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Die Erfindung betrifft ein lithographisches Gerät mit
einem Maschinenrahmen, der, parallel zu einer vertikalen Z-
Richtung betrachtet, in dieser Reihenfolge einen
Substrathalter, der durch eine erste Positioniervorrichtung parallel
zu einer X-Richtung, die senkrecht zu der Z-Richtung ist,
und einer Y-Richtung, die senkrecht zu der X-Richtung und
der Z-Richtung ist, positioniert werden kann, ein
Fokussiersystem mit einer parallel zu der Z-Richtung gerichteten
Hauptachse, einen Maskenhalter, der durch eine zweite
Positioniervorrichtung parallel zu der X-Richtung positioniert
werden kann, und eine Strahlungsquelle trägt; wobei der
Maskenhalter mittels der zweiten Positioniervorrichtung auch
parallel zu der Y-Richtung positionierbar und um eine
Rotationsachse, die parallel zu der Z-Richtung ist, drehbar ist.
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Ein lithographisches Gerät der im einleitenden Absatz
erwähnten Art ist aus dem US Patent US-A-5,194,893 bekannt.
Das bekannte lithographische Gerät wird bei der Herstellung
von integrierten Halbleiterschaltungen durch einen optischen
lithographischen Prozeß verwendet. Die Strahlungsquelle des
bekannten lithographischen Geräts ist eine Lichtquelle,
während das Fokussiersystem ein optisches Linsensystem ist,
mittels dessen ein Teilmuster einer integrierten
Halbleiterschaltung, welches auf einer Maske vorhanden ist, die auf
dem Maskenhalter plaziert werden kann, in einem
verkleinerten Maßstab auf ein Halbleitersubstrat abgebildet wird, das
auf dem Substrathalter plaziert werden kann. Ein derartiges
Halbleitersubstrat umfaßt eine große Anzahl von Feldern, auf
denen identische Halbleiterschaltungen bereitgestellt
werden. Die einzelnen Felder des Halbleitersubstrats werden zu
diesem Zweck durch das lithographische Gerät über die Maske
nacheinander belichtet. Dieser Prozeß wird eine Anzahl Male
wiederholt, jedesmal mit einer unterschiedlichen Maske mit
einem unterschiedlichen Teilmuster, so daß integrierte
Halbleiterschaltungen mit einer komplizierten Struktur
hergestellt werden können. Während der Belichtung eines einzelnen
Felds des Halbleitersubstrats werden das Halbleitersubstrat
und die Maske jeweils mittels der ersten
Positioniervorrich
tung und der zweiten Positioniervorrichtung synchron relativ
zum Fokussiersystem parallel zu der X-Richtung verschoben.
Auf diese Weise wird das auf der Maske vorhandene Muster
parallel zu der X-Richtung abgetastet und synchron auf das
Halbleitersubstrat abgebildet. Dadurch wird erreicht, daß
eine maximale Oberfläche der Maske, die mittels des
Fokussiersystems auf das Halbleitersubstrat abgebildet werden
kann, in geringerem Ausmaß durch eine Größe einer Apertur
des Fokussiersystems begrenzt wird. Ein nächstes Feld des
Halbleitersubstrats wird zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Belichtungsschritten durch eine von der ersten
Positioniervorrichtung ausgeführte geeignete Verschiebung des
Substrathalters parallel zu der X- oder Y-Richtung relativ zum
Fokussiersystem in Position gebracht. Die integrierten
Halbleiterschaltungen haben eine Struktur mit Detailabmessungen,
die im Submikrometerbereich liegen. Die auf den
aufeinanderfolgenden Masken vorhandenen Teilmuster sollten folglich
relativ zueinander mit einer Genauigkeit im
Submikrometerbereich auf die Felder des Halbleitersubstrats abgebildet
werden. Deshalb sollten das Halbleitersubstrat und die Maske
während der Belichtung eines einzelnen Felds mit einer
Genauigkeit ebenfalls im Submikrometerbereich relativ zum
Fokussiersystem verschoben werden. Da das auf der Maske
vorhandene Muster in einem verkleinerten Maßstab auf das
Halbleitersubstrat abgebildet wird, sind eine
Geschwindigkeit, mit der und eine Strecke, über die die Maske relativ
zum Fokussiersystem verschoben wird, größer als eine
Geschwindigkeit, mit der und eine Strecke, über die das
Halbleitersubstrat während der Belichtung eines einzelnen Felds
des Halbleitersubstrats relativ zum Fokussiersystem
verschoben wird, wobei ein Verhältnis zwischen den
Geschwindigkeiten und ein Verhältnis zwischen den Strecken beide gleich
einem Verkleinerungsfaktor des Fokussiersystems sind.
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Der Maskenhalter des bekannten lithographischen Geräts
ist parallel zu der X-Richtung verschiebbar und mittels
einer nicht im Detail beschriebenen Positioniervorrichtung
um vergleichsweise kleine Winkel um eine Rotationsachse, die
in keinem Detail definiert ist, drehbar. Da eine
Positioniervorrichtung gewöhnlich eine begrenzte
Positioniergenauigkeit aufweist, kann der Maskenhalter durch die
Positioniervorrichtung nicht exakt parallel zu der X-Richtung
verschoben werden. Falls die Positioniervorrichtung zum
Beispiel mit einer geraden Führung ausgestattet ist, entlang
der der Maskenhalter verschiebbar ist, wird eine
Führungsrichtung, in die der Maskenhalter durch die Führung geführt
wird, um einen kleinen Winkel von der X-Richtung abweichen.
Da der Maskenhalter über eine vergleichsweise lange Strecke
relativ zum Fokussiersystem verschoben wird, sind
Verschiebungen, denen der Maskenhalter in einer Richtung senkrecht
zu der X-Richtung aufgrund der Abweichung der
Führungsrichtung ausgesetzt ist, nicht klein genug um vernachlässigbar
zu sein. Derartige Verschiebungen des Maskenhalters in einer
Richtung senkrecht zu der X-Richtung sind unerwünscht, da
sie zu Abbildungsfehlern des auf der Maske vorhandenen
Musters auf dem Halbleitersubstrat führen. Derartige
Abbildungsfehler werden hauptsächlich durch unerwünschte
Verschiebungen des Maskenhalters in der Y-Richtung verursacht.
Die Verschiebungen können bis zu einigen Mikrometern
betragen und müssen mittels Verschiebungen des Substrathalters
parallel zu der Y-Richtung kompensiert werden. Unebenheiten
in der Führung lassen außerdem während der Verschiebung des
Maskenhalters Vibrationen in einer Richtung senkrecht zu der
X-Richtung entstehen, wobei die Vibrationen ebenfalls zu
nicht vernachlässigbaren Verschiebungen des Maskenhalters in
einer Richtung senkrecht zu der X-Richtung führen. Auch wenn
der Maskenhalter mittels eines statischen Gaslagers entlang
der Führung geführt wird, werden derartige nicht
vernachlässigbaren Verschiebungen als Ergebnis von Unregelmäßigkeiten
im Gasdruck des statischen Gaslagers immer noch entstehen.
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DE-A-43 33 620 beschreibt ein lithographisches Gerät, auf
dem der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein lithographisches
Gerät von der im einleitenden Absatz erwähnten Art
bereitzu
stellen, mit dem die obigen Nachteile so weit wie möglich
vermieden werden.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein lithographisches
Gerät mit einem Maschinenrahmen bereit, der, parallel zu
einer vertikalen Z-Richtung betrachtet, in dieser
Reihenfolge einen Substrathalter, der durch eine erste
Positioniervorrichtung parallel zu einer X-Richtung, die senkrecht zu
der Z-Richtung ist, und einer Y-Richtung, die senkrecht zu
der X-Richtung und der Z-Richtung ist, positioniert werden
kann, ein Fokussiersystem mit einer parallel zu der
Z-Richtung gerichteten Hauptachse, einen Maskenhalter, der durch
eine zweite Positioniervorrichtung parallel zu der
X-Richtung positioniert werden kann, und eine Strahlungsquelle
trägt; wobei der Maskenhalter mittels der zweiten
Positioniervorrichtung auch parallel zu der Y-Richtung
positionierbar und um eine Rotationsachse, die parallel zu der
Z-Richtung ist, drehbar ist; dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Positioniervorrichtung mit einem ersten Linearmotor,
mittels dessen der Maskenhalter über vergleichsweise kleine
Strecken parallel zu der X-Richtung und Y-Richtung
positioniert werden kann und um die Rotationsachse des
Maskenhalters gedreht werden kann, und einem zweiten Linearmotor,
mittels dessen der Maskenhalter über vergleichsweise große
Strecken parallel zu der X-Richtung positioniert werden
kann, ausgestattet ist. Da der Maskenhalter durch die zweite
Positioniervorrichtung auch parallel zu der Y-Richtung
positionierbar ist, weist eine Verschiebung des Maskenhalters
mittels der zweiten Positioniervorrichtung eine Parallelität
zu der X-Achse auf, die durch eine Positioniergenauigkeit
der zweiten Positioniervorrichtung bestimmt ist. Eine
geeignete Auslegung der zweiten Positioniervorrichtung macht eine
Positioniergenauigkeit im Submikrometerbereich erreichbar,
so daß der Verschiebung des Maskenhalters durch die zweite
Positioniervorrichtung dadurch eine Parallelität zu der X-
Richtung gegeben wird, die ebenfalls im Submikrometerbereich
liegt. Zusätzlich braucht der Maskenhalter nicht entlang
einer Führung parallel zu der X-Richtung geführt werden, so
daß jegliche durch eine derartige Führung verursachte
Vibrationen parallel zu der Y-Richtung vermieden werden. Der oben
erwähnte Abbildungsfehler wird somit minimiert. Der Wert des
Abbildungsfehlers wird durch eine Genauigkeit bestimmt, mit
der das auf der Maske vorhandene Muster, betrachtet in der
X-Richtung und der Y-Richtung, auf das Substrat abgebildet
wird. Da das Muster in einem verkleinerten Maßstab auf das
Substrat abgebildet wird, wird diese Genauigkeit durch einen
Quotienten aus einer Positioniergenauigkeit der zwei
Positioniervorrichtungen und einem Verkleinerungsfaktor des
Fokussiersystems definiert. Da der Maskenhalter parallel zu
der X-Richtung und der Y-Richtung verschiebbar und
zusätzlich um eine Rotationsachse parallel zu der Z-Richtung
drehbar ist, wird der Abbildungsfehler ebenfalls durch einen
Faktor ungefähr gleich dem Verkleinerungsfaktor des
Fokussiersystems verringert.
