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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lithographiegerät, einen
Linearmotor und ein Geräteherstellungsverfahren.
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Bei
einem Lithographiegerät
handelt es sich um ein Gerät,
das einem Zielabschnitt eines Substrats eine gewünschte Struktur verleiht. Ein
Lithographiegerät
kann beispielsweise bei der Herstellung integrierter Schaltungen
(ICs) eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit, eine
Strukturierungseinrichtung, z. B. eine Maske, zur Erzeugung einer
Schaltungsstruktur zu verwenden, die einer individuellen Schicht
der integrierten Schaltung entspricht, und diese Struktur kann auf
einen (z. B. einen Teil eines oder mehrerer Dies umfassenden) Zielabschnitt
auf einem Substrat (z. B. einem Silizium-Wafer) abgebildet werden, das eine Schicht
aus strahlungsempfindlichem Material (Lack) aufweist. Im Allgemeinen
enthält
ein einziges Substrat ein Netzwerk benachbarter Zielabschnitte,
die nacheinander belichtet werden. Bekannte Lithographiegeräte umfassen
sogenannte Stepper, bei denen jeder Zielabschnitt bestrahlt wird,
indem eine Gesamtstruktur auf einmal auf den Zielabschnitt aufgebracht
wird, und sogenannte Scanner, in denen die Bestrahlung jedes Zielabschnitts
dadurch erfolgt, dass das Muster durch den Projektionsstrahl in
einer gegebenen Richtung (der Scanrichtung) gescannt wird, während gleichzeitig
das Scannen des Substrats parallel oder antiparallel zu dieser Richtung
vorgenommen wird.
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PCT-Patentanmeldung
Nr.
WO 99/34257 offenbart
einen Transportmechanismus zum Transportieren des Substrats in einer
horizontalen (XY) Ebene in Bezug auf den Rest des Geräts. Der
Transportmechanismus enthält
drei Motoren, nämlich
zwei für
den Transport in einer ersten Richtung (der Y-Richtung) und einen
für den
Transport in einer zweiten Richtung (der X-Richtung). Jeder Motor
enthält
einen Träger und
einen Schlitten. Der Träger
fungiert als Statorteil eines Linearmotors. Am Schlitten sind die
Translationsteile eines Linearmotors angebracht, auf beiden Seiten
des Trägers.
Das bedeutet, dass der Schlitten den Träger zumindest teilweise umgibt.
Der Schlitten wird von Gaslagern gestützt, die ihm eine Bewegung entlang
der Länge
des Trägers
ermöglichen.
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Wichtige
Parameter für
die Verwendung eines solchen Transportmechanismus in einem Lithographiegerät bestehen
darin, dass er über
hohe Steifigkeit und geringe Größe verfügt. Die
Größe ist durch
den im Gerät
verfügbaren
Raum begrenzt. Die Steifigkeit bestimmt die maximale Beschleunigung, die
angesichts von Distorsion und Resonanzen eingesetzt werden kann,
und dadurch auch die Durchlaufleistung des Geräts. Zwecks Erzielung einer
hohen Durchlaufleistung ist eine möglichst große Steifigkeit wünschenswert.
Die Steifigkeit hängt
von der Steifigkeit des Trägers
ab, die ihrerseits von der Elastizität des Trägers und seinem Trägheitsmoment
abhängig
ist. Gewöhnlich
ist der Träger
aus beinahe unelastischem Keramikmaterial gefertigt, um eine hohe Steifigkeit
zu erreichen. Die Benutzung von Keramikmaterial macht den Transportmechanismus
teuer. Darüber
hinaus besteht selbst bei Verwendung eines nahezu unelastischen
Materials nach wie vor die Notwendigkeit zur Erzielung einer noch
höheren
Steifigkeit.
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Ein
weiteres Problem bei dieser Art von Transportmechanismus liegt darin,
dass er sehr hohen Toleranzen entsprechend hergestellt werden muss.
Verformungen können
bewirken, dass der Schlitten auf dem Träger stecken bleibt.
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US-Patentanmeldung
Nr. 2002/0163630 offenbart ein Lithographiegerät mit einer Transportstruktur.
Der Schlitten erstreckt sich durch einen Schlitz in der Vakuumkammerwand,
welcher Zugang zu einem konkaven Innenraum in der Vakuumkammerwand
gewährt.
Der Schlitten wird in einem konkaven Innenraum in der Vakuumkammerwand
getragen.
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Unter
anderem besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine
Erhöhung
der Steifigkeit des Trägers
eines Transportmechanismus zu ermöglichen, der einen gegebenen
Raum, insbesondere innerhalb des Lithographiegeräts, einnimmt.
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Unter
anderem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Senkung
des Gewichts des Transportmechanismus bezüglich einer gegebenen Steifigkeit
zu ermöglichen.
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Unter
anderem liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine
Zunahme der Last zu ermöglichen,
die von einem Transportmechanismus getragen werden kann, der einen
gegebenen Raum, insbesondere innerhalb des Lithographiegeräts, einnimmt.
