierbaren Oberfläche
gemustert. Die erforderliche Matrixadressierung kann unter Verwendung
geeigneter elektronischer Mittel durchgeführt werden. Weitere Informationen über solche Spiegelanordnungen
können
z. B. den US-Patenten US 5,296,891 und US 5,523,193 entnommen werden.
- – Eine
programmierbare LCD-Anordnung, die durch eine als erster Objekttisch
bezeichnete Struktur gehalten wird. Ein Beispiel für eine solche Konstruktion
ist im US-Patent US 5,229,872 aufgeführt.
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Zwecks
Vereinfachung kann sich der Rest dieses Textes an bestimmten Stellen
speziell auf Beispiele richten, die eine Maske umfassen. Die in
solchen Fällen
besprochenen allgemeinen Prinzipien sind jedoch in einem weiteren
Kontext der oben dargelegten Musterungsmittel zu sehen.
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Der
Einfachheit halber kann das Projektionssystem nachstehend als die "Linse" bezeichnet werden,
diese Bezeichnung ist jedoch allgemein als verschiedene Typen von
Projektionssystemen einschließlich
z. B. Brechungsoptik-, Spiegeloptik- und Spiegellinsensysteme umfassend
auszulegen. Das Beleuchtungssystem kann auch Komponenten enthalten,
die gemäß einer
dieser Entwurfsarten arbeiten, um den Projektionsstrahl aus Strahlung
zu richten, formen oder steuern, und diese Komponenten können nachstehend
zusammen oder einzeln auch als eine "Linse" bezeichnet werden. Außerdem können der
erste und zweite Objekttisch als der "Maskentisch" bzw. der "Substrattisch" bezeichnet werden.
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Lithographische
Projektionsapparate können z.
B. bei der Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet
werden. In einem solchen Fall kann die Maske (Retikel) ein einer
einzelnen Schicht des IC entsprechendes Schaltungsmuster enthalten,
und dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt (der einen oder mehrere
Chips aufweist) auf einem Substrat (Siliziumwafer) abgebildet werden,
das mit einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material (Resist)
beschichtet worden ist. Im Allgemeinen enthält ein einziges Substrat ein
ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, die durch die Maske
nacheinander jeweils einzeln bestrahlt werden. Bei einem Typ von
lithographischen Projektionsapparaten wird jeder Zielabschnitt durch
Belichten des gesamten Maskenmusters auf den Zielabschnitt auf einmal
bestrahlt. Ein solcher Apparat wird im Allgemeinen als ein Wafer-Stepper
bezeichnet. Bei einem im Allgemeinen als eine Step-and-Scan-Apparat
bezeichneten alternativen Apparat wird jeder Zielabschnitt durch
allmähliches
Abtasten des Maskenmusters unter dem Projektionsstrahl in einer
gegebenen Bezugsrichtung (der "Abtast"-Richtung) bestrahlt,
während
der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung synchron
abgetastet wird. Da das Projektionssystem im Allgemeinen einen Vergrößerungsfaktor
M aufweist (im Allgemeinen < 1),
ist die Geschwindigkeit, mit der der Substrattisch abgetastet wird,
ein Faktor M mal derjenigen, mit der der Maskentisch abgetastet
wird. Weitere Informationen hinsichtlich lithographischer Vorrichtungen
wie hier beschrieben können z.
B. der internationalen Patentanmeldung WO 97/33205 entnommen werden.
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Im
Allgemeinen enthielten Apparate dieses Typs einen ersten Objekttisch
(Maskentisch) und einen zweiten Objekttisch (Substrattisch). Es
werden jedoch Maschinen verfügbar,
bei denen es mindestens zwei unabhängig bewegliche Substrattische gibt,
siehe z. B. den Mehrstufenapparat, der in der am 27. Februar 1998
eingereichten und hierin durch Verweis einbezogenen
US 5,969,441 und US Seriennr. 09/180,011
(WO 98/40791) beschrieben ist. Einem solchen Mehrstufenapparat liegt
das Grundprinzip zu Grunde, dass während sich ein erster Substrattisch
unterhalb des Projektionssystems befindet, um eine Belichtung eines
ersten auf diesem Tisch befindlichen Substrates zu ermöglichen,
ein zweiter Substrattisch zu einer Ladeposition laufen, ein belichtetes
Substrat entladen, ein neues Substrat aufnehmen, einige erste metrologische
Schritte beim neuen Substrat ausführen und dann bereitstehen kann,
um dieses neue Substrat zur Belichtungsposition unterhalb des Projektionssystems
zu transferieren, sobald die Belichtung des ersten Substrates abgeschlossen
ist, wodurch sich der Zyklus wiederholt. Auf diese Weise ist es
möglich,
einen wesentlich höheren
Maschinendurchsatz zu erreichen, was wiederum die Nutzungskosten
der Maschine verbessert.
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Ein
anderer Typ des zwei Tische aufweisenden Apparates ist in der auch
als EP-0 951 054 A veröffentlichten
WO 98/24115 beschrieben. Dieser Apparat hat zwei Charakterisierungszonen
und eine einzige Belichtungszone. Die zwei Substrattische werden
zwischen ihren jeweiligen Charakterisierungszonen und der Belichtungszone
bewegt. Die den Apparat steuernde Software stellt sicher, dass die
zwei Tische nicht gleichzeitig zur Belichtungszone gebracht werden.
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Die
vorliegenden Erfinder haben festgestellt, dass bei einem mehrere
Tische aufweisenden Apparat, bei dem Tische zwischen verschiedenen
Zonen ausgetauscht werden, eine besondere Kollisionsgefahr zwischen
Tischen besteht. Bei einem lithographischen Apparat sind die Tische
schwer und sie werden mit ziemlich hohen Geschwindigkeiten bewegt. Außerdem sind
sie aus äußerst spröden Materialien hergestellt
und tragen viele empfindliche Komponenten, deren Position mit sehr
hoher Genauigkeit bekannt sein muss. Folglich können die Wirkungen einer Kollision
zwischen Tischen, selbst einer solchen mit niedriger Geschwindigkeit,
sehr schwerwiegend sein. Eine größere Kollision,
die einen wesentlichen Schaden an den empfindlichen Komponenten
eines Tisches verursacht, kann auf Grund von Brüchen oder dauerhafter Verformung
von Präzisionsteilen den
gesamten Apparat unbrauchbar machen. Natürlich kann die den Apparat
steuernde Software so geschrieben werden, dass sie Bewegungen der
Tische, die diese zur Kollision bringen würden, verhindert, aber Softwarefehler,
durch eine Störbeeinflussung, Leistungsspitzen
oder unerwartete Leistungsverluste verursachte Fehler können dennoch
zu Kollisionen führen.
