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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine lithographische Vorrichtung,
ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements und einen Substrathalter.
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Eine
lithographische Vorrichtung ist eine Maschine, die ein gewünschtes
Muster auf einen Zielabschnitt eines Substrats aufbringt. Lithographische Vorrichtungen
können
zum Beispiel bei der Herstellung integrierter Schaltungen (IC) verwendet
werden. In dem Fall kann eine Musteraufbringungseinrichtung, wie
eine Maske, zum Erzeugen eines Schaltungsmusters verwendet werden,
das einer individuellen Schicht der integrierten Schaltung entspricht, und
dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt (der z.B. einen Teil,
einen oder mehrere Dies enthält)
auf einem Substrat (z.B. einen Silizium-Wafer) abgebildet werden,
der eine Schicht aus strahlungssensitivem Material (Resist) aufweist.
Im allgemeinen enthält
ein einzelnes Substrat ein ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte,
die sukzessive belichtet werden. Bekannte lithographische Vorrichtungen
umfassen sogenannte Stepper, bei denen jeder Zielabschnitt bestrahlt
wird, indem ein ganzes Maskenmuster in einem Schritt auf den Zielabschnitt
aufgebracht wird, und sogenannte Scanner, bei denen jeder Zielabschnitt
bestrahlt wird, indem das Muster durch den Projektionsstrahl in
einer vorbestimmten Richtung (der „abtastenden" Richtung) abgetastet
wird, während
das Substrat parallel oder antiparallel zu dieser Richtung synchron
abgetastet wird. Im allgemeinen weist das Projektionssystem einen
Vergrößerungsfaktor
M (im allgemeinen < 1)
auf, die Geschwindigkeit V, bei welcher das Substrat abgetastet
wird, ist um einen Faktor M mal so groß wie diejenige, bei welcher
der Maskentisch abgetastet wird. Weitere Informationen hinsichtlich
lithographischer Vorrichtungen, wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise
der
US 6,046,792 entnommen
werden.
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Bei
einem Herstellungsprozess, bei dem eine lithographische Projektionsvorrichtung
eingesetzt wird, wird ein Muster (z.B. in einer Maske) auf ein Substrat
abgebildet, das zumindest teilweise von einer Schicht aus strahlungssensitivem
Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das
Substrat mehreren Verfahrensschritten unterzogen werden, wie z.B.
Grundieren, Schutzlackbeschichtung und ein Softbake. Nach der Belichtung kann
das Substrat weiteren Verfahrensschritten ausgesetzt werden, wie
z.B. Post-Exposurebake (PEB), Entwicklung, ein Hardbake und Messen/Inspizieren der
abgebildeten Strukturen. Diese Gruppe von Verfahrensschritten wird
als Basis verwendet, um eine individuelle Schicht eines Bauelements,
z.B. einer integrierten Schaltung, mit einem Muster zu versehen. Eine
derart gemusterte Schicht kann dann mehreren Verfahrensschritten
wie z.B. Ätzen,
Ionenimplantation (Doping), Metallisierung, Oxydation, chemo-mechanisches
Polieren etc. ausgesetzt werden, die alle dazu dienen, eine individuelle
Schicht fertig zu stellen. Sind mehrere Schichten erforderlich,
muss die gesamte Prozedur, oder eine Variante davon, für jede neue
Schicht wiederholt werden. Schließlich befindet sich eine Gruppe
von Bauelementen auf dem Substrat (Wafer). Diese Bauelemente werden
dann durch ein Verfahren wie z.B. Teilen (Dicing) oder Sägen voneinander
getrennt, wonach die einzelnen Elemente auf einen Träger montiert,
an Pins angeschlossen etc. werden können. Weitere Informationen
hinsichtlich derartiger Verfahrensschritte können zum Beispiel dem Buch „Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Ausgabe, von
Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4
entnommen werden.
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Der
Einfachheit halber kann das Projektionssystem im Folgenden als „Linse" bezeichnet werden; jedoch
sollte dieser Begriff so weit interpretiert werden, dass er verschiedene
Arten von Projektionssystemen umfasst, die beispielsweise lichtbrechende Optiken,
reflektierende Optiken, und katadioptrische Systeme umfassen. Das
Strahlungssystem kann auch Komponenten umfassen, die gemäß jeder
dieser Konstruktionstypen zum Leiten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls
aus Strahlung arbeiten, und derartige Komponenten können nachstehend
auch zusammen oder einzeln als eine „Linse" bezeichnet werden. Ferner kann die
lithographische Vorrichtung derart sein, dass sie zwei oder mehr
Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) aufweist.
