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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen lithographischen Projektionsapparat,
aufweisend:
- – ein Strahlungssystem zur
Zufuhr eines gepulsten Projektionsstrahls einer Strahlung;
- – programmierbare
Musterungsmittel zur Musterung des Projektionsstrahls gemäß einem
gewünschten Muster;
- – einen
Substrattisch zum Halten eines Substrats;
- – ein
Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen
Zielabschnitt des Substrats; und
- – Mittel
zur Bewegung des Substrats relativ zu dem Projektionssystem.
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Lithographische
Projektionsapparate werden bei der Herstellung integrierter Schaltungen
(ICs), Flachbildschirmanzeigen und anderen Vorrichtungen verwendet,
bei denen feine Strukturen vorliegen. Die programmierbaren Musterungsmittel
erzeugen ein Muster entsprechend einer einzelnen Schicht von beispielsweise dem
IC und dieses Muster wird auf einen Zielabschnitt (z. B. einen Teil
von, einen oder mehrere Rohwafer aufweisend) auf einem Substrat
(z. B. Siliciumwafer oder Glasplatte) abgebildet, der mit einer
Schicht aus strahlungsempfindlichen Material (Resist) beschichtet
wurde.
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Vor
diesem Abbildungsschritt kann das Substrat verschiedene Bearbeitungen
durchlaufen, wie Priming, Resistbeschichtung und Weichbacken. Nach
der Belichtung kann das Substrat anderen Bearbeitungen unterworfen
werden, wie Nachbelichtungsbacken (PEB), Entwicklung, Hartbacken
und Messung/Überprüfung der
abgebildeten Merkmale. Diese aufeinanderfolgenden Bearbeitungen
führen
zu einer gemusterten Schicht des Resists auf dem Substrat. Einer
oder mehrere Musterungsschritte wie Abscheidung, Ätzen, Ionenimplantation
(Dotierung), Metallisierung, Oxidation, chemisch-mechanisches Polieren
etc. folgen, von denen jeder beabsichtigt, eine Schicht der Vorrichtung
endzubearbeiten, zu erzeugen oder zu modifizieren. Wenn verschiedene
Schichten benötigt
werden, Wird der gesamte Ablauf oder eine Abwandlung hiervon für jede neue Schicht
wiederholt. Schließlich
ist ein Feld von Vorrichtungen auf dem Substrat (Wafer) vorhanden.
Diese Vorrichtungen werden dann voneinander durch eine Technik wie
Trennschneiden oder Sägen
getrennt, wonach die einzelnen Vorrichtungen auf einem Träger angeordnet
werden können,
mit Stiften verbunden werden könne
etc. Nähere
Informationen betreffend solche Abläufe lassen sich beispielsweise
dem Buch „Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", dritte Ausgabe,
Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4
entnehmen.
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Die
US 6,379,867 beschreibt
ein photolithographisches System, bei dem die Position eines gemusterten
Strahls einer Strahlung relativ zu dem Substrat, auf welches er
fällt,
auf oszillierende Weise bewegt werden kann, um geringe Positionsversetzungen
zwischen aufeinanderfolgenden Belichtungen zu ermöglichen;
um Unschärfen
zu verhindern, kann eine gepulste Strahlungsquelle verwendet werden.
In bislang bekannten lithographischen Projektionsapparaten, die
programmierbare Musterungsmittel verwenden, wird der Substrattisch unterhalb
des gemusterten Projektionsstrahls abgetastet. Ein Muster wird auf
die programmierbaren Musterungsmittel gelegt und wird dann während eines
Impulses des Strahlungssystems auf das Substrat belichtet. In dem
Intervall vor dem nächsten
Impuls des Strahlungssystems bewegt der Substrattisch das Substrat
in eine Position, die zur Belichtung des nächsten Zielabschnitts auf dem
Substrat benötigt
wird und das Muster an den programmierbaren Musterungsmittel wird
erneuert. Dieser Ablauf wird wiederholt, bis eine vollständige Linie
auf dem Substrat abgetastet wurde, wonach eine neue Linie begonnen
wird. Während
der kleinen, jedoch endlichen Zeit, die der Impuls des Strahlungssystems
dauert, muss der Substrattisch folglich um eine kleine, jedoch endliche
Distanz bewegt werden. Bislang war dies bei einem lithographischen
Projektionsapparat, der programmierbare Musterungsmittel verwendet,
kein Problem, da die Größe der Substratbewegung
während des
Impulses relativ zur Größe des auf
dem Substrat belichteten Merkmals klein war. Von daher war der erzeugte
Fehler nicht signifikant. Da jedoch die auf Substraten erzeugten
Merkmale kleiner werden, wird der Fehler signifikanter.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fehler zu verringern,
die durch die Bewegung des Substrats während des Impulses des Strahlungssystems
verursacht werden.
