EP1048070A1 - System for receiving and retaining a substrate - Google Patents

System for receiving and retaining a substrate

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Publication number
EP1048070A1
EP1048070A1 EP99963247A EP99963247A EP1048070A1 EP 1048070 A1 EP1048070 A1 EP 1048070A1 EP 99963247 A EP99963247 A EP 99963247A EP 99963247 A EP99963247 A EP 99963247A EP 1048070 A1 EP1048070 A1 EP 1048070A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
takeover
chuck
holding system
chuck arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99963247A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ulf-Carsten Kirschstein
Stefan Risse
Christoph Damm
Thomas Peschel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leica Microsystems CMS GmbH
KLA Tencor MIE Jena GmbH
Original Assignee
Leica Microsystems Jena GmbH
Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leica Microsystems Jena GmbH, Leica Microsystems CMS GmbH filed Critical Leica Microsystems Jena GmbH
Publication of EP1048070A1 publication Critical patent/EP1048070A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks

Definitions

  • the invention relates to a takeover and holding system for a substrate in a Be chichtungsstrom, which is equipped with a movable in the coordinates X, Y electrostatic chuck arrangement for holding the substrate on a support surface during the exposure
  • Holding devices for holding substrates, in particular masks and wafers, during exposure are known in the prior art in various designs.
  • the holding systems are arranged on a table which can be moved in two coordinates X, Y and have a support plane for the substrate, on which it is placed before and on which it is held, while the table is moved step by step in the direction of X and / or Y and thereby brought into the desired exposure positions one after the other.
  • the support levels are usually made up of high-level support surfaces, sometimes also by formed several punctiform support elements
  • the basic bodies, supporting plates, etc., on which support elements are arranged or support surfaces are formed, are generally mechanically fixed to the table by means of dimensional adjustment for aligning the substrate in the coordinate Z.
  • the coordinate Z corresponds to the direction of irradiation of the exposure beam path directed at right angles to the substrate surface
  • the sensitive handling of the substrate when it is transferred to the exposure device and the accuracy in the positioning of the substrate surface relative to the exposure device are essential Criteria with regard to the quality and fineness of the structure aimed at during exposure and the more important the more the efforts of the microelectronics industry go after the reduction of the structure width.
  • the direction of the exposure radiation is not inadvertently influenced by magnetic fields and / or by electrical charges in the holding system. In all of this, the costs for the manufacture of the holding systems must be kept within economically justifiable limits.
  • an electrostatic field is formed, through which the substrate is arranged on a flat, above the conductive layer
  • the magnitude of the attractive force between the chuck arrangement and the substrate depends on the applied electrical voltage, on the area size of the conductive layer (the so-called chuck electrode) and on the thickness of the insulating layer which is between the conductive layer and the substrate at located.
  • suitable measures prevent electrostatic charging at undesired points on the holding system or the exposure device, so that the exposure beam path is not influenced unintentionally.
  • One such measure is the use of non-magnetic materials. In the arrangement described in the aforementioned publication, this is achieved by using sapphire material. Sapphire is non-magnetic, but it entails very high procurement costs and also high technological costs in the manufacture of the flat contact surface for the substrate.
  • the arrangement was therefore not covered with sapphire over the entire 8-inch contact surface, but only a few 2-inch sapphire discs were placed over an intermediate layer of niobium.
  • the technologically complex manufacturing process for the multi-part contact surface is still disadvantageous.
  • the uniformity of the material on which the substrate rests is not guaranteed, which results in a non-uniformity of the holding force with respect to the entire contact surface.
  • US Pat. No. 5,600,530 also describes a receiving device for substrates, which in turn contains an electrostatic device
  • a disadvantage of the aforementioned publications is also that the holding devices do not have technical means with which the transfer of the substrate from a feed device, for example a robot arm, and its storage on the storage level can be carried out sensitively and positionally.
  • the object of the invention is to further develop hat systems of the type described above in such a way that a precise transfer from a handling system and an improvement in position and shape stability during the exposure is achieved.
  • At least one second electrostatic chuck arrangement is provided which, like the first electrostatic chuck arrangement, which serves to hold the substrate during the exposure, has a contact surface for the substrate, but the contact surface of the first and the support surface of the second chuck arrangement jointly form the support surface for the substrate, and the support surface of the second chuck arrangement in the direction of the coordinate Z, ie is arranged displaceably in the direction of incidence of the exposure beam path, relative to the support surface of the first chuck arrangement.
  • Both chuck arrangements are designed with respect to their holding force so that the substrate can be held securely in position both on the support surface of the first chuck arrangement and only when it is supported on the support surface of the second chuck arrangement.
  • the arrangement according to the invention has the advantage that the contact surfaces of both chucks can be shifted in the direction of the coordinate Z, making it possible to shift the contact surface of the second chuck arrangement into a takeover position z 2 , in which a robot arm moves the substrate into the exposure system is ready.
  • the takeover position z 2 is, for example, at a distance ⁇ z from the support surface of the first chuck arrangement, which always remains in the position z 1 .
  • neck chuck is used for the first chuck arrangement and the term "handling chuck” for the second chuck arrangement, corresponding to the assigned functions.
  • the handling chuck moved out of the holding chuck in position z 2 takes over the substrate from, for example, a robot arm and, after the electrostatic holding force between the handling chuck and the substrate is effective, is pushed back at least until the supporting surfaces both chucks form a common level at position ⁇ .
  • the contact surface of the handling chuck is smaller than the substrate surface to be accommodated, so that the substrate with free surface sections protrudes beyond the contact surface of the handling chuck.
  • the handling chuck remains after the retraction in the position ⁇ , in which the substrate is in the exposure position and here partly rests on the support surface of the holding chuck, partly on the support surface of the handling chuck.
  • the handling chuck can alternatively either be fixed by means of a clamping device, or it is stopped unfixed in position z 1 .
  • the contact surface of the handling chuck can move freely in the direction of the Z coordinate and, as soon as the electrostatic holding force now also acts between the holder chuck and the substrate, can be carried out by the tension-balancing forces exerted by the substrate, provided that the two contact surfaces are not in one plane , are pulled into position z 1 in which the support surface of the neck chuck is located. In this way, it is advantageously achieved without great technical effort with regard to an exact positioning of the handling chuck in the position zi that the substrate is kept stress-free without the risk of deformation.
  • the take-over and holding system according to the invention can also be designed in a further variant such that after the substrate has been placed on the support surface of the holding chuck, the handling chuck is decoupled from the substrate and retracted to a position z 2 ', for which z 2 ' ⁇ applies z 1 ⁇ z 2 Then, during the exposure, the substrate only picks up on the support surface of the neck chuck, while there is a free space between the support chuck's surface and the substrate
  • the contact surfaces of the two chuck arrangements are aligned parallel to the direction of action of gravity, for example such that the coordinate Y lies in the direction of action of gravity, while the coordinates X, Z are perpendicular to the direction of gravity
  • the two chuck arrangements are connected to a pallet truck which can be moved in the direction of the coordinate Y, the holding chuck being fixed by means of a support plate and the handling chuck by means of a linear actuator (displaceable in Z direction) is coupled to the pallet truck
  • the pallet truck is arranged on a column aligned parallel to the coordinate Y and is slidably guided on this wall with sliding feet and / or rollers, in addition to the sliding feet and / or rollers piezoelectrically driven clamping devices for temporarily locking the pallet truck to the column are provided for
  • the pallet truck can be locked in its position in the direction of the Y coordinate during the exposure process
  • the column is connected to at least one slide that is displaceable in the X direction, whereby the substrate lying on it can be moved in the X direction at a constant distance from the exposure optics.
  • the contact surfaces of both chuck arrangements are circular and are arranged concentrically to one another, the contact surface of the handling chuck being enclosed by the contact surface of the neck chuck and having an expansion of less than 1/3, preferably less than 1/4 of the contact area of the neck chuck ensures that
  • Chuck arrangements consist of a basic body, on which an electrically conductive layer is applied at least in sections and an insulating layer is applied above it, the insulating layers facing the exposure optics and forming the support surfaces for the substrate.
  • Channels for a cooling medium can be incorporated into the insulating layers, whereby the channels open into inflows and outflows for the cooling medium and helium is preferably used as the cooling medium.
  • the support plate and the base body of the chuck arrangements are made of a glass ceramic with the same material properties, for example with the same
  • glass ceramics Another important advantage of glass ceramics is that conventional optics processing technologies can be used in the manufacture of the parts mentioned, by means of which the highest degree of machining accuracy can be achieved effectively. This relates above all to the production of flat surfaces with the highest flatness requirements, but also to compliance with parallelism and angles on the parts in question. This makes it possible to maintain manufacturing tolerances in the micrometer range and in the range of arc seconds. Due to the brittleness of the glass ceramic used, plastic deformations on the flat surfaces, in particular on the support surfaces for the substrate, are excluded, as a result of which permanent deformations which are caused by mechanical forces cannot be transferred to the substrate.
  • the sliding feet and / or castors for guiding the pallet truck and the column are made of a high-strength ceramic with a modulus of elasticity in the range of approximately 300 to 400 GPa. This enables the pallet truck to be guided precisely on the column.
  • electrically driven clamping devices are provided for temporarily locking the lift truck in the positions in which the substrate surface is exposed.
  • Chuck arrangements are provided to apply an electrical potential of up to 5000 volts to the conductive layers on the one hand and to the substrate on the other hand.
  • two mirrored surfaces are worked on the support plate, one of which points in the direction of the coordinate X and the other in the direction of the coordinate Y and which both serve as a reference mirror of a metrology system, in which the position of the support plate or the substrate is determined by interferometric measurements.
  • the mirrored surfaces can be formed by an aluminum coating provided with an oxide protective layer, preferably SiO 2 .
  • the support plate can have material recesses which serve to reduce weight, which advantageously results in lower drive power and more favorable acceleration behavior during the movement of the lifting truck.
  • the basic body of the first chuck arrangement is either placed directly on the lifting truck or, alternatively, via a Carrier plate is connected to the pallet truck
  • FIG. 1 shows the schematic diagram of the arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a section from FIG. 1
  • Fig. 4 neck and handling chuck with substrate in the guard position
  • a take-over and holding system in which a first chuck arrangement, namely a holding chuck 1, is firmly connected to a pallet truck 3 via a support plate 2.
