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Die
vorliegende Erfindung betrifft Leitungen zur Bereitstellung von
Hilfsmitteln wie Energie, Wasser, Steuersignalen und Gasen durch
Kabel, Schläuche
oder Leitungen an ein bewegliches Bauteil in einer Vakuumkammer.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung solcher Vorrichtungen
in einem lithographischen Projektionsapparat, der aufweist:
ein
Bestrahlungssystem zur Zufuhr eines Projektionsstrahls einer Strahlung;
einen ersten Objekttisch zum Tragen von Musterungsmitteln, wobei
die Musterungsmittel dazu dienen, den Projektionsstrahl gemäß einem
gewünschten
Muster zu mustern;
einen zweiten Objekttisch zum Halten eines
Substrats;
eine Vakuumkammer mit ersten Gasevakuierungsmitteln
zur Erzeugung eines Vakuum-Strahlpfades für den Projektionsstrahl;
ein
Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen
Zielabschnitt auf dem Substrat; und
eine Leitung zur Bereitstellung
von Hilfsmitteln an ein Bauteil, das mit wenigstens einem Freiheitsgrad
in der Vakuumkammer beweglich ist.
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Der
Begriff „Musterungsmittel", wie er hier verwendet
wird, sei breit interpretiert als Mittel bezeichnend, die verwendet
werden können,
einen eingehenden Strahl einer Strahlung mit einem gemusterten Querschnitt
entsprechend einem Muster zu versehen, welches auf einem Zielabschnitt
des Substrates zu erzeugen ist; in diesem Zusammenhang kann auch
der Begriff „Lichtventil" verwendet werden. Allgemein
gesagt, besagtes Muster entspricht einer bestimmten funktionellen
Schicht in einer Vorrichtung, die in dem Zielabschnitt erzeugt wird,
beispielsweise einem integrierten Schaltkreis oder einer anderen
Vorrichtung (siehe unten). Beispiele solcher Musterungsmittel umfassen:
- – Eine
Maske. Das Konzept einer Maske ist in der Lithographie allgemein
bekannt und umfasst Maskentypen wie binäre Masken, Masken mit alternierender
Phasenverschiebung, Masken mit gedämpfter Phasenverschiebung,
sowie verschiedene Hybridmaskentypen. Die Anordnung einer derartigen
Maske im Strahlungsstrahl bewirkt eine selektive Durchlässigkeit
(im Fall einer transmissiven Maske) oder Reflektionen (im Fall einer
reflektierenden Maske) der auf die Maske auftreffenden Strahlung
gemäß dem Muster
auf der Maske. Im Fall einer Maske ist der erste Objekttisch üblicherweise
ein Maskentisch, der sicherstellt, dass die Maske in einer gewünschten
Position im eingehenden Strahl der Strahlung gehalten werden kann
und dass sie relativ zu dem Strahl bewegt werden kann, wenn dies
gewünscht ist.
- – Ein
programmierbares Spiegelfeld. Ein Beispiel eines solchen Vorrichtung
ist eine matrixadressierbare Oberfläche mit einer viskoelastischen Steuerschicht
und einer reflektierenden Oberfläche.
Das Grundprinzip bei einer solchen Vorrichtung ist, dass (beispielsweise)
adressierte Bereiche der reflektierten Oberfläche einfallendes Licht als
gebrochenes Licht reflektieren, wohingegen nicht adressierte Bereiche
einfallendes Licht als ungebrochenes Licht reflektieren. Unter Verwendung
eines geeigneten Filters kann das ungebrochene Licht aus dem reflektierten
Strahl heraus gefiltert werden, so dass nur der gebrochene Lichtanteil
zurückbleibt;
auf diese Weise wird der Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der
matrixadressierbaren Oberfläche
gemustert. Eine alternative Ausführungsform
eines programmierbaren Spiegelfeldes verwendet eine Matrixanordnung
kleiner Spiegel, von denen jeder individuell um eine Achse durch
Anlegen eines geeignet ausgerichteten elektrischen Feldes verkippt
werden kann oder in dem piezoelektrische Stellmittel verwendet werden.
Auch hier sind die Spiegel matrixadressierbar, so dass adressierte
Spiegel einen eingehenden Strahlungsstrahl in einer unterschiedlichen
Richtung zu nicht adressierten Spiegeln reflektieren; auf diese
Weise wird der reflektierte Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der matrixadressierbaren
Spiegel gemustert. Die benötigte
Matrixadressierung kann unter Verwendung geeigneter elektronischer
Mittel erfolgen. In beiden oben beschriebenen Situationen können die
Musterungsmittel ein oder mehrere programmierbare Spiegelfelder
aufweisen. Nähere
Informationen zu Spiegelfeldern, wie sie hier genannt werden, lassen
sich beispielsweise der US-PS 5,296,891 und 5,523,193 und den PCT- Anwendungen WO 98/38597
und WO 98/33096 entnehmen. Im Fall eines programmierbaren Spiegelfeldes
kann die Tragstruktur beispielsweise als Rahmen oder Tisch ausgebildet
werden, der je nach Bedarf festgelegt oder beweglich ist.
