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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Regelung des Niveaus, beispielsweise
des Substrats und/oder der Maske, während der Belichtung in einer lithographischen
Vorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zur
Niveau-Regelung
in einer lithographischen Projektionsvorrichtung, die folgendes
umfasst:
- – ein
Strahlungssystem zur Bereitstellung eines Projektionsstrahls aus
Strahlung;
- – eine
Haltekonstruktion zum Halten von Musteraufbringungseinrichtungen,
wobei die Musteraufbringungseinrichtungen dazu dienen, den Projektionsstrahl
gemäß einem
gewünschten
Muster zu mustern;
- – einen
Substrattisch zum Halten eines Substrats; und
- – ein
Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen
Zielabschnitt des Substrats;
- – einen
Niveau-Sensor zum Messen von wenigstens einer von einer senkrechten
Position und einer Neigung um wenigstens eine parallele Achse einer
Oberfläche
eines Objekts, das entweder von der Haltekonstruktion oder dem Substrattisch
gehalten wird, und zum Erzeugen eines dies anzeigenden Positionssignals,
wobei senkrecht sich auf eine Richtung bezieht, die im Wesentlichen senkrecht
zu der Oberfläche
ist und wobei parallel sich auf eine Richtung bezieht, die im Wesentlichen
parallel zu der Oberfläche
ist; und
- – ein
Servo-System, das auf das Positionssignal reagiert, um das Objekt
zu einer gewünschten
Position zu bewegen.
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Der
hier verwendete Begriff „Musteraufbringungseinrichtung" sollte so weit interpretiert
werden, dass er sich auf Einrichtungen bezieht, die dafür verwendet
werden können,
einem eingehenden Strahl aus Strahlung einen gemusterten Querschnitt
gemäß einem
Muster aufzuprägen,
das in einem Zielabschnitt des Substrats erzeugt werden soll; der
Begriff „Lichtventil" kann in diesem Zusammenhang
ebenfalls verwendet werden. Im Allgemeinen entspricht das besagte
Muster einer bestimmten Funktionsschicht in einem im Zielabschnitt
erzeugten Bauelement, wie einer integrierten Schaltung oder einem anderen
Bauelement (siehe unten). Beispiele einer derartigen Musteraufbringungseinrichtung
umfassen:
- – Eine
Maske. Das Konzept einer Maske ist in der Lithographie gut bekannt
und umfasst binäre, wechselnde
Phasenverschiebungs- und reduzierte Phasenverschiebungsmaskenarten
sowie verschiedene Arten von Hybridmasken. Die Anordnung einer derartigen
Maske im Strahlungsstrahl bewirkt selektive Lichtdurchlässigkeit
(im Falle einer lichtdurchlässigen
Maske) bzw. Reflexion (im Falle einer reflektierenden Maske) der
auf die Maske auftreffenden Strahlung gemäß dem Muster auf der Maske.
Im Fall einer Maske ist die Haltekonstruktion im allgemeinen ein
Maskentisch, der gewährleistet,
dass die Maske in einer gewünschten
Position im eingehenden Strahl aus Strahlung gehalten werden kann
und dass sie, sofern erwünscht,
relativ zum Strahl bewegt werden kann.
- – Ein
programmierbares Spiegelfeld. Ein Beispiel für ein derartiges Element ist
eine matrixadressierbare Oberfläche,
die eine viskoelastische Steuerschicht und eine reflektierende Oberfläche aufweist.
Das Grundprinzip hinter einer derartigen Vorrichtung ist, dass (zum
Beispiel) adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche auftreffendes
Licht als gebeugtes Licht reflektieren, wohingegen unadressierte
Bereiche auftreffendes Licht als ungebeugtes Licht reflektieren.
Wird ein geeigneter Filter verwendet, kann das besagte ungebeugte
Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert werden, wobei
nur das gebeugte Licht zurückgelassen
wird; auf diese Weise wird der Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der matrixadressierbaren
Oberfläche
gemustert. Die erforderliche Matrixadressierung kann unter Verwendung
geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden. Weitere Informationen über derartige Spiegelfelder
können
beispielsweise den US-Patenten 5,296,891 und US 5,523,193 entnommen werden. Im
Fall eines programmierbaren Spiegelfeldes kann die Haltekonstruktion beispielsweise
als Rahmen oder Tisch gebildet sein, der nach Wunsch fixiert oder
beweglich ist.
- – Ein
programmierbares LCD-Feld. Ein Beispiel für eine derartige Konstruktion
ist im US-Patent 5,229,872 gegeben. Wie beim Vorstehenden kann die
Haltekonstruktion in diesem Fall beispielsweise als Rahmen oder
Tisch gebildet sein, der fixiert oder beweglich ist.
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Aus
Gründen
der Vereinfachung kann sich der Rest dieses Textes an bestimmten
Stellen speziell auf Beispiele beziehen, die eine Maske und einen Maskentisch
verwenden; die in diesen Fällen
erörterten
allgemeinen Prinzipien sollten jedoch im weiteren Kontext der Musteraufbringungseinrichtung
gesehen werden, wie er vorstehend festgelegt worden ist.
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Lithographische
Projektionsvorrichtungen können
beispielsweise für
die Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden.
In so einem Fall kann die Musteraufbringungseinrichtung ein Schaltungsmuster
entsprechend einer einzelnen Schicht der integrierten Schaltung
erzeugen und dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt (der z.B.
einen oder mehrere Dies enthält)
auf einem Substrat (Silizium-Wafer), das mit einer Schicht aus strahlungssensitivem
Material (Schutzlack) überzogen worden
ist, abgebildet werden. Im allgemeinen enthält ein einzelner Wafer ein
ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, die sukzessive einer
nach dem anderen durch das Projektionssystem bestrahlt werden. Bei
den allgemein üblichen
Vorrichtungen, bei denen die Musteraufbringung über eine Maske auf einem Maskentisch
erfolgt, kann zwischen zwei unterschiedlichen Maschinentypen unterschieden werden.
Bei einer Art von lithographischer Projektionsvorrichtung wird jeder
Zielabschnitt bestrahlt, indem das gesamte Maskenmuster in einem
Schritt auf den Zielabschnitt aufgebracht wird; eine derartige Vorrichtung
wird im allgemeinen als Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einer anderen
Vorrichtung – die
im allgemeinen als Step-and- Scan-Vorrichtung
bezeichnet wird – wird
jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das Maskenmuster unter dem
Projektionsstrahl in einer vorbestimmten Referenzrichtung (der „Scan"-Richtung) fortschreitend
abgetastet wird, während
der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung
synchron abgetastet wird; da das Projektionssystem im allgemeinen
einen Vergrößerungsfaktor
M (im allgemeinen < 1)
aufweist, ist die Geschwindigkeit V, bei welcher der Substrattisch
abgetastet wird, um einen Faktor M mal so groß wie diejenige, bei welcher
der Maskentisch abgetastet wird. Weitere Informationen hinsichtlich
lithographischer Vorrichtungen, wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise
der
US 6,046,792 entnommen
werden.
