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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Servo-Steuerung.
Genauer gesagt, betrifft die Erfindung die Anwendung derartiger
Verfahren und Vorrichtungen in einer lithographischen Projektionsvorrichtung,
die folgendes umfasst:
- – ein Strahlungssystem zum
Liefern eines Projektionsstrahls aus Strahlung;
- – einen
beweglichen Maskentisch, der einen Maskenhalter zum Halten einer
Maske aufweist und mit Maskentisch-Positionierungsmitteln verbunden
ist;
- – einen
beweglichen Substrattisch, der einen Substrathalter zum Halten eines
Substrats aufweist und mit Substrattisch-Positionierungsmitteln
verbunden ist;
- – ein
Projektionssystem zum Abbilden eines bestrahlten Abschnitts der
Maske auf einen Zielabschnitt des Substrats.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der US-A-5 623 853 bekannt, auf welcher
der Oberbegriff von Anspruch 1 basiert.
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Lithographische
Projektionsvorrichtungen können
zum Beispiel bei der Herstellung integrierter Schaltungen (ICs)
eingesetzt werden. In so einem Fall kann die Maske (Retikel) ein
Schaltungsmuster entsprechend einer einzelnen Schicht der integrierten
Schaltung enthalten und dieses Muster kann dann auf einen Zielabschnitt
(Die) auf einem Substrat (Silizium-Wafer), das mit einer Schicht
aus lichtempfindlichem Material (Resist) überzogen worden ist, abgebildet
werden. Im allgemeinen enthält
ein einzelner Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Dies, die sukzessive
einer nach dem anderen durch das Retikel bestrahlt werden. Bei einer
Art von lithographischer Projektionsvorrichtung wird jeder Die bestrahlt,
indem das gesamte Retikelmuster in einem Schritt auf den Die aufgebracht
wird; eine derartige Vorrichtung wird im allgemeinen als Wafer-Stepper bezeichnet.
Bei einer anderen Vorrichtung – die
im allgemeinen als Step-and-Scan-Vorrichtung bezeichnet wird – wird jeder
Die bestrahlt, indem das Retikelmuster durch den Projektionsstrahl
in einer vorbestimmten Referenzrichtung (der „abtastenden" Richtung) fortschreitend
abgetastet wird, während
der Wafertisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung synchron
abgetastet wird; da das Projektionssystem im allgemeinen einen Vergrößerungsfaktor
M (im allgemei nen < 1)
aufweist, ist die Geschwindigkeit ν, bei welcher der Wafertisch
abgetastet wird, um einen Faktor M mal so groß wie diejenige, bei welcher
der Retikeltisch abgetastet wird. Bei beiden Vorrichtungsarten kann,
nachdem jeder Die auf den Wafer abgebildet worden ist, der Wafertisch
zu einer neuen Position „schreiten", um so die Abbildung
eines nachfolgenden Dies zu erlauben. Weitere Informationen hinsichtlich
lithographischer Vorrichtungen, wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise den
internationalen Patentanmeldungen WO 97/33205 und WO 96/38764 entnommen
werden.
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Bis
vor ganz kurzer Zeit enthielten Vorrichtungen dieser Art einen einzelnen
Maskentisch und einen einzelnen Substrattisch. Nun sind jedoch zunehmend
Maschinen erhältlich,
die wenigstens zwei unabhängig
voneinander bewegbare Substrattische aufweisen; siehe zum Beispiel
die in den internationalen Patentanmeldungen WO 98/28665 und WO 98/40791
beschriebene Mehrstufenvorrichtung. Das einer derartigen Mehrstufenvorrichtung
zugrunde liegende Arbeitsprinzip besagt, dass dann, während sich
ein erster Substrattisch unter dem Projektionssystem befindet, um
die Belichtung eines ersten auf dem Tisch angeordneten Substrats
zu ermöglichen, sich
ein zweiter Substrattisch zu einer Beladungsposition bewegen, ein
belichtetes Substrat ablegen, ein neues Substrat aufnehmen, einige
Anfangs-Ausrichtmessungen mit dem neuen Substrat durchführen und dann
bereit sein kann, dieses neue Substrat zur Belichtungsposition unter
dem Projektionssystem zu leiten, sobald die Belichtung des ersten
Substrats beendet ist, wodurch sich der Zyklus von selbst wiederholt;
auf diese Weise ist es möglich,
einen wesentlich erhöhten
Maschinendurchsatz zu erzielen, wodurch wiederum die Betriebskosten
für die
Maschine verbessert werden.