- – Ein
programmierbares LCD-Feld. Ein Beispiel eines derartigen Aufbaus
ist in der US-PS 5,229,872 angegeben. Wie oben kann in diesem Fall
der erste Objekttisch beispielsweise als Rahmen oder Tisch ausgeführt werden,
der je nach Bedarf festgelegt oder beweglich ist.
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Aus
Gründen
der Einfachheit kann in dem verbleibenden Text dieser Beschreibung
an bestimmten Stellen speziell Bezug genommen werden auf Beispiele,
welche eine Maske und einen Maskentisch verwenden; die in diesem
Fall erläuterten
grundlegenden Prinzipien sollten jedoch in dem breiteren Zusammenhang
von Musterungsmitteln gesehen werden, wie oben ausgeführt.
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Ein
lithographischer Projektionsapparat kann beispielsweise bei der
Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) verwendet werden.
In diesem Fall können
die Musterungsmittel ein Schaltkreismuster entsprechend einer einzelnen
Schicht des IC erzeugen und dieses Muster kann auf einem Zielabschnitt
(z. B. einen oder mehrere Rohwafer aufweisend) auf einem Substrat
(Siliciumwafer) abgebildet werden, welches mit einer Schicht aus
strahlungsempfindlichen Material (Resist) beschichtet ist. Üblicherweise
enthält
ein einzelner Wafer ein ganzes Netzwerk an benachbarten Zielabschnitten,
welche aufeinanderfolgend über
das Projektionssystem einer nach dem anderen bestrahlt werden. In
momentanen Vorrichtungen, welche eine Musterung durch eine Maske
auf einen Maskentisch verwenden, kann eine Unterscheidung zwischen
zwei unterschiedlichen Maschinentypen gemacht werden. Bei einem Typ
von lithographischem Projektionsapparat wird jeder Zielabschnitt
bestrahlt, indem das gesamte Maskenmuster in einem Durchgang auf
dem Zielabschnitt belichtet wird; eine solche Vorrichtung wird allgemein
als Waferstepper bezeichnet. In einer anderen Vorrichtung – üblicherweise
als Step-and-Scan-Vorrichtung bezeichnet – wird jeder Zielabschnitt
durch progressives Abtasten des Maskenmusters unter dem Projektionsstrahl
in einer gegebenen Referenzrichtung (der „Abtastrichtung") bestrahlt, wobei
synchron der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser
Richtung abgetastet wird; da üblicherweise
das Projektionssystem einen Vergrößerungsfaktor M (üblicherweise < 1) hat, ist die Geschwindigkeit
V, mit der der Substrattisch abgetastet wird, um einen Faktor M
mal größer als
diejenige, mit der der Maskentisch abgetastet wird. Nähere Informationen
bezüglich
Lithographievorrichtungen gemäß obiger
Beschreibung lassen sich beispielsweise der
US 6,046,792 entnehmen.
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Bei
einem Herstellungsprozess unter Verwendung eines lithographischen
Projektionsapparats wird ein Muster (z. B. in einer Maske) auf einem
Substrat abgebildet, welches zumindest teilweise durch eine Schicht
aus strahlungsempfindlichen Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem
Abbildungsschritt kann das Substrat verschiedene Behandlungen durchlaufen,
wie Priming, Resistbeschichtung und Weichbacken. Nach der Belichtung
kann das Substrat anderen Behandlungen unterworfen werden, wie Nachbelichtungsbacken
(PEB), Entwicklung, Hartbacken und Messung/Überprüfen der abgebildeten Merkmale.
Diese Anordnung von Behandlungen wird als Basis zur Musterung einer
einzelnen Schicht einer Vorrichtung, beispielsweise eines IC verwendet. Eine
derart gemusterte Schicht kann dann verschiedenen Behandlungen unterworfen
werden wie Ätzen, Ionenimplantation
(Dotierung), Metallisierung, Oxidation, chemisch/mechanisches Polieren
etc., welche alle beabsichtigen, eine einzelne Schicht endzubearbeiten.
Wenn mehrere Schichten benötigt
werden, wird der gesamte Vorgang oder eine Abwandlung hiervon für jede neue
Schicht wiederholt. Schließlich ist
ein Feld von Vorrichtungen auf dem Substrat (Wafer) vorhanden. Diese
Vorrichtungen werden dann voneinander durch eine Technik wie Trennschneiden oder
Sägen getrennt,
wonach die einzelnen Vorrichtungen auf einem Träger angeordnet werden können, mit
Stiften verbunden werden können
etc. Weitere Informationen betreffend derartige Vorgänge lassen sich
beispielsweise dem Buch „Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", dritte Edition,
Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4
entnehmen.
