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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen lithographischen Projektionsapparat,
der folgendes besitzt:
ein Beleuchtungssystem zur Bereitstellung
eines Projektionsstrahls der Strahlung; einen ersten Objekttisch
zum Halten einer Maske;
einen zweiten Objekttisch zum Halten
eines Substrates;
ein Projektionssystem zum Abbilden eines
bestrahlten Abschnittes der Maske auf einen Zielabschnitt des Substrates.
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Aus
Gründen
der Einfachheit wird das Projektionssystem nachfolgend auch als "Linse" bezeichnet; doch
dieser Begriff sollte umfassend interpretiert werden und beinhaltet
verschiedene Arten von Projektionssystemen wie beispielsweise lichtbrechende
Optik, reflektierende Optik und Katadioptriksysteme. Das Beleuchtungssystem
kann auch Komponenten umfassen, die nach einem dieser Prinzipien
für das
Lenken, Gestalten oder Steuern des Projektionsstrahls der Strahlung
arbeiten, und diese Elemente können
nachstehend ebenfalls zusammen oder einzeln als "Linse" bezeichnet werden. Der erste und zweite
Objekttisch kann außerdem
als "Maskentisch" bzw. "Substrattisch" bezeichnet werden.
Bei dem Maskentisch kann es sich um eine beliebige Konstruktion
oder Vorrichtung handeln, durch die eine andere Konstruktion oder
Vorrichtung gehalten wird, die im allgemeinen als Maske bezeichnet
wird, wobei ein abzubildendes Muster hergestellt wird oder hergestellt
werden kann. Der lithographische Apparat kann außerdem derart ausgeführt sein,
dass er zwei oder mehr Maskentische und/oder zwei oder mehr Substrattische
besitzt. Bei diesen "mehrstufigen" Vorrichtungen können die
zusätzlichen
Tische parallel genutzt werden oder an einem Tisch oder an mehreren
Tischen können
Vorbereitungsschritte durchgeführt
werden, während
ein anderer Tisch oder mehrere andere Tische für die Belichtung verwendet
werden.
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Lithographische
Projektionsapparate können beispielsweise
bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) verwendet
werden. In einem solchen Fall kann die Maske (Retikel) ein Schaltkreismuster
enthalten, das einer einzelnen Schicht des integrierten Schaltkreises
(ICs) entspricht, und dieses Muster kann dann auf einen Zielabschnitt
(mit einem oder mehreren Plättchen)
auf einem Substrat (Silizium-Wafer)
abgebildet werden, das mit einer Schicht strahlungsempfindlichem
Material (Resist) überzogen
wurde. Im allgemeinen besitzt ein einzelnes Wafer ein ganzes Netz
aneinander angrenzender Zielabschnitte, die nacheinander und einer
nach dem anderen über
die Maske bestrahlt werden. Bei einer Art von lithographischem Projektionsapparat
wird jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das gesamte Maskenmuster
in einem Durchgang dem Zielabschnitt ausgesetzt wird; ein solches
Gerät wird
im allgemeinen Wafer Stepper genannt. Bei einem alternativen Apparat – der allgemein
als Step-and-Scan-Apparat bezeichnet wird – wird jeder Zielabschnitt
bestrahlt, indem das Maskenmuster unter dem Projektionsstrahl in
einer bestimmten Bezugsrichtung (der "Abtastrichtung") zunehmend abgetastet wird, während gleichzeitig
der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung
abgetastet wird; da das Projektionssystem im allgemeinen einen Vergrößerungsfaktor
M (im allgemeinen < 1)
besitzt, beträgt
die Geschwindigkeit V, mit der der Substrattisch abgetastet wird, Faktor
M mal die Geschwindigkeit, mit der der Maskentisch abgetastet wird.
Weitere Informationen in Bezug auf lithographische Vorrichtungen,
wie die hierin beschriebene, können
der internationalen Patentanmeldung
WO
97/33205 nachgelesen werden.