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Die
Projektionsstrahlung bei herkömmlichen Lithographievorrichtungen
ist im allgemeinen UV-(ultraviolettes) Licht mit einer Wellenlänge von
365nm, 248nm oder 193nm. Jedoch führt die permanente Forderung
nach kleinerer Formgebung in der Halbleiterindustrie zu einer erhöhten Nachfrage
nach neuen Strahlungsarten. Die Geräte für die nahe Zukunft umfassen
UV-Licht mit Wellenlängen
von 157nm oder 126nm sowie extremes UV-Licht (EUV) und Teilchenstrahlen
(z.B. Elektronen- oder Ionenstrahlen).
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Bei
einer lithographischen Projektionsvorrichtung ist es erforderlich,
die Position des Wafertisches und des Retikeltisches mit einem extrem
hohen Grad an Genauigkeit über
mehrere Belichtungen hindurch zu steuern. Schwingungen bei diesen
Stufen können
u.a. durch Bodenschwingungen, indirekte, durch das Steppen verursachte
Schwingungen, Luftschwingungen bzw. akustische Schwingungen hervorgerufen
werden. Derartige Schwingungen reduzieren die Bildqualität der Belichtung;
allerdings wird durch Unterbrechen des Systembetriebs, wodurch sich
die Schwingungen zwischen jeder Belichtung verflüchtigen können, der Durchsatz im allgemeinen
in unerwünschter
Weise reduziert.
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Ein
besonders wichtiges Merkmal einer lithographischen Projektionsvorrichtung
liegt in ihrer sogenannten Überlagerungspräzision.
Bei einem herkömmlichen
Projektionsverfahren wird jeder Zielabschnitt des Substrats mehreren
Belichtungen in aufeinander folgenden Bestrahlungsdurchgängen ausgesetzt.
Diese Belichtungen führen
gewöhnlich
zu gemusterten Schichten (z.B. den Schaltungsmustern in den verschiedenen
Halbleiterschichten einer integrierten Schaltung), die einander
genau überlappen müssen. Die Überlagerungspräzision bedeutet
die Genauigkeit, mit der eine derartige Überlappung wiederholbar erzielt
werden kann und befindet sich oft im Nanometerbereich. Von mehreren
Quellen stammende Schwingungen können
u.a. zu den Masken- und Substrattischen weitergeleitet werden, wo
sie einen sehr schädlichen
Effekt auf die Erzielung der erforderlichen Überlagerungsgenauigkeit ausüben können.
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Festzustellen
ist, dass es zwar relativ einfach ist, die Existenz von Schwingungen
wie im Vorstehenden beschrieben zu erfassen, es jedoch erhebliche
Arbeit erfordert, deren Quellen zu identifizieren und zu eliminieren.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, sich diesem Problem zuzuwenden und
es zu mindern. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung eine
Vorrichtung zu schaffen, wie sie im einleitenden Teil spezifiziert
ist, die reduzierte auf Schwingungen bezogene Positionsfehler aufweist.
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Diese
und weitere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden
Erfindung bei einer lithographischen Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch
1 erzielt.
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Der
hier verwendete Begriff „Leitung" bezieht sich auf
das „Versorgungskabel", das im allgemeinen wenigstens
einen der beweglichen Tische mit dem Außenrahmen (z.B. einem Metrologierahmen)
verbindet und das Artikel wie Anschlussleitungen, Signalträger, Luftschläuche (z.B.
für die
Leitung von Luft zu einem Luftlager im Tisch), Kühlschläuche etc. trägt. Der
Maskentisch und/oder der Substrattisch kann auf diese Weise mit
einem Außenrahmen
verbunden werden (unter Verwendung einer bestimmten Leitung für jeden
Tisch); folglich umfasst der Begriff „erster Tisch", wie er hier verwendet
wird, im allgemeinen sowohl den Maskentisch als auch den Substrattisch.