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Es ist möglich, einen vergleichsweise einfachen
Linearmotor als den zweiten Linearmotor, mittels dessen der
Maskenhalter über vergleichsweise große Strecken parallel zu
der X-Richtung mit vergleichsweise geringer Genauigkeit
verschoben werden kann, zu verwenden, während als erster
Linearmotor ein Linearmotor verwendet werden muß, der in der
Lage ist, die gewünschte Positioniergenauigkeit des
Maskenhalters zu erreichen. Auf diese Weise wird für eine
effiziente Konstruktion der zweiten Positioniervorrichtung
gesorgt.
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Eine weitere Ausführungsform eines lithographischen
Geräts gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
das lithographische Gerät mit einem Kraftrahmen ausgestattet
ist, der dynamisch vom Maschinenrahmen isoliert ist, und der
einen stationären Teil der zweiten Positioniervorrichtung
trägt, so daß eine während des Betriebs durch den
Maskenhalter auf die zweite Positioniervorrichtung ausgeübte und aus
einer durch die zweite Positioniervorrichtung auf den
Maskenhalter ausgeübten Antriebskraft entstehende
Reaktionskraft ausschließlich in den Kraftrahmen übertragen werden
kann. Durch den Maskenhalter auf die zweite
Positioniervor
richtung ausgeübte vergleichsweise große Reaktionskräfte als
Ergebnis der vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten und
Beschleunigungen des Maskenhalters während der Belichtung
des Halbleitersubstrats werden somit auf den Kraftrahmen des
lithographischen Geräts übertragen. Der Maschinenrahmen, der
den Maskenhalter, das Fokussiersystem und den Substrathalter
trägt, bleibt somit frei von durch die Reaktionskräfte im
Kraftrahmen verursachten mechanischen Vibrationen. Die
Genauigkeit, mit der der Substrathalter und der Maskenhalter
während der Belichtung des Halbleitersubstrats relativ zum
Fokussiersystem verschiebbar sind, wird folglich durch die
mechanischen Vibrationen nicht nachteilig beeinflußt.
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Eine weitere Ausführungsform eines lithographischen
Geräts gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
der Maskenhalter während des Betriebs ausschließlich durch
eine Lorentz-Kraft eines Magnetsystems und eines
elektrischen Spulensystems der zweiten Positioniervorrichtung an
den stationären Teil der zweiten Positioniervorrichtung
gekoppelt ist. Da der Maskenhalter ausschließlich durch die
Lorentz-Kraft an den stationären Teil der zweiten
Positioniervorrichtung gekoppelt ist, ist der Maskenhalter
physikalisch vom stationären Teil der zweiten
Positioniervorrichtung entkoppelt, d. h. es besteht kein physikalischer Kontakt
oder keine physikalische Kopplung zwischen dem Maskenhalter
und dem stationären Teil der zweiten Positioniervorrichtung.
In der vorliegenden Ausführungsform umfaßt die Lorentz-Kraft
die durch die zweite Positioniervorrichtung auf den
Maskenhalter ausgeübte Antriebskraft. Da der Maskenhalter
physikalisch vom stationären Teil der zweiten
Positioniervorrichtung entkoppelt ist, wird verhindert, daß im stationären
Teil der zweiten Positioniervorrichtung durch die aus der
Lorentz-Kraft entstehende Reaktionskraft verursachte
mechanische Vibrationen über die zweite Positioniervorrichtung
auf den Maskenhalter und den Maschinenrahmen übertragen
werden.
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Eine spezielle Ausführungsform eines lithographischen
Geräts gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Magnetsystem und das elektrische Spulensystem zum ersten
Linearmotor gehören, während der zweite Linearmotor einen am
Kraftrahmen befestigten stationären Teil und einen
beweglichen Teil umfaßt, der über eine Führung des stationären
Teils parallel zu der X-Richtung verschiebbar ist, wobei das
Magnetsystem des ersten Linearmotors am Maskenhalter
befestigt ist und das elektrische Spulensystem des ersten
Linearmotors an dem beweglichen Teil des zweiten Linearmotors
befestigt ist. Wird der Maskenhalter durch den zweiten
Linearmotor über eine vergleichsweise lange Strecke parallel zu
der X-Richtung verschoben, wird der Maskenhalter durch eine
geeignete Lorentz-Kraft des ersten Linearmotors relativ zu
dem beweglichen Teil des zweiten Linearmotors mitbewegt.
Eine Verschiebung des beweglichen Teils des zweiten
Linearmotors nähert hier eine gewünschte Verschiebung des
Maskenhalters relativ zum Fokussiersystem an, während die
gewünschte Verschiebung des Maskenhalters relativ zum
Fokussiersystem durch die Steuerung der Lorentz-Kraft des ersten
Linearmotors erreicht wird. Da der Maskenhalter über
vergleichsweise kleine Strecken nur relativ zum beweglichen
Teil des zweiten Linearmotors verschoben zu werden braucht,
brauchen das Magnetsystem und das elektrische Spulensystem
des ersten Linearmotors nur vergleichsweise kleine
Abmessungen haben. Eine aus einer durch den zweiten Linearmotor
ausgeübten Antriebskraft entstehende Reaktionskraft auf den
stationären Teil des zweiten Linearmotors wird direkt in den
Kraftrahmen übertragen. Eine aus einer durch den ersten
Linearmotor ausgeübten Lorentz-Kraft entstehende
Reaktionskraft auf das elektrische Spulensystem des ersten
Linearmotors wird über den beweglichen Teil, die Führung und den
stationären Teil des zweiten Linearmotors in den Kraftrahmen
übertragen.
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Eine weitere Ausführungsform eines lithographischen
Geräts gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
das lithographische Gerät mit einem durch eine elektrische
Steuerung gesteuerten und während des Betriebs eine
Kompensationskraft auf den Maschinenrahmen ausübenden
Kraftstell
gliedsystem ausgestattet ist, wobei die Kompensationskraft
ein mechanisches Moment um einen Bezugspunkt des
Maschinenrahmens mit einem Wert, der gleich einem Wert eines
mechanischen Moments einer auf den Maskenhalter wirkenden
Schwerkraft um den Bezugspunkt ist, und einer Richtung, die einer
Richtung des mechanischen Moments der Schwerkraft
entgegengesetzt ist, aufweist. Der Maskenhalter ruht auf dem
Maschinenrahmen mit einer Stützkraft, die durch die auf den
Maskenhalter wirkende Schwerkraft bestimmt wird. Wird der
Maskenhalter verschoben, wird ein Angriffspunkt der Stützkraft
ebenfalls relativ zum Maschinenrahmen verschoben. Die
Verwendung des Kraftstellgliedsystems verhindert, daß der
Maschinenrahmen als Ergebnis der vergleichsweise großen und
schnellen Verschiebungen des Maskenhalters während der
Belichtung des Halbleitersubstrats vibriert oder schüttelt.
Die Steuerung steuert die Kompensationskraft des
Kraftstellgliedsystems als Funktion der Position des Maskenhalters
relativ zum Maschinenrahmen. Wegen der Kompensationskraft
besitzt der verschiebbare Maskenhalter einen sogenannten
virtuellen Schwerpunkt, der eine konstante Position relativ
zum Maschinenrahmen hat, so daß der Maschinenrahmen die
Verschiebungen des Maskenhalters nicht spürt und frei von
durch die Verschiebungen des tatsächlichen Schwerpunkts des
Maskenhalters relativ zum Maschinenrahmen verursachten
mechanischen Vibrationen bleibt. Die Genauigkeit, mit der der
Substrathalter und der Maskenhalter während der Belichtung
des Halbleitersubstrats relativ zum Fokussiersystem
verschiebbar sind, wird somit durch die mechanischen
Vibrationen nicht nachteilig beeinflußt.
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Noch eine weitere Ausführungsform eines
lithographischen Geräts gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß das lithographische Gerät mit einem
Kraftstellgliedsystem ausgestattet ist, das durch eine elektrische Steuerung
gesteuert wird und das während des Betriebs eine
Kompensationskraft auf den Maschinenrahmen ausübt, die ein
mechanisches Moment um einen Bezugspunkt des Maschinenrahmens mit
einem Wert, der gleich dem Wert einer Summe aus einem
mecha
nischen Moment einer auf den Substrathalter wirkenden
Schwerkraft um den Bezugspunkt und einem mechanischen Moment
einer auf den Maskenhalter wirkenden Schwerkraft um den
Bezugspunkt ist, und einer Richtung, die einer Richtung der
Summe mechanischer Momente entgegengesetzt ist, aufweist.
Das Kraftstellgliedsystem in dieser Ausführungsform bildet
ein gemeinsames Kraftstellgliedsystem für den Maskenhalter
und den Substrathalter. Die Verwendung des
Kraftstellgliedsystems verhindert, daß der Maschinenrahmen als Ergebnis von
Verschiebungen sowohl des Maskenhalters als auch des
Substrathalters relativ zum Maschinenrahmen während der
Belichtung des Halbleitersubstrats vibriert oder schüttelt. Die
Steuerung steuert die Kompensationskraft des
Kraftstellgliedsystems als Funktion der Position des Maskenhalters und
der Position des Substrathalters relativ zum
Maschinenrahmen. Dadurch wird verhindert, daß die Genauigkeit, mit der
der Maskenhalter und der Substrathalter während der
Belichtung des Halbleitersubstrats relativ zum Fokussiersystem
positioniert werden können, durch von Verschiebungen der
Schwerpunkte des Maskenhalters und des Substrathalters
relativ zum Maschinenrahmen verursachte mechanische Vibrationen
nachteilig beeinflußt wird.