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Bei
einem Herstellungsprozess, bei dem eine erfindungsgemäße lithographische
Projektionsvorrichtung eingesetzt wird, wird ein Muster (z.B. in einer
Maske) auf ein Substrat abgebildet, das zumindest teilweise von
einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material (Resist) bedeckt
ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat mehreren Verfahrensschritten
unterzogen werden, wie z.B. Grundieren, Schutzlackbeschichtung und
ein Softbake. Nach der Belichtung kann das Substrat weiteren Verfahrensschritten
ausgesetzt werden, wie z.B. Post-Exposurebake (PEB), Entwicklung,
Hardbake und Messen/Inspizieren der abgebildeten Strukturen. Diese
Folge von Verfahrensschritten wird als Basis verwendet, um eine
einzelne Schicht eines Bauelements, z.B. einer integrierten Schaltung,
mit einem Muster zu versehen. Eine derart gemusterte Schicht kann
dann mehreren Verfahrensschritten wie z.B. Ätzen, Ionenimplantation (Doping),
Metallisierung, Oxydation, chemo-mechanisches Polieren etc. ausgesetzt
werden, die alle dazu dienen, eine einzelne Schicht fertig zu stellen.
Sind mehrere Schichten erforderlich, muss die gesamte Prozedur,
oder eine Variante davon, für
jede neue Schicht wiederholt werden. Schließlich befindet sich eine Gruppe
von Bauelementen auf dem Substrat (Wafer). Diese Elemente werden
dann durch ein Verfahren wie z.B. Teilen (Dicing) oder Sägen voneinander
getrennt, wonach die einzelnen Elemente auf einen Träger montiert,
an Pins angeschlossen werden können,
etc.. Weitere Informationen hin sichtlich derartiger Verfahrensschritte 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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Der
Einfachheit halber kann das Projektionssystem im Folgenden als „Linse" bezeichnet werden; jedoch
sollte dieser Begriff so weit interpretiert werden, dass er verschiedene
Arten von Projektionssystemen umfasst, die beispielsweise lichtbrechende Optiken,
reflektierende Optiken, und katadioptrische Systeme umfassen. Das
Strahlungssystem kann auch Komponenten umfassen, die gemäß jeder
dieser Konstruktionstypen zum Leiten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls
aus Strahlung arbeiten, und derartige Komponenten können nachstehend
auch zusammen oder einzeln als eine „Linse" bezeichnet werden. Ferner kann die
lithographische Vorrichtung derart sein, dass sie zwei oder mehr
Substrattische und/oder zwei oder mehr Maskentische aufweist. Bei
derartigen „mehrstufigen" Geräten können die
zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, bzw. es können an einem oder an mehreren
Tischen vorbereitende Schritte durchgeführt werden, während ein
oder mehrere weitere Tische für
Belichtungen verwendet werden. Zweistufige lithographische Vorrichtungen
sind zum Beispiel in der
US 5,969,441 und
in der WO 98/40791 beschrieben.
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Bis
vor ganz kurzer Zeit enthielten Vorrichtungen dieser Art einen einzelnen
Maskentisch und einen einzelnen Substrattisch. Nun sind jedoch zunehmend
Maschinen erhältlich,
die wenigstens zwei unabhängig
voneinander bewegbare Substrattische aufweisen; siehe zum Beispiel
die in den internationalen Patentanmeldungen WO 98/28665 und WO 98/40791
beschriebene Mehrstufenvorrichtung. Das einer derartigen Mehrstufenvorrichtung
zugrunde liegende Arbeitsprinzip besagt, dass dann, während sich
ein erster Substrattisch unter dem Projektionssystem befindet, um
die Belichtung eines ersten auf dem Tisch angeordneten Substrats
zu ermöglichen, sich
ein zweiter Substrattisch zu einer Beladungsposition bewegen, ein
belichtetes Substrat ablegen, ein neues Sub strat aufnehmen, einige
Anfangs-Ausrichtmessungen mit dem neuen Substrat durchführen und dann
bereit sein kann, dieses neue Substrat zur Belichtungsposition unter
dem Projektionssystem zu leiten, sobald die Belichtung des ersten
Substrats beendet ist, wodurch sich der Zyklus von selbst wiederholt;
auf diese Weise ist es möglich,
einen wesentlich erhöhten
Maschinendurchsatz zu erzielen, wodurch wiederum die Betriebskosten
für die
Maschine verbessert werden. Festzustellen ist, dass das gleiche Prinzip
mit nur einem Substrattisch durchgeführt werden könnte, der
zwischen Belichtungs- und Messpositionen verschoben wird.
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Während des
Belichtungsvorgangs ist es wichtig sicherzustellen, dass das Maskenbild
korrekt auf das Substrat fokussiert wird. Herkömmlicherweise ist dies erfolgt,
indem die vertikale Position der besten Brennebene des Luftbilds
des Maskenmusters bezogen auf die Projektionslinse vor einer Belichtung
oder einer Reihe von Belichtungen erfolgt. Während jeder Belichtung wird
die vertikale Position der Oberfläche des Substrats bezogen auf
die Projektionslinse gemessen und die Position des Substrattisches
so angepasst, dass die Substratfläche in der besten Brennebene
liegt. Allerdings konnten bekannte Nivellier-Systeme nicht immer
für eine
ausreichend genaue Positionierung der Substratfläche in der besten Brennebene
sorgen und konnten unerwünschte
X- und Y-Bewegungen des Substrats aufgrund eines Übersprechens
von Rx- und Ry-Nivellierungsanpassungen
bewirken. Derartige X- und Y-Bewegungen rufen Überlagerungsfehler hervor,
die besonders unerwünscht
sind.
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In
der
JP 07 086137A ist
ein lithographisches System gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
13 offenbart.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Regelsystem
zu schaffen, das eine verbesserte direkte („on-the-fly") Nivellierung (d.h. eine
Nivellierung aufgrund von Positionsmessungen, die eher während als
vor der Be lichtung durchgeführt werden)
eines Substrats oder einer Maske in einer lithographischen Projektionsvorrichtung
während
Belichtungsvorgängen
bereitstellt und insbesondere Fokussierfehler, Übersprechen zwischen Neigungen und
Horizontalverschiebungen sowie unnötige Bewegungen des Objekttisches
vermeidet.