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In
der Erfindung vorausgehenden Experimenten haben die Erfinder Untersuchungen
mit einer lithographischen Testvorrichtung durchgeführt und sich
auf die mit dieser Vorrichtung erreichbare Überlagerungspräzision konzentriert.
Obwohl die gemessene Präzision
angesichts der momentanen Standards in der Halbleiterindustrie relativ
zufriedenstellend war, ist sie im Hinblick auf die in der nahen
Zukunft zu erwartenden Standards weniger zufriedenstellend (da die
Projektionswellenlängen
kleiner werden und die Strukturgrößen weiterhin abnehmen). Folglich
wurden Verfahren zur Verbesserung der erzielbaren Überlagerung
gesucht. Nach vielen Versuchen konnte schließlich beobachtet werden, dass
die Leitung zwischen dem Substrattisch und der Außenwelt
eine bedeutende Quelle für
Tischvibrationen war. Dieses Problem wurde zunächst in Angriff genommen, indem
eine Neukonstruktion der Leitung (andere Materialien, andere Dimensionen,
andere Formen etc.) versucht wurde, die Ergebnisse dieser Neukonstruktionen
waren jedoch eher enttäuschend. Nachdem
die Erfinder erkannt hatten, dass sie das Phänomen auf diese Weise nicht
mindern konnten, haben sie schließlich eine Alternative angewandt:
die der Messung und Kompensation anstelle der Entfernung. Dieser
Schritt führte
zur vorliegenden Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Steuern der
Position eines beweglichen Tisches in einer lithographischen Projektionsvorrichtung,
bei dem eine flexible Leitung den Tisch gemäß Anspruch 9 mit einem Rahmen
außerhalb des
Tisches verbindet.
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Die
durch die vorliegende Erfindung geschaffenen Optimalwert-Steuerung
kann eine wesentliche Verbesserung der Positionsgenauigkeit eines
beweglichen Tisches (z.B. eines Wafertisches) und insbesondere der
Wiederholbarkeit der Positionierung schaffen, indem die Auswirkungen
der durch das Vorhandensein und die Bewegung der Leitung hervorgerufenen
Vibrationen erheblich kompensiert werden konnten.
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Bei
einem Herstellungsverfahren, bei dem eine erfindungsgemäße lithographische
Projektionsvorrichtung eingesetzt wird, wird ein Muster in einer Maske
auf ein Substrat abgebildet, das wenigstens teilweise von einer
Schicht aus energieempfindlichem Material (Resist) bedeckt ist.
Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat mehreren Verfahren unterzogen
werden, wie z.B. Grundieren, Schutzlackbeschichtung und ein Softbake.
Nach der Belichtung kann das Substrat weiteren Verfahrensschritten ausgesetzt
werden, wie z.B. Post-Exposurebake (PEB), Entwicklung, Hardbake
und Messen/Inspizieren der abgebildeten Strukturen. Diese Folge
von Verfahrensschritten wird als Basis verwendet, um eine individuelle
Schicht eines Bauelements, z.B. einer integrierten Schaltung, mit
einem Muster zu versehen. Eine derart gemusterte Schicht kann dann mehreren
Verfahrensschritten wie z.B. Ätzen,
Ionenimplantation (Doping), Metallisierung, Oxydation, chemo-mechanisches
Polieren etc. ausgesetzt werden, die alle dazu dienen, eine individuelle
Schicht fertig zu stellen. Sind mehrere Schichten erforderlich, muss
die gesamte Prozedur, oder eine Variante davon, für jede neue
Schicht wiederholt werden. Schließlich befindet sich eine Gruppe
von Bauelementen auf dem Substrat (Wafer). Diese Elemente werden dann
durch ein Verfahren wie z.B. Teilen oder Sägen voneinander getrennt, wonach
die einzelnen Elemente auf einen Träger montiert, an Pins angeschlossen
werden können,
etc.. Weitere Informationen hinsichtlich derartiger Verfahrensschritte
können zum
Beispiel dem Buch „Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Ausgabe, von
Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4
entnommen werden.