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Diese
und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen lithographischen
Apparat gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Die
Mittel zur Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls erlauben,
dass der Projektionsstrahl genauer auf dem Substrat ausgerichtet
verbleibt, so dass jegliche Fehler verringert werden, die durch
die Bewegung des Substrats relativ zum Projektionssystem während des
Impulses des Strahlungssystems verursacht werden.
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Bevorzugt
wird das Substrat mit einer konstanten Geschwindigkeit relativ zu
dem Projektionssystem während
einer Impulsserie des Strahlungssystems und den Intervallen zwischen
den Impulsen bewegt. Die Mittel zur Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls
werden dann verwendet, um den gemusterten Projektionsstrahl synchron
mit der Bewegung des Substrats während
der Dauer wenigsten eines Impulses des Strahlungssystems zu bewegen.
Indem das Substrat mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt wird,
wird die Komplexität
des Substrattisches und den hierzu gehörigen Positionierantrieben
verringert; durch Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls synchron
mit der Bewegung des Substrats werden auch die hieraus folgenden
Fehler verringert.
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Der
gemusterte Projektionsstrahl kann synchron zur Bewegung des Substrats
während
einer Mehrzahl von Impulsen bewegt werden. Dies ermöglicht,
dass die Bilder der programmierbaren Musterungsmittel auf den gleichen
Teil des Substrats mehrfach projiziert werden. Dies kann beispielsweise
gemacht werden, wenn die Intensität des Impulses des gemusterten
Projektionsstrahls nicht ausreichend ist, um eine komplette Belichtung
auf dem Substrat zu erzeugen. Die Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls
synchron mit dem Substrat verringert das Auftreten von Oberlagerungsfehlern
zwischen nachfolgenden Belichtungen des Musters auf dem Substrat.
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Aufeinanderfolgende
Muster an dem programmierbaren Musterungsmitteln, die auf das Substrat
während
jedes Impulses belichtet werden, können unterschiedlich sein.
Beispielsweise können
in aufeinanderfolgenden Impulsen Korrekturen gemacht werden, um
Fehler in einem ersten Impuls auszugleichen. Alternativ können Änderungen
in dem Muster verwendet werden, um Grauskalenbilder für einige
der Merkmale zu erzeugen (beispielsweise indem nur diejenigen Merkmale
für einen
Anteil der Gesamtanzahl von Impulsen belichtet werden, die auf einen
bestimmten Teil des Substrats abgebildet werden).
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Zusätzlich oder
alternativ kann die Intensität
des gemusterten Projektionsstrahls, die Beleuchtung der programmierbaren
Musterungsmittel oder die Pupillenfilterung für einen der Impulse des Strahlungssystems geändert werden,
die auf den gleichen Teil des Substrats projiziert werden. Dies
kann beispielsweise verwendet werden, um die Anzahl von Grauskalen
zu erhöhen,
die unter Verwendung der im voranstehenden Absatz beschriebenen
Technik erzeugt werden oder kann verwendet werden, unterschiedliche
Belichtungen für
Merkmale zu optimieren, die in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet
sind.
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Die
Mittel zur Bewegung des gemusterten Strahls relativ zum Projektionssystem
können
eine Schicht eines elektro-optischen Materials aufweisen, durch
welche der gemusterte Projektionsstrahl läuft. Ein Steuersystem kann
bereitgestellt sein, um an das elektro-optische Material eine Steuerspannung
anzulegen, so dass die Doppelbrechung des elektro-optischen Materials
geändert
wird. Eine Änderung
in der Doppelbrechung des elektro-optischen Materials in Antwort
auf Änderung
in der Steuerspannung bewegt den Teil des hiervon emittierten gemusterten
Projektionsstrahls, der in eine bestimmte Richtung polarisiert ist.
Damit kann der gemusterte Projektionsstrahl so polarisiert werden,
dass der gesamte gemusterte Projektionsstrahl mittels Änderungen
in der Doppelbrechung des elektro-optischen Materials bewegt wird.