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Diese
und weitere Aufgaben werden gemäß der Erfindung
in einer lithographischen Projektionsvorrichtung erzielt, die folgendes
umfasst:
- – ein
Strahlungssystem zur Bereitstellung eines Projektionsstrahls aus
Strahlung;
- – eine
Haltekonstruktion zum Halten von Musteraufbringungseinrichtungen,
wobei die Musteraufbringungseinrichtungen dazu dienen, den Projektionsstrahl
gemäß einem
gewünschten
Muster zu mustern;
- – einen
Substrattisch zum Halten eines Substrats; und
- – ein
Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen
Zielabschnitt des Substrats;
- – einen
Niveau-Sensor zum Messen von wenigstens einer von einer senkrechten
Position und einer Neigung um wenigstens eine parallele Achse einer
Oberfläche
eines Objekts, das entweder von der Haltekonstruktion oder dem Substrattisch
gehalten wird, und zum Erzeugen eines dies anzeigenden Positionssignals,
wobei senkrecht sich auf eine Richtung bezieht, die im Wesentlichen senkrecht
zu der Oberfläche
ist und wobei parallel sich auf eine Richtung bezieht, die im Wesentlichen
parallel zu der Oberfläche
ist; und
- – ein
Servo-System, das auf das Positionssignal reagiert, um das Objekt
zu einer gewünschten
Position zu bewegen, gekennzeichnet durch:
einen Filter, der
zwischen dem Niveau-Sensor und dem Servo-System angeordnet ist;
und
einen Positionssensor zum Erfassen einer Position von wenigstens
einem von der Haltekonstruktikon und dem Substrattisch, wobei ein
Ausgang des Positionssensors von einem Ausgang des Niveau-Sensors
subtrahiert wird, um das Positionssignal zu bilden; und dadurch,
dass das Servo-System
einen inneren Regelkreis umfasst, der den Positionssensor aufweist,
um die Position von dem wenigstens einem von der Haltekonstruktion und
dem Substrattisch zu regeln, und dass das gefilterte Positionssignal
einen Einstellungspunkt für
den inneren Regelkreis bildet.
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Durch
Einschieben eines Filters zwischen den Niveau-Sensor und das Servo-System zur Nivellierung
schafft die vorliegende Erfindung Verbesserungen bei der Nivellierung.
Insbesondere können unerwünschte Bewegungen
nach hohen räumlichen Frequenz(höhen-)Variationen
auf der Substratoberfläche
vermieden werden. Auch können
Abstriche zwischen der Leistungsfähigkeit in verschiedenen Freiheitsgraden
gemacht werden, insbesondere, um ein Übersprechen in horizontale
Verschiebungen des Substrats zu vermeiden, was zu Überlagerungsfehlern
führen
würde.
Vorzugsweise erzeugt der Niveau-Sensor zusammen mit einem Positionssensor wie
z.B. einem Interferometer oder einem linear verstellbaren Differentialtransformator-Messsystem (LVDT)
einen Einstellpunkt, nach dem sich das Servosystem richtet. Der
Filter filtert dann diesen Einstellpunkt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung eines Bauelements geschaffen, das folgende Schritte
umfasst:
- – Bereitstellen
eines Substrats, das zumindest teilweise von einer Schicht aus strahlungsempfindlichem
Material bedeckt ist;
- – Bereitstellen
eines Projektionsstrahls aus Strahlung unter Verwendung eines Strahlungssystems;
- – Verwenden
von Musteraufbringungseinrichtungen, um den Projektionsstrahl in
seinem Querschnitt mit einem Muster zu versehen;
- – Messen,
mittels eines Niveau-Sensors, von wenigstens einer von einer senkrechten
Position und einer Neigung um wenigstens eine parallele Achse einer
Oberfläche
eines Objekts, das entweder von der Haltekon struktion oder dem Substrattisch gehalten
wird, wobei senkrecht sich auf eine Richtung bezieht, die im Wesentlichen
senkrecht zu der Oberfläche
ist und wobei parallel sich auf eine Richtung bezieht, die im Wesentlichen
parallel zu der Oberfläche
ist;
- – Bereitstellen
eines Servo-Systems, das auf ein Positionssignal reagiert, um das
Objekt in eine gewünschte
Position zu bewegen;
- – Projizieren
des gemusterten Strahls aus Strahlung auf einen Zielabschnitt der
Schicht aus strahlungsempfindlichem Material, während das Servo-System arbeitet,
um das Objekt in der gewünschten
Position zu halten; und
gekennzeichnet durch folgenden Schritt:
- – Filtern
des Positionssignals, bevor es vom Servo-System benutzt wird, um
die Position des Objekts zu steuern, gekennzeichnet durch folgenden Schritt:
Verwenden
eines Positionssensors zum Erfassen einer Position von wenigstens
einem von der Haltekonstruktikon und dem Substrattisch, wobei ein Ausgang
des Positionssensors von einem Ausgang des Niveau-Sensors subtrahiert
wird, um das Positionssignal zu bilden; und dadurch, dass das Servo-System
einen inneren Regelkreis umfasst, der den Positionssensor aufweist,
um die Position von wenigstens einem von der Haltekonstruktion und
dem Substrattisch zu regeln, und dass das gefilterte Positionssignal
einen Einstellungspunkt für
den inneren Regelkreis bildet.
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Obwohl
in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden
kann, sollte klar sein, dass eine derartige Vorrichtung viele weitere
Anwendungsmöglichkeiten
hat. Sie kann zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten
optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher,
Flüssigkristall-Anzeigetafeln,
Dünnschicht-Magnetköpfen und
dergleichen verwendet werden. Der Fachmann wird erkennen, dass im
Kontext mit derartigen alternativen Anwendungsmöglichkeiten jegliche Benutzung
der Begriffe „Retikel", „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils
durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzt worden sind.