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Obwohl
in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden
kann, sollte klar sein, dass eine derartige Vorrichtung viele weitere
Anwendungsmöglichkeiten
hat. Sie kann zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten
optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher,
Flüssigkristall-Anzeigetafeln, Dünnschicht-Magnetköpfen und
dergleichen verwendet werden. Der Fachmann wird erkennen, dass im
Kontext mit derartigen alternativen Anwendungsmöglichkeiten jede Benutzung der
Begriffe „Retikel", „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils
durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzt worden sind.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf exemplarische
Ausführungsformen und
die begleitenden schematischen Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 eine
erfindungsgemäße lithographische
Projektionsvorrichtung ist;
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2 ein
Diagramm relevanter Komponenten einer lithographischen Projektionsvorrichtung
ist, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
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3 eine
vergrößerte Teilschnittansicht
einer möglichen
Montage des Kraftsensors ist;
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4 ein
Blockdiagramm eines Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung
ist.
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In
den Figuren zeigen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile an.
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Ausführungsform 1
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1 ist
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen lithographischen
Projektionsvorrichtung. Die Vorrichtung umfasst:
- • ein Strahlungssystem
LA, Ex, IN, CO zum Liefern eines aus Strahlung (z.B. UV- oder EUV-Strahlung,
Elektronen oder Ionen) bestehenden Projektionsstrahls PB;
- • einen
beweglichen Maskentisch (Retikeltisch) MT, der einen Maskenhalter
zum Halten einer Maske (Retikel) MA aufweist und mit Maskentisch-Positionierungsmitteln
PM zur genauen Positionierung der Maske im Hinblick auf den Gegenstand
PL verbunden ist;
- • einen
beweglichen Substrattisch (Wafertisch) WT, der einen Substrathalter
zum Halten eines Substrats W (z.B. ein mit einer Schutzschicht beschichteten
Silizium-Wafer) aufweist und mit Substrattisch-Positionierungsmitteln
PW zur genauen Positionierung des Substrats im Hinblick auf den Gegenstand
PL verbunden ist;
- • ein
Projektionssystem PL (z.B. ein Brechungs- oder Katadioptriksystem,
eine Spiegelgruppe oder eine Anordnung von Feldablenkungseinrichtungen)
zum Abbilden eines bestrahlten Bereichs der Maske MA auf einen Zielabschnitt
C (Die) des Substrats W. Der Einfachheit halber kann der Gegenstand
PL als die „Linse" bezeichnet werden.
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Die
Positionierungsmittel PM und PW sind in 1 nicht
explizit dargestellt, können
zum Beispiel jedoch der Art sein, wie sie in 2 gezeigt
und in Ausführungsform
2 beschrieben sind. Die hier gezeigte lithographische Projektionsvorrichtung
ist durchlässig,
d.h. sie hat ein durchlässiges
Retikel und eine rein brechende Linse; die Vorrichtung kann zum
Beispiel jedoch auch (zumindest teilweise) brechend sein.
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Das
Strahlungssystem umfasst eine Quelle LA (z.B. eine Halogenlampe
oder einen Excimer-Laser, eine EUV-Quelle wie einen Undulator, der
um den Weg eines Teilchenstrahls von einem Beschleuniger angeordnet
ist, oder eine Elektronen- oder Ionenquelle), die einen Strahl aus
Strahlung erzeugt. Dieser Strahl wird entlang mehrerer optischer
Bauteile – z.B.
einer Strahl formenden Optik Ex, einem Integrator IN und einem Kondensor
CO – geführt, so dass
der daraus resultierende Strahl PB in seinem Querschnitt eine gewünschte Form
und Intensitätsverteilung
aufweist.
