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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung von Antriebsmitteln,
die Objekttische in einer lithographischen Projektionsvorrichtung
bewegen können.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine lithographische Projektionsvorrichtung,
mit:
einem Strahlungssystem zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls
aus Strahlung;
einem ersten Objekttisch zum Halten von Musteraufbringungseinrichtungen,
die den Projektionsstrahl gemäß einem
gewünschten
Muster mustern;
einem zweiten Objekttisch zum Halten eines
Substrats; und
einem Projektionssystem zum Abbilden des gemusterten
Strahls auf einen Zielabschnitt des Substrats; und
Antriebseinrichtungen
zum Erzeugen einer Kraft, um einen des ersten und zweiten Objekttisches
während
jedes Abbildungsvorgangs im Hinblick auf das Projektionssystem zu
bewegen.
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Der
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, die vom ersten Objekttisch gehalten wird. 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 Projektionsstrahl 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.
Der erste Objekttisch gewährleistet,
dass die Maske in einer gewünschten
Position im Projektionsstrahl gehalten werden kann und dass sie,
sofern erwünscht,
bezogen auf den Strahl bewegt werden kann.
- – Ein
programmierbares Spiegelfeld, das von einer Konstruktion gehalten
wird, die als erster Objekttisch bezeichnet wird. 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.
- – Ein
programmierbares LCD-Feld, das von einer Konstruktion gehalten wird,
die als erster Objekttisch bezeichnet wird. Ein Beispiel für eine derartige
Konstruktion ist im US-Patent 5,229,872 gegeben.
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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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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
brechende 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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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
individuelle 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 individuelle
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 hinsichtlich 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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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 ein Substrat (Silizium-Wafer),
das mit einer Schicht aus strahlungssensitivem Material (Resist) überzogen
worden ist, abgebildet werden. Im allgemeinen enthält ein einzelner
Wafer ein ganzes Netrwerk 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 „abtastenden" 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. Der Projektionsstrahl in einer
Scan-Vorrichtung weist die Form eines Spalts mit einer Spaltbreite
in der Scan-Richtung auf. Weitere Informationen hinsichtlich lithographischer
Vorrichtungen, wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise der
US 6,046,792 entnommen werden.
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Antriebseinrichtungen
werden dazu verwendet, die Tische in einer lithographischen Scan-Projektionsvorrichtung
während
des Scannens zu bewegen. Es ist sehr wichtig, dass diese Antriebseinrichtungen
mit hoher Präzision
arbeiten, so dass sich beide Tische während des Scannens synchron
bewegen und keine Abbildungsfehler hervorrufen. Antriebseinrichtungen,
die nicht mit der erforderlichen präzisen Synchronisati on arbeiten,
können
zu starken Synchronisationsfehlern für die Tische führen, sowohl
zu MSD-Fehlern (Moving Standard Deviation) als auch zu MA-Fehlern
(Moving Average). Obwohl beide Tische die korrekten, genau zeitsynchronisierten
Bewegungsprofile von einem Sollwertgenerator empfangen, ist der
relative Positionsfehler zwischen dem Substrat- und dem Maskentisch
wichtig: e = ews – e RS/4 [1]wobei
ews dem Positionsunterschied zwischen dem
Substrattisch und seinem Sollwert und e RS dem Positionsunterschied zwischen dem
Maskentisch und seinem Sollwert entspricht. 2 zeigt
die Beschleunigung a des Substrattisches während einer Abtastung in Y-Richtung.
Um einen Belichtungs-Scan durchzuführen, muss sich der Substrattisch über eine
Entfernung bewegen, die der Länge
des Zielabschnitts 11 plus zweimal der Spaltbreite 13 plus
der Bewegungslänge 7 während der
erforderlichen Ausregelzeit gleich ist. Die Ausregelzeit ermöglicht eine
Minderung von Positionsfehlern. Die Beschleunigung erfolgt, indem
der Beschleunigungsabstand 5 zurückgelegt wird und die Geschwindigkeitsabnahme
erfolgt, indem der Geschwindigkeitsabnahmeabstand 15 zurückgelegt
wird. Bei Beginn der Belichtung 17, erreicht der erste
Punkt auf dem zu belichtenden Zielabschnitt den beleuchteten Spalt 13.
Nach der Belichtungszeit Texp verlässt dieser
als erstes belichtete Punkt den Spalt 13. Nach einer Zeitdauer,
die der Zielabschnittslänge
geteilt durch die Tischgeschwindigkeit gleich ist, verlässt der
allerletzte Punkt 19 des Zielabschnitts den Spalt. Insgesamt
ergibt dies die erwähnte Scanlänge 9.