  • the pallet truck 3 is coupled to a column 4 via sliding feet and / or rollers 18 and slidable in the longitudinal direction of this column
  • This arrangement is aligned so that the column 4 runs in the direction of the coordinate Y, the coordinate Y corresponds to the direction of action of gravity and the support surface 5 of the neck strap 1 is aligned parallel to the plane spanned in the coordinates X, Y.
  • the direction of irradiation of the radiation beam path which is based on an exposure optics (not shown), takes place at right angles to the support surface 5 in the direction of the coordinate Z
  • the column 4 is connected to a carriage which is guided straight in the direction of the coordinate X and which runs on the ruler shown in the X direction. This ensures that the neck strap 1 with its support surface 5 can be moved in the direction of the coordinates X, Y.
  • the displacement in the direction X takes place by moving the carriage (not shown in the drawing) with which the column 4 is firmly connected, the displacement in the Y direction is carried out by moving the lifting carriage 3 along the column 4.
  • Both the carriage and the lifting carriage 3 are equipped with electromechanical drives (which are also not shown) coupled
  • a substrate 17 placed on the support surface 5, for example a wafer can be positioned relative to the exposure optics in such a way that the substrate 17 is exposed step by step to a predetermined one Structure can be made on two mutually perpendicular side surfaces of the support plate 2, mirror surfaces 19, 20 can be applied, via which the position of the support plate 2 can be measured with interferometric accuracy.
  • a second chuck arrangement namely a Handling chuck 6 is present.
  • the positioning of the two chuck arrangements 1 and 6 relative to one another can be seen from the sectional view in FIG. 2. It can first be seen here that the support surface 7 of the handling chuck 6 is aligned parallel to the support surface 5 of the holding chuck 1
  • Both contact surfaces 5, 7 are oriented perpendicular to the coordinate Z and thus to the direction of incidence of the exposure beam path.
  • the neck chuck 1 is firmly connected to the support plate 2, for example by screwing or clamping
  • the handling chuck 6 is arranged to be displaceable in the direction of the coordinate Z.
  • Neck chucks 1 and the basic body 9 of the handling chuck 6, including the support surfaces 5 and 7, are designed as circular surfaces. Both chucks 1, 6 are connected by means of (not shown in the drawing) constrained guides which restrict the degrees of freedom and thereby exact compliance with the relative position of the chucks 1, 6 to one another , especially with regard to a Ensure rotation against each other about the coordinate Z.
  • constrained guides can be designed, for example, as balls partially immersed in V-shaped grooves, the balls being provided on one of the chucks and the grooves provided on the other.
  • the basic body 8 of the holding device 1 is perforated, and in which
  • Breakthrough of the basic body 9 of the handling chuck 6 is movably guided. Furthermore, the basic body 9 of the handling chuck 6 is connected to a pneumatic drive 11 via a gear member 10. By actuating the pneumatic drive 11, the handling chuck 6 can be displaced in the direction of the coordinate Z. As FIG. 2 also shows, the support plate 2 is connected to the lifting truck 3 in a kinematically determined manner by means of fixed-body articulation bolts 12
  • An electrically conductive layer 13 made of chrome or nickel with a thickness of ⁇ 200 nm is applied to the base body 8 of the neck chuck 1 in the direction of the exposure optics, to which an insulating layer 14 is applied.
  • the substrate 17, not shown, is designed to be raised. This applies analogously to the handling chuck 6, in which an electrically conductive layer 15 is first applied to the base body 9 and an insulating layer 16 is applied above.
  • the insulating layer 16 is designed to be raised to the substrate 17
  • a substrate 17 is to be placed on the support surface 5 of the holding device 1 for exposure, its delivery is first carried out with the aid of a robot arm (not shown) into a position z 2 In this case, the substrate 17 should be aligned approximately centrally to the support surface 5 with the aid of the robot arm.
  • the gear member 10 is controlled by the pneumatic drive 11 and the handling chuck 6 is thereby advanced, to the extent that Portions of the substrate surface 18 which face the support surface 7 come into contact with the support surface 7
  • an electrical voltage with a potential of approximately 4000 volts is applied to the electrically conductive layer 15 of the handling chuck 6 on the one hand and to the substrate 17 via electrical contacts, which are not shown in the drawing.
  • the substrate 17 is released from the engagement with the robot arm and the robot arm is pivoted out of the space between the substrate 17 and also not shown exposure optics.
  • the pneumatic drive 11 is actuated, whereby the handling chuck 6 is pulled into the holding chuck 1 until the support surface 7 Position z 1 reached.
  • the sections of the substrate surface 18, which are not covered by the support surface 7, are placed on the support surface 5 on the neck fixture 1. This completes the displacement of the handling chuck 6 or the substrate 17 the substrate 17 in the guard position
  • the handling chuck 6 is not fixed in this position, but remains freely “floating" in the Z direction.
  • the conductive layer 13 of the holding chuck 1 is now (electrical contacts not shown in the drawing) also an electrical potential of 4000 V g , whereby, in addition to the holding force between handling chuck 6 and substrate 17, an electrostatic holding force between holding device 1 and substrate 7 is effective.
  • the holding position for substrate 17 is determined solely by the position of support surface 5 on holding device 1
  • the substrate 17 continues to adhere to the support surface 7 of the handling chuck 6, but because of the “floating” mounting of the handling chuck 6 it has no defined position in relation to the exposure optics.
  • the support surface 7 of the handling chuck 6 thus only ensures the dimensional stability of the substrate 17 by supporting the substrate surface 18
  • the position of the support surface 7 in the Z direction is automatically moved into the position zi by the substrate surface 18, as a result of which an overdetermination of the substrate 17 or tensions in the substrate material due to overdeterminations are compensated for.
  • the substrate 17 is now prepared for exposure and is subsequently by controlling the carriage drive for shifting in the coordinate X and by controlling the lift truck drive for shifting in the coordinate Y into the respective viewing positions in which the structure is applied to the substrate 17.
  • the substrate 17 is removed from the exposure device in the reverse manner , by first switching off the voltage potential between the substrate 17 and the neck chuck 1, so that the substrate 17 only adheres to the handling chuck 6.
  • the handling chuck 6 with the substrate 17 is now moved in the direction of the coordinate Z until the substrate surface 18 is in the position z 2 be find in which the substrate 17 is brought back into engagement with the robot arm.
  • the conductive layer 15 is also switched potential-free, whereupon the substrate 17 is removed from the exposure device with the aid of the robot arm
  • the handling chuck 6 does not remain in the position z after the substrate 17 has been placed on the holding chuck 1, but (after the conductive layer 15 has been isolated) in a position z 2 'is moved further, so that the substrate 17 is only held by the neck chuck 1 during the exposure.
  • the basic bodies 8, 9 of the two chuck arrangements 1, 6 and the insulating layers 14, 16 of the two chuck arrangements 1, 6 made of glass ceramic " ZERODUR "and the support plate 2, the frame of the lifting truck 3 and the column 4 are made of silicon carbide. This ensures that temperature influences do not adversely affect the positional accuracy of the substrate 17 Reference number list

Abstract

The invention relates to system for receiving and retaining a substrate (17) in a light exposure device that is fitted with a handling system for the feeding of said substrate (17), an electrostatic chuck arrangement (1) for the retention of said substrate (17) during exposure to light, whereby said arrangement can be displaced in coordinates X, Y, and an exposure lens system from which corpuscular radiation is directed onto the surface of the substrate at a right angle, corresponding to coodinate Z. The inventive retention system is provided with at least one second electrostatic chuck arrangement (1) which, like the first chuck arrangement (1), is used to retain the substrate (17) during exposure to light and is provided with a bearing surface for said substrate, whereby the bearing surface of the second chuck arrangement (6) is, however, arranged in such a way that it can de displaced in the direction of coordinate Z. In terms of retention force, both chuck arrangements (1,6) are configured in such a way that the substrate (17) is maintained in a firm position when its placed on the first chuck arrangement (1) or solely on the second chuck arrangement (6).

Description

Übernahme- und Haltesystem für ein Substrat Take-over and holding system for a substrate
Die Erfindung bezieht sich auf ein Übernahme- und Haltesystem für ein Substrat in einer Be chtungsanlage, die mit einer in den Koordinaten X,Y verfahrbaren elektrostatischen Chuckanordnung zum Halten des Substrates auf einer Auflageflache wahrend der Belichtung ausgestattet istThe invention relates to a takeover and holding system for a substrate in a Be chichtungsanlage, which is equipped with a movable in the coordinates X, Y electrostatic chuck arrangement for holding the substrate on a support surface during the exposure
Haltevorrichtungen zur Aufnahme von Substraten, insbesondere von Masken und Wafern, wahrend der Belichtung sind im Stand der Technik in verschiedenen Ausfuhrungen bekannt In der Regel sind die Haltesysteme auf einem in zwei Koordinaten X,Y verfahrbarer Tisch angeordnet und verfugen über eine Auflageebene für das Substrat, auf welche dieses vor Beginn des Behchtungsvorganges aufgelegt und auf der es gehalten wird, wahrend der Tisch Schritt für Schritt in Richtung X und/oder Y verschoben und dabei zeitlich nacheinander in die gewünschten Belichtungspositionen gebracht wird Die Auflageebenen werden meist durch hochebene Auflageflachen, teils auch durch mehrere punktformige Auflageelementen gebildetHolding devices for holding substrates, in particular masks and wafers, during exposure are known in the prior art in various designs. As a rule, the holding systems are arranged on a table which can be moved in two coordinates X, Y and have a support plane for the substrate, on which it is placed before and on which it is held, while the table is moved step by step in the direction of X and / or Y and thereby brought into the desired exposure positions one after the other.The support levels are usually made up of high-level support surfaces, sometimes also by formed several punctiform support elements
Die Grundkorper, Tragplatten usw , auf denen Auflageelemente angeordnet oder Auflageflachen ausgebildet sind, sind in der Regel über Maßverkorperung zur Ausrichtung des Substrates in der Koordinate Z mechanisch fest mit dem Tisch verbunden Die Koordinate Z entspricht dabei der rechtwinklig auf die Substratoberflache gerichteten Einstrahlungsrichtung des BelichtungsstrahlengangesThe basic bodies, supporting plates, etc., on which support elements are arranged or support surfaces are formed, are generally mechanically fixed to the table by means of dimensional adjustment for aligning the substrate in the coordinate Z. The coordinate Z corresponds to the direction of irradiation of the exposure beam path directed at right angles to the substrate surface
Die feinfühlige Handhabung des Substrates bei der Übernahme in die Belichtungseinrichtung und die Genauigkeit bei der Positionierung der Substratoberflache relativ zur Belichtungseinπchtung sind wesentliche Kriterien im Hinblick auf die bei der Belichtung angestrebte Güte und Feinheit der Struktur und um so mehr von Bedeutung, je weiter die Bestrebungen der Mikroelektronikindustrie nach Verringerung der Strukturbreite gehen.The sensitive handling of the substrate when it is transferred to the exposure device and the accuracy in the positioning of the substrate surface relative to the exposure device are essential Criteria with regard to the quality and fineness of the structure aimed at during exposure and the more important the more the efforts of the microelectronics industry go after the reduction of the structure width.