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Alternativ
können
die Mittel zur Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls relativ
zu dem Projektionssystem eine zweite Schicht eines elektro-optischen
Materials aufweisen, durch welche der gemusterte Projektionsstrahl
ebenfalls läuft.
Die zweite Schicht des elektro-optischen Materials ist so ausgerichtet,
dass durch Anlegung einer Steuerspannung an die zweite Schicht,
was deren Doppelbrechung ändert,
die zweite Schicht den Teil des gemusterten Projektionsstrahls bewegt,
der in die entgegengesetzte Richtung zu derjenigen polarisiert ist,
die von der ersten Schicht bewegt wird. Folglich kann die Gesamtheit
des gemusterten Projektionsstrahls bewegt werden, ohne dass der
gemusterte Projektionsstrahl polarisiert werden muss.
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Andere
Mittel zur Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls relativ zu
dem Projektionssystem weisen eine reflektierende Oberfläche auf,
die so angeordnet ist, dass der Winkel zwischen der Oberfläche und
dem hierauf auftreffenden gemusterten Projektionsstrahl sich während des
Impulses des Strahlungssystems ändern
kann. Wenn sich der Winkel ändert,
bewegt sich auch die Position des hiervon reflektierten Strahls.
Ein bevorzugtes Mittel zur Ausführung
dieses Systems ist ein sich drehendes Prisma mit einem polygonalen
Querschnitt. Die Kantenflächen
bilden die reflektierende Oberfläche.
Wenn sich das Prisma dreht, reflektiert jede Fläche wiederum den gemusterten
Projektionsstrahl. Während
der gemusterte Projektionsstrahl auf jede Fläche fällt, ändert sich der Winkel einer
jeden Fläche
relativ zu dem gemusterten Projektionsstrahl. Durch sorgfältige Abstimmung
der Drehgeschwindigkeit des Prismas bezüglich der Impulsfrequenz des
Strahlungssystems und durch korrekte Auswahl der Prismengröße lässt sich
die gewünschte
Steuerung der Bewegung des gemusterten. Projektionsstrahls erreichen.
Ein Vorteil dieses Systems ist, dass es nicht nötig macht, dass der Strahlungsstrahl
polarisiert wird und dass es in einem Apparat zur Wirkung gebracht
werden kann, der alleine reflektierende Bauteile verwendet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
einer Vorrichtung geschaffen, aufweisend die Schritte von:
- – Bereitstellen
eines Substrats, das zumindest teilweise mit einer Schicht aus strahlungsempfindlichen
Material bedeckt ist;
- – Bereitstellen
eines gepulsten Projektionsstrahls einer Strahlung unter Verwendung
eines Strahlungssystems;
- – Verwenden
programmierbarer Musterungsmittel, um den Projektionsstrahl in seinem
Querschnitt mit einem Muster zu versehen;
- – Projizieren
des gemusterten Strahls der Strahlung auf einen Zielabschnitt der
Schicht aus strahlungsempfindlichen Material;
- – Bewegen
des Substrats relativ zu dem Projektionssystem, um aufeinanderfolgende
Abschnitte der Schicht aus strahlungsempfindlichen Material anzuzielen,
gekennzeichnet
durch Bewegen des gemusterten Projektionsstrahls, der auf das Substrat
projiziert wird, relativ zu dem Projektionssystem während wenigstens
eines Impulses des Strahlungssystems synchron mit der Bewegung des
Substrats derart, dass der Projektionsstrahl während des wenigstens einen
Impulses zu dem Substrat im wesentlichen ortsfest ist.
