DE69732516T2

DE69732516T2 - Halbleiterscheibenträgervorrichtung mit einem beweglichen Interferometer

Info

Publication number: DE69732516T2
Application number: DE69732516T
Authority: DE
Inventors: Justin Trumbull Kreuzer
Original assignee: ASML Holding NV
Current assignee: ASML Holding NV
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2017-12-13
Also published as: CA2224925A1; EP0851303A2; KR100519942B1; JPH10261694A; US5757160A; KR19980064272A; DE69732516D1; EP0851303A3; EP0851303B1

Description

SACHGEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf die Fotolithografie, wie sie bei der Halbleiterherstellung verwendet wird, und insbesondere auf einen Wafertisch mit einer genauen Positionierung und Ausrichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen und Flachbildschirmanzeigen wird oftmals eine Fotolithografie oder eine Mikrolithografie verwendet. Ein Substrat oder ein Wafertisch, auf dem ein Halbleiterwafer oder ein anderes Substrat platziert wird, wird dazu verwendet, den Wafer während einer Belichtung bzw. Bestrahlung auszurichten. Ein Wafertisch, der zum Ausrichten und Positionieren eines Wafers verwendet wird, ist in dem US-Patent Nr. 4,952,858 mit dem Titel „Microlithographic Apparatus", herausgegeben am 28. August 1990 für Daniel N. Galburt, offenbart. Darin ist ein elektromagnetisches Ausrichtungsgerät offenbart, das einen monolithischen Tisch, einen Untertisch und eine isolierte Referenzstruktur besitzt. Ein anderer Wafertisch ist in dem US-Patent Nr. 5,285,142 mit dem Titel „Wafer Stage With Reference Surface", herausgegeben am 8. Februar 1994 für Daniel N. Galburt und Jeffrey O'Connor, offenbart. Darin offenbart ist ein elektromagnetischer Untertisch und ein elektromagnetischer, monolithischer Tisch, gekoppelt so, dass einer dem anderen folgt, und mit einer einzelnen Referenzoberfläche, die sich über den gesamten Bereich einer Bewegung des monolithischen Tischs erstreckt. Zusätzlich sind dort Interferometer-Umlenkspiegel offenbart, die auf dem Wafertisch platziert sind. Interferometer-Umlenkspiegel werden in einem Interferometer-Ausrichtungssystem zum genauen Positionieren und Ausrichten eines Wafertischs verwendet. Die Interferometer-Umlenkspiegel sind immer auf dem Wafertisch platziert worden, wobei die Interferometer außerhalb des Wafertischs platziert sind. Während dies für die meisten fotolithografischen Vorgänge akzeptierbar gewesen ist, ist, wenn die Wafergröße größer wird und die Strukturgröße der Schaltungselemente kleiner wird, ein Erfordernis vorhanden, die Struktur von Wafertischen zu verbessern, um eine Positionierung und Ausrichtung des Wafers zu verbessern. Die Umlenkspiegel in einem Interferometer-System müssen stabil sein, und sie sind deshalb gewöhnlich groß und schwer. Aufgrund der Vergrößerung der Wafergröße muss der Wafertisch größere Wege laufen. Dies führt zu großen, schweren Interferometer-Umlenkspiegeln, die auf dem Wafertisch platziert werden. Als eine Folge ist es schwierig, schnell und genau den Wafertisch zu bewegen. Zusätzlich sind die Spiegel, die auf dem Wafertisch montiert werden, für eine Drehung des Wafertischs empfindlich, was zu Fehlern führt, die eingeführt werden, oftmals bezeichnet als Cosinus-Fehler. Zusätzlich tritt, wenn der Wafertisch gedreht wird, ein optischer Signalverlust auf, der die Bewegung und die Drehung des Tischs begrenzt und eine größere, leistungsstärkere Laserbeleuchtungsquelle erfordert, die in Verbindung mit dem Interferometer verwendet wird. Dementsprechend ist ein Bedarf nach einer Verbesserung der herkömmlichen Wafertischstruktur vorhanden, um Positionierungs- und Ausrichtungsgenauigkeiten zu verbessern, ebenso wie das Gewicht und die Leistung, erforderlich in herkömmlichen Wafertischen, zu verringern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Wafertisch gerichtet, der eine Mehrzahl von Interferometern, die darauf platziert sind, besitzt. Die Interferometer bewegen sich mit dem Wafertisch. Zwei stationäre, orthogonale Umlenk-Interferometerspiegel sind angrenzend an den Wafertisch platziert und werden in Verbindung mit den Interferometern, platziert auf dem Wafertisch, dazu verwendet, genaue Ausrichtungs- und Positionierungsinformationen zu erhalten. In einer Ausführungsform ist der Wafertisch vertikal montiert und ein Laserstrahl wird unter Verwendung eines Pentaprismas gefaltet und zu der Mehrzahl der Interferometer auf dem Wafertisch über eine Mehrzahl von Strahlteilern und Faltungsspiegeln gerichtet.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Fehler beim Positionieren und Ausrichten eines Wafertischs zu verringern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Größe und das Gewicht eines Wafertischs zu verringern oder den Verschiebeweg eines Wafertischs zu vergrößern, ohne die Größe oder das Gewicht des Wafertischs zu vergrößern.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass eine Laserbeleuchtungsquelle mit geringer Leistung verwendet werden kann.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass sie toleranter im Hinblick auf eine Drehung oder Verdrillung des Wafertischs ist.
Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass Interferometer auf dem sich bewegenden Wafertisch platziert sind.
Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass die Umlenkspiegel des stationären Interferometers außerhalb des sich bewegenden Wafertischs angeordnet sind.
Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass ein geeignetes System aus Spiegeln, wie beispielsweise ein Pentaprisma, verwendet wird, um einen Strahl orthogonal zu den stationären Umlenkspiegeln unabhängig einer bestimmten Verdrillung oder Drehung der Substratebene des Wafertischs beizubehalten.
Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale werden unter Berücksichtigung der nachfolgenden, detaillierteren Beschreibung ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt schematisch die vorliegende Erfindung dar.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 stellt schematisch die vorliegende Erfindung dar. Ein Wafertisch 10 besitzt einen Wafer 12, der darauf platziert ist. Der Wafertisch 10 besitzt ein rechtsseitiges (X, Y, Z) kartesisches Koordinatensystem 11, das über dem Wafer 12 zentriert ist. Auch sind auf dem Wafertisch 10 vier Interferometer 14 und 16 vom Lasermesstyp, positioniert entlang der X-Achse und der Y-Achse, jeweils, der Kanten des Wafertischs 10, vorhanden. Licht von den Interferometern 14 und 16 läuft zu zwei orthogonalen Referenzspiegeln 30 und 32. Licht von den Interferometern 14 läuft in der Y-Richtung zu dem stationären Umlenkspiegel 30, angeordnet mit seiner Fläche parallel zu der X-Z-Ebene. Licht von den Interferometern 16 läuft in der X-Richtung zu einem zweiten, stationären Umlenkspiegel 32, angeordnet mit seiner Fläche parallel zu der X-Z-Ebene. Der Ausdruck Licht, wie er in diesen Unterlagen verwendet wird, bedeutet eine Bezugnahme auf elektromagnetische Strahlung irgendeiner Wellenlänge, und nicht nur auf Licht in dem sichtbaren Spektrum.
In dem einfachsten Aufbau sind drei Interferometer vom Typ eines ebenen Spiegels mit einzelner Achse, die Ecken-Würfel einsetzen, die drei der vier Interferometer-Positionen belegen, vorhanden. Wenn jeder Interferometer mit ebenem Spiegel beleuchtet wird, besitzt er eine metrologische Achse in der Richtung der Beleuchtung, die normal zu dem zugeordneten Referenzspiegel eingestellt sein sollte. Wie in 1 dargestellt ist, kann es erwünscht sein, einen vierten Interferometer desselben Typs hinzuzufügen, um nominal redundante Informationen in Bezug auf eine Fehlerkorrektur und andere Zwecke zu erhalten. In dieser Anordnung sind die vier Interferometer-Laserstrahlen in einer Ebene ausgerichtet, die nominal parallel zu der Waferebene liegt. Alle Ausrichtungsinformationen, die durch die Laser-Messeinrichtungen oder die interferometer 14, 16 geliefert werden, werden zu einer Ebene parallel zu der Waferebene in Bezug gesetzt. Mit den kritischen Überlegungs-Ausrichtungs-Anforderungen der Mikrolithografie ist es notwendig, eine kleine Bewegungssteuerung und -Ausrichtung des Wafers in sechs Freiheitsgraden vorzusehen, drei in der Waferebene und drei senkrecht zu der Waferebene. Der Wafertisch 10 ist frei, um sich in relativ großen Wegen zu bewegen, mehr als ein Waferdurchmesser, und zwar in den In-Ebene- oder X-Y-Richtungen, so lange wie die Interferometer-Laserstrahlen auf die Referenzspiegel 30 und 32 fallen, und eine Drehung um die Z-Achse ist typischerweise auf weniger als ungefähr einige Milliradian beschränkt. Für die anderen drei Freiheitsgrade lassen Systembeschränkungen nur sehr kleine Bewegungen zu.