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Unter
anderem sieht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung vor, eine
Reduzierung der Toleranzen zu ermöglichen, die beim Stützen des
Schlittens einzuhalten sind.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung werden ein Lithographiegerät nach Anspruch 1 und ein Linearmotor
nach Anspruch 11 geboten. Erfindungsgemäß wird der Schlitten zumindest
teilweise gegen eine Innenfläche
des Trägers
abgestützt,
so dass sich ein abgestütztes
Teil des Schlittens in einem Innenraum des Trägers befindet. So kann der
Träger
in einem Transportmechanismus, der einen gegebenen Raum einnimmt,
eine größere räumliche
Ausdehnung aufweisen, als wenn der Schlitten den Träger umgibt.
Dies erhöht
das Trägheitsmoment
des Trägers
für eine
gegebene Masse. Zusätzlich
kann eine größere Menge
an Material im Träger
verwendet werden, was das Trägheitsmoment
ebenfalls vergrößert. In
einer Ausführungsform
umgibt der Träger
das Teil des Schlittens, das er stützt, vollständig, jedoch mit Ausnahme eines
Schlitzes für
eine Verlängerung
des Schlittens, die das Substrat (oder die Maske) trägt. So wird
das Trägheitsmoment
maximiert.
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Typischerweise
bilden der Schlitten und der Träger
einen Teil eines Linearmotors mit interagierendem Stator und Transportteilen
zum Bewegen des Schlittens in Bezug auf den Träger. Der Schlitten umfasst
das eine der Interagierenden Teile des Linearmotors und der Träger das
andere. Das interagierende Teil des Motors, das am Schlitten angebracht ist,
muss nicht im Innenraum des Trägers
vorgesehen sein.
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In
einer Ausführungsform
ist das interagierende Teil des Motors, das am Schlitten angebracht ist,
auf dem Schlitten außerhalb
des Trägers
befestigt, und zwar zwischen demselben und einem Trägerbereich
für das
Substrat oder einer Strukturierungseinrichtung. Wenn sich das Massenzentrum des
Schlittens außerhalb
des Trägers,
nahe dem Substrat oder der Strukturierungseinrichtung, befindet,
verringert dies das Drehmoment am Schlitten und die daraus hervorgehenden
Distorsionen.
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Typischerweise
umfasst der Motor ein interagierendes Teil mit einem Magnet (gewöhnlich einem Elektromagnet)
auf dem Schlitten, das mit dem Träger interagiert, um den Träger in bekannter
Weise anzutreiben. Bevorzugt ist der Magnet so platziert, dass der
Motor eine Vorspannung für
ein Gaslager liefert, das den Schlitten gegen den Träger im Innern
des Trägers
abstützt.
Da kein zusätzliches
Element zur Bereitstellung der Vorspannung benötigt wird, kann das Volumen
des Schlittens minimiert werden, was mehr Raum für den Träger lässt. Dies erweist sich als besonders
nützlich,
wenn der Magnet nahe dem Träger
in einer horizontalen Position montiert ist, um Vorspannung in einer
Richtung zur Verfügung
zu stellen, in der die Gewichtskraft keine Vorspannung verschafft.
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Der
Magnet ist auf einer Verlängerung
des Schlittens platziert, die sich durch einen Schlitz im Träger zum Äußeren des
Trägers
erstreckt. In einer Ausführungsform
ist der Schlitz so angeordnet, dass die Symmetrie des Trägers gewahrt
bleibt. In dieser Ausführungsform
wirkt der Magnet mit im Wesentlichen der gleichen Kraft auf beiden
Seiten des Schlitzes, womit er maximale Kräfte zur Verfügung stellt und
die Deformation minimiert. In einer weiteren Ausführungsform
besitzt der Träger
Seitenwände,
die so angeordnet sind, dass sein Querschnitt transversal zur Transportrichtung
verläuft
oder zumindest ein Parallelogramm darstellt, wobei der Schlitz in
einer ersten Seitenwand angebracht ist, und zwar im Wesentlichen
auf einer Ebene mit einer zweiten Seitenwand, welche die erste Seitenwand
in einem Winkel (von typischerweise im Wesentlichen 90 Grad) schneidet. Auf
diese Weise lässt
sich ein Träger
mit maximaler Steifigkeit realisieren.
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In
einer Ausführungsform
wird der Schlitten gegen den Träger
von einem Gaslager abgestützt, das
an den Schlitten durch ein Verbindungsteil gekoppelt ist, welches
Bewegungsfreiheit lässt,
um die Wirkung der Beschleunigung des Schlittens in Bezug auf den
Träger
zu kompensieren. Typischerweise wird ein Kugelgelenk für das Lager
benutzt, das den Schlitten gegen den Träger auf einer ersten Seite
gegenüber
einer zweiten Seite abstützt,
auf der ein Teil des Motors und das Substrat (oder die Maske) angeordnet
sind.
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Zwar
gewährt
ein Kugelgelenk völlige
Rotationsfreiheit, aber als Alternative können Verbindungsteile, die
weniger Rotationsfreiheit lassen, verwendet werden, wie z. B. ein
Bolzengelenk, das eine Rotation nur um eine Achse zulässt, die
sich senkrecht zur Ausdehnungsebene des Schlittens verhält. Vorzugsweise
sind alle Stützen
des Schlittens unter Verwendung von Gaslagern ausgeführt, die
mit etwas Bewegungsfreiheit am Schlitten befestigt sind. Wenn die Lager
in einem Innenraum des Trägers
realisiert sind, kann ein verhältnismäßig großes Lager
geschaffen werden, ohne den Umfang des Trägers zu beeinflussen. Dies
schafft die Möglichkeit,
mit dem Schlitten höhere
Lasten zu tragen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Vorrichtungsherstellungsverfahren nach
Anspruch 17 geboten.
