DE102005020089A1

DE102005020089A1 - Lithographieverfahren

Info

Publication number: DE102005020089A1
Application number: DE200510020089
Authority: DE
Inventors: Edgar Dr. Austin Voelkl
Original assignee: Carl Zeiss SMS GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMS GmbH
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lithographieverfahren, wobei mittels geladener Teilchen ein Muster auf ein beschreibbares Substrat geschrieben wird, die durch eine Teilchenoptik auf das Substrat gerichtet werden, wobei das Verfahren umfasst: Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine erste Richtung, wobei ein erster Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird, Verlagern des Substrats in eine quer zur ersten Richtung orientierten zweiten Richtung, Verlagern des Substrats in eine der ersten Richtung entgegengesetzte dritte Richtung, wobei ein mit Abstand von dem ersten Streifen angeordneter zweiter Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird, Verlagern des Substrats in eine quer zur ersten Richtung orientierte vierte Richtung, Verlagern des Substrats in die erste Richtung, wobei ein dritter Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird, wobei der dritte Streifen, gesehen in der zweiten Richtung, von dem ersten Streifen einen kleineren Abstand aufweist als der zweite Streifen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lithographieverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von miniaturisierten Bauelementen.
Lithographische Verfahren werden bei der Herstellung miniaturisierter Bauteile, insbesondere im Bereich der Halbleiterfertigung eingesetzt. Mit der Entwicklung hin zu immer kleineren und komplexeren Bauelementen geht eine Entwicklung neuer Lithographiegeräte und -verfahren einher, um den steigenden Anforderungen, insbesondere im Hinblick auf kleinste fertigbare Strukturen und Durchsatz gerecht zu werden. Gleichzeitig mit dem Übergang zu immer kürzeren Wellenlängen im Bereich der optischen Lithographie wurde die Entwicklung teilchenoptischer Instrumente und Verfahren vorangetrieben.

Analog zur lichtoptischen Lithographie werden bei teilchenoptischen Lithographiesystemen allgemein beschreibbare Substrate, beispielsweise mit einem teilchenempfindlichen Lack beschichtete Wafer, durch Bestrahlung mit Teilchen im Hochvakuum belichtet. Bei Elektronenstahl-Lithographie-Systemen kann dies beispielsweise durch sogenanntes "direktes Schreiben" erfolgen, wobei ein rechnergesteuerter, fokussierter Elektronenstrahl über den beschichteten Wafer gescannt wird und so direkt die Strukturen auf das Substrat schreibt. Da dies jedoch sehr zeitaufwendig ist und damit der Durchsatz unzufriedenstellend, sind weitere Techniken mit höherem erzielbaren Durchsatz entwickelt worden, beispielsweise das sogenannte "SCALPEL"-Verfahren (SCattering with Angular Limitation Projection Electron-beam Lithography). Dieses Verfahren bedient sich einer für Elektronen transparenten Folie als Maske, die in einem maskierenden Bereich mit einer Streuschicht versehen ist. Elektronen, die auf diese Streuschicht treffen, werden stark abgelenkt, während die auf die Folie treffenden und durch diese hindurch tretenden Elektronen ihre Ausbreitungsrichtung nur unwesentlich ändern. Fokussierung der Elektronen und anschließende Ausblendung der stark gestreuten Elektronen führt dazu, dass nur die nicht abgelenkten Elektronen zur Belichtung beitragen.

Obgleich bei teilchenoptischen Verfahren eine Exponierung durch auftreffende Teilchen erfolgt, wird im Folgenden der Einfachheit halber in Analogie zur Lichtoptik ebenfalls von "belichten" gesprochen.

In optischen wie auch teilchenoptischen Lithographiesystemen erfolgt die Belichtung üblicherweise unter Scannen, das heißt Bewegen, des zu belichtenden Substrats relativ zur Belichtungsvorrichtung bzw. -optik. Dabei ist es bei teilchenoptischen Systemen aufgrund des Größenverhältnisses von auf das Substrat auftreffenden Teilchenbündeln und der für ein individuelles Bauelement abzubildenden Struktur normalerweise nicht möglich, ein Muster einer ganzen Bauelementstruktur mit einem einzigen Scan auf die einem Bauelement entsprechende bzw. zugewiesene Fläche auf dem Substrat, einem sogenannten Die, zu schreiben. Daher werden die Dies üblicherweise zeilenweise beschrieben, wobei mit jeweils einem Scan über eine Zeile jeweilige Teile des einer Bauelementstruktur zugrunde liegenden Musters auf das Substrat geschrieben werden und nach zeilenweisem Scannen und Belichten der gesamten, einem Die entsprechenden Fläche das gesamte Muster für eine Struktur des jeweiligen Bauelements entsteht.