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Der
Begriff „programmierbare
Musterungsmittel",
wie er hier verwendet wird, sei breit als jegliche Mittel zu verstehen,
die verwendet werden können,
einen eingehenden Strahlungsstrahl mit einem gemusterten Querschnitt
zu versehen, so dass ein gewünschtes
Muster in einem Zielabschnitt des Substrats erzeugt werden kann;
in diesem Zusammenhang können
auch die Begriffe „Lichtventil" und „räumlicher
Lichtmodulator" (SLM)
verwendet werden. Beispiele solcher Musterungsmittel umfassen:
- – ein
programmierbares Spiegelfeld. Dieses kann eine matrixadressierbare
Oberfläche
aufweisen, die eine viskoelastische Steuerschicht und eine reflektierende
Oberfläche
hat. Das Grundprinzip hinter einem solchen Apparat ist, dass (beispielsweise)
adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche einfallendes Licht als
gebeugtes Licht reflektieren, wohingegen nicht adressierte Bereiche
einfallendes Licht als ungebeugtes Licht reflektieren. Unter Verwendung
eines geeigneten räumlichen
Filters kann das ungebeugte Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert
werden, was nur das gebeugte Licht zurücklässt, welches das Substrat erreicht;
auf diese Weise wird der Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der
matrixadressierbaren Oberfläche
gemustert. Ein Feld aus Gitterlichtventilen (GLV) kann auch auf
entsprechende Weise verwendet werden. Jedes GLV ist aufgebaut aus
einer Mehrzahl von reflektierenden Bändern, die relativ zueinander
verformt werden können,
um ein Gitter zu bilden, das einfallendes Licht als gebeugtes Licht
reflektiert. Eine weitere andere Ausführungsform eines programmierbaren
Spiegelfelds verwendet eine Matrixanordnung von sehr kleinen Spiegeln,
von denen jeder individuell um eine Achse durch Anlegen eines geeigneten örtlichen
elektrischen Feldes verkippt werden kann, oder indem piezoelektrische
Stellglieder verwendet werden. Auch hier sind die Spiegel matrixadressierbar,
so dass adressierte Spiegel einen einfallenden Strahlungsstrahl
gegenüber
unadressierten Spiegeln in einer unterschiedlichen Richtung reflektieren;
auf diese Weise wird der reflektierte Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der
matrixadressierbaren Spiegel gemustert. Die benötigte Matrixadressierung kann
unter Verwendung geeigneter elektronischer Mittel durchgeführt werden.
In beiden oben beschriebenen Situationen können die programmierbaren Musterungsmittel
eines oder mehrere programmierbare Spiegelfelder aufweisen. Nähere Informationen über Spiegelfelder,
wie sie hier genannt werden, lassen sich beispielsweise den US PSen 5,296,891 und 5,523,193 und den PCT-Patentanmeldungen WO 98/38597 und WO 98/33096 entnehmen.
- – Ein
programmierbares LDC-Feld. Ein Beispiel eines solchen Aufbaus ist
in der US-PS 5,229,872 angegeben.
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Es
versteht sich, dass, wo eine Vorspannung von Merkmalen, optische
Näherungskorrekturmerkmale, Phasenänderungstechniken
und Mehrfachbelichtungstechniken verwendet werden, das auf den programmierbaren
Musterungsmitteln „abgebildete" Muster sich erheblich
von dem Muster unterscheiden kann, das schließlich auf eine Schicht des
oder auf dem Substrat übertragen
wird.
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Aus
Gründen
der Einfachheit sei das Projektionssystem hier als „Linse" bezeichnet; dieser
Begriff soll jedoch breit als verschiedene Typen von Projektionssystemen
umfassend interpretiert werden, einschließlich refraktiver Optiken,
reflektiver Optiken, katadioptrischer Systeme und Mikrolinsenfeldern,
um Beispiele zu nennen. Es versteht sich, dass der Begriff „Projektionssystem", wie er in dieser
Anmeldung verwendet wird, einfach jegliches System bezeichnet, um
den gemusterten Strahl von den programmierbaren Musterungsmittel auf
das Substrat zu übertragen.
Das Strahlungssystem kann auch Bauteile enthalten, die gemäß irgendeiner dieser
Ausgestaltungen arbeiten, um den Projektionsstrahl der Strahlung
zu richten, zu formen oder zu steu ern und solche Bestandteile können nachfolgend
gemeinsam oder einfach als „Linse" bezeichnet werden.
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Der
lithographische Apparat kann von dem Typ sein, der zwei (zweistufig)
oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische)
aufweist. In solchen „mehrstufigen" Maschinen können die
zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden oder vorbereitende Schritte können an
einen oder mehreren Tischen durchgeführt werden, während einer
oder mehrere andere Tische für
die Belichtung verwendet werden.
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Der
lithographische Apparat kann auch von dem Typ sein, bei dem das
Substrat in eine Flüssigkeit
mit einem relativ hohen Brechungsindex, z. B. Wasser, getaucht wird,
um einen Raum zwischen dem Endelement des Projektionssystems und
dem Substrat zu füllen.
Tauchflüssigkeiten
können
auch bei anderen Räumen
im lithographischen Apparat angewendet werden, beispielsweise zwischen
der Maske und dem ersten Element des Projektionssystems. Tauchtechniken
sind im Stand der Technik allgemein bekannt, um die numerische Apertur
von Projektionssystemen zu erhöhen.
