DE102009036953A1 - Method for stabilizing dimensions of mask in mask plane constant during lithography, involves compressing and stretching mask for stabilizing mask dimensions, and utilizing air cooling or air heating part of mask - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konstanthalten der Maskenabmessungen einer Maske bei der Lithografie, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung bei denen die Abmessungen der Maske konstant gehalten werden, um eine durch die Maske verursachte, thermisch bedingte Drift der belichteten Stellen auf dem Substrat zu verhindern.The The present invention relates to a method and an apparatus to keep the mask dimensions of a mask constant in lithography, and in particular a method and an apparatus in which the Dimensions of the mask are kept constant to one through the Mask caused thermally induced drift of exposed areas to prevent on the substrate.
Bei
Belichtungsanlagen in der Lithografie ist die Temperatur der einzelnen
Elemente einer solchen Vorrichtung ein kritischer Parameter. Vor
allem die Temperatur des Substrats und der Maske sollten möglichst
konstant sein. Die Änderung der Temperatur in den betreffenden
Elementen der Vorrichtung führt zu einer Änderung
der Abmessungen der Elemente. Dadurch kann es zu Fehlern bei der
Belichtung eines Substrats kommen. Die Temperatur des Substrats
kann über den Substratträger gut eingestellt und
kontrolliert werden. Es ist wünschenswert, wenn beim Substratwechsel
und auch sonst zwischen den einzelnen Belichtungsphasen die Abmessungen
der Maske konstant bleiben. Die Belichtung der Substrate heizt die
Maske jedoch auf. Die
Im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Probleme des Stands der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um die Maskenabmessungen vor, während und nach einer Belichtung und insbesondere auch nach einem Substratwechsel konstant zu halten. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen oder mehrere hinreichend schnelle Ausgleichsmechanismen zur Verfügung zustellen, die die möglichen Abmessungsänderungen der Maske aufgrund der Belichtung schnell ausgleichen. Diese und weitere Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.in the In view of the above-mentioned problems of the prior art It is the object of the present invention to provide a method and provide a device to advance the mask dimensions, during and after an exposure and especially to keep constant after a substrate change. Another task It consists of one or more sufficiently fast compensation mechanisms make available the possible dimensional changes compensate the mask quickly because of the exposure. These and Other objects are achieved by the features of the claims solved.
Dabei geht die Erfindung von folgendem Grundgedanken aus: Die Abmessungen einer Maske in der Maskenebene bei der Lithografie eines Substrats werden durch thermisches Einwirken, d. h. Heizen oder Kühlen der Maske, und/oder mechanisches Einwirken, d. h. Dehnen oder Stauchen der Maske, während einer Belichtungsphase bzw. einer Nichtbelichtungsphase konstantgehalten.there The invention is based on the following basic idea: The dimensions a mask in the mask plane in the lithography of a substrate are due to thermal action, d. H. Heating or cooling the mask, and / or mechanical action, d. H. Stretching or swaging the mask, during an exposure phase or a non-exposure phase constant.
Die Vorrichtung zum Belichten des Substrats, insbesondere eines Wafers, weist eine Belichtungsquelle, eine Messvorrichtung und eine Heizung und/oder Kühlung auf. Die Maske bildet beim Belichten eine optische Struktur auf dem Substrat ab. Während einer Belichtungsphase wird das Substrat belichtet. Durch die Einwirkung der Belichtungsstrahlung wird die Maske unerwünscht erwärmt. Während einer Nichtbelichtungsphase ist die Belichtung ausgeschaltet. Dadurch kühlt die Maske während der Nichtbelichtungsphase wieder ab. Eine Messvorrichtung misst laufend die Temperatur und/oder die Abmessungen der Maske. Mit einer Heizung kann die Maske während der Nichtbelichtungsphase geheizt werden, damit die Temperatur und damit auch die Abmessungen der Maske konstant bleiben. Alternativ kann das Konstanthalten der Abmessungen der Maske in der Maskenebene auch dadurch erreicht werden, dass die Maske während der Belichtungsphase gekühlt wird.The Device for exposing the substrate, in particular a wafer, has an exposure source, a measuring device and a heater and / or Cooling up. The mask forms an optical image during exposure Structure on the substrate. During an exposure phase the substrate is exposed. By the action of the exposure radiation the mask is heated undesirably. During one Non-exposure phase, the exposure is turned off. Thereby cools the mask during the non-exposure phase again. A measuring device continuously measures the temperature and / or the dimensions of the mask. With a heater, the mask can during the non-exposure phase are heated so that the temperature and so that the dimensions of the mask remain constant. Alternatively, you can keeping the dimensions of the mask in the mask plane constant also be achieved by the mask during the Exposure phase is cooled.
Anstelle oder zusätzlich zur Heizung oder Kühlung der Maske kann eine Maskendehnvorrichtung und/oder Maskenstauchvorrichtung verwendet werden, um die Abmessungen der Maske trotz einer möglichen Temperaturänderung konstant zu halten. Insbesondere wird die Maske dabei während der Nichtbelichtungsphase gedehnt und während der Belichtungsphase gestaucht.Instead of or in addition to heating or cooling the mask may be a Maskendehnvorrichtung and / or mask compression device used to measure the dimensions of the mask despite a possible Keep temperature change constant. In particular, will the mask thereby stretched during the non-exposure phase and compressed during the exposure phase.
Die Heizung zum Heizen der Maske kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Bevorzugt wird eine Strahlungsheizung verwendet, die im Spektralbereich der Infrarotstrahlung oder der Mikrowellenstrahlung arbeitet. Durch die Strahlung der Strahlungsheizung darf der Fotolack auf dem Substrat jedoch nicht belichtet werden.The Heating for heating the mask can be formed in different ways be. Preferably, a radiant heater is used, which in the spectral range the infrared radiation or the microwave radiation works. By The radiation of the radiant heating may be the photoresist on the substrate however, not be exposed.
Dies kann erreicht werden indem die Strahlung der Strahlungsheizung schräg auf die Maske auftrifft und damit die durch die Maske transmittierte Heizstrahlung am Substrat vorbeigeht.This can be achieved by tilting the radiant heating radiation impinges on the mask and thus the transmitted through the mask heating radiation passes the substrate.
Die Emission der Strahlungsheizung auf die Maske kann auch senkrecht zur Maskenebene in Richtung auf das Substrat erfolgen. In diesem Fall muss die Strahlung der Strahlungsheizung vollständig in der Maske absorbiert oder im Strahlengang vor dem Substrat durch eine Blende oder einen Shutter blockiert werden, damit der Fotolack auf dem Substrat nicht durch die Strahlungsheizung belichtet wird.The Emission of radiant heating on the mask can also be vertical to the mask plane in the direction of the substrate. In this Case, the radiation of radiant heating must be complete absorbed in the mask or in the beam path in front of the substrate a shutter or shutter can be blocked to allow the photoresist on the substrate is not exposed by the radiant heater.
Gemäß einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt die Wellenlänge der Heizstrahlung außerhalb des Empfindlichkeitsbereichs des Fotolacks und ist z. B. länger als etwa 500 nm. In diesem Fall kann die Strahlung senkrecht zur Maskenebene verlaufen und muss dabei nicht durch einen Shutter geblockt werden.According to a further alternative embodiment of the invention, the wavelength of the heating radiation is outside the sensitivity range of the photoresist and z. B. longer than about 500 nm. In this case, the radiation can be perpendicular to the mask plane and does not have to be blocked by a shutter.
Es kann auch eine Heizung, die sich in Kontakt mit der Maske befindet, verwendet werden. Der direkte Kontakt führt zu einem guten Wärmeübertrag. Eine Vorrichtung mit einer Lücke zwischen Maske und Heizung ist aufgrund der Wärmeleitung der Luft ebenfalls möglich. Eine Induktionsheizung, mit der elektrisch leitfähige Schichten der Maske geheizt werden können, kann ebenfalls eingesetzt werden. Eine Ultraschallheizung stellt noch eine weitere Möglichkeit dar.It can also have a heater that is in contact with the mask, be used. The direct contact leads to a good one Heat transfer. A device with a gap between mask and heater is due to the heat conduction the air also possible. An induction heater, with the electrically conductive layers of the mask are heated can also be used. An ultrasound heater represents another possibility.
Zu den oben beschriebenen Methoden zum Konstanthalten der Abmessungen der Maske können zusätzlich weitere Methoden einzeln oder in Kombination hinzukommen.To the methods described above for keeping the dimensions constant The mask can also be used in addition to other methods or in combination.
Das Substrat befindet sich während der Belichtungsphasen auf einem Substratträger, über den die Temperatur des Substrats kontrolliert werden kann, wodurch ebenfalls die Abmessungen des Substrats kontrolliert werden können. Dadurch kann die Maske, wenn sie mit dem Substrat in Kontakt gebracht wird oder nur knapp oberhalb des Substrats angeordnet ist, ihrerseits ebenfalls durch den Substratträger temperiert werden. In Betriebspausen der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können längere Zeitabschnitte auftreten, in denen sich kein Substrat auf dem Substratträger befindet. In diesen Zeitabschnitten kann der Substratträger direkt mit der Maske in thermischen Kontakt gebracht werden, um die Maske durch direkten Kontakt mit dem Substratträger zu kühlen oder zu heizen.The Substrate is on during the exposure phases a substrate carrier over which the temperature the substrate can be controlled, which also reduces the dimensions of the substrate can be controlled. This can the mask when brought into contact with the substrate or just above the substrate is arranged, in turn also be tempered by the substrate carrier. During breaks The device of the present invention may be longer Time periods occur in which no substrate on the substrate carrier located. In these periods, the substrate carrier be brought into thermal contact with the mask directly to the Mask by direct contact with the substrate carrier too cool or heat.
Die Maske kann durch eine Luftkühlung oder Luftheizung temperiert werden. Die Temperatur der Maske kann auch über einen Maskenhalter geregelt werden. Bevorzugt wird ein Maskenmaterial verwendet, dass nur einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Elektrisch leitfähige Schichten der Maske können durch Stromfluss in diesen Schichten zum Erwärmen der Maske verwendet werden.The Mask can be tempered by air cooling or air heating become. The temperature of the mask can also be controlled via a mask holder be managed. Preferably, a mask material is used that has only a low coefficient of thermal expansion. Electrically conductive layers of the mask can by current flow in these layers to heat the mask be used.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:The Invention will become more apparent hereinafter with reference to the drawings explained. Showing:
In
Die
Abmessungen der Maske
Mit
der in der
Die
Strahlung der Strahlungsheizung kann über einen Umlenkspiegel
Alternativ kann die Strahlungsheizung auch ohne Umlenkspiegel verwendet werden. In diesem Fall wird die Strahlungsheizung während der Nichtbelichtungsphase selbst in den Strahlengang geschwenkt und aktiviert.alternative the radiant heating can also be used without deflecting mirrors. In this case, the radiant heating becomes during the non-exposure phase even panned and activated in the beam path.
Durch
die Strahlungsheizung
Wie
in
Alternativ
zu der in
Die
Abmessungen der Maske
Alternativ
oder zusätzlich zum Heizen der Maske
Das
Aufheizen der Maske
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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