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Obgleich
spezifisch auf diesen Text Bezug genommen werden kann, um das Lithographiegerät bei der
Herstellung integrierter Schaltungen zu nutzen, kann das hierin
beschriebene Lithographiegerät selbstverständlich andere
Anwendungsmöglichkeiten
aufweisen, etwa die Herstellung von integrierten optischen Systemen,
Richt- und Erkennungsmustern magnetischer Domainspeicher, Flüssigkristallanzeigen
(LCDs), Dünnfilm-Magnetköpfen, etc..
Fachleute werden der Tatsache Rechnung tragen, dass im Zusammenhang
mit derartigen alternativen Anwendungsmöglichkeiten die Begriffe „Wafer" oder „Die", wie hierin verwendet,
jeweils als Synonyme der allgemeineren Begriffe „Substrat" oder „Zielabschnitt" betrachtet werden
können.
Es besteht die Möglichkeit, das
hierin genannte Substrat vor oder nach Belichtung z. B. in einem
Track (einem Werkzeug, das typischerweise eine Lackschicht auf ein
Substrat aufträgt und
den belichteten Lack entwickelt) oder auch in einem Metrologie-
oder Inspektionswerkzeug zu bearbeiten. Wo anwendbar, kann die hierin
dargelegte Offenbarung auf ein solches und andere Substratbearbeitungswerkzeuge
angewandt werden. Ferner ist es möglich, das Substrat mehr als
einmal zu bearbeiten, etwa um eine mehrschichtige integrierte Schaltung zu
erzeugen, so dass sich der hierin gebrauchte Begriff „Substrat" auch auf ein Substrat
beziehen kann, das bereits viele bearbeitete Schichten enthält.
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Die
hierin verwendeten Begriffe „Strahlung" und „Strahl" umfassen alle Arten
elektromagnetischer Strahlung, einschließlich ultravioletter (UV-)Strahlung
(z. B. mit einer Wellenlänge
von 365, 248, 193, 157 oder 126 nm) und extrem ultravioletter (EUV-)Strahlung
(z. B. mit einer Wellenlänge
im Bereich von 5 bis 20 nm) sowie Partikelstrahlen, z. B. Ionenstrahlen
oder Elektronenstrahlen.
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Der
hierin gebrauchte Begriff „Strukturierungseinrichtung" sollte weit interpretiert
werden, und zwar als Bezug nehmend auf Mittel, die sich verwenden
lassen, um einen Projektionsstrahl in seinem Querschnitt mit einer
Struktur zu versehen, um eine Struktur in einem Zielabschnitt des
Substrats zu erzeugen. Es sollte angemerkt werden, dass die dem Projektionsstrahl
verliehene Struktur möglicherweise der
im Zielabschnitt des Substrats gewünschten Struktur nicht genau
entspricht. Im Allgemein entspricht die dem Projektionsstrahl verliehene
Struktur einer bestimmten funktionalen Schicht in einer Vorrichtung,
die im Zielabschnitt geschaffen wird, z. B. einer integrierten Schaltung.
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Eine
Strukturierungseinrichtung kann transmissiv oder reflektierend sein.
Zu den Beispielen für Strukturierungseinrichtungen
gehören
Masken, programmierbare Spiegelarrays und programmierbare LCD-Tafeln.
Masken sind in der Lithographie wohlbekannt und umfassen Maskentypen,
wie z. B. binäre Masken,
alternierende Phasenverschiebungs- und attenuierte Phasenverschiebungsmasken
sowie verschiedene Hybridmasken. Ein Beispiel für einen programmierbaren Spiegelarray
nutzt eine Matrixanordnung aus kleinen Spiegeln, von denen sich
jeder individuell neigen lässt,
um einen eintreffenden Strahl in verschiedene Richtungen zu reflektieren;
auf diese Weise wird der reflektierte Strahl strukturiert. In jedem
Beispiel für
die Strukturierungseinrichtung kann es sich bei der Trägerstruktur
z. B. um einen Rahmen oder Tisch handeln, der je nach Bedarf ortsfest
oder bewegbar ist und gewährleisten
kann, dass sich die Strukturierungseinrichtung in der gewünschten
Position befindet, beispielsweise in Bezug auf das Projektionssystem.
Die Begriffe „Retikel" oder „Maske", wie hierin verwendet,
können
als Synonyme für
den allgemeineren Begriff „Strukturierungseinrichtung" angesehen werden.
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Der
Begriff „Projektionssystem", wie hierin gebraucht,
sollte weit interpretiert werden, nämlich so, dass er verschiedene
Arten von Projektionssystemen umfasst, einschließlich optische Brechungssysteme,
optische Reflektionssysteme und optische katadioptische Systeme,
je nach Zweckmäßigkeit
z. B. hinsichtlich der verwendeten Belichtungsstrahlung oder anderer
Faktoren, etwa der Verwendung eines Immersionsfluids oder des Einsatzes
eines Vakuums. Der Begriff „Linse", wie hierin gebraucht,
kann als Synonym zu dem allgemeineren Begriff „Projektionssystem" betrachtet werden.