Der vorstehende Aufbau liefert Informationen, die dazu benötigt werden, die drei In-Ebene-Freiheitsgrade zu steuern. Alternative Einrichtungen, die nicht notwendig optisch sein müssen, müssen vorgesehen werden, um Steuerinformationen für die anderen drei Freiheitsgrade zu liefern. Die Flächen der zwei Referenzspiegel 30 und 32 definieren fünf Freiheitsgrade. Fünf Interferometer vom Typ mit ebenem Spiegel können auf dem Wafertisch 10 angeordnet werden und können zu den Referenzspiegeln 30 und 32 gerichtet sein, um nützliche Informationen für diese fünf Freiheitsgrade zu liefern. in einer passenden Anordnung umfassen die fünf Interferometer die zwei Interferometer 16 und einen der Interferometer 14, zum Beispiel den am weitesten rechts liegenden, mit der Hinzufügung von zwei weiteren Interferometern, die nicht dargestellt sind. Die zwei zusätzlichen Interferometer können mit einem unter dem ausgewählten, am weitesten rechts liegenden Interferometer 14 und mit dem anderen, angeordnet unter irgendeinem der Interferometer 16, platziert sein. Die zwei zusätzlichen Interferometer, die nicht dargestellt sind, sind deshalb in der negativen Z-Richtung, in die Seite hinein, in Bezug auf die Interferometer 14 und 16 versetzt. Spiegel 30 und 32 würden in derselben, negativen Z-Richtung breiter gemacht werden, um zusätzliche Interferometer-Laserstrahlen aufzunehmen. Typischerweise würde die Messachse der drei Interferometer in einer Ebene parallel zu dem Wafer liegen. Die Messachse der zwei anderen Interferometer würde in einer Ebene parallel versetzt entlang der Z-Achse liegen. Der verbleibende, erforderliche sechste Freiheitsgrad, die Lage der Z-Achse, erfordert eine zusätzliche Referenzstruktur. Zwei Formen einer solchen Referenzstruktur, die von besonderem Interesse sind, sind beide Strukturen parallel zu der Waferebene. Eine Struktur, die nicht dargestellt ist, angeordnet oberhalb der Oberfläche des Wafers 12, könnte einen oder drei Sensoren) halten, der (die) den Abstand zu dem Wafer misst (messen), um dadurch Z- oder alle drei außerhalb der Ebene liegenden Informationen zu liefern. Alternativ könnte die Struktur ein Spiegel sein, dessen Fläche parallel zu der X-Y-Ebene liegt. Der Spiegel der Referenzstruktur bildet eine flache Referenzoberfläche parallel zu der Ebene, die durch den Wafer 10 definiert ist. Die Z-Information oder alle Metrology-Informationen für außerhalb der Ebene könnten mit einem oder drei Sensoren) gemessen werden, umfassend Interferometer, und zwar auf dem Wafertisch.
Alle Referenzelemente müssen mechanisch stabil in Bezug zueinander und dem Fotolithografie-Bild, das gedruckt werden soll, sein.
Die Interferometer-Metrologie-Achsen sollten so weit wie möglich voneinander beabstandet sein – typischerweise in der Größenordnung eines Waferdurchmessers. Es ist möglich, mehrere Interferometer mit einer einzelnen Achse gegen geeignet ausgewählte Mehr-Achsen-Interferometer zu ersetzen.
Die Hewlett-Packard Company, Test and Measurement Organisation, stellt eine umfangreiche Reihe von Lasermesskomponenten dar, die in Verbindung mit dieser Erfindung nützlich sind. Diese Komponenten gehören zu deren kommerzieller Produktlinie, die als „Laser interferometer positioning systems" in deren derzeitigen Katalog von 1996 aufgelistet sind. Katalogkomponenten, die für diese Erfindung relevant sind, umfassen: Laserköpfe; Strahlführungsoptiken; Ein-, Zwei- und Drei-Achsen- Interferometer; mit Faseroptik versorgte Detektoren; und zugeordnete Metrologie-Elektroniken.
Jeder Interferometer 14 und 16 besitzt einen Ausgang 18. Der Ausgang 18 ist mit einem Fotodetektor, der nicht dargestellt ist, über ein faseroptisches Kabel 20 gekoppelt. Das faseroptische Kabel 20 kann mechanisch mit dem Interferometer gekoppelt sein oder es kann mechanisch entkoppelt sein und nur optisch in einer Art und Weise ähnlich der Optionen einer optischen Eingabezuführung gekoppelt sein, die nachfolgend beschrieben sind.