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Die
EP-0 951 054 A offenbart einen lithographischen Apparat mit zwei
Wafertischen, der kollisionsvermeidende Mittel zur Verhinderung
von Kollisionen zwischen den Tischen aufweist. Die beschriebenen
kollisionsvermeidenden Mittel stützen
sich auf Software zur Steuerung von Tischbewegungen über die
Tischpositionierungsantriebe. Die EP-0 855 623 A offenbart einen
lithographischen Apparat mit zwei Maskentischen.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
mehrere Objekte positionierenden Systems, wodurch Kollisionen zwischen
positionierten Objekten vermieden und/oder die Wirkungen etwaiger
Kollisionen gemindert werden können. Die
Erfindung ist durch die Ansprüche
definiert.
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Die
kollisionsvermeidenden Mittel, die zur Verhinderung von Zusammenstößen eine
physische Barriere aufweisen statt sich vollständig auf Software zu stützen, gewährleisten,
dass Kollisionen auch im Falle eines katastrophalen Ausfalls der
Vorrichtung wie z. B. eines großen
Leistungsverlusts oder schwerwiegenden Systemausfalls vermieden
werden. Die Möglichkeit
eines kostspieligen und/oder irreparablen Schadens an den Substrat-
oder Maskentischen unter solchen Umständen wird vermieden.
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Bei
einem Herstellungsprozess unter Verwendung eines lithographischen
Projektionsapparats gemäß der Erfindung
wird ein Muster in einer Maske auf ein Substrat abgebildet, das
wenigstens teilweise mit einer Schicht aus strahlungsempfindlichem
Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann
das Substrat verschiedenen Vorgängen
unterzogen werden, wie z. B. Vorbereitung, Beschichtung mit Resist
und einem Soft Bake (leichten Trocknen). Nach der Belichtung kann
das Substrat anderen Vorgängen
unterzogen werden, wie z. B. einem Post Exposure Bake (PEB, Trocknen
nach der Belichtung), einer Entwicklung, einem Hard Bake (starken
Trocknen) und einer Messung/Inspektion der abgebildeten Merkmale.
Diese Reihe von Vorgängen
wird als Basis zum Mustern einer einzelnen Schicht einer Vorrichtung,
z. B. eines IC, verwendet. Eine solche gemusterte Schicht kann dann
verschiedenen Prozessen unterzogen werden wie z. B. Ätzen, Ionenimplantation
(Dotieren), Metallisierung, Oxidation, chemo-mechanisches Polieren
usw., die alle dazu vorgesehen sind, eine einzige Schicht zu vollenden.
Sind mehrere Schichten erforderlich, muss der gesamte Vorgang oder
eine seiner Varianten für
jede neue Schicht wiederholt werden. Schließlich sind auf dem Substrat
(Wafer) eine Reihe von Vorrichtungen vorhanden. Diese Vorrichtungen
werden dann durch eine Technik wie z. B. Zerschneiden oder Zersägen voneinander
getrennt, wodurch die einzelnen Vorrichtungen auf einem Träger montiert,
an Stifte angeschlossen werden können
usw. Weitere Informationen bezüglich
solcher Prozesse sind z. B. 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, zu entnehmen.
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Obwohl
in diesem Text speziell auf die Verwendung des Apparats gemäß der Erfindung
bei der Herstellung von ICs verwiesen werden kann, soll ausdrücklich klar
sein, dass ein solcher Apparat viele andere mögliche Anwendungen hat. Er
kann z. B. bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen, Leit-
und Detektionsmustern für
Magnetblasenspeicher, Flüssigkristall-Anzeigetafeln,
Dünnfilm-Magnetköpfen usw. verwendet
werden. Der Fachmann wird erkennen, dass im Kontext solcher alternativer
Anwendungen jede Verwendung der Bezeichnungen "Retikel", "Wafer" oder "Chip" in diesem Text als durch
die allgemeineren Bezeichnungen "Maske", "Substrat" bzw. "Zielabschnitt" ersetzt betrachtet
werden soll.
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Im
vorliegenden Dokument sind die Bezeichnungen "Strahlung" und "Strahl" als alle Typen von elektromagnetischer
Strahlung oder Teilchenflüssen einschließlich aber
nicht beschränkt
auf ultraviolette (UV) Strahlung (z. B. mit einer Wellenlänge von
365, 248, 193, 157 oder 126 nm), Extrem-Ultraviolett-(EUV-)Strahlung,
Röntgenstrahlen,
Elektronen und Ionen umfassend verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf beispielhafte
Ausführungsformen und
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
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1 einen
lithographischen Projektionsapparat gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Draufsicht der Waferstufe des Apparats von 1 mit zwei
Wafertischen in Betriebspositionen;
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3 eine
Ansicht ähnlich
der 2 aber mit den Tischen im ersten Schritt eines
Austauschprozesses;
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4 eine
Ansicht ähnlich
der 2 aber mit den Tischen im zweiten Schritt eines
Austauschprozesses;
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5 eine
Ansicht ähnlich
der 2 aber mit den Tischen im dritten Schritt eines
Austauschprozesses;
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6 eine
Ansicht ähnlich
der 2 aber mit den Tischen im vierten Schritt eines
Austauschprozesses;
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7 eine
Ansicht ähnlich
der 2 aber mit den Tischen im fünften Schritt eines Austauschprozesses;
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8A bis 8D Diagramme
von Kupplungsmechanismen zum lösbaren
Verbinden der Waferstufen mit den Antriebsmitteln bei der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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9 eine
Draufsicht eines in der Waferstufe von 2 enthaltenen
Labyrinths;
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10 eine
Draufsicht der Waferstufe einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit
den Wafertischen im zweiten Schritt eines Austausch- oder Auswechselprozesses;
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11 eine
Ansicht ähnlich
der 10 aber mit den Tischen in der dritten Stufe eines
Auswechselprozesses;
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12 eine
Ansicht ähnlich
der 10 aber mit den Tischen in der vierten Stufe eines
Auswechselprozesses;
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13 eine
Ansicht ähnlich
der 10 aber mit den Tischen in Betriebspositionen
nach Vollendung eines Auswechselns;
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14 eine
Draufsicht der Waferstufe einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
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15 eine
Draufsicht der Waferstufe einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
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16 eine
Draufsicht der Waferstufe der vierten Ausführungsform der Erfindung, die
zeigt, wie verhindert wird, dass sich die Tische auf der falschen Seite
eines zentralen Zapfens vorbeibewegen;
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17 eine
Draufsicht der Waferstufe einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
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18 eine
Draufsicht der Waferstufe einer Modifikation der fünften Ausführungsform
der Erfindung; und
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19 eine
Draufsicht eines Waferstufenbeispiels, das keinen Teil der Erfindung
bildet. In den Zeichnungen geben gleiche Bezugszeichen gleiche Teile
an.