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Danach
tritt der Strahl PB in die Maske MA ein, die in einem Maskenhalter
auf dem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchquert
hat, läuft
der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt
C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe des interferometrischen Verschiebungs-
und Messmittels PW kann der Substrattisch WT genau bewegt werden,
zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte C im Weg des Strahls PB
zu positionieren. Auf gleiche Weise kann das Positioniermittel PM
verwendet werden, um die Maske MA im Hinblick auf den Weg des Strahls
PB genau zu positionieren, zum Beispiel nachdem die Maske MA mechanisch
von einer Maskenbibliothek geholt worden ist. Im allgemeinen wird
die Bewegung der Tische MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung)
und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) durchgeführt, die
in 1 nicht explizit dargestellt sind.
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Die
gezeigte Vorrichtung kann auf zwei unterschiedliche Arten eingesetzt
werden:
- • Im
Step-Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten,
und ein ganzes Maskenbild wird in einem Schritt (d.h. einem einzelnen „Flash") auf einen Zielabschnitt
C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung
verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C durch den Strahl
PB bestrahlt werden kann.
- • Im
Scan-Modus geschieht im wesentlichen das Gleiche, mit der Ausnahme,
dass ein bestimmter Zielabschnitt C nicht in einem einzigen „Flash" belichtet wird. Stattdessen
ist der Maskentisch MT in einer vorgegebenen Richtung (der sogenannten „Abtastrichtung", d.h. der Y-Richtung)
mit einer Geschwindigkeit ν bewegbar,
um zu veranlassen, dass der Projektionsstrahl PB ein Maskenbild
abtastet; gleichzeitig wird der Substrattisch WT simultan in die
gleiche oder entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit
V = Mν bewegt, wobei
M die Vergrößerung der
Linse PL ist (gewöhnlich
ist M = ¼ oder
1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet werden,
ohne dass hinsichtlich der Auflösung Kompromisse
eingegangen werden müssen.
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Vibrationen
von mehreren Quellen können unter
anderem zu den Tischen MT, WT übertragen werden,
wo sie einen sehr schädlichen
Effekt auf die Erzielung der erforderlichen Überlagerungsgenauigkeit haben
können.
Die vorliegende Erfindung kann eingesetzt werden, um dieses Problem
zu mindern, z.B. wie in Ausführungsform
2 beschrieben.
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Ausführungsform 2
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2 ist
eine schematische Darstellung der relevanten Komponenten einer lithographischen
Projektionsvorrichtung nach Art eines Steppers („lithographische Vorrichtung") 1, auf
welche die vorliegende Erfindung angewendet wird. Wie in 2 gezeigt, schafft
ein Granitstein 10 die Unterstützung für den beweglichen Wafer-Tisch („Spannfutter") 12, der
wiederum den Wafer 11 unterstützt, der durch die lithographische
Vorrichtung belichtet werden soll. In Betrieb gleitet das Spannfutter 12 auf
einem Luftlager über
den Stein 10 und kann durch drei lineare, in H-Form angeordnete
Motoren unter der Projektionslinse der Vorrichtung positioniert
werden. Der X-Motor 13 steuert die Position des Spannfutters 12 in X-Richtung,
während
der Y1-Motor 14 und
der Y2-Motor 15 unabhängig
voneinander entlang der Y1- und der Y2-Achse bewegt werden können, die zur
X-Richtung im wesentlichen orthogonal sind, um das Spannfutter 12 sowohl
in der Y-Richtung als auch drehbar (Rz) anzuordnen. Jeder der drei
Motoren 13, 14 und 15 arbeitet zum Beispiel
auf der Basis der Lorentz-Kräfte und
gemäß gut bekannter
Prinzipien und umfasst:
- – eine längliche Schiene (Stator), die
mit einem „Fischgrätmuster" von Dauermagnetsegmenten versehen
ist; und
- – einen
beweglichen „Schlitten", der mit einem System
aus Feldspulen versehen ist und als Reaktion auf den Durchfluss
elektrischen Stroms durch die Feldspulen entlang der Schiene gleitet. Kurzhubige
Betätigungselemente
zur Feinpositionierung des Spannfutters 12 zumindest in
X, Y und Rz sind zwischen dem Spannfutter 12 und dem Stein 10 vorgesehen
und in 2 nicht explizit dargestellt.