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Im
vorliegenden Dokument werden die Begriffe „Strahlung" und „Strahl" verwendet, um alle Arten elektromagnetischer
Strahlung, einschließlich
ultravioletter (UV) Strahlung (z.B. mit einer Wellenlänge von
365, 248, 193, 157 bzw. 126 nm) und extrem ultraviolette (EUV oder
XUV) Strahlung (z.B. mit einer Wellenlänge zwischen 5–20 nm)
sowie Teilchenstrahlen wie z.B. Ionenstrahlen oder Elektronenstrahlen
mit einzuschließen.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf exemplarische
Ausführungsformen und
die begleitenden schematischen Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 eine
lithographische Projektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
2 eine
Niveau-Sensoreinrichtung zeigt, die bei der ersten Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
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3 ein
Diagramm eines Regelsystems zeigt, das bei der ersten Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
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4 ein
Diagramm zeigt, durch das Messungen erläutert werden, die bei einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung verwendet werden;
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5 ein
Diagramm eines Regelsystems zeigt, das bei einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
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6 ein
Diagramm zeigt, das die relativen Positionen von Messpunkten darstellt,
die bei einer dritten Ausführungsform
der Erfindung verwendet werden;
-
7 ein
Diagramm eines Regelsystems zeigt, das bei einer dritten Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
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8 ein
Diagramm eines Regelsystems zeigt, das bei einer vierten Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
-
9 ein
Diagramm eines Regelsystems zeigt, das bei einer fünften Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
-
10 ein
Diagramm eines Regelsystems zeigt, das bei einer sechsten Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
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11A und B Grafiken sind, die Z-Positionen eines
Wafer-Tisches während
des Abtastens eines Test-Wafers mittels einer herkömmlichen
Vorrichtung und mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen;
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12A und B Grafiken sind, die Ry-Positionen eines
Wafer-Tisches während
des Abtastens eines Test-Wafers mittels einer herkömmlichen
Vorrichtung und mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen;
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13A und B Grafiken sind, die Z-Positions-Niveau-Sensor-Transferfunktionen
eines herkömmlichen
Niveau-Sensors und eines Niveau-Sensors
mit Filterung gemäß der Erfindung
zeigen, die in beiden Fällen
mit einem idealen Niveau-Sensor verglichen werden;
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14A und B Grafiken sind, die Ry-Positions-Niveau-Sensor-Transferfunktionen
eines herkömmlichen
Niveau-Sensors und eines Niveau- Sensors
mit Filterung gemäß der Erfindung
zeigen, die in beiden Fällen
mit einem idealen Niveau-Sensor verglichen werden; und
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15 eine
Tabelle über
Filtereinstellungen der Wafer-Form anhand von zwei Beispielen der
Erfindung zeigt.
-
In
den Figuren zeigen entsprechende Bezugssymbole entsprechende Teile
an.
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Ausführungsform 1
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Ausführungsform
1 ist nicht Teil der Erfindung wie sie beansprucht wird, sondern
stellt Hintergrundwissen dar, das für ein Verständnis der Erfindung nützlich ist.
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1 ist
eine schematische Darstellung einer lithographischen Projektionsvorrichtung
gemäß einer
speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Die Vorrichtung umfasst:
- • ein Strahlungssystem Ex, IL
zum Bereitstellen eines aus Strahlung (z.B. UV- oder EUV-Strahlung,
Elektronen oder Ionen) bestehenden Projektionsstrahls PB. In diesem
speziellen Fall umfasst das Strahlungssystem auch eine Strahlungsquelle
LA;
- • einen
ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der einen Maskenhalter zum
Halten einer Maske MA (z.B. eines Retikels) aufweist und mit ersten
Positionierungsmitteln zur genauen Positionierung der Maske im Hinblick
auf den Gegenstand PL verbunden ist;
- • einen
zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT, der einen Substrathalter
zum Halten eines Substrats W (z.B. ein mit einer Schutzschicht beschichteten
Silizium-Wafer) aufweist und mit zweiten Positionierungsmitteln
zur genauen Positionierung des Substrats im Hinblick auf den Gegenstand
PL verbunden ist;
- • ein
Projektionssystem („Linse") PL (z.B. ein Brechungs-
oder Katadioptriksystem, ein Spiegelfeld oder eine Gruppe von Deflektoren)
zum Abbilden eines bestrahlten Bereichs der Maske MA auf einen Zielabschnitt
C (der einen oder mehrere Dies aufweist) des Substrats W.
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Wie
hier beschrieben, ist die Vorrichtung lichtdurchlässiger Art
(d.h. sie weist eine durchlässige
Maske auf). Im allgemeinen kann sie jedoch zum Beispiel auch reflektierender
Art sein (mit einer reflektierenden Maske). Alternativ kann die
Vorrichtung eine weitere Art von Musteraufbringungseinrichtung aufweisen,
z.B. ein programmierbares Spiegelfeld einer Art wie vorstehend genannt.
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Die
Quelle LA (z.B. eine Halogenlampe, ein Excimer-Laser, ein Undulator,
der um den Weg eines Elektronenstrahls oder Speicherrings oder Synchrotrons
angeordnet ist, eine Laser erzeugende Plasmaquelle, eine Abführquelle
oder eine Elektronen- oder Ionenstrahlquelle) erzeugt einen Strahl
aus Strahlung. Dieser Strahl wird einem Beleuchtungssystem IL (Illuminator)
zugeführt,
entweder direkt oder nachdem er Konditionierungseinrichtungen wie
zum Beispiel einen Strahlexpander Ex durchlaufen hat. Der Illuminator
IL kann Anpassungsmittel AM zum Anpassen der äußeren und/oder inneren radialen
Erstreckung (jeweils als σ-innen
und σ-außen bezeichnet) der
Intensitätsverteilung
im Strahl umfassen. Darüber
hinaus umfasst er im allgemeinen verschiedene andere Komponenten
wie z.B. einen Integrator IN und einem Kondensor CO. Auf diese Weise
erhält der
auf die Maske MA auftreffende Strahl PB in seinem Querschnitt eine
gewünschte
Gleichmäßigkeit und
Intensitätsverteilung.
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Mit
Bezug auf 1 ist festzustellen, dass die
Quelle LA innerhalb des Gehäuses
der lithographischen Projektionsvorrichtung angeordnet sein kann
(wie es oft der Fall ist, wenn die Quelle LA beispielsweise eine
Quecksilberlampe ist), sie kann sich jedoch auch entfernt von der
lithographischen Projektionsvorrichtung befinden, wobei der durch
sie erzeugte Strahlungsstrahl in die Vorrichtung geleitet wird (z.B.
mit Hilfe geeigneter Leitungsspiegel); dieses letztgenannte Szenario
ist oft gegeben, wenn die Quelle LA ein Excimer-Laser ist. Die vorliegende
Erfindung und ihre Ansprüche
beinhalten beide dieser Szenarien.
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Danach
tritt der Strahl PB in die Maske MA ein, die in einem Maskenhalter
auf einem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchquert
hat, läuft
der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt
C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe des zweiten Positioniermittels
(und interferometrischen Messmittels IF) kann der Substrattisch
WT genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte
C im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche Weise kann
das erste Positioniermittel verwendet werden, um die Maske MA im
Hinblick auf den Weg des Strahls PB genau zu positionieren, zum
Beispiel nachdem die Maske MA mechanisch von einer Maskenbibliothek
geholt worden ist oder während
einer Abtastung. Im allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische
MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und
eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) durchgeführt, die
in 1 nicht explizit dargestellt sind. Allerdings
kann im Falle eines Wafer-Steppers (im Gegensatz zu einer Step-and-scan-Vorrichtung) der
Maskentisch MT nur mit einem kurzhubigen Betätigungselement verbunden oder
er kann fixiert sein.