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Auch
das Beleuchtungssystem kann verschiedene Arten optischer Komponenten
umfassen, einschließlich
optischer Brechungs-, Reflektions- und Rückstrahlkomponenten zur Lenkung,
Formung oder Steuerung des Projektionsstrahls, und derartige Komponenten
können
nachstehend, kollektiv oder einzelnen, als „Linse" bezeichnet werden.
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Das
Lithographiegerät
kann zu jenem Typ gehören,
der zwei (Dualstufe) oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder
mehr Maskentische) aufweist. In solchen „Mehrstufen"-Geräten
können
die zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, oder es ist möglich, auf einem oder mehreren
Tischen Vorbereitungsschritte auszuführen, während einer oder mehrere andere
Tische für
die Belichtung benutzt werden.
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Ferner
kann das Lithographiegerät
zu jenem Typ zählen,
bei dem das Substrat in eine Flüssigkeit getaucht
ist, die einen verhältnismäßig hohen
Brechungsindex besitzt, wie z. B. Wasser, und zwar um einen Raum
zwischen dem endgültigen
Element des Projektionssystems und dem Substrat zu füllen. Immersionsflüssigkeiten
können
auch auf andere Räume
im Lithographiegerät
angewandt werden, z. B. zwischen der Maske und dem ersten Element
des Projektionssystems. Nach Stand der Technik sind Immersionsverfahren
wohlbekannt dafür,
dass sie die numerische Apertur von Projektionssystemen vergrößern.
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Lediglich
als Beispiele werden nun Ausführungsformen
der Erfindung anhand der beigefügten schematischen
Zeichnungen beschrieben, in denen einander entsprechende Bezugssymbole
einander entsprechende Teile bezeichnen:
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1 veranschaulicht
ein Lithographiegerät gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 stellt
einen Transportmechanismus dar;
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3 zeigt
einen Querschnitt einer Ausführungsform
eines Transportmechanismus;
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4 veranschaulicht
einen weiteren Querschnitt einer Ausführungsform eines Transportmechanismus;
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5 stellt
einen Querschnitt eines Transportmechanismus dar;
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6 zeigt
einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Transportmechanismus.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 veranschaulicht
schematisch ein Lithographiegerät
gemäß einer
besonderen Ausführungsform
der Erfindung. Dieses Gerät
umfasst Folgendes:
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- – ein
Beleuchtungssystem (eine Beleuchtungseinrichtung) IL, das einen
Projektionsstrahl PB einer Strahlungsart (z. B. UV-Strahlung) bereitstellt;
- – eine
erste Träger-
bzw. Stützstruktur
(z. B. ein Maskentisch) MT, welcher die Strukturierungseinrichtung
(z. B. eine Maske) MA trägt
und mit der ersten Positioniereinrichtung PM verbunden ist, um die
Strukturierungseinrichtung in Bezug auf ein Objekt PL akkurat zu
positionieren;
- – einen
Substrattisch (z. B. einen Wafer-Tisch) WT, der ein Substrat (z.
B. einen mit Lack beschichteten Wafer) W haltert und mit einer zweiten Positioniereinrichtung
PW verbunden ist, um das Substrat in Bezug auf das Objekt PL akkurat
zu positionieren; und
- – ein
Projektionssystem (z. B. eine Projektionslinse zur Brechung) PL,
das eine Struktur, die dem Projektionsstrahl PB durch die Strukturierungseinrichtung
MA verliehen wird, auf einen (z. B. einen oder mehrere Dies umfassenden)
Zielabschnitt C des Substrats W abbildet.
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Wie
hier dargestellt, gehört
das Gerät
zum transmissiven Typ (der beispielsweise eine transmissive Maske
nutzt). Alternativ dazu kann das Gerät reflektierenden Typs sein
(der z. B. einen programmierbaren Spiegelarray der oben genannten
Art nutzt).
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Die
Beleuchtungseinrichtung IL empfängt
einen Strahl aus einer Strahlungsquelle SO. Die Strahlungsquelle
und das Lithographiegerät
können
separate Einheiten bilden, z. B. wenn es sich bei der Strahlungsquelle
um einen Excimer-Laser handelt. In solchen Fällen wird die Strahlungsquelle
nicht als Teil des Lithographiegeräts angesehen, und der Strahl wird
aus der Strahlungsquelle SO zur Beleuchtungseinrichtung IL mit Hilfe
eines Strahlführungssystems BD
weitergeleitet, das beispielsweise geeignete Richtspiegel und/oder
einen Strahlaufweiter umfasst. In anderen Fällen kann die Strahlungsquelle
ein integraler Teil des Geräts
sein, z. B. wenn es sich bei der Strahlungsquelle um eine Quecksilberlampe
handelt. Die Strahlungsquelle SO und die Beleuchtungseinrichtung
IL können
als Strahlungssystem bezeichnet werden, und zwar gemeinsam mit dem
Strahlführungssystem
BD, falls erforderlich.