Insofern bestehen die hauptsächlichen Probleme bei der Ausführung solcher Haltesysteme immer wieder in der auch bei Temperatur- undIn this respect, the main problems in the implementation of such holding systems consist in the temperature and
Druckschwankungen zu gewährleistenden Positioniergenauigkeit für das Substrates und in der Formbeständigkeit der Substratauflage, da das Substrat selbst nicht formstabil ist. Deshalb ist dafür zu sorgen, daß mechanische Kräfte, gleich welchen Ursprungs, nicht in das Substrat eingeleitet werden, was Verformungen und damit unzulässige Strukturabweichungen zur Folge hätte. Weiterhin ist bei der Gestaltung von Haltesystemen zu beachten, daß die Richtung der Belichtungsstrahlung nicht ungewollt durch Magnetfelder und/oder durch elektrische Aufladungen im Haltesystem beeinflußt wird. Bei alledem sind die Kosten für die Herstellung der Haltesysteme in wirtschaftlich vertretbaren Grenzen zu halten.Positioning accuracy to ensure pressure fluctuations for the substrate and in the dimensional stability of the substrate support, since the substrate itself is not dimensionally stable. It is therefore important to ensure that mechanical forces, regardless of their origin, are not introduced into the substrate, which would result in deformations and thus inadmissible structural deviations. Furthermore, when designing holding systems, it should be noted that the direction of the exposure radiation is not inadvertently influenced by magnetic fields and / or by electrical charges in the holding system. In all of this, the costs for the manufacture of the holding systems must be kept within economically justifiable limits.
Unter dem Gesichtspunkt dieser hohen Anforderungen sind die bisher im Stand der Technik verfügbaren Haltesysteme zu bewerten. So ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 5,535,090 wie auch aus der Veröffentlichung „Semiconducter International", Sherman, Vol.20, Nr.8, p.319- 322, eine Einrichtung bekannt, die über eine elektrostatische Chuckanordnung zum Halten des Substrates während der Belichtung verfügt. Die Chuckanordnung weist eine leitfähige Schicht auf, die über elektrische Versorgungskontakte mit abschaltbaren elektrischen Potentialen gegenüber dem aufgelegten Substrat beaufschlagt werden kann. Bei anliegendem Potential bildet sich ein elektrostatisches Feld aus, durch welches das Substrat auf einer ebenen, über der leitfähigen Schicht angeordneten Isolierschicht gehalten wird. Dabei ist die Größe der Anziehungskraft zwischen der Chuckanordnung und dem Substrat abhängig von der angelegten elektrischen Spannung, von der Flächengröße der leitfähigen Schicht (der sogenannten Chuckelektrode) und von der Dicke der Isolierschicht, die sich zwischen der leitfähigen Schicht und dem Substrat befindet. Bei Verwendung elektrostatischer Chuckanordnungen in Belichtungsanlagen ist zu beachten, daß durch geeignete Maßnahmen elektrostatische Aufladungen an unerwünschten Stellen des Haltesystems bzw. der Belichtungseinrichtung vermieden werden, damit der Belichtungsstrahlengang nicht ungewollt beeinflußt wird. Eine solche Maßnahme ist beispielsweise der Einsatz unmagnetischer Werkstoffe. Bei der in der vorgenannten Veröffentlichung beschriebenen Anordnung wird dies durch den Einsatz von Saphirmaterial erzielt. Saphir ist zwar unmagnetisch, hat allerdings sehr hohe Beschaffungskosten und auch hohe technologische Kosten bei der Fertigung der ebenen Auflagefläche für das Substrat zur Folge. Bei der zitiertenFrom the point of view of these high requirements, the holding systems previously available in the prior art are to be assessed. For example, from US Pat. No. 5,535,090 as well as from the publication "Semiconducter International", Sherman, Vol.20, No. 8, p.319-322, a device is known which has an electrostatic chuck arrangement for holding the substrate during the The chuck arrangement has a conductive layer which can be acted upon by electrical supply contacts with switchable electrical potentials with respect to the substrate placed in. When the potential is present, an electrostatic field is formed, through which the substrate is arranged on a flat, above the conductive layer The magnitude of the attractive force between the chuck arrangement and the substrate depends on the applied electrical voltage, on the area size of the conductive layer (the so-called chuck electrode) and on the thickness of the insulating layer which is between the conductive layer and the substrate at located. When using electrostatic chuck arrangements in exposure systems, it should be noted that suitable measures prevent electrostatic charging at undesired points on the holding system or the exposure device, so that the exposure beam path is not influenced unintentionally. One such measure is the use of non-magnetic materials. In the arrangement described in the aforementioned publication, this is achieved by using sapphire material. Sapphire is non-magnetic, but it entails very high procurement costs and also high technological costs in the manufacture of the flat contact surface for the substrate. At the quoted
Anordnung ist deshalb nicht die gesamte 8 Zoll große Auflagefläche mit Saphir belegt worden, sondern über einer Zwischenschicht aus Niob wurden lediglich mehrere nur 2 Zoll große Saphirscheiben angeordnet.The arrangement was therefore not covered with sapphire over the entire 8-inch contact surface, but only a few 2-inch sapphire discs were placed over an intermediate layer of niobium.
Nachteilig ist dabei immer noch das technologisch aufwendige Herstellungsverfahren für die mehrteilige Auflagefläche. Außerdem ist die Einheitlichkeit des Materials, auf dem das Substrat aufliegt, nicht gewährleistet, was eine auf die gesamte Auflagefläche bezogene Uneinheitlichkeit der Haltekraft zur Folge hat.The technologically complex manufacturing process for the multi-part contact surface is still disadvantageous. In addition, the uniformity of the material on which the substrate rests is not guaranteed, which results in a non-uniformity of the holding force with respect to the entire contact surface.
In der US-Patentschrift 5,600,530 ist ebenfalls eine Aufnahmeeinrichtung für Substrate beschrieben, in der wiederum eine elektrostatischeUS Pat. No. 5,600,530 also describes a receiving device for substrates, which in turn contains an electrostatic device
Chuckanordnung vorgesehen ist. Allerdings wird hier als Material für die Isolierschicht der Chuckanordnung Aluminiumoxid verwendet, und die Erfindung beschreibt zugleich ein Verfahren, durch welches die zunächst dick aufgetragene Aluminiumoxidschicht durch Rückverdünnen auf das notwendige Dickenmaß gebracht wird. Der Einsatz von Aluminiumoxid aber führt nachteiligerweise zu Problemen bei Temperaturschwankungen, die in seinen ungünstigen Temperaturausdehnungseigenschaften begründet sind. Deshalb hat der Einsatz von Aluminiumoxid, wenn eine hohe Belichtungsgenauigkeit erreicht werden soll, zwangsläufig aufwendige Maßnahmen zur Folge, die diesen Nachteil kompensieren und eine über ein zulässiges Maß hinausgehende Positions- und/oder Formänderung des auf der Aluminiumoxidschicht liegenden Substrates verhindern. Eine Lösung dieses mit Einsatz der Aluminiumoxidschicht entstehenden Problems ist in der genannten Schrift nicht angegeben.Chuck arrangement is provided. However, aluminum oxide is used here as the material for the insulating layer of the chuck arrangement, and the invention also describes a method by which the initially thickly applied aluminum oxide layer is thinned back to the necessary thickness. However, the use of aluminum oxide disadvantageously leads to problems with temperature fluctuations, which are due to its unfavorable thermal expansion properties. Therefore, the use of aluminum oxide, if a high exposure accuracy is to be achieved, inevitably entails complex measures which compensate for this disadvantage and a change in position and / or shape of the on the Prevent aluminum oxide layer lying substrate. A solution to this problem arising with the use of the aluminum oxide layer is not specified in the document mentioned.
Eine weitere Aufnahmeeinrichtung für Substrate zur Bearbeitung in einer Elekronenstrahlanlage offenbart die US-Patentschrift 5,644,137. Die hier beschriebene Anordnung ist mit Interferometem zur Positionsbestimmung und -Überwachung des Tisches und damit des Substrates bei der Bewegung in den Koordinaten X,Y ausgestattet. Hier wird eine Stabilisierung der Lage des Substrates relativ zur Belichtungseinrichtung dadurch erreicht, daß einige Teile der Halteeinrichtung und die Interferometerspiegel aus Werkstoff mit gleichem Ausdehnungsverhalten gefertigt sind, wodurch sich eine höhere Positioniergenauigkeit in den Richtungen X und Y ergibt. Allerdings sind bei dieser Veröffentlichung keine Mittel und Verfahren genannt, durch welche die Probleme hinsichtlich der Materialausdehnung in Richtung der Koordinate Z bzw. der damit verbundenen Ungenauigkeiten gelöst werden.Another receiving device for substrates for processing in an electron beam system is disclosed in US Pat. No. 5,644,137. The arrangement described here is equipped with interferometers for position determination and monitoring of the table and thus of the substrate during the movement in the coordinates X, Y. Here, the position of the substrate is stabilized relative to the exposure device in that some parts of the holding device and the interferometer mirrors are made of material with the same expansion behavior, which results in a higher positioning accuracy in the X and Y directions. However, no means and methods are mentioned in this publication by means of which the problems with regard to the material expansion in the direction of the coordinate Z or the associated inaccuracies are solved.
Nachteilig bei den vorgenannten Veröffentlichungen ist außerdem, daß die Halteeinrichtungen nicht über technische Mittel verfügen, mit denen die Übernahme des Substrates von einer Zuführeinrichtung, beispielsweise einem Roboterarm, und dessen Ablage auf der Ablageebene feinfühlig und positionssicher vorgenommen werden kann.A disadvantage of the aforementioned publications is also that the holding devices do not have technical means with which the transfer of the substrate from a feed device, for example a robot arm, and its storage on the storage level can be carried out sensitively and positionally.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Hattesysteme der vorbeschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß eine präzise Übernahme von einem Handlingsystem sowie eine Verbesserung der Positions- und Formstabilität während der Belichtung erzielt wird. Proceeding from this, the object of the invention is to further develop hat systems of the type described above in such a way that a precise transfer from a handling system and an improvement in position and shape stability during the exposure is achieved.