Bei derartigen „mehrstufigen" Geräten können die
zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, bzw. es können an einem oder an mehreren
Tischen vorbereitende Schritte durchgeführt werden, während ein
oder mehrere weitere Tische für
Belichtungen verwendet werden. Zweistufige lithographische Vorrichtungen
sind zum Beispiel in der
US 5,969,441 und
in der
WO 98/40791 beschrieben.
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Um
das Substrat auf dem Substrattisch zu halten, kann eine sogenannte
Noppenplatte verwendet werden. Eine in der
EP-A-0 947 884 beschriebene
Noppenplatte umfasst eine Platte mit einer Matrixanordnung aus Vorsprüngen oder
Noppen auf einer Seite sowie eine die Matrix aus Noppen umgebende Wand. Öffnungen
in der Noppenplatte führen
zu einem Vakuumsystem, durch das der Raum unter dem Wafer evakuiert
werden kann. Das Druckdifferential zwischen dem normalen atmosphärischen
Druck oberhalb des Substrats und dem evakuierten Bereich darunter
klemmt das Substrat fest an die Noppenplatte. Die Vakuumanschlüsse sind
relativ zahlreich, z.B. 20 oder mehr, und sind in zwei konzentrischen
Ringen angeordnet.
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Weitere
bekannte Substrathalteraufbauten weisen eine relativ geringe Anzahl
von Vakuumanschlüssen
auf, z.B. 3 oder 4. Beispielsweise offenbart die
US 5,923,408 einen Substrathalter
mit drei Vakuumanschlüssen
und Vorsprüngen,
deren Gesamthöhe
nicht unter 550 μm
liegt -bestehend aus einem engen Abschnitt des Durchmessers 100 μm und der
Höhe 50 μm über einem
breiteren Teilabschnitt des Durchmessers, der nicht unter 1 mm liegt und
einer Höhe,
die nicht unter 500 μm
liegt. Die
US 5,324,012 offenbart
eine spannfutterartige Pin-Halterung mit einem einzigen Vakuumanschluss.
Die pinartigen Vorsprünge
sollen eine Höhe
zwischen 10 μm bis
500 μm aufweisen,
es werden jedoch keine speziellen Beispiele gegeben. Die
EP 1 077 393 A2 beschreibt
Substrathalter mit einem, vier oder acht Vakuumanschlüssen und
verschiedene Anordnungen pinartiger Vorsprünge, die Höhe der Pins ist jedoch nicht
offenbart. Die
EP 0
803 904 A2 offenbart einen Substrathalter zur Verwendung
in einer Verarbeitungskammer, z.B. für CVD-Verfahren auf PE CVD mit
Pins einer Höhe
zwischen 17,8–30,5 μm und vier Vakuumanschlüssen in
einem zentralen Bereich. Die
GB
2 149 697 A beschreibt eine Unterdruckspannvorrichtung
mit einer Vielzahl von pinartigen Vorsprüngen von 50 μm Höhe und mit
sechs Vakuumanschlüssen.
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Die
bekannten Substrathalteraufbauten weisen das Problem auf, dass dann,
wenn ein konkaves (einwärts
gekrümmtes)
Substrat auf sie aufgebracht wird, dieses nicht festgeklemmt werden
kann, da der breite Spalt zwischen den erhabenen Rändern des Substrats
und der umgebenden Wand bedeutet, dass sich unterhalb des Substrats
kein Vakuum entwickelt. Substrate können aufgrund von Vorgängen konkav werden,
die auf ihnen zum Bauen von Bauteilen durchgeführt worden sind und müssen entfernt werden,
wenn sie zu sehr einwärts
gekrümmt
werden, um auf dem Substrattisch festgeklemmt werden zu können. Die
Notwendigkeit, derartige Substrate zu entfernen reduziert den Ertrag
und den Durchsatz.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Substrathalter
zu schaffen, der konkave Substrate zuverlässiger festklemmen kann.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Substrathalter geschaffen worden, der
ein Substrat mit einem vorgegebenen Radius und einer Vielzahl von
Vorsprüngen,
die über
eine Fläche
vorstehen und im Wesentlichen koplanare Enden haben, abstützt, einer
die Vorsprünge
umgebenden Wand und eine Vielzahl von Vakuumanschlüssen, die
sich in den Raum öffnen,
der durch die Wand begrenzt ist; wobei jeder der Vorsprünge eine
Höhe von
nicht mehr als 100 μm
hat, und wobei 10 oder mehr Vakuumanschlüsse vorgesehen sind, von denen
alle in einen zentralen Bereich des durch die Wand abgegrenzten
Raumes münden,
wobei der zentrale Bereich einen Radius von nicht mehr als 70% des
vorgegebenen Radius hat.