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Die
Beleuchtungseinrichtung IL kann Regulierungsmittel AM umfassen,
welche die angulare Intensitätsverteilung
des Strahls regulieren. Im Allgemeinen lässt bzw. lassen sich zumindest
die äußere und/oder
die innere radiale Ausdehnung der Intensitätsverteilung (gemeinhin jeweils
als δ-außen und δ-innen bezeichnet)
in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung regulieren. Zusätzlich umfasst die
Beleuchtungseinrichtung IL gemeinhin verschiedene andere Komponenten,
z. B. einen Integrator IN und einen Kondensator CO. Die Beleuchtungseinrichtung
stellt einen konditionierten Strahl zur Verfügung, der als Projektionsstrahl
PB bezeichnet wird und in seinem Querschnitt die gewünschte Einheitlichkeit
und Intensitätsverteilung
aufweist.
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Der
Projektionsstrahl PB fällt
auf die Maske MA ein, die auf dem Maskentisch MT gehaltert wird. Nachdem
er die Maske MA durchquert hat, passiert der Projektionsstrahl PB
die Linse PL, die den Strahl auf einen Zielabschnitt C des Substrats
W fokussiert. Mit Hilfe der zweiten Positioniereinrichtung PW und des
Positionssensors IF (z. B. ein interferometrisches Gerät) lässt sich
der Substrattisch WT präzise
bewegen, z. B. um verschiedene Zielabschnitte C im Weg des Strahls
PB zu positionieren. In ähnlicher
Weise können
die erste Positioniereinrichtung PM und ein weiterer Positionssensor
(der in 1 nicht deutlich dargestellt
ist) eingesetzt werden, um die Maske MA in Bezug auf den Weg des
Strahls PB akkurat zu positionieren, z. B. nach mechanischer Entnahme
aus einer Maskenbibliothek oder während eines Scans. Üblicherweise
wird die Bewegung der Objekttische MT und WT mithilfe eines Langhubmoduls
(Grobpositionierung) und eines Kurzhubmoduls (Feinpositionierung)
ausgeführt,
welche Teile der Positioniereinrichtungen PM und PW sind. Allerdings
kann im Fall eines Steppers (im Gegensatz zu einem Scanner) der
Maskentisch MT nur mit einem Kurzhubaktuator verbunden werden, oder
er kann ortsfest sein. Die Maske MA und das Substrat W lassen sich
anhand der Maskenausrichtungsmarkierungen M1, M2 und der Substratausrichtungsmarkierungen
P1, P2 ausrichten.
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Es
besteht die Möglichkeit,
das abgebildete Gerät
in den folgenden bevorzugten Weisen einzusetzen:
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Im Stepping-Modus bleiben der Maskentisch MT und der Substrattisch
WT im Wesentlichen an ihrem Ort, während eine dem Projektionsstrahl verliehene
Gesamtstruktur auf einmal (d. h. mit einer einzigen statischen Belichtung)
auf einen Zielabschnitt C projiziert wird. Daraufhin wird der Substrattisch
WT in X- und/oder Y-Richtung verlagert, so dass ein anderer Zielabschnitt
C belichtet werden kann. Im Stepping-Modus begrenzt die maximale
Größe des Belichtungsfelds
die Größe des Zielabschnitts
C, auf den die Abbildung in einer einzigen statischen Belichtung
erfolgt.
- 2. Im Scanmodus werden der Maskentisch MT und der Substrattisch
WT synchron gescannt, während
eine dem Projektionsstrahl verliehene Struktur (mit einer einzigen
dynamischen Belichtung) auf einen Zielabschnitt C projiziert wird.
Die Geschwindigkeit und die Richtung des Substrattischs WT in Bezug
auf den Maskentisch MT wird durch die Vergrößerungs/Verkleinerungs- und Bildumkehr-Charakteristiken
des Projektionssystems PL bestimmt. Im Scanmodus begrenzt die maximale
Größe des Belichtungsfelds
die Breite (in Nicht-Scan-Richtung) des Zielabschnitts bei einer
einzigen dynamischen Belichtung, wohingegen die Länge der
Scanbewegung die Höhe
(in Scanrichtung) des Zielabschnitts festlegt.
- 3. In einem weiteren Modus bleibt der Maskentisch MT, der eine
programmierbare Strukturierungseinrichtung haltert, im Wesentlichen
an seinem Ort, und der Substrattisch WT wird bewegt oder gescannt,
während
eine dem Projektionsstrahl verliehene Struktur auf einen Zielabschnitt C
projiziert wird. In diesem Modus wird gewöhnlich eine Quelle gepulster
Strahlung eingesetzt, und die programmierbare Strukturierungseinrichtung
wird bedarfsgemäß nach jeder
Bewegung des Substrattisches WT oder zwischen aufeinanderfolgenden
Strahlungsimpulsen während
eines Scans aktualisiert. Dieser Betriebsmodus lässt sich leicht auf maskenlose
Lithographie anwenden, die eine programmierbare Strukturierungseinrichtung
nutzt, wie z. B. einen programmierbaren Spiegelarray des obengenannten
Typs.
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Ferner
besteht die Möglichkeit,
Kombinationen und/oder Variationen der oben beschriebenen Verwendungsmodi
oder völlig
andere Verwendungsmodi einzusetzen.
