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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen lithographischen, abtastenden
Projektionsapparat mit:
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- – einem
Bestrahlungssystem zur Bereitstellung eines Projektionsstrahls der
Strahlung;
- – einer
Tragkonstruktion zum Tragen einer Bemusterungsvorrichtung, wobei
die Bemusterungsvorrichtung dazu dient, den Projektionsstrahl gemäß einem
gewünschten
Muster zu bemustern;
- – einem
Substrattisch zum Halten eines Substrats; und
- – einem
Projektionssystem, um den gemusterten Strahl auf einen Zielabschnitt
des Substrats zu projizieren
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Der
Begriff "Bemusterungsvorrichtung", wie er hier verwendet
wird, sollte weitumfassend interpretiert werden als eine Vorrichtung,
die dazu verwendet werden kann, um einen hereinkommenden Projektionsstrahl
der Strahlung entsprechend einem Muster, das in einem Zielabschnitt
des Substrates erzeugt werden soll, mit einem gemusterten Querschnitt
zu versehen; der Begriff "Lichtventil" oder "Lichtverstärkerröhre" kann in diesem Zusammenhang
ebenfalls verwendet werden. Im allgemeinen wird das Muster einer
bestimmten Funktionsschicht in einem Baustein entsprechen, der in
dem Zielabschnitt geschaffen wird, wie eine integrierte Schaltung
oder ein anderer Baustein (siehe unten). Beispiele für solche
Bemusterungsvorrichtungen sind:
- – Eine Maske.
Das Konzept einer Maske ist in der Lithographie wohl bekannt und
es umfasst Maskenarten wie binäre
Masken, alternierende Phasenverschiebung und gedämpfte Phasenverschiebung sowie
verschiedene hybride Mas kenarten. Je nach dem Maskenmuster verursacht
die Platzierung einer solchen Maske in dem Projektionsstrahl der
Strahlung eine selektive Übertragung
(bei einer lichtdurchlässigen
Maske) oder eine Reflexion (bei einer reflektierenden Maske) der
Strahlung, die auf die Maske auftrifft. Im Falle einer Maske handelt
es sich bei der Tragstruktur im allgemeinen um einen Maskentisch,
der dafür sorgt,
dass die Maske an einer gewünschten
Position in dem hereinkommenden Projektionsstrahl der Strahlung
gehalten werden kann, und dass sie in Bezug auf den Strahl bewegt
oder verschoben werden kann, wenn dies gewünscht wird.
- – Eine
programmierbare Spiegelanordnung. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist
eine matrixadressierbare Oberfläche
mit einer viskoelastischen Kontrollschicht und einer reflektierenden Oberfläche. Das
Grundprinzip hinter einem solchen Apparat besteht darin, dass (beispielsweise) adressierte
Bereiche der reflektierenden Oberfläche einfallendes Licht als
gebeugtes Licht reflektieren, während
nicht adressierte Bereiche einfallendes Licht als nicht gebeugtes
Licht reflektieren. Wenn man einen entsprechenden Filter verwendet,
kann das nicht gebeugte Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert
werden, so dass lediglich das gebeugte Licht zurückbleibt; auf diese Art und
Weise wird der Strahl entsprechend dem Adressiermuster der matrix-adressierbaren Oberfläche gemustert.
In einer alternativen Ausführungsart
einer programmierbaren Spiegelanordnung wird eine Matrixanordnung
kleinster Spiegel verwendet, die jeweils einzeln um eine Achse herum
geneigt werden können,
indem ein entsprechend eingegrenztes, elektrisches Feld oder piezoelektrische
Betätigungselemente
verwendet werden. Auch hier sind die Spiegel wieder matrix-adressierbar,
so dass adressierte Spiegel einen hereinkommenden Projektionsstrahl
der Strahlung in einer anderen Richtung reflektieren werden als
nicht adressierte Spiegel; auf diese Art und Weise wird der reflektierte
Strahl entsprechend dem Adressiermuster der matrix-adressierbaren
Spiegel gemustert. Die erforderliche Matrix-Adressierung kann unter
Verwendung geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden.
In beiden der oben genannten Situationen können die Bemusterungsvorrichtungen
eine programmierbare Spiegelanordnung oder mehrere programmierbare
Spiegelanordnungen umfassen. Weitere Informationen über Spiegelanordnungen,
wie sie hier genannt worden sind, sind beispielsweise aus dem US-amerikanischen
Patent US 5,296,891 und US 5,523,193 und aus den PCT-Patentanmeldungen WO 98/38597 und WO 98/33096 erhältlich.
Im Falle einer programmierbaren Spiegelanordnung kann es sich bei
der Tragstruktur beispielsweise um einen Rahmen oder einen Tisch
handeln, der je nach Bedarf fest oder beweglich sein kann.
- – Eine
programmierbare LCD-Anordnung. Ein Beispiel für eine solche Konstruktion
wird in dem US-Patent US 5,229,872 genannt.
Wie oben, kann es sich bei der Tragstruktur in diesem Fall beispielsweise
um einen Rahmen oder um einen Tisch handeln, der je nach Bedarf
fest oder beweglich sein kann.