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Im
allgemeinen besaß der
Apparat dieser Art einen einzelnen ersten Objekttisch (Maskentisch) und
einen einzelnen zweiten Objekttisch (Substrattisch). Doch es sind
inzwischen Vorrichtungen erhältlich,
die mindestens zwei unabhängig
voneinander bewegliche Substrattische besitzen; siehe beispielsweise
den mehrstufigen Apparat, der in den internationalen Patentanmeldungen
WO 98 /28665 und
WO 98/40791 beschrieben
wird. Das Grundprinzip hinter einem solchen mehrstufigen Apparat
besteht darin, dass – während sich
ein erster Substrattisch unter dem Projektionssystem befindet, so
dass ein erstes Substrat, das sich auf diesem Tisch befindet, belichtet
werden kann – ein
zweiter Substrattisch auf Ladeposition gehen, ein belichtetes Substrat
abgeben, ein neues Substrat aufnehmen, einige Messschritte an dem
neuen Substrat durchführen
und dann zur Überführung dieses
neuen Substrats in die Belichtungsposition unter dem Projektionssystem
als Stand-by dienen kann, sobald die Belichtung des ersten Substrats
abgeschlossen ist, so dass sich der Zyklus selbst wiederholt; auf
diese Art und Weise lässt
sich bei dem Apparat eine wesentlich höhere Durchsatzleistung erzielen,
was wiederum die Kosten für
den Apparat senkt.
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Um
die Größe von Merkmalen,
die abgebildet werden können,
zu reduzieren, ist es wünschenswert,
die Wellenlänge
des Beleuchtungsstrahls zu reduzieren. Zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, Wellenlängen von
weniger als ungefähr
200 nm zu verwenden, beispielsweise 193 nm, 157 nm oder 126 nm.
Weitere Reduzierungen in der Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung,
beispielsweise bis ungefähr 10
oder 20 nm, ist ebenfalls geplant. Diese Wellenlängen werden durch die reflektierende
Optik, wie Spiegel, insbesondere besser fokussiert und gesteuert.
Beispiele für
optische Fokussiersysteme finden sich in
US-A-5420436 ,
EP-A-0744641 ,
JP(A)08298239 und
US-A-5448612 .
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[Eingeführt von der Prüfungsabteilung
(Examining Division) am 05.07.2006]
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- US 5420436A ,
das a/s der nächste
Stand der Technik angesehen werden kann, offenbart
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Einen
lithographischen Projektionsapparat mit:
einem Beleuchtungssystem,
das so konstruiert und angeordnet ist, dass ein Projektionsstrahl
der Strahlung geliefert wird;
einem ersten Objekttisch, der
so konstruiert und angeordnet ist, dass er eine Maske hält;
einem
zweiten Objekttisch, der so konstruiert und angeordnet ist, dass
er ein Substrat hält;
und
einem Projektionssystem, das so konstruiert und angeordnet
ist, dass ein bestrahlter Abschnitt der Maske auf einen Zielabschnitt
des Substrates abgebildet wird,
wobei mindestens ein Beleuchtungssystem
oder Projektionssystem ein reflektierendes, optisches Element oder
mehrere reflektierende, optische Elemente und Positionierelemente
besitzt, um eine Position und/oder Ausrichtung eines reflektierenden,
optischen Elementes oder mehrerer reflektierender, optischer Elemente
dynamisch zu steuern,
wobei der Apparat weiterhin folgendes
besitzt:
ein Abtastelement mit Abtastvorrichtungen für die relative
Position, die konstruiert und angeordnet sind, um Änderungen
in der Position und/oder Ausrichtung eines der reflektierenden,
optischen Elemente zu messen, und ein relatives Positionssignal
darüber auszugeben,
und
wobei das Positionierelement folgendes besitzt:
ein
Antriebselement, das konstruiert und angeordnet ist, um eine Position
und/oder Ausrichtung des einen reflektierenden, optischen Elementes
oder mehrerer reflektierender, optischer Elemente als Reaktion auf ein
Antriebssteuersignal zu verändern;
und
eine Steuereinrichtung, die das Positionssignal steuert,
um das Antriebssteuersignal zu erzeugen, so dass die ermittelte Änderung
in der Position und/oder Orientierung des reflektierenden, optischen
Elementes korrigiert wird.
- US5420436A offenbart die Verwendung eines
Interferometers (der als Abtastelement für die relative Position angesehen
werden kann), um die Wellenfrontverzerrung zu messen.
- US5420436A kann
nicht als Offenbarung von Abtastelmenten angesehen werden, die zusätzlich zu
den Abtastelementen für
die relative Position Abtastelemente für die absolute Position aufweisen.
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Doch
Spiegel müssen
bei lithographischen Apparaten im Vergleich zu lichtbrechenden Elementen
mit besonders hoher Genauigkeit positioniert werden, da Ausrichtungsfehler
beim Drehen durch die Gesamtlänge
des nachgeschalteten, optischen Pfades vergrößert werden. Bei einem Apparat,
der eine Strahlung mit sehr kurzer Wellenlänge verwendet, kann die Länge des
optischen Pfades in der Größenordnung
von 2 m oder mehr liegen.