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Aus
Gründen
der Einfachheit sei das Projektionssystem nachfolgend als „Linse" bezeichnet; dieser
Begriff soll jedoch weit interpretiert werden als verschiedene Arten
von Projektionssystemen umfassend, einschließlich refraktiver Optiken,
reflektiver Optiken und katadioptrischer Systeme, um Beispiele zu
nennen. Das Bestrahlungssystem kann auch Bestandteile enthalten,
welche nach einem dieser Gestaltungstypen zum Richten, Formen oder
Steuern des Projektionsstrahls der Strahlung arbeiten und solche
Bestandteile können
nachfolgend gemeinsam oder einfach als „Linse" bezeichnet werden. Weiterhin kann die
lithographische Vorrichtung von einem Typ sein, der zwei oder mehr
Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) hat. Bei solchen „mehrstufigen" Vorrichtungen können die
zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden oder vorbereitende Schritte können an
einem oder mehreren Tischen durchgeführt werden, während einer oder
mehrere andere Tische für
die Belichtungen verwendet werden. Eine zweistufige lithographische Vorrichtung
ist beispielsweise in der
US
5,969,441 und der WO 98/40791 beschrieben.
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Bei
einer lithographischen Vorrichtung ist die Größe von Merkmalen, welche auf
dem Substrat abgebildet werden können,
durch die Wellenlänge
der Projektionsstrahlung begrenzt. Um integrierte Schaltkreise mit
einer höheren
Dichte an Vorrichtungen und damit höheren Betriebsgeschwindigkeiten
herzustellen, ist es wünschenswert,
kleinere Merkmale abbilden zu können.
Während
die meisten momentanen lithographischen Projektionsapparate ultraviolettes Licht
verwenden, welches von Quecksilberlampen oder Excimer-Lasern erzeugt
wird, wurde vorgeschlagen, Strahlung kürzerer Wellenlänge von
ungefähr
13 nm zu verwenden. Eine solche Strahlung wird Extrem-UV (EUV) oder
weiche Röntgenstrahlung
genannt und mögliche
Quellen umfassen lasererzeugte Plasmaquellen, Entladungsplasmaquellen
oder eine Synchrotronstrahlung von Elektronenspeicherringen. Eine
Gestaltung eines lithographischen Projektionsapparats, welcher Synchrotronstrahlung
verwendet, ist in „Synchrotron
radiation sources and condensers for projection x-ray lithography" JB Murphy et al,
Applied Optics Vol. 32 No. 24, Seiten 6920–6929 (1993) beschrieben.
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Andere
vorgeschlagene Strahlungsmittel umfassen Elektronenstrahlen und
Ionenstrahlen. Weitere Informationen betreffen die Verwendung von Elektronenstrahlen
in der Lithographie und lassen sich beispielsweise der
US 5,079,112 der
US 5,260,151 sowie der EP-A-0 965
888 entnehmen. Diese Strahltypen haben mit EUV die Notwendigkeit gemeinsam,
dass der Strahlungspfad einschließlich der Maske, dem Substrat
und optischen Bauteilen in einem Hochvakuum gehalten werden muss.
Dies, um Absorption und/oder Streuung des Strahls zu verhindern,
wobei typischerweise ein Gesamtdruck von weniger als ungefähr 10
–6 Millibar
für derartige
Ladungspartikelstrahlen notwendig ist. Ansonsten ist bei Vorrichtungen,
die EUV-Strahlung verwenden, ein Gesamtvakuumdruck von nur zwischen
10
–3 und 10
5 Millibar notwendig. Optische Elemente für EUV-Strahlung
können
durch die Abscheidung von Kohlenstoffschichten auf ihrer Oberfläche ruiniert werden,
was die zusätzliche
Anforderung mit sich bringt, dass Kohlenwasserstoffpartialdrücke üblicherweise
so niedrig wie möglich
gehalten werden sollen, beispielsweise unter 10
–8 oder
10
–9 Millibar.
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Die
Arbeit im Hochvakuum bringt ziemlich schwerwiegende Bedingungen
für die
Bauteile mit sich, die in das Vakuum gesetzt werden müssen. Für Bauteile
innerhalb der Vakuumkammer sollten Materialien verwendet werden,
welche Verunreinigungen und Gesamtausgasungen, d. h. sowohl Ausgasungen
von den Materialien selbst als auch von auf ihren Oberflächen adsorbierten
Gasen minimieren oder beseitigen. Es hat sich gezeigt, dass für den gewünschten
Bewegungsgrad, der von Objekthaltern benötigt wird, Leitungen aus Kunststoffmaterialien gemacht
werden können,
so dass sie ausreichend flexibel sind. Diese Materialtypen sind
jedoch für
das Vakuum in der Vakuumkammer oft schädlich, da wie oben beschrieben,
ein Ausgasen von Verunreinigungen auftritt. Es gibt Kunststoffe,
die für
Vakuumanwendungsfälle
besser geeignet sind (z. B. Teflon), jedoch bietet die große Anzahl
von Kabeln und Leitungen, welche durch das Vakuum geführt werden
müssen,
einen großen
Oberflächenbereich
zur Ausgasung von Verunreinigungen. Es wird schwierig, einen Kohlenwasserstoffpartialdruck
unterhalb von 10–8 oder 10–9 Millibar
zu erreichen, wenn Kunststoffleitungen verwendet werden, um ein
Beispiel zu nennen. Weiterhin macht das Leckrisiko von Leitungen
ihre Verwendung unpraktisch. Es wäre sehr wünschens wert, in der Lage zu
sein, die Verwendung von Leitungen verringern zu können. Jedoch
sind herkömmliche
Gestaltungen von Substrat, Masken und Übertragungsstufen sehr kompliziert
und verwenden eine große
Anzahl von Sensoren und Antriebsanordnungen, welche alle eine große Anzahl
von Leitungen benötigen,
um Wasser und Gase zu führen
und um die elektrische Verkabelung zu schützen.