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Eine spezielle Ausführungsform eines lithographischen
Geräts gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
der Maschinenrahmen mittels dreier dynamischer Isolatoren,
die wechselseitig in einem Dreieck angeordnet sind, auf
einer Basis des lithographischen Geräts plaziert ist,
während das Kraftstellgliedsystem drei getrennte
Kraftstellglieder umfaßt, von denen jedes mit einem entsprechenden von
den dynamischen Isolatoren integriert ist. Die dynamischen
Isolatoren sind zum Beispiel Dämpfer mit einer
vergleichsweise geringen mechanischen Steifheit, mittels derer der
Maschinenrahmen dynamisch von der Basis isoliert wird. Wegen
der vergleichsweise geringen mechanischen Steifheit der
Dämpfer werden in der Basis vorhandene mechanische
Vibrationen, wie zum Beispiel Bodenvibrationen, nicht auf den
Maschinenrahmen übertragen. Die Integration des
Kraftstell
gliedsystems mit dem System dynamischer Isolatoren sorgt für
einen besonders kompakten und einfachen Aufbau des
lithographischen Geräts. Die Dreiecksanordnung der Isolatoren sorgt
zusätzlich für eine besonders stabile Abstützung des
Maschinenrahmens.
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Die Erfindung wird unten mit Bezug auf die Zeichnungen
genauer erklärt.
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Fig. 1 zeigt ein lithographisches Gerät gemäß der Erfindung;
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Fig. 2 ist ein Diagramm des lithographischen Geräts von
Fig. 1;
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Fig. 3 zeigt eine Basis und einen Substrathalter des
lithographischen Geräts von Fig. 1;
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Fig. 4 ist eine Draufsicht der Basis und des
Substrathalters des lithographischen Geräts von Fig. 3;
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Fig. 5 ist eine Draufsicht eines Maskenhalters des
lithographischen Geräts von Fig. 1;
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Fig. 6 ist ein Querschnitt entlang der Linie VI-VI in
Fig. 5;
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Fig. 7 ist ein Querschnitt eines dynamischen Isolators
des lithographischen Geräts von Fig. 1;
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Fig. 8 ist ein Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII
in Fig. 7; und
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Fig. 9 zeigt schematisch ein Kraftstellgliedsystem des
lithographischen Geräts von Fig. 1.
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Das in Fig. 1 und 2 gezeigte lithographische Gerät
gemäß der Erfindung wird für die Herstellung integrierter
Halbleiterschaltungen durch einen optischen lithographischen
Prozeß verwendet. Wie Fig. 2 schematisch zeigt, ist das
lithographische Gerät parallel zu einer vertikalen
Z-Richtung betrachtet nacheinander ausgestattet mit: einem
Substrathalter 1, einem Fokussiersystem 3, einem Maskenhalter 5
und einer Strahlungsquelle 7. Das in Fig. 1 und 2 gezeigte
lithographische Gerät ist ein optisches lithographisches
Gerät, in dem die Strahlungsquelle 7 eine Lichtquelle 9,
eine Blende 11 sowie Spiegel 13 und 15 umfaßt. Der
Substrathalter 1 umfaßt eine Trägerfläche 17, die sich senkrecht zu
der Z-Richtung erstreckt und auf der ein Halbleitersubstrat
19 plaziert werden kann, während sie relativ zu dem
Fokussiersystem 3 parallel zu einer X-Richtung senkrecht zu der
Z-Richtung und parallel zu einer Y-Richtung, die senkrecht
zu der X-Richtung und der Y-Richtung ist, mittels einer
ersten Positioniervorrichtung 21 des lithographischen Geräts
verschiebbar ist. Das Fokussiersystem 3 ist ein Abbildungs-
oder Projektionssystem und umfaßt ein System aus optischen
Linsen 23 mit einer optischen Hauptachse 25, die parallel zu
der Z-Richtung ist, und einem optischen
Verkleinerungsfaktor, der zum Beispiel 4 oder 5 beträgt. Der Maskenhalter 5
umfaßt eine Trägerfläche 27, die senkrecht zu der Z-Richtung
ist und auf der eine Maske 29 plaziert werden kann, während
sie mittels einer zweiten Positioniervorrichtung 31 des
lithographischen Geräts parallel zu der X-Richtung relativ
zum Fokussiersystem 3 verschiebbar ist. Die Maske 29 umfaßt
ein Muster oder Teilmuster einer integrierten
Halbleiterschaltung. Während des Betriebs wird ein von der Lichtquelle
9 ausgehender Lichtstrahl 33 über die Blende 11 und die
Spiegel 13, 15 durch die Maske 29 geführt und wird mittels
des Linsensystems 23 auf dem Halbleitersubstrat 19
fokussiert, so daß das auf der Maske 29 vorhandene Muster in
verkleinertem Maßstab auf das Halbleitersubstrat 19
abgebildet wird. Das Halbleitersubstrat 19 umfaßt eine große Anzahl
von einzelnen Feldern 35, auf denen identische
Halbleiterschaltungen bereitgestellt werden. Zu diesem Zweck werden
die Felder 35 des Halbleitersubstrats 19 nacheinander durch
die Maske 29 belichtet, wobei ein nächstes Feld 35 jedesmal
nach der Belichtung eines einzelnen Felds 35 relativ zum
Fokussiersystem 3 positioniert wird, indem der
Substrathalter 1 mittels der ersten Positioniervorrichtung 21 parallel
zu der X-Richtung oder der Y-Richtung bewegt wird. Dieser
Prozeß wird ein Anzahl Male, jedesmal mit einer
unterschiedlichen Maske wiederholt, so daß vergleichsweise komplizierte
integrierte Halbleiterschaltungen mit einer geschichteten
Struktur erzeugt werden.
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Wie Fig. 2 zeigt, werden das Halbleitersubstrat 19 und
die Maske 29 während der Belichtung eines einzelnen Felds 35
durch die erste und die zweite Positioniervorrichtung 21, 31
synchron relativ zum Fokussiersystem 3 parallel zu der X-
Richtung verschoben. Das auf der Maske 29 vorhandene Muster
wird somit parallel zu der X-Richtung abgetastet und
synchron auf das Halbleitersubstrat 19 abgebildet. Auf diese
Weise ist, wie in Fig. 2 erklärt, ausschließlich eine
parallel zu der Y-Richtung gerichtete maximale Breite B der Maske
29, die durch das Fokussiersystem 3 auf das
Halbleitersubstrat 19 abgebildet werden kann, durch einen in Fig. 2
schematisch dargestellten Durchmesser D einer Apertur 37 des
Fokussiersystems 3 beschränkt. Eine zulässige Länge L der
Maske 29, die durch das Fokussiersystem 3 auf das
Halbleitersubstrat 19 abgebildet werden kann, ist größer als der
Durchmesser D. Bei diesem Abbildungsverfahren, das dem
sogenannten "Step-and-Scan-Prinzip" folgt, ist eine maximale
Oberfläche der Maske 29, die durch das Fokussiersystem 3 auf
das Halbleitersubstrat 19 abgebildet werden kann, durch den
Durchmesser D der Apertur 37 des Fokussiersystems 3 in
geringerem Ausmaß beschränkt als bei einem herkömmlichen
Abbildungsverfahren, das dem sogenannten "Step-and-Repeat-
Prinzip" folgt, das zum Beispiel in einem aus EP-A-0 498 496
bekannten lithographischen Gerät verwendet wird, wo sich die
Maske und das Halbleitersubstrat während der Belichtung des
Halbleitersubstrats an festen Positionen relativ zum
Fokussiersystem befinden. Da das auf der Maske 29 vorhandene
Muster in verkleinertem Maßstab auf das Halbleitersubstrat
19 abgebildet wird, sind die Länge L und die Breite B der
Maske 29 größer als eine entsprechende Länge L' und Breite
B' der Felder 35 auf dem Halbleitersubstrat 19, wobei ein
Verhältnis zwischen den Längen L und L' und zwischen den
Breiten B und B' gleich dem optischen Verkleinerungsfaktor
des Fokussiersystems 3 ist. Als Ergebnis davon sind auch ein
Verhältnis zwischen einer Strecke, über die die Maske 29
während der Belichtung verschoben wird, und einer Strecke,
über die das Halbleitersubstrat 19 während der Belichtung
verschoben wird, und ein Verhältnis zwischen einer
Geschwindigkeit, mit der die Maske 29 während der Belichtung
verschoben wird, und einer Geschwindigkeit, mit der das
Halbleitersubstrat 19 während der Belichtung verschoben wird,
beide gleich dem optischen Verkleinerungsfaktor des
Fokussiersystems 3. Bei dem in Fig. 2 gezeigten lithographischen
Gerät sind die Richtungen, in die das Halbleitersubstrat 19
und die Maske 29 während der Belichtung verschoben werden,
einander entgegengesetzt. Es sei angemerkt, daß die
Richtungen auch gleich sein können, falls das lithographische Gerät
ein unterschiedliches Fokussiersystem umfaßt, durch das das
Maskenmuster nicht umgekehrt abgebildet wird.
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Die mit dem lithographischen Gerät herzustellenden
integrierten Halbleiterschaltungen haben eine Struktur mit
Detailabmessungen im Submikrometerbereich. Da das
Halbleitersubstrat 19 nacheinander durch eine Anzahl
unterschiedlicher Masken belichtet wird, müssen die auf den Masken
vorhandenen Muster mit einer Genauigkeit relativ zueinander auf
das Halbleitersubstrat 19 abgebildet werden, die ebenfalls
im Submikrometerbereich, oder sogar im Nanometerbereich
liegt. Während der Belichtung des Halbleitersubstrats 19
sollten das Halbleitersubstrat 19 und die Maske 29 folglich
relativ zum Fokussiersystem 3 mit einer solchen Genauigkeit
verschoben werden, daß vergleichsweise hohe Anforderungen an
die Positioniergenauigkeit der ersten und zweiten
Positioniervorrichtungen 21, 31 gestellt werden.