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Obgleich
in diesem Text konkreter Bezug genommen wird auf die Verwendung
des Apparats gemäß der Erfindung
bei der Herstellung von ICs, sei ausdrücklich festzuhalten, dass ein
solcher Apparat viele andere mögliche
Anwendungen haben kann. Beispielsweise kann er bei der Herstellung
integrierter optischer Systeme, bei Lenk- und Erkennungsmustern für Magnetic-Domain-Speicher,
Flüssigkristallanzeigeschirmen,
Dünnfilmmagnetköpfen, Dünnfilmtransistor-Flüssigkristallanzeigen,
gedruckten Platinen (PCBs) etc. verwendet werden.
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In
der vorliegenden Beschreibung werden die Begriffe „Strahlung" und „Strahl" verwendet, um alle
Typen elektromagnetischer Strahlung zu umfassen, einschließlich ultravioletter
Strahlung (z. B. mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157
oder 126 nm) und EUV (extreme UV-Strahlung, z. B. mit einer Wellenlänge im Bereich
von 5–20
nm), sowie Partikelstrahlen wie Ionenstrahlen oder Elektronenstrahlen.
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Exemplarische
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beigefügte
schematische Zeichnung beschrieben, in der:
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1 einen
lithographischen Projektionsapparat gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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2 eine
erste Ausführungsform
der Mittel zur Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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3 eine
zweite Ausführungsform
der Mittel zur Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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4 eine
dritte Ausführungsform
der Mittel zur Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt; und
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5 eine
Abwandlung der Ausführungsform
von 4 darstellt.
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In
den Figuren bezeichnen korrespondierte Bezugszeichen korrespondierende
Teile.
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Ausführungsform
1
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1 zeigt
schematisch einen lithographischen Projektionsapparat gemäß einer
bestimmten Ausführungsform
der Erfindung. Der Apparat weist auf:
- – ein Strahlungssystem
Ex, IL zur Zufuhr eines Projektionsstrahls PB einer Strahlung (z.
B. UV-Strahlung), das in diesem bestimmten Fall auch eine Strahlungsquelle
LA aufweist;
- – programmierbare
Musterungsmittel PPM (z. B. ein programmierbares Spiegelfeld) zur
Anlegung eines Musters an dem Projektionsstrahl; für gewöhnlich ist
die Lage der programmierbaren Musterungsmittel relativ zum Gegenstand
PL festgelegt; anstelle hiervon können sie jedoch auch mit Positioniermitteln
verbunden sein, um sie bezüglich
dem Gegenstand PL genau zu positionieren;
- – einen
Objekttisch (Substrattisch) WT mit einem Substrathalter zum Halten
eines Substrats W (z. B. eines resistbeschichteten Siliciumwafers)
und in Verbindung mit Positioniermitteln, um das Substrat bezüglich des
Gegenstands PL genau zu positionieren;
- – ein
Projektionssystem („Linse") PL (z. B. ein Quarz-
und/oder CaF2-Linsensystem oder ein katadioptrisches
System mit Linsenelementen aus solchen Materialien oder ein Spiegelsystem)
zur Projizierung des gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt
C (z. B. einen oder mehrere Rohwafer aufweisend) des Substrats W;
das Projektionssystem kann ein Bild der programmierbaren Musterungsmittel
auf das Substrat projizieren. Alternativ kann das Projektionssystem
Bilder von Sekundärquellen
projizieren, für
die die Elemente der programmierbaren Musterungsmittel als Verschlüsse wirken;
das Projektionssystem kann auch ein Mikrolinsenfeld aufweisen (als
MLA bekannt), um beispielsweise die Sekundärquellen zu bilden und um auf dem
Substrat Mikropunkte zu projizieren.
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Wie
hier dargestellt, ist der Apparat vom reflektiven Typ (d. h. hat
reflektierende programmierbare Musterungsmittel). Allgemein kann
er jedoch auch von einem transmissiven Typ sein, um ein Beispiel
zu nennen (d. h. mit durchlässigen
programmierbaren Musterungsmitteln).
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Die
Quelle LA (z. B. ein Excimerlaser) erzeugt einen Strahl einer Strahlung.