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Ausführungsform 1
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1 zeigt
schematisch einen lithographischen Projektionsapparat gemäß der Erfindung.
Der Apparat weist auf:
- • ein Strahlungssystem LA, IL,
zum Liefern eines Projektionsstrahls PB aus Strahlung (z. B. UV- oder
EUV-Strahlung);
- • einen
mit einem Maskenhalter zum Halten einer Maske MA (z. B. Retikel)
versehenen ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der zum genauen
Positionieren der Maske bezüglich
Teil PL mit ersten Positionierungsmitteln verbunden ist;
- • zweite
und dritte Objekttische (Substrattisch) WTa, WTb, wobei jeder mit
einem Substrathalter zum Halten eines Substrats W (z. B. eines resistbeschichteten
Siliziumwafers) versehen ist und zum genauen Positionieren des Substrats
bezüglich
der Teile PL und MS mit zweiten und dritten Positionierungsmitteln
verbunden ist;
- • ein
Projektionssystem ("Linse") PL (z. B. ein Brechungs-
oder Spiegellinsensystem, eine Spiegelgruppe oder eine Anordnung
von Feldablenkern) zum Abbilden eines bestrahlten Abschnitts der Maske
MA auf einen Zielabschnitt C des Substrats W.
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Wie
hier dargestellt, ist der Apparat ein durchlassender Typ (d. h.
er hat eine durchlassende Maske). Im Allgemeinen kann er jedoch
z. B. auch ein spiegelnder Typ sein.
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Bei
dem hier dargestellten Beispiel weist das Strahlungssystem eine
Quelle LA (z. B. eine Hg-Lampe, einen Excimerlaser, einen um den
Weg eines Elektronenstrahls in einem Speicherring oder Synchrotron
angeordneten Undulator oder eine Elektronen- oder Ionenstrahlquelle) auf, die einen
aus Strahlung bestehenden Strahl erzeugt. Dieser Strahl wird entlang
verschiedener im Beleuchtungssystem IL enthaltener optischer Komponenten,
z. B. Strahlformungsoptik Ex, einem Integrator IN und einem Kondenser
CO, durchgelassen, so dass der resultierende Strahl PB eine gewünschte Form
und Intensitätsverteilung
aufweist.
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Der
Strahl PB trifft anschließend
auf die Maske MA, die auf einem Maskentisch MT in einem Maskenhalter
gehalten wird. Nachdem der Strahl PB die Maske MA passiert hat,
fällt er
durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt C
des Substrates W fokussiert. Mit Hilfe der interferometrischen Versetzungsmessmittels
IF und der zweiten Positionierungsmittel können die Substrattische WTa,
WTb genau bewegt werden, z. B. um verschiedene Zielabschnitte C
im Weg des Strahls PB zu positionieren. Ähnlich können die ersten Positionierungsmittel
verwendet werden, um die Maske MA in Bezug auf den Weg des Strahls
PB genau zu positionieren, z. B. nach der mechanischen Entnahme
der Maske MA aus einer Maskenbibliothek. Im Allgemeinen wird die Bewegung
der Objekttische MT, WT mit Hilfe eines Langhubmoduls (Grobpositionierung)
und eines Kurzhubmoduls (Feinpositionierung), die in 1 nicht
ausdrücklich
dargestellt sind, verwirklicht.
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Der
dargestellte Apparat kann in zwei verschiedenen Moden verwendet
werden:
- 1. Im Schrittmodus wird der Maskentisch
MT im Wesentlichen stationär
gehalten und ein gesamtes Maskenabbild wird auf einmal (d. h. in
einem einzigen "Blitz") auf einen Zielabschnitt
C projiziert. Dann wird der Substrattisch WT in den x- und/oder
y-Richtungen verschoben,
so dass ein anderer Zielabschnitt C durch den Strahl PB bestrahlt
werden kann.
- 2. Im Abtastmodus gilt im Wesentlichen das gleiche Szenario,
außer
dass ein gegebener Zielabschnitt C nicht in einem einzigen "Blitz" belichtet wird.
Stattdessen ist der Maskentisch MT mit einer Geschwindigkeit v in
eine gegebene Richtung (die so genannte "Abtastrichtung", z. B. die y-Richtung) beweglich, so
dass der Projektionsstrahl PB zum Abtasten über einem Maskenabbild veranlasst
wird. Gleichzeitig wird der Substrattisch WTa oder WTb mit einer
Geschwindigkeit V = Mv, bei der M die Vergrößerung der Linse PL ist (typischerweise
M = 1/4 oder 1/5), simultan in der gleichen oder entgegengesetzten
Richtung bewegt. Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt
C belichtet werden, ohne dass bezüglich der Auflösung ein
Kompromiss geschlossen werden muss.
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2 zeigt
die Waferstufe 100 des lithographischen Apparats der Ausführungsform
1 im Plan. Der Kern der Waferstufe 100 wird durch einen
Referenztisch, oder Stein, 110 gebildet, der eine flache ebene
Oberfläche
hat, über
der sich zwei Wafertische WTa, WTb bewegen können. Die Wafertische WTa und
WTb sind im Wesentlichen identisch und jeder enthält einen
Waferhalter (nicht dargestellt) für jeweilige Wafer Wa, Wb und
einen Luftfuß (oder
ein Luftlager) zum Stützen
des Tisches, so dass er im Wesentlichen ohne Reibung über den
Referenztisch 110 bewegt werden kann. Die Positionierung
der Wafertische erfolgt durch zwei Antriebseinheiten 120, 130,
die eine bekannte H-Antriebsanordnung aufweisen. Jeder Antrieb besteht
aus einem X-Balken 121, 131,
auf dem der Ständer
eines X-Linearmotors angebracht ist, der einen X-Gleiter 122, 132 in
Längsrichtung
des Balkens antreibt. Die Wafertische WTa und WTb sind durch lösbare Stufenkupplungen 125, 135 kinematisch
an jeweilige X-Gleiter
der X-Gleiter 122, 132 gekuppelt. Jedes Ende jedes
X-Balkens ist auf einem Y-Gleiter 123, 124, 133, 134 angebracht, der
durch Y-Linearmotoren (nicht dargestellt) angetrieben werden kann,
deren Ständer
auf einer die Form eines den Referenztisch 110 umgebenden rechteckigen
Rahmens aufweisenden Ausgleichsmasse 140 angebracht sind.