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Der
durchschnittliche Tischpositionsfehler während der Zeit, während der
sich ein spezieller Punkt des Zielabschnitts im beleuchteten Spalt
13 befindet,
bestimmt die Verschiebung im strahlungsempfindlichen Material auf
dem Substrat dieses speziellen Punktes (Überlagerung). Für jeden
Punkt x im Zielabschnitt kann eine derartige Verschiebung errechnet
werden, was mit MA-Fehler (Moving Average) dieses Punktes x bezeichnet wird:
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Hier
ist Texp die Belichtungszeit, die der Spaltbreite
geteilt durch die Scangeschwindigkeit des Substrattisches gleich
ist, e(t) ist der relative Substrattisch-/Maskentisch-Positionsfehler auf
Substratniveau als eine Funktion der Zeit, und tX ist
der Moment, bei dem der Punkt x im Linsenzentrum positioniert wird.
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Zusätzlich zu
einem durchschnittlichen Positionsfehler kann der Positionsfehler
hochfrequente Variationen während
der Belichtung aufweisen, was zu einem Nachlassen der Leuchtstärke (Unschärfe des
Bildes oder Kontrastverlust) führt.
Dieser Effekt ist durch die Moving Standard Deviation (MSD) gekennzeichnet,
die der Normabweichung des relativen Positionsfehlers während der
Belichtung gleicht:
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Sowohl
MA als auch MSD werden für
jeden Punkt im Zielabschnitt in der Scanrichtung Y berechnet. Die
Spitrenwerte von MA und MSD im Zielabschnitt werden als Leistungsindikatoren
verwendet.
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Es
ist in der
US 6,373,072
B1 vorgeschlagen worden, für die Substrat- und Maskentische
einer lithographischen Vorrichtung ein Steuersystem zu schaffen,
bei dem Positionsfehler des Substrattisches kompensiert werden,
indem sie als Optimalwert-Steuerung
in den Regelkreis des Maskentisches aufgenommen werden. Insbesondere
werden bei dem Substrattischfehler die niedrigen Frequenzanteile
herausgefiltert, dann wird der Ausgang des Filters zum Einstellpunkt
des Maskentisches addiert und auch zweimal differenziert, mit der
Masse des Maskentisches multipliziert und die daraus resultierende
Kraft an den Maskentisch angelegt. Dieser Vorschlag basiert auf
der Erkenntnis, dass die absoluten Positionen des Masken- und des
Substrattisches weniger wichtig sind, als ihre relative Position
und dass es leichter ist, die Position der Maske als die Position
des Substrats zu steuern. Letzteres, weil jeder absolute Fehler
der Maskenposition mit der Vergrößerung des
Linsensystems multipliziert wird, bevor er auf den Abbildungsfehler
auf der Substratoberfläche
hinausläuft.
Die Vergrößerung der
Linse beträgt
gewöhnlich
0,25 bzw. 0,2, so dass jeder Fehler bei der Maske vier oder fünf mal so
klein ist, wie die Oberfläche
des Wafers. In der
US 5,844,664 ist
eine lithographische Vorrichtung offenbart, bei der eine vertikale
Kompensationskraft an einen Rahmen in Abhängigkeit von der Position eines
Objekttisches angelegt wird.
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Die
EP 632568 A offenbart
eine lithographische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine lithographische
Projektionsvorrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Synchronisation
und somit einen niedrigeren MSD- und MA-Wert aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine lithographische Projektionsvorrichtung und ein
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils wie in den beigefügten Ansprüchen definiert
geschaffen worden.
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Die
Antriebseinrichtung umfasst einen Langhub- und einen Kurzhubmotor;
wobei der Langhubmotor der weiträumigen
Bewegung des einen Objekttisches und der Kurzhubmotor der Überwachung
einer genauen Positionierung des einen Objekttisches dient. Der
Kurzhubmotor wird durch den Langhubmotor bewegt und kann auf Einflüsse, die
von der Position und der Geschwindigkeit abhängen, empfindlicher reagieren.
Die Einstellkraft wird dem Kurzhubmotor nur deshalb zugeführt, weil
dieser Motor im allgemeinen stärker
auf kleine Krafteinstellungen reagiert als der Langhubmotor, und
es kann sein, dass der Langhubmotor dem Kurzhubmotor nur passiv folgt.