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Aus
Gründen
der Einfachheit kann der Rest dieses Textes an bestimmten Stellen
speziell zu Beispielen mit einer Maske und einem Maskentisch geführt werden;
doch die allgemeinen Prinzipien, die in diesen Fällen besprochen werden, sollten
in dem weitreichenderen Kontext der oben dargestellten Bemusterungsvorrichtungen
gesehen werden.
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Lithographische
Projektionsapparate können beispielsweise
bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen (ICs) verwendet
werden. In einem solchen Fall können
die Bemusterungsvorrichtungen ein Schaltkreismuster erzeugen, das
einer einzelnen Schicht des integrierten Schaltkreises (ICs) entspricht,
und dieses Muster kann dann auf einen Zielabschnitt (beispielsweise
mit einem oder mehreren Plättchen)
auf einem Substrat (Silizium-Wafer) abgebildet werden, das mit einer
Schicht strahlungsempfindlichem Material (Resist) überzogen
wurde. Im allgemeinen besitzt ein einzelnes Wafer ein ganzes Netz
aneinander angrenzender Zielabschnitte, die nacheinander und einer
nach dem anderen über
das Projektionssystem bestrahlt werden. Bei den aktuellen Apparaten,
in denen die Bemusterung durch eine Maske auf einem Maskentisch
erfolgt, kann man zwischen zwei verschiedenen Arten von Geräten unterscheiden.
Bei einer Art von lithographischem Projektionsapparat wird jeder
Zielabschnitt bestrahlt, indem das gesamte Maskenmuster in einem
Durchgang dem Zielabschnitt ausgesetzt wird; ein solches Gerät wird im
allgemeinen Wafer Stepper genannt. Bei einem alternativen Apparat – der allgemein
als Step-and-Scan-Apparat bezeichnet wird – wird jeder Zielabschnitt
bestrahlt, indem das Maskenmuster unter dem Projektionsstrahl in
einer bestimmten Bezugsrichtung (der Abtastrichtung) zunehmend abgetastet
wird, während
gleichzeitig der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser
Richtung abgetastet wird; da das Projektionssystem im allgemeinen
einen Vergrößerungsfaktor
M (im allgemeinen < 1)
besitzt, beträgt
die Geschwindigkeit V, mit der der Substrattisch abgetastet wird,
Faktor M mal die Geschwindigkeit, mit der der Maskentisch abgetastet wird.
Weitere Informationen in Bezug auf lithographische Vorrichtungen
wie die hierin beschriebene können
beispielsweise in dem Dokument
US
6,046,792 nachgelesen werden.
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In
einem Herstellungsverfahren, bei dem ein lithographischer Projektionsapparat
verwendet wird, wird ein Muster (beispielsweise in einer Maske)
auf ein Substrat abgebildet, das zumindest teilweise von einer Schicht
strahlungsempfindlichem Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem
Abbildungsschritt kann das Substrat verschiedenen Verfahren unterzogen werden,
wie einer Vorbereitung, einem Resist-Überzug und einem soft bake.
Nach der Belichtung kann das Substrat weiteren Verfahren unterzogen
werden, wie einem bake nach der Belichtung (PEB), Entwickeln, hard
bake und Messung/Prüfung
der abgebildeten Merkmale. Diese Reihe von Verfahren wird als Grundlage
dafür verwendet,
um eine einzelne Schicht eines Bausteins, z.B. einer integrierten Schaltung
(IC), zu bemustern. Eine solche bemusterte Schicht kann dann verschiedenen
Verfahren unterzogen werden wie Ätzen,
Ionen-Implantation (Dotieren), Metallisieren, Oxidation, chemisch-mechanisches
Polieren etc., die alle dazu dienen, eine einzelne Schicht fertigzustellen.
Wenn mehrere Schichten erforderlich sind, muss das ganze Verfahren
oder eine Variante dieses Verfahrens für jede neue Schicht wiederholt
werden. Schließlich
wird eine Reihe von Bausteinen auf dem Substrat (Wafer) vorhanden
sein. Diese Bausteine werden dann durch eine Technik wie Dicing
oder Sawing (Auseinanderschneiden) voneinander getrennt. Danach
können
die einzelnen Bausteine auf einem Träger montiert werden, mit Stiften
verbunden werden, etc. Weitere Informationen über solche Verfahren sind beispielsweise
in dem Buch "Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", [Mikrochipherstellung:
Ein praktischer Leitfaden für
die Halbleiterverarbeitung], 3. Auflage, von Peter van Zant, McGraw
Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4 zu finden.
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Aus
Gründen
der Einfachheit kann das Projektionssystem nachfolgend auch als "Linse" bezeichnet werden;
doch dieser Begriff sollte umfassend interpretiert werden und beinhaltet
verschiedene Arten von Projektionssystemen, wie beispielsweise lichtbrechende
Optik, reflektierende Optik und Katadioptriksysteme. Das Bestrahlungssystem
kann auch Komponenten umfassen, die nach einer dieser Konstruktionen
für das
Lenken, Gestalten oder Steuern des Projektionsstrahls der Strahlung
arbeiten, und diese Komponenten können nachstehend ebenfalls
zusammen oder einzeln als "Linse" bezeichnet werden.