Die Wafertische WTa, WTb werden somit in X-Richtung durch Antreiben
der X-Gleiter 122, 132 entlang der X-Balken 121, 131 und
in Y-Richtung durch Antreiben des X-Balkens über die Y-Gleiter 123, 124, 133, 134 positioniert.
Die Tische können
durch unabhängige
Steuerung der Y-Gleiter 123, 124, 133, 134 auch
um Achsen parallel zur Z-Richtung gedreht werden.
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Die
X- und Y-Richtungen, in denen die jeweiligen Linearmotoren wirken,
sind im Allgemeinen orthogonal zueinander und parallel zur oberen
Oberfläche
des Referenztisches 110. Wie oben erwähnt, können jedoch die zwei Y-Gleiter 123, 124, 133, 134 in
jeder Antriebseinheit innerhalb bestimmter Grenzen unabhängig positioniert
werden, um die Rz-Position der Wafertische WTa, WTb zu steuern,
was dazu führt,
dass der X-Balken nicht mehr exakt rechtwinklig zu den Y-Motoren
in der Ausgleichsmasse 140 ist.
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Die
N-Antriebseinheiten 120, 130 weisen effektiv das
Langhubmodul zur Grobpositionierung der Wafertische auf, wohingegen
die Kurzhubmodule zur Feinpositionierung der Wafer in den jeweiligen
Wafertischen WTa, WTb enthalten sind.
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An
einem Ende des Referenztisches 110 ist eine Belichtungszone 20 platziert,
bei der ein Maskenabbild auf einen Wafer projiziert werden kann,
um die strahlungsempfindliche Schicht zu belichten. Am anderen Ende
gibt es eine Vorbereitungszone (Charakterisierungszone) 30,
bei der Wafer auf die Wafertische geladen und von ihnen entfernt
werden können
und etwaige vorbereitende Schritte wie z. B. ein Messvorgang zur
Ermittlung der exakten Position des Wafers auf dem Tisch in 6 Freiheitsgraden
ausgeführt
werden können.
Der Belichtungsvorgang wird ausgeführt wie oben beschrieben, wohingegen
die Schritte des Ladens, Entfernens und Vorbereitens durch bekannte
Apparate, die um der Kürze
Willen hierin nicht beschrieben sind, auf eine bekannte Weise ausgeführt werden
können.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
sind die die zwei Zonen 20, 30 abdeckenden N-Antriebseinheiten 120, 130 äquivalent, was
sie jedoch nicht sein müssen,
falls die erforderlichen Bewegungsbereiche, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen
der Wafertische in den zwei Zonen verschieden sind.
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Wie
oben erwähnt,
sind die Wafertische WTa, WTb durch lösbare Kupplungen 125, 135 kinematisch
an X-Gleiter 122, 132 gekuppelt. Die Kupplungen 125, 135 sind
so angeordnet, dass sie an beide Wafertische WTa, WTb und an jeweilige
Seiten von ihnen anzukuppeln vermögen. Beim unten detaillierter
beschriebenen Tischauswechselvorgang werden die zwei Tische zu Positionen
in Transferzonen 40a, 40b gebracht, die Kupplungen 125, 135 werden gelöst und die
X-Gleiter werden zum anderen Wafertisch bewegt, an den sie dann
gekuppelt werden.
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Sind
die Kupplungen 125, 135 verbunden, übertragen
sie Kräfte
in der XY-Ebene, d. h. X- und Y-Translationskräfte und Rz-Drehmomente, zwischen
dem Wafertisch und dem jeweiligen X-Gleiter. Für erhöhte Positioniergenauigkeit
kann die Kupplung jedoch in anderen Freiheitsgraden frei sein, d.
h. Z-Translation und Rx- und Ry-Drehungen.
Eine solche Freiheit kann z. B. durch Einfügen einer in der Ebene der
zu übertragenden
Kräfte
liegenden Blattfeder in die Kupplung vorgesehen werden.
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Die
Kupplung kann die in der Ebene wirkenden Kräfte durch eine Reibungskupplung
(z. B. eine Backenklemme auf Einfach- oder Mehrfachlaminaten) oder
eine formschlüssige
Vorrichtung (z. B. Verwendung von Stiften, die in Löcher oder
Aussparungen eingreifen, oder formschlüssige v-förmige Nuten und Erhebungen) übertragen.
Mit einer Reibungskupplung kann die Klemme innerhalb eines Bereiches
relativer Positionen des X-Gleiters und Wafertisches in Eingriff
gebracht werden, so dass das Erfordernis, die Gleiter während des
Tischauswechselprozesses genau zu positionieren, verringert ist.
Andererseits erfordert eine formschlüssige Vorrichtung eine niedrigere
Klemmkraft und daher kann eine kleinere und weniger Energie verbrauchende
Vorrichtung verwendet werden. Die Kupplung kann auch eine Kombination
von Reibungs- und Formschlussprinzipien nutzen und unterschiedliche
Kupplungsverfahren in unterschiedlichen Richtungen gemäß den verschiedenen
Kraftübertragungsanforderungen in
diesen Richtungen nutzen.
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Um
einen Verlust der Kupplungswirkung bei einem Leistungs- oder Maschinenausfall
zu verhindern, gehört
die Kupplung einem Typ an, der in seinem natürlichen Zustand geschlossen
(angebracht) ist und eine leistungsgestützte Betätigung zum Öffnen (Lösen) erfordert oder bistabil
ist und eine leistungsgestützte
Betätigung
erfordert, um zwischen geöffneten
und geschlossenen Zuständen
zu wechseln. Zu den Beispielen für
solche Kupplungstypen gehören
Klemmen, die geschlossen vorbelastet sind durch z. B. durch Schrauben-
oder Kegelfederstapel bereitgestellte elastische Energie, durch
Dauermagnete bereitgestellte magnetische Energie, durch elektrostatische
Kräfte
bereitgestellte elektrische Energie oder die potentielle Energie
einer Gasmasse unter erhöhtem
Druck. Die gegen die passive Schließkraft wirkende Öffnungskraft
kann eine pneumatische, hydraulische (vorzugsweise ultrareines Wasser
verwendend, um die Möglichkeit
einer Verunreinigung zu minimieren) oder elektromagnetische usw.
sein. Da der Hub der Kupplung zwischen geöffneten und geschlossenen Positionen
wahrscheinlich klein ist, kann ein Übertragungsmechanismus mit
einem großen
mechanischen Vorteil zwischen dem Aktuator und der Klemme verwendet
werden. Zu den Beispielen für
solche Übertragungsmechanismen
gehören
Ein- oder Mehrstufenhebelsysteme, pneumatische/hydraulische Verstärker usw.