Eine Messeinheit zum Messen der relativen Entfernung zwischen dem
beweglichen Teil des Langhubmotors und dem Teil des Objekttisches,
der vom Kurzhubmotor angetrieben wird, kann anzeigen, dass beide
von einer Gleichgewichtsposition entfernt sind und dass sich der
Langhubmotor bewegen muss, um wieder ins Gleichgewicht zu kommen.
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Das
die Position des einen Objekttisches repräsentierende Signal kann mit
einem Messsystem zum Messen der Position des einen Objekttisches
erzeugt werden oder kann ein Einstellpunkt sein, der durch eine Steuerung
zum Steuern der Bewegung des einen Objekttisches erzeugt wird. Die
Datenspeichereinrichtung liest auf der Basis des die Position repräsentierenden
Signals eine Störkompensationskraft
aus, die in der Prozessoreinrichtung verarbeitet wird, um ein Krafteinstellsignal
zum Einstellen der auf den einen Objekttisch ausgeübten Kraft
zu erzeugen. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bestimmtes
magnetisches Material Kräfte
auf die Objekttische während
der Bewegung der Tische ausüben
kann. Die externen magnetischen Störkräfte können entweder von der Position
oder der Position in Kombination mit der Geschwindigkeit des einen
Objekttisches abhängen.
Beide Abhängigkeiten
können
bestimmt und in Datenspeichereinrichtungen gespeichert werden, von
wo aus sie zum Einstellen der Kraftreaktion der Antriebseinrichtung
vorab ausgelesen werden können,
um die externen magnetischen Störkräfte zu kompensieren.
Die positionsabhängigen
externen magnetischen Störkräfte werden
z.B. durch eine Anziehung zwischen Dauermagneten hervorgerufen,
die in den Objekttischen und den magnetischen Materialien in der
Nähe des
Bewegungspfades des Objekttisches vorhanden sind. Bei einer Step-and-Scan-Vorrichtung
wird jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das Maskenmuster unter
dem Projektionsstrahl in einer vorbestimmten Referenzrichtung bewegt
wird, während
der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung
bewegt wird. Um zu erreichen, dass sich das Maskenmuster und der
Substrattisch synchron bewegen, muss die Bewegung des ersten und
des zweiten Objekttisches mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Die Empfindlichkeit auf Fehler bei der Bewegung des Objekttisches
ist sehr hoch, da sich die Tische während der Abbildung bewegen
und jede Störkraft
direkt zu hohen MSD- und MA-Werten führt.
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Insbesondere
reagiert der erste Objekttisch empfindlich auf externe magnetische
Störkräfte.
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Bei
einer hohen Bewegungsgeschwindigkeit des einen Objekttisches ist
eine Störkraft
bei bestimmten Positionen im Bewegungsbereich vorhanden, die eine
Geschwindigkeitsabhängigkeit
aufgrund von z.B. Wirbelstromeffekten zeigt. Die Einstellkräfte dieser
auch geschwindigkeitsabhängigen
externen magnetischen Störkräfte werden
berechnet als eine Funktion der gespeicherten Störkompensationskraft als eine
Funktion der Position und der Geschwindigkeit des einen Objekttisches.
Berechnungseinrichtungen multiplizieren daher die Störkompensationskraft
mit der Geschwindigkeit des einen Objekttisches, um die Einstellkraft
berechnen zu können.
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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 jede 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 Beleuchtungsstrahlung
und Beleuchtungsstrahl verwendet, um alle Arten elektromagnetischer
Strahlung bzw. Teilchenfluss mit einzuschließen, einschließlich, jedoch
nicht begrenzt auf ultraviolette Strahlung (z.B. mit einer Wellenlänge von
365nm, 248nm, 193nm, 157nm bzw. 126 nm), EUV, Röntgenstrahlen, Elektronen und
Ionen.
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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;
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2 das
Beschleunigungsprofil während
der Belichtung der Objekttische zeigt;
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3 ein
detailliertes Flussdiagramm der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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4 die
positionsabhängigen
externen magnetischen Störkräfte in Y-,
X- und Rz-Richtung für
einen ersten Objekttisch, der sich in Y-Richtung bewegt, zeigt;
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5 ein
detailliertes Flussdiagramm einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt; und
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6 die
geschwindigkeits- und positionsabhängigen externen magnetischen
Störkräfte in Y-Richtung
für einen
ersten Objekttisch, der sich in Y-Richtung bewegt, zeigt.