Diese Aufgabe wird bei einem Übernahme- und Haltesystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche. Bei dem Übernahme- und Haltesystem der eingangs beschriebenen Art ist mindestens eine zweite elektrostatische Chuckanordnung vorgesehen, die ebenso wie die erste elektrostatische Chuckanordnung, die zum Halten des Substrates während der Belichtung dient, eine Auflagefläche für das Substrat aufweist, wobei jedoch die Auflagefläche der ersten und die Auflagefläche der zweiten Chuckanordnung gemeinsam die Auflagefläche für das Substrat bilden und wobei die Auflagefläche der zweiten Chuckanordnung in Richtung der Koordinate Z, d.h. in Einfallsrichtung des Belichtungsstrahlenganges, relativ zur Auflagefläche der ersten Chuckanordnung verschieblich angeordnet ist. Beide Chuckanordnungen sind bezüglich ihrer Haltekraft so ausgelegt, daß das Substrat sowohl auf der Auflagefläche der ersten Chuckanordnung als auch nur bei Auflage auf der Auflagefläche der zweiten Chuckanordnung positionssicher gehalten werden kann.This object is achieved according to the invention in a takeover and holding system of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1. Advantageous further developments result from the features of the subclaims. In the takeover and holding system of the type described at the outset, at least one second electrostatic chuck arrangement is provided which, like the first electrostatic chuck arrangement, which serves to hold the substrate during the exposure, has a contact surface for the substrate, but the contact surface of the first and the support surface of the second chuck arrangement jointly form the support surface for the substrate, and the support surface of the second chuck arrangement in the direction of the coordinate Z, ie is arranged displaceably in the direction of incidence of the exposure beam path, relative to the support surface of the first chuck arrangement. Both chuck arrangements are designed with respect to their holding force so that the substrate can be held securely in position both on the support surface of the first chuck arrangement and only when it is supported on the support surface of the second chuck arrangement.
Die erfindungsgemäße Anordnung bietet den Vorteil, daß die Auflageflächen beider Chucks in Richtung der Koordinate Z gegeneinander verschoben werden können, wodurch es möglich ist, die Auflagefläche der zweiten Chuckanordung bis in eine Übernahmeposition z2 zu verschieben, in der ein Roboterarm das Substrat zur Übernahme in die Belichtungsanlage bereithält. Die Übernahmeposition z2 befindet sich beispielsweise in einer Entfernung Δz von der Auflagefläche der ersten Chuckanordnung, die stets in der Position z1 verbleibt. Aus Gründen einer deutlicheren verbalen Unterscheidung wird im folgenden, der zugeordneten Funktionen entsprechend, für die erste Chuckanordnung die Bezeichnung „Haltechuck", für die zweite Chuckanordnung die Bezeichnung „Handlingchuck" verwendet. Beim Betreiben der erfindungsgemäßen Übernahme- und Halteeinrichtung übernimmt der aus dem Haltechuck herausgefahrene Handlingchuck in der Position z2 das Substrat von beispielsweise einem Roboterarm und wird, nachdem die elektrostatische Haltekraft zwischen dem Handlingchuck und dem Substrat wirksam ist, mindestens wieder soweit zurückverschoben, bis die Auflageflächen beider Chucks bei der Position ∑ι eine gemeinsame Ebene bilden. Die Auflagefläche des Handlingchuck ist kleiner als die aufzunehmende Substratfiäche, so daß das Substrat mit freien Flächenabschnitten über die Auflagefläche des Handlingchucks hinauskragt. Erst nachdem der Handlingchuck mit seiner Auflagefläche in die Position z-i zurückgefahren ist, kommt das Substrat mit seinen freien Flächenabschnitten auch mit der Auflagefläche des Haltechucks in Berührung und liegt, sofern der Handlingchuck in der Position z-i verbleibt, auf den Auflageflächen sowohl des Haltechucks als auch des Handlingchucks auf. Erfindungsgemäß ist in einer Ausgestaltungsvariante vorgesehen, daß der Handlingchuck nach dem Zurückfahren in der Position ∑ι verbleibt, in der sich das Substrat in der Belichtungsposition befindet und hier zum Teil auf der Auflagefläche des Haltechucks, zum Teil auf der Auflagefläche des Handlingchucks aufliegt. In dieser Position z-, kann alternativ der Handlingchuck entweder mittels einer Klemmeinrichtung fixiert werden, oder er wird unfixiert in der Position z1 angehalten. Im letzteren Fall ist die Auflagefläche des Handlingchucks in Richtung der Koordinate Z frei beweglich und kann, sobald die elektrostatische Haltekraft nun auch zwischen Haltechuck und Substrat wirkt, durch die spannungsausgleichenden Kräfte, die das Substrat ausübt, sofern sich die beiden Auflageflächen nicht in einer Ebene befinden, in die Position z1 gezogen werden, in der sich die Auflagefläche des Haltechucks befindet. Auf diese Weise wird vorteilhaft ohne hohen technischen Aufwand im Hinblick auf eine exakte Positionierung des Handlingchucks in der Position z-i erreicht, daß das Substrat spannungsfrei ohne Gefahr einer Deformation gehalten wird. Allerdings kann das erfindungsgemaße Übernahme- und Haltesystem in einer weiteren Variante auch so ausgestaltet sein, daß nach dem Auflegen des Substrates auf die Auflageflache des Haltechucks der Handlingchuck vom Substrat entkoppelt und auf eine Position z2' zurückgezogen wird, für welche gilt z2'< z1 < z2 Dann egt das Substrat wahrend der Belichtung lediglich auf der Auflageflache des Haltechucks auf, wahrend zwischen der Auflageflache des Handlingchucks und dem Substrat ein Freiraum verbleibtThe arrangement according to the invention has the advantage that the contact surfaces of both chucks can be shifted in the direction of the coordinate Z, making it possible to shift the contact surface of the second chuck arrangement into a takeover position z 2 , in which a robot arm moves the substrate into the exposure system is ready. The takeover position z 2 is, for example, at a distance Δz from the support surface of the first chuck arrangement, which always remains in the position z 1 . For reasons of a clearer verbal distinction, the term "neck chuck" is used for the first chuck arrangement and the term "handling chuck" for the second chuck arrangement, corresponding to the assigned functions. When the take-over and holding device according to the invention is operated, the handling chuck moved out of the holding chuck in position z 2 takes over the substrate from, for example, a robot arm and, after the electrostatic holding force between the handling chuck and the substrate is effective, is pushed back at least until the supporting surfaces both chucks form a common level at position ∑ι. The contact surface of the handling chuck is smaller than the substrate surface to be accommodated, so that the substrate with free surface sections protrudes beyond the contact surface of the handling chuck. Only after the handling chuck has moved back to the position zi does the substrate come into contact with the contact surface of the neck chuck with its free surface sections and, if the handling chuck remains in the position zi, lies on the contact surfaces of both the neck chuck and the Handling chucks on. According to the invention it is provided in an embodiment variant that the handling chuck remains after the retraction in the position ∑ι, in which the substrate is in the exposure position and here partly rests on the support surface of the holding chuck, partly on the support surface of the handling chuck. In this position z-, the handling chuck can alternatively either be fixed by means of a clamping device, or it is stopped unfixed in position z 1 . In the latter case, the contact surface of the handling chuck can move freely in the direction of the Z coordinate and, as soon as the electrostatic holding force now also acts between the holder chuck and the substrate, can be carried out by the tension-balancing forces exerted by the substrate, provided that the two contact surfaces are not in one plane , are pulled into position z 1 in which the support surface of the neck chuck is located. In this way, it is advantageously achieved without great technical effort with regard to an exact positioning of the handling chuck in the position zi that the substrate is kept stress-free without the risk of deformation. However, the take-over and holding system according to the invention can also be designed in a further variant such that after the substrate has been placed on the support surface of the holding chuck, the handling chuck is decoupled from the substrate and retracted to a position z 2 ', for which z 2 '<applies z 1 <z 2 Then, during the exposure, the substrate only picks up on the support surface of the neck chuck, while there is a free space between the support chuck's surface and the substrate
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Auflageflachen der beiden Chuckanordnungen parallel zur Wirkungsrichtung der Erdschwerkraft ausgerichtet sind, und zwar beispielsweise so, daß die Koordinate Y in der Wirkungsrichtung der Schwerkraft liegt, wahrend die Koordinaten X,Z rechtwinklig zur Schwerkraftrichtung verlaufen Daraus ergeben sich mehrere Vorteile im Hinblick auf die Handhabung und Positionierung des Substrates, worauf im folgenden noch eingegangen wirdIn a particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the contact surfaces of the two chuck arrangements are aligned parallel to the direction of action of gravity, for example such that the coordinate Y lies in the direction of action of gravity, while the coordinates X, Z are perpendicular to the direction of gravity This results in several advantages with regard to the handling and positioning of the substrate, which will be discussed in the following
Im Zusammenhang mit dieser vertikalen Ausrichtung der Auflageflachen ist erfindungsgemaß weiterhin vorgesehen, daß die beiden Chuckanordnungen mit einem Hubwagen verbunden sind, der in Richtung der Koordinate Y verfahrbar ist, wobei der Haltechuck über eine Tragplatte fest, der Handlingchuck dagegen über einen linearen Stellantrieb (verschieblich in Z- Richtung) mit dem Hubwagen gekoppelt istIn connection with this vertical alignment of the support surfaces, it is further provided according to the invention that the two chuck arrangements are connected to a pallet truck which can be moved in the direction of the coordinate Y, the holding chuck being fixed by means of a support plate and the handling chuck by means of a linear actuator (displaceable in Z direction) is coupled to the pallet truck
Auf diese Weise wird erreicht, daß die beiden Chuckanordnungen mit ihren vertikal ausgerichteten Auflageflachen und auch das aufliegende Substrat durch Heben und Senken des Hubwagens in Richtung Y (bei gleichbleibendem Abstand zur Belichtungsoptik) verschoben werden könnenIn this way it is achieved that the two chuck arrangements with their vertically aligned support surfaces and also the substrate lying thereon can be displaced in the Y direction by lifting and lowering the lifting truck (while maintaining a constant distance from the exposure optics)