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Um
dieses Problem zu umgehen, wurde in der
US 4,993,696 vorgeschlagen, Metallleitungen aus
rostfreiem Material für
die Zufuhr und Abfuhr eines Betriebsfluides oder Gases in einer
Vakuumumgebung zu verwenden. Zwei benachbarte Leitungen können dann
miteinander über
eine Verbindung gekoppelt werden, die in der Lage ist, eine Schwingbewegung
einer der Leitungen relativ zur anderen zu ermöglichen. Die (metallischen)
Leitungen leiden nicht an einer Ausgasung, wie dies Nylonleitungen
tun würden.
Ein Nachteil der Verbindungen ist, dass es sehr schwierig ist, Verbindungen
zu gestalten, welche für
Fluide oder Gase in einer Vakuumumgebung völlig dicht sind. Daher kann
ein Austritt von Gasen durch die Verbindung in die Vakuumumgebung
auftreten, was die Vakuumumgebung verunreinigen würde.
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Eine
weitere Lösung
wurde in der Europäischen
Patentanmeldung 1 052 549 vorgeschlagen. Bei dieser Veröffentlichung
werden Leitungen durch Hohlrohre geführt, welche steif an einem
beweglichen Objekttisch angeschlossen sind, wobei die Röhren verwendet
werden, Bewegungen von außerhalb
einer Vakuumkammer an den Tisch zu übertragen. Die Röhren sind
hohl und der Druck innerhalb der Leitungen ist gleich dem Druck
außerhalb
der Vakuumkammer. Zwischen der Wand der Vakuumkammer und den Röhren werden
differentiell gepumpte Dichtungen verwendet, um den Austritt von
Luft an die Vakuumkammer zu verhindern und um gleichzeitig eine
Bewegung des Objekttisches zu ermöglichen.
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„Patent
Abstracts of Japan" betreffend
die JP-A-05-198490 beschreibt ein Ladungspartikelstrahl-Belichtungssystem,
bei dem ein Faltenbalg Strömungspfade
von Kühlmittel
an eine Y-Stufe und zwischen den Y-Stufen und einer X-Stufe liefert.
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Gemäß der Erfindung
wird ein lithographischer Projektionsapparat geschaffen, aufweisend:
ein
Bestrahlungssystem zur Zufuhr eines Projektionsstrahls einer Strahlung;
einen
ersten Objekttisch zum Tragen von Musterungsmitteln, wobei die Musterungsmittel
dazu dienen, den Projektionsstrahl gemäß einem gewünschten Muster zu mustern;
einen
zweiten Objekttisch zum Halten eines Substrats;
eine Vakuumkammer
mit ersten Gasevakuierungsmitteln zur Erzeugung eines Vakuum-Strahlpfades für den Projektionsstrahl;
ein
Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen
Zielabschnitt auf dem Substrat; und
eine Leitung zur Bereitstellung
von Hilfsmitteln an ein Bauteil, das mit wenigstens einem Freiheitsgrad
in der Vakuumkammer beweglich ist, wobei die Leitung einen flexiblen
Metall-Faltenbalg aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung
weiterhin eine flexible Platte aufweist, welche den flexiblen Metall-Faltenbalg
in einer ersten Richtung parallel zur Schwerkraft zu tragen vermag
und welche den Faltenbalg in einer zweiten und dritten Richtung
senkrecht zur ersten Richtung zu führen vermag.
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Der
Begriff „Leitung" bezieht sich auf
Kabel und Röhren,
die zur Übertragung
von Hilfsmitteln an das bewegliche Bauteil verwendet werden. Genauer gesagt,
der Begriff Leitung bezieht sich auf Gegenstände wie Energiekabel, Signalträger, Gasröhren (z. B.
zur Zufuhr von Gas an ein Gaslager in dem Tisch), Kühlmittelleitungen
etc. Bewegliche Bauteile innerhalb der Vakuumkammer umfassen den
Maskentisch und/oder den Substrattisch und/oder zugehörige Motoren
und/oder Sensoren, welche mit einem Rahmen außerhalb der Vakuumkammer auf
diese Weise verbindbar sind.