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Ausführungsform 1
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1 ist
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen lithographischen
Projektionsvorrichtung. Die Vorrichtung umfasst:
- • ein Strahlungssystem
LA, IL zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls PB aus Strahlung
(z.B. UV- oder EUV-Strahlung, Röntgenstrahlen,
Elektronen oder Ionen);
- • einen
ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der einen Maskenhalter zum
Halten einer Maske MA (z.B. eines Retikels) aufweist und mit ersten
Antriebseinrichtungen PS1 zur genauen Bewegung 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 Antriebseinrichtungen zur
genauen Bewegung 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 des Substrats W.
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Wie
hier gezeigt, ist die Vorrichtung lichtdurchlässiger Art (d.h. sie weist
eine durchlässige
Maske auf). Im allgemeinen kann sie jedoch zum Beispiel auch reflektierender
Art sein.
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Das
Strahlungssystem umfasst eine Quelle LA (z.B. eine Halogenlampe,
ein Excimer-Laser,
eine Abführquelle
für Plasma,
eine durch Laser erzeugte Plasmaquelle, ein Undulator, der um den
Weg eines Elektronenstrahls in einem Speicherring oder Synchrotron
angeordnet ist, oder eine Elektronen- oder Ionenstrahlquelle), die
einen Strahl aus Strahlung erzeugt. Dieser Strahl wird entlang mehrerer
optischer Komponenten, die im Beleuchtungssystem IL enthalten sind, – z.B. strahlformende
Optik Ex, einen Integrator IN und einen Kondensor CO – geführt, so
dass der daraus resultierende Strahl PB eine gewünschte Form und Intensitätsverteilung
aufweist.
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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 Messsystems IF2 und
der zweiten Antriebseinrichtung PS2 kann der Substrattisch WT genau
bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte C
im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche Weise kann die
erste Antriebseinrichtung PS1 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. 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.
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Die
gezeigte Vorrichtung kann auf zwei unterschiedliche Arten 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 vorgegebenen Richtung
(der sogenannten „Abtastrichtung", 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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Die
Vorrichtung umfasst auch einen Grundrahmen BP (auch als Grundplatte
oder Maschinenrahmen bezeichnet), um die Komponenten der Vorrichtung
zu halten, um das Projektionssystem PL und Sensoren wie das Messsystem
zu halten.
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Wie
hier gezeigt, sind beide Tische bewegbar und das die Interferometer
IF1 und IF2 umfassende Messsystem misst die Position des ersten
und des zweiten Objekttisches. Das durch das Interferometer IF1 erzeugte
Signal kann zum Erzeugen eines Krafteinstellsignals für die Antriebseinrichtung
PS1 und das durch das Interferometer IF2 erzeugte Signal kann zum
Erzeugen eines Krafteinstellsignals für die Antriebseinrichtung PS2
verwendet werden. Die Prozessoreinrichtung PM umfasst eine Datenspeichereinrichtung
zum Erzeugen eines Krafteinstellsignals zum Einstellen der Kraft FO,
die durch die Antriebseinrichtung PS1 (oder PS2) auf ihren jeweiligen
Objekttisch als Reaktion auf ein Messsignal vom Messsystem IF1 (oder
IF2) ausgeübt
wird. Die in der Datenspeichereinrichtung gespeicherte Störkompensationskraft
kann eine Folge von Kräften
FO sein, die in X-, Y- und Rz-Richtung (Drehbewegung in der Ebene
X, Y) als eine Funktion einer Positionsmessung in Y-Richtung, welche
die Abtastrichtung der Vorrichtung ist, auszuüben sind. Darüber hinaus könnten auch
Kräfte
FO gespeichert werden, die in Rx-, Ry- und Z-Richtung als eine Funktion
der Y-Position auszuüben
sind, und ferner könnten
auch diese Kräfte
FO als eine Funktion der X-, Y- und Z-Position (und möglicherweise
auch als eine Funktion von Rx, Ry und Rz gespeichert werden.
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Das
Speichern der Kräfte
als eine Funktion der X- und Y-Position kann in einem Planarmotor
gemäß WO 01/18944
vorteilhaft sein. In einem Planarmotor, der nicht Teil der Erfindung
ist, wird der zweite Objekttisch über eine lange Strecke in X-
und Y-Richtung über eine
Magnetplatte bewegt. Für
eine hochpräzise
Positionierung könnte
ein zweistufiges Positioniersystem verwendet werden, bei dem der
Planarmotor als ein Langhubmotor und ein zusätzlicher Lorentz-Motor als
ein Kurzhubmotor arbeitet. Das Feedforward-Signal wird dann verwendet,
um jegliche Störung
des Kurzhubmotors zu kompensieren, die durch die im Planarmotor
vorhandene Magnetplatte hervorgerufen worden ist.
