DE102004044765A1 - Device for lithographic exposure of photosensitive layer has system provided with pressure modulator which changes gas pressure in path of rays resulting in change of gas density so that position of focal plane is varied - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lithografischen Belichten einer strahlenempfindlichen Schicht gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum lithografischen Belichten einer strahlungsempfindlichen Schicht gemäß Patentanspruch 9.The The invention relates to a device for lithographic exposure a radiation-sensitive layer according to claim 1 and a Process for the lithographic exposure of a radiation-sensitive Layer according to claim 9th
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Lithografische Belichtungsverfahren und Vorrichtungen zum lithografischen Belichten gehen zu immer kürzeren Wellenlängen über. Es werden beispielsweise Wellenlängen im Bereich von 193 nm verwendet. Aufgrund der kurzen Wellenlängen sind die bei der lithografischen Belichtung auftretenden Focusbereiche, in denen die mithilfe von Masken abgebildeten Strukturen fokussiert werden, immer kleiner. Dies führt dazu, dass erhöhte Anforderungen an die Fokussierung der zu belichtenden Schicht in der Fokusebene gestellt werden. Dabei können jedoch Schichtunebenheiten bereits zu Belichtungsfehlern führen.lithographic Exposure method and apparatus for lithographic exposure go to shorter and shorter Wavelengths over. It become wavelengths, for example used in the range of 193 nm. Due to the short wavelengths are the focal areas occurring in lithographic exposure, in which focuses on the structures mapped using masks become smaller and smaller. this leads to to that increased Requirements for focusing the layer to be exposed in the focal plane are placed. However, uneven layers may be involved already lead to exposure errors.
Aus der US Patentanmeldung 2002/0048288 A1 ist ein lithografisches Belichtungsverfahren für integrierte Schaltungen bekannt, bei dem ein Laser zur Erzeugung der Lichtstrahlung eingesetzt wird, dessen Strahlungsspektrum verändert werden kann. Die vom Laser ausgestrahlte Strahlung wird über Ablenkungs- und Fokussiereinheiten und eine Abbildungsmaske und eine Linse auf eine strahlungsempfindliche Schicht geleitet. Die während eines Laserpulses abgegebene Strahlung wird in der Wellenlänge verändert, so dass ein Strahlungsspektrum mit mindestens zwei unterschiedlichen Wellenlängen erhalten wird. Aufgrund der während eines Belichtungsvorganges einwirkenden Strahlen mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen wird eine Verschmierung der Focustiefe und damit eine Vergrößerung des Focusbereiches erreicht, in dem die strahlungsempfindliche Schicht präzise belichtet werden kann. Das beschriebene Verfahren erfordert eine komplexe und sehr aufwändige Steuerung des verwendeten Lasers.Out US patent application 2002/0048288 A1 is a lithographic exposure method for integrated Circuits are known in which a laser for generating the light radiation is used, the radiation spectrum can be changed. The ones from Laser radiated radiation is transmitted via deflection and focusing units and an imaging mask and a lens on a radiation-sensitive Layer passed. The while Radiation emitted by a laser pulse is changed in wavelength, so that a radiation spectrum with at least two different wavelength is obtained. Because of during of an exposure process acting beams with two different wavelength is a smearing of the depth of focus and thus an increase in the Focusbereiches achieved in which the radiation-sensitive layer precise can be exposed. The described method requires a complex and very elaborate Control of the laser used.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vereinfachte Vorrichtung zum lithografischen Belichten einer strahlenempfindlichen Schicht bereit zu stellen, mit der eine größere Focustiefe erreicht wird.The The object of the invention is a simplified device for lithographic exposure of a radiation-sensitive layer to provide a greater depth of focus.
Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum lithografischen Belichten einer strahlungsempfindlichen Schicht bereit zu stellen, bei dem mit einfachen technischen Mitteln eine Vergrößerung der Focustiefe erreicht wird.Farther the object of the invention is to provide a method for lithographic Exposing a radiation-sensitive layer to provide in which by simple technical means an enlargement of the Focus depth is achieved.