Der lithographische Apparat kann außerdem derart ausgeführt sein,
dass er zwei oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) besitzt.
Bei diesen "mehrstufigen" Vorrichtungen können die
zusätzlichen
Tische parallel genutzt werden oder an einem Tisch oder an mehreren
Tischen können
Vorbereitungsschritte durchgeführt
werden, während
ein anderer Tisch oder mehrere andere Tische für die Belichtung verwendet
werden. Zweistufige lithographische Apparate werden beispielsweise
in den Dokumenten
US 5,969,441 und
WO 98/40791 beschrieben.
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Es
sind lithographische Projektionsapparate und Verfahren bekannt,
bei denen für
die Anwendung von Dipolbeleuchtung beispielsweise in zwei Ausrichtungen
zwei Masken und zwei Belichtungen verwendet werden, die den kritischen
Merkmalen in den beiden Ausrichtungen angepasst sind. Ein weiteres Beispiel
für diesen
Ansatz mit zwei Masken und zwei Belichtungen ist die Anwendung von
Dipolbeleuchtung für
das Drucken dichter Merkmale mit kleinen Abständen und die Anwendung ringförmiger Beleuchtung
zum Drucken halbdichter bis isolierter Merkmale mit Abständen, die größer sind
als die Abstände
der dichten Merkmale. Wie in dem vorherigen Beispiel, werden die
beiden entsprechenden Belichtungen nacheinander durchgeführt, so
dass man eine kombinierte Belichtung erhält. Beide Beispiele dieser "Doppelbelichtungs"-Anwendungen haben besondere Vorteile.
In dem ersten Beispiel kann die Auflösung in den beiden Ausrichtungen
gegenüber der
Auflösung,
die man beispielsweise bei einer einzelnen Belichtung mit Quadrupolbeleuchtung
erhalten kann, verbessert werden. In dem zweiten Beispiel können die
Verfahren zur Naheffekt-Korrektur für die beiden Belichtungen unabhängig voneinander
ausgewählt
werden. Dieser zusätzliche
Freiheitsgrad kann dazu verwendet werden, das Problem der Veränderung
der Abmessung von gedruckten Merkmalen in Abhängigkeit von dem Abstand zu
verringern. Weitere Informationen über diese Anwendungen von Doppelbelichtung
sind beispielsweise aus den
europäischen Patentanmeldungen
00308528.9 , veröffentlicht
als
EP 109 1252 A ,
und
00310368.6 erhältlich.
Während
diese Apparate und Verfahren zwar von der im Vergleich zu herkömmlichen
Apparaten und Verfahren verbesserten Leistung profitieren, so besteht
doch ein Nachteil darin, dass sie doppelt so viele Belichtungen
benötigen
wie herkömmliche
Apparate und Verfahren, was ihre Durchsatzleistung demzufolge im
wesentlichen halbiert.
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US 6,153,357 offenbart einen
lithographischen Step and Repeat Apparat, bei dem Licht aus einer
Lichtquelle in zwei Strahlen aufgeteilt wird, die durch separate
Teile einer Maske bemustert werden (er besitzt nämlich ein Bestrahlungssystem
zur Bereitstellung eines ersten Projektionsstrahls der Strahlung
und Einrichtungen zur Bereitstellung eines zusätzlichen Projektionsstrahls
der Strahlung). Die beiden bemusterten Strahlen werden in überlappender Deckung
kombiniert bzw. gemischt und durch ein Projektionssystem auf das
Substrat auf einem Substrattisch projiziert. Durch Veränderung
der einzelnen optischen Längen
für die
beiden Strahlen zum Erreichen der Maske wird eine Phasendifferenz
zwischen ihnen eingeführt.
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EP 855 623 A offenbart
einen lithographischen, abtastenden Projektionsapparat gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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JP 3-183115 A offenbart
einen 1:1 abtastenden, lithographischen Apparat, bei dem zwei Masken mit
demselben Muster zu voting (?) Zwecken gleichzeitig abgetastet werden.
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Es
ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, einen lithographischen
Projektionsapparat sowie Verfahren bereitzustellen, bei denen zwei
verschiedene Maskenbelichtungen kombiniert werden können, ohne
dass die Durchsatzleistung erheblich reduziert wird.
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Diese
und weitere Zielsetzungen werden erfindungsgemäß mit einem lithographischen
Apparat gemäß Anspruch
1 erreicht.
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Zur
leichteren Bezugnahme werden wir nachfolgend das Bestrahlungssystem
als "erstes Bestrahlungssystem" und das zusätzliche
Bestrahlungssystem als "zweites
Bestrahlungssystem" bezeichnen.
In ähnlicher
Art und Weise werden wir das Projektionssystem der Strahlung, die
Bemusterungsvorrichtungen und das Muster als "erstes Projektionssystem der Strahlung", "erste Bemusterungsvorrichtung" und "erstes Muster" bzw. den zusätzlichen Projektionsstrahl
der Strahlung, die zusätzlichen
Bemusterungsvorrichtungen und das zusätzliche Muster als "zweiten Projektionsstrahl
der Strahlung", "zweite Bemusterungsvorrichtungen" bzw. "zweites Muster" bezeichnen.