Jeder der Interferometer 14, 16 sollte so beleuchtet werden, dass die Metrologie-Achse so senkrecht wie möglich zu der Fläche des zugeordneten Spiegels 30, 32 beibehalten wird. Die Interferometer 14, 16 können als eine Gruppe mit der Beleuchtung, verteilt von einem weniger präzise positionierten, einachsigen Tisch zu Optiken auf dem Wafertisch 10 beleuchtet werden, wie dies zum Beispiel in 1 dargestellt ist. Alternativ kann die Beleuchtung jeden Interferometer 14, 16 getrennt mit den Verteilungsoptiken, die sich nicht auf dem Wafertisch 10 befinden, sondern auf einem weniger präzise positionierten Tisch, versorgen. Dieses letztere Konzept ist in 2 dargestellt.
Ein erster Pentaprisma-Strahlteiler 22 ist angrenzend an eine der Interferometer-Laser-Messeinrichtungen 16 platziert. Ein zweiter Pentaprisma-Strahlteiler 24 ist angrenzend an die andere Interferometer-Laser-Messeinrichtung 16 platziert. Ein Strahlteiler 26 ist angrenzend an den Pentaprisma-Strahlteiler 24 platziert und wird dazu verwendet, Licht zu einer zweiten Strahlfaltungseinrichtung oder einem Faltungsspiegel 28 angrenzend an eine der Interferometer-Laser-Messeinrichtungen 14 zu falten oder zu richten. Ein Laser 34 ist außerhalb des Wafertischs 10 positioniert und richtet einen Lichtstrahl 37 parallel zu der X-Achse. Ein Pentaprisma 36 ist so positioniert, um das Licht von dem Laser 34 aufzunehmen, und richtet das Licht zu dem Pentaprisma-Strahlteiler 22 auf dem Wafertisch 10. Ein Strahlteiler 38 richtet einen Teil des Lichts von dem Laser 34 zu einem Wellenlängenmonitor 40.
Das Pentaprisma 36 ist so montiert, um, in der X-Richtung, dem Lauf des Wafertischs 10 zu folgen, wie dies durch den Doppelpfeil 35 angezeigt ist. Messeinrichtungs-Laser der derzeitigen Lasertechnologie sind relativ groß und würden typischerweise auf einer stationären Plattform so montiert werden, dass dies passend ist, um die Interferometer zu beleuchten, wie dies in 1 und 2 dargestellt ist, beginnend mit dem Pentaprisma 36, sich auf einem Einzelachsentisch bewegend, der sich in der Richtung des Pfeils 35 parallel zu dem Laserlicht und normal zu dem Referenzspiegel 32 bewegt. Obwohl die Interferometer-Metrologie-Achse-Orthogonalität zu dem Referenzspiegel empfindlich für Drehungen in der Waferebene durch den Einzelachsentisch ist, kann das Pentaprisma 36 durch einen Faltungsspiegel ersetzt werden, wenn diese Drehungen klein genug sind.
Im Prinzip könnte der Laser 34 direkt an dem einachsigen Tisch befestigt sein und mit seinem Licht senkrecht zu dem Spiegel 30 ausgerichtet sein. Der Wellenlängenmonitor 40 wird dazu verwendet, den Status der Atmosphäre, wie sie den Laser 34 beeinflusst, zu überwachen und zu bestimmen.
Im Betrieb gibt der Laser 34 einen Lichtstrahl 37 ab, wobei ein Teil davon durch den Strahlteiler 38 aufgeteilt wird und zu dem Wellenlängenmonitor 40 gerichtet wird. Das meiste des Lichtstrahls 37 wird zu dem Pentaprisma 36 gerichtet, das das Licht zurück zu dem Pentaprisma-Strahlteiler 22 richtet. Der Pentaprisma-Strahlteiler 22 ermöglicht, dass ein Teil des Lichts zu dem Pentaprisma-Strahlteiler 24 fortführt. Ein Teil des Lichts wird durch den Pentaprisma-Strahlteiler 22 reflektiert und wird zu dem angrenzenden Interferometer 16 gerichtet. Einer der austretenden Strahlen wird zu der angrenzenden Interferometer-Laser-Messeinrichtung 16 gerichtet und liegt senkrecht zu dem Lichtstrahl, das in dem Pentaprisma-Strahlteiler 22 eintritt. Das Licht tritt in die Interferometer-Laser-Messeinrichtung 16 ein und wird zu dem Umlenkspiegel 32 gerichtet und von diesem reflektiert. Der Ausgang 18 wird zu einem Fotodetektor, der nicht dargestellt ist, durch ein faseroptisches Kabel 20 geführt. Von diesem Ausgang werden Informationen, wie beispielsweise über die Lage des Wafertischs 10, erhalten, von denen Positionsausrichtungs-Informationen unter Verwendung von herkömmlichen, bekannten Techniken berechnet werden. Das Licht, das in dem Pentaprisma-Strahlteiler 24 eintritt, wird ähnlich zu der angrenzenden Interferometer-Laser-Messeinrichtung 16 gerichtet. Ein Teil des Lichts wird aufgeteilt und zu dem Strahlteiler 26 gerichtet. Ein Teil des Lichts, der in den Strahlteiler 26 eintritt, wird zu der angrenzenden Interferometer-Laser-Messeinrichtung 14 gerichtet, und ein Teil des Lichts wird zu der Strahlfaltungseinrichtung oder dem Faltungsspiegel 28 gefaltet. Der Faltungsspiegel 28 faltet das Licht und richtet es zu der angrenzenden Interferometer- Laser-Messeinrichtung 14. Während vier Interferometer-Laser-Messeinrichtungen 14 und 16 dargestellt sind, sollte ersichtlich sein, dass nur drei allgemein benötigt werden. Allerdings können vier für eine Redundanz, falls erwünscht, verwendet werden.