Die Aufgaben der Erfindung werden durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst.The Objects of the invention are achieved by the device according to claim 1 and by the method according to claim 9 solved.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims specified.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lithografischen Belichten einer strahlenempfindlichen Schicht eines Trägers, insbesondere eines Halbleiterwafers, mit einer Strahlungsquelle, mit einer Abbildungsmaske, mit einer Fokussiereinheit und mit einem Halter für den Träger. Die Strahlenquelle erzeugt eine Strahlung, die in einem Strahlengang durch die Abbildungsmaske und die Fokussiereinheit zu einem Halter geführt wird. Die Fokussiereinheit bündelt die Strahlung in einer Fokusebene, wobei ein Zuführsystem vorgesehen ist, mit dem Gas in den Strahlengang einführbar ist. Das Zuführsystem weist einen Druckmodulator auf, mit dem der Gasdruck wenigstens in einem Teil des Strahlengangs zur Änderung der Lage der Fokusebene der Strahlung veränderbar ist.The The invention relates to a device for lithographic exposure a radiation-sensitive layer of a carrier, in particular a semiconductor wafer, with a radiation source, with an imaging mask, with a Focusing unit and with a holder for the carrier. The radiation source generates a radiation in an optical path through the imaging mask and the focusing unit is guided to a holder. The focusing unit bundles the Radiation in a focal plane, wherein a feed system is provided with the gas can be introduced into the beam path is. The feeding system has a pressure modulator with which the gas pressure at least in a part of the beam path for changing the position of the focal plane the radiation changeable is.
Die Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass durch die Änderung des Gasdruckes im Strahlengang der Brechungsindex verändert wird und damit die Lage der Fokusebene veränderbar ist. Auf diese Weise kann eine Einstellung der Fokusebene unabhängig von einer Steuerung der Strahlenquelle vorgenommen werden. Damit steht ein weiterer Parameter zur Einstellung der Fokusebene zur Verfügung.The Device has the advantage that by the change the gas pressure in the beam path of the refractive index is changed and so that the position of the focal plane is changeable. In this way can be a focal plane adjustment regardless of a control of the Radiation source can be made. This is another parameter for setting the focal plane available.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, bei der das Zuführsystem Gasdüsen aufweist, die das Gas mit einem festgelegten Druck in den Strahlengang blasen. Durch die Verwendung von Gasdüsen ist eine schnelle und präzise Einstellung des Gasdruckes im Strahlengang möglich. Durch die Verwendung von Gasdüsen, die in der Nähe des Strahlenganges angeordnet sind, ist eine dynamische Einstellung der Fokusebene mit einem geringen Gasverbrauch möglich.The The invention further relates to a device in which the delivery system gas nozzles which has the gas at a specified pressure in the beam path blow. By using gas nozzles is a fast and precise adjustment of the Gas pressure in the beam path possible. By using gas nozzles, the nearby the beam path are arranged, is a dynamic setting the focal plane with a low gas consumption possible.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum lithografischen Belichten, die ein erstes Positioniersystem für die Abbildungsmaske und ein zweites Positioniersystem für den Halter aufweist. Die Vorrichtung ist in der Weise ausgebildet, dass die strahlungsempfindliche Schicht in aufeinanderfolgenden Belichtungsvorgängen in verschiedenen Bereichen belichtbar ist. Zudem ist der Druckmodulator in der Weise ausgebildet, dass der Druck des Gases im Strahlengang während eines Belichtungsvorganges in einem festgelegten Druckbereich variierbar ist. Auf diese Weise wird die Fokusebene der Strahlung während eines Belichtungsvorganges der strahlenempfindlichen Schicht in einem festgelegten Bereich verändert, so dass für den Belichtungsvorgang ein größerer Fokusebenenbereich erhalten wird. Damit können auch Unebenheiten der strahlungsempfindlichen Schicht allein durch den vergrößerten Fokusebenenbereich ausgeglichen werden, ohne dass es einer mehrfachen Belichtung oder einer Veränderung der Position der lichtempfindlichen Schicht während des Belichtungsvorganges bedarf.Furthermore, the invention relates to a lithographic exposure apparatus having a first positioning mask for the imaging mask and a second positioning system for the holder. The device is designed in such a way that the radiation-sensitive layer can be exposed in successive exposure processes in different areas. In addition, the pressure modulator is designed in such a way that the pressure of the gas in the beam path is variable during an exposure process in a predetermined pressure range. In this way, the focal plane of the radiation during an exposure process of the radiation-sensitive layer in a fixed range ver changes, so that a larger focal plane area is obtained for the exposure process. This also unevenness of the radiation-sensitive layer can be compensated solely by the increased focal plane area, without the need for a multiple exposure or a change in the position of the photosensitive layer during the exposure process.