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Wie Fig. 1 zeigt, weist das lithographische Gerät eine
Basis 39 auf, die auf einer horizontalen Bodenfläche
plaziert werden kann. Die Basis 39 bildet einen Teil eines
Kraftrahmens 41, zu dem ferner eine vertikale,
vergleichsweise steife Metallsäule 43 gehört, die an der Basis 39
befestigt ist. Das lithographische Gerät umfaßt ferner einen
Maschinenrahmen 45 mit einer dreieckigen, vergleichsweise
steifen Hauptplatte 47 aus Metall, die sich quer zu der
optischen Hauptachse 25 des Fokussiersystems 3 erstreckt und
mit einer in Fig. 1 nicht sichtbaren zentralen
Lichtdurchgangsöffnung ausgestattet ist. Die Hauptplatte 47 weist drei
Eckteile 49 auf, mit denen sie auf drei dynamischen
Isolatoren 51 ruht, die auf der Basis 49 befestigt sind und die
unten weiter beschrieben werden. In Fig. 1 sind nur zwei
Eckteile 49 der Hauptplatte 47 und zwei dynamische
Isolatoren 51 sichtbar, während in Fig. 3 und 4 alle drei
dynamischen Isolatoren 51 sichtbar sind. Das Fokussiersystem 3 ist
nahe einer Unterseite mit einem Befestigungsring 53
ausgestattet, mittels dessen das Fokussiersystem 3 an der
Hauptplatte 47 befestigt wird. Der Maschinenrahmen 45 umfaßt auch
eine vertikale, vergleichsweise steife Metallsäule 55, die
auf der Hauptplatte 47 befestigt ist. Nahe einer Oberseite
des Fokussiersystems 3 befindet sich außerdem ein Stützglied
57 für den Maskenhalter 5, wobei das Glied ebenfalls zum
Maschinenrahmen 45 gehört, an der Säule 55 des
Maschinenrahmens 45 befestigt ist und unten weiter erklärt wird.
Ebenfalls zum Maschinenrahmen 45 gehören drei vertikale
Aufhängungsplatten 59, die nahe den drei jeweiligen Eckteilen 49
an einer Unterseite der Hauptplatte 47 befestigt sind. In
Fig. 1 sind nur zwei Aufhängungsplatten 59 teilweise
sichtbar, während in Fig. 3 und 4 alle drei Aufhängungsplatten 59
sichtbar sind. Wie Fig. 4 zeigt, ist eine ebenfalls zum
Maschinenrahmen 45 gehörende horizontale Trägerplatte 61 für
den Substrathalter 1 an den drei Aufhängungsplatten 59
befestigt. Die Trägerplatte 61 ist in Fig. 1 nicht sichtbar und
in Fig. 3 nur zum Teil sichtbar.
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Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß der Maschinenrahmen
45 die Hauptkomponenten des lithographischen Geräts, d. h.
den Substrathalter 1, das Fokussiersystem 3 und den
Maskenhalter 5 parallel zu der Z-Richtung stützt. Wie unten weiter
erklärt, weisen die dynamischen Isolatoren 51 eine
vergleichsweise niedrige mechanische Steifheit auf. Dadurch
wird erreicht, daß in der Basis 39 vorhandene mechanische
Vibrationen, wie zum Beispiel Bodenvibrationen, nicht über
die dynamischen Isolatoren 51 in den Maschinenrahmen 45
übertragen werden. Die Positioniervorrichtungen 21, 31
be
sitzen als Ergebnis davon eine Positioniergenauigkeit, die
durch in der Basis 39 vorhandene mechanische Vibrationen
nicht nachteilig beeinflußt wird. Die Funktion des
Kraftrahmens 41 wird unten genauer erklärt.
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Wie Fig. 1 und 5 zeigen, umfaßt der Maskenhalter 5
einen Block 63, auf dem die Trägerfläche 27 vorhanden ist.
Das zum Maschinenrahmen 45 gehörende Stützglied 57 für den
Maskenhalter 5 umfaßt eine in Fig. 5 sichtbare zentrale
Lichtdurchgangsöffnung 64 und zwei plane Führungen 65, die
sich parallel zu der X-Richtung erstrecken und die in einer
gemeinsamen Ebene liegen, die senkrecht zu der Z-Richtung
ist. Der Block 63 des Maskenhalters 5 wird mittels eines
aerostatischen Lagers (in den Figuren nicht sichtbar) mit
Freiheitsgraden der Bewegung parallel zu der X-Richtung und
parallel zu der Y-Richtung und einem Freiheitsgrad der
Drehung um eine Rotationsachse 67 des Maskenhalters 5, die
parallel zu der Z-Richtung gerichtet ist, über die planen
Führungen 65 des Stützglieds 57 geführt.
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Wie Fig. 1 und 5 ferner zeigen, umfaßt die zweite
Positioniervorrichtung 31, durch die der Maskenhalter 5
verschiebbar ist, einen ersten Linearmotor 69 und einen zweiten
Linearmotor 71. Der zweite Linearmotor 71, der von
gewöhnlicher und an sich bekannter Art ist, umfaßt einen stationären
Teil 73, der an der Säule 43 des Kraftrahmens 41 befestigt
ist. Der stationäre Teil 73 umfaßt eine Führung 75, die sich
im wesentlichen parallel zu der X-Richtung erstreckt und
entlang der ein beweglicher Teil 77 des zweiten Linearmotors
71 verschiebbar ist. Der bewegliche Teil 77 umfaßt einen
Verbindungsarm 79, der parallel zu der Y-Richtung verläuft
und an dem ein Halter 81 für elektrische Spulen des ersten
Linearmotors 69 befestigt ist. Ein Permanentmagnethalter 83
des ersten Linearmotors 69 ist an dem Block 63 des
Maskenhalters 5 befestigt. Der erste Linearmotor 69 ist von einer
aus EP-B-0 421 527 bekannten Art. Wie Fig. 5 zeigt, umfaßt
der Spulenhalter 81 des ersten Linearmotors 69 vier
elektrische Spulen 85, 87, 89, 91, die sich parallel zu der Y-
Richtung erstrecken und eine elektrische Spule 93, die sich
parallel zu der X-Richtung erstreckt. Die Spulen 85, 87, 89,
91, 93 sind in Fig. 5 mit Strichlinien schematisch
angegeben. Der Magnethalter 83 umfaßt zehn Paare von
Permanentmagneten (95a, 95b), (97a, 97b), (99a, 99b), (101a, 101b),
(103a, 103b), (105a, 105b), (107a, 107b), (109a, 109b),
(111a, 111b), (113a, 113b), die in Fig. 5 mit
Strichpunktlinien angegeben sind. Die elektrische Spule 85 und die
Permanentmagnete 95a, 95b, 97a und 97b gehören zu einem ersten X-
Motor 115 des ersten Linearmotors 69, während die Spule 87
und die Magnete 99a, 99b, 101a und 101b zu einem zweiten X-
Motor 117 des ersten Linearmotors 69 gehören, die Spule 89
und die Magnete 103a, 103b, 105a und 105b zu einem dritten
X-Motor 119 des ersten Linearmotors 69 gehören, die Spule 91
und die Magnete 107a, 107b, 109a und 109b zu einem vierten
X-Motor 121 des ersten Linearmotors 69 gehören und die Spule
93 und die Magnete lila, 111b, 113a und 113b zu einem Y-
Motor 123 des ersten Linearmotors 69 gehören. Fig. 6 ist
eine Schnittansicht des ersten X-Motors 115 und des zweiten
X-Motors 117. Wie Fig. 6 zeigt, ist der Spulenhalter 81
zwischen einem ersten Teil 125 des Magnethalters 83, der die
Magnete 95a, 97a, 99a, 101a, 103a, 105a, 107a, 109a, 111a
und 113a umfaßt, und einem zweiten Teil 127 des
Magnethalters, der die Magnete 95b, 97b, 99b, 101b, 103b, 105b, 107b,
109b, 111b und 113b umfaßt, angeordnet. Wie Fig. 6 ferner
zeigt, sind das Magnetpaar 95a, 95b des ersten X-Motors 115
und das Magnetpaar 99a, 99b des zweiten X-Motors 117
parallel zu einer positiven Z-Richtung magnetisiert, während das
Magnetpaar 97a, 97b des ersten X-Motors 115 und das
Magnetpaar 101a, 101b des zweiten X-Motors 117 parallel zu einer
entgegengesetzten negativen Z-Richtung magnetisiert sind.