Typischerweise kann der Laser 34 unter einem Abstand von 50 bis 150 cm von dem Pentaprisma 36 platziert sein. In einigen Anwendungen, bei denen die Größe oder die Wärme des Lasers nicht erwünscht ist, kann der Laser 34 noch weiter weg platziert werden. Das Pentaprisma 36 kann zwischen 20 bis 50 cm von dem am weitesten entfernt liegenden Lauf des Wafertischs 10 befestigt werden. Die zwei Interferometer-Laser-Messeinrichtungen 14 können unter einem Abstand von ungefähr 20 cm voneinander getrennt sein. Ähnlich können die zwei Interferometer-Laser-Messeinrichtungen 14 mit einem Abstand von ungefähr 20 cm voneinander getrennt sein. Jedes Interferometer 14 und 16 ist typischerweise 2 bis 32 cm von den Umlenkspiegeln 30 und 32, jeweils, entfernt platziert. Die vorstehenden Dimensionen sind nur als Beispiel angegeben, und andere Dimensionen können geeignet in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung sein.
Viele Vorteile werden durch die Anordnung der vorliegenden Erfindung erhalten. Durch Platzieren der Spiegel außerhalb des Wafertischs können die Spiegel größer und stabiler gemacht und genauer unter niedrigeren Kosten hergestellt werden. Zusätzlich kann der Wafertisch kleiner und von geringerem Gewicht gemacht werden. Die Drehgenauigkeit des Wafertischs wird auch durch Erhöhen der Trennung der gepaarten Interferometer ohne Erhöhen der Größe des Wafertischs, was normalerweise erforderlich werden würde, falls die Spiegel auf dem Wafertisch so befestigt werden würden, wie dies herkömmlich vorgenommen ist, verbessert. Zusätzlich ist es auch möglich, die Interferometer in oder nahe der Waferebene zu platzieren, was Fehler, wie beispielsweise Abbe-Offset-Fehler, beseitigt. Zusätzlich beeinflusst, mit dem Aufbau der vorliegenden Erfindung, der Winkel, unter dem der Eingangsstrahl in das Interferometer eintritt, nicht die Ausrichtung. Deshalb ist ein gewisser Grad einer Drehung, um die Z-Achse von ungefähr 2 Milliradian, möglich, um die Ausrichtungs- oder Positionsgenauigkeit zu beeinflussen, und zwar in Abhängigkeit von dem Typ der Interferometer-Laser-Messeinrichtung, die verwendet wird. Typischerweise besitzt der Wafertisch 10 drei Interferometer-Laser-Messeinrichtungen, platziert nahe zu der Waferebene, um drei Freiheitsgrade, die X-Translation, die Y-Translation und die Z- Drehung, zu messen. Die drei Interferometer-Laser-Messeinrichtungen sind vorzugsweise an dem Wafertisch unter Bildung eines rechtwinkligen Dreiecks befestigt, wobei die zwei kurzen Schenkel zwischen dem 90° Winkel parallel zu der jeweiligen Längsachse der Umlenkspiegel 30 und 32 liegen.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die allgemein eine Ausführungsform darstellt, die die schematische Zeichnung der 1 zeigt. Ein Wafertisch 10' besitzt eine Wafer-Einspannvorrichtung 12', die darauf platziert ist. Ein Wafer, der nicht dargestellt ist, wird auf der Wafer-Einspannvorrichtung 12' platziert. Ein Interferometer 14' ist an einer Ecke des Wafertischs 10' platziert. Ein Paar von Interferometer-Laser-Messeinrichtungen 16' ist parallel zu der Y-Achse positioniert. Dementsprechend werden, in dieser Ausführungsform, nur drei Interferometer-Laser-Messeinrichtungen 14' und 16' benötigt, um ausreichende Positionierungs- und Ausrichtungsinformationen zu erhalten. Der Wafertisch 10' besitzt typischerweise drei Freiheitsgrade in der Y-Translation, X-Translation und Z-Drehung. Zwischen dem Paar der Interferometer 16' ist der erste Strahlteiler 22', der ein Pentaprisma sein kann, und ein zweiter Strahlteiler 24', der auch ein Pentaprisma sein kann, platziert. Ein Paar von Strahlfaltungseinrichtungen oder Faltungsspiegeln 44 und 52 wird dazu verwendet, den Lichtstrahl zu einem der Interferometer 16' zu richten. Eine Strahlfaltungseinrichtung oder ein Faltungsspiegel 46 ist zu dem anderen Interferometer 16' zugeordnet und richtet den Lichtstrahl darauf. Die Strahlfaltungseinrichtung