Beispiele für Wege eines Teilchenstrahls über ein Substrat beim Schreibvorgang, die durch das Scannen, das heißt die Bewegung des Substrats relativ zur Teilchenoptik vorgegeben sind, sind in 1 und 2 schematisch dargestellt. Es sind jeweils vier "Dies" D dargestellt, das heißt Substratflächen, auf die jeweils eine Bauelementstruktur geschrieben wird. Dies ist ein Ausschnitt einer üblicherweise eine Anzahl von Reihen und Spalten umfassenden Anordnung von Dies.

In einem ersten Modus wird das Substrat derart relativ zur Teilchenoptik bewegt, dass zunächst in einer Schreibrichtung, hier in Richtung eines (willkürlich festgelegten) Reihenanfangs hin zu einem Reihenende, ein erster Streifen von quasi übereinander in einer Spalte (das heißt in Scanrichtung) angeordneten Dies belichtet wird. Nach Erreichen des Endes der Spalte wird das Substrat gleichzeitig – oder nacheinander – quer und in einer zur Schreibrichtung entgegen gesetzten Richtung verschoben und zum Anfang der Reihe von Dies zurückbewegt, wobei keine Belichtung stattfindet (dargestellt durch den gestrichelten Pfeil). Bei Erreichen des Spaltenanfangs wird ein zweiter Streifen, angrenzend an den ersten Streifen, in der gleichen Schreibrichtung belichtet wie der erste Streifen. Bei Erreichen des Spaltenendes erfolgt die Bewegung des Substrats erneut, quer und entgegengesetzt zur Schreibrichtung, bis der Spaltenanfang erneut erreicht ist. Dies wird fortgesetzt, bis alle Streifen von allen Dies beschrieben sind. Ein Nachteil dieser Schreibweise liegt darin, dass die Translation des Substrats von Spaltenende zu Spaltenanfang nach jedem Beschreiben eines Streifens (bzw. einer Zeile) sehr zeitintensiv und damit der Durchsatz unzufriedenstellend gering ist.

Eine wesentliche Verringerung der ohne gleichzeitige Belichtung notwendigen Substratbewegung wird beim "Mäander- Modus" realisiert. Wie in 2 vereinfacht dargestellt, wird das Substrat derart relativ zur Teilchenoptik bewegt, dass zunächst ein erster Streifen von übereinander in einer Spalte angeordneten Dies D in einer ersten Schreibrichtung belichtet wird. Nach Belichten des letzten Dies einer Spalte wird das Substrat in diesem Modus jedoch orthogonal zur ersten Schreibrichtung verlagert (wobei gewöhnlich keine Belichtung erfolgt), und ein zweiter Streifen von Dies in der gleichen Spalte von Dies belichtet, wobei das Substrat nun in umgekehrter Richtung relativ zur Teilchenoptik bewegt wird, so dass die Belichtung in einer zweiten Schreibrichtung erfolgt. Dies wird für alle Spalten von Dies so fortgesetzt. Dadurch wird jedes Die zeilen(bzw. streifen-)förmig beschrieben, wobei einander benachbarte Zeilen (Streifen) jeweils in alternierenden Schreibrichtungen beschrieben werden. Die Translation orthogonal zur Schreibrichtung erfolgt jeweils so, dass ein Abstand zum ersten beschriebenen Streifen erhöht wird.

Ein Nachteil des bei teilchenoptischen Lithographiesystemen notwendigen Scannens, das heißt Substratbewegung, bei gleichzeitigem Beschreiben lediglich eines Teils eines einer Bauelementstruktur zugrunde liegenden Musters entsteht insbesondere dann, wenn es beispielsweise durch äußere Einflüsse und die den Scan-Vorgang bewirkenden Mechanik zu Unregelmäßigkeiten und Störungen bei der Bewegung des Substrats relativ zur Teilchenoptik kommt. Diese Störungen können nämlich beispielsweise dazu führen, dass beim Belichten einer Zeile der Teilchenstrahl von einem vorgesehenen Weg (einer Soll-Position) abweicht und es so etwa zu einem Versatz der belichteten Bereiche kommt. Dies kann sich im später daraus hergestellten Bauelement so stark negativ auswirken, dass das Bauelement gänzlich unbrauchbar ist. Dies kann etwa dann der Fall sein, wenn durch den Versatz Diskontinuitäten im Bereich elektrischer Leiterbereiche entstehen.