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Durch
Verringern der Höhe
der Vorsprünge (die
manchmal auch als Pickel oder Noppen bezeichnet werden) und Sicherstellen,
dass eine relativ große
Anzahl von Vakuumanschlüssen
in einen zentralen Bereich des Substrathalters mündet, ist es möglich sicherzustellen,
dass sich unter dem Substrat selbst dann ein Vakuum entwickelt,
wenn das Substrat merklich konkav ist. Das Druckdifferential durch das
Substrat führt
dazu, das Substrat zu ebnen, wodurch sich das Anfangsvakuum vertiefen,
das Druckdifferential erhöhen
und das Substrat weiter ebnen kann. Daher ist es nur erforderlich,
unter dem zentralen Bereich des Substrats ein Anfangsvakuum zu entwickeln,
um ein Substrat erfolgreich festklemmen zu können. Das Anfangsvakuum muss
ausreichend sein, um einen ebnenden Effekt auf das Substrat ausüben zu können, braucht
jedoch nicht so tief zu sein, wie das Vakuum, das sich entwickelt,
wenn das Substrat festgeklemmt ist. Die notwendige Tiefe des Anfangsvakuums
hängt von
den mechanischen Eigenschaften und der Krümmung der festzuklemmenden
Substrate ab. Sobald das Substrat festgeklemmt ist, wird es gegen
die Oberfläche
der Vorsprünge
geebnet, und der Klemmeffekt ist der gleiche, wie wenn das Substrat
schon von Anfang an flach gewesen wäre.
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Es
ist vorzuziehen, dass die Vorsprünge
eine Höhe
von nicht weniger als 60 μm,
haben, um sicherzustellen, dass der Vakuumdruck unter dem Substrat schnell
gleichmäßig wird,
wenn das Substrat festgeklemmt wird. Am meisten vorzuziehen ist,
dass die Höhe
der Vorsprünge
im Bereich von 70 bis 80 μm liegt.
Bei Vorsprüngen
einer derartigen Höhe
haben die Erfinder festgestellt, dass Siliziumsubstrate mit Standardmaßen, die
eine Krümmung
von bis zu 800 μm über einen
300 mm-Wafer haben, erfolgreich festgeklemmt werden können.
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Vorzugsweise
liegt die Anzahl der Vakuumanschlüsse im Bereich von 20 bis 40,
die alle in den Raum innerhalb des zentralen Bereichs münden. Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung münden
alle Vakuumanschlüsse
in einem ringförmigen
Bereich, der einen äußeren Radius von
nicht mehr als 70% des Radius des Substrats aufweist (ca. 100 mm
für ein
300 mm-Substrat) und einen inneren Radius, der nicht weniger als
40% des Radius des Substrats aufweist (ca. 60 mm für ein 300 mm-Substrat).
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Die
vorliegende Erfindung schafft auch eine lithographische Vorrichtung
und ein Verfahren zur Herstellung eines Bautelements unter Verwendung des
Substrathalters.
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Obwohl
in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden
kann, sollte klar sein, dass die hierin beschriebene lithographische
Vorrichtung weitere Anwendungsmöglichkeiten
haben kann, wie zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten
optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher,
Flüssigkristall-Anzeigetafeln (LCDs),
Dünnschicht-Magnetköpfen und
dergleichen. Der Fachmann wird erkennen, dass im Kontext mit derartigen
alternativen Anwendungsmöglichkeiten
jede Benutzung der Begriffe „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils
durch die allgemeineren Begriffe „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzt worden sind. Das
Substrat, auf das hier Bezug genommen wird, kann vor oder nach der
Belichtung in zum Beispiel einem Track (ein Tool, das gewöhnlich eine
Resist-Schicht auf
ein Substrat aufbringt und das belichtete Resist entwickelt) oder
einem Metrologie- oder Inspektionswerkzeug bearbeitet werden. Sofern
anwendbar, kann die vorliegende Offenbarung für dieses und weitere Substratbearbeitungstools
verwendet werden. Ferner kann das Substrat mehr als einmal bearbeitet
werden, beispielsweise um einen mehrschichtigen integrierten Schaltkreis
zu erzeugen, so dass der hier verwendete Begriff Substrat sich auch
auf ein Substrat beziehen kann, das bereits mehrere bearbeitete
Schichten enthält.