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Der
flexible Metall-Faltenbalg ist im wesentlichen luftdicht und gleichzeitig
flexibel genug, um eine Bewegung des Bauteils zu erlauben. Die Metalloberfläche des
flexiblen Metall-Faltenbalgs leidet nicht an erheblichen Ausgasungen
und ist gleichzeitig einfach zu reinigen, so dass keine Probleme
mit irgendeiner Verunreinigung auftreten, die auf der Oberfläche des flexiblen
Metall-Faltenbalgs adsorbiert ist. Weiterhin ist die Leitung mit
dem flexiblen Metall-Faltenbalg im Vergleich zu Leitungen mit beweglichen
Verbindungen sehr leicht, wie sie in der US-PS 4,993,696 vorgeschlagen
sind und den differentiell gepumpten Dichtungen, wie sie in der
Europäischen
Patentanmeldung 1 052 549 vorgeschlagen sind. Der flexible Metall-Faltenbalg
erlaubt auch problemlos einige weitere Freiheitsgrade als die in
dem erwähnten Stand
der Technik vorgeschlagenen Lösungen.
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Die
Leitung kann mit einer festen Biegung in einem Teil der Leitung
versehen sein, um den Biegebetrag im Rest der Leitung während einer
Bewegung des Bauteils zu begrenzen. Wenn sich der flexible Metall-Faltenbalg
im Gebrauch häufig
biegt, verliert der flexible Metall-Faltenbalg seine Festigkeit
und kann undicht werden. Dieses Problem wird gemindert durch Einschränken der
Biegung während
des Gebrauchs des Metall-Faltenbalgs auf einen minimalen Radius.
Diese minimale Radiusanforderung für den Faltenbalg kann viel
Raum in der Maschine für den
Faltenbalg benötigen.
Durch Vorsehen einer festen Biegung in einem bestimmten Teil der
Leitung wird das Biegen des Rests der Leitung im Gebrauch eingeschränkt, wobei
die minimale Radiusanforderung gelockert wird. Der große Biegungsgrad
in dem bestimmten Teil ist festgelegt, so dass kaum eine Abnutzung
des Metall-Faltenbalgs in diesem Teil auftreten wird.
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Die
Leitung kann mit Dämpfungsmitteln
zum Dämpfen
von Vibrationen in der Leitung verbunden sein. Vibrationen in der
Leitung können
einen Einfluss auf die Position des beweglichen Bauteils haben,
wobei dieser Einfluss soweit als möglich vermieden werden soll.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer Vorrichtung unter Verwendung einer lithographischen
Vorrichtung geschaffen, aufweisend die Schritte von:
Bereitstellen
eines Substrats, welches zumindest teilweise mit einer Schicht eines
strahlungsempfindlichen Materials bedeckt ist;
Bereitstellen
eines Vakuums an eine Vakuumkammer;
Projizieren eines Projektionsstrahls
einer Strahlung unter Verwendung eines Bestrahlungssystems durch die
Vakuumkammer hindurch;
Verwenden von Musterungsmitteln, um
den Strahl in seinem Querschnitt mit einem Muster zu versehen;
Projizieren
des gemusterten Strahls der Strahlung auf einen Zielabschnitt der
Schicht aus strahlungsempfindlichem Material;
Bereitstellen
von Hilfsmitteln durch eine Leitung an wenigstens ein Bauteil, das
in der Vakuumkammer in wenigstens einer Richtung beweglich ist,
durch einen flexiblen Metall-Faltenbalg, gekennzeichnet durch die
Schritte von Tragen des Metall-Faltenbalgs
in einer ersten Richtung partiell zur Schwerkraft mittels einer
flexiblen Metallplatte und Führen
des Faltenbalgs in zweiten und dritten Richtungen senkrecht zur
ersten Richtung mittels der flexiblen Metallplatte.
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Obgleich
in diesem Text konkreter Bezug genommen wird auf eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung
bei der Herstellung von ICs, sei ausdrücklich festgehalten, dass eine
solche Vorrichtung viele andere Anwendungsfälle haben kann. Beispielsweise kann
bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen, Lenk- und
Erkennungsmustern für
Magnetic-Domain-Speichern, Flüssigkristallanzeigeschirmen,
Dünnfilmmagnetköpfen etc.
verwendet werden. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass im Zusammenhang
mit solch anderen Anwendungsfällen jegliche
Verwendung der Begriffe „Strichplatte", „Wafer" oder „Rohchip" in diesem Text als
durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzbar zu betrachten
ist.
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Die
vorliegende Erfindung und die damit einhergehenden Vorteile werden
nachfolgend unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele und die beigefügte schematische
Zeichnung beschrieben, in der:
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1 einen
lithographischen Projektionsapparat gemäß der Erfindung darstellt;
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2 eine
schematische Draufsicht auf eine Leitung zeigt, welche gemäß der Erfindung
den flexiblen Metall-Faltenbalg verwendet;
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3 eine
perspektivische Ansicht auf die Leitung von 2 zeigt;
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4 eine
Schnittdarstellung durch den flexiblen Metall-Faltenbalg gemäß der Erfindung
zur Verwendung in der Leitung der 2 und 3 zeigt;
und
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5 eine
schematische Ansicht auf eine Leitung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Ausführungsform 1
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1 zeigt
schematisch einen lithographischen Projektionsapparat gemäß der Erfindung.