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2 zeigt
eine Ansicht von oben eines Beispiels für eine Transportstruktur, die
als Positioniereinrichtung zum Positionieren des Substrats benutzt werden
kann (für
die Maske ist eine ähnliche
Positioniereinrichtung verwendbar). Die Transportstruktur umfasst
drei Linearmotoren mit Trägern 20, 22a,
b, nämlich
einen Linearmotor mit Träger 20 für den Transport
in eine erste (X-)Richtung und zwei Linearmotoren mit Trägern 22a,
b für den
Transport in eine zweite (Y-)Richtung. Auf den Trägern 22a,
b für den Transport
in Y-Richtung sind
herkömmliche
Schlitten 24a, b dargestellt, die unter dem Einfluss von
(Elektro-)Magneten auf den Trägern 22a,
b und auf den Schlitten 24a, b entlang den Trägern 22a,
b bewegt werden. Der Träger 20 für den Transport
in X-Richtung ist hohl. Ein Schlitten 26 ist vorgesehen,
der ein (mit gestrichelten Linien veranschaulichtes) Teil enthält, das
den Schlitten 26 auf dem Träger 20 stützt und
nahezu vollständig
in einem inneren Teil des Trägers 20 eingeschlossen
ist.
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3 zeigt
einen Querschnitt des Trägers 20 und
des Schlittens 26 in der Y-Z-Ebene (wobei die Z-Richtung senkrecht
zur Ebene der Zeichnung aus 2 ist),
d. h. in einer Ebene, die sich senkrecht zur Bewegungsrichtung verhält. Der
Teil des Schlittens 26, der im Inneren des Trägers 20 enthalten
ist, umfasst erste Gaslager 30 (von denen eines dargestellt ist),
die den Schlitten 26 gegen eine vertikale Innenwand 31 des
Trägers 20 abstützen (die
Flächenebene
der Wand 31 erstreckt sich in Y- und Z-Richtung), und zweite
Gaslager 32, die den Schlitten 26 gegen eine horizontale
Innenwand 33 des Trägers 20 abstützen (die
Flächenebene
der Wand 33 erstreckt sich in X- und Y-Richtung). Die ersten
Gaslager 30 sind jeweils durch erste Kugelgelenke 35 (von
denen nur eines dargestellt ist) an einem Körperteil 34 des Schlittens 26 angebracht.
In ähnlicher
Weise sind zweite Gaslager 32 an einem Körperteil 34 mittels Kugelgelenken 36 befestigt.
Eine Verlängerung 37 des
Schlittens 26 erstreckt sich ausgehend vom Körperteil 34 durch
einen Schlitz 38, der sich in einer vertikalen Seitenwand
des Trägers 20 befindet.
Ein Translationsteil 39 des Motors, das den Schlitten 26 entlang
dem Träger
bewegt, ist an der Verlängerung 37 angebracht,
die auch eine Trägerfläche 370 für das Substrat
W umfasst.
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4 zeigt
den Querschnitt eines Trägers 20 und
eines Schlittens 26 in der X-Y-Ebene. Wie ersichtlich, sind zwei Gaslager 30 gegenüber von Wand 31 vorgesehen.
Nicht dargestellt in den Figuren sind Stromzuführungskabel für den Motor
oder Zuleitungsverbindungen für
die Gaslager 30, 32, die innerhalb oder außerhalb
des Trägers 20 angeordnet sein
können.
Vorzugsweise befinden sich diese Elemente im Innenraum des Trägers 20,
so dass der Träger 20 als
Strahlungsschild fungiert, das diese Elemente von der Strahlung
abschirmt.
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Bei
Betrieb wird Gas in den Raum zwischen den Gaslagern 30, 32 und
den Wänden 31, 33 geleitet,
und zwar typischerweise durch (nicht dargestellte) Öffnungen
in der Oberfläche
der Gaslager 30, 32, die den Innenwänden 31, 33 des
Trägers 20 zugewandt
sind. Durch den Druck des Gases in diesen Räumen wird der Schlitten 26 gegen
das Innere des Trägers 20 abgestützt. Charakteristischerweise
erfüllen
die Gaslager 30, 32 ihre Funktion nur dann gut, wenn
die Entfernung zwischen ihrer Oberfläche und der gegenüberliegenden
Fläche 31, 33 der
Wand innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, typischerweise
im Bereich von 5–30
Mikrometern. Bei zu geringer Entfernung kommt es zu einer Anhaftung, wohingegen
bei zu großer
Entfernung zuviel Gas austritt.
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Das
Translationsteil 39 arbeitet in bekannter Weise, um den
Schlitten 26 entlang dem Träger 20 zu bewegen.
Zu diesem Zweck erzeugt das Translationsteil 39 Magnetfelder,
die mit dem Träger 20 interagieren.
Vorzugsweise ist eine Reihe (nicht maßstabsgerecht dargestellter)
Permanentmagneten 49 so vorgesehen, dass sie am Träger 20 auf
einer dem Translationsteil 39 zugewandten Oberfläche angebracht
sind. Alternativ dazu können
die Magneten in die Oberfläche
integriert sein. In einer Ausführungsform
sind Reihen von Magneten auf dem Träger 20 auf beiden
Seiten des Schlitzes 38 vorgesehen. Bevorzugt besteht der
Träger 20 oder
zumindest jener Teil des Trägers,
an dem die Permanentmagneten angebracht sind (oder in den sie integriert
sind), aus magnetisierbarem Material, etwa Eisen, um den magnetischen
Fluss zwischen den angebrachten Permanentmagneten zu lenken.