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Um
beispielsweise eine gute Überlagerungsleistung
zu haben, kann es erforderlich sein, die Position eines Bildes des
bestrahlten Abschnittes der Maske an einer bestimmten Position auf
Substratebene mit einem Fehler (e) von weniger als ungefähr 1 nm
(siehe 3 der Begleitzeichnungen) stabil zu halten. Wenn
der Abstand zwischen dem Spiegel und dem Substrat (W) 2 m beträgt, beträgt der maximal zulässige Drehfehler
des reflektierten Strahls 28 × 10–9 Grad
(1 × 10–9 m/2
m = tan 28 × 10–9),
um das System innerhalb der Spezifikation zu halten. Da bei einem
Spiegel der Reflexionswinkel dem Einfallwinkel entspricht, führt ein
Drehfehler (da) in der Position des Spiegels zu einem doppelt so
großen
Fehler in Richtung des reflektierten Strahls. Daher muss der Spiegel
mit einer Genauigkeit von 14 × 10–9 Grad oder
besser positioniert werden. Wenn der Spiegel eine Breite in der
Größenordnung
von 0,1 m und einen Drehpunkt auf einer Seite besitzt, muss dieser Drehpunkt
innerhalb von 0,024 nm (tan 14 × 10–9 × 0,1 =
2,4 × 10–11) positioniert
werden. Es ist klar, dass dieser Spiegel mit äußerst hoher Genauigkeit ausgerichtet
werden muss, und sie wird sich nur dann erhöhen, wenn sich die Spezifikation
für die
Bildgenauigkeit erhöht.
Die Anforderungen an die Genauigkeit für die Positionen bei X, Y und
Z sind weniger anspruchsvoll oder streng, da diese Fehler auf Substratebene
weniger vergrößert werden.
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Es
ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, einen lithographischen
Projektionsapparat zur Verfügung
zu stellen, der ein verbessertes Positionierungssystem besitzt,
um einen Spiegel in dem Strahlungssystem oder Projektionssystem
genau und dynamisch zu positionieren.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein lithographischer
Projektionsapparat gemäß Anspruch
1 bereitgestellt.
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Das
eine reflektierende, optische Element oder mehrere reflektierende,
optische Elemente können
ein einzelnes Element wie einen Spiegel, ein reflektierendes Gitter,
einen reflektierenden Filter etc. oder eine Kombination aus diesen
Elementen mit oder ohne andere Elementarten umfassen. Mit der Erfindung
wird die Position der reflektierenden Optik während des Betriebs des Apparates
kontinuierlich oder wiederholt kontrolliert, und die Wirkungen der Vibrationen
und mechanischen Stöße und des
thermischen und mechanischen Drifts kann dadurch abgeschwächt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsart
der Erfindung umfasst der lithographische Projektionsapparat einen
Bezugsrahmen und Abtastelemente zur Bestimmung der Position der
reflektierenden Optik in Bezug auf den Bezugsrahmen.
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Das
Antriebselement ist angeordnet, um die Position und/oder Ausrichtung
des einen reflektierenden, optischen Elementes als Reaktion auf
das Antriebssteuersignal zu verändern;
und die Steuereinrichtung steuert die absoluten und relativen Positionssignale
zur Erzeugung des Antriebssteuersignals, so dass das eine reflektierende,
optische Element in eine gewünschte
Position und/oder Ausrichtung gebracht und darin gehalten wird.
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Durch
die Verwendung der Abtasteinrichtung sowohl für die absolute Position, mit
der die absolute Position und/oder Ausrichtung der reflektierenden Optik
ohne Kalibrierung bei jeder Initialisierung des Apparates bestimmt
werden kann, als auch der Abtasteinrichtung für die relative Position, die
Bewegungen in der Position und/oder Ausrichtung der reflektierenden
Optik mit einer hohen Bandbreite und/oder größe rem Messbereich feststellen
kann, kann das Positionierungssystem die reflektierende Optik ohne ein
langwieriges Kalibrierungs- oder Initialisierungsverfahren exakt
positionieren oder stabilisieren und Vibrationen in der reflektierenden
Optik entgegenwirken. Nach einer Bestimmung der Ausgangsposition unter
Verwendung der absoluten Abtasteinrichtung, wird das Antriebselement
in erster Linie auf der Grundlage der Hochfrequenzausgabe von den
relativen Abtasteinrichtungen oder den Interferenz-Encodern gesteuert.