Hierzu ist vorgesehen, daß der Hubwagen an einer parallel zur Koordinate Y ausgerichteten Säule angeordnet und an dieser Sauie verschieblich mit Gleitfußen und/oder Rollen geradegefuhrt ist, wobei zusätzlich zu den Gleitfußen und/oder Rollen piezoelektrisch angetriebene Klemmeinrichtungen zur zeitweisen Arretierung des Hubwagens an der Säule vorgesehen sind Der Hubwagen kann so z B wahrend des Belichtungsvorganges in seiner Position in Richtung der Koordinate Y arretiert werdenFor this purpose it is provided that the pallet truck is arranged on a column aligned parallel to the coordinate Y and is slidably guided on this wall with sliding feet and / or rollers, in addition to the sliding feet and / or rollers piezoelectrically driven clamping devices for temporarily locking the pallet truck to the column are provided for For example, the pallet truck can be locked in its position in the direction of the Y coordinate during the exposure process
Die Säule ist mit mindestens einem in X-Richtung verschieblich geführten Schlitten verbunden, wodurch das aufliegende Substrat bei gleichbleibendem Abstand zur Belichtungsoptik in Richtung X verschoben werden kann Hierdurch ist gewährleistet, daß einerseits durch Zustellbewegung des Hubwagens in Y-Richtung und/oder andererseits durch Zustellbewegung des Schlittens in X-Richtung jeder Flachenabschnitt des Substrates in Belichtungsposition gebracht werden kann In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der lineare Stellantrieb für den Handlingchuck mit einem pneumatischen Antriebselement, etwa einem Faltenbalg oder auch einer Membran, ausgestattet ist Derart ausgebildete Pneumatikantriebe sind im Stand der Technik bekannt und müssen deshalb hier nicht naher beschrieben werden Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemaßenThe column is connected to at least one slide that is displaceable in the X direction, whereby the substrate lying on it can be moved in the X direction at a constant distance from the exposure optics.This ensures that on the one hand by the feed movement of the lifting truck in the Y direction and / or on the other hand by the feed movement of the slide in the X direction, each flat section of the substrate can be brought into the exposure position. In a further embodiment of the invention, it can be provided that the linear actuator for the handling chuck is equipped with a pneumatic drive element, such as a bellows or a membrane, for example are known in the prior art and therefore need not be described in more detail here. A further, very advantageous embodiment of the invention
Anordnung besteht dann, daß die Auflageflachen beider Chuckanordnungen kreisrund ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei die Auflageflache des Handlingchucks von der Auflageflache des Haltechucks umschlossen ist und eine Ausdehnung von kleiner 1/3, bevorzugt kleiner 1/4 der Auflageflache des Haltechucks hat Damit ist gewährleistet, daß dasThe arrangement then is that the contact surfaces of both chuck arrangements are circular and are arranged concentrically to one another, the contact surface of the handling chuck being enclosed by the contact surface of the neck chuck and having an expansion of less than 1/3, preferably less than 1/4 of the contact area of the neck chuck ensures that
Substrat bei Auflage auf dem Handlingchuck in ausreichendem Maße seitlich über dessen Auflageflache hinauskragt, so daß sich ausreichend überstehende Flachenabschnitte des Substrates beim Zurückfahren des Handlingchucks auf die Auflageflache des Haltechucks auflegen können Erfindungsgemaß ist weiterhin vorgesehen, daß jede der beidenWhen the substrate is placed on the handling chuck, it protrudes laterally beyond its supporting surface to a sufficient extent, so that sufficiently protruding surface sections of the substrate can rest on the supporting surface of the holding chuck when the handling chuck is moved back. According to the invention, it is further provided that each of the two
Chuckanordnungen aus einem Grundkorper besteht, auf dem zumindest abschnittsweise eine elektrisch leitende Schicht und über dieser eine Isolierschicht aufgebracht ist, wobei die Isolierschichten der Belichtungsoptik zugewandt sind und die Auflageflachen für das Substrat bilden In die Isolierschichten können Kanäle für ein Kuhlmedium eingearbeitet sein, wobei die Kanäle in Zu- und Abflüsse für das Kühlmedium münden und als Kühlmedium vorzugsweise Helium eingesetzt ist.Chuck arrangements consist of a basic body, on which an electrically conductive layer is applied at least in sections and an insulating layer is applied above it, the insulating layers facing the exposure optics and forming the support surfaces for the substrate. Channels for a cooling medium can be incorporated into the insulating layers, whereby the channels open into inflows and outflows for the cooling medium and helium is preferably used as the cooling medium.
In einer sehr bevorzugten Ausgestaltung sind die Tragplatte und die Grundkörper der Chuckanordnungen aus einer Glaskeramik mit gleichen Werkstoffeigenschaften, beispielhaft mit gleichemIn a very preferred embodiment, the support plate and the base body of the chuck arrangements are made of a glass ceramic with the same material properties, for example with the same
Temperaturausdehnungskoeffizienten τ = 0±0,05*10"6K"1 , gleichem Elastrizitätsmodul von E ~ 90,6 GPa und gleicher Biegebruchfestigkeit von B etwa 130 MPa gefertigt.Thermal expansion coefficient τ = 0 ± 0.05 * 10 "6 K " 1 , the same modulus of elasticity of E ~ 90.6 GPa and the same flexural strength of B about 130 MPa.
Die Verwendung einer solchen Glaskeramik für die genannten Teile ermöglicht einen Aufbau des Haltesystems, der äußerst unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen ist. Da Temperatureinflüsse innerhalb der Anordnung während des Belichtungsvorganges technisch nicht zu vermeiden sind, können durch Einsatz dieser Glaskeramik negative Auswirkungen soweit reduziert werden, daß der Aufwand für weitergehende Temperaturstabilisierungsmaßnahmen innerhalb der Belichtungsanordnung bzw. für Temperaturstabilisierungsmaßnahmen in der Nähe des zu belichtenden Substrates auf ein Mindestmaß beschränkt werden kann.The use of such a glass ceramic for the parts mentioned enables the holding system to be constructed which is extremely insensitive to temperature fluctuations. Since temperature influences within the arrangement cannot be technically avoided during the exposure process, negative effects can be reduced by using this glass ceramic to such an extent that the effort for further temperature stabilization measures within the exposure arrangement or for temperature stabilization measures in the vicinity of the substrate to be exposed is minimized can.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Glaskeramik besteht darin, daß bei der Herstellung der genannten Teile konventionelle Optikbearbeitungstechnologien anwendbar sind, durch welche auf effektive Weise ein Höchstmaß an Genauigkeit bei der Bearbeitung erzielt werden kann. Das bezieht sich vor allem auf die Herstellung planer Flächen mit höchsten Ebenheitsanforderungen, aber auch auf die Einhaltung von Parallelitäten und Winkeln an den betreffenden Teilen. So ist es möglich, Fertigungstoleranzen im Mikrometerbereich und in den Bereichen von Bogensekunden einzuhalten. Aufgrund der Sprödhärte der verwendeten Glaskeramik sind plastische Verformungen an den Planflächen, insbesondere an den Auflageflächen für das Substrat, ausgeschlossen, wodurch bleibende Verformungen, die ihre Ursache in mechanischen Kräften haben, nicht auf das Substrat übertragen werden können. Die Gleitfüße und/oder Rollen zur Hubwagenführung und die Säule sind aus einer hochfesten Keramik mit einem Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 300 bis 400 GPa gefertigt. Damit kann eine exakte Führung des Hubwagens an der Säule erzielt werden. Zusätzlich zu den Gleitfüßen und/oder Rollen sind elektrisch angetriebene Klemmeinrichtungen zur zeitweisen Arretierung des Hubwagens jeweils in den Positionen vorgesehen, in denen die Belichtung der Substratoberfläche erfolgt.Another important advantage of glass ceramics is that conventional optics processing technologies can be used in the manufacture of the parts mentioned, by means of which the highest degree of machining accuracy can be achieved effectively. This relates above all to the production of flat surfaces with the highest flatness requirements, but also to compliance with parallelism and angles on the parts in question. This makes it possible to maintain manufacturing tolerances in the micrometer range and in the range of arc seconds. Due to the brittleness of the glass ceramic used, plastic deformations on the flat surfaces, in particular on the support surfaces for the substrate, are excluded, as a result of which permanent deformations which are caused by mechanical forces cannot be transferred to the substrate. The sliding feet and / or castors for guiding the pallet truck and the column are made of a high-strength ceramic with a modulus of elasticity in the range of approximately 300 to 400 GPa. This enables the pallet truck to be guided precisely on the column. In addition to the sliding feet and / or rollers, electrically driven clamping devices are provided for temporarily locking the lift truck in the positions in which the substrate surface is exposed.
Mit dem Einsatz der Glaskeramik- bzw. Keramikwerkstoffe für die genannten Teile wird erreicht, daß der Belichtungsstrahlengang nicht ungewollt durch Magnetfelder beeinflußt werden kann, da diese Werkstoffe magnetfrei sind.With the use of glass ceramic or ceramic materials for the parts mentioned it is achieved that the exposure beam path cannot be unintentionally influenced by magnetic fields, since these materials are magnet-free.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß diese Werkstoffe auf technologisch einfache Weise mit den elektrisch leitfähigen Beschichtungen, beispielsweise Chrom oder Nickel, versehen werden können, an die ein elektrisches Spannungspotential gelegt werden kann. Zur sicheren Halterung der Substrate auf den Auflageflächen der beidenAnother advantage is that these materials can be provided in a technologically simple manner with the electrically conductive coatings, for example chromium or nickel, to which an electrical voltage potential can be applied. For securely holding the substrates on the contact surfaces of the two
Chuckanordnungen ist vorgesehen, an die leitfähigen Schichten einerseits und an das Substrat andererseits ein elektrisches Potential von bis zu 5000 Volt anzulegen.Chuck arrangements are provided to apply an electrical potential of up to 5000 volts to the conductive layers on the one hand and to the substrate on the other hand.