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Die
hierin verwendeten Begriffe „Strahlung" und „Strahl" umfassen alle Arten
elektromagnetischer Strahlung, einschließlich ultravioletter (UV) Strahlung
(z.B. mit einer Wellenlänge
von 365, 248, 193, 157 bzw. 126 nm) und extrem ultraviolette Strahlung
(EUV) (z.B. mit einer Wellenlänge
im Bereich von 5–20
nm), sowie Teilchenstrahlen wie Ionenstrahlen oder Elektronenstrahlen.
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Der
hier verwendete Begriff „Musteraufbringungseinrichtung" sollte so weit interpretiert
werden, dass er sich auf eine Einrichtung bezieht, die dafür verwendet
werden kann, einem Projektionsstrahl einen gemusterten Querschnitt
gemäß einem
Muster aufzuprägen,
um so ein Muster in einem Zielabschnitt des Substrats zu erzeugen.
Festzustellen ist, dass das auf den Projektionsstrahl aufgebrachte
Muster einem gewünschten
Muster im Zielabschnitt des Substrats eventuell nicht genau entsprechen
kann. Im allgemeinen entspricht das auf den Projektionsstrahl aufgebrachte
Muster einer bestimmten Funktionsschicht in einem im Zielabschnitt
erzeugten Bauelement wie einer integrierten Schaltung.
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Musteraufbringungseinrichtungen
können lichtdurchlässig oder
reflektierend sein. Beispiele von Musteraufbringungseinrichtungen
umfassen Masken, programmierbare Spiegelfelder und programmierbare
LCD-Tafeln. Masken sind in der Lithographie allgemein bekannt und
umfassen binäre,
wechselnde Phasenverschiebungs- und reduzierte Phasenverschiebungsmaskenarten
sowie verschiedene Arten von Hybridmasken. Ein Beispiel eines programmierbaren
Spiegelfeldes verwendet eine Matrixanordnung kleiner Spiegel, von
denen jeder individuell geneigt werden kann, um einen eingehenden Strahl
aus Strahlung in verschiedene Richtungen zu reflektieren; auf diese
Weise wird der reflektierte Strahl gemustert. Bei jedem Beispiel
einer Musteraufbringungseinrichtung kann die Haltekonstruktion beispielsweise
ein Rahmen oder Tisch sein, der nach Wunsch fixiert oder beweglich
sein kann und der sicherstellen kann, dass sich die Musteraufbringungseinrichtung
in einer gewünschten
Position befindet, zum Beispiel hinsichtlich des Projektionssystems. Jegliche
Verwendung der Begriffe „Retikel" oder „Maske" kann hier als Synonym
für den
allgemeineren Begriff „Musteraufbringungseinrichtung" betrachtet werden.
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Der
hier verwendete Begriff „Projektionssystem" sollte so weit interpretiert
werden, dass er verschiedene Arten von Projektionssystemen umfasst, die
beispielsweise lichtbrechende Optiksysteme, reflektierende Optiksysteme,
und katadioptrische Systeme umfassen, wie sie zum Beispiel für die verwendete
Belichtungsstrahlung geeignet sind, oder für weitere Faktoren wie die
Verwendung einer Immersionsflüssigkeit
oder die Verwendung eines Vakuums. Jegliche Verwendung des Begriffes „Linse" kann hier als Synonym
für den
allgemeineren Begriff „Projektionssystem" betrachtet werden.
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Das
Beleuchtungssystem kann auch verschiedene Arten optischer Komponenten
umfassen, einschließlich
lichtbrechender, reflektierender und katadioptrischer Komponenten
zum Leiten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls aus Strahlung, und
derartige Komponenten können
im nachfolgenden gemeinsam oder einzeln als eine „Linse" bezeichnet werden.