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Die
gezeigte Vorrichtung kann auf zwei unterschiedliche Modi eingesetzt
werden:
- 1) Im Step-Modus wird der Maskentisch
MT im wesentlichen stationär
gehalten, und ein ganzes Maskenbild wird in einem Schritt (d.h.
einem einzelnen „Flash") auf einen Zielabschnitt
C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung
verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C durch den Strahl
PB bestrahlt werden kann;
- 2) Im Scan-Modus geschieht im wesentlichen das Gleiche, mit
der Ausnahme, dass ein bestimmter Zielabschnitt C nicht in einem
einzigen „Flash" belichtet wird.
Stattdessen ist der Maskentisch MT in einer vor gegebenen Richtung
(der sogenannten „Scan-Richtung", z.B. der y-Richtung) mit einer Geschwindigkeit ν bewegbar,
um zu veranlassen, dass der Projektionsstrahl PB ein Maskenbild
abtastet; gleichzeitig wird der Substrattisch WT simultan in die
gleiche oder entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit
V = Mν bewegt, wobei
M die Vergrößerung der
Linse PL ist (gewöhnlich
ist M = ¼ oder
1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet werden,
ohne dass hinsichtlich der Auflösung Kompromisse
eingegangen werden müssen.
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Ein
wichtiger Faktor, der die Qualität
der Abbildung einer lithographischen Vorrichtung beeinflusst, ist
die Genauigkeit, mit der das Maskenmusterbild auf das Substrat fokussiert
wird. In der Praxis bedeutet dies, da der Anpassbereich für die Position der
Brennweite des Projektionssystems PL eingeschränkt und die Brennweite dieses
Systems gering ist, dass der Zielabschnitt des Wafers (Substrats)
in der Brennebene des Projektionssystems PL genau positioniert sein
muss. Hierfür
muss sowohl die Position der Brennebene des Projektionssystems PL
als auch die Position der Oberfläche
des Wafers bekannt sein. Wafer sind im allgemeinen auf ein sehr
hohes Niveau von Flachheit poliert, dennoch kann eine Abweichung
der Waferoberfläche
von der perfekten Flachheit (als „Unflachheit" bezeichnet) auftreten,
die groß genug
ist, um die Genauigkeit der Brennweite beeinflussen zu können. Unflachheit
kann zum Beispiel durch Änderungen
der Waferdicke, Verzerrung der Waferform oder Verunreinigungen auf
dem Wafertisch hervorgerufen werden. Das Vorhandensein von Strukturen
aufgrund von vorhergehenden Verfahrensschritten beeinflusst die
Waferhöhe
(Flachheit) ebenfalls signifikant. Bei der vorliegenden Erfindung
ist der Grund für
eine Unflachheit weitgehend unerheblich; es wird nur die Höhe der Oberfläche des Wafers
in Augenschein genommen. Soweit im Kontext nicht anders erfordert,
bezieht sich im Folgenden die Bezugnahme auf „die Waferfläche" auf die Oberfläche des
Wafers, auf die das Maskenbild projiziert wird.
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Während der
Belichtungen werden die Position und Ausrichtung der Waferfläche relativ
zur Projektionsoptik PL gemessen. Die senkrechte, oder vertikale,
Position (Z) und die parallelen, oder horizontalen, Neigungen (Rx,
Ry) des Wafertisches WT werden angepasst, um die Waferfläche in der
optimalen Brennpunktposition zu halten. Die senkrechte, oder vertikale,
Position bezieht sich auf die Position entlang einer Achse, die
im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Waferfläche ist, und die parallelen, oder
horizontalen, Neigungen beziehen sich auf Neigungen entlang wenigstens
einer Achse, die parallel zur Ebene der Waferfläche ist. Der Detektor, der
hier als Niveau-Sensor bezeichnet ist, der hierfür verwendet werden kann, ist
in
2 dargestellt. Er umfasst eine Strahlungsquelle
S, die zwei Emissionsbereiche S1, S2 aufweist und zwei Strahlen
abgibt, einen Referenzstrahl und einen Messstrahl mit breitem Wellenlängenband.
Ferner ist ein Objektraster G1 und ein Bildraster G2 gezeigt. Optische
Systeme (der Einfachheit halber als einfache Linsen dargestellt)
L1 und L2 bilden das Objektraster G1 auf das Bildraster G2 ab, wobei
der Referenzstrahl von der Außenfläche RP der
Projektionsoptik PL und der Messstrahl von der Waferfläche reflektiert
worden ist. Die Detektoren DE2, DE1 hinter dem Bildraster G2 geben,
sobald sie bestrahlt werden, Signale ab, die von einer Messeinrichtung
ME oder einem anderen geeigneten Instrument gemessen werden können, das
die relativen Positionen der Punkte anzeigt, bei denen der Referenzstrahl
und der Messstrahl durch die Projektionsoptik PL und die Waferfläche jeweils
reflektiert werden. Wird mehr als ein derartiges System verwendet,
z.B. vier, kann die relative Höhe
einer entsprechenden Anzahl von Punkten auf der Waferfläche gemessen
und die lokalen Neigungen der Waferfläche können bestimmt werden. Der Niveau-Sensor ist
zum Beispiel in der EP-0 502 583-A und in der
US 5,191,200 genauer beschrieben.
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3 zeigt
eine schematische Ansicht des Nivellier-Steuersystems. Die physischen
Komponenten des Systems sind der Niveau-Sensor LS, Der Waferformfilter
WSF und das Servo-System SV. Das Servo-System SV ist ein System
mit geschlossenem Regelkreis, der die erforderlichen Steuerschaltungen,
einen Mechanismus zum Antreiben des Wafertisches und ein Positioniersystem
umfasst. Der Ausgang ls des Niveau-Sensors wird durch den Waferformfilter
WSF gefiltert, um ein gefiltertes Signal ls' zu erhalten, das den Einstellpunkt
des Servo-Systems bildet. Das Servo-System treibt den Wafertisch
WT in eine vertikale Position vp und kann einen horizontalen Servo-Fehler
hse in die horizontale Position des Wafers einbringen. Ein derartiger
Fehler kann zum Beispiel durch einen ungleich Null – Abbe-Arm
für die vom
Servo-System durchgeführten
Rx- und Ry-Rotationen
hervorgerufen werden. In anderen Worten, das Servo-System dreht den
Wafertisch um Achsen, die nicht genau auf der Waferfläche liegen.
Jeder Fehler vse der vom Servo-System SV ausgegebenen Vertikalpositionssignale
kann gemessen werden, indem das gefilterte Niveau-Sensorsignal ls' von der gemessenen
vertikalen Position vp (vp wird zum Beispiel mit Hilfe eines Interferometers
oder LVDTs gemessen) subtrahiert wird. Diese Komponenten und deren
Leitungsverbindungen sind durch die durchgezogenen Linien in 3 dargestellt.