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Die
absoluten Abtastvorrichtungen oder Abtastelemente umfassen einen
oder mehrere kapazitive oder induktive Sensoren und die Abtastelemente für die relative
Position umfassen vorzugsweise einen oder mehrere Interferometer.
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In
einem Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, ist das Abtastelement
so konstruiert und angeordnet, dass ein Abtaststrahl separat von
dem Projektionsstrahl entlang einem oder mehrerer reflektierender,
optischer Elemente gelenkt wird; und eine Position des Abtaststrahls
bestimmt wird, wenn sie von einem oder mehreren reflektierenden,
optischen Elementen reflektiert worden ist.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
eines Bausteins unter Verwendung eines lithographischen Projektionsapparates
gemäß Anspruch
13 bereitgestellt.
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In
einem Herstellungsverfahren, bei dem ein erfindungsgemäßer lithographischer
Projektionsapparat verwendet wird, wird ein Muster in einer Maske auf
ein Substrat abgebildet, das zumindest teilweise von einer Schicht
strahlungsempfindlichem Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem
Abbildungsschritt kann das Substrat verschiedenen Verfahren unterzogen
werden, wie einer Vorbereitung, einem Resist-Überzug und einem soft bake.
Nach der Belichtung kann das Substrat weiteren Verfahren unterzogen
werden wie einem bake nach der Belichtung (PEB), Entwickeln, hard
bake und Messung/Prüfung der
abgebildeten Merkmale. Diese Reihe von Verfahren wird als Grundlage
dafür verwendet,
um eine einzelne Schicht eines Bausteins, z.B. eine integrierte Schaltung
(IC), zu bemustern. Eine solche bemusterte Schicht kann dann verschiedenen
Verfahren unterzogen werden wie Ätzen,
Ionen-Implantation (Dotieren), Metallisieren, Oxidation, chemisch-mechanisches
Polieren etc., die alle dazu dienen, eine einzelne Schicht fertigzustellen.
Wenn mehrere Schichten erforderlich sind, muss das ganze Verfahren
oder eine Variante dieses Verfahrens für jede neue Schicht wiederholt
werden. Schließlich
wird eine Reihe von Bausteinen auf dem Substrat (Wafer) vorhanden
sein. Diese Bausteine werden dann durch eine Technik wie Dicing
oder Sawing (Auseinanderschneiden) voneinander getrennt. Danach
können
die einzelnen Bausteine auf einem Träger montiert werden, mit Stiften
verbunden werden, etc. Weitere Informationen über solche Verfahren sind beispielsweise
in dem Buch "Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", [Mikrochipherstellung:
Ein praktischer Leitfaden für
die Halbleiterverarbeitung], 3. Auflage, von Peter van Zant, McGraw
Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4 zu finden.
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Auch
wenn in diesem Text speziell auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Apparates
bei der Herstellung von ICs (integrierten Schaltkreisen) Bezug genommen
wird, so wird doch ausdrücklich darauf
hingewiesen, dass ein solcher Apparat darüberhinaus auch noch viele weitere
Anwendungsmöglichkeiten
besitzt. So kann er beispielsweise auch bei der Herstellung von
integrierten optischen Systemen, Führungs- und Erfassungsmodellen
für Magnetblasenspeicher,
LCD-Tafeln, Dünnschicht-Magnetköpfen etc.
verwendet werden. Der Fachmann wird wissen, dass im Kontext dieser
alternativen Anwendungen die Verwendung der Begriffe "Retikel", "Wafer" oder "Chip" in diesem Text als
durch die allgemeineren Begriffe "Maske", "Substrat" bzw. "Zielabschnitt" ersetzt angesehen
werden sollte.
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In
diesem Dokument umfassen die Begriffe "Strahlung" und "Strahl" sämtliche
Arten elektromagnetischer Strahlung, einschließlich beispielsweise Ultraviolettstrahlung,
Extremultraviolettstrahlung (EUV) und Röntgenstrahlen. Die Begriffe "Spiegel" und "Reflektor" werden auch synonym
benutzt und umfassen – falls
aus dem Kontext nichts anderes hervorgeht – jedes ganz, teilweise oder
selektiv reflektierende Element und unabhängig davon, ob es noch weitere
optische Eigenschaften, beispielsweise lichtbrechende oder beugende
Eigenschaften besitzt. Wenn es der Kontext zulässt, kann sich der Begriff
auch auf Streureflektoren wie Streuplatten beziehen. Der Begriff
Position sollte allgemein interpretiert werden und bezieht sich
auf die Positionen X, Y und Z sowie die Drehpositionen Rx, Ry und
Rz.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf beispielhafte
Ausführungsarten
und die schematischen Begleitzeichnungen beschrieben, auf denen
gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Es
zeigen:
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1 einen
lithographischen Projektionsapparat gemäß der Erfindung;
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2 ein
Diagramm eines Positioniersystems für einen Spiegel gemäß einer
ersten Ausführungsart
der Erfindung; und
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3 ein
Diagram, das zur Erläuterung
der Wirkung von Drehfehlern bei der Spiegelposition auf die Bildposition
am Substrat verwendet wird.