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Diese
vom Translationsteil 39 erzeugten Magnetfelder rufen nicht
nur die Bewegung des Schlittens 26 entlang dem Träger 20 hervor,
sondern auch eine Zugkraft, die auf das Translationsteil 39 wirkt, um
das Translationsteil 39 zum Träger 20 hin zu ziehen.
Diese Kraft drängt
das erste Luftlager 30 auf die Wand 31 zu und
verschafft eine Vorspannung, welche die Entfernung zwischen dem
ersten Luftlager 30 und der Wand 31 im funktionalen
Betriebsbereich des Luftlagers 30 hält. Es ist zu erkennen, dass
sich eine derartige Vorspannung, selbst bei Platzierung des Translationsteils 39 im
Innern des Trägers 20, auch
durch andere Mittel verschaffen lässt, z. B. durch Bereitstellen
zusätzlicher
Gaslager, um den Schlitten 26 gegen die Innenwand des Trägers 20 abzustützen, die
der vertikalen Wand zugewandt ist. Allerdings besitzt der Einsatz
eines Translationsteils 39 zur Realisierung der Vorspannung
den Vorteil, dass er mit weniger strengen Herstellungstoleranzen
verbunden ist.
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Ein
wichtiger Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass sich der
Umfang des Trägers 20 bis an
die Grenzen des Raums, der für
die Transportstruktur verfügbar
ist, und somit viel weiter als bei einer Konstruktion erstreckt,
wo der Schlitten 26 auf dem Äußeren des Trägers 20 gestützt wird.
Dies eröffnet
die Möglichkeit
zur Realisierung eines Trägers mit
hoher Steifigkeit, der seinerseits den Einsatz großer Beschleunigungen
erlaubt. Das Körperteil 34 des Schlittens 26,
das gegen den Träger 20 abgestützt wird,
ist völlig
umgeben, den für
die Verlängerung 37 benötigten Schlitz 38 ausgenommen.
Zwecks Erzielung optimaler Steifigkeit kann der Träger 20 aus
Keramikmaterial gefertigt sein, jedoch stellen bedingt durch seinen
großen
Umfang weniger steife Materialien wie Stahl bereits eine gute Lösung dar.
Ferner verkleinert der geringere Umfang des Schlittens 26 die
Masse des Schlittens, was dahingehend von Vorteil ist, dass bei
Beschleunigung des Schlittens 26 geringere Kräfte entstehen.
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Eine
Anzahl zusätzlicher
vorteilhafter Punkte lässt
sich vermerken. Während
der Beschleunigung des Schlittens 26 wird ein Drehmoment
auf den Schlitten 26 ausgeübt, da der Aktionspunkt des
Motors (am Translationsteil 39) nicht mit dem Zentrum der
Masse des Schlittens 26 übereinstimmt, das sich im Allgemeinen
nahe jenem Platz befindet, wo das Substrat W getragen wird. Dieses
Drehmoment kann Distorsionen des Trägers 20 und des Schlittens 26 verursachen,
die in einer nicht gewollten Resonanz und sogar in einer Blockierung
des Schlittens 26 am Träger 20 resultieren
können.
Indem das Translationsteil 39 außerhalb des Trägers 20 in
einer Richtung platziert wird, die vom Träger ausgehend zum Zentrum der
Masse führt,
werden das Drehmoment und die Distorsion verringert.
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Der
Einsatz von Kugelgelenken 35, 26 für die Gaslager 30, 32 ist
optional. Im Prinzip lassen sich direkte Gaslager benutzen, bei
denen die Gasschicht zwischen der Wand 31, 33 und
einer Fläche
hergestellt wird, welche starr am Körperteil 34 angebracht ist.
Allerdings verringert der Einsatz von Gelenken, wie z. B. Kugelgelenken 35, 36,
welche dieser Fläche Rotationsfreiheit
gewähren,
das Risiko, dass eine Distorsion des Schlittens 26 zu dessen
Blockierung führt.
In der vorliegenden Ausführungsform
sind die Distorsionen der relativen Y-Positionen von Teilen des Schlittens 26 typischerweise
stärker
als die Distorsionen relativer X- oder Z-Positionen, da sich der Schlitten 26 in
Y-Richtung viel weiter von seinem Massenzentrum erstreckt. Deshalb
ist der Einsatz von Gelenken zwischen dem Körperteil 34 und dem Gaslager
zumindest bezüglich
der ersten Gaslager 30 bevorzugt, die eine Stütze gegen
die zur y-Richtung transversal verlaufenden Wand 31 bieten.
Vorzugsweise werden bei den ersten Gaslagern 30 Kugelgelenke
benutzt, um ein maximales Anpassungsvermögen an eine Distorsion zur
Verfügung
zu stellen; stattdessen können
jedoch auch Bolzengelenke verwendet werden, die zwar eine freie
Rotation um die Z-Achse, aber nicht um eine weitere Achse erlauben.
Bereits diese Bolzengelenke verhindern die meisten Probleme bezüglich einer
Distorsion. Wenn andere Arten der Distorsion am erheblichsten ausfallen,
kann es natürlich
von Vorteil sein, Gaslager zumindest für andere Flächen als die vertikale Oberfläche 31 bereitzustellen.