Dieser Strahl wird einem Beleuchtungssystem (Beleuchter) IL entweder
direkt oder nach dem Durchlauf durch Konditioniermittel zugeführt, beispielsweise
einem Strahlexpander Ex. Der Beleuchter IL kann Einstellmittel AM
zur Einstellung der äußeren und/oder
inneren radialen Erstreckung der Intensitätsverteilung in dem Strahl
(allgemein als σ-außen bzw. σ-innen bezeichnet
aufweisen. Zusätzlich
wird er für
gewöhnlich
verschiedene andere Bestandteile aufweisen, beispielsweise einen
Integrierer IN und einen Kondensor CO. Auf diese Weise hat der auf
die programmierbaren Musterungsmittel PPM auftreffende Strahl PB
in seinem Querschnitt eine gewünschte
Gleichförmigkeit
und Intensitätsverteilung.
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Es
sei mit Blick auf 1 festzuhalten, dass die Quelle
LA innerhalb des Gehäuses
des lithographischen Projektionsapparats sein kann (wie es oft der
Fall ist, wenn die Quelle LA beispielsweise eine Quecksilberlampe
ist), sie jedoch auch entfernt von dem lithographischen Projektionsapparat
sein kann und der von ihr erzeugte Strahlungsstrahl in den Apparat
geführt
wird (z. B. unter Zuhilfenahme geeigneter Lichtspiegel); dieses
letztere Szenario trifft oftmals zu, wenn die Quelle LA ein Excimerlaser
ist. Die vorliegende Erfindung und die Ansprüche umfassen beide diese Szenarien.
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Der
Strahl PB schneidet nachfolgend die programmierbaren Musterungsmittel
PPM. Nach einer Reflektion durch die programmierbaren Musterungsmittel
PPM läuft
der Strahl PB durch das Projektionssystem PL, das den Strahl PB
auf einen Zielabschnitt C des Substrats W fokussiert. Unter Zuhilfenahme
der Positioniermittel (und interferometrischer Messmittel IF) kann
der Substrattisch WT genau bewegt werden, z. B. so, dass unterschiedliche
Zielabschnitte C im Pfad des Strahls PW positioniert werden. Wenn
sie benutzt werden, können
die Positioniermittel für
die programmierbaren Musterungsmittel verwendet werden, um die Position der
programmierbaren Musterungsmittel PPM bezüglich des Pfads des Strahls
PB genau zu korrigieren, z. B. während
einer Abtastung. Für
gewöhnlich
wird die Bewegung des Objekttisches WT mit Hilfe eines langhubigen
Moduls (Grobpositionierung) und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung)
realisiert, die in 1 nicht näher dargestellt sind. Ein ähnliches
System kann auch verwendet werden, um die programmierbaren Musterungsmittel
zu positionieren. Es versteht sich, dass der Projektionsstrahl alternativ/zusätzlich bewegbar sein
kann, während
der Objekttisch und/oder die programmierbaren Musterungsmittel eine
feste Position haben, um die nötige
Relativbewegung zu erzeugen.
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Obgleich
der lithographische Apparat gemäß der Erfindung
hier zur Belichtung eines Resists auf einem Substrat beschrieben
wird, versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese Anwendung
beschränkt
ist und der Apparat verwendet werden kann, einen gemusterten Projektionsstrahl
zur Verwendung bei der resistlosen Lithographie zu projizieren.
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Der
dargestellte Apparat kann auf folgende Weise verwendet werden:
Im
gepulsten Modus werden die programmierbaren Musterungsmittel im
Wesentlichen ortsfest gehalten und das gesamte Muster wird unter
Verwendung einer gepulsten Strahlungsquelle auf einen Zielabschnitt
C des Substrats projiziert. Der Substrattisch WT wird mit einer
im Wwesentlichen konstanten Geschwindigkeit so bewegt, dass der
Projektionsstrahl PB veranlasst wird, eine Linie über das
Substrat W hinweg abzutasten. Das Muster an den programmierbaren
Musterungsmitteln wird nach Bedarf zwischen Impulsen des Strahlungssystems
erneuert und die Impulse werden so zeitgesteuert, dass aufeinanderfolgende
Zielabschnitte C an den benötigten
Stellen auf dem Substrat belichtet werden. Folglich kann der Projektionsstrahl über das
Substrat W hinweg abtasten, um das komplette Muster für einen
Streifen des Substrats zu belichten. Der Ablauf wird wiederholt,
bis das komplette Substrat Linie für Linie belichtet wurde. Unterschiedliche
Betriebsweisen können ebenfalls
verwendet werden.