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Ausführungsbeispiel
1
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1 zeigt
in schematischer Form einen lithographischen Projektionsapparat
gemäß der Erfindung.
Der Apparat umfasst:
ein Bestrahlungssystem LA, IL, um einen
Projektionsstrahl PB der Strahlung (z.B. Ultraviolettstrahlung [UV]
oder Extremultraviolettstrahlung [EUV]) zu liefern;
einen ersten
Objekttisch (Maskentisch) MT mit einem Maskenhalter zum Halten einer
Maske MA (z.B. ein Retikel), der mit ersten Positionierelementen
PM verbunden ist, um die Maske in Bezug auf Teil PL korrekt zu positionieren;
einen
zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT mit einem Substrathalter
zum Halten eines Substrats W (z.B. Silizium-Wafer mit Resist-Überzug),
der mit zweiten Positionierelementen PW verbunden ist, um das Substrat
in Bezug auf Teil PL korrekt zu positionieren;
ein Projektionssystem
("Linse") PL (z.B. ein reflektierendes
System oder ein Katadioptriksystem) zur Abbildung eines bestrahlten
Abschnittes der Maske MA auf einen Zielbereich oder Zielabschnitt
C des Substrates W.
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Das
Strahlungssystem besitzt eine Quelle LA (z.B. eine Hg-Lampe, einen
Excimer-Laser, eine Laserquelle
oder Entlade-Plasmaquelle, oder einen Wellenformer, der um den Strahlengang
eines Elektronenstrahls herum in einem Speicherring oder Synchrotron
bereitgestellt wird), die einen Projektionsstrahl der Strahlung
erzeugt. Dieser Strahl wird an verschiedenen optischen Komponenten
eines Beleuchtungssystems IL entlanggeführt, so dass der resultierende
Strahl PB derart erfasst wird, dass er an der Eintrittspupille und
der Maske ein gewünschtes Beleuchtungsprofil
liefert..
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Der
Strahl PB trifft anschließend
auf die Maske MA auf, die in einem Maskenhalter auf einem Maskentisch
MT gehalten wird. Nachdem er selektiv durch die Maske MA reflektiert
worden ist, verläuft der
Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt
C des Substrates W fokussiert. Mit Hilfe der interferometrischen
Verschiebe-Messeinrichtung IF und der zweiten Positioniereinrichtung
PW kann der Substrattisch WT exakt bewegt werden, z.B. um verschiedene
Zielabschnitte C in dem Strahlengang von Strahl PB zu positionieren. In ähnlicher
Art und Weise können
die interferometrische Verschiebe-Messeinrichtung IF und die erste Positioniereinrichtung
PM dazu verwendet werden, um die Maske MA in Bezug auf den Strahlengang von
Strahl PB exakt zu positionieren. Im allgemeinen kann die Bewegung
der Objekttische MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (grobe
Positionierung) und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) erfolgen,
die in 1 nicht ausdrücklich
dargestellt sind.
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Der
dargestellte Apparat kann auf zwei verschiedene Arten verwendet
werden:
- 1. Im Step-Modus wird der Maskentisch
MT im wesentlichen stationär
gehalten und ein ganzes Maskenbild wird in einem Durchgang (d.h.
einem einzigen "Flash") auf einen Zielabschnitt
C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung
verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C von dem Strahl PB
bestrahlt werden kann;
- 2. Im Scan-Modus gilt im wesentlichen die gleiche Anordnung,
außer
dass ein vorgegebener Zielabschnitt C nicht in einem einzigen "Flash" belichtet wird.