Ferner kann ein Übertragungsmechanismus
mit einem variablen mechanischen Vorteil, der nur im letzten Teil
des Hubs die vollständige
Klemmkraft bereitstellt, verwendet werden, z. B. ein so genannter
Kniehebelmechanismus oder ein Hebelsystem mit einem beweglichen
effektiven Drehpunkt. Geeignete Mechanismen sind in den 8A bis 8D veranschaulicht.
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8A zeigt
einen Kupplungsmechanismus des aktiven offenen Typs. Bei diesem
Mechanismus ist eine im Allgemeinen zur XY-Platte parallele Blattfeder 151 am
Wafertisch WTa, WTb befestigt und bei geschlossener Kupplung zwischen
einem am X-Gleiter 122, 132 befestigten
Amboss 153 und einem beweglichen Hammer 152 eingeklemmt.
Die einander gegenüberliegenden
Klemmflächen
des Ambosses 153 und des Hammers 152 können zur
Förderung der
Reibung angerauht sein oder mit Vorsprüngen, z. B. Stiften oder Erhebungen,
oder mit Aussparungen versehen sein, die mit entsprechenden Vorsprüngen oder
Aussparungen auf der Blattfeder 151 zusammenpassen, je
nachdem, ob ein Reibungs- oder Formschluss-Klemmprinzip gewünscht ist.
Der Hammer 152 ist drehbar mit einem Hebel 154 nahe
einem ersten Ende von diesem verbunden Der Hebel 154 ist an
diesem ersten Ende mit einem am X-Gleiter 122, 132 befestigten
Drehzapfen 155 verbunden und am gegenüberliegenden zweiten Ende mit
einer Feder 156 verbunden, die gegen einen festen Punkt 157 auf dem
X-Gleiter 122, 132 wirkt, um den Hebel vorzuspannen,
so dass der Hammer 152 gegen den Amboss 153 gedrückt wird,
um die Blattfeder 151 einzuklemmen. Zum Öffnen der
Kupplung übt
ein Öffnungsaktuator 158 eine
Kraft auf den Hebel 154 in dem Sinn aus, der der durch
die Feder 156 ausgeübten
Kraft entgegengesetzt ist.
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8B zeigt
einen Kupplungsmechanismus des aktiven Umschalttyps. In diesem Fall
wird ein Amboss 161 durch einen Käfig 162 zurückgehalten aber
durch eine Feder 163 vorbelastet, um die Blattfeder 151 gegen
den Amboss 153 zu klemmen. Ein erster Hebel 164 ist
an einem ersten Ende drehbar am Käfig 162 befestigt
und ein zweiter Hebel 165 ist zwischen einem Zwischendrehpunkt 167 am
ersten Hebel und einem festen Drehzapfen 166, der am X-Gleiter 122, 132 befestigt
ist, drehbar verbunden. Ein Aktuator 168 übt eine
Kraft auf das Ende des ersten Hebels 164 in einem Sinn
zum Gerademachen des durch die ersten und zweiten Hebel 164, 165 gebildeten
Knicks aus, um den Käfig 162 zur
Blattfeder 151 hin zu drängen und somit die Kraft zu
erhöhen, durch
die die Feder 163 den Hammer 161 gegen den Amboss 153 drängt. Der
geschlossene Zustand kann stabilisiert werden, indem die Hebel so
angeordnet werden, dass der Aktuator die Hebel 164, 165 geringfügig über die
gerade Position hinaus und gegen einen Anschlag (nicht dargestellt)
schiebt, um den Knick zu "sperren".
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Die 8C und
D zeigen einen alternativen Kupplungsmechanismus, bei dem eine V-Erhebung und
V-Nut zur Verbesserung des Formschlusses verwendet werden.
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Der
Sperrmechanismus kann den oben beschriebenen aktiven Umschalt- oder
aktiven offenen Typen angehören.
Bei dem Kupplungsmechanismus der 8C und
D weist der Amboss 153' eine
sich abwärts
erstreckende und in X-Richtung langgestreckte V-förmige Erhebung
auf, wohingegen die Blattfeder 151' ein Abschlusselement mit einer
der V-förmigen
Erhebung des Ambosses 153' entsprechenden
V-förmigen Nut
aufweist. Ein Hammer 152 ist angeordnet, um das Abschlusselement 159 gegen den
Amboss 153' zu
klemmen. Es ist natürlich
klar, dass der Kupplungsmechanismus umgekehrt sein könnte, d.
h. die Nut am Amboss 153' und
die Erhebung am Abschlusselement 159 angeordnet sein könnte.
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Um
den Kupplungsmechanismus der 8C und
D in Eingriff zu bringen, werden der Substrattisch WTa, b und die
Antriebsmittel so positioniert, dass das Abschlusselement 159 zwischen
dem Amboss 153' und
dem Hammer 152 positioniert ist. Der Hammer 152 wird
dann aufwärts
gedrängt,
so dass die V-förmige
Erhebung in die V-förmige Nut eintritt
und das Abschlusselement 159 sicher gegen den Amboss 153' gehalten wird,
wie in 8D dargestellt.
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Der
Kopplungsmechanismus der 8C und
D bietet mehrere Vorteile wegen der Tatsache, dass sich die V-förmige Erhebung
und Nut parallel zur X-Richtung erstrecken. Erstens sind die sich
bewegende Masse und somit die Antriebskräfte in Y-Richtung größer als in X-Richtung. Nur
die Waferstufe, der X-Gleiter und der Luftfuß usw. bewegen sich in X-Richtung,
wohingegen sich der X-Balken und die Y-Gleiter auch in Y-Richtung
bewegen. Somit liefern die Nut und Erhebung einen Formschluss zur Übertragung
von Kräften
in Y-Richtung, die am stärksten
sind, während
die Reibung ausreicht, um Kräfte
in X-Richtung zu übertragen.
Gleichzeitig wird der Austausch der Wafertische zwischen den zwei Antrieben
erleichtert. Während
des Austausches bewegt sich der X-Gleiter, an dem der Amboss 153' angebracht
ist, nur in X-Richtung. Folglich muss der Kupplungsmechanismus nur
ausreichend geöffnet werden,
um die Verbindung zwischen dem Abschlusselement 159 und
dem Amboss 153' zu
unterbrechen, um diese Bewegung zu ermöglichen. Die größere Bewegung,
die notwendig wäre,
um der V-förmigen
Erhebung Verlassen der V-förmigen
Nut zu ermöglichen,
ist nicht erforderlich. Die größere Bewegung
wäre jedoch
erforderlich, wenn Nuten und Erhebungen vorgesehen wären, die
sich in die X- und Y-Richtungen erstrecken. Verringern der für einen Austausch
erforderlichen Bewegung der Kupplung verringert die für diesen
Austausch in Anspruch genommenen Zeit, was den Durchsatz des Apparates erhöht.