Festzustellen ist, dass die Nivellierung des Wafers in drei Freiheitsgraden
durchgeführt
wird; vertikale (Z) Position und Rotation um orthogonale horizontale
Achsen (Rx und Ry). 3 und einige weitere Figuren,
die weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen
zeigen, stellen allgemeine Steuerarchitekturen dar, die auf alle
drei Freiheitsgrade Z, Rx und Ry anwendbar sind. Soweit es der Kontext
nicht anders erfordert, enthalten Signale wie ls, ls', Zif, etc. Daten
dieser drei Freiheitsgrade.
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Die
Transferfunktion H_ls des Niveau-Sensors LS ist nicht ideal. Wird
ein idealer Niveau-Sensor ILS fiktiv in das System eingeführt, können die verschiedenen
möglichen
Fehler im gesamten System identifiziert werden. Da der ideale Niveau-Sensor
nicht gebaut werden kann, sind ein derartiger Sensor und die in
Bezug auf ihn abgeleiteten Fehler als Phantombild in 3 dargestellt.
Diese Fehler sind die Niveau-Sensorfehler lse, der dynamische Messfehler
dme und der dynamische Nivellierfehler dle. Folglich können die
Fehler im Nivelliersystem wie folgt definiert sein: lse = wafer·H_ils – wafer·H_ls (1) dme = wafer·H_ils – wafer·H_ls·H_wsf (2) vse = wafer·H_ls·H_wsf – wafer·H_ls·H_wsf·H_sv (3) dle = wafer·H_ils – wafer·H_ls·H_wsf·H_sv (4) hse = wafer·H_ls·H_wsf·H_sv (5)wobei H_aa
die Transferfunktion des Elements AA im Regelsystem ist.
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Diese
verschiedenen Transferfunktionen werden im allgemeinen Funktionen
von Z, Rx und Ry sein und können
Begriffe umfassen, die ein Übersprechen
in weitere Freiheitsgrade repräsentieren. Von
diesen Fehlern sind die ersten vier für Z, Rx, Ry und Ztotal definiert,
der letzte nur für
X und Y. Ztotal ist eine derartige Kombination aus Z-, Rx- und Ry-Fehlern,
dass er die maximale Z-Verschiebung
im Belichtungsspalt des Strahlungssystems, tatsächlich den maximalen Z-Fehler
an einer der vier Ecken des Spalts, repräsentiert. Ztotal wird berechnet
als Z ± Rx·slitsizeY/2 ± Ry·slitsizeX/2.
SlitziseY ist definiert als die Breite des besagten Projektionsstrahls
in einer Scan-Richtung von entweder der Haltekonstruktion oder des
Wafertisches, und slitsizeX bezieht sich auf eine Breite des Projektionsstrahls
in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der besagten Scan-Richtung
ist.
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Die
Transferfunktion H_wsf des Waferformfilters wird für jede Anwendung
bestimmt, um die vorstehend genannten Fehler wie gewünscht zu
verbessern. Zum Beispiel kann die Transferfunktion H_wsf empirisch
abgeleitet werden, um die Divergenz der Transferfunktion H_ls des
tatsächlichen
Niveau-Sensors LS auszugleichen und dadurch den dynamischen Messfehler
dme auf null zu reduzieren. Die ideale Transferfunktion des Niveau-Sensors
weist eine Größenordnung
auf, die mit der räumlichen
Frequenz abnimmt, und einen ersten Nulldurchgang bei einer räumlichen
Frequenz, die dem Kehrwert der Breite des Belichtungsspalts in der
Scan-Richtung gleich ist (bei einer Step-and-Scan- Vorrichtung). Dies ist
vorteilhaft, da dadurch verhindert wird, dass der Wafertisch versucht, Änderungen
der Waferoberfläche
von einer Wellenlänge,
die kürzer
als die Spaltbreite ist, zu folgen und insbesondere unerwünschte horizontale
Bewegungen aufgrund einer Hochfrequenz-Übersprechung zu reduzieren.
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Die
Transferfunktion des Waferformfilters kann auch angepasst werden,
um die weiteren Fehler auszugleichen oder einen Kompromiss zwischen ihnen
zu finden. Geeignete Formen der Transferfunktion des Waferformfilters
für eine
Erzielung der gewünschten
Effekte können
empirisch oder durch Modellieren des Servo-Systems abgeleitet werden.
So wurde zum Beispiel bei einem Servo-System bestimmt, dass Y-Fehler außerhalb
der Spezifikation lagen, wohingegen Ztotal- und Rx-Fehler sich gut
innerhalb der Grenzwerte befanden. Ein Notch-Filter in der Rx-Waferform-Transferfunktion
mit einer Mittenfrequenz, die der Spitzenfrequenz des durchschnittlichen
Y-Bewegungsfehlers gleich ist, konnte die Y-Genauigkeit mit akzeptablem
Aufwand für
Rx und Ztotal verbessern. Die Dämpfungskoeffizienten
wurden gewählt,
um die gewünschte
Verbesserung bei Y bereitzustellen, während der Aufwand für Rx und
Ztotal reduziert werden konnte.
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Ausführungsform 2
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Bei
einer zweiten Ausführungsform,
die in 5 dargestellt ist, verwendet das Regelsystem Informationen,
welche die Position des Wafertisches WT anzeigen, die über ein
interferometrisches Verschiebungsmesssystem IF bereitgestellt worden sind.
Geeignete interferometrische Metrologiesysteme mit drei, fünf und sechs
Achsen sind zum Beispiel in der WO 99/28790 und WO 99/32940 beschrieben. Anstelle
des Interferometers kann auch ein LVDT-Messsystem verwendet werden.
Bei einem derartigen System befinden sich drei LVDTs unter dem Wafertisch
WT, und ihre Ausgänge
werden transformiert, so dass sie Z-, Rx- und Ry-Daten ergeben.
Wie in 4 gezeigt, misst das interferometrische System
IF die Position Zif des Wafertisches WT (manchmal als Spiegel block
bezeichnet, da das interferometrische System Spiegel verwendet,
die auf die Seiten des Wafertisches geklebt sind) relativ zur Brennebene
FP des Projektionslinsensystems PL, wohingegen der Niveau-Sensor
die Höhen
ls der Oberfläche
des Wafers W misst. (Zu beachten ist, dass, obwohl die Messungen
ls und Zif in 4 aus Gründen der Klarheit einen Abstand
aufweisen, das Interferometer und der Niveau-Sensor tatsächlich so angeordnet
sein sollten, dass sie Messungen an der gleichen Position in der
XY-Ebene durchführen.) Auch
wenn sie einfach nur mit Zif bezeichnet sind, umfassen die Daten
des Interferometers Informationen hinsichtlich der horizontalen
Neigung, Rx und Ry, des Wafertisches sowie der vertikalen Position
Z. Indem die Daten des Niveau-Sensors
von den Daten des Interferometers subtrahiert werden, wird ein Wert für die Waferform
ws erhalten, d.h.: ws
= Zif – ls (6)
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Das
Regelsystem, das die Daten des Interferometers verwendet, ist in 5 dargestellt.