Stattdessen kann der Maskentisch MT mit einer Geschwindigkeit v
in eine vorgegebene Richtung (die sogenannte "Scan-Richtung", z.B. die Richtung X) bewegt werden,
so dass der Projektionsstrahl PB ein Maskenbild abtastet; gleichzeitig
wird der Substrattisch WT mit einer Geschwindigkeit V = Mv in die
gleiche oder in die entgegengesetzte Richtung bewegt, wobei M die Vergrößerung der
Linse PL (meistens M = 1/4 oder 1/5) ist. Auf diese Art und Weise
kann ein relativ großer
Zielabschnitt C belichtet werden, ohne dass die Auflösung beeinträchtigt wird.
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Auch
wenn in diesem Ausführungsbeispiel eine
reflektierende Maske verwendet wird, kann diese Erfindung selbstverständlich auch
in lithographischen Apparaten mit durchlässigen Masken verwendet werden.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
werden auch in dem Strahlungs- und Projektionssystem reflektierende
Elemente verwendet, doch es können
auch einige lichtbrechende Elemente verwendet werden.
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2 veranschaulicht
einen der Spiegel 10, der in der Beleuchtungsoptik IL oder
der Projektionsoptik PL enthalten ist, sowie das zugehörige Positionierungssystem 20,
das das Antriebssystem 30, das Positionsabtastsystem 40 und
das Steuersystem 50 umfasst. Aus Gründen besserer Klarheit ist
der Spiegel 10 als Flachspiegel im spitzen Winkel zu der
einfallenden Strahlung PB dargestellt. Doch es kann sich bei dem
Spiegel 10 natürlich
auch um einen Spiegel mit streifendem Einfall handeln, der makroskopisch
oder mikroskopisch geformt ist, um jede gewünschte Formung oder Fokussierung
des Strahls PB durchzuführen.
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Wie
in 2 gezeigt, wird der Spiegel 10 an den
Antrieben 31, 32 montiert, die einen Teil des
Positionierungssystems 20 bilden, und die wiederum an dem
Grundrahmen BF montiert sind. Der Grundrahmen BF ist wünschenswerterweise
sehr stark bzw. massiv und er kann beispielsweise an der Grundplatte
BP des lithographischen Apparates 1 befestigt werden oder
ein Teil von ihr sein. Die Antriebe 31, 32 werden
eingesetzt, um die Position und insbesondere die Ausrichtung des
Spiegels genau zu steuern. Aus Gründen besserer Klarheit sind
nur zwei Antriebe in 2 veranschaulicht, doch selbstverständlich können auch
mehr oder weniger Antriebe zur Steuerung der Position des Spiegels
in einem oder allen der sechs Freiheitsgrade bereitgestellt werden.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfassen
die Antriebe
31,
32 Lorentz-Kraftmotoren, deren generelles Arbeitsprinzip
beispielsweise in der europäischen
Patentanmeldung
EP 1 001 512 und der äquivalenten
US-Patentanmeldung 09/435,638 offenbart
ist. Weitere, geeignete Stellantriebe oder Motoren mit geringer
Steifigkeit und der erforderlichen Ansprechempfindlichkeit und Leistung
können ebenfalls
eingesetzt werden.
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Das
Abtastsystem 40 umfasst absolute Sensoren 41, 42 und
relative Sensoren 43, 44, die allesamt an dem
Bezugsrahmen RF montiert sind. Der Bezugsrahmen RF ist ein sehr
steifer Rahmen, der durch Air Mounts, Federn oder andere Vibrationsisolierungseinrichtungen
getragen wird, und den Bezug für
das Koordinatensystem des Apparates bildet. Der Bezugsrahmen RF
kann ein Teil von Bezugsrahmen sein, die in anderen Teilen des Apparates
verwendet werden, oder mit ihnen verbunden sein. Es ist wichtig,
dass der Bezugsrahmen RF von den Vibrationen in dem Grundrahmen
BF isoliert wird, die beispielsweise durch den Betrieb der Antriebe 31, 32 herbeigeführt werden
können.
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Mit
den absoluten Sensoren 41, 42 wird die absolute
Position des Spiegels 10 in einem Freiheitsgrad oder mehreren
Freiheitsgraden gemessen, ohne dass vor jeder Benutzung eine Kalibrierung durchgeführt werden
muss.
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Es
kann sein, dass eine Kalibrierung bei der ursprünglichen Herstellung des Apparates
und bei periodischer Wartung erforderlich oder wünschenswert ist, doch die absoluten
Sensoren sollten in der Lage sein, bei einem Herstellungsdurchlauf
oder einer Reihe von Durchläufen
ohne Kalibrierung zu funktionieren. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei den absoluten Sensoren um kapazitive Sensoren
oder induktive Sensoren der bekannten Art. Aus Gründen besserer
Klarheit sind zwei absolute Sensoren gezeigt, aber es können auch
mehr oder weniger Sensoren eingesetzt werden, so wie es erforderlich
ist, um Positionsangaben in den gewünschten Freiheitsgrade zu liefern.
