DE60320202T2 - Lithographischer Apparat und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung - Google Patents

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fehler zu verringern, die durch die Bewegung des Substrats während des Impulses des Strahlungssystems verursacht werden.
  • Diese und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen lithographischen Apparat gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Exemplarische Ausführungsformen der Erfindung werden nun rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung beschrieben, in der:
  • 1 einen lithographischen Projektionsapparat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 2 eine erste Ausführungsform der Mittel zur Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 eine zweite Ausführungsform der Mittel zur Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 eine dritte Ausführungsform der Mittel zur Bewegung des gemusterten Projektionsstrahls gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 5 eine Abwandlung der Ausführungsform von 4 darstellt.
  • In den Figuren bezeichnen korrespondierte Bezugszeichen korrespondierende Teile.
  • Ausführungsform 1
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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:
    Figure 00110001
    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, n0 das Verhältnis des Brechungsindex der Umgebung, in der der Apparat arbeitet, zum Brechungsindex des elektro-optischen Material ist, wenn keine Spannung angelegt wird und n1 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ausführungsform 2
  • 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.
  • 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.
  • Ausführungsform 3
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (13)

  1. Ein lithographischer Projektionsapparat, aufweisend: – ein Strahlungssystem (LA, IL) zur Bereitstellung eines Projektionsstrahls (PB) einer Strahlung; – programmierbare Musterungsmittel (PPM) zur Musterung des Projektionsstrahls gemäß einem gewünschten Muster; – ein Projektionssystem (PL) zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt (C) eines Substrats (W); Mittel, die das Substrat (W) relativ zu dem Projektionssystem zu bewegen vermögen; und – Mittel (4; 15; 25), die den gemusterten Projektionsstrahl (2), der auf das Substrat (W) projiziert wird, relativ zu dem Projektionssystem (PL) zu bewegen vermögen, dadurch gekennzeichnet, dass der Apparat so aufgebaut ist, dass sich der gemusterte Projektionsstrahl synchron mit der Bewegung des Substrats während wenigstens eines Impulses des Strahlungssystems derart bewegt, dass der gemusterte Projektionsstrahl während des wenigstens einen Impulses zu dem Substrat im wesentlichen ortsfest ist.
  2. Ein lithographischer Projektionsapparat nach Anspruch 1, bei dem das Substrat während des Verlaufs einer Mehrzahl von Impulsen des Strahlungssystems und den dazwischen liegenden Intervallen mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit relativ zu dem Projektionssystem bewegt wird; und wobei während der Dauer wenigstens eines Impulses des Strahlungssystems der gemusterte Projektionsstrahl synchron mit der Bewegung des Substrats bewegt wird.
  3. Ein lithographischer Projektionsapparat nach Anspruch 2, bei dem der gemusterte Projektionsstrahl (2) während einer Mehrzahl von Impulsen des Strahlungssystems (LA, IL) synchron mit der Bewegung des Substrats (W) derart bewegt wird, dass das Bild der programmierbaren Musterungsmittel (PPM) mehrfach im wesentlichen auf den gleichen Ort auf dem Substrat projiziert wird.
  4. Ein lithographischer Projektionsapparat nach Anspruch 3, bei dem das den programmierbaren Musterungsmitteln (PPM) bereitgestellte Muster zwischen aufeinander folgenden Impulsen des Strahlungssystems (LA, IL), die im wesentlichen auf den gleichen Ort auf dem Substrat (W) projiziert werden, geändert wird.
  5. Ein lithographischer Projektionsapparat nach Anspruch 3 oder 4, bei dem wenigstens entweder die Intensität des gemusterten Projektionsstrahls (2) oder die Beleuchtung der programmierbaren Musterungsmittel (PPM) und die Pupillenfilterung für wenigstens einen der Impulse des Strahlungssystems (LA, IL),), die im wesentlichen auf den gleichen Ort auf dem Substrat (W) projiziert werden, geändert wird.