Somit sind auch das Magnetpaar 103a, 103b des dritten X-
Motors 119, das Magnetpaar 107a, 107b des vierten X-Motors
121 und das Magnetpaar 111a, 111b des Y-Motors 123 parallel
zu der positiven Z-Richtung magnetisiert, während das
Magnetpaar 105a, 105b des dritten X-Motors 119, das Magnetpaar
109a, 109b des vierten X-Motors 121 und das Magnetpaar 113a,
113b des Y-Motors 123 parallel zu der negativen Z-Richtung
magnetisiert sind. Wie Fig. 6 ferner zeigt, sind die Magnete
95a und 97a des ersten X-Motors 115 durch ein magnetisch
schließendes Joch 129 verbunden, während die Magnete 95b und
97b, die Magnete 99a und 101a und die Magnete 99b und 101b
jeweils mittels eines magnetisch schließenden Jochs 131,
eines magnetisch schließenden Jochs 133 und eines magnetisch
schließenden Jochs 135 verbunden sind. Der dritte X-Motor
119, der vierte X-Motor 121 und der Y-Motor 123 sind mit
ähnlichen magnetisch schließenden Jochen verbunden. Fließt
während des Betriebs ein elektrischer Strom durch die Spulen
85, 87, 89, 91 der X-Motoren 115, 117, 119, 121, üben die
Magnete und Spulen der X-Motoren 115, 117, 119, 121 eine
parallel zu der X-Richtung gerichtete Lorentz-Kraft
aufeinander aus. Falls die elektrischen Ströme durch die Spulen
85, 87, 89, 91 von gleichem Wert und gleicher Richtung sind,
wird der Maskenhalter 5 durch die Lorentz-Kraft parallel zu
der X-Richtung verschoben, während der Maskenhalter 5 um die
Rotationsachse 67 gedreht wird, falls die elektrischen
Ströme durch die Spulen 85, 87 den gleichen Wert wie die
elektrischen Ströme durch die Spulen 89, 91, aber eine
entgegengesetzte Richtung haben. Die Magnete und die Spule des Y-
Motors 123 üben als Ergebnis eines elektrischen Stroms durch
die Spule 93 des Y-Motors 123 eine parallel zu der
Y-Richtung gerichtete Lorentz-Kraft aufeinander aus, wodurch der
Maskenhalter 5 parallel zu der Y-Richtung verschoben wird.
-
Während der Belichtung des Halbleitersubstrats 19
sollte der Maskenhalter 5 relativ zum Fokussiersystem 3 parallel
zu der X-Richtung über eine vergleichsweise große Strecke
und mit einer hohen Positioniergenauigkeit verschoben
werden. Um dies zu erreichen, wird der Spulenhalter 81 des
ersten Linearmotors 69 mittels des zweiten Linearmotors 71
parallel zu der X-Richtung verschoben, wobei eine gewünschte
Verschiebung des Maskenhalters 5 annähernd durch den zweiten
Linearmotor 71 erreicht wird und der Maskenhalter 5 durch
eine geeignete Lorentz-Kraft der X-Motoren 115, 117, 119,
121 des ersten Linearmotors 69 relativ zu dem beweglichen
Teil 77 des zweiten Linearmotors 71 mitbewegt wird. Die
gewünschte Verschiebung des Maskenhalters 5 relativ zum
Fokussiersystem 3 wird dadurch erreicht, daß die Lorentz-
Kraft der X-Motoren 115, 117, 119, 121 während der
Verschiebung des Maskenhalters 5 mittels eines geeigneten
Lageregelungssystems gesteuert wird. Das Lageregelungssystem, das in
den Figuren nicht im Detail gezeigt ist, umfaßt zum Beispiel
ein Laserinterferometer, das für das Messen der Position des
Maskenhalters 5 relativ zum Fokussiersystem 3 üblich und an
sich bekannt ist, wodurch die gewünschte
Positioniergenauigkeit im Submikron- oder Nanometerbereich erreicht wird.
Während der Belichtung des Halbleitersubstrats 19 steuert
der erste Linearmotor 69 nicht nur die Verschiebung des
Maskenhalters 5 parallel zu der X-Richtung, sondern er
steuert auch eine Position des Maskenhalters 5 parallel zu der
Y-Richtung und einen Drehwinkel des Maskenhalters 5 um die
Rotationsachse 67. Da der Maskenhalter 5 durch den ersten
Linearmotor 69 auch parallel zu der Y-Richtung positioniert
und um die Rotationsachse 67 gedreht werden kann, hat die
Verschiebung des Maskenhalters 5 eine Parallelität relativ
zu der X-Richtung, die durch die Positioniergenauigkeit des
ersten Linearmotors 69 bestimmt wird. Abweichungen von der
Geradheit und der Parallelität der Führung 75 des zweiten
Linearmotors 71 relativ zu der X-Richtung können somit durch
Verschiebungen des Maskenhalters 5 parallel zu der
Y-Richtung kompensiert werden. Da die gewünschte Verschiebung des
Maskenhalters 5 durch den zweiten Linearmotor 71 nur
annähernd erreicht werden muß und keine besonders hohen
Anforderungen an die Parallelität der Führung 75 relativ zu der X-
Richtung gestellt werden, kann ein vergleichsweise
einfacher, herkömmlicher eindimensionaler Linearmotor als zweiter
Linearmotor 71 verwendet werden, mittels dessen der
Maskenhalter 5 über vergleichsweise große Strecken mit einer
vergleichsweise niedrigen Genauigkeit verschiebbar ist. Die
gewünschte Genauigkeit der Verschiebung des Maskenhalters 5
wird dadurch erreicht, daß der Maskenhalter 5 mittels des
ersten Linearmotors 69 über vergleichsweise kleine Strecken
relativ zum beweglichen Teil 77 des zweiten Linearmotors 71
verschoben wird. Der erste Linearmotor 69 hat
vergleichsweise kleine Abmessungen, da die Strecken, über die der
Maskenhalter 5 relativ zum beweglichen Teil 77 des zweiten
Linearmotors 71 verschoben wird, nur klein sind. Verluste durch
elektrischen Widerstand in den elektrischen Spulen des
ersten Linearmotors 69 werden dadurch minimiert.
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Wie oben angegeben, ist der stationäre Teil 73 des
zweiten Linearmotors 71 an dem Kraftrahmen 41 des
lithographischen Geräts befestigt. Dadurch wird erreicht, daß eine
durch den beweglichen Teil 77 des zweiten Linearmotors 71
auf den stationären Teil 73 ausgeübte und aus einer auf den
beweglichen Teil 77 ausgeübten Antriebskraft des zweiten
Linearmotors 71 entstehende Reaktionskraft in den
Kraftrahmen 41 übertragen wird. Da außerdem der Spulenhalter 81 des
ersten Linearmotors 69 an dem beweglichen Teil 77 des
zweiten Linearmotors 71 befestigt ist, wird eine durch den
Maskenhalter 5 auf den beweglichen Teil 77 ausgeübte und aus
einer auf den Maskenhalter 5 ausgeübten Lorentz-Kraft des
ersten Linearmotors 69 entstehende Reaktionskraft ebenfalls
über den beweglichen Teil 77 und den stationären Teil 73 des
zweiten Linearmotors 71 in den Kraftrahmen 41 übertragen.
Eine während des Betriebs durch den Maskenhalter 5 auf die
zweite Positioniervorrichtung 31 ausgeübte und aus einer
durch die zweite Positioniervorrichtung 31 auf den
Maskenhalter 5 ausgeübten Antriebskraft entstehende Reaktionskraft
wird somit ausschließlich in den Kraftrahmen 41 eingeleitet.
Die Reaktionskraft besitzt sowohl eine aus den
vergleichsweise großen Verschiebungen des zweiten Linearmotors 71
resultierende niederfrequente Komponente als auch eine aus
den durch den ersten Linearmotor 69 ausgeführten
vergleichsweise kleinen Verschiebungen, um die gewünschte
Positioniergenauigkeit zu erreichen, resultierende hochfrequente
Komponente. Da der Kraftrahmen 41 vergleichsweise steif und auf
einer soliden Basis plaziert ist, sind die durch die
niederfrequente Komponente der Reaktionskraft verursachten
mechanischen Vibrationen im Kraftrahmen 41 vernachlässigbar
klein. Die hochfrequente Komponente der Reaktionskraft
be
sitzt einen kleinen Wert, aber sie hat gewöhnlich eine
Frequenz, die mit einer charakteristischen Resonanzfrequenz
eines Rahmentyps wie des verwendeten Kraftrahmens 41
vergleichbar ist. Als Ergebnis davon verursacht die
hochfrequente Komponente der Reaktionskraft eine nicht
vernachlässigbare hochfrequente mechanische Vibration im Kraftrahmen
41. Der Kraftrahmen 41 ist dynamisch vom Maschinenrahmen 45
isoliert, d. h. mechanische Vibrationen mit einer Frequenz
oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts, zum Beispiel
10 Hz, die im Kraftrahmen 41 vorhanden sind, werden nicht in
den Maschinenrahmen 45 übertragen, da letzterer
ausschließlich über die niederfrequenten dynamischen Isolatoren 51 an
den Kraftrahmen 41 gekoppelt ist. Dadurch wird erreicht, daß
die durch die Reaktionskräfte der zweiten
Positioniervorrichtung 31 im Kraftrahmen 41 verursachten hochfrequenten
mechanischen Vibrationen, ähnlich wie die oben erwähnten
Bodenvibrationen, nicht in den Maschinenrahmen 45 übertragen
werden. Da die planen Führungen 65 des Stützglieds 57
senkrecht zu der Z-Richtung verlaufen und die durch die zweite
Positioniervorrichtung 31 auf den Maskenhalter 5 ausgeübten
Antriebskräfte ebenfalls senkrecht zu der Z-Richtung
gerichtet sind, verursachen diese Antriebskräfte selbst auch keine
mechanischen Vibrationen im Maschinenrahmen 45. Außerdem
können die im Kraftrahmen 41 vorhandenen mechanischen
Vibrationen auch nicht über den stationären Teil 73 und den
beweglichen Teil 77 des zweiten Linearmotors 71 in den
Maschinenrahmen 45 übertragen werden, da, wie aus dem Obigen
hervorgeht, der Maskenhalter 5 im wesentlichen ausschließlich
durch Lorentz-Kräfte des Magnetsystems und des elektrischen
Spulensystems des ersten Linearmotors 69 an den beweglichen
Teil 77 des zweiten Linearmotors 71 gekoppelt ist und der
Maskenhalter 5 abgesehen von den Lorentz-Kräften
physikalisch vom beweglichen Teil 77 des zweiten Linearmotors 71
entkoppelt ist. Die obige Diskussion zeigt also, daß der
Maschinenrahmen 45 im wesentlichen frei von durch die
Antriebskräfte und Reaktionskräfte der zweiten
Positioniervor
richtung 31 verursachten mechanischen Vibrationen und
Deformationen bleibt. Die Vorteile davon werden unten diskutiert.