Der Apparat weist auf:
- • ein Bestrahlungssystem LA,
IL zur Zufuhr eines Projektionsstrahls PB einer Strahlung (z. B.
UV oder EUV-Strahlung, Elektronen oder Ionen);
- • einen
ersten Objekttisch (Maskentisch) MT mit einem ersten Objekt-(Masken-)Halter
zum Halten einer Maske MA (z. B. einer Strichplatte) und in Verbindung
mit ersten Positioniermitteln PM zur genauen Positionierung der
Maske bezüglich
dem Teil PL;
- • einen
zweiten Objekttisch (Substrattisch) W2T mit einem zweiten Objekt-(Substrat-)Halter
zum Halten eines Substrats W2 (z. B. eines resistbeschichteten Siliciumwafers)
und in Verbindung mit zweiten Positioniermitteln P2W zur genauen
Positionierung des Substrats gegenüber dem Teil PL;
- • einen
dritten Objekttisch (Substrattisch) W3T mit einem dritten Objekt-(Substrat-)Halter
zum Halten eines Substrats W3 (z. B. eines resistbeschichteten Siliciumwafers)
und in Verbindung mit dritten Positioniermitteln P3W zum genauen
Positionieren des Substrats bezüglich
dem Teil PL; und
- • ein
Projektionssystem (Linse) PL (z. B. ein refraktives oder katadioptrisches
System, eine Spiegelgruppe oder eine Anordnung von Felddeflektoren)
zur Abbildung eines bestrahlten Abschnittes der Maske MA auf einen
Zielabschnitt des Substrats W.
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Das
Bestrahlungssystem weist eine Quelle LA auf, welche einen Strahl
einer Strahlung erzeugt (z. B. einen Undulator oder Wiggler um den
Pfad eines Elektronenstrahls in einem Speicherring oder Synchrotron
herum, eine Plasmaquelle, eine Elektronen- oder Ionenstrahlquelle,
eine Quecksilberlampe oder einen Laser). Dieser Strahl wird veranlasst,
verschiedene optische Bauteile in einem Beleuchtungssystem IL zu
durchlaufen, so dass der sich ergebende Strahl PB im Querschnitt
eine gewünschte
Form und Intensitätsverteilung
hat.
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Der
Strahl PB trifft nachfolgend auf die Maske MA, welche in einem Maskenhalter
auf dem Maskentisch MT gehalten ist. Nach einer selektiven Reflektion
(oder Durchlassung) aufgrund der Maske MA läuft der Strahl PB durch die „Linse" PL, welche den Strahl
PB auf einen Zielabschnitt auf dem Substrat W2, W3 fokussiert. Unter
Zuhilfenahme der Positioniermittel P2W, P3W und interferometrischer
Verschiebungsmessmittel IF können
die Substrattische W2T, W3T genau bewegt werden, beispielsweise
um unterschiedliche Zielabschnitte im Pfad des Strahls PB zu positionieren.
Auf ähnliche
Weise können
die Positioniermittel PM und interferometrische Verschiebungsmessmittel
IF verwendet werden, die Maske MA genau bezüglich des Pfads des Strahls
PB zu positionieren, z. B. nach der mechanischen Entnahme der Maske
MA aus einer Maskenbibliothek oder während einer Abtastbewegung.
Im Stand der Technik wird die Bewegung der Objekttische MT, W2T üblicherweise
mit Zuhilfenahme eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und
eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) realisiert, welche
in 1 nicht näher
dargestellt sind. Die dargestellte Vorrichtung kann in zwei unterschiedlichen
Betriebsarten verwendet werden:
- • Im Step-Modus
wird der Maskentisch MT im wesentlichen ortsfest gehalten und ein
gesamtes Maskenbild wird in einem Durchgang (d. h. einem einzelnen „Flash") auf einen Zielabschnitt
projiziert. Der Substrattisch W2T wird dann in X- und/oder Y-Richtung verschoben, so
dass ein unterschiedlicher Zielabschnitt durch den Strahl PB bestrahlt
werden kann;
- • Im
Scan-Modus trifft im wesentlichen das gleiche Szenario zu, mit der
Ausnahme, dass ein gegebener Zielabschnitt nicht in einem einzelnen „Flash" belichtet wird.
Anstelle hiervon wird der Maskentisch MT in einer bestimmten Richtung
(der sogenannten „Abtastrichtung", z. B. der Y-Richtung) mit
einer Geschwindigkeit v bewegt, so dass der Projektionsstrahl PB
veranlasst wird, über
das Maskenbild abzutasten; gleichzeitig wird der Substrattisch W2T
simultan in die gleiche oder eine entgegengesetzte Richtung mit
einer Geschwindigkeit v = Mv bewegt, wobei M die Vergrößerung der
Linse PL ist (z. B. M = 1/4 oder 1/5). Auf diese Weise kann ein
relativ großer
Zielabschnitt belichtet werden, ohne dass Kompromisse bei der Auflösung gemacht
werden müssen.