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2 zeigt
schematisch Mittel zur Verschiebung des gemusterten Projektionsstrahls.
Wie gezeigt, durchläuft
der gemusterte Projektionsstrahl 2 einen Polarisationsfilter 3.
Der gemusterte Projektionsstrahl läuft dann durch eine Schicht
aus einem elektrooptischen Material 4. Eine Spannung V,
die an das elektro-optische Material 4 angelegt wird, ändert nach
Bedarf dessen Doppelbrechung. Wenn keine Spannung anliegt, folgt
der gemusterte Projektionsstrahl dem mit 5 bezeichneten
Pfad. Wenn eine Spannung an das elektro-optische Material 4 angelegt
wird, wird der gemusterte Projektionsstrahl in den mit 6 bezeichneten
Pfad verschoben.
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Nach
dem elektro-optischen Material kann der gemusterte Projektionsstrahl
dann durch beispielsweise eine Viertelwellenlänge-Platte
7 laufen,
um nach Bedarf den gemusterten Projektionsstrahl kreisförmig zu polarisieren.
Alternativ könnte
der gemusterte Projektionsstrahl linear polarisiert bleiben oder
könnte
entpolarisiert werden. Die optische Achse des elektro-optischen
Materials
4 ist so ausgerichtet, dass der polarisierte Projektionsstrahl
durch die Doppelbrechung des elektro-optischen Materials
4 verschoben
wird. Die Verschiebung S, die durch Anlegen einer Spannung an das
elektro-optische Material
4 erzeugt wird, kann durch die folgende
Gleichung bestimmt werden:
wobei d die Dicke der Schicht
aus elektro-optischem Material ist, α der Winkel zwischen dem gemusterten
Projektionsstrahl und der Oberfläche
des elektro-optischen Materials ist, n
0 das
Verhältnis
des Brechungsindex der Umgebung, in der der Apparat arbeitet, zum
Brechungsindex des elektro-optischen Material ist, wenn keine Spannung
angelegt wird und n
1 das entsprechende Verhältnis der
Brechungsindizes ist, wenn eine gegebene Spannung an das elektro-optische
Material angelegt worden ist. Wenn somit die an das elektro-optische
Material angelegte Spannung geändert
wird, ändert
sich die Verschiebung S. Durch Anlegen einer sich allmählich ändernden
Spannung kann der gemusterte Projektionsstrahl veranlasst werden,
sich allmählich
zu verschieben. Durch Anlegen eines geeignet geformten Signals an
das elektro-optische
Material kann der gemusterte Projektionsstrahl veranlasst werden,
synchron mit dem Substrat abzutasten, wenn sich dieses während der kurzen
Zeit eines Impulses des Strahlungssystems bewegt. Folglich werden
die Fehler bei der Anordnung von Merkmalen auf dem Substrat verringert.
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Obgleich
hier gezeigt ist, dass der gemusterte Projektionsstrahl 2 mittels
eines Polarisationsfilters 3 polarisiert wird, muss dies
nicht der Fall sein. Insbesondere kann der gemusterte Projektionsstrahl 2 bereits polarisiert
sein, beispielsweise als Ergebnis der programmierbaren Musterungsmittel
oder da die Strahlungsquelle inhärent
polarisierte Strahlung erzeugt.
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Die
elektro-optische Schicht kann aus irgendeinem allgemein bekannten
elektro-optischen
Material gebildet werden, beispielsweise ADP, AD*P, KDP und KD*P.
Um das beste Ansprechverhalten des elektro-optischen Materials zu
erhalten, ist es bevorzugt, nahe bei oder oberhalb der Curie-Temperatur
des verwendeten Materials zu arbeiten. Die Curie-Temperatur ist
für gewöhnlich niedriger
als die Umgebungstem peratur für
den Apparat. Beispielsweise hat KDP eine Curie-Temperatur von 123
K, KD*P hat eine Curie-Temperatur, die unterschiedlich als 213 oder
222 K beschrieben wird und ADP hat eine Curie-Temperatur von 148
K. Folglich kann zur Kühlung
der elektro-optischen Schicht eine temperaturgesteuerte Kühleinheit
(nicht gezeigt) vorgesehen werden.
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Ausführungsform
2
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3 zeigt
eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist ähnlich zur
ersten Ausführungsform
und eine nochmalige Beschreibung einander entsprechender Teile erfolgt nicht.
In dieser Ausführungsform
ist eine zweite Schicht eines elektro-optischen Materials 8 vorgesehen.