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Wie Fig. 3 und 4 zeigen, umfaßt der Substrathalter 1
einen Block 137, auf dem sich die Trägerfläche 17 befindet,
und einen aerostatisch gestützten Fuß 139, der mit einem
aerostatischen Lager ausgestattet ist. Der Substrathalter 1
wird mittels des aerostatisch gestützten Fußes 139 über eine
obere Oberfläche 141, die sich senkrecht zu der Z-Richtung
erstreckt, eines auf der Trägerplatte 61 des
Maschinenrahmens 45 bereitgestellten Granitträgers 143 geführt und
besitzt Freiheitsgrade der Verschiebung parallel zu der X-
Richtung und parallel zu der Y-Richtung sowie einen
Freiheitsgrad der Drehung um eine Rotationsachse 145 des
Substrathalters 1, die parallel zu der Z-Richtung gerichtet
ist.
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Wie Fig. 1, 3 und 4 ferner zeigen, umfaßt die
Positioniervorrichtung 21 des Substrathalters 1 einen ersten
Linearmotor 147, einen zweiten Linearmotor 149 und einen dritten
Linearmotor 151. Der zweite Linearmotor 149 und der dritte
Linearmotor 151 der Positioniervorrichtung 21 sind von einer
mit dem zweiten Linearmotor 71 der Positioniervorrichtung 31
identischen Art. Der zweite Linearmotor 149 umfaßt einen auf
einem Arm 155, der an der zu dem Kraftrahmen 41 gehörenden
Basis 39 befestigt ist, befestigten stationären Teil 153.
Der stationäre Teil 153 umfaßt eine Führung 157, die
parallel zu der Y-Richtung verläuft und entlang der ein
beweglicher Teil 159 des zweiten Linearmotors 149 verschiebbar ist.
Ein stationärer Teil 161 des dritten Linearmotors 151 ist
auf dem beweglichen Teil 159 des zweiten Linearmotors 149
angeordnet und ist mit einer Führung 163 ausgestattet, die
parallel zu der X-Richtung verläuft und entlang der ein
beweglicher Teil 165 des dritten Linearmotors 151
verschiebbar ist. Wie in Fig. 4 sichtbar ist, umfaßt der bewegliche
Teil 165 des dritten Linearmotors 151 ein Koppelstück 167,
an dem ein Halter 169 für elektrische Spulen des ersten
Linearmotors 147 befestigt ist. Der erste Linearmotor 147
der ersten Positioniervorrichtung 21 ist wie der erste
Line
armotor 69 der zweiten Positioniervorrichtung 31 von einer
aus EP-B-0 421 527 bekannten Art. Da der erste Linearmotor
69 der zweiten Positioniervorrichtung 31 oben im Detail
beschrieben wurde, wird eine genaue Beschreibung des ersten
Linearmotors 147 der ersten Positioniervorrichtung 21 hier
weggelassen. Es reicht aus, zu erwähnen, daß der
Substrathalter 1 während des Betriebs ausschließlich durch eine
Lorentz-Kraft senkrecht zu der Z-Richtung an den beweglichen
Teil 165 des dritten Linearmotors 151 gekoppelt ist. Ein
Unterschied zwischen dem ersten Linearmotor 147 der ersten
Positioniervorrichtung 21 und dem ersten Linearmotor 69 der
zweiten Positioniervorrichtung 31 besteht jedoch darin, daß
der erste Linearmotor 147 der ersten Positioniervorrichtung
21 X-Motoren und Y-Motoren vergleichbarer Leistungsangaben
umfaßt, während der einzelne Y-Motor 123 des ersten
Linearmotors 69 der zweiten Positioniervorrichtung 31 eine
Leistungsangabe besitzt, die verglichen mit Leistungsangaben
der X-Motoren 115, 117, 119, 121 verhältnismäßig niedrig
ist. Dies bedeutet, daß der Substrathalter 1 nicht nur durch
den ersten Linearmotor 147 parallel zu der X-Richtung über
vergleichsweise große Strecken mitgenommen werden kann,
sondern auch parallel zu der Y-Richtung. Außerdem ist der
Substrathalter 1 mittels des ersten Linearmotors 147 um die
Rotationsachse 145 drehbar.
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Während der Belichtung des Halbleitersubstrats 19
sollte der Substrathalter 1 relativ zum Fokussiersystem 3
parallel zu der X-Richtung mit einer hohen Positioniergenauigkeit
verschoben werden, während der Substrathalter 1 parallel zu
der X-Richtung oder der Y-Richtung zu verschieben ist, wenn
ein nächstes Feld 35 des Halbleitersubstrats 19 für die
Belichtung in Position relativ zum Fokussiersystem 3 gebracht
wird. Um den Substrathalter 1 parallel zu der X-Richtung zu
verschieben, wird der Spulenhalter 169 des ersten
Linearmotors 147 mittels des dritten Linearmotors 151 parallel zu
der X-Richtung verschoben, wobei eine gewünschte
Verschiebung des Substrathalters 1 annähernd durch den dritten
Linearmotor 151 erreicht wird und der Substrathalter 1 durch
eine geeignete Lorentz-Kraft des ersten Linearmotors 147
relativ zum beweglichen Teil 165 des dritten Linearmotors
151 mitgenommen wird. Auf ähnliche Weise wird eine
gewünschte Verschiebung des Substrathalters 1 parallel zu der Y-
Richtung dadurch angenähert, daß der Spulenhalter 169
mittels des zweiten Linearmotors 149 parallel zu der Y-Richtung
verschoben wird, wobei der Substrathalter 1 durch eine
geeignete Lorentz-Kraft des ersten Linearmotors 147 relativ
zum beweglichen Teil 165 des dritten Linearmotors 151
mitgenommen wird. Die gewünschte Verschiebung des Substrathalters
1 parallel zu der X-Richtung oder Y-Richtung wird mittels
der Lorentz-Kraft des ersten Linearmotors 147 erreicht, der
während der Verschiebung des Substrathalters 1 mittels des
oben erwähnten Lageregelungssystems des lithographischen
Geräts gesteuert wird, mit dem eine Positioniergenauigkeit
im Submikron- oder sogar Nanometerbereich erreicht wird. Da
die gewünschte Verschiebung des Substrathalters 1 durch den
zweiten Linearmotor 149 und den dritten Linearmotor 151 nur
annähernd erreicht zu werden braucht, und folglich an die
Positioniergenauigkeit der zweiten und dritten Linearmotoren
149, 151 keine besonders hohen Anforderungen gestellt
werden, sind der zweite Linearmotor 149 und der dritte
Linearmotor 151, wie der zweite Linearmotor 71 der zweiten
Positioniervorrichtung 31, vergleichsweise einfache,
herkömmliche eindimensionale Linearmotoren, mittels derer der
Substrathalter 1 mit einer vergleichsweise niedrigen
Genauigkeit über vergleichsweise große Strecken jeweils parallel zu
der Y-Richtung und X-Richtung verschiebbar ist. Die
gewünschte Genauigkeit der Verschiebung des Substrathalters 1
wird dadurch erreicht, daß der Substrathalter 1 durch den
ersten Linearmotor 147 über vergleichsweise kleine Strecken
relativ zum beweglichen Teil 165 des dritten Linearmotors
151 verschoben wird.
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Da die Positioniervorrichtung 21 des Substrathalters 1
von einer der Positioniervorrichtung 31 des Maskenhalters 5
ähnlichen Art ist und der stationäre Teil 153 des zweiten
Linearmotors 149 der ersten Positioniervorrichtung 21 wie
der stationäre Teil 73 des zweiten Linearmotors 71 der
zweiten Positioniervorrichtung 31 an dem Kraftrahmen 41 des
lithographischen Geräts befestigt ist, wird erreicht, daß
eine während des Betriebs durch den Substrathalter 1 auf die
erste Positioniervorrichtung 21 ausgeübte und aus einer
durch die erste Positioniervorrichtung 21 auf den
Substrathalter 1 ausgeübten Antriebskraft entstehende Reaktionskraft
ausschließlich in den Kraftrahmen 41 übertragen wird. Dies
erreicht, daß sowohl die Reaktionskräfte der ersten
Positioniervorrichtung 21 als auch die Reaktionskräfte der zweiten
Positioniervorrichtung 31 mechanische Vibrationen im
Kraftrahmen 41 verursachen, die nicht in den Maschinenrahmen 45
übertragen werden. Da sich die obere Oberfläche 141 des
Granitträgers 143, über die der Substrathalter 1 geführt
wird, senkrecht zu der Z-Richtung erstreckt, verursachen
außerdem die Antriebskräfte der ersten
Positioniervorrichtung 21, die ebenfalls senkrecht zu der Z-Richtung sind,
selbst auch keine mechanischen Vibrationen im
Maschinenrahmen 45.
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Das auf der Maske 29 vorhandene Muster wird auf das
Halbleitersubstrat 19 mit dieser Genauigkeit abgebildet, da
die Maske 29 und das Halbleitersubstrat 19 während der
Belichtung des Halbleitersubstrats 19 jeweils mittels der
zweiten Positioniervorrichtung 31 und der ersten
Positioniervorrichtung 21 beide mit der Genauigkeit relativ zum
Fokussiersystem 3 parallel zu der X-Richtung verschiebbar
sind und da die Maske 29 und das Halbleitersubstrat 19
zusätzlich mit der Genauigkeit parallel zu der Y-Richtung
positioniert und um die jeweiligen Rotationsachsen 67, 145
gedreht werden können. Die Genauigkeit, mit der das Muster
auf das Halbleitersubstrat 19 abgebildet wird, ist sogar
besser als die Positioniergenauigkeit der
Positioniervorrichtungen 21, 31, da der Maskenhalter 5 nicht nur parallel
zu der X-Richtung verschiebbar ist, sondern auch parallel zu
der Y-Richtung verschiebbar und um die Rotationsachse 67
drehbar ist. Eine Verschiebung der Maske 29 relativ zum
Fokussiersystem 3 führt in der Tat zu einer Verschiebung des
Musterabbilds auf dem Halbleitersubstrat 19, die gleich
einem Quotienten aus der Verschiebung der Maske 29 und dem
optischen Verkleinerungsfaktor des Fokussiersystems 3 ist.