  6. Ein lithographischer Projektionsapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mittel (4), die den gemusterten Projektionsstrahl (2) relativ zu dem Projektionssystem (PL) zu bewegen vermögen, aufweisen: eine Schicht eines elektro-optischen Materials, durch welche der gemusterte Projektionsstrahl läuft; und ein Steuersystem zur Anlegung einer Steuerspannung an das elektro-optische Material, wobei eine Einstellung der Steuerspannung die Doppelbrechung des elektro-optischen Materials ändert, was wenigstens einen Teil des hiervon emittierten gemusterten Projektionsstrahls bewegt.
  7. Ein lithographischer Projektionsapparat nach Anspruch 6, bei dem der gemusterte Projektionsstrahl (2) polarisiert ist und die Richtung der optischen Achse des elektro-optischen Materials so ausgerichtet ist, dass im wesentlichen der gesamte Projektionsstrahl bewegt wird.
  8. Ein lithographischer Projektionsapparat nach Anspruch 6, bei dem die Mittel (4), die den gemusterten Projektionsstrahl (2) relativ zu dem Projektionssystem (PL) zu bewegen vermögen, eine zweite Schicht (8) eines elektro-optischen Materials aufweisen, welche der gemusterte Projektionsstrahl durchläuft und an welche das Steuersystem eine Steuerspannung liefert, um ihre Doppelbrechung zu ändern, wobei die Richtung der optischen Achse der zweiten Schicht aus elektro-optischem Material im wesentlichen senkrecht zu der ersten Schicht ist, so dass eine Änderung der Doppelbrechung beider Schichten im wesentlichen den gesamten Projektionsstrahl bewegt.
  9. Ein lithographischer Projektionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Mittel (15), die den gemusterten Projektionsstrahl (2) relativ zu dem Projektionssystem (PL) zu bewegen vermögen, aufweisen: eine reflektierende Oberfläche (16), die so angeordnet ist, dass der Winkel zwischen der Oberfläche und dem gemusterten Projektionsstrahl, der hierauf fällt, sich während des Impulses der Strahlung ändert.
  10. Ein lithographischer Projektionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Mittel (25), die den gemusterten Projektionsstrahl (2) relativ zu dem Projektionssystem (PL) zu bewegen vermögen, aufweisen: ein Element, das für den Strahl der Strahlung durchlässig ist und das so angeordnet ist, dass der Winkel zwischen dem Strahlungsstrahl und der Oberfläche, auf die er fällt, sich während des Impulses der Strahlung ändert.
  11. Ein lithographischer Projektionsapparat nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Mittel (15, 25), die den gemusterten Projektionsstrahl (2) relativ zu dem Projektionssystem (PL) zu bewegen vermögen, ein sich drehendes Prisma, dessen Endflächen polygonal sind, aufweist, wobei wenigstens eine Längsfläche die Oberfläche ist, auf welche der gemusterte Projektionsstrahl (2) während des Impulses der Strahlungssystems fällt.
  12. Ein lithographischer Projektionsapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin mit einem Substrattisch (WT) zum Halten des Substrats (W).
  13. Ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, aufweisend die Schritte von: – Bereitstellen eines Substrats (W), das zumindest teilweise mit einer Schicht aus strahlungsempfindlichen Material bedeckt ist; – Bereitstellen eines gepulsten Projektionsstrahls (PB) einer Strahlung unter Verwendung eines Strahlungssystems (LA, IL); – Verwenden programmierbarer Musterungsmittel (PPM), um den Projektionsstrahl in seinem Querschnitt mit einem Muster zu versehen; – Projizieren des gemusterten Strahls (2) der Strahlung auf einen Zielabschnitt (C) der Schicht aus dem strahlungsempfindlichen Material; und – Bewegen des Substrats (W) relativ zu dem Projektionssystem (PL), um aufeinander folgende Abschnitte der Schicht aus strahlungsempfindlichem Material anzuzielen, gekennzeichnet durch Bewegen des gemusterten Projektionsstrahls (2), der auf das Substrat (W) projiziert wird, relativ zu dem Projektionssystem (PL) 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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