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3 zeigt
ein detailliertes Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform
der Erfindung. Die erforderliche Objekttischposition wird durch
einen Einstellpunktgenerator 31 erzeugt und wird einem
Objekttisch-Controller 33 zugeführt. Der Objekttisch-Controller 33 berechnet
eine Kraft 39, die auf den Objekttisch 43 auszuüben ist.
Die Position des Objekttisches und damit der Einfluss des Einstellpunktgenerators
wird durch das Positionsmesssystem 41 gemessen. Der Einstellpunkt
des Einstellpunktgenerators 31 wird über einen Anschluss 47 einer
Prozessoreinrichtung 37 zugeführt. Dieser Einstellpunkt wird
in der Datenspeichereinrichtung 35 verwendet, um eine Störkompensationskraft
zu erhalten, die in ein Krafteinstellsignal 49 in der Prozessoreinrichtung 37 umgewandet
und der Gesamtkraft 39 hinzugefügt wird. Die Leitung 45 ist
eine Alternative zum Anschluss 47. Wenn es erforderlich
ist, dass die Störkom pensationskraft
nicht vom Einstellpunktgenerator 31 abhängt, ist es besser, den Anschluss 45 zu
benutzen und die tatsächlichen
Messdaten für
die Bearbeitung des Krafteinstellsignals 49 zu verwenden.
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4 zeigt
das Ergebnis der Bewegung des ersten Objekttisches in Y-Scan-Bewegung und gleichzeitig
der Messung der externen magnetischen Kräfte, die auf den ersten Objekttisch
ausgeübt
werden. Diese Messungen werden erhalten, indem der erste Objekttisch
mit einer relativ geringen Geschwindigkeit von 0,025 Metern pro
Sekunde in Y-Richtung bewegt und gleichzeitig die Kraft gemessen
wird, die durch die Antriebseinrichtung ausgeübt wird, um die Bewegung des
ersten Objekttisches mit einer konstanten Geschwindigkeit in Y-Richtung
aufrecht zu erhalten. Die konstante Geschwindigkeit wird durch eine
Messeinrichtung gesteuert und jegliche Abweichung von der konstanten
Geschwindigkeit führt
zu einer durch die Antriebseinrichtung ausgeübten angepassten Kraft. Diese
angepasste Kraft ist in 4 dargestellt. Die Messeinrichtung
wird auch verwendet, um die Position des Objekttisches in anderen
Freiheitsgraden (X und Y) zu steuern und jegliche Abweichung von
dieser Position führt
ebenfalls zu einer von der Antriebseinrichtung ausgegebenen angepassten
Kraft, was ebenfalls in 4 dargestellt ist. Eine niedrige
Geschwindigkeit gewährleistet,
dass die Differenz zwischen der erforderlichen und der tatsächlichen
Position minimal ist, und daher ist die durch die Antriebseinrichtung
ausgeübte
Kraft ein genaues Maß der
Störkraft.
Wie in der Y-Richtung um –0,08
und 0,05 zu sehen ist, können
starke Abweichungen von einer geraden Linie beobachtet werden. Die
Störkorrekturkräfte, wie
sie in 4 dargestellt sind, können mehrmals gemittelt empfangen
und dann gefiltert werden, um die Störkorrekturkräfte in der
Datenspeichereinrichtung als eine Funktion der Position in Y-Richtung
zu erhöhen.
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Ausführungsform 2
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Die
auf einen Objekttisch ausgeübten
magnetischen Störkräfte können neben
einer Positionsabhängigkeit
auch eine Geschwindigkeitsabhängigkeit
zeigen. Daher kann es erforderlich sein, aus den vom Messsystem
IF oder dem Einstellpunkt-Generator erzeugten Signalen eine Geschwindigkeit
zu berechnen, um ein Krafteinstellsignal als eine Funktion der Störkorrekturkraft
und der Geschwindigkeit des einen Objektti sches zu berechnen. 5 zeigt
ein detailliertes Flussdiagramm einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Sie
weist die meisten Teile auf wie die erste erfindungsgemäße Ausführungsform.