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum lithografischen Belichten, die einen Druckmodulator aufweist, der in der Weise ausgebildet ist, dass der Gasdruck während eines Belichtungsvorganges ausgehend von einem Ausgangswert auf einen festgelegten Wert erhöht werden kann und wieder auf den Ausgangswert gesenkt wird. Durch diese Ausbildung des Druckmodulators ist es möglich, einen festgelegten Druckwertebereich während eines Belichtungsvorganges abzufahren. Damit kann der Bereich der Fokusebene in festgelegten Grenzen eingestellt werden.Farther the invention relates to a device for lithographic exposure, which has a pressure modulator formed in the manner is that the gas pressure during an exposure process starting from an initial value increases a set value can be and is lowered back to baseline. By This design of the pressure modulator, it is possible to set a specified pressure range while to exit an exposure process. This can be the area of Focus plane can be set within specified limits.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lithografischen Belichten mit einem Druckmodulator, der in der Weise ausgebildet ist, dass der Gasdruck im Strahlengang zwischen 1 und 50 mBar veränderbar ist. In Abhängigkeit von der verwendeten Ausführungsform ist der Druckmodulator in der Weise ausgebildet, dass der Gasdruck im Strahlengang zwischen 1 und 5 mBar während eines Belichtungsvorganges variiert werden kann.The The invention relates to a device for lithographic exposure with a pressure modulator, which is designed in such a way that the gas pressure in the beam path can be changed between 1 and 50 mbar is. Dependent on from the embodiment used the pressure modulator is designed in such a way that the gas pressure in the beam path between 1 and 5 mbar during an exposure process can be varied.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum lithografischen Belichten, bei der die Gasdüsen zwischen der Lichtquelle und der Fokussiereinheit angeordnet sind. Die Anordnung der Gasdüsen und der Fokussiereinheit weist weniger nachteilige Beeinflussungen des Strahlenganges auf.The The invention further relates to a device for lithographic Exposure at the gas nozzles are arranged between the light source and the focusing unit. The arrangement of the gas nozzles and the focusing unit has less adverse effects of the beam path.
In einer weiteren Ausführungsform können die Gasdüsen auch zwischen der Fokussiereinheit und dem Halter der strahlenempfindlichen Schicht angeordnet sein.In a further embodiment can they gas nozzles also between the focusing unit and the holder of the radiation-sensitive Layer can be arranged.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lithografischen Belichten einer strahlenempfindlichen Schicht, die eine Druckkammer aufweist, wobei die Druckkammer wenigstens teilweise im Strahlengang angeordnet ist und der Druck in der Druckkammer über den Druckmodulator einstellbar ist. Durch die Verwendung einer Druckkammer kann eine präzise und schnelle Einstellung der gewünschten Fokusebenentiefe erreicht werden.The The invention relates to a device for lithographic exposure a radiation-sensitive layer having a pressure chamber, wherein the pressure chamber at least partially disposed in the beam path is and the pressure in the pressure chamber via the pressure modulator adjustable is. By using a pressure chamber can be a precise and fast Setting the desired Focus depth can be achieved.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum lithografischen Belichten einer strahlungsempfindlichen Schicht, insbesondere eines Halbleiterwafers, mit einer Strahlungsquelle, mit einer Abbildungsmaske, mit einer Fokussiereinheit, wobei von der Strahlenquelle eine Strahlung in einem Strahlengang durch die Abbildungsmaske und die Fokussiereinheit zur strahlungsempfindlichen Schicht gelenkt und in einer Fokusebene fokussiert wird. Zudem ist ein Drucksystem vorgesehen, mit dem Gas in den Strahlengang eingeführt wird. Das Drucksystem weist einen Druckmodulator auf, der den Gasdruck wenigstens in einem Teil des Strahlenganges während eines Belichtungsvorganges verändert, um die Lage der Fokusebene der Strahlung während des Belichtungsvorganges zu variieren.The The invention also relates to a method for lithographic exposure a radiation-sensitive layer, in particular a semiconductor wafer, with a radiation source, with an imaging mask, with a Focusing unit, wherein from the radiation source radiation in a beam path through the imaging mask and the focusing unit directed to the radiation-sensitive layer and in a focal plane is focused. In addition, a pressure system is provided, with the gas introduced into the beam path becomes. The printing system has a pressure modulator that at least the gas pressure in a part of the beam path during an exposure process changed the position of the focal plane of the radiation during the exposure process to vary.