Daher sind eine Reihe von Korrekturverfahren entwickelt worden, um diese Störungen auszugleichen. Es sind beispielsweise Verfahren entwickelt worden, in denen eine relative Position von Substrat und Belichtungsoptik gemessen wird und bei Abweichungen einer Ist-Position von einer Soll-Position die geladenen Teilchen mit Hilfe eines Deflektors abgelenkt werden können, so dass sie an einer durch die Soll-Position definierten Stelle auf dem Substrat auftreffen. Ein solches System ist beispielsweise in US 6,774,379 B2 beschrieben. Trotz damit erzielbarer Erfolge weisen solche Korrekturverfahren einen Nachteil dahingehend auf, dass sie zusätzlichen apparativen Aufwand erfordern und eine Korrektur infolge der Zeitverzögerung zwischen Auftreten der Unregelmäßigkeit und korrigierender Maßnahme nicht immer zufriedenstellend ist.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Lithographieverfahren bereitzustellen.

Es ist ferner eine Aufgabe de Erfindung, ein Lithographieverfahren bereitzustellen, das ein verbessertes Beschreiben des Substrats ermöglicht.

Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lithographieverfahren bereitzustellen, das eine vereinfachte Korrektur von beim Schreibvorgang auftretenden Störungen, insbesondere mechanischer Art, ermöglicht.

Die obigen Aufgaben werden in der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Lithographieverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von miniaturisierten Bauelementen, bei welchem mittels geladener Teilchen ein Muster auf ein beschreibbares Substrat geschrieben wird, wobei die geladenen Teilchen durch eine Teilchenoptik auf das Substrat gerichtet werden, und wobei das Verfahren umfasst:

(i) Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine erste Richtung, wobei ein erster Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird,
(ii) Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine quer zu der ersten Richtung orientierte zweite Richtung,
(iii) Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine der ersten Richtung entgegengesetzte dritte Richtung, wobei ein mit Abstand von dem ersten Streifen angeordneter zweiter Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird,
(iv) Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine quer zu der ersten Richtung orientierte vierte Richtung,
(v) Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in die erste Richtung, wobei ein dritter Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird, wobei der dritte Streifen, gesehen in der zweiten Richtung, von dem ersten Streifen einen kleineren Abstand aufweist als der zweite Streifen.

Die zweite und/oder vierte Richtung kann/können beispielsweise senkrecht zur ersten Richtung orientiert sein. In Ausführungsformen, in denen die zweite und vierte Richtung senkrecht zur ersten, und damit dritten, Richtung orientiert sind, ist die zweite Richtung folglich entgegengesetzt parallel zur vierten Richtung. Somit erfolgt eine Verlagerung des Substrats in einem orthogonalen System, was eine Steuerung einer der Bewegung und Halterung des Substrats dienenden Substrathalterung unter Umständen vereinfachen kann.

In weiteren Ausführungsformen kann eine unter einem Winkel zur ersten Richtung verlaufende zweite Richtung nötig sein, um nach Belichten eines ersten Streifens zu einem Punkt zu gelangen, an welchem eine Belichtung des zweiten Streifens beginnen soll. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein zu belichtender Streifen länger ist als der andere.

In jedem Fall weist die zweite Richtung eine von der vierten Richtung verschiedene Orientierung auf: die zweite Richtung ist weg von oder hin zu einem ersten Streifen orientiert, die vierte Richtung jeweils umgekehrt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also ein erster Streifen in einer ersten Schreibrichtung beschrieben, dann das Substrat, vorzugsweise ohne gleichzeitige Belichtung, in Querrichtung um eine bestimmte Entfernung verschoben, woraufhin ein zweiter, vom ersten Streifen beabstandeter Streifen in einer zur ersten Schreibrichtung entgegen gesetzten Schreibrichtung beschrieben wird, wonach das Substrat, vorzugsweise wieder ohne Belichtung, in Richtung auf den ersten Streifen quer verlagert wird, diesmal in etwa umgekehrter Richtung zur zweiten Richtung. Anschließend wird ein dritter Streifen, der an den ersten Streifen gewöhnlich zumindest angrenzt, in der ersten Schreibrichtung beschrieben. Vorzugsweise erfolgen die Querverlagerungen in parallel einander entgegen gesetzten Richtungen. Vorzugsweise wird dabei insbesondere das Substrat bei der zweiten Querverlagerung um eine Entfernung verlagert, die kleiner ist als die der ersten Querverlagerung, insbesondere um eine Streifenbreite, das heißt Streifenausdehnung senkrecht zur ersten Richtung, kürzer.