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Als
Nächstes
wird die Abfolge der Schritte des Wafertischaustausches unter Bezugnahme
auf die 2 bis 7 und 9 beschrieben. 2 zeigt
die Wafertische in Betriebsposition mit dem Wafertisch WTa in der
Belichtungszone 20 und mit der Antriebseinheit 120 verbunden,
wohingegen sich der Wafertisch WTb in der Vorbereitungszone 30 befindet
und mit der Antriebseinheit 130 verbunden ist. Ziel des
Tischauswechselprozesses ist es, den Wafertisch WTa mit der Antriebseinheit 130 zu
verbinden und ihn zur Vorbereitungszone 30 zu transferieren, während gleichzeitig
der Wafertisch WTb mit der Antriebseinheit 120 verbunden
und zur Belichtungszone 20 transferiert wird.
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Beim
ersten Schritt des in 3 dargestellten Tischauswechselprozesses
werden die Wafertische WTa, WTb zur Kante der Arbeitszonen bewegt, um
mit jeweiligen Kabelpendelelementen CS1, CS2 in Eingriff zu kommen.
Die Kabelpendelelemente sind auf Seitenschienen der Ausgleichsmasse 140 oder
anderen parallelen Schienen angebracht und z. B. durch Ketten (nicht
dargestellt) miteinander verkettet, um sicherzustellen, dass die
Wafertische WTa, WTb während
des Austauschvorgangs synchron bewegt werden. Bei diesem Schritt
treten die Wafertische WTa, WTb auch in das Labyrinth ein, das in 9 dargestellt
ist und Seitenwände 170, 180, 190 sowie
einen Mittelzapfen 190 umfasst. Die Seitenwände 170, 180 haben
vorragende Schultern 171, 172, 181, 182 an
jedem Ende, die über
die Seiten des Referenztisches 110 ragen, so dass der effektive
Bewegungsbereich der Wafertische in den Arbeitszonen, d. h. in der
Belichtungszone und Vorbereitungszone, schmaler ist als im zentralen
Bereich. Der Mittelzapfen befindet sich in der Mitte des Referenztisches 110 und
seine Größe ist so
bemessen, dass sie verhindert, dass sich die Wafertische in einer
geraden Linie von der Belichtungszone 20 zur Vorbereitungszone 30 bewegen
und umgekehrt. Statt dessen müssen
sich die Wafertische an den Enden der Schultern 171, 172, 181, 182 vorbei
bewegen, bevor sie sich zu den Seitenschienen in den Transferzonen 40a, 40b auswärts bewegen.
Dies ist die in 3 dargestellte Position. Sensoren 173, 174, 175, 183, 184, 185 können angeordnet
sein, um die Wafertische zu detektieren, während sie bestimmte Punkte im
Labyrinth passieren.
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Bei
Schritt zwei werden die Waferstufen WTa, WTb vorwärts bewegt,
bis sie sich in den Transferzonen 40a, 40b nebeneinander
befinden, wie in 4 dargestellt. Die Verkettung
zwischen den Kabelpendelelementen CS1, CS2 stellt sicher, dass dieser
Schritt nicht stattfinden kann, sofern nicht beide Wafertische mit
jeweiligen Kabelpendelelementen verbunden sind und mittels Softwaresteuerung
synchron bewegt werden. Die Verkettung treibt nicht die Tische an,
sondern präsentiert
etwaige fehlerhafte Softwarebefehle, die zu asynchronen Bewegungen führen könnten. Dadurch
wird sichergestellt, dass ein Tisch nicht in eine der Arbeitszonen
bewegt werden kann, wenn nicht der vorher dort befindliche Tisch gleichzeitig
hinausbewegt wird. Die Kabelpendelelemente stützen die Steuerkabel und andere
Versorgungskanäle
zu ihren jeweiligen Tischen. Dies und die Tatsache, dass die Tische
die zentrale Säule
nur auf ihrer eigenen Seite passieren können, stellen sicher, dass
sich die Kabel nicht verfangen können.
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Bei
Schritt drei werden die Wafertische WTa, WTb am Referenztisch 110 verankert,
z. B. durch sanftes Herunterdrehen ihrer sie stützenden Luftfüße. Alternativ
können
normalerweise in Aussparungen oder Löchern in der Ausgleichsmasse
verborgene Stifte oder Ähnliches
vorragen, um die Tische zu sichern. Dann werden die Kupplungsmechanismen 125, 135 geöffnet, um
die Wafertische von den X-Gleitern zu lösen, an denen sie ursprünglich angebracht
wurden. Die X-Gleiter 122, 132, werden dann so
bewegt, dass sie neben dem anderen Wafertisch liegen, wie in 5 dargestellt,
und die Kupplungsmechanismen 125, 135 werden wieder
in Eingriff gebracht. So ist der Wafertisch WTa nun mit der Antriebseinheit 130 verbunden
und ist der Wafertisch WTb nun mit der Antriebseinheit 120 verbunden.
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Bei
Schritt vier werden die Waferstufen WTa, WTb von den Antriebseinheiten 130, 120,
zu denen sie transferiert worden sind, zu ihren jeweiligen Bestimmungsorten
hin bewegt, wie in 6 dargestellt. Während dieses
Prozesses sind die Wafertische weiterhin mit den Kabelpendelelementen
CS1, CS2 verbunden, die sicherstellen, dass sie sich synchron bewegen.
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Sobald
die Wafertische am Mittelzapfen 190 vorbei bewegt worden
sind, werden sie schließlich von
den Kabelpendelelementen CS1, CS2 gelöst und zu ihren Betriebspositionen
bewegt. Der Wafertisch WTa befindet sich nun in der Vorbereitungszone 30 und
der Wafertisch WTb befindet sich nun in der Belichtungszone 20,
wie in 7 dargestellt.
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Ausführungsform 2
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Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung ist in den 10 bis 13 dargestellt.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird die Möglichkeit
eines Zusammenstoßes
weiter verringert, indem die Kabelpendelelemente CS1', CS2' mit Antrieben bereitgestellt
werden, so dass sie statt die Antriebseinheiten 120, 130 den
Transfer der Wafertische zwischen den Mess- und Belichtungszonen
bewirken.
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Der
erste Schritt im Transferprozess bei der zweiten Ausführungsform
ist der gleiche wie der bei der ersten: Die Wafertische WTa, WTb
werden in das Labyrinth (nicht dargestellt) bewegt, um die Kabelpendelelemente
CS1' bzw. CS2' in Eingriff zu bringen.