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Dieser
Apparat ist vorteilhaft, da er es ermöglicht, dass zwei verschiedene
Muster gleichzeitig auf das Substrat projiziert werden können, wobei
die Leistungsvorteile doppelter Belichtungsverfahren bereitgestellt
werden, ohne dass sich die Durchsatzzeit für das Verfahren wesentlich
erhöht.
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Ein
einzelner, langhubiger Stellantrieb wird zur Positionierung der
Tragkonstruktion und ein erster und zweiter kurzhubiger Stellantrieb
werden zur Positionierung der ersten bzw. zweiten Bemusterungsvorrichtung
gegenüber
der Tragkonstruktion verwendet. Dadurch wird gewährleistet, dass Überlagerungsfehler
zwischen dem ersten und dem zweiten Strahl vermieden werden können, und
es ermöglicht eine
separate Anpassung jeder Bemusterungsvorrichtung, um beispielsweise
fehlerhafte Oberflächen jeder
Bemusterungsvorrichtung zu berücksichtigen.
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Durch
die Verwendung einer einzelnen Tragkonstruktion zum Halten der ersten
Bemusterungsvorrichtung und der zweiten Bemusterungsvorrichtung
können
die erste und zweite Bemusterungsvorrichtung mit Hilfe eines einzelnen
Stellantriebes gleichzeitig in Abtastrichtung übertragen werden. Dadurch reduzieren
sich mögliche
Ausrichtungsfehler der beiden Belichtungen zueinander sowie die
Komplexität
des Apparates selbst, da nicht zwei separate Abtast-Tragkonstruktionen
synchronisiert werden müssen,
und die Kosten des Apparates werden gesenkt, da nicht zwei Konstruktionen
vorhanden sein müssen.
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Die
beiden Bemusterungsvorrichtungen können derart an der Tragkonstruktion
gehalten werden, dass die Hauptseite der ersten und zweiten Bemusterungsvorrichtung
im wesentlichen orthogonal zueinander ausgerichtet ist, um die Projektion
der beiden bemusterten Strahlen auf das Substrat zu erleichtern.
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In
dem Projektionssystem des Apparates werden vorzugsweise der erste
und zweite bemusterte Strahl kombiniert und der kombinierte Strahl wird
auf den Zielabschnitt des Substrates projiziert. Dadurch können viele
der Komponenten des Projektionssystems gemeinsam verwendet werden,
was die Kosten und die Möglichkeit
von Fehlern reduziert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsart
handelt es sich bei dem ersten und zweiten Projektionsstrahl, der
von separaten Bestrahlungssystemen geliefert wird, um eben polarisierte
Strahlen, die beim Durchqueren der ersten bzw. zweiten Bemusterungsvorrichtung
kombiniert sind, wobei ein polarisierender Strahlmischer verwendet
wird. Das Layout kommerziell erhältlicher,
polarisierender Strahlmischer sieht normalerweise so aus, dass die
Strahlen, die kombiniert werden sollen, zueinander orthogonal sind.
So kann es sein, dass die Bestrahlungssysteme und die Be musterungsvorrichtungen
vorzugsweise derart angeordnet werden, dass sich die bemusterten
Strahlen in orthogonal zueinander angeordneten Richtungen in Richtung
Strahlmischer ausbreiten.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
eines Bausteins gemäß Anspruch
12 bereitgestellt.
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Auch
wenn in diesem Text speziell auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Apparates
bei der Herstellung von ICs (integrierten Schaltungen) Bezug genommen
wird, so wird doch ausdrücklich darauf
hingewiesen, dass dieser Apparat viele weitere Anwendungsmöglichkeiten
besitzt. So kann er beispielsweise bei der Herstellung von integrierten
optischen Systemen, Führungs-
und Erfassungsmodellen für
Magnetblasenspeicher, LCD-Tafeln, Dünnschicht-Magnetköpfen etc.
verwendet werden. Der Fachmann wird wissen, dass im Kontext dieser
alternativen Anwendungen die Verwendung der Begriffe "Retikel", "Wafer" oder "Chip" bzw. "Plättchen" (engl. die) in diesem
Text als durch die allgemeineren Begriffe "Maske", "Substrat" bzw. "Zielabschnitt" ersetzt angesehen
werden sollte.
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In
diesem Dokument umfassen die Begriffe "Bestrahlung" und "Strahl" sämtliche
Arten elektromagnetischer Strahlung, einschließlich Ultraviolettstrahlung
(z.B. mit einer Wellenlänge
von 365, 248, 193, 157 oder 126 nm) und EUV-Strahlung (Extrem-Ultraviolettstrahlung,
z.B. mit einer Wellenlänge im
Bereich zwischen 5 und 20 nm), sowie Teilchenstrahlen wie beispielsweise
Ionenstrahlen oder Elektronenstrahlen.
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Es
werden nun Ausführungsarten
der Erfindung nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die schematischen
Begleitzeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
lithographische Projektion gemäß einer
Ausführungsart
der Erfindung;
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2 eine
schematische Anordnung der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Tragkonstruktion für
die Bemusterungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Ausführungsart,
bei der der erste und zweite Projektionsstrahl der Strahlung von
einer einzelnen Strahlungsquelle geliefert wird;
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5 einen
Strahlenteiler mit einer Vielzahl parallel angeordneter Strahlenteiler.