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Bei
einem lithographischen Projektionsapparat gemäß der vorliegenden Erfindung
ist wenigstens einer der ersten und zweiten Objekttische in einer
Vakuumkammer 20 angeordnet. Das Vakuum innerhalb der Vakuumkammer 20 wird
mit Evakuierungsmitteln, beispielsweise einer Pumpe, erzeugt.
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2 ist
eine schematische Draufsicht, welche eine Leitung gemäß der Erfindung
zeigt. Zwei Leitungen C2 und C3 verbinden den Substrattisch W2T
bzw. W3T mit entsprechenden Kabelläufern CS2 und CS3. Die Kabelläufer CS2
und CS3 folgen ihrem entsprechenden Tisch in X-Richtung mittels
eines Detektors, der die Position des Tisches bezüglich des
Kabelläufers
erkennt, wobei der Detektor veranlasst, dass der Kabelläufer seine
Position einstellt, wenn sich der Tisch von dem Kabelläufer in
X-Richtung wegbewegt, so dass der Läufer dem Substrattisch folgt.
In Y-Richtung erlauben die Leitungen C2 und C3 eine Bewegung der
Substrattische W2T und W3T. Die Substrattische W3T und W2T werden
mit Hilfe eines Planarmotors positioniert, der eine Magnetanordnung
in der Magnetplatte MP und Spulen im Substrattisch W2T und W3T für eine Bewegung
und Anhebung der Substrattische aufweist.
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Wie
in 2 gezeigt, haben beide Tische eine einzelne Leitung;
es kann jedoch als vorteilhaft erachtet werden, Doppelleitungen
zu haben, da dies eine flachere Gestaltung möglich macht. Aus diesem Grund
können
zusätzliche
Leitungen an der Innenseite der dargestellten Leitungen angeordnet
werden. Beide Leitungen können
miteinander an einer festen Biegung verbunden sein, so dass sie
während einer
Bewegung des Substrattisches voneinander beabstandet gehalten werden.
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Die
beiden Substrattische W3T und W2T können ihre Position tauschen,
indem sie sich zu ihrem jeweiligen Kabelläufer in Y-Richtung bewegen und
sich dann in X-Richtung
bewegen, um aneinander vorbei zu laufen. Während des Tischaustausches bewegen
sich die Kabelläufer
ebenfalls in X-Richtung.
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Die
Leitung kann mit einer festen Biegung versehen sein, die mit BR2
bzw. BR3 bezeichnet ist, und zwar in einem bestimmten Teil der Leitung
C2 oder C3 zum Begrenzen des Biegebetrags im Rest der Leitung C2
oder C3 während
einer Bewegung des Bauteils W2T oder W3T. Wenn sich ein flexibler Metall-Faltenbalg
im Gebrauch häufig
biegt, kann der flexible Metall-Faltenbalg seine Festigkeit verlieren und
undicht werden. Dieses Problem wird durch Beschränken der Biegung im Gebrauch
des Metall-Faltenbalgs
auf einen minimalen Radius gemildert. Die minimale Radiusanforderung
für den
Faltenbalg kann viel Raum in der Maschine für den Faltenbalg notwendig
machen. Durch Vorsehen einer festen Biegung BR2 oder BR3 in einem
bestimmten Teil der Leitung C2 oder C3 wird eine Biegung des Rests
der Leitung während
des Gebrauchs eingeschränkt,
wobei die minimale Radiusanforderung gelockert wird. Der große Biegegrad
in der festen Biegung BR2 oder BR3 ist festgelegt, so dass kaum
irgendeine Abnutzung des Metall-Faltenbalgs in diesem Teil auftreten wird.
Dies kann auch eine Verhinderung von Verschleiß unterstützen und gleichzeitig die Raumanforderung
für Leitungen
aus nichtmetallischem Material zur Verwendung in einem litho graphischen
Projektionsapparat ohne Vakuum lockern. Die Leitung kann dann aus
Kunststoff oder Gummi sein.
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Vibrationen
in der Leitung können
durch Bereitstellung von Aluminiummaterial in den Leitungen C2 oder
C3 gedämpft
werden. Das Aluminium wirkt als Dämpfer, da das Magnetfeld der
Magnetplatte MP einen Wirbelstrom innerhalb des Aluminiums verursacht,
was Vibrationen der Leitung C2 oder C3 durch Wärmeerzeugung dämpft. Die
festen Biegungen BR2 oder BR3 können
zu diesem Zweck mit Aluminium versehen sein. Die Verbindungselemente
CE, die verwendet werden, den flexiblen Metall-Faltenbalg FB (siehe 3)
mit den Leitungsplatten CP zu verbinden, können aus dem gleichen Zweck
auch aus Aluminium sein. Die Verbindungselemente CE erhöhen die
Steifigkeit der Leitung C in Z-Richtung, so dass ein Durchsacken
des flexiblen Metall-Faltenbalgs FB vermieden ist.