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Mit
den relativen Sensoren 43, 44 wird die Bewegung,
d.h. Veränderungen
in der Position und/oder Ausrichtung des Spiegels, gemessen und sie
würden
somit eine Kalibrierung benötigen,
wobei der Spiegel exakt in eine vorher festgelegte Position gebracht
wird, bevor er verwendet werden kann, um die absolute Position des
Spiegels zu bestimmen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich
bei den relativen Sensoren 43, 44 um Sensoren auf
Interferometerbasis, mit denen die Position der jeweiligen Bezugsgitter 45, 46,
die an dem Spiegel 10 montiert sind, gemessen wird. Wie
bei den absoluten Sensoren, können
je nach Bedarf mehr oder weniger als zwei Sensoren eingesetzt werden.
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Die
Interferometer-Sensoren 43, 44 können Bewegungen
des Spiegels mit höherer
Empfindlichkeit und/oder Bandbreite und/oder in einem größeren Bereich
messen als die kapazitiven oder induktiven Sensoren 41, 42,
und sie werden deshalb verwendet, um während des Betriebes des Apparates
kontinuierliche, relative Positionssignale zu liefern. Die absoluten
Sensoren 41, 42 liefern während des ersten Setups des
Apparates und bei Reinitialisierung des Apparates nach einer beliebigen
Zeit, in der das Projektionssystem oder Beleuchtungssystem nicht
in Betrieb war, absolute Positionssignale. Sie können auch regelmäßig zur Überprüfung oder
Rekalibrierung der Interferometer-Sensoren 43, 44 verwendet
werden.
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Unaufbereitete
Signale von den absoluten Sensoren 41, 42 und
den relativen Sensoren 43, 44 werden jeweils an
den ersten und zweiten Signalverarbeitungsschaltkreis 51, 52 geliefert,
der ein Teil des Steuersystems 50 ist. Die Signalverarbeitungsschaltkreise
führen
die entsprechende Verarbeitung und Überprüfung der von den Sensoren gelieferten
Signale durch, und wandeln sie bei Bedarf zur Ausgabe in ein entsprechendes
Koordinatensystem um. Die verarbeiteten Positionssignale von dem
ersten Signalverarbeitungsschaltkreis 51, die die absolute
Position des Spiegels 10 darstellen, können zur Kalibrierung der relativen
Positionssignale an den zweiten Signalverarbeitungsschaltkreis 52 geliefert
werden. Ein Motorsteuerkreis 53 erhält die verarbeiteten Positionssignale
von den Signalverarbeitungsschaltkreisen 51, 52 sowie
Sollwertdaten von dem Sollwertschaltkreis 54 und legt die
entsprechenden Antriebs signale fest, die an die Motoren 31, 32 geliefert
werden, um den Spiegel 10 wie gewünscht zu positionieren, und
der Wirkung von Vibrationen entgegenzuwirken.
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Das
Steuersystem der vorliegenden Ausführungsart verwendet eine Feedback-Steuerstrategie auf
der Grundlage der Messung der Position des Spiegels und des Entgegenwirkens
einer Abweichung von der gewünschten
Position. Das Steuersystem kann zusätzlich noch andere Sensoren
oder Informationen von dem Gesamtsteuersystem des lithographischen
Apparates nutzen, um eine Feed-Forward Steuerung (Vorwärtssteuerung) durchzuführen. Bei
dem Sollwert, der von dem Sollwertschaltkreis 54 geliefert
wird, kann es sich um eine konstante Position handeln, wenn der
Spiegel 10 eine statische Komponente der Optik ist, oder
es kann sich um eine variable Position handeln, wenn der Spiegel 10 bei
einer variablen Strahlformungsfunktion oder Positionierungsfunktion
des lithographischen Apparates eine Rolle spielt.
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Ausführungsbeispiel
2
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nur ein Positionsabtastsystem 40, wie es
für das
erste Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, mit jedem der reflektierenden, optischen Elemente
wie der Spiegel 10 in der Projektionsoptik PL verbunden.
Veränderungen
in der Position und/oder Ausrichtung der verschiedenen Spiegel können dann während des
Betriebes überwacht
werden, und ein imaginärer
Fehler auf Substratebene infolge dieser Veränderungen kann abgeleitet werden,
da die Positionen und Orientierungen der verschiedenen Spiegel für eine solche
Ableitung genau genug bekannt sein werden.
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Um
den abgeleiteten, imaginären
Abbildungsfehler zu korrigieren, wird (werden) ein (oder mehrere)
Spiegel in dem Projektionssystem mit einem Antriebssystem 30 verbunden,
wie es für
das erste Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde. Ein Steuersystem leitet eine erforderliche Veränderung
in der Position und/oder Ausrichtung seines zugehörigen Spiegels
ab, um die verschiedenen Positionsfehler und/oder Drehfehler aller
Spiegel in der Projektionsoptik PL, wie sie durch ihre zugehörigen Positionsabtastsysteme 40 gemessen
wurden, zu korrigieren. Zu diesem Zweck werden unaufbereitete Signale
von den verschiedenen Positionsabtastsystemen 40 an das
Steuersystem geliefert. Die Signalverarbeitungsschaltkreise innerhalb
des Steuersystems führen
die entsprechende Verarbeitung der Signale durch und wandeln sie
bei Bedarf für
den einen (oder mehrere) Spiegel 10, die mit einem Antriebssystem 30 verbunden
sind, in ein entsprechendes Koordinatensystem um.
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Man
kann sich dafür
entscheiden, dass das (die) reflektierende(n) Element(e) mit einem
Antriebssystem, das (die) in ihrer Position und/oder Ausrichtung
der reflektierenden Elemente am kritischsten ist, in dem Projektionssystem
enthalten ist. Außerdem
kann man auf ein Positionsabtastsystem für das (die) reflektierende(n)
Element(e), das (die) in ihrer Position und Ausrichtung nicht kritisch
ist (sind), verzichten.
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Ein
Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, umfasst ein Abtastsystem,
das vorsieht, dass ein Lichtstrahl, vorzugsweise ein Laserstrahl,
in dem Projektionssystem PL entlang den verschiedenen, reflektierenden
Elementen von der Maske zu dem Substrat (oder umgekehrt) geführt wird.
Positionsabweichungen und/oder Ausrichtungsabweichungen der verschiedenen
reflektierenden Elemente führen zu
einer Positionsveränderung
des Laserstrahls, nachdem er durch das Projektionssystem hindurchgegangen
ist; dies kann unter Verwendung eines entsprechenden, zweidimensionalen
Detektors wie ein Vierquadranten-Detektor (quad cell), eine zweidimensionale
Positionsabtastvorrichtung oder eine CCD-Kamera festgestellt werden.
Um eine kontinuierliche Feedback-Möglichkeit zu liefern, kann
der zweidimensionale Detektor fest an dem Bezugsrahmen RF in Bezug
auf das Projektionssystem montiert werden und der Laserstrahl kann
von einer Position an der Maske genau neben dem Maskenmuster reflektiert
werden, in welchem Fall der zweidimensionale Detektor außerhalb
des Projektionsstrahls montiert werden kann.
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Kontinuierliches
Feedback von Positions- und Drehabweichungen der reflektierenden
Elemente, wie in dem ersten, zweiten und obigen Beispiel, das nicht
Teil der Erfindung ist, liefert die Möglichkeit, Positionsänderungen
und/oder Drehänderungen
im hohen, mittleren und niederen Frequenzbereich zu korrigieren.
Falls man nur an Abweichungen und Korrektur im niederen Frequenzbereich
interessiert ist, wie sie beispielsweise durch mechanisches Kriechen von
Spiegelgestellen verursacht werden, kann ein zweidimensionaler Detektor
als Option an dem Substrattisch montiert und die Position des Laserstrahls an
ausgewählten
Zeitpunkten während
eines Abbildungsverfahrens geprüft
werden. Ein Positionsfehler, der durch Positionsabweichungen und/oder
Drehabweichungen der reflektierenden Elemente hervorgerufen wird,
kann auch korrigiert werden, indem sie bei der Positionierung der
Maske und/oder des Substrattisches berücksichtigt werden.
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Auch
wenn wir oben spezifische Ausführungsarten
der Erfindung beschrieben haben, sollte klar sein, dass die Erfindung
auch auf andere Art und Weise als in der be schriebenen Art ausgeführt werden
kann und mit der Beschreibung soll die Erfindung, die durch die
Ansprüche
definiert wird, nicht eingeschränkt
werden.