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Ausführungbeispiel 1
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1 zeigt
einen lithographischen Projektionsapparat gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel
der Erfindung in schematischer Art und Weise. Der Apparat umfasst:
- • ein
Bestrahlungssystem Ex, IL, um einen Projektionsstrahl PB der Strahlung
(z.B. Extremultraviolettstrahlung) zu liefern. In diesem speziellen
Fall umfasst das Bestrahlungssystem auch eine Strahlungsquelle LA;
- • einen
ersten Objekttisch (Maskentisch) MT mit einem Maskenhalter zum Halten
einer Maske MA (z.B. ein Retikel), der mit ersten Positionierelementen
verbunden ist, um die Maske in Bezug auf Teil PL korrekt zu positionieren;
- • einen
zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT mit einem Substrathalter
zum Halten eines Substrats W (z.B. Silizium-Wafer mit Resist-Überzug),
der mit zweiten Positionierelementen verbunden ist, um das Substrat
in Bezug auf Teil PL korrekt zu positionieren;
- • ein
Projektionssystem ("Linse") PL (z.B. ein lichtbrechendes
Linsensystem) zur Abbildung eines bestrahlten Abschnittes der Maske
MA auf einen Zielabschnitt C (z.B. mit einem Plättchen/Chip oder mehreren Plättchen/Chips;
engl.: die) des Substrates W.
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Wie
hier veranschaulicht, handelt es sich um einen Transmissionsapparat
(d.h. er besitzt eine lichtdurchlässige Maske). Doch im allgemeinen
kann es sich beispielsweise auch um einen Reflexionssapparat handeln
(beispielsweise mit einer reflektierenden Maske). Alternativ kann
der Apparat auch eine andere Art von Bemusterungsvorrichtung verwenden,
wie beispielsweise eine programmierbare Spiegelanordnung der Art,
wie sie oben beschrieben worden ist.
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Die
Quelle LA (z.B. ein Excimer-Laser) erzeugt einen Projektionsstrahl
der Strahlung. Dieser Strahl wird entweder direkt oder nach Durchlaufen
einer Aufbereitungseinrichtung, wie beispielsweise eines Strahl-Expanders
Ex, in eine Beleuchtungseinrichtung (Illuminator) IL eingeführt. Der
Illuminator IL kann Verstelleinrichtungen AM für die Einstellung der äußeren und/oder
inneren radialen Reichweite (im allgemeinen als σ-outer bzw. σ-inner bezeichnet) der Intensitätsverteilung
in dem Strahl besitzen. Zusätzlich
besitzt er im allgemeinen noch verschiedene andere Komponenten,
wie einen Integrator IN und einen Kondensator CO. Auf diese Art
und Weise besitzt der Strahl PB, der auf die Maske MA auftrifft, eine
gewünschte
Gleichmäßigkeit
und Intensitätsverteilung
in seinem Querschnitt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 sollte darauf hingewiesen
werden, dass sich die Strahlungsquelle LA innerhalb des Gehäuses des
lithographischen Projektionsapparates befinden kann (wie das oft
der Fall ist, wenn es sich bei der Quelle LA beispielsweise um eine
Quecksilberlampe handelt), doch dass sie sich ebenso auch in einer
Entfernung von dem lithographischen Projektionsapparat befinden
kann, wobei der Projektionsstrahl der Strahlung, der erzeugt wird,
in den Apparat hineingeführt
wird (z.B. mit Hilfe geeigneter Richtspiegel); diese letztere Anordnung wird
oft dann ge wählt,
wenn es sich bei der Strahlungsquelle LA um einen Excimer-Laser
handelt. Die gegenwärtige
Erfindung und Ansprüche
umfassen diese beiden Anordnungen.
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Der
Strahl PB fängt
anschließend
die Maske MA ab, die auf einem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem
er die Maske MA durchquert hat, verläuft der Strahl PB durch die
Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt C des Substrates
W fokussiert. Mit Hilfe der zweiten Positionierelemente (und der
interferometrischen Messeinrichtung IF) kann der Substrattisch WT
exakt bewegt werden, z.B. um verschiedene Zielabschnitte C in dem
Strahlengang PB zu positionieren. In ähnlicher Art und Weise können die
ersten Positionierelemente dazu verwendet werden, um die Maske MA
in Bezug auf den Strahlengang PB exakt zu positionieren, z.B. nach
dem mechanischen Abruf der Maske MA aus einer Maskenbibliothek oder
während
einer Abtastung (scan). Die Bewegung der Objekttische MT, WT erfolgt
mit Hilfe eines langhubigen Moduls (grobe Positionierung) und eines
kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung), die in 1 nicht
ausdrücklich
dargestellt sind.
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Der
dargestellte Apparat kann im folgenden Modus verwendet werden:
Im
Scan-Modus kann der Maskentisch MT mit einer Geschwindigkeit v in
eine vorgegebene Richtung (die sogenannte "Scan-Richtung", z.B. die y-Richtung) bewegt werden,
so dass der Projektionsstrahl PB dazu gebracht wird, ein Maskenbild
abzutasten; gleichzeitig wird der Substrattisch WT mit einer Geschwindigkeit
V = Mv in die gleiche oder in die entgegengesetzte Richtung bewegt,
wobei M die Vergrößerung der
Linse PL ist, die kleiner als 1 (meistens M = 1/4 oder 1/5) ist.
Auf diese Art und Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet
werden, ohne dass die Auflösung
beeinträchtigt
wird.
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2 zeigt
eine schematische Anordnung eines erfindungsgemäßen Apparates gemäß einem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung. Sie wird im allgemeinen wie oben,
unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, betrieben, und
wird deshalb hier nicht wiederholt.
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Der
in 2 gezeigte Apparat besitzt ein erstes Bestrahlungssystem 1 und
ein zweites Bestrahlungssystem 11, das einen ersten Projektionsstrahl
der Strahlung 4 bzw. einen zweiten Projektionsstrahl der
Strahlung 14 liefert. Jedes der Bestrahlungssysteme 1 und 11 besitzt
ein Element IL und kann ein Element Ex besitzen, wie oben beschrieben und
in 1 gezeigt wurde. Die Bestrahlungssysteme 1 und 11 sind
nicht unbedingt identisch. Wenn die Strahlung durch eine einzelne
Quelle erzeugt wird, kann es beispielsweise sein, dass die optischen Strahlenganglängen zwischen
der Quelle und den Eingängen
der beiden Bestrahlungssysteme nicht gleich sind, was an diesen
Eingängen
zu unterschiedlichen Querschnitten des Projektionsstrahls führt. Diese
Differenz kann ihrerseits beispielsweise die Verwendung von Strahl-Expandern
wie Ex in 1 erforderlich machen, welche
verschiedene Strahl-Expansionsfaktoren
aufweisen, um die Differenz im Querschnitt auszugleichen. Doch im
allgemeinen kann es sich bei den beiden Bestrahlungssystemen im
wesentlichen um die gleichen handeln. Jedes Bestrahlungssystem kann
Verstelleinrichtungen, wie beispielsweise Element AM in 1 aufweisen,
um die Werte für σ-inner und σ-outer einzustellen,
oder ein verstellbares Element, um beispielsweise einen Multipol-Beleuchtungsmodus
zu erzeugen. Die Einstellungen der Anpassungen des ersten Bestrahlungssystems
können
sich von den Einstellungen der Anpassungen des zweiten Bestrahlungssystems
unterscheiden, um die lithographische Qualität des projizierten Bildes des
ersten bzw. zweiten Musters unabhängig voneinander zu optimieren.
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Die
Projektionsstrahlen 4, 14 werden von einer ersten
Maske 2 bzw. einer zweiten Maske 12 bemustert,
um die bemusterten Projektionsstrahlen der Strahlung 24, 224 zu
erzeugen. In dem Projektionssystem 20 verlaufen der erste
und zweite Projektionsstrahl der Strahlung durch die Linsen 3 bzw. 13 und
sie werden in einem polarisierenden Strahlmischer 21 (bei
dem es sich um einen polarisierenden Strahlteiler handelt, der umgekehrt
verwendet wird) kombiniert. Die Linsen 3 und 13 können jeweils
dazu verwendet werden, um Anomalien der bemusterten Strahlen 24 bzw. 224 auszugleichen
(oder, wenn möglich,
zu korrigieren), was den Vorteil hat, dass der Ausgleich (oder die
Korrektur) des ersten, bemusterten Strahls durchgeführt werden
kann, ohne dass der zweite, bemusterte Strahl unbedingt betroffen
ist, und umgekehrt. Doch wenn solche Ausgleichseinrichtungen nicht
erforderlich sind, kann auf die Linsen 3 und 13 verzichtet
werden, so dass der polarisierende Strahlmischer vor den Linsenelementen 23 in
dem Projektionssystem angeordnet ist.
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Um
die Strahlmischungseigenschaft eines polarisierenden Strahlmischers
optimal auszunutzen (d.h. den Verlust an Strahlungsenergie zu reduzieren),
wird die elektromagnetische Strahlung der bemusterten Strahlen 24 und 224 linear
polarisiert, so dass beispielsweise das elektrische Feld von Strahl 24 im
wesentlichen parallel zu der Ebene von 2 ausgerichtet
ist ("P-Polarisation"), und das elektrische
Feld von Strahl 224 im wesentlichen senkrecht zu der Ebene
von 2 ausgerichtet ist ("S-Polarisation").
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Ein
weiterer Vorteil der Polarisationszustände der bemusterten Strahlen
tritt in Verbindung mit Dipol-Beleuchtung auf. Wenn eine Dipol-Belichtung unter
Verwendung linear polarisierter, elektromagnetischer Strahlung durchgeführt wird,
bei der das elektrische Feld im wesentlichen senkrecht zu der Achse ausgerichtet
ist, die die beiden (Haupt-)Pole in dem Dipol-Muster miteinander
verbindet, und bei der diese Achse dann im wesentlichen senkrecht
zu den Maskenmerkmalen verläuft,
die in der Belichtung abgebildet werden, verläuft das elektrische Feld im
wesentlichen parallel zu diesen Merkmalen. Dies kann die Effizienz
der Belichtung erheblich erhöhen
und unter anderem einen deutlich erhöhten Bildkontrast erzeugen;
siehe in diesem Zusammenhang die
europäische Patentanmeldung
Nummer 00308528.9 , die als
EP 1091252 A veröffentlicht worden ist.