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Eine
Leitung („Kabelstrang" oder „Versorgungskabel") 16 verbindet
das Spannfutter 12 mit der Klemmleiste 18, die
am Metrologierahmen 19 befestigt ist. Der Kabelstrang 16 schafft
Leitungen u.a. für Druckluft,
Kühlmittel,
elektrische Stromkabel und Signalkabel. Während sich das Spannfutter 12 auf
dem Stein 10 bewegt, faltet und entfaltet sich der Kabelstrang 16,
um seinen Bewegungen folgen zu können.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgelegt, dass besonders
lästige
Vibrationen in einem Frequenzbereich von 4–18 Hz durch den Kabelstrang 16 hervorgerufen
werden, während
er sich nach jeder Bewegung des Spannfutters 12 in eine neue
Position setzt. Ein Kraftsensor („Kraft erfassendes Mittel") oder eine Lastzelle 17 ist
daher auf der Befestigung des Spannfutters 12, mit dem
der Kabelstrang 16 verbunden ist, und seinem Ausgang zur
Erzeugung von Ausgleichskräften,
die dem Spannfutter 12 durch die linearen Motoren 13, 14 und 15 angelegt werden,
vorgesehen. Ausgangssignale des Kraftsensors werden durch koaxiale
Kabel, die sich im Kabelstrang 16 befinden, transportiert.
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Die
Größenordnung
der zu erfassenden Kräfte
hängt von
der tatsächlichen
Anwendung ab, und insbesondere der Größe und der Form des Kabelstrangs 16.
Bei dieser Ausführungsform
sollte der Kraftsensor in der Lage sein, Kräfte zwischen 0,1-20N mit einer
Genauigkeit von 10mN und über
einen Frequenzbereich von 1 bis 50 Hz zu erfassen. Ein geeignetes
Beispiel eines in der Erfindung einsetzbaren Kraftsensors ist der
Quarzsensor 9251A, der von der Kister Instrumente AG in der Schweiz hergestellt wird;
dieser Sensor kann ebenfalls Drehkräfte um die Z-Achse messen,
dieser Kanal mag bei gewissen Anwendungen jedoch nicht erforderlich sein.
Alternative Sensoren zur erfindungsgemäßen Verwendung sind zum Beispiel
das Modell Delta 330/30 der Firma ATI Industrial Automation und
der Zweirichtungs-Miniatur-Kraftaufnehmer FGP der Firma J&M.
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Wie
in 3 gezeigt, ist der Kraftsensor 17 direkt
zwischen dem Spannfutter 12 und der Klammer 16a,
die das Ende des Kabelstrangs 16 festklemmt, verschraubt.
Auf diese Weise kann der Kraftsensor 17 einen direkten
Hinweis auf die auf das Spannfutter 12 durch den Kabelstrang 16 ausgeübten Kräfte geben.
Die sehr hohe mechanische Steifheit der Sensoranordnung erlaubt
eine sehr genaue Messung der auf den oberen Teil des Befestigungsbolzens
und den oberen Teil der Lastzelle ausgeübten Kräfte (im Sinne der Darstellung
gemäß 3).
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Das
Steuersystem zur Erzeugung der Steuersignale ist in Blockform in 4 gezeigt.
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Die
Ausgangssignale Fx und Fy, welche die in der X- und der Y-Richtung
durch den Kraftsensor 17 erfassten Kräfte repräsentieren, werden Lastverstärkern 18a und 18b zugeführt, die
sich in der Klemmleiste 18 wie in 2 gezeigt
befinden. Wenn der Kraftsensor, wie in diesem Fall, piezoelektrisch ist,
sind die Ausgangssignale Ladungssignale und diese werden in den
Lastverstärkern 18a, 18b in Spannungssignale
Vx und Vy umgewandelt. Die Lastverstärker 18a, 18b sind
in der Klemmleiste 18 angeordnet, um den von den Sensorzuleitungen
aufgenommenen Effekt elektrischer Störungen zu minimieren, während das
Platzieren jeglichen unnötigen Gewichts
auf das Spannfutter 12 vermieden wird. Das restliche Steuersystem
kann weiter entfernt vom Wafer-Tisch angeordnet sein.