Im Gegensatz zum aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren gemäß 1, bei welchem ebenfalls Streifen in gleicher Richtung belichtet werden, ergibt sich eine deutliche Zeitersparnis. Die Summe der für die Quertranslationen aufgewandten Zeit liegt deutlich unter der für eine Transversal-Horizontalbewegung notwendigen Zeit beim Stand der Technik. Im Unterschied zum herkömmlichen Schreibverfahren werden unmittelbar benachbart zueinander angeordnete Streifen nicht unmittelbar nacheinander, sondern alternierend mit von diesen Streifen senkrecht zur Schreibrichtung versetzten Streifen belichtet.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden somit in vorteilhafter Weise zumindest jeweils zwei benachbarte Streifen eines Substrats in der gleichen Schreibrichtung beschrieben, das heißt geladenen Teilchen ausgesetzt, während gleichzeitig eine für Bewegungen des Substrats ohne Belichtung aufzuwendende Zeit minimiert wird.

Es wurde von den Erfindern herausgefunden, dass einige der Störungen, insbesondere solche, die mit der Bewegung des Substrats in Zusammenhang stehen, oft gewisse Regelmäßigkeiten aufweisen. Dies wird unter anderem auf eine begrenzte Genauigkeit der Mechanik, beispielsweise der des Antriebs der Substrathalterung, zurückgeführt. So kann etwa aus apparativen Gründen an einer bestimmten Stelle beispielsweise wiederholt ein Versatz in eine bestimmte Richtung erfolgen. Verwendet man nun das erfindungsgemäße Verfahren und belichtet zwei benachbarte Streifen in der erfindungsgemäßen Art, nämlich in der gleichen Schreibrichtung, so erfahren die beiden Streifen bzw. die in den Streifen geschriebenen Teilmuster den gleichen Versatz bzw. die gleiche Störung, was sich für eine Qualität der in dem Lithographieprozeß gefertigten Bauelemente als vorteilhaft erwiesen hat. Dieser Vorteil ist darauf zurückzuführen, dass es zum Beispiel zu keinen Diskontinuitäten innerhalb der Teilmuster an den Steifengrenzen kommt, sondern das geschriebene Teilmuster zwar eventuell etwas verzerrt, aber kontinuierlich ist, wodurch etwa eine Unterbrechung von Leiterbahnstrukturen des später entstehenden Bauelements vermieden werden kann.

Ein Beispiel für Störungen, die bei einer Substratbewegung auftreten können, ist in 3a und 3b dargestellt. Aus 3a lassen sich Häufigkeit und Ausmaß von Abweichungen einer Ist-Position von einer Soll-Position bei Bewegung des Substrats in y-Richtung ablesen. In 3b ist eine solche Auftragung für die x-Richtung gezeigt.

Die im erfindungsgemäßen Lithographieverfahren eingesetzten geladenen Teilchen können beispielsweise Elektronen, Positronen, Myonen, Ionen (geladene Atome oder Moleküle) und ähnliches umfassen.

Ein beschreibbares Substrat kann beispielsweise ein Substrat sein, auf welches eine für die verwendete Teilchensorte empfindliche Schicht aufgebracht ist. In elektronenoptischen Systemen kann dies zum Beispiel ein mit einem elektronenempfindlichen Lack beschichteter Siliziumwafer sein. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, in denen das Substrat selbst gegenüber den verwendeten Teilchen empfindlich ist und durch diese beschrieben werden kann.

Die geladenen Teilchen werden auf das Substrat gerichtet, um dieses zu belichten. Dies erfolgt beispielsweise beim direkten Schreiben in Form eines fokussierten Teilchenstrahls.

Es sind auch Ausführungsformen vorgesehen, in denen zwei oder mehr Teilchenstrahlen eingesetzt werden, d.h. die geladenen Teilchen werden durch die Teilchenoptik zu mehreren Strahlen geformt und auf das Substrat gerichtet. Bei dem erfindungsgemäßen Lithographieverfahren kann das Richten der Teilchen auf das Substrat zum Beispiel dadurch erfolgen, dass zunächst ein Teilchenstrahl geformt wird, der auf eine Maske oder Multi-Apertur-Platte trifft, wobei mehrere Teilchenstrahlen gebildet werden, die dann gegebenenfalls fokussiert und auf das Substrat gerichtet werden.

Werden mehrere Teilchenstrahlen verwendet, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt ferner Ausschalten von mindestens einem der mehreren Strahlen.