Bei zweiten Schritt werden die Kupplungsmechanismen 125, 135 nicht
von den Antrieben 120, 130 durch das Labyrinth
geführt,
sondern gelöst,
um die Wafertische WTa, WTb von den Antriebseinheiten 120, 130 loszukuppeln.
Dann werden die Wafertische WTa, WTb durch die Kabelpendelelemente
CS1', CS2' durch das Labyrinth
hindurch getrieben, wie in 10 dargestellt.
Die ersten und zweiten Schritte der zweiten Ausführungsform können zwischendurch ausgeführt werden,
um die für
den Transfer benötigte Zeit
zu verringern. Bei dieser Anordnung werden die Wafertische WTa,
WTb von Antriebseinheiten 120, 130 in das Labyrinth
getrieben, die sie weiterhin in Y-Richtung beschleunigen, während die
Kabelpendelelemente CS1',
CS2' mit den jeweiligen
Tischen in Eingriff gelangen. Sobald sich die Wafertische WTa, WTb
mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, werden die Antriebseinheiten 120, 130 losgekuppelt
und der Rest der Bewegung der Tische durch das Labyrinth wird durch
die Kabelpendelelemente CS1',
CS2' angetrieben.
Mit dieser Anordnung wird nicht nur die zum Wechsel benötigte Zeit
verringert, sondern es werden auch die Leistungsanforderungen der
Kabelpendelelementeantriebe verringert. Die Kabelpendelelemente
CS1 und CS2 können
auch als kollisionsvermeidende Mittel zur Verhinderung von Kollisionen zwischen
den Y-Gleitern 123 und 133 und zwischen den Y-Gleitern 124, 134 dienen.
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Sobald
die Antriebseinheiten 120, 130 von den Wafertischen
WTa, WTb gelöst
worden sind, werden die X-Gleiter 122, 132 zur
anderen Seite hinüber
bewegt, wie in 11 dargestellt, wo sie mit dem
anderen Tisch wieder in Eingriff kommen, 12, bevor
die Kabelpendelelemente CS1' und CS2' gelöst und die
Tische in die Arbeitszonen bewegt werden, 13. Das
Wiederineingriffbringen der Antriebseinheiten 120, 130 und
das Lösen
von den Kabelpendelelementen können
ebenfalls zwischendurch umgekehrt wie beim oben beschriebenen Vorgang
ausgeführt
werden.
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Ausführungsform 3
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Bei
einer in 14 dargestellten dritten Ausführungsform
ist die Labyrinthanordnung durch eine sich drehende Barriere oder
Tür 200 ersetzt.
Im Übrigen
kann die dritte Ausführungsform
die gleiche sein wie die erste oder zweite Ausführungsform.
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Die
sich drehende Barriere 200 ist auf einem Drehzapfen 201 in
der Mitte des Referenztisches 110 angebracht. Um den Transfer
der Wafertische WTa, WTb zu beginnen, werden sie zu einander diagonal gegenüberliegenden
Positionen auf beiden Seiten des Drehzapfens 201 getrieben.
Dann werden die Wafertische WTa, WTb synchron miteinander und mit der
Drehung der Barriere 200 durch die Transferzonen 40a, 40b getrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird
die Synchronisation der sich bewegenden Körper während des Transferprozesses
durch Software gesteuert. Bei einem größeren Ausfall wie z. B. einem
Softwarefehler, unerwartetem Leistungsverlust oder einer Störbeeinflussung
befindet sich die sich drehende Barriere 200 immer zwischen
den zwei Tischen WTa, WTb und verhindert, dass sie in Berührung kommen.
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Bei
einer alternativen Anordnung wird die gleiche Wirkung mit rückziehbaren
Barrieren erreicht: eine, die in eine erste Position ragt, wenn
die Wafertische in den Arbeitszonen sind, und eine zweite, die in
eine zweite Position ragt, um zwei Wege für den Transferprozess zu begrenzen.
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Die
dritte Ausführungsform
ist besonders zusammen mit den Langhub-Antriebsanordnungen brauchbar, die z.
B. Planarmotoren verwenden, wobei jede Antriebseinheit den jeweiligen
Wafertisch über
dem gesamten Bereich des Referenztisches 110 positionieren
kann, sowie mit Antriebsanordnungen, wie sie z. B. bei der ersten
und zweiten Ausführungsform
verwendet werden, wobei eine Übergabe zwischen
Antriebseinheiten, die jeweilige Hälften des Referenztisches abdecken,
während
des Transferprozesses erforderlich ist.
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Ausführungsform 4
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Bei
einer in den 15 und 16 dargestellten
vierten Ausführungsform
sind an den Wafertischen WTa, WTb Vorsprünge 212, 213, 215, 216 angeordnet,
die zusammen mit den Seitenwänden 170, 180 sicherstellen,
dass jeder Wafertisch nur auf seiner eigenen Seite des Mittelzapfens 190 durch das
Labyrinth passieren kann.
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Wie
in 15 dargestellt, erstrecken sich die Vorsprünge 212, 213, 215, 216 oben über die
Seitenwände 170, 180,
wenn jeder Wafertisch WTa, WTb auf der richtigen Seite des Mittelzapfens 190 ist,
und die Wafertische WTa, WTb können
ausreichend nahe an den Seiten des Referenztisches 110 positioniert werden,
um ihnen Passieren zwischen den Seitenwänden 170, 180 und
dem Mittelzapfen 190 zu ermöglichen. Alternativ können die
Vorsprünge
in entsprechende Nuten in den Seitenwänden eintreten, um den Wafertischen
zu ermöglichen,
sich nahe genug zu den Seitenwänden
des Referenztisches 110 zu bewegen. Der Mittelzapfen 190 ist
jedoch so angeordnet, dass er höher
herausragt als die Seitenwände 170, 180,
so dass im Falle eines Wafertisches auf der "falschen" Seite des Mittelzapfens 190,
wie in 16 dargestellt, der Wafertisch
nicht zwischen dem Mittelzapfen 190 und der Seitenwand
passieren kann.
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Die
Vorsprünge 212, 213, 215, 216 verhindern
die Möglichkeit,
dass ein Zusammenstoß in
einer Situation auftritt, in der sich ein Tisch auf einem diagonalen
Kurs zur "falschen" Seite der Säule hin bewegt,
wenn ein Leistungsverlust auftritt und der andere Tisch zur Tischauswechsel-Vorbereitungsposition
bewegt wird. Ohne die Vorsprünge 212, 213, 215, 216 könnte der
Tisch von den Seitenwänden
abprallen und mindestens teilweise durch die Lücke passieren, um mit dem anderen
Tisch zu kollidieren.