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Die
lithographische Vorrichtung kann derart sein, dass sie zwei (zweistufige)
oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische)
aufweist. Bei derartigen „mehrstufigen" Geräten können die
zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, bzw. es können an einem oder an mehreren
Tischen vorbereitende Schritte durchgeführt werden, während ein
oder mehrere weitere Tische für
Belichtungen verwendet werden.
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Die
lithographische Vorrichtung kann auch der Art sein, bei der das
Substrat in eine Flüssigkeit mit
einem relativ hohen Brechungsindex getaucht wird, z.B. Wasser, um
so einen Raum zwischen dem finalen Element des Projektionssystems
und dem Substrat zu füllen.
Immersionsflüssigkeiten
können auch
in andere Räume
der lithographischen Vorrichtung eingebracht werden, zum Beispiel
zwischen die Maske und das erste Element des Projektionssystems.
Immersionsverfahren sind in der Technik zum Vergrößern der
numerischen Apertur von Projektionssystemen gut bekannt.
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung rein beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden schematischen
Zeichnungen beschrieben, wobei entsprechende Bezugszeichen entsprechende
Teile bezeichnen, wobei:
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1 eine
lithographische Vorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 eine
Draufsicht auf einen Substrathalter in der Vorrichtung von 1 ist;
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3 eine
Teilschnittansicht eines Substrathalters mit festgeklemmtem Wafer
W ist;
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4 eine
graphische Darstellung des Vakuumdrucks unterhalb des Substrats
in 3 ist;
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5 eine
Teilschnittansicht eines Substrathalters in einer Anfangsstufe des
Festklemmens eines konkaven Wafers ist; und
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6 eine
graphische Darstellung des Vakuumdrucks unter dem Wafer in 5 ist.
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In
den Figuren zeigen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile
an.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
schematisch eine lithographische Vorrichtung gemäß einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst:
- • ein Beleuchtungssystem
(Illuminator) IL zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls PB aus
Strahlung (z.B. UV-Strahlung oder DUV-Strahlung), das in diesem
speziellen Fall auch eine Strahlungsquelle LA umfasst;
- • eine
erste Haltekonstruktion (z.B. ein Maskentisch) MT, die eine Musteraufbringungseinrichtung (z.B.
eine Maske) MA hält
und mit einer ersten Positionierungseinrichtung PM zur genauen Positionierung
der Musteraufbringungseinrichtung im Hinblick auf den Gegenstand
PL verbunden ist;
- • einen
Substrattisch (z.B. einen Wafer-Tisch) WT, der ein Substrat (z.B.
ein mit einer Schutzschicht beschichteter Wafer) W hält und mit
einer zweiten Positioniereinrichtung PW zur genauen Positionierung
des Substrats im Hinblick auf den Gegenstand PL verbunden ist; und
- • ein
Projektionssystem (z.B. eine brechende Projektionslinse) PL zum
Abbilden eines auf den Projektionsstrahl PB aufgebrachten Musters
durch die Musteraufbringungseinrichtung MA auf einen Zielabschnitt
C (der z.B. einen oder mehrere Dies aufweist) des Substrats W.
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Wie
hier gezeigt, ist die Vorrichtung lichtdurchlässiger Art (die z.B. eine durchlässige Maske verwendet).
Alternativ kann die Vorrichtung auch reflektierender Art sein (die
z.B. ein programmierbares Spiegelfeld der vorstehend genannten Art
verwendet).
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Der
Illuminator IL empfängt
einen Strahl aus Strahlung von einer Strahlungsquelle SO. Die Quelle und
die lithographische Vorrichtung können separate Einheiten sein,
zum Beispiel wenn die Quelle ein Excimer-Laser ist. In derartigen
Fällen
ist die Quelle nicht als Teil der lithographischen Vorrichtung zu
betrachten und der Strahlungsstrahl verläuft von der Quelle SO zum Illuminator
IL mit Hilfe eines Strahlzuführsystems
BD, das zum Beispiel geeignete Leitungsspiegel und/oder einen Strahlexpander
aufweist. In anderen Fällen
kann die Quelle ein integraler Teil der Vorrichtung sein, zum Beispiel
wenn die Quelle eine Quecksilberlampe ist. Die Quelle SO und der
Illuminator IL können,
nach Wunsch gemeinsam mit dem Strahlzuführsystem BD, als ein Strahlungssystem
bezeichnet werden.