oder der Faltungsspiegel 48 und der Faltungsspiegel 50 sind zu dem Interferometer 14' zugeordnet und richten den Laserstrahl darauf. Zugeordnet zu den Interferometern 14' und 16' ist ein Arm 54, der einen Referenzspiegel 56 darauf besitzt. Der Wafertisch 10' ruht auf Luftlagern 42, wobei vorzugsweise drei in einer dreieckförmigen Anordnung verwendet werden, wobei nur zwei davon dargestellt sind. Die Luftlager 42 ruhen auf einer ebenen Oberfläche, die nicht dargestellt ist. Wenn der Wafertisch 10' vertikal positioniert ist, wird ein Gegenkraftzylinder 58 verwendet, um das Gewicht des Wafertischs 10' zu kompensieren. Der Gegenkraftzylinder 58 ist an einem Träger 60 befestigt, der mit einem Motor oder einem Linearantrieb 62 gekoppelt ist. Der Motor oder Linearantrieb 62 ermöglicht, dass der Wafertisch 10' in der X-Richtung, angezeigt durch einen Pfeil 64, bewegt werden kann. Ein stationärer Umlenkspiegel 32' ist parallel zu der Y-Achse, gebildet durch das Paar der Interferometer 16', platziert. Der Umlenkspiegel 32' besitzt eine Länge, die ausreichend ist, um den gesamten Fahrweg des Wafertischs 10' in der Y-Richtung aufzunehmen. Ein stationärer Umlenkspiegel 30' ist parallel zu der X-Achse positioniert und besitzt eine Länge, ausreichend, um den gesamten Verfahrweg des Lasertischs 10' in der X-Richtung aufzunehmen. Dementsprechend können die stationären Umlenkspiegel 30' und 32' relativ groß und stabil gemacht werden, da sie nicht auf dem Wafertisch 10' platziert sind. Auch zu dem Wafertisch 10' zugeordnet ist ein Kalibrierungsdetektor 66. Der Kalibrierungsdetektor 66 wird in bestimmten Ausrichtungs- und Positionierungsvorgängen verwendet.
Im Betrieb liefert eine Laserquelle 34' einen Lichtstrahl 37', der parallel zu der X-Achse gerichtet ist. Der Strahl tritt in ein Pentaprisma 36' ein, das den Strahl faltet und um 90° zu einem Strahlteiler 22' umlenkt, der ein Pentaprisma sein kann. Der Strahlteiler 22' richtet einen Teil des Strahls zu einem Faltungsspiegel 46 und einen anderen Teil des Strahls zu einem anderen Strahlteiler 24', der ein Pentaprisma sein kann. Der Faltungsspiegel 46 richtet den Strahl zu einem ersten Interferometer 16'. Der Strahlteiler 24' richtet einen Teil des Strahls zu einem anderen Faltungsspiegel oder einer Strahlfaltungseinrichtung 48 und einen Teil des Strahls zu einem Faltungsspiegel oder einer Strahlfaltungseinrichtung 44. Der Faltungsspiegel oder die Strahlfaltungseinrichtung 48 richtet den Strahl zu einem Faltungsspiegel oder zu einer Strahlfaltungseinrichtung 50, die den Strahl zu dem Interferometer 14' richtet. Der Strahl, aufgenommen durch die Strahlfaltungseinrichtung oder den Faltungsspiegel 44, richtet den Strahl zu einer Strahlfaltungseinrichtung oder einem Faltungsspiegel 52. Die Strahlfaltungseinrichtung oder der Faltungsspiegel 52 richtet dann den Lichtstrahl zu einer zweiten Interferometer-Laser-Messeinrichtung 16'. Die drei Interferometer-Laser-Messeinrichtungen 16' und 14' werden im Zusammenwirken mit den stationären Spiegeln 30' und 32' verwendet, um genau Positions- und Ausrichtungsinformationen über die präzise Lage des Wafertischs 10' in der X-Translation, der Y-Translation und der Z-Drehung zu erhalten. Die drei Interferometer 14' und 16' bilden vorzugsweise ein rechtwinkliges Dreieck in einer Ebene parallel zu der ebenen Oberfläche der Wafer-Einspanneinrichtung 12'. Vorzugsweise sind die Interterometer-Laser-Messeinrichtungen 14' und 16' nahe der Waferebene platziert, um dadurch Fehler, wie beispielsweise Abbe-Offset-Fehler, zu beseitigen. Zusätzlich hilft die Anordnung der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Penta-Prismen dabei, die Ausrichtung der Interferometer-Laser-Messeinrichtungen unabhängig von kleinen Drehungen oder Verdrehungen um die Z-Achse beizubehalten, und ist deshalb weniger empfindlich für eine Drehung als herkömmliche Ausrichtungssysteme, die Interferometer verwenden.