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Ausführungsform 5
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Eine
in 17 dargestellte fünfte Ausführungsform verwendet an den
Seitenwänden 170, 180 des
Labyrinths angebrachte Wechselschienen 221, 222 anstatt
der Kabelpendelelemente der ersten und zweiten Ausführungsform.
Am Anfang des Transferprozesses werden die Wafertische WTa, WTb
zu Eintrittspositionen auf ihren jeweiligen Seiten des Labyrinths
getrieben. In diesen Positionen kommen Vorsprünge 211, 214 auf
den Wafertischen in Eingriff mit Wechselschlitten 223, 224,
die auf den Wechselschienen 221, 222 angebracht
sind. Sobald sie mit den Wechselschlitten in Eingriff gebracht sind,
sind die Tische in X fest und jede Bewegung in dieser Richtung wird
verhindert. Die Energie von Kollisionen in dieser Richtung wird
durch die Wechselschienen absorbiert. Die Wechselschlitten 223, 224 können miteinander
verkettet sein, z. B. durch eine Kette oder elektronisch, so dass
sie sich nur zusammen und nur dann, wenn beide mit ihrem jeweiligen
Wafertisch WTA, WTb in Eingriff sind, bewegen können.
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Bei
einer in 18 dargestellten Modifikation
der fünften
Ausführungsform
wird auf die Schlitten verzichtet und die Vorsprünge 211, 214 haben
Hacken 217, 218, die direkt in die Wechselschienen 221, 222 eingreifen.
Wieder verhindern die Wechselschienen eine Bewegung in X und sie
absorbieren die Energie von Kollisionen in X-Richtung, wenn die Tische durch die
Vorsprünge 211, 216 und
Haken 217, 218 mit ihnen in Eingriff gebracht
sind.
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Bei
dieser Modifikation der fünften
Ausführungsform
sind die Wechselschienen durch Stifte 240 in Zonen unterteilt
und Sensoren 250 sind angeordnet, um das Vorhandensein
des Tisches in jeder Zone zu detektieren. Die Stifte sind normalerweise
in die Wechselschienen eingelassen aber ein Steuersystem ist vorgesehen,
so dass die Stifte veranlasst werden, aus den Wechselschienen 221, 222 zu
ragen, um die Vorsprünge 211, 216 und
folglich den Tisch WTa, WTb in Y sowie in X zu fangen, wenn die Ausgänge der
Sensoren 250 anzeigen, dass sich die Tische nicht synchron
bewegen. Die Stifte 240 sind vorzugsweise mittels Feder
vorbelastet, um herauszuragen, und werden durch aktive Aktuatoren,
z. B. Elektromagneten, zurückgezogen,
so dass sie im Falle eines Leistungsausfalls automatisch herausragen.
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Ausführungsform 6
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Bei
einer sechsten Ausführungsform
(nicht dargestellt) wird der Transferprozess durch einen doppelendigen
Roboterarm bewirkt, der die zwei Wafertische WTa, WTb in den Arbeitszonen 20, 30 – jeweils
einen an jedem Ende – in
Eingriff bringt. Die Tische werden dann von ihren Langhub-Antriebseinheiten
gelöst
und der Roboterarm dreht sich, um die zwei Wafertische zwischen
Arbeitszonen auszuwechseln.
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Eine
Alternative zum Roboterarm ist ein sich nur in Y-Richtung bewegender
Wechselschlitten. Für den
Transferprozess werden die Wafertische durch ihre jeweiligen Antriebseinheiten
zu einander diagonal gegenüberliegenden
Positionen bewegt und dann durch den Wechselschlitten einzeln zwischen die
zwei Arbeitszonen bewegt. Der Transfer wird so ausgeführt, dass
die Wafertische jederzeit mit entweder einer Antriebseinheit oder
dem Wechselschlitten in Eingriff sind.
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Beispiel
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Bei
einem Beispiel, das in 19 dargestellt ist und keinen
Teil der Erfindung bildet, bewegen sich die zwei Substrattische
WTa, WTb zwischen jeweiligen Charakterisierungszonen 30a, 30b und
einer zentralen gemeinsamen Belichtungszone 20. Die Substrattische
bleiben jederzeit mit ihren jeweiligen Antriebseinheiten 120, 130 gekoppelt,
so dass kein Austausch als solcher stattfindet.
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Obwohl
die Steuersysteme (Software) des Apparates zur Sicherstellung programmiert
werden, dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt nur einer der Substrattische
WTa, WTb in der Belichtungszone 20 positioniert wird, könnte dennoch
ein Softwarefehler oder Maschinenausfall darin resultieren, dass
sich beide Tische gleichzeitig in die Belichtungszone bewegen, was
zu einer potentiellen Zusammenstoßsituation führt. Um
eine physische Kollision zwischen den zerbrechlichen Tischen WTa,
WTb zu verhindern, sind kollisionsvermeidende Mittel 200 an
den Y-Gleitern 123, 124, 133, 134 angeordnet.
Die kollisionsvermeidenden Mittel 200 weisen Stoßdämpfer auf,
die positioniert sind und ausreichendes Stoßdämpfungsvermögen aufweisen, um sicherzustellen, dass
die zwei Substrattische nicht in wirkliche Berührung kommen können.
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Bei
allen oben beschriebenen Ausführungsformen
können
die physischen Barrieremittel, die Zusammenstöße zwischen den zwei Wafertischen
verhindern, z. B. der Mittelzapfen 190, die Seitenwände 170, 180 und
die sich drehende Barriere 200, sowie die Tische selbst
mit Stoßdämpfern versehen
sein. Es ist z. B. möglich,
einen Stoßfänger zu
bauen, der Stoßdämpfer um
den Wafertisch herum aufweist. Der Stoßfänger kann alle möglichen
bei einem Zusammenstoß auftretenden
Stöße absorbieren,
so dass der Wafertisch nicht beschädigt wird. Solche Stoßdämpfer können bewirkt
werden, indem die relevanten Teile ganz oder Teilweise aus elastischen
Materialien hergestellt werden oder aktive oder passive stoßdämpfende
Vorrichtungen, z. B. Luftsäcke,
Stoßstangen,
Puffer, hydraulische Dämpfer,
Federn usw., vorgesehen werden.
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Obwohl
oben bestimmten Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden sind, ist klar, dass die Erfindung
anders angewendet werden kann als beschrieben. Die Beschreibung
soll die Erfindung nicht einschränken.
Insbesondere ist klar, dass die Erfindung in der Retikel- oder Maskenstufe
eines lithographischen Apparates verwendet werden kann.