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Doch
es kann sein, dass man den Zustand der Polarisierung verändern möchte, nachdem
die beiden bemusterten Strahlen kombiniert worden sind. Es kann
beispielsweise sein, dass kreisförmig polarisierte,
bemusterte Strahlen weniger empfindlich sind für polarisierungsabhängige Abbildungseigenschaften
des Projektionssystems. Die gegenwärtige Ausführungsart sieht deshalb hinter
dem polarisierenden Strahlmischer eine λ/4 Platte 22 ("Vierteiwellenplatte") vor. Mit ihren
Hauptachsen, die in Bezug auf die S- und P-Polarisierungs-Richtungen
bei 45 Grad ausgerichtet sind, verwandelt diese Platte den kombinierten,
bemusterten Strahl in einen im wesentlichen kreisförmig polarisierten,
bemusterten Strahl 2224, bevor er durch das restliche optische System 23 verläuft und
auf dem Substrat 25 abgebildet wird.
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Die
Bestrahlungssysteme 1 und 11 können (entweder entfernte oder
integrierte) Strahlungsquellen umfassen, die linear polarisiertes
Licht erzeugen. Dies kann derart ausgenutzt werden, dass es die oben
genannten S- und P-Polarisationszustände der bemusterten Strahlen
bewirkt. Diese linearen Polarisationszustände können auch mit Hilfe von linearen Polarisierungsfiltern
bewirkt werden, die an geeigneten Stellen in dem ersten und zweiten
Projektionsstrahl angeordnet sind.
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Wie
in 3 gezeigt, werden die beiden Masken 2, 12 auf
einem kombinierten Maskentisch 30 montiert. Die erste Maske 2 wird
horizontal an einem ersten Abschnitt 30a des Maskentisches
montiert und die zweite Maske 12 wird vertikal an einem zweiten
Abschnitt 30b des Maskentisches montiert. So können beide
Masken zusammen abgetastet werden, was die Gefahr der Fehlausrichtung
zwischen den beiden Belichtungen reduziert. Zum Bewegen des Maskentisches 30 wird
ein einzelner, langhubiger Stellantrieb verwendet, während separate,
kurzhubige Stellantriebe die Position jeder der Masken 2, 12 gegenüber dem
Maskentisch 30 einstellen.
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Um
sicherzustellen, dass (angesichts der Tatsache, dass der Belichtungsaufbau
an dem Substrat aufgrund der durch beide bemusterten Strahlen zugeführten Energie
eine einzelne Abtastgeschwindigkeit beinhaltet) die Belichtungsdosierungen
der beiden Belichtungen jeweils innerhalb der Toleranz liegen, gehören variable
Dämpfungseinrichtungen
zu den Bestrahlungssystemen 1 und 11. Mit diesen
variablen Dämpfungseinrichtungen
kann die Belichtungsdosis der Strahlung, die auf den Zielabschnitt des
Substrates auftrifft, für
jeden der beiden bemusterten Projektionsstrah len der Strahlung unabhängig voneinander
abgestimmt werden. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass eine Änderung
der Abtastgeschwindigkeit die Belichtungsdosis für jeden bemusterten Projektionsstrahl
der Strahlung in der gleichen Art und Weise beeinflusst.
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Da
der zweite, bemusterte Strahl gleichzeitig mit dem ersten bemusterten
Strahl auf das Substrat projiziert wird, sollte gegenseitige Kohärenz zwischen
den beiden Strahlen so niedrig wie möglich sein, um die Interferenz
zwischen den beiden projizierten Bildern zu minimieren. Das Konzept
der Kohärenz
beinhaltet die Kohärenzlänge entlang
der Ausbreitungsrichtung der Strahlung (nachfolgend "zeitliche Kohärenz" genannt) und die
Kohärenzlänge in einer
Richtung senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung (nachfolgend "räumliche Kohärenz" genannt). Die räumliche Kohärenz stellt im allgemeinen kein
Problem dar, da Strahlungsquellen wie Excimer-Laser oder Quecksilberdampflampen meistens Licht
mit geringer räumlicher
Kohärenz
erzeugen. Die räumliche
Kohärenz
ist beispielsweise meistens so gering, dass das Speckle-Phänomen, das
in direktem Zusammenhang mit der räumlichen Kohärenz steht,
in der optischen Lithographie kein Problem darstellt. Um das Auftreten
von zeitlicher Kohärenz
zu vermeiden, ist die Verwendung von zwei separaten Strahlungsquellen – eine für jedes
Bestrahlungssystem – in
der aktuellen Ausführungsart
vorgesehen.