Die Strategie dieses System besteht darin, dass der Waferformfilter
WSF das gefilterte Waferformsignal ws' bereitstellt, das als Einstellpunkt
für ein
inneres Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis dient (innerhalb
der Strich-Punkt-Linie
in 5), welches das Steuergerät CONT, das kurzhubige Tischantriebssystem
MECH, das Interferometer IF und einen Subtraktor umfasst, der die
Position des Wafertisches, wie sie durch die Interferometerdaten
Zif angezeigt ist, von den gefilterten Waferformdaten ws' subtrahiert. Bei
der zweiten Ausführungsform
wirkt der Waferformfilter WSF eher auf die Waferformdaten ws (welche
die tatsächliche
Form des Wafers repräsentieren)
ein, als auf die Niveau-Sensordaten (welche die momentane Position
des Wafertisches enthalten). Der innere Kreis hat eine hohe Bandbreite,
z.B. 50 oder 100 Hz oder mehr, und ist in der Lage, dem Einstellpunkt
ws' der Waferform
genau zu folgen. Der äußere Kreis
bestimmt den Einstellpunkt, indem er das Waferformsignal ws filtert.
Der Waferformfilter WSF beeinflusst daher die Leistung des inneren
Kreises nicht. Der äußere Kreis
muss stabil sein und eine begrenzte Regelverstärkung des geschlossenen Regelkreises
aufweisen.
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Wie
bei der ersten Ausführungsform
wird der Waferformfilter gewählt,
um Messfehler im Niveau-Sensor LS zu korrigieren und vertikal(geneigte)-horizontale Übergänge zu reduzieren.
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Ausführungsform 3
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Eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung wird mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben.
Die dritte Ausführungsform
beinhaltet eine sogenannte Vorausschau („look-ahead") im Niveau-Sensor
LS, um eine Verzögerung
ausgleichen zu können,
die im Waferformfilter hervorgerufen wird. Der diese Vorausschau
enthaltende Niveau-Sensor ist mit LS' bezeichnet und verwendet ein Messpunktmuster,
wie es in 6 dargestellt ist. Die Messpunkte
P1 und Q2 sind vor dem Zentrum der Projektionslinse angeordnet,
wohingegen Q1 und P2 sich dahinter befinden. Die entsprechenden
Signale sind jeweils mit ZP1, ZQ2, ZQ1, ZP2 bezeichnet. Mit diesem
4-Punktelayout wird eine Sensor-Vorausschau für Z- und Ry-Positionen erzielt,
indem die vorderen Punktmessungen schwerer wiegen als die der hinteren
Punkte. (Zu beachten ist, dass die Vorausschau des Sensors 20 bei
Rx nicht verwendet wird, da Rx-Messungen Punktmessungen sowohl der
vorderen als auch der hinteren Punkte erfordern.) Ohne Sensor-Vorausschau
werden die Z-, Rx- und Ry-Signale des mittleren Niveau-Sensors wie folgt
berechnet: ls_centZ
= (ZP1 + ZP2 + ZQ1 + ZQ2)/4 (7) ls_centRx = ((ZP1 + ZQ2)/2 – (ZP2 +
ZQ1)/2)/arm_y (8) ls_centRy = ((ZP1 + ZQ1)/2 – (ZP2 +
ZQ2)/2)/arm_x (9)
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Für die Berechnung
der Vorausschau in Z und Ry sind die Gradientenwerte wie folgt definiert: ls_gradZ = dz/dy = ls_centRx (10) ls_gradRx = 0 (11) ls_gradRy = dRy/dy = ((ZP1 – ZQ2)/arm_x – (ZQ1 – ZP2)/arm_x))/arm_y (12)
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Die
Vorschau des Niveau-Sensors liest sich dann wie folgt: ls_frontZ = ls_centZ + y_l_aZ·ls_gradZ (13) ls_frontRx = ls_centRx (14) ls_frontRy = ls_centRy +
y_l_aRy·ls_gradRy (15)wobei y_l_a
der Vorausschau-Abstand ist, der für Z und Ry unterschiedlich
sein kann.
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Das
in 7 dargestellte Regelsystem gleicht dann im Wesentlichen
dem der in 5 dargestellten zweiten Ausführungsform,
mit der Ausnahme, dass der Niveau-Sensor LS' angepasst ist, um die Gradientensignale
bereitstellen zu können,
und dass ein Vorausschau-Multiplikator y_l_a und -Addierer eingefügt sind,
um die Vorausschaudaten des Sensors erzeugen zu können.
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Ausführungsform 4
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Die
vierte Ausführungsform,
die in 8 dargestellt ist, ähnelt der dritten, umfasst
jedoch eine Vorausschau im Interferometer IF oder ebenfalls im LVDT-Messsystem. Dadurch
werden Fehler bei ls_frontZ vermieden, die bei der dritten Ausführungsform
auftreten können,
wenn eine signifikante Rx-Neigung gegeben ist. Bei der dritten Ausführungsform
werden das Z-Niveau-Sensor-Frontsignal und
das Z-Interferometersignal nicht bei genau dem gleichen Punkt gemessen,
so dass das Z-Wellenformsignal ws einen Fehler aufweist, wenn eine
signifikante Rx-Neigung gegeben ist. Folglich ist für das Z-Signal
ein Interferometergradient wie folgt definiert: ifm_gradZ = ifm_centRx (16)
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Das
vorn gemessene Z-Interferometersignal ist dann: ifm_frontZ = ifm_centZ +
y_l_aZ·ifm_gradZ (17)
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Zu
beachten ist, dass die Interferometergradienten für Rx und
Ry als Null definiert sind, so dass die entsprechenden Vorschau-Signale
den Mittelsignalen gleich sind.
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Die
daraus resultierende Architektur des Regelsystems ist in 8 dargestellt;
sie entspricht derjenigen der dritten Ausführungsform, außer dass
kein zusätzlicher
Multiplikator und Addierer zum Erzeugen von if_front-Signalen vorhanden
ist.
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Ausführungsform 5
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Die
Architektur des Regelsystems einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist
in 9 dargestellt. Diese Anordnung gleicht effektiv
der vierten Ausführungsform,
jedoch konnte durch Subtrahieren der Mittel- und Gradientensignale
vor dem Multiplizieren mit y_l_a ein Multiplikator eingespart werden.