Das Muster der Maske 29 kann somit mit einer Genauigkeit auf
dem Halbleitersubstrat 19 abgebildet werden, die gleich
einem Quotienten aus der Positioniergenauigkeit der zweiten
Positioniervorrichtung 31 und dem Verkleinerungsfaktor des
Fokussiersystems 3 ist.
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Fig. 7 und 8 zeigen einen der drei dynamischen
Isolatoren 51 im Querschnitt. Der gezeigte dynamische Isolator 51
umfaßt eine Befestigungsplatte 171, an der der auf dem
dynamischen Isolator 51 sitzende Eckteil 49 der Hauptplatte 47
des Maschinenrahmens 45 befestigt ist. Der dynamische
Isolator 51 umfaßt ferner ein Gehäuse 173, das auf der Basis 39
des Kraftrahmens 41 befestigt ist. Die Befestigungsplatte
171 ist über eine parallel zu der Z-Richtung gerichtete
Koppelstange 175 mit einer Zwischenplatte 177 verbunden, die
mittels dreier paralleler Spannstangen 179 in einem
zylindrischen Rohr 181 gehalten wird. In Fig. 7 ist nur eine
Spannstange 179 sichtbar, während in Fig. 8 alle drei
Spannstangen 179 sichtbar sind. Das zylindrische Rohr 181 ist
konzentrisch in einer zylindrischen Kammer 183 des Gehäuses
173 positioniert. Ein zwischen dem zylindrischen Rohr 181
und der zylindrischen Kammer 183 vorhandener Raum 185 bildet
einen Teil einer pneumatischen Feder 187 und wird durch ein
Speiseventil 189 mit komprimierter Luft gefüllt. Der Raum
185 ist mittels einer ringförmigen flexiblen Gummimembran
191, die zwischen einem ersten Teil 193 und einem zweiten
Teil 195 des zylindrischen Rohrs 181 und zwischen einem
ersten Teil 197 und einem zweiten Teil 199 des Gehäuses 173
befestigt ist, abgedichtet. Der Maschinenrahmen 45 und die
Komponenten des durch den Maschinenrahmen 45 getragenen
lithographischen Geräts werden somit in einer Richtung
parallel zu der Z-Richtung durch die komprimierte Luft in den
Räumen 185 der drei dynamischen Isolatoren 51 getragen,
wobei das zylindrische Rohr 181 und folglich auch der
Maschinenrahmen 45 als Ergebnis der Flexibilität der Membran
191 eine gewisse Bewegungsfreiheit relativ zu der
zylindrischen Kammer 183 haben. Die pneumatische Feder 187 hat eine
derartige Steifheit, daß ein durch die pneumatischen Federn
187 der drei dynamischen Isolatoren 51 und durch den
Maschinenrahmen 45 und die durch den Maschinenrahmen 45 getragenen
Komponenten des lithographischen Geräts gebildetes Masse-
Feder-System eine vergleichsweise niedrige Resonanzfrequenz,
zum Beispiel 3 Hz, aufweist. Der Maschinenrahmen 45 wird
dadurch, was mechanische Vibrationen mit einer Frequenz
oberhalb eines gewissen Schwellenwerts wie zum Beispiel den
früher erwähnten 10 Hz anbelangt, dynamisch vom Kraftrahmen
41 isoliert. Wie Fig. 7 zeigt, ist der Raum 185 über einen
engen Durchgang 201 mit einer Seitenkammer 203 der
pneumatischen Feder 187 verbunden. Der enge Durchgang 201 wirkt als
ein Dämpfer, mittels dessen periodische Bewegungen des
zylindrischen Rohrs 181 relativ zu der zylindrischen Kammer
183 gedämpft werden.
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Wie Fig. 7 und 8 ferner zeigen, umfaßt jeder dynamische
Isolator 51 ein Kraftstellglied 205, das mit dem dynamischen
Isolator 51 integriert ist. Das Kraftstellglied 205 umfaßt
einen Halter 207 für eine elektrische Spule, der an einer
Innenwand 209 des Gehäuses 173 befestigt ist. Wie Fig. 7
zeigt, umfaßt der Spulenhalter 207 eine elektrische Spule
211, die sich senkrecht zu der Z-Richtung erstreckt und in
der Figur durch eine Strichlinie angegeben ist. Der
Spulenhalter 207 ist zwischen zwei magnetischen Jochen 213 und 215
angeordnet, die an der Befestigungsplatte 171 angebracht
sind. Außerdem ist ein Paar von Permanentmagneten (217,
219), (221, 223) an jedem Joch 213, 215 befestigt, wobei die
Magnete (217, 219), (221, 223) eines Paars in
unterschiedlichen Richtungen, jedesmal senkrecht zu der Ebene der
elektrischen Spule 211 magnetisiert sind. Wird ein elektrischer
Strom durch die Spule 211 geleitet, üben die Spule 211 und
die Magnete (217, 219, 221, 223) eine parallel zu der Z-
Richtung gerichtete Lorentz-Kraft aufeinander aus. Der Wert
der Lorentz-Kraft wird durch eine elektrische Steuerung des
lithographischen Geräts (nicht gezeigt) auf eine Weise
gesteuert, die unten genauer erklärt wird.
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Die mit den dynamischen Isolatoren 51 integrierten
Kraftstellglieder 205 bilden ein Kraftstellgliedsystem, das
in Fig. 9 schematisch dargestellt ist. Fig. 9 zeigt ferner
schematisch sowohl den Maschinenrahmen 45 sowie den
Substrathalter 1 und den Maskenhalter 5, die relativ zum
Maschinenrahmen 45 verschiebbar sind, als auch die Basis 39
und die drei dynamischen Isolatoren 51. Fig. 9 zeigt ferner
einen Bezugspunkt P des Maschinenrahmens 45, relativ zu dem
ein Schwerpunkt GS des Substrathalters 1 eine X-Position XS
und eine Y-Position YS hat, und ein Schwerpunkt GM des
Maskenhalters 5 eine X-Position XM und eine Y-Position YM hat.
Es wird angemerkt, daß die Schwerpunkte GS und GM jeweils
den Schwerpunkt der gesamten verschiebbaren Masse des
Substrathalters 1 mit dem Halbleitersubstrat 19 und der des
Maskenhalters 5 mit der Maske 29 bezeichnen. Wie Fig. 9
ferner zeigt, haben die Lorentz-Kräfte FL,1, FL,2 und FL,3
der drei Kraftstellglieder 205 Angriffspunkte auf dem
Maschinenrahmen 45 mit einer X-Position XF,1, XF,2 und XF,3
und einer Y-Position YF,1 YF,2 und YF,3 relativ zum
Bezugspunkt P. Da der Maschinenrahmen 45 den Substrathalter 1 und
den Maskenhalter 5 parallel zu der vertikalen Z-Richtung
stützt, üben der Substrathalter 1 und der Maskenhalter 5
jeweils eine Stützkraft FS und eine Stützkraft FM mit einem
Wert, der einem Wert einer auf den Substrathalter 1 und den
Maskenhalter 5 wirkenden Schwerkraft entspricht, auf den
Maschinenrahmen 45 aus. Die Stützkräfte FS und FM haben
Angriffspunkte relativ zum Maschinenrahmen 45 mit einer X-
Position und einer Y-Position, die jeweils der X-Position
und Y-Position der Schwerpunkte GS und GM des
Substrathalters 1 und des Maskenhalters 5 entsprechen. Falls der
Substrathalter 1 und der Maskenhalter 5 während der Belichtung
des Halbleitersubstrats 19 relativ zum Maschinenrahmen 45
verschoben werden, werden die Angriffspunkte der Stützkräfte
FS und FM des Substrathalters 1 und des Maskenhalters 5
ebenfalls relativ zum Maschinenrahmen 45 verschoben. Die
elektrische Steuerung des lithographischen Geräts steuert
den Wert der Lorentz-Kräfte FL,1, FL,2 und FL,3 so, daß eine
Summe mechanischer Momente der Lorentz-Kräfte FL,1, FL,2 und
FL,3 um den Bezugspunkt P des Maschinenrahmens 45 jeweils
einen Wert, der gleich einem Wert und eine Richtung, die
entgegengesetzt einer Richtung einer Summe mechanischer
Momente der Stützkräfte FS und FM des Substrathalters 1 und
des Maskenhalters 5 um den Bezugspunkt P ist, hat:
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FL,1 + FL,2 + FL,3 = FS + FM
-
FL,1*XF,1 + FL,2*XF,2 + FL,3*XF,3 = FS*XS + FM*XM
-
FL,1*YF,1 + FL,2*YF,2 + FL,3*YF,3 = FS*YS + FM*YM
-
Die Steuerung, die die Lorentz-Kräfte FL,1, FL,2 und FL,3
steuert, umfaßt zum Beispiel eine mitgekoppelte
Regelschleife, die als solche üblich und bekannt ist, wo die Steuerung
Information über die Positionen XS, YS des Substrathalters 1
und die Positionen XM, YM des Maskenhalters 5 von einer
elektrischen Steuereinheit (nicht gezeigt) des
lithographischen Geräts, die den Substrathalter 1 und den Maskenhalter
5 steuert, erhält, wobei die erhaltene Information mit den
gewünschten Positionen des Substrathalters 1 und des
Maskenhalters 5 zusammenhängt. Die Steuerung kann alternativ mit
einer rückgekoppelten Regelschleife, die als solche üblich
und bekannt ist, ausgestattet sein, wo die Steuerung
Information über die Positionen XS, YS des Substrathalters 1 und
die Positionen XM, YM des Maskenhalters 5 von dem
Lageregelungssystem des lithographischen Geräts erhält, wobei die
erhaltene Information mit den gemessenen Positionen des
Substrathalters 1 und des Maskenhalters 5 zusammenhängt. Die
Steuerung kann alternativ eine Kombination der
mitgekoppelten und rückgekoppelten Regelschleifen umfassen. Die
Lorentz-Kräfte FL,1, FL,2 und FL,3 des
Kraftstellgliedsystems bilden somit eine Kompensationskraft, mittels derer
Verschiebungen Schwerpunkte GS und GM des Substrathalters 1
und des Maskenhalters 5 relativ zum Maschinenrahmen 45
kompensiert werden. Da die Summe der mechanischen Momente der
Lorentz-Kräfte FL,1, FL,2 und FL,3 und der Stützkräfte FS
und FM um den Bezugspunkt P des Maschinenrahmens 45
konstanten Wert und konstante Richtung aufweist, besitzen der
Substrathalter 1 und der Maskenhalter 5 jeweils einen
sogenannten virtuellen Schwerpunkt, der eine im wesentlichen
konstante Position relativ zum Maschinenrahmen 45 hat. Dadurch
wird erreicht, daß der Maschinenrahmen 45 die Verschiebungen
der tatsächlichen Schwerpunkte GS und GM des Substrathalters
1 und des Maskenhalters 5 während der Belichtung des
Halbleitersubstrats 19 nicht spürt. Ohne das obige
Kraftstellgliedsystem würde eine Verschiebung des Substrathalters 1
oder des Maskenhalters 5 zu einer unkompensierten Änderung
des mechanischen Moments der Stützkräfte FS und FM um den
Bezugspunkt P führen, als Ergebnis wovon der Maschinenrahmen
45 eine niederfrequente Schüttelbewegung auf den dynamischen
Isolatoren 51 ausführen würde, oder es könnten elastische
Deformationen oder mechanische Vibrationen im
Maschinenrahmen 45 entstehen.