In einer weiteren sehr bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an die Tragplatte zwei verspiegelte Flächen angearbeitet sind, von denen eine in die Richtung der Koordinate X und die andere in die Richtung der Koordinate Y weist und die beide als Referenzspiegel eines Metrologiesystems dienen, in welchem die Positionsbestimmung der Tragplatte bzw. des Substrates durch interferometrische Messungen vorgenommen wird. Die verspiegelten Flächen können durch eine mit einer Oxidschutzschicht, vorzugsweise SiO2, versehenen Aluminiumbeschichtung gebildet sein. Weiterhin kann die Tragplatte Mateπalausnehmungen aufweisen, die der Gewichtsreduzierung dienen, was vorteilhaft geringere Antriebsleistungen sowie ein gunstigeres Beschleunigungsverhalten bei der Bewegung des Hubwagens zur Folge hat Ausgestaltungen bestehen auch dahingehend, daß der Grundkorper der ersten Chuckanordnung entweder direkt auf den Hubwagen aufgesetzt oder alternativ hierzu über eine Tragplatte mit dem Hubwagen verbunden istIn a further very preferred embodiment of the invention it is provided that two mirrored surfaces are worked on the support plate, one of which points in the direction of the coordinate X and the other in the direction of the coordinate Y and which both serve as a reference mirror of a metrology system, in which the position of the support plate or the substrate is determined by interferometric measurements. The mirrored surfaces can be formed by an aluminum coating provided with an oxide protective layer, preferably SiO 2 . Furthermore, the support plate can have material recesses which serve to reduce weight, which advantageously results in lower drive power and more favorable acceleration behavior during the movement of the lifting truck. Embodiments also exist in that the basic body of the first chuck arrangement is either placed directly on the lifting truck or, alternatively, via a Carrier plate is connected to the pallet truck
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausfuhrungsbeispieles naher erläutert werden In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig 1 die Pπnzipdarstellung der erfindungsgemaßen AnordnungThe invention will be explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment. In the accompanying drawings, FIG. 1 shows the schematic diagram of the arrangement according to the invention
Fig 2 einen Schnitt aus Fig 12 shows a section from FIG. 1
Fig 3 den Handlingchuck mit Substrat in Ubemahmeposition3 shows the handling chuck with substrate in the take-over position
Fig 4 Haltechuck und Handlingchuck mit Substrat in BehchtungspositionFig. 4 neck and handling chuck with substrate in the guard position
In Fig 1 ist ein Übernahme- und Haltesystem dargestellt, bei dem eine erste Chuckanordnung, namlich ein Haltechuck 1 , über eine Tragplatte 2 fest mit einem Hubwagen 3 verbunden ist Der Hubwagen 3 ist über Gleitfuße und/oder Rollen 18 an eine Säule 4 gekoppelt und dabei in Längsrichtung dieser Säule verschiebbarIn Fig. 1, a take-over and holding system is shown, in which a first chuck arrangement, namely a holding chuck 1, is firmly connected to a pallet truck 3 via a support plate 2. The pallet truck 3 is coupled to a column 4 via sliding feet and / or rollers 18 and slidable in the longitudinal direction of this column
Diese Anordnung ist so ausgerichtet, daß die Säule 4 in Richtung der Koordinate Y verlauft, die Koordinate Y der Wirkungsrichtung der Schwerkraft entspricht und die Auflageflache 5 des Haltechucks 1 parallel zu der in den Koordinaten X,Y aufgespannten Ebene ausgerichtet ist Die Einstrahlungsrichtung des Be chtungsstrahlenganges, der von einer nicht dargestellten Belichtungsoptik ausgeht, erfolgt dabei in Richtung der Koordinate Z rechtwinklig auf die Auflageflache 5This arrangement is aligned so that the column 4 runs in the direction of the coordinate Y, the coordinate Y corresponds to the direction of action of gravity and the support surface 5 of the neck strap 1 is aligned parallel to the plane spanned in the coordinates X, Y. The direction of irradiation of the radiation beam path , which is based on an exposure optics (not shown), takes place at right angles to the support surface 5 in the direction of the coordinate Z
Die Säule 4 ist mit einem in Richtung der Koordinate X geradegefuhrten Schlitten verbunden, der auf dem in X-Richtung dargestellten Lineal lauft Damit ist gewährleistet, daß der Haltechuck 1 mit seiner Auflageflache 5 in Richtung der Koordinaten X,Y verfahrbar ist Die Verschiebung in Richtung X erfolgt dabei durch Verschieben des (zeichnerisch nicht dargestellten) Schlittens, mit dem die Säule 4 fest verbunden ist, die Verschiebung in Richtung Y erfolgt durch Verschiebung des Hubwagens 3 entlang der Säule 4 Dabei sind sowohl der Schlitten als auch der Hubwagen 3 mit elektromechanischen Antrieben (die ebenfalls nicht dargestellt sind) gekoppeltThe column 4 is connected to a carriage which is guided straight in the direction of the coordinate X and which runs on the ruler shown in the X direction. This ensures that the neck strap 1 with its support surface 5 can be moved in the direction of the coordinates X, Y. The displacement in the direction X takes place by moving the carriage (not shown in the drawing) with which the column 4 is firmly connected, the displacement in the Y direction is carried out by moving the lifting carriage 3 along the column 4. Both the carriage and the lifting carriage 3 are equipped with electromechanical drives ( which are also not shown) coupled
Die Fuhrung dieser beiden Baugruppen beim Bewegungsablauf erfolgt hochgenau unter Bindung aller übrigen Freiheitsgrade, so daß ein auf die Auflageflache 5 aufgelegtes Substrat 17, beispielhaft ein Wafer, relativ zur Belichtungsoptik so positioniert werden kann, daß Schritt für Schritt die Belichtung des Substrates 17 mit einer vorgebenen Struktur vorgenommen werden kann An zwei rechtwinklig zueinander stehenden Seitenflächen der Tragplatte 2 können Spiegelflachen 19,20 aufgebracht sein, über die die Position der Tragplatte 2 mit interferometπscher Genauigkeit gemessen werden kann Erfindungsgemaß ist nunmehr vorgesehen, daß außer dem Haltechuck 1 eine zweite Chuckanordnung, namlich ein Handlingchuck 6, vorhanden ist Die Positionierung der beiden Chuckanordnungen 1 und 6 zueinander ist aus der Schnittdarstellung in Fig 2 ersichtlich Hier ist zunächst erkennbar, daß die Auflageflache 7 des Handlingchucks 6 parallel zur Auflageflache 5 des Haltechucks 1 ausgerichtet istThe guidance of these two assemblies during the motion sequence is carried out with high precision, with the binding of all other degrees of freedom, so that a substrate 17 placed on the support surface 5, for example a wafer, can be positioned relative to the exposure optics in such a way that the substrate 17 is exposed step by step to a predetermined one Structure can be made on two mutually perpendicular side surfaces of the support plate 2, mirror surfaces 19, 20 can be applied, via which the position of the support plate 2 can be measured with interferometric accuracy. According to the invention, it is now provided that, in addition to the holding chuck 1, a second chuck arrangement, namely a Handling chuck 6 is present. The positioning of the two chuck arrangements 1 and 6 relative to one another can be seen from the sectional view in FIG. 2. It can first be seen here that the support surface 7 of the handling chuck 6 is aligned parallel to the support surface 5 of the holding chuck 1
Beide Auflageflachen 5, 7 sind senkrecht zur Koordinate Z und damit zur Einfallsrichtung des Belichtungsstrahlenganges ausgerichtet Wahrend jedoch der Haltechuck 1 fest mit der Tragplatte 2 verbunden ist, beispielhaft durch Verschraubung oder Klemmung, ist der Handlingchuck 6 in Richtung der Koordinate Z verschiebbar angeordnet Dabei sind der Grundkorper 8 desBoth contact surfaces 5, 7 are oriented perpendicular to the coordinate Z and thus to the direction of incidence of the exposure beam path. However, while the neck chuck 1 is firmly connected to the support plate 2, for example by screwing or clamping, the handling chuck 6 is arranged to be displaceable in the direction of the coordinate Z. Basic body 8 of the
Haltechucks 1 und der Grundkorper 9 des Handlingchucks 6 einschließlich der Auflageflachen 5 und 7 als Kreisflächen ausgeführt Beide Chucks 1 , 6 sind über (zeichnerisch nicht dargestellte) Zwangsfuhrungen verbunden, welche die Freiheitsgrade einschranken und dadurch eine genaue Einhaltung der Relativposition der Chucks 1 ,6 zueinander, insbesondere im Hinblick auf eine Verdrehung gegeneinander um die Koordinate Z, gewährleisten Diese Zwangsfuhrungen können beispielhaft als teilweise in V-formige Nuten eintauchende Kugeln ausgebildet sein, wobei an einem der Chucks die Kugeln, am anderen die Nuten vorgesehen sind Der Grundkorper 8 des Haltechucks 1 ist durchbrochen, und in demNeck chucks 1 and the basic body 9 of the handling chuck 6, including the support surfaces 5 and 7, are designed as circular surfaces. Both chucks 1, 6 are connected by means of (not shown in the drawing) constrained guides which restrict the degrees of freedom and thereby exact compliance with the relative position of the chucks 1, 6 to one another , especially with regard to a Ensure rotation against each other about the coordinate Z. These constrained guides can be designed, for example, as balls partially immersed in V-shaped grooves, the balls being provided on one of the chucks and the grooves provided on the other. The basic body 8 of the holding device 1 is perforated, and in which
Durchbruch ist der Grundkorper 9 des Handlingchucks 6 beweglich gefuhrt Des weiteren ist der Grundkorper 9 des Handlingchucks 6 über ein Getriebeglied 10 mit einem pneumatischen Antrieb 1 1 verbunden Durch Ansteuerung des pneumatischen Antriebes 1 1 kann die Verschiebung des Handlingchucks 6 in Richtung der Koordinate Z veranlaßt werden Wie Fig 2 weiterhin zeigt, ist die Tragplatte 2 über Festkorpergelenkbolzen 12 kinematisch bestimmt mit dem Hubwagen 3 verbundenBreakthrough of the basic body 9 of the handling chuck 6 is movably guided. Furthermore, the basic body 9 of the handling chuck 6 is connected to a pneumatic drive 11 via a gear member 10. By actuating the pneumatic drive 11, the handling chuck 6 can be displaced in the direction of the coordinate Z. As FIG. 2 also shows, the support plate 2 is connected to the lifting truck 3 in a kinematically determined manner by means of fixed-body articulation bolts 12
Auf den Grundkorper 8 des Haltechucks 1 ist in Richtung zur Belichtungsoptik eine elektrisch leitfahige Schicht 13 aus Chrom oder Nickel mit einer Starke von <200nm aufgetragen, auf weiche eine Isolierschicht 14 aufgebracht ist Auf der Isolierschicht 14 ist die Auflageflache 5 für das aufzunehmende, hier noch nicht dargestellte Substrat 17 hocheben ausgebildet Das trifft analog zu für den Handlingchuck 6, bei dem auf den Grundkorper 9 zunächst eine elektrisch leitfahige Schicht 15 und darüber eine Isolierschicht 16 aufgebracht ist Auch hier ist die Isolierschicht 16 als Auflageflache für das Substrat 17 hocheben ausgebildetAn electrically conductive layer 13 made of chrome or nickel with a thickness of <200 nm is applied to the base body 8 of the neck chuck 1 in the direction of the exposure optics, to which an insulating layer 14 is applied. On the insulating layer 14 there is the support surface 5 for what is to be recorded here The substrate 17, not shown, is designed to be raised. This applies analogously to the handling chuck 6, in which an electrically conductive layer 15 is first applied to the base body 9 and an insulating layer 16 is applied above. Here, too, the insulating layer 16 is designed to be raised to the substrate 17