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Der
Illuminator IL kann Anpassungseinrichtungen AM zum Anpassen der
Winkelintensitätsverteilung
des Strahls umfassen. Im allgemeinen kann wenigstens der äußere und/oder
innere radiale Umfang (gewöhnlich
jeweils als σ-innen
und σ-außen bezeichnet)
der Intensitätsverteilung
in einer Pupillenebene des Illuminators angepasst werden. Darüber hinaus
kann der Illuminator IL im allgemeinen verschiedene weitere Komponenten
enthalten, wie einen Integrator IN und einen Kondensor CO. Der Illuminator
stellt einen konditionierten Strahl aus Strahlung bereit, der als
der Projektionsstrahl PB bezeichnet wird, der in seinem Querschnitt
eine gewünschte Gleichförmigkeit
und Intensitätsverteilung
aufweist.
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Der
Strahl PB fällt
auf die Maske MA auf, die auf dem Maskentisch MT gehalten wird.
Nachdem er die Maske MA durchquert hat, läuft der Strahl PB durch die
Linse PL, die den Strahl auf einen Zielabschnitt C des Substrats
W fokussiert. Mit Hilfe der zweiten Positioniereinrichtung PW und
des Positionssensors IF (z.B. einer interferometrischen Vorrichtung)
kann der Substrattisch WT genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche
Zielabschnitte C im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche
Weise kann die erste Positioniereinrichtung PM und ein weiterer
Positionssensor (der in 1 nicht explizit dargestellt
ist) verwendet werden, um die Maske MA im Hinblick auf den Weg des Strahls
PB genau zu positionieren, zum Beispiel nachdem die Maske MA mechanisch
von einer Maskenbibliothek geholt worden ist oder während einer Abtastung.
Im allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische MT und WT mit
Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines kurzhubigen Moduls
(Feinpositionierung) durchgeführt,
die Teil der Positioniervorrichtungen PM und PW sind. Allerdings
kann im Falle eines Steppers (im Gegensatz zu einem Scanner) der
Maskentisch MT nur mit einem kurzhubigen Betätigungselement verbunden werden, oder
er kann fixiert sein. Die Maske MA und das Substrat W können unter
Verwendung von Maskenausrichtmarken M1, M2 und Substratausrichtmarken
P1, P2 ausgerichtet werden.
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Die
gezeigte Vorrichtung kann auf folgende bevorzugte Arten eingesetzt
werden:
- 1) Im Step-Modus werden der Maskentisch
MT und der Substrattisch WT im wesentlichen stationär gehalten,
während
ein ganzes auf den Projektionsstrahl aufgebrachtes Muster in einem
Schritt (d.h. einer einzelnen statischen Belich tung) auf einen Zielabschnitt
C projiziert wird. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder
Y-Richtung verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C belichtet
werden kann. Im Step-Modus ist die Größe des in einer einzigen statischen
Belichtung mit einer Abbildung versehenen Zielabschnitts C durch die
maximale Größe des Belichtungsfeldes
begrenzt.
- 2) Im Scan-Modus werden der Maskentisch MT und der Substrattisch
WT synchron abgetastet, während
ein auf den Projektionsstrahl aufgebrachtes Muster auf einen Zielabschnitt
C projiziert wird (d.h. eine einzelne dynamische Belichtung). Geschwindigkeit
und Richtung des Substrattisches WT relativ zum Maskentisch MT sind bestimmt
durch die Verkleinerungs-/Vergrößerungs-
und Bildumkehrcharakteristika des Projektionssystems PL. Im Scan-Modus
ist die Breite (in Nichtabtastrichtung) des Zielabschnitts bei einer einzelnen
dynamischen Belichtung durch die maximale Größe des Belichtungsfeldes begrenzt, wohingegen
die Länge
der Abtastbewegung die Höhe
(in Abtastrichtung) des Zielabschnitts bestimmt.
- 3) In einem weiteren Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen
stationär
gehalten und hält eine
programmierbare Musteraufbringungseinrichtung, und der Substrattisch
WT wird bewegt bzw. abgetastet, während ein auf den Projektionsstrahl
aufgebrachtes Muster auf einen Zielabschnitt C projiziert wird.