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Die Tatsache, daß die drei Kraftstellglieder 205 mit
den drei dynamischen Isolatoren 51 integriert sind, führt zu
einem kompakten und einfachen Aufbau des
Kraftstellgliedsystems und des lithographischen Geräts. Die Dreiecksanordnung
der dynamischen Isolatoren 51 erreicht zusätzlich einen
besonders stabilen Betrieb des Kraftstellgliedsystems. Da
die Kompensationskraft des Kraftstellgliedsystems
ausschließlich eine Lorentz-Kraft umfaßt, werden in der Basis
39 und dem Kraftrahmen 41 vorhandene mechanische Vibrationen
nicht über die Kraftstellglieder 205 auf den Maschinenrahmen
45 übertragen.
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Die oben diskutierten Maßnahmen, d. h. die direkte
Einleitung der Reaktionskräfte der Positioniervorrichtungen 21,
31 ausschließlich in den Kraftrahmen 41, das direkte Koppeln
des Substrathalters 1 und des Maskenhalters 5 an den
Kraftrahmen 41 ausschließlich mittels einer Lorentz-Kraft und die
Kompensationskraft der Kraftstellglieder 205 haben das
Ergebnis, daß der Maschinenrahmen 45 nur eine Stützfunktion
hat. Auf den Maschinenrahmen 45 wirken im wesentlichen keine
Kräfte, die sich in Wert oder Richtung ändern. Eine Ausnahme
bilden zum Beispiel die während Verschiebungen des
Substrathalters 1 und des Maskenhalters 5 von den aerostatischen
Lagern des Substrathalters 1 und des Maskenhalters 5 jeweils
auf die obere Oberfläche 141 der Granitstütze 143 und die
planen Führungen 65 des Stützglieds 57 ausgeübten
horizontalen schwimmenden Reibungskräfte. Derartige Reibungskräfte
sind jedoch verhältnismäßig klein und führen nicht zu
erkennbaren Vibrationen oder Deformationen des
Maschinenrahmens 45. Da der Maschinenrahmen 45 frei von mechanischen
Vibrationen und elastischen Deformationen bleibt, nehmen die
vom Maschinenrahmen 45 gestützten Komponenten des
lithographischen Geräts besonders genau definierte Positionen
relativ zueinander ein. Insbesondere die Tatsachen, daß die
Position des Substrathalters 1 relativ zum Fokussiersystem 3
und die Position des Maskenhalters 5 relativ zum
Fokussiersystem 3 sehr genau definiert sind, und zusätzlich, daß der
Substrathalter 1 und der Maskenhalter 5 mittels der
Positioniervorrichtungen 21, 31 relativ zum Fokussiersystem 3 sehr
genau positioniert werden können, bringen mit sich, daß das
auf der Maske 29 vorhandene Muster einer Halbleiterschaltung
auf das Halbleitersubstrat 19 mit einer Genauigkeit
abgebildet werden kann, die im Submikronbereich oder sogar im
Nanometerbereich liegt. Da der Maschinenrahmen 45 und das
Fokussiersystem 3 frei von mechanischen Vibrationen und
elastischen Deformationen bleiben, ergibt sich außerdem der
Vorteil, daß der Maschinenrahmen 45 als Bezugsrahmen für das
oben erwähnte Lageregelungssystem des Substrathalters 1 und
des Maskenhalters 5 wirken kann, wo Positionssensoren des
Lageregelungssystems, wie zum Beispiel optische Elemente und
Systeme des Laserinterferometers, direkt am Maschinenrahmen
45 angebracht werden können. Das Anbringen der
Positionesensoren direkt am Maschinenrahmen 45 führt dazu, daß die durch
die Positionssensoren relativ zum Substrathalter 1,
Fokussiersystem 3 und Maskenhalter 5 eingenommene Position nicht
durch mechanische Vibrationen und Deformationen beeinflußt
wird, so daß eine besonders zuverlässige und genaue Messung
der Positionen des Substrathalters 1 und des Maskenhalters 5
relativ zum Fokussiersystem 3 erhalten wird. Da außerdem der
Maskenhalter 5 nicht nur parallel zu der X-Richtung
positioniert werden kann, sondern auch parallel zu der Y-Richtung
positioniert und um die Rotationsachse 67 gedreht werden
kann, wodurch eine besonders hohe Genauigkeit der Abbildung
des Musters der Maske 29 auf das Halbleitersubstrat 19
erreicht wird, können, wie oben angegeben, mittels des
lithographischen Geräts gemäß der Erfindung Halbleitersubstrate
mit Detailabmessungen im Submikrometerbereich hergestellt
werden.
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Das lithographische Gerät gemäß der Erfindung wie oben
beschrieben wird zum Belichten von Halbleitersubstraten bei
der Herstellung integrierter elektronischer
Halbleiterschaltungen verwendet. Es wird angemerkt, daß ein solches
lithographisches Gerät alternativ für die Herstellung anderer
Produkte mit Detailabmessungen im Submikrometerbereich
verwendet werden kann, wo Maskenmuster mittels des
lithographischen Geräts auf ein Substrat abgebildet werden. In diesem
Zusammenhang seien sowohl Strukturen integrierter optischer
Systeme oder Leitungs- und Detektionsmuster von
Datenspeichern auf der Basis magnetischer Domänen als auch Strukturen
von Flüssigkristallanzeigemustern erwähnt.
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Die erste Positioniervorrichtung 21 des beschriebenen
lithographischen Geräts umfaßt eine Antriebseinheit mit
einem ersten Linearmotor, der ausschließlich eine Lorentz-
Kraft liefert, und einem herkömmlichen zweiten und dritten
Linearmotor, während die zweite Positioniervorrichtung 31
des beschriebenen lithographischen Geräts eine
Antriebseinheit mit einem ersten Linearmotor, der ausschließlich eine
Lorentz-Kraft liefert, und einem einzelnen herkömmlichen
zweiten Linearmotor umfaßt. Es wird angemerkt, daß die
Erfindung auch lithographische Geräte mit
Positioniervorrichtungen für den Substrathalter und den Maskenhalter betrifft,
die mit einer unterschiedlichen Antriebseinheit ausgestattet
sind. Ein Beispiel dafür ist eine Antriebseinheit wie für
den Antrieb des Substrathalters im lithographischen Gerät
von EP-A-0 498 496 verwendet.
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Das beschriebene lithographische Gerät umfaßt einen
Maschinenrahmen 45, der den Substrathalter 1, das
Fokussiersystem 3 und den Maskenhalter S trägt, und einen Kraftrahmen
41, in den die Reaktionskräfte der Positioniervorrichtungen
21, 31 übertragen werden. Der Maschinenrahmen 45 ist von
einer zum Kraftrahmen 41 gehörenden Basis 39 dynamisch
isoliert. Ferner wird angemerkt, daß die Erfindung auch
lithographische Geräte betrifft, die nur einen derartigen
Maschinenrahmen und eine derartige Basis umfassen und worin die
Reaktionskräfte der Positioniervorrichtungen des
Substrathalters und des Maskenhalters in den Maschinenrahmen
übertragen werden. Ein derartiger Maschinenrahmen wird zum
Beispiel in dem aus EP-A-0 498 496 bekannten lithographischen
Gerät verwendet.
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Es wird abschließend angemerkt, daß die Erfindung auch
lithographische Geräte abdeckt, die nicht mit einem
Kraftstellgliedsystem wie oben beschrieben ausgestattet sind,
oder ein Kraftstellgliedsystem zum Liefern einer
Kompensationskraft aufweisen, mit der ausschließlich Verschiebungen
des Schwerpunkts des Maskenhalters kompensiert werden
können. Ein derartiges Kraftstellgliedsystem ist zum Beispiel
vorstellbar, falls das Fokussiersystem des lithographischen
Geräts einen vergleichsweise großen optischen
Verkleinerungsfaktor aufweist, so daß die Verschiebungen des
Schwerpunkts des Substrathalters relativ zu den Verschiebungen des
Schwerpunkts des Maskenhalters vergleichsweise klein sind,
und die Verschiebungen des Schwerpunkts des Substrathalters
vergleichsweise kleine mechanische Vibrationen im
Maschinenrahmen verursachen.