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Selbstverständlich nimmt
der Einsatz von zusätzlichen
Verbindungsteilen, z. B. Kugellagern 35, 36, statt
einer starren Kopplung des Körperteils 34 an der
Lagerfläche
mehr Raum in Anspruch. Da sich jedoch der Träger 20 außerhalb
des Schlittens 26 und dieser Verbindungsteile befindet,
wird dieser Raum nicht auf Kosten des Umfangs der äußeren Grenzen des
Trägers 20 und
somit auf Kosten von dessen Steifigkeit gewonnen.
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5 zeigt
den Querschnitt eines Trägers 20 und
eines Schlittens 26 in der XZ-Ebene. Dargestellt ist auch ein Kabel 50,
das den Motor mit elektrischem Strom versorgt. Wie ersichtlich,
ist das Kabel 50 im Innenraum im Träger 20 vorgesehen.
Dies minimiert die Strahlung nach außen (insbesondere die Wärmestrahlung,
aber auch die Strahlung elektromagnetischer Felder infolge des durch
das Kabel 50 fließenden
Stroms). Eine Gasversorgungsleitung, die den Gaslagern 30, 32 Gas
zuführt,
kann wie das Kabel 50 im Innern des Trägers 20 angeordnet
sein.
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Selbstverständlich beschränkt sich
die Erfindung nicht auf die in den vorangehenden Figuren veranschaulichte
Struktur. 6 zeigt einen YX-Querschnitt
einer alternativen Konstruktion eines Schlittens 26 und
eines Trägers 20.
In dieser Konstruktion erstreckt sich die Verlängerung 37 des Schlittens 26 durch
einen Schlitz 68, der sich im Wesentlichen auf einer Ebene
mit der oberen Wand des Trägers 20 befindet.
Als Ergebnis davon verfügt
der Träger 20 über eine
größere Steifigkeit
gegenüber
Deformation in Z-Richtung. Die Benutzung der Zapfen (shafts) 60, 62 auf
dem Träger 20 an
gegenüberliegenden
Seiten des Schlitzes 68 erhöht die Steifigkeit ebenfalls.
Der Magnet des Translationsteils 39 wirkt auf die Wand eines
der Zapfen 62 ein, aber natürlich kann der Magnet des Translationsteils 39 auch
auf den anderen Zapfen oder gleichermaßen auf beide Zapfen 60, 62 einwirken.
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Es
darf angemerkt werden, dass die Ausführungsform aus 3 gegenüber der
Ausführungsform
aus 6 den Vorteil besitzt, dass der Schlitz 38 so
angeordnet ist, dass der Träger 30 um
den Schlitz 38 symmetrisch ist. In dieser Konfiguration übt das Translationsteil 39 Kräfte auf
beiden Seiten des Schlitzes 38 in symmetrischer Weise aus,
was die Deformation verringert, den Schlitten 26 mit größerer Kraft
an seinem Platz hält
und eine größere Steifigkeit
gegenüber
Deformation in Y-Richtung verschafft. Natürlich können auch Zapfen, wie die Zapfen 60, 62, in
die Ausführungsform
aus 3 einbezogen werden.
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Obgleich
die Verwendung eines teilweise innen befindlichen Schlittens nur
bezüglich
der X-Bewegung veranschaulicht worden ist (die Y-Träger 22a,
b weisen außen
befindliche Schlitten auf), ist zu erkennen, dass die Erfindung
auch für
die Bewegung entlang den Y-Trägern anwendbar
ist. Allerdings erweist sich die Erfindung für den X-Bewegungs-Mechanismus am vorteilhaftesten,
weil er den größten Beschleunigungen
(sowohl X- als auch Y-Beschleunigungen) ausgesetzt ist und sich
somit für
eine Verformung am anfälligsten
erweist. Obwohl die Beschreibung eines Photolithographie-Geräts erfolgt ist,
bei dem die Steifigkeit und die eingeschränkte Größe von Linearmotoren wichtig
für die
Erzielung präziser
Hochgeschwindigkeitsbelichtung ist, lässt sich dieser Typ des Linearmotors
natürlich
auch in anderen Anwendungen nutzen. Innerhalb eines Photolithographie-Geräts können derartige
Linearmotoren nicht nur für
den Transport von Substraten, sondern auch für den Transport von Retikeln
bzw. Masken zur Verfügung
gestellt werden.
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Zwar
zeigen die Ausführungsformen
einen Schlitten, der sich in Bezug auf den Träger bewegt, aber die Worte „Schlitten" und „Träger" sollten selbstverständlich nicht
in einer Weise aufgefasst werden, die es ausschließt, dass
der Schlitten an einem Rahmen befestigt ist und der Träger bewegt
wird. Obgleich der Schlitten so beschrieben worden ist, dass er
das Translationsteil eines Linearmotors umfasst, könnte natürlich auch
der Träger
in gleicher Weise das Translationsteil umfassen und der Schlitten
das Statorteil.
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Zwar
ist vorstehend die Beschreibung spezifischer Ausführungsformen
der Erfindung erfolgt, aber es wird der Tatsache Rechnung getragen,
dass die Erfindung in einer anderen als der erläuterten Weise umgesetzt werden
kann. Die Beschreibung ist nicht zur Einschränkung der Erfindung gedacht,
die durch die Ansprüche
definiert ist.