Die vorliegende Erfindung verbessert den Verfahrbereich eines Wafertischs, der eine geringere Masse oder Gewicht hat, während gleichzeitig Ausrichtungs- und Positionierungsgenauigkeiten verbessert werden und weniger empfindlich auf bestimmte Fehler sind, die durch eine Drehung eingeführt werden, oder die Interferometer von der Waferebene entfernt positioniert besitzt.
Dementsprechend verbessert die Erfindung den Stand der Technik und stellt einen Fortschritt dazu dar.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform dargestellt worden ist, wird für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang dieser Erfindung zu verlassen.

Claims

Positionier-und-Ausricht-System, das umfasst: einen Wafertisch mit einem Bewegungsbereich; ein Interferometer, das auf dem Wafertisch angeordnet ist; einen ersten stationären Spiegel, der an den Wafertisch angrenzend angeordnet ist, wobei der erste stationäre Spiegel eine Länge hat, die an den Bewegungsbereich des Wafertischs angepasst ist; und einen Umlenkspiegel, der einen Lichtstrahl zu dem Interferometer auf dem Wafertisch leitet, wobei der Wafertisch genau positioniert und ausgerichtet werden kann.
Positionier-und-Ausricht-System nach Anspruch 1, das des Weiteren umfasst: einen zweiten stationären Spiegel, der an den Wafertisch angrenzend und rechtwinklig zu dem ersten stationären Spiegel angeordnet ist, wobei der zweite stationäre Spiegel eine Länge hat, die an den Bewegungsbereich des Wafertischs angepasst ist; ein Paar Interferometer, die auf dem Wafertisch angeordnet sind; und eine Vielzahl von Strahlteilern, die den Lichtstrahl zu dem Paar Interferometer leiten, wobei das Interferometer und das Paar Interferometer so auf dem Wafertisch positioniert sind, dass sie ein rechtwinkliges Dreieck bilden.
Positionier-und-Ausricht-System nach Anspruch 2, wobei die Interferometer des Paars voneinander um wenigstens 20 cm getrennt sind.
Positionier-und-Ausricht-System nach Anspruch 2, das des Weiteren umfasst: eine Laserquelle, wobei die Laserquelle einen Lichtstrahl im Wesentlichen parallel zu dem ersten stationären Spiegel oder dem zweiten stationären Spiegel leitet; und ein Pentaprisma, das so positioniert ist, dass es den Lichtstrahl empfängt.
Positionier-und-Ausricht-System nach Anspruch 2, das des Weiteren umfasst: eine Laserquelle, wobei die Laserquelle einen Laserlichtstrahl in einer im Wesentlichen stabilen Richtung und senkrecht in Bezug auf den ersten oder den zweiten stationären Spiegel leitet; ein Pentaprisma, das so ausgerichtet ist, dass es den Laserlichtstrahl empfängt; einen Einachsen-Wafertisch, der das Pentaprisma trägt und sich parallel zu der Ausbreitungsrichtung des Laserlichtstrahls bewegen kann, während der Einachsen-Wafertisch auf der gleichen Achse geführt wird, um den Laserlichtstrahl in das Interferometer und das Paar Interferometer zu leiten; einen Satz von Umlenkspiegeln und Strahlteilern, die den Laserlichtstrahl auf das Interferometer und das Paar Interferometer verteilen, wobei der Laserlichtstrahl im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten oder dem zweiten stationären Spiegel gehalten wird, die mit jedem entsprechenden Interferometer verbunden sind.