Ein weiterer Einstellpunkt, der die Geschwindigkeit des einen Objekttisches
repräsentiert,
wird durch den Einstellpunkt-Generator 31 erzeugt und über die
Verbindung 51 der Prozessoreinrichtung 37 zugeführt, die
ebenfalls eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Krafteinstellsignals
als eine Funktion der Position und der Geschwindigkeit des Objekttisches
aufweist. Die Berechnungseinrichtung kann die Störkompensationskraft einfach
mit der Geschwindigkeit des Objekttisches multiplizieren.
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6 zeigt
die geschwindigkeitsabhängigen
magnetischen Störkräfte in Y-Richtung
des ersten Objekttisches, der sich in Y-Richtung bewegt. Diese Messungen
werden erhalten, indem der erste Objekttisch mit einer relativ hohen
Geschwindigkeit von 1 Meter pro Sekunde in Y-Richtung bewegt und
gleichzeitig die Kraft gemessen wird, die von der Antriebseinrichtung
ausgeübt
wird, um die Bewegung des ersten Objekttisches mit einer konstanten
Geschwindigkeit in der ersten Richtung aufrecht zu erhalten. Die
konstante Geschwindigkeit wird durch das Messsystem, zum Beispiel
IF1 (und IF2) in 1 oder 41 in 3 und 5,
gesteuert. Die durch die Antriebseinrichtung ausgeübte Kraft,
um die Bewegung des ersten Objekttisches mit einer konstanten Geschwindigkeit
aufrecht zu erhalten, wird in der Datenspeichereinrichtung als eine
Funktion der Position in Y-Richtung gespeichert. Ferner wird die
durch die Antriebseinrichtung ausgeübte Kraft, um den ersten Objekttisch
in einer konstanten Position in den anderen Freiheitsgraden zu halten,
ebenfalls durch die Messeinrichtung geprüft, und die ausgeübte Kraft
wird in der Datenspeichereinrichtung als eine Funktion der Position in
dem besagten ersten Freiheitsgrad gespeichert.
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In
der oberen graphischen Darstellung in 6 zeigt
die Linie FF die Kräfte,
wenn der erste Objekttisch vorwärts
in Y-Richtung bewegt wird, und die Linie FB zeigt die Kräfte, wenn
der erste Objekttisch in Y-Richtung zurückbewegt wird. In der unteren
graphischen Darstellung ist die Linie FB der oberen graphischen Darstellung
mit –1
multipliziert und in der gleichen Grafik als Linie FF ausgedruckt
worden. Die Linien FF und FB zeigen eine beinahe perfekte Übereinstimmung,
mit Ausnahme des Bereiches von +0,05 Metern. Dies stimmt mit dem
Bereich überein,
bei dem die positionsabhängigen
externen magnetischen Kräfte
in der graphischen Darstellung der Y-Kräfte von 4 ungleich
Null sind. Die Tatsache, dass die Kraftmessungen ein entgegengesetztes
Zeichen für
entgegengesetzte Bewegungsrichtungen aufweisen, zeigt, dass die
Störkräfte stark
geschwindigkeitsabhängig
sind. Die in 6 dargestellten Kräfte können gefiltert
werden, so dass eine Störkraft-Kompensationstabelle
erhalten wird, die Kräfte
aufweist, die ausgeübt
werden müssen,
um geschwindigkeits- und positionsabhängige externe magnetische Störkräfte als
eine Funktion der Position in Y-Richtung kompensieren zu können. Die
Tabellenwerte sind mit der Geschwindigkeit des ersten Objekttisches zu
multiplizieren, um die Einstellkraft FO bzw. 49 zu erhalten.
Tabelle 1 zeigt die Mittelwerte der Bewegung MA und die Standardabweichungswerte
der Bewegung MSD in Nanometern für
die X- und Y-Richtung und in Nanoradianten für Rz für den ersten Objekttisch.
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Die
Tabelle zeigt, dass sich sowohl die MA- als auch die MSD-Werte verbessern,
indem die erfindungsgemäßen Störkompensationskräfte angelegt
werden. Für
ein korrektes Verständnis
ist es wichtig daran zu denken, dass die geschwindigkeitsabhängige Kraftkorrektur
tatsächlich
von der Position und der Geschwindigkeit abhängt.
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Obwohl
spezielle Ausführungsformen
der Erfindung im Vorstehenden beschrieben worden sind, kann die
Erfindung anders als beschrieben durchgeführt werden. Die Beschreibung
soll die Erfindung, die in den Ansprüchen definiert ist, nicht einschränken.