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Ausführungsform 6
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Eine
sechste Ausführungsform
der Erfindung ist in 10 dargestellt. Die sechste
Ausführungsform
beinhaltet eine zusätzliche
Korrektur AF_corr zum Ausgleich für Änderungen der Position der
tatsächlichen
besten Brennebene. Derartige Änderungen
können
absichtlich herbeigeführt
oder durch Temperaturschwankungen der Elemente des optischen Projektionssystems
PL und Temperatur- oder Druckschwankungen des Gases oder der Luft
im optischen Projektionssystem PL hervorgerufen werden. Eine gemessene
oder vorhergesagte Änderung
der tatsächlichen
Brennebene in Z oder Ry wird im Niveau-Sensor LS', der die Position der Waferfläche relativ
zur optimalen Brennebene misst, automatisch ausgeglichen. Jedoch
führt eine Änderung
der optimalen Brennebene in Rx mit Sensor-Vorausschau zu einem Fehler
der Z-Position der Waferfläche.
Um dies zu verhindern, wird der Z-Wert der Waferform um –ΔRx·y_l_a
korrigiert, wobei ΔRx
die Positionsänderung
der optimalen Brennebene ist, oder es wird der Z-Gradient um –ΔRx korrigiert.
Die letztgenannte Alternative erfolgt bei der sechsten Ausführungsform, wobei
AF_corr vom Differentialgradientensignal if_grad – ls_grad
subtrahiert wird. AF_corr ist als ΔRx für Z und Null für Rx und
Ry definiert.
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Beispiele
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Um
die Effektivität
der vorliegenden Erfindung demonstrieren zu können, wurde die Servo-Architektur
der sechsten Ausführungsform
mit einem Waferformfilter vierter Ordnung verwendet, der zwei Notch-Filter
zweiter Ordnung umfasst. Die Filter- und Vorausschaueinstellungen
für Z,
Rx und Ry sind für zwei
Beispiele, Beispiel 1 und Beispiel 2, in 15 dargestellt.
In 15 bedeutet „nu" „nicht verwendet" und „na" bedeutet „nicht
erhältlich".
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In
Beispiel 1 wurde kein Rx-Waferformfilter verwendet, und der Waferformfilter
wirkt auf eine Zeitreihe von Werten, die Höhen bei Positionen repräsentieren,
die in der Y-(Scan-)Richtung im Abstand angeordnet sind. Bei Beispiel
2 wurde dem Filter von Beispiel 1 jedoch ein Rx-Filter hinzugefügt, um die
Y-Leistung auf Kosten der Rx-Leistung zu verbessern. Simulationen
wurden durchgeführt
unter Verwendung von Testdaten, die von einer Probe von sechs Testwafern
abgeleitet waren. Bei den Simulationen wurden mittlere (MA) und
standardmäßige Bewegungsabweichungen
(MSD) für
Servo-Fehler bei Ztotal, Z, Rz, Ry, X und Y sowie dynamische Nivellierungsfehler
bei Ztotal, Z, Rx und Ry berechnet, d.h. insgesamt 120 Werte. Im
Vergleich zur Nivellierung ohne jegliche Filterung der Waferform
wurde bei Beispiel 1 die Anzahl der Ergebnisse außerhalb
der Spezifikation von 20 auf 11 reduziert, wohingegen sie bei Beispiel
2 auf 1 reduziert wurden.
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Die
Filtereinstellungen für
die Waferform von Beispiel 1 und 2 basieren auf einer Scan-Geschwindigkeit
von 250 mm/s. Für
weitere Scan-Geschwindigkeiten können
die Vorausschauabstände
und Filter angepasst werden, z.B. so, dass eher eine konstante Vorausschauzeit
als der Abstand beibehalten wird. Auf gleiche Weise können die
Frequenzwerte des Waferformfilters proportional zur Scan-Geschwindigkeit
sein, so dass sie konstante räumliche Frequenzen
repräsentieren.
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Die
Effektivität
der vorliegenden Erfindung wird weiter durch die 11 bis 14 demonstriert, die Testergebnisse zeigen,
die unter Verwendung des Filters von Beispiel 1 und eines Testwafers
mit einer speziellen (gewellten) Stufentopologie erzielt werden konnten.
Beim negativen X weist die Hälfte
der Waferfläche
eine Stufentopologie mit abnehmender Wellenlänge in der Y-Richtung auf.
Die positive Hälfte von
X ist flach. Die 11A und 11B zeigen
tatsächliche
Z-Positionsbewegungen (gestrichelt) auf diesem Wafer im Vergleich
mit idealen (durchgehend), jeweils ohne und mit Filterung der Waferform. Die 12A und 12B zeigen
tatsächliche Ry-Bewegungen
(gestrichelt) im Vergleich mit idealen (durchgehend), jeweils ohne
und mit Filterung der Waferform. Die 13A und 13B zeigen tatsächliche Z-Niveal-Sensor-Transferfunktionen
(gestrichelt) im Vergleich mit idealen (durchgehend), jeweils ohne
und mit Filterung der Waferform. Die 14A und 14B zeigen tatsächliche Ry-Niveau-Sensor-Transferfunktionen
(gestrichelt) im Vergleich mit idealen (durchgehend), jeweils ohne
und mit Filterung der Waferform. Es ist leicht zu erkennen, dass
die Transferfunktionen und die Waferbewegungen mit Hilfe der Erfindung
dem Ideal wesentlich näher
kommen. Insbesondere werden unerwünschte hochfrequente Bewegungen
des Wafertisches verhindert.
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Wie
vorstehend erwähnt,
wird die tatsächliche
Form des Filters gemäß der speziellen
Ausführungsform
der Erfindung und der gewünschten
Leistungskriterien bestimmt. Ein Schritt zur Auswahl eines geeigneten
Filters besteht darin, zunächst
einen Niveau-Sensor-Vorausschauabstand zu finden, der sicherstellt, dass
die Vorausschau-Transferfunktion des Niveau-Sensors über der
idealen Transferfunktion liegt, mindestens bis zum ersten Nulldurchgang bei
1/slitsizeY. Bei Verwendung eines Zwei-Notch-Filters wird die erste
Notch dann verwendet, um die Transferfunktion bis zum ersten Nulldurchgang
zu formen. Die zweite Notch wird verwendet, um die Frequenzen herauszufiltern,
die über
dem ersten Nulldurchgang liegen und um die Phase der Transferfunktion
bis zum ersten Nulldurchgang anzupassen.
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Auch
wenn spezielle Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist festzustellen,
dass die Erfindung auch anders als beschrieben durchgeführt werden
kann. Es ist explizit festzustellen, dass die vorliegende Erfindung
auf Substratnivellierung allein, auf Maskennivellierung allein oder
auf eine Kombination aus Substratnivellierung und Maskennivellierung
angewendet werden kann.