In bevorzugten Ausführungsformen werden die geladenen Teilchen unter Verwendung einer Multi-Apertur-Platte zu mehreren Strahlen geformt und auf das Substrat gerichtet. Wie oben bereits angedeutet werden die Teilchen (so) dadurch auf das Substrat gerichtet, dass ein Teilchenstrahl auf eine Multi-Apertur-Platte trifft, wobei von durch jeweils eine Apertur durchtretende Teilchen jeweils ein Teilstrahl ausgebildet wird und so eine Mehrzahl von Teilchenstrahlen geformt wird. Solche Multi-Apertur-Platten weisen üblicherweise eine regelmäßige Matrix von Aperturen aus, beispielsweise in Form von Reihen und Zeilen, wobei die einzelnen Aperturen derart ausgebildet sind, dass sie ansteuerbar und praktisch öffen- und verschließbar sein können. Demgemäss umfasst das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt ferner das Ausschalten mindestens eines der Mehrzahl von Teilchenstrahlen. Zum Beispiel kann zum Ausschalten eines Teilchenstrahls bzw. Verschließen einer Apertur jede Apertur Ablenkmittel vorsehen, die einen Teilchenstrahl derart ablenken, dass er nicht mehr auf das Substrat trifft, z.B. weil er aufgrund der Ablenkung eine nachgeschaltet Blende nicht mehr passieren kann. Solche Multi-Apertur-Platten sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden auch als "Blanking arrays" bezeichnet.

Während des Belichtungsvorgangs werden die Aperturen üblicherweise derart geschaltet, dass bei Bewegung des Substrats ein gewünschtes Muster entsteht. Wird beispielsweise am Anfang der Belichtung der Rand eines Dies nur durch die erste Reihe von Aperturen einer Multi-Apertur-Platte belichtet, und das Substrat weiter bewegt, so nimmt die erste Reihe die für das weitere Muster nötige nächste Konfiguration ein, das heißt Öffnen bzw. Schließen der jeweiligen Aperturen der ersten Reihe (entsprechend unter Ein- oder Ausschalten eines oder mehr der durch die erste Aperturreihe geformten Teilchenstrahlen), während die zweite, oder eine geeignete, sich entgegen der Scanrichtung an die erste Richtung anschließende Reihe von Aperturen die ursprüngliche Konfiguration der ersten Aperturreihe annimmt, so dass die gleichen Stellen des Substrats belichtet werden wie bei der Verwendung der ersten Reihe. Dieses Verfahren ist ausführlich beispielsweise in US 5,369,282 , US 5,448,075 und US 5,528,048 beschrieben.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ferner Unterbrechen des Richtens der Teilchen auf das Substrat. In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Unterbrechen des Richtens der Teilchen auf das Substrat zumindest während des Verlagerns des Substrats in die zweite Richtung, bevorzugt auch während des Verlagerns des Substrats in die vierte Richtung. Bei diesen Verlagerungsschritten wird das Substrat demgemäss nicht beschrieben, infolgedessen wird in dieser Ausführungsform nur bei Verlagerungen in die erste oder dritte Richtung das Muster auf das Substrat geschrieben.

Der Begriff "Teilchenoptik" bezieht sich in diesem Zusammenhang auf alle, während einer Substratbewegung unbewegte Teile des verwendeten Lithographiesystems, beispielsweise Aperturblende, teilchenoptische Linse und dergleichen.

Bevorzugte erfindungsgemäße Lithographieverfahren umfassen ferner die folgenden Schritte:
Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine quer zu der ersten Richtung orientierte fünfte Richtung,
Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in die dritte Richtung, wobei ein vierter Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird, wobei der vierte Streifen, gesehen in der zweiten Richtung, von dem ersten Streifen einen größeren Abstand aufweist als der zweite Streifen.

Dabei kann die fünfte Richtung beispielsweise parallel zur zweiten Richtung sein.

Das Verfahren kann entsprechend weitere Schritte zum Beschreiben weiterer Streifen in jeweils erster und/oder dritter Richtung umfassen.

Durch die Belichtung des Substrats wird auf dieses ein Muster geschrieben. Dieses Muster beinhaltet bevorzugt mindestens zwei Muster zweier Bauelemente, in der Mehrzahl der Fälle eine Vielzahl von Mustern für jeweilige Bauelemente. Dabei können die jeweiligen Muster der Bauelemente alle im Wesentlichen zueinander gleich oder einzeln oder in Gruppen voneinander verschieden sein. Das