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In
einer anderen Ausführungsart
handelt es sich bei dem polarisierenden Strahlmischer um einen Platten-Strahlteiler
oder einen Pellicle-Strahlteiler, der als Strahlmischer verwendet
wird. Kubusförmige, polarisierende
Strahlmischer wie Element 21 in 2 sind normalerweise
aus zwei prismaförmigen Komponenten
hergestellt (von denen mindestens eine auf der Hypotenusefläche mit
einem dielektrischen, strahlmischenden Überzug versehen ist), die an
den Hypotenuseflächen
zusammengeklebt sind. Diese Klebestelle kann Probleme verursachen,
wie Instabilität
infolge Einwirkung der Strahlung oder Ausgasen, was Kontamination
verursacht. Außerdem
kann das Vorhandensein eines kubusförmigen Elementes in dem Gang,
der von dem bemusterten Strahl durchquert wird, spezielle Abbildungsfehler verursachen,
die in dem Projektionssystem korrigiert (oder zumindest minimiert)
werden müssen.
Durch die Verwendung eines Platten-Strahlmischers oder eines Pellicle-Strahlmischers
werden diese Probleme vermindert. Diese Strahlmischer besitzen ein
einzelnes, planarparalleles Substrat mit einem Strahlmischer-Überzug,
so dass kein optisches Klebestellen-Interface vorhanden ist. Außerdem kann
das Trägersubstrat
sehr dünn
sein (bei einem Pellicle-Strahlmischer beispielsweise in der Größenordnung
von Mikronen), um das Auftreten von nicht tolerierbaren, optischen
Abbildungsfehlern zu vermeiden.
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Eine
weitere Ausführungsart
ist in 4 in schematischer Art und Weise dargestellt.
Hier werden die Projektionsstrahlen der Strahlung 4 und 14, die
jeweils durch die Bestrahlungssysteme 1 und 11 geliefert
werden, durch eine einzige Strahlungsquelle LA erzeugt. Der Projektionsstrahl
der Strahlung 41, der der Quelle LA entstammt, wird durch
einen Strahlteiler 212 in einen ersten Projektionsstrahl
der Strahlung 42 geteilt, der zu dem Bestrahlungssystem 1 geliefert
wird, und einen zweiten Projektionsstrahl der Strahlung 43,
der die Elemente 213 und 214 durchquert, und zu
dem Bestrahlungssystem 2 geliefert wird. Bei den Elementen 213 und 214 kann
es sich beispielsweise um Klappspiegel handeln, wie in 4 gezeigt.
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Eine
mögliche
nachteilige Auswirkung, die durch die zeitliche Kohärenz zwischen
den bemusterten Strahlen 24 und 224 (in 4)
verursacht wird, wird durch die unterschiedliche Länge der
Strahlengänge
der beiden Strahlen zwischen dem Teiler 212 bzw. den Bemusterungsvorrichtungen 2, 12 vermieden.
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Bei
dem Strahlteiler 212 kann es sich um einen polarisierenden
Strahlteiler (beispielsweise einen polarisierenden Platten-Strahlteiler
oder einen polarisierenden Würfel-Strahlteiler)
handeln. Die Tatsache, dass Excimer-Laser im allgemeinen linear
polarisiertes Licht erzeugen, lässt
sich dann wie folgt ausnutzen: durch drehbare Positionierung der
Polarisierung des Lasers in einem Winkel von 45 Grad zu den Richtungen
X, Y, wie in 4 gezeigt, versieht der Strahlteiler 212 die
Projektionsstrahlen der Strahlung 42 bzw. 43 mit
P- und S-Polarisierung, während ein
Verlust an Strahlungsenergie minimiert wird. Außerdem kann die Verwendung
von linearen Polarisatoren, wie sie oben erwähnt wurden, auf diese Art und
Weise vermieden werden.
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In
einer weiteren Ausführungsart
besitzt der Strahlteiler 212 eine Vielzahl von Strahlteilern 50,
die parallel angeordnet sind, wie in Figur zu sehen ist. Jeder Strahlteiler 50 besitzt
ein unterschiedliches Verhältnis
zwischen der Energie, mit der der übertragene Strahl versehen
wird, und der Energie, mit der der reflektierte Strahl versehen
wird. Durch Bewegen des Strahlteilers 212 in eine Richtung
parallel zu der Strahlteilungsfläche,
die in 5 mit dem Pfeil 51 angezeigt wird, kann
das Verhältnis
zwischen der Belichtungsdosis des bemusterten Projektionsstrahls der
Strahlung 24 und des bemusterten Projektionsstrahls der
Strahlung 224 angepasst werden, ohne die Energie des kombinierten,
bemusterten Strahls 2224 wesentlich zu verändern. Diese
Verstelleinrichtung kann gleichzeitig dazu verwendet werden, die erforderliche
Belichtungsdosis für
beide bemusterten Strahlen mit einer einzigen Abtastgeschwindigkeit einzustellen.
Die Verwendung variabler Dämpfer,
wie oben erwähnt,
für diesen
Zweck, kann auf diese Art und Weise vermieden werden. Folglich kann
die erforderliche Belichtungsdosis mit einer höheren Abtastgeschwindigkeit
durchgeführt
werden.
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Auch
wenn wir oben spezifische Ausführungsarten
der Erfindung beschrieben haben, wird klar sein, dass die Erfindung
auch auf andere Art und Weise als in der beschriebenen Art verwendet
werden kann. Mit der Beschreibung soll die Erfindung, die durch
die Ansprüche
definiert wird, nicht eingeschränkt
werden.