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Die
Leitungsplatten CP werden verwendet, die Leitung in Z-Richtung auszusteifen,
während gleichzeitig
eine gewisse Flexibilität
in X- und Y-Richtung gegeben ist. Die Flexibilität über die Länge der Leitungsplatten CP
kann variiert werden, um die örtliche
Flexibilität
der Leitung C einzustellen. Die Flexibilität der Leitungsplatte CP in
einem bestimmten Teil der Leitung C hat Einfluss auf den Grad der
Biegung im flexiblen Faltenbalg FB an diesem bestimmten Teil in
X- und Y-Richtung. Allgemein gesagt, ein flexibler Faltenbalg FB
hat seine maximale Biegung nahe einer Position, wo er mit der festen
Umgebung verbunden ist, d. h. bei der Leitung C2 nahe dem Substrattisch
W2T oder dem Kabelläufer
CS2. Durch Hinzufügung
zusätzlicher
Steifigkeit an die Leitungsplatte CP nahe dieser Positionen lässt sich
die Biegung besser über
die Gesamtlänge
des flexiblen Faltenbalgs FB verteilen, so dass die Abnutzung des
flexiblen Faltenbalgs besser über
seine Länge
verteilt wird und die gesamte Lebensdauer verlängert wird. Hinzufügen einer
zusätzlichen
Steifigkeit an die Leitungsplatte CP kann erfolgen durch Ändern der äußeren Abmessungen
der Platte oder durch Schwächen
der Leitungsplatte CP durch Einbringen von Bohrungen. Experimente
können
durchgeführt
werden, um die Position entlang der Leitung C zu bestimmen, wo die
Abnutzung des flexiblen Faltenbalgs FB maximal ist und um zusätzliche
Steifigkeit der Leitungsplatte CP an denjenigen Positionen hinzuzufügen, so
dass die Abnutzung besser verteilt werden kann.
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Durch
Bereitstellen der Verbindungselemente CE aus einem Metall mit hoher
thermischer Leitfähigkeit,
beispielsweise Aluminium, kann ein solches Verbindungselement als
Wärmesenke
wirken. Von Kupferdrähten
erzeugte Wärme,
welche ebenfalls mit den Verbindungselementen verbunden sind, und welche
als Energieversorgungsleitung oder Signaldraht für den Substrattisch dienen,
kann problemlos auf das Kühlmedium
(z. B. Wasser) übertragen
werden, welches in einem Metall-Faltenbalg fließt. Durch Verwendung verschiedener
Verbindungselemente CE entlang der Leitung wird ein gleichförmiges Wärmeverteilungsmuster
mit geringeren Temperaturdifferenzen entlang des Drahtes erzeugt,
was eine bessere Temperatursteuerung innerhalb der Vakuumkammer
erlaubt.
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4 ist
eine Schnittdarstellung durch den flexiblen Metall-Faltenbalg FB
gemäß der Erfindung. Der
Faltenbalg kann mit einer elektrischen Verdrahtung oder einer Wasserleitung
EW in seinem Inneren BI versehen sein. Der Faltenbalg selbst ist
aus einem Metall in Wellenform WF gemacht, was dem Faltenbalg Flexibilität verleiht.
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Es
lässt sich
von vorneherein eine Kompensation von Einflüssen der Masse der Leitungen
(C1 oder C2) auf die Bewegungen der Substrattische vornehmen. Dies
kann erfolgen entweder durch Kalibrierung des Krafteinflusses oder
durch Aufstellen eines Algorithmus, der diesen Krafteinfluss berechnet.
Alternativ können
Kraftsensoren zwischen dem Substrattisch und der Leitung verwendet
werden, welche die von dem Substrattisch auf die Leitung ausgeübte Kraft
messen und über
Rückkopplung
diese Kraft kompensieren, indem eine von den Positioniermitteln aufgebrachte
Kraft eingestellt wird. Weitere Informationen betreffend ein derartiges
Kupplungssystem lassen sich der Europäischen Patentanmeldung
EP 1 018 669 entnehmen.
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Ausführungsform 2
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5 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung. In dieser Figur sind der Substrattisch W2T und die
Leitung C2 von 2 mit einem Unterrahmen SF versehen.
Der Unterrahmen SF ist mit dem Substrattisch W2T an einem Drehpunkt
RP1 verbunden, wobei die feste Biegung BR2 an einem Drehpunkt RP2
liegt und der Kabelläufer
CS2 an einem Drehpunkt RP2 liegt. Der Unterrahmen SF weist zwei Schenkel
auf, welche zueinander um RP2 drehen. Der Unterrahmen SF positioniert
die feste Biegung während
einer Bewegung in einer aussteifenden Weise in einer bestimmten
Position, so dass Vibrationen verringert werden.
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Die
Erfindung wurde oben unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben; es versteht sich jedoch, dass die Erfindung, welche durch
die Ansprüche
definiert ist, durch die obige Beschreibung nicht beschränkt ist.
Insbesondere wurde die Erfindung oben unter Bezugnahme auf die Waferstufe
eine lithographischen Apparats beschrieben, welche in einer Vakuumkammer
aufgenommen ist. Es versteht sich jedoch ohne weiteres, dass die
vorliegende Erfindung gleichermaßen bei Maskentischen oder
bei anderen beweglichen Spiegeln in dem Apparat anwendbar ist.