Die Richtung der optischen Achse der zweiten Schicht 8 ist
senkrecht zur optischen Achse der ersten Schicht. Wenn somit eine
Spannung V an die erste Schicht 4 angelegt wird, wird die
Strahlung in dem gemusterten Projektionsstrahl, der in eine erste
Richtung polarisiert ist, verschoben und wenn eine Spannung V' an die zweite Schicht 8 angelegt
wird, wird die Strahlung, die einer zweiten, senkrechten Richtung
polarisiert ist, verschoben. Damit kann durch gleichzeitiges Anlegen
von Spannungen V und V' an
die beiden Schichten aus elektro-optischen Material 4 und 8 der
gesamte gemusterte Projektionsstrahl 2 verschoben werden,
ohne dass es nötig ist,
ihn zu polarisieren.
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Die
von der zweiten Schicht 8 aus elektro-optischem Material
erzeugte Verschiebung kann unter Verwendung der obigen Gleichung
1 bestimmt werden. Eine gewisse Kalibrierung kann notwendig sein,
um sicher zu stellen, dass beide Polarisationen der Strahlung um
den gleichen Betrag verschoben werden. Geringfügige Unterschiede in den Dicken
D und D' der beiden
Schichten aus elektro-optischem Material 4 und 8 können durch
Einstellung von entweder der Spannung V oder der Spannung V' kompensiert werden.
Es hat sich gezeigt, dass eine Spannungsänderung von 7 kV an einer Schicht
aus elektro-optischem Material von 0,7 mm Dicke eine Verschiebung
von 50 nm hervorruft.
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Ausführungsform
3
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4 zeigt
eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall werden die Mittel zur
Verschiebung des gemusterten Projektionsstrahls 2 durch
ein sich drehendes Prisma 15 gebildet, das hier im Querschnitt
gezeigt ist, und das in der hinteren Brennebene des lithographischen
Apparats angeordnet sein kann. Das Prisma hat eine Mehrzahl von
Flächen 16,
die für
den gemusterten Projektionsstrahl 2 reflektierend sind. 4 zeigt
die Situation zu einem ersten Zeitpunkt, wo sich das Prisma 15 in
einer ersten Position befindet und einem zweiten Zeitpunkt, wo sich
das Prisma 15' in
einer zweiten Position befindet. Wenn sich das Prisma dreht, ändert sich
der Winkel, unter dem der gemusterte Projektionsstrahl 2 auf
die reflektierende Fläche 16 des
Prismas fällt.
Folglich ändert
sich auch der Winkel, in welchem der gemusterte Projektionsstrahl 5, 6 von
der reflektierenden Fläche 16 abgestrahlt
wird. Wie gezeigt, erzeugt eine Winkeldifferenz zwischen dem reflektierten
gemusterten Projektionsstrahl 5 zum ersten Zeitpunkt und
dem reflektierten gemusterten Projektionsstrahl 6 zum zweiten
Zeitpunkt eine Verschiebung S, mit der der gemusterte Projektionsstrahl
auf das Substrat fällt.
Durch sorgfältige
zeitliche Abstimmung der Drehung des Prismas 15 kann der
gemusterte Projektionsstrahl 2 veranlasst werden, synchron
mit dem sich bewegenden Substrat während der Dauer eines Pulses
der Strahlung abzutasten. In dem Intervall zwischen den Strahlungsimpulsen
dreht sich das Prisma 15, um eine andere Fläche 16 zu
Beginn des nachfolgenden Impulses des Strahlungssystems bereit zu
stellen.
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Alternativ
kann ein transparentes sich drehendes Prisma 25 verwendet
werden, wie in 5 gezeigt. In diesem Fall kann
das Prisma in der Abbildungsebene angeordnet werden.
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Fehler,
die durch die Bewegung des Substrats während eines Impulses der Strahlung
verursacht werden, werden durch Bereitstellung von Mitteln verringert,
um den gemusterten Projektionsstrahl synchron mit der Bewegung des
Substrats während
eines Impulses der Strahlung zu verschieben. Andere Mittel zur Verschiebung
des gemusterten Projektionsstrahls können innerhalb des Umfangs
der Erfindung enthalten sein.
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Obgleich
bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden sind, versteht sich, dass die Erfindung
anders als beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann. Die
Beschreibung beabsichtigt nicht, die Erfindung zu beschränken, welche
durch die Ansprüche
definiert ist.