Positionier-und-Ausricht-System nach Anspruch 2, das des Weiteren umfasst: eine Laserquelle, wobei die Laserquelle einen Laserlichtstrahl in einer im Wesentlichen stabilen Richtung in Bezug auf den ersten und den zweiten stationären Spiegel gerichtet leitet; und eine Einrichtung, die das Laserlicht in jedes entsprechende Interferometer leitet, um das Laserlicht nominell senkrecht zu dem ersten oder dem zweiten stationären Spiegel zu halten, der mit jedem entsprechenden Interferometer verbunden ist.
Positionier-und-Ausricht-System zum Einsatz in der Fotolithographie, das umfasst: einen Wafertisch; ein erstes Interferometer, das auf dem Wafertisch angeordnet ist; ein zweites Interferometer, das auf dem Wafertisch angeordnet ist, ein drittes Interferometer, das auf dem Wafertisch angeordnet ist; einen ersten stationären Umlenkspiegel, wobei der erste stationäre Spiegel eine Fläche im Wesentlichen parallel zu einer Linie hat, die zwischen dem ersten und dem zweiten Interferometer ausgebildet ist, und so positioniert ist, dass er einen Lichtstrahl von dem ersten und dem zweiten Interferometer empfängt; einen zweiten stationären Umlenkspiegel, wobei der zweite stationäre Umlenkspiegel eine Fläche im Wesentlichen senkrecht zu der Fläche des ersten stationären Umlenkspiegels hat und so positioniert ist, dass er den Lichtstrahl von dem dritten Interferometer empfängt; und eine Vielzahl von Strahlteilern, die so angeordnet sind, dass sie den Lichtstrahl zu dem ersten, dem zweiten und dem dritten Interferometer leiten.
Positionier-und-Ausricht-System nach Anspruch 7, wobei: die Vielzahl von Strahlteilern wenigstens ein Pentaprisma enthält.
Positionier-und-Ausricht-System nach Anspruch 7, das des Weiteren umfasst: ein Pentaprisma, das außerhalb des Wafertischs angeordnet und so positioniert ist, das es den Lichtstrahl auf einen der Vielzahl von Strahlteilern leitet.
Positionier-und-Ausricht-System nach Anspruch 9, wobei: das Pentaprisma sich mit dem Wafertisch nur auf einer Achse bewegt.
Positionier-und-Ausricht-System nach Anspruch 10, das des Weiteren umfasst: eine Laserquelle, wobei die Laserquelle einen Lichtstrahl im Wesentlichen parallel zu der einen Achse und auf das Pentaprisma leitet.
Positionier-und-Ausricht-System nach Anspruch 11, das des Weiteren umfasst: einen Träger, der mit dem Wafertisch gekoppelt ist, wobei der Träger sich mit dem Wafertisch auf der einen Achse bewegt und das Pentaprisma daran angebracht ist; und einen Motor, wobei der Motor den Träger entlang der einen Achse antreibt.
Positionier-und-Ausricht-System, das in der Fotolithographie zum Ausrichten und Positionieren eines Wafers eingesetzt wird und das umfasst: einen beweglichen Wafertisch, wobei der Wafertisch drei Freiheitsgrade hat; wenigstens drei Interferometer, die auf dem Wafertisch angeordnet sind und sich mit dem Wafertisch bewegen; einen ersten stationären Umlenkspiegel, der eine Längsachse hat und so positioniert ist, dass er einen Lichtstrahl von zwei der wenigstens drei Interferometer empfängt; einen zweiten stationären Umlenkspiegel, der eine Längsachse hat und so positioniert ist, dass er einen Lichtstrahl von einem der wenigstens drei Interferometer empfängt, wobei die Längsachse des zweiten stationären Umlenkspiegels senkrecht zu der Längsachse des ersten stationären Umlenkspiegels ist; eine Gegenkrafteinrichtung, die den Wafertisch trägt; einen Träger, der an der Gegenkrafteinrichtung angebracht ist; ein Pentaprisma, das an dem Träger angebracht ist; einen Motor, wobei der Motor den Träger entlang einer einzelnen Achse antreibt; eine Laserquelle, die einen Lichtstrahl zu dem Pentaprisma leitet, wobei der Lichtstrahl von der Laserquelle durch das Pentaprisma umgelenkt und zu den wenigstens drei Interferometern geleitet wird, so dass ein relativ leichter Wafertisch geschaffen wird, der einen verbesserten Bewegungsbereich hat, der Toleranz gegenüber gewisser Verdrehung oder Drehung aufweist.