Die Verfahrensweise bei der Übernahme und beim Halten wird nun im folgenden anhand Fig 3 und Fig 4 erläutert Soll ein Substrat 17 zur Belichtung auf die Auflageflache 5 des Haltechucks 1 aufgelegt werden, erfolgt zunächst dessen Zufuhrung mit Hilfe eines nicht dargestellten Roboterarmes bis in eine Position z2 Dabei sollte das Substrat 17 mit Hilfe des Roboterarmes etwa zentrisch zur Auflageflache 5 ausgerichtet sein Nunmehr wird das Getriebeglied 10 durch den pneumatischen Antrieb 11 angesteuert und dadurch der Handlingchuck 6 vorgeschoben, und zwar so weit bis die Abschnitte der Substratflache 18, die der Auflageflache 7 gegenüberstehen, mit der Auflageflache 7 in Kontakt kommenThe procedure for taking over and holding is now explained below with reference to FIGS. 3 and 4. If a substrate 17 is to be placed on the support surface 5 of the holding device 1 for exposure, its delivery is first carried out with the aid of a robot arm (not shown) into a position z 2 In this case, the substrate 17 should be aligned approximately centrally to the support surface 5 with the aid of the robot arm. Now the gear member 10 is controlled by the pneumatic drive 11 and the handling chuck 6 is thereby advanced, to the extent that Portions of the substrate surface 18 which face the support surface 7 come into contact with the support surface 7
Hiernach wird über Elektrokontakte, die zeichnerisch nicht dargestellt sind, an die elektrisch leitfahige Schicht 15 des Handlingchucks 6 einerseits und an das Substrat 17 andererseits eine elektrische Spannung mit einem Potential von etwa 4000 Volt gelegt Die dabei entstehenden elektrostatischen Kräfte halten das Substrat 17 auf der Auflageflache 7 des Handlingchucks 6Thereafter, an electrical voltage with a potential of approximately 4000 volts is applied to the electrically conductive layer 15 of the handling chuck 6 on the one hand and to the substrate 17 via electrical contacts, which are not shown in the drawing. The electrostatic forces that arise hold the substrate 17 on the support surface 7 of the handling chuck 6
Nun wird das Substrat 17 aus dem Eingriff mit dem Roboterarm gelost und der Roboterarm aus dem Raum zwischen Substrat 17 und ebenfalls nicht dargestellter Belichtungsoptik ausgeschwenkt Der pneumatische Antrieb 11 wird angesteuert, wodurch der Handlingchuck 6 in den Haltechuck 1 hineingezogen wird, bis die Auflageflache 7 die Position z1 erreicht Dabei setzen die Abschnitte der Substratflache 18, die nicht von der Auflageflache 7 überdeckt sind, auf die Auflageflache 5 am Haltechuck 1 auf Damit ist die Verschiebung des Handlingchucks 6 bzw des Substrates 17 beendet Mit der Auflage auf dem Haltechuck 1 befindet sich das Substrat 17 in der Behchtungsposition Einer bevorzugten Variante der Erfindung entsprechend wird der Handlingchuck 6 in dieser Position nicht fixiert, sondern bleibt in Z-Richtung „schwimmend" frei beweglich An die leitfahige Schicht 13 des Haltechucks 1 wird nun über (zeichnerisch nicht dargestellte Elektrokontakte) ebenfalls ein elektrisches Potential von 4000 V gelegt, wodurch zusätzlich zu der Haltekraft zwischen Handlingchuck 6 und Substrat 17 eine elektrostatische Haltekraft zwischen dem Haltechuck 1 und dem Substrat 7 wirksam wird Die Halteposition für das Substrat 17 ist dabei allein durch die Position der Auflageflache 5 am Haltechuck 1 bestimmtNow the substrate 17 is released from the engagement with the robot arm and the robot arm is pivoted out of the space between the substrate 17 and also not shown exposure optics.The pneumatic drive 11 is actuated, whereby the handling chuck 6 is pulled into the holding chuck 1 until the support surface 7 Position z 1 reached. The sections of the substrate surface 18, which are not covered by the support surface 7, are placed on the support surface 5 on the neck fixture 1. This completes the displacement of the handling chuck 6 or the substrate 17 the substrate 17 in the guard position In accordance with a preferred variant of the invention, the handling chuck 6 is not fixed in this position, but remains freely "floating" in the Z direction. The conductive layer 13 of the holding chuck 1 is now (electrical contacts not shown in the drawing) also an electrical potential of 4000 V g , whereby, in addition to the holding force between handling chuck 6 and substrate 17, an electrostatic holding force between holding device 1 and substrate 7 is effective. The holding position for substrate 17 is determined solely by the position of support surface 5 on holding device 1
Das Substrat 17 haftet zwar weiterhin auch an der Auflageflache 7 des Handlingchucks 6, die aber aufgrund der „schwimmenden" Lagerung des Handlingchucks 6 keine definierte Position in Bezug auf die Belichtungsoptik hat Die Auflageflache 7 des Handlingchucks 6 sorgt insofern lediglich für die Formstabihtat des Substrates 17, indem die Substratflache 18 unterstutzt wird Andererseits wird die Position der Auflageflache 7 in Z-Richtung durch die Substratflache 18 selbsttätig in die Position z-i geruckt, wodurch eine Uberbestimmung des Substrates 17 bzw Spannungen im Substratmaterial aufgrund von Uberbestimmungen ausgeglichen werden Das Substrat 17 ist nun zur Belichtung vorbereitet und wird in der Folge durch Ansteuerung des Schlittenantriebes zur Verschiebung in der Koordinate X und durch Ansteuerung des Hubwagenantriebes zur Verschiebung in der Koordinate Y in die jeweiligen Behchtungspositionen gebracht, in denen das Aufbringen der Struktur auf das Substrat 17 erfolgt Die Entnahme des Substrates 17 aus der Belichtungseinπchtung erfolgt in umgekehrter Weise, indem zunächst das Spannungspotential zwischen Substrat 17 und Haltechuck 1 abgeschaltet wird, so daß das Substrat 17 nur noch am Handlingchuck 6 haftet Der Handlingchuck 6 mit dem Substrat 17 wird nun in Richtung der Koordinate Z verfahren, bis sich die Substratflache 18 in der Position z2 befinden, in welcher das Substrat 17 wieder in Eingriff mit dem Roboterarm gebracht wird Hiernach wird auch die leitfahige Schicht 15 potentialfrei geschaltet, woraufhin die Entnahme des Substrates 17 aus der Belichtungseinπchtung mit Hilfe des Roboterarmes erfolgtThe substrate 17 continues to adhere to the support surface 7 of the handling chuck 6, but because of the “floating” mounting of the handling chuck 6 it has no defined position in relation to the exposure optics. The support surface 7 of the handling chuck 6 thus only ensures the dimensional stability of the substrate 17 by supporting the substrate surface 18 On the other hand, the position of the support surface 7 in the Z direction is automatically moved into the position zi by the substrate surface 18, as a result of which an overdetermination of the substrate 17 or tensions in the substrate material due to overdeterminations are compensated for. The substrate 17 is now prepared for exposure and is subsequently by controlling the carriage drive for shifting in the coordinate X and by controlling the lift truck drive for shifting in the coordinate Y into the respective viewing positions in which the structure is applied to the substrate 17. The substrate 17 is removed from the exposure device in the reverse manner , by first switching off the voltage potential between the substrate 17 and the neck chuck 1, so that the substrate 17 only adheres to the handling chuck 6. The handling chuck 6 with the substrate 17 is now moved in the direction of the coordinate Z until the substrate surface 18 is in the position z 2 be find in which the substrate 17 is brought back into engagement with the robot arm. Thereafter, the conductive layer 15 is also switched potential-free, whereupon the substrate 17 is removed from the exposure device with the aid of the robot arm
In einer alternativen Ausfuhrungsvariante, die in Fig 4 dargestellt ist, kann vorgesehen sein, daß der Handlingchucks 6 nach Auflegen des Substrates 17 auf den Haltechuck 1 nicht in der Position z verbleibt, sondern (nach Potentialfreischaltung der leitfahigen Schicht 15) in eine Position z2' weiterverschoben wird, so daß das Substrat 17 wahrend der Belichtung lediglich vom Haltechuck 1 gehalten wird Erfindungsgemaß ist weiterhin vorgesehen, daß die Grundkorper 8, 9 der beiden Chuckanordnungen 1 , 6 und die Isolierschichten 14, 16 der beiden Chuckanordnungen 1 , 6 aus Glaskeramik „ZERODUR" und die Tragplatte 2, das Gestell des Hubwagens 3 und die Säule 4 aus Sihziumcarbid gefertigt sind Damit ist gewährleistet, daß sich Temperatureinflusse nicht nachteilig auf die Positionsgenauigkeit des Substrates 17 auswirken BezugszeicheniisteIn an alternative embodiment variant, which is shown in FIG. 4, it can be provided that the handling chuck 6 does not remain in the position z after the substrate 17 has been placed on the holding chuck 1, but (after the conductive layer 15 has been isolated) in a position z 2 'is moved further, so that the substrate 17 is only held by the neck chuck 1 during the exposure. According to the invention, it is further provided that the basic bodies 8, 9 of the two chuck arrangements 1, 6 and the insulating layers 14, 16 of the two chuck arrangements 1, 6 made of glass ceramic " ZERODUR "and the support plate 2, the frame of the lifting truck 3 and the column 4 are made of silicon carbide. This ensures that temperature influences do not adversely affect the positional accuracy of the substrate 17 Reference number list
1 erste Chuckanordnung (Haltechuck)1 first chuck arrangement (neck chuck)
2 Tragplatte2 support plate
3 Hubwagen3 pallet trucks
4 Säule4 pillar
5 Auflagefläche5 contact surface
6 zweite Chuckanordnung (Handlingchuck)6 second chuck arrangement (handling chuck)
7 Auflagefläche7 contact surface
8 Grundkörper8 basic bodies
9 Grundkörper9 basic body
10 Getriebeglied10 gear link
1 1 pneumatischer Antrieb1 1 pneumatic drive
12 Festkörpergelenke12 solid-state joints
13 elektrisch leitfähige Schicht13 electrically conductive layer
14 Isolierschicht14 insulating layer
15 elektrisch leitfähige Schicht15 electrically conductive layer
16 Isolierschicht16 insulating layer
17 Substrat (Wafer)17 substrate (wafer)
18 Rollen18 rolls
19 Spiegelfläche19 mirror surface
20 Spiegelfläche 20 mirror surface

Claims

Patentansprüche claims
1. Übernahme- und Haltesystem für ein Substrat (17) in einer Belichtungsanlage, die mit einer in den Koordinaten X,Y verfahrbaren elektrostatischen Chuckanordnung (1) zum Halten des Substrates (17) auf einer Auflagefläche (5) während der Belichtung ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zweite elektrostatische Chuckanordnung (6) vorgesehen ist, die eine weitere Auflagefläche (7) für das Substrat (17) aufweist, wobei die zweite Chuckanordnung (6) mit ihrer Auflagefläche (7) in Richtung der Koordinate Z relativ zur Auflagefläche (5) der ersten1. Takeover and holding system for a substrate (17) in an exposure system, which is equipped with an electrostatic chuck arrangement (1) that can be moved in the coordinates X, Y for holding the substrate (17) on a support surface (5) during the exposure, characterized in that at least one second electrostatic chuck arrangement (6) is provided, which has a further contact surface (7) for the substrate (17), the second chuck arrangement (6) with its contact surface (7) in the direction of the coordinate Z relative to Contact surface (5) of the first
Chuckanordnung (1) verschieblich angeordnet ist.Chuck arrangement (1) is arranged displaceably.