In diesem Modus wird im allgemeinen eine gepulste Strahlungsquelle
verwendet, und die programmierbare Musteraufbringungseinrichtung
wird nach Wunsch nach jeder Bewegung des Substrattisches WT oder
zwischen sukzessiven Strahlungspulsen während einer Abtastung aktualisiert.
Dieser Betriebsmodus kann leicht auf maskenlose Lithographie angewendet
werden, bei der eine programmierbare Musteraufbringungseinrichtung,
wie ein programmierbares Spiegelfeld der vorstehend erwähnten Art,
verwendet wird.
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Kombinationen
und/oder Variationen der vorstehend beschriebenen Anwendungsmodi
oder vollkommen unterschiedliche Anwendungsmodi können ebenfalls
eingesetzt werden.
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2 ist
eine Draufsicht auf einen Substrathalter 10, der auf dem
Substrattisch WT angeordnet ist, um während Belichtungen ein Substrat
darauf zu halten. Der Sub strathalter 10 umfasst eine flache kreisförmige Platte,
deren obere Fläche
eine Vielzahl von Noppen 12 aufweist und die durch eine
Wand 11 begrenzt ist. Die Noppen 12 tragen das
Substrat W und weisen eine Gesamtfläche von gewöhnlich weniger als ca. 4% der
Substratfläche
auf. Auch wenn die Noppen 12 zu Darstellungszwecken in
einer regulären,
rechtwinkligen Matrix gruppiert sind, sind weitere Anordnungen möglich, z.B.
konzentrische Ringe.
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Die
Noppenplatte ist auch mit Durchgangsöffnungen 13 versehen,
bei diesem Beispiel sind es 24 Durchgangsöffnungen, die regelmäßig um zwei konzentrische
Ringe 14, 15 angeordnet sind. Durchgangsöffnungen 13 sind
mit Vakuumanschlüssen
auf dem Substrattisch WT ausgerichtet und bilden Vakuumanschlüsse zum
Evakuieren des Raumes unterhalb des Substrats W und begrenzt durch
die Wand 11.
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Das
Substrat W wird vom Substrathalter 10 entfernt, indem das
Vakuum ausgeschaltet wird und wird durch Stifte von unten hochgehoben,
die durch weitere (nicht dargestellte) Öffnungen im Substrathalter 10 verlaufen.
Diese weiteren Öffnungen können von
Wänden
umgeben sein, die aufragen, damit sie dem Substrat entsprechen,
so dass durch diese Öffnungen
keine Luft in den Raum unterhalb des Substrats eintreten kann.
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4 ist
eine graphische Darstellung des Vakuumdrucks |Pvac|, das heißt die Größe des Unterschiedes
zwischen dem Druck in einem Raum unterhalb des Wafers und dem normalen
atmosphärischen
Druck darüber.
Wenn ein Wafer korrekt auf dem Substrattisch festgeklemmt ist, ist
der Druck unterhalb des Wafers in der Fläche innerhalb der Wand 11 auf
einem einheitlich hohen Vakuumpegel P1.
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Die 5 und 6 zeigen
was geschieht, wenn ein konkaver Wafer W' auf dem Substrathalter 10 liegt.
An seinem äußeren Rand
bedeutet die Krümmung
des Wafers W', dass
ein großer
Spalt zwischen dem Wafer W' und
dem Substrathalter 10 vorhanden ist, so dass der Druck
in diesem Bereich dem Druck oberhalb des Wafers gleich ist und kein Klemmeffekt
gegeben ist. Da gemäß der Erfindung jedoch
die Höhe
der Vorsprünge 12 reduziert
ist und die Vakuumanschlüsse
in einem zentralen Bereich des Substrathalters 10 angeordnet
sind, entwickelt sich im zentralen Bereich unterhalb des Wafers
W' ein Vakuum, wie
durch die durchgezogene gekrümmte
Linie in 6 dargestellt. Daher besteht
ein Druckdifferential durch den Wafer, das eine Klemmkraft bewirkt,
wenn auch anfänglich
gering, die den Wafer W' auf
dem Substrathalter 10 festklemmt und auch dazu führt, das
Substrat W' zu ebnen.