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X-
und Y-Bewegungssteuerungen 21a, 21b empfangen
die Spannungssignale Vx und Vy und erzeugen passende Kompensationsbewegungen,
die dem Spannfuter 12 anzulegen sind. Die Stepper-Steuerung 20 kombiniert
diese Signale mit weiteren Steuersignalen, die sich auf weitere
erwünschte Bewegungen
des Spannfutters 12 beziehen, und kombinierte Wafertisch-Steuersignale
WSx, WSy1 und WSy2 werden an die linearen Motoren 13, 14 und 15 abgegeben.
Tiefpassfilter, die zum Beispiel bei 30 Hz abschneiden, werden im
Eingang zu den Steuerungen 21a, 21b bereitgestellt,
um so jegliche höherfrequenten
Komponenten zu eliminieren, die eher durch elektrische Störungen als
durch tatsächliche
physikalische Bewegungen erzeugt werden könnten.
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Versuche
mit der Erfindung haben gezeigt, dass sie maximale „DY-Fehler" reduzieren kann,
welche die Genauigkeit repräsentieren,
mit der der Wafer für
Mehrfachbelichtungen zur gleichen Position zurückgeführt werden kann. Ohne Anwendung
der Erfindung zeigte ein Referenzbeispiel der drei Wafer in einer
Testvorrichtung DY-Fehler von 19,2 bis 24,9nm bei einem äquivalenten
Wafer-Durchsatz von 88 Wafern pro Stunde. Mit der Erfindung wurden
die DY-Fehler auf 12,4 bis 13,5nm reduziert.
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Wie
dargestellt, erfasste der Kraftsensor nur Kräfte in X- und Y-Richtung; es
kann jedoch auch ein Sensor vorgesehen sein, der Drehkräfte um die Z-Achse
(Rz-Kräfte)
misst. In dem Fall sind ein zusätzlicher
Lastverstärker
und eine Bewegungssteuerung vorgesehen. Wenn erforderlich, kann
eine Umwandlung zwischen dem X-Y-Rz-Koordinatensystem und dem X-Y1-Y2-Koordinatensystem
entweder in den Bewegungssteuerungen 21a, 21b oder
in der Stepper-Steuerung 20 durchgeführt werden.
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Diese
erfindungsgemäße Ausführungsform verwendet
einen einzigen Sensor zum Messen von Kräften sowohl in der X- als auch
der Y-Richtung. Alternativ können
mehrere Sensoren vorgesehen sein. Auf ähnliche Weise können Kräfte auf
drei Achsen unter Verwendung separater X-, Y- und Rz-Sensoren oder
X-, Y1- und Y2-Sensoren
gemessen werden.
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Die
in 2 dargestellte Anordnung ist besonders geeignet
zur Verwendung als eine (Teil einer) Wafer-Stufe in einer lithographischen
Projektionsvorrichtung. Im Falle einer Retikel-Stufe zur Verwendung
mit einem durchlässigen
Retikel, müssen das
Spannfutter 12 und der Stein 10 eine geeignete Öffnung enthalten,
um den Durchgang von Projektionsstrahlung durch die Stufe (vom Strahlungssystem zum
Projektionssystem) zu erlauben. Zur Anwendung in einem Stepper erfordert
eine derartige Retikelstufe im allgemeinen nicht die Motoren 13, 14 und 15,
da eine kurzhubige Bewegung des Spannfutters 12 im allgemeinen
ausreicht. Andererseits sind im Falle einer Step-und-Scan-Vorrichtung
die Motoren 14 und 15 für eine langhubige Betätigung in
der Y-Richtung (Abtastrichtung) ausreichend, und der langhubige
Motor 13 ist im allgemeinen nicht erforderlich (da im allgemeinen
nur eine kurzhubige Betätigung
in X erforderlich ist).