2. Übernahme- und Haltesystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der beiden Auflageflächen (5,7) etwa der Flächenausdehnung des aufzunehmenden Substrates (17) entspricht.2. Takeover and holding system according to claim 1, characterized in that the sum of the two contact surfaces (5,7) corresponds approximately to the surface area of the substrate (17) to be accommodated.
3. Übernahme- und Haltesystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Chuckanordnung (6) in Richtung der Koordinate Z bis in eine Endlage z2 vor der Auflagefläche (5) verschiebbar ist, die einer Übernahmeposition für das Substrat (17) entspricht.3. Takeover and holding system according to claim 1, characterized in that the second chuck arrangement (6) in the direction of the coordinate Z up to an end position z 2 in front of the support surface (5) is displaceable, which corresponds to a takeover position for the substrate (17) .
4. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Chuckanordnung (6) in eine Position z-, verschiebbar ist, in welcher sich die Auflageflächen (5,7) in einer Ebene befinden, wobei die Position z-i der Halteposition für das Substrat (17) während der Belichtung entspricht.4. takeover and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that the second chuck arrangement (6) in a position z, is displaceable, in which the bearing surfaces (5,7) in one plane, the position zi corresponding to the holding position for the substrate (17) during the exposure.
5. Übernahme- und Haltesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Chuckanordnung (6) in eine Position z2 ' verschiebbar ist, bei der sich die Auflagefläche (7) hinter der5. Takeover and holding system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second chuck arrangement (6) is displaceable into a position z 2 ' , in which the bearing surface (7) behind the
Auflagefläche (5) befindet.Contact surface (5) is located.
6. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen (5,7) als Kreisflächen ausgebildet und zentrisch zueinander angeordnet sind, wobei die Auflagefläche (7) von der Auflagefläche (5) umschlossen ist und eine6. Take-over and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing surfaces (5,7) are formed as circular surfaces and are arranged centrally to one another, the bearing surface (7) being enclosed by the bearing surface (5) and one
Ausdehnung von kleiner 1/3, bevorzugt kleiner 1/4 der Auflagefläche (5) hat.Has an expansion of less than 1/3, preferably less than 1/4 of the contact surface (5).
7. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinate Y parallel zur Wirkungsrichtung der Schwerkraft und die Koordinaten X,Z rechtwinklig zur Wirkungsrichtung der Schwerkraft ausgerichtet sind.7. Takeover and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that the coordinate Y is aligned parallel to the direction of action of gravity and the coordinates X, Z perpendicular to the direction of action of gravity.
8. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Chuckanordnungen (1 ,6) mit einem Hubwagen (3) verbunden sind, der geradlinig in der Koordinate Y verfahrbar ist, wobei die erste Chuckanordnung (1 ) mit dem Hubwagen8. Takeover and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that the two chuck arrangements (1, 6) are connected to a lifting truck (3) which can be moved in a straight line in the coordinate Y, the first chuck arrangement (1) with the pallet truck
(3) fest verbunden und die zweite Chuckanordnung (6) über einen Linearantrieb, der zur Verschiebung der zweiten Chuckanordnung (6) in Z-Richtung dient, mit dem Hubwagen (3) gekoppelt ist.(3) firmly connected and the second chuck arrangement (6) is coupled to the lifting truck (3) via a linear drive, which serves to shift the second chuck arrangement (6) in the Z direction.
9. Übernahme- und Haltesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Chuckanordnung (1 ) über eine Tragplatte9. takeover and holding system according to claim 8, characterized in that the first chuck arrangement (1) via a support plate
(2) mit dem Hubwagen (3) verbunden ist.(2) is connected to the pallet truck (3).
10. Übernahme- und Haltesystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubwagen (3) an einer parallel zur Koordinate Y ausgerichteten Säule (4) angeordnet und an dieser Säule (4) verschieblich mit Gleitfüßen und/oder Rollen (18) geradegeführt ist, wobei zusätzlich zu den Gleitfüßen und/oder Rollen (18) ansteuerbare Klemmeinrichtungen zur zeitweisen Arretierung des Hubwagens (3) an der Säule (4) vorgesehen sind.10. takeover and holding system according to one of claims 8 or 9, characterized in that the lifting truck (3) arranged on a parallel to the Y coordinate column (4) and on this column (4) slidably with feet and / or rollers ( 18) is straight, In addition to the sliding feet and / or rollers (18), controllable clamping devices are provided for temporarily locking the lifting truck (3) to the column (4).
1 1. Übernahme- und Haltesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtungen mit piezoelektrischen1 1. Takeover and holding system according to claim 10, characterized in that the clamping devices with piezoelectric
Antrieben gekoppelt sind.Drives are coupled.
12. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (4) mit mindestens einem in X- Richtung verschieblich geführten Schlitten verbunden ist. 12. Takeover and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that the column (4) is connected to at least one slide which is displaceably guided in the X direction.
13. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Linearantrieb für die zweite Chuckanordnung (6) ein Pneumatikantrieb (11) vorgesehen ist.13. Takeover and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that a pneumatic drive (11) is provided as a linear drive for the second chuck arrangement (6).
14. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Chuckanordnungen (1 ,6) aus einem Grundkörper (8,9) besteht, auf weichen zumindest abschnittweise elektrisch leitende Schichten (13,15) und über diesen jeweils eine Isolierschicht (14,16) aufgebracht ist, wobei die Isolierschichten (14,16) die Auflageflächen (5,7) für das Substrat (17) bilden. 14. Takeover and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that each of the two chuck arrangements (1, 6) consists of a base body (8,9), on soft at least sections of electrically conductive layers (13, 15) and over these In each case an insulating layer (14, 16) is applied, the insulating layers (14, 16) forming the contact surfaces (5, 7) for the substrate (17).
15. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (2) und die Grundkörper (8,9) aus einer Glaskeramik mit einem15. Takeover and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that the support plate (2) and the base body (8,9) made of a glass ceramic with a
Temperaturausdehnungskoeffizienten ατ = 0±0,05*10"6K"1 und einem Elastrizitätsmodul von E « 90,6 GPa gefertigt sind. Thermal expansion coefficients α τ = 0 ± 0.05 * 10 "6 K " 1 and an elastic modulus of E «90.6 GPa.
16. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfüße und/oder Rollen (18) und die Säule (4) aus einer hochfesten Keramik mit einem Elastizitätsmodul im Bereich von etwa 300 bis 400 GPa gefertigt sind. 16. Takeover and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding feet and / or rollers (18) and the column (4) are made of a high-strength ceramic with a modulus of elasticity in the range of about 300 to 400 GPa.
17. Übernahme- und Haitesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Übernahme des Substrates (17) die leitfähige Schicht (15) der zweiten Chuckanordnung (6) einerseits und das Substrat (17) andererseits und während des Haltens des Substrates (17) in der Belichtungsposition die leitfähige Schicht (13) der ersten Chuckanordnung (1) einerseits und das Substrat (17) andererseits an ein elektrisches Potential bis zu 5000 Volt gelegt sind.17. Takeover and shark system according to one of the preceding claims, characterized in that during the takeover of the substrate (17) the conductive layer (15) of the second chuck arrangement (6) on the one hand and the substrate (17) on the other hand and while holding the substrate (17) in the exposure position the conductive layer (13) of the first chuck arrangement (1) on the one hand and the substrate (17) on the other hand are connected to an electrical potential up to 5000 volts.
18. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Tragplatte (2) und/oder an die erste Chuckanordnung (1) zwei Spiegelflächen (19,20) angearbeitet sind, die als Referenzspiegel für ein Metrologiesystem dienen und von denen jeweils eine in Richtung der Koordinaten X,Y weist.18. Takeover and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that on the support plate (2) and / or on the first chuck arrangement (1) two mirror surfaces (19, 20) are worked, which serve as a reference mirror for a metrology system and one of which points in the direction of the coordinates X, Y.
19. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (2) und/oder die Grundkörper (8,9) Materialaussparungen zur Gewichtsreduzierung aufweisen.19. Takeover and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that the support plate (2) and / or the base body (8,9) have material cutouts for weight reduction.
20. Übernahme- und Haltesystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Isolierschichten (14,16) Kanäle für ein Kühlmedium eingearbeitet sind, wobei die Kanäle in Zu- und Abflüsse für das Kühlmedium münden und als Kühlmedium vorzugsweise Helium eingesetzt ist. 20. Take-over and holding system according to one of the preceding claims, characterized in that channels for a cooling medium are incorporated in the insulating layers (14, 16), the channels opening and leaving outlets for the cooling medium and helium being preferably used as the cooling medium .
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