Mithilfe des beschriebenen Verfahrens ist es möglich, die Fokusebene während des lithografischen Belichtungsvorganges mithilfe einer Gasdruckänderung im Strahlengang einzustellen. Damit ist ein weiterer Parameter gegeben, mit dem die Lage der Fokusebene einstellbar ist.aid the described method, it is possible, the focal plane during the lithographic exposure process using a gas pressure change set in the beam path. This gives another parameter with which the position of the focal plane is adjustable.
Figurenbeschreibungfigure description
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. Show it:
Ausführliche BeschreibungFull description
Die
Strahlenquelle
Für eine präzise Abbildung
des Abbildungsmusters der Abbildungsmaske
Die
Fokusebene ist durch die verwendete Wellenlänge der von der Strahlenquelle
Für eine Vergrößerung des
Fokusebenenbereiches, d.h. des Bereiches, in dem eine präzise Abbildung
des Abbildungsmusters der Abbildungsmaske
Der
Druckmodulator
Die
Steuereinheit
Bei
einem Belichtungsvorgang der lichtempfindlichen Schicht
Als
Träger
Die
Steuereinheit
Die entsprechenden Parameter für die Steuerprogramme sind experimentell ermittelt worden.The corresponding parameters for the control programs have been determined experimentally.
Die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren eignen sich insbesondere zur Belichtung von lichtempfindlichen Schichten eines Halbleiterwafers, auf dem beispielsweise DRAM-Schaltungen hergestellt werden. Die beschriebene Vorrichtung zum lithografischen Belichten der strahlungsempfindlichen Schicht eines Trägers ist vorzugsweise Teil eines Scanning-Wafer-Steppers, bei dem die Abbildungsmaske parallel mit dem Wafer, d.h. dem Träger, bewegt wird. Die Abbildungsmaske wird dabei üblicherweise schneller als der Wafer bewegt. Übliche Geschwindigkeitsverhältnisse liegen im Bereich von 1 : 4. Zudem werden bei der Abbildung Belichtungsschlitze am Wafer mit einer Dicke d verwendet. Beträgt nun die Maskengeschwindigkeit v den vierfachen Wert der Wafergeschwindigkeit vw, so ergibt sich eine Modulationsfrequenz für die Veränderung der Gasdichte von wenigstens dem Wert f = (4 vw)/(2·d). Wird als Strahlenquelle ein Laser mit einer Laserpulsfrequenz FL verwendet, so wird die maximale Modulationsfrequenz der Gasdichte durch die halbe Laserfrequenz FL begrenzt.The described device and the method described are suitable in particular for the exposure of photosensitive layers of a semiconductor wafer, on which, for example, DRAM circuits are produced. The described apparatus for lithographic exposure of the radiation-sensitive Layer of a carrier is preferably part of a scanning wafer stepper, wherein the imaging mask parallel to the wafer, i. the carrier is moved. The picture mask is usually moved faster than the wafer. usual Speed relationships are in the range of 1: 4. In addition, in the figure, exposure slots used on the wafer with a thickness d. Is now the mask speed v is the quadruple value of the wafer speed vw, it follows a modulation frequency for the change the gas density of at least the value f = (4 vw) / (2 · d). Becomes uses a laser with a laser pulse frequency FL as the radiation source, Thus, the maximum modulation frequency of the gas density through the half laser frequency FL limited.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Gasdruck entsprechend einem Sinus- und/oder einem Kosinusverlauf verändert.In a preferred embodiment the gas pressure becomes according to a sine and / or a cosine course changed.