Durch Ebnen des Substrats W' wird
der Spalt zwischen ihm und dem Substrathalter 10 reduziert,
wodurch das Vakuum im zentralen Bereich vertieft werden kann. Dadurch
wird wiederum die Ebnungskraft auf das Substrat W' erhöht und das
Substrat W' folglich
schnell geebnet und vollständig
am Substrathalter 10 festgeklemmt. Der Vakuumpegel unterhalb
des Substrats W' erreicht
dann den Normalpegel, wie durch die gestrichelte Linie in 6 gezeigt.
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Die
Erfinder haben festgestellt, dass gewissen Bedingungen hinsichtlich
der Höhe
der Vorsprünge 12 und
der Anzahl und Anordnung der Vakuumanschlüsse 13 entsprochen
werden muss, um konkave Substrate festklemmen zu können. Die Höhe der Vorsprünge 12 sollte
ausreichend klein sein, damit ein gewisser Widerstand gegen Luftstrom nach
innen unter einem gekrümmten
Substrat W, das auf einem Substrathalter 10 angeordnet
ist, gegeben ist, so dass sich ein Anfangsvakuum unterhalb des zentralen
Bereichs entwickeln kann. Gleichzeitig jedoch sollten die Vorsprünge 12 nicht
so kurz sein, dass die Fläche
des Anfangsvakuums zu sehr auf die Vakuumanschlüsse 13 eingeschränkt ist
und ein gleichmäßiger Vakuumpegel
unterhalb des Wafers nicht erzielt werden kann. Die Erfinder haben
festgestellt, dass für
ein sicheres Festklemmen gekrümmter Wafer
die Vorsprünge 12 eine
Höhe von
nicht mehr als 100 μm
aufweisen sollten. Die Höhe
wird von der Oberfläche
gemessen, die das Meiste der Fläche
des Substrathalters darstellt. Dadurch weist der Raum unterhalb
eines auf den Vorsprüngen
liegenden Substrats eine maximale Tiefe von 100 μm auf (mit Ausnahme des Bereichs,
wo sich die Vakuumanschlüsse öffnen).
Es kann auch vorteilhaft sein, dass die Höhe nicht weniger als 60 μm beträgt, um sicherzustellen, dass
der Vakuumdruck unterhalb des Substrats schnell gleichmäßig wird,
wenn der Wafer vollständig festgeklemmt
ist. Das Festklemmen ist besonders effektiv, wenn die Noppenhöhe im Bereich
von 70 bis 80 μm
liegt. Es ist festgestellt worden, dass ein Substrathalter 10 mit
Vorsprüngen
von einer Höhe
von 75 μm
Substrate dort zuverlässig
festklemmt, wo die maximale Krümmung
für einen
300 mm-Wafer bis zu 800 μm
betrug.
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Für die Anzahl
und Anordnung von Vakuumanschlüssen 13 ist
es erforderlich, dass sie in ausreichender Anzahl vorhanden und
ausreichend nah am Zentrum des Wafers verteilt sind, um ein Anfangsvakuum
erzeugen zu können.
Jedoch sollten die Vakuumanschlüsse
nicht zu weit entfernt vom Rand der Noppenplatte entfernt sein,
damit sichergestellt ist, dass der Klemmvorgang konkaver Wafer initiiert
wird. Die Erfinder haben festgestellt, dass innerhalb eines zentralen
Bereichs wenigstens 10 Vakuumanschlüsse vorhanden sein sollten.
Der zentrale Bereich wird durch einen Radiuskreis eingegrenzt, der
unter oder gleich 70% des Radius d1 des Substrats beträgt, z.B.
100 mm für
ein 300 mm (Durchmesser) Substrat. Außerhalb dieses zentralen Bereichs sollten
sich keine Vakuumanschlüsse öffnen. Es
ist insbesondere vorzuziehen, dass die Vakuumanschlüsse in einen
ringförmigen
Bereich münden,
dessen äußerer Radius
nicht mehr als 70% des Radius des Substrats und dessen innerer Radius nicht
weniger als 40% des Radius des Substrats beträgt. Bei der beschriebenen Ausführungsform
sind die Vakuumanschlüsse
auf Ringen 14, 15 vorgesehen, deren Radien d2,
d3 jeweils 90 mm und 70 mm betragen.
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Obwohl
spezielle Ausführungsformen
der Erfindung vorstehend beschrieben worden sind, ist festzustellen,
dass die Erfindung anders als beschrieben angewandt werden kann.
Die Beschreibung soll die Erfindung, die durch die Ansprüche definiert
ist, nicht eingrenzen.