Untersuchungen an einem ZEISS-System mit einer 1100-Linse haben gezeigt, dass die Fokusebene bei einer Druckänderung sich mit einem Weg s von 0,023 μm pro Millibar Druckänderung verschiebt. Die Wafer-Bewegungsgeschwindigkeit vw entspricht beispielsweise 0,3 mm pro Sekunde. Die Schlitzweite entspricht ungefähr 10 mm. Aus diesen Daten ergibt sich eine minimale Modulationsfrequenz für den Druck von 60 Hz und eine Druckamplitude von 4,35 mBar, um eine Verschiebung der Fokusebene während eines Belichtungsvorganges von ± 100 nm zu erreichen. Diese Daten stellen jedoch nur ein Ausführungsbeispiel dar und begrenzen nicht den Anwendungsbereich der Vorrichtung bzw. des beschriebenen Verfahrens. In Abhängigkeit von der Anwendung wird der Fachmann entsprechende Parameter für die Einstellung des Druckes ermitteln.investigations on a ZEISS system with a 1100 lens have shown that the Focus plane at a pressure change with a distance s of 0.023 μm per millibar pressure change shifts. The wafer movement speed vw, for example, corresponds 0.3 mm per second. The slot width is approximately 10 mm. From these data results a minimum modulation frequency for the pressure of 60 Hz and a pressure amplitude of 4.35 mbar to one shift the focal plane during an exposure process of ± 100 nm to achieve. These However, data is only an example and limiting not the scope of the device or the described Process. Dependent on From the application, the person skilled in the relevant parameters for adjustment to determine the pressure.
- 11
- Strahlenquelleradiation source
- 22
- AbbildungsmaskenanordnungFigure mask arrangement
- 33
- Fokussiereinheitfocusing
- 44
- SchichtträgereinheitSubstrate unit
- 55
- Strahlengangbeam path
- 66
- Fokusebenefocal plane
- 77
- Schichtlayer
- 88th
- AbbildungsmaskeFigure mask
- 99
- Trägercarrier
- 1010
- Druckkammerpressure chamber
- 1111
- Druckleitungpressure line
- 1212
- Drucksystemprinting system
- 1313
- Druckmodulatorpressure modulator
- 1414
- Steuerleitungcontrol line
- 1515
- Steuereinheitcontrol unit
- 1616
- erster Positionierantriebfirst positioning
- 1717
- zweite Steuerleitungsecond control line
- 1818
- dritte Steuerleitungthird control line
- 1919
- zweiter Positionierantriebsecond positioning
- 2020
- Halterholder
- 2121
- Strahlensenderbeam transmitter
- 2222
- Ablenkspiegeldeflecting
- 2323
- Schlitzslot
- 2424
- Gasdüsegas nozzle
- 2525
- Gehäusecasing
- 2626
- Absaugöffnungensuction
- 2727
- Absaugsystemsuction
- 2828
- vierte Steuerleitungfourth control line
- 2929
- Programmspeicherprogram memory
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410044765 DE102004044765A1 (en) | 2004-09-16 | 2004-09-16 | Device for lithographic exposure of photosensitive layer has system provided with pressure modulator which changes gas pressure in path of rays resulting in change of gas density so that position of focal plane is varied |
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DE200410044765 DE102004044765A1 (en) | 2004-09-16 | 2004-09-16 | Device for lithographic exposure of photosensitive layer has system provided with pressure modulator which changes gas pressure in path of rays resulting in change of gas density so that position of focal plane is varied |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004044765A1 true DE102004044765A1 (en) | 2005-12-29 |
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ID=35455128
Family Applications (1)
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DE200410044765 Withdrawn DE102004044765A1 (en) | 2004-09-16 | 2004-09-16 | Device for lithographic exposure of photosensitive layer has system provided with pressure modulator which changes gas pressure in path of rays resulting in change of gas density so that position of focal plane is varied |
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---|---|
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- 2004-09-16 DE DE200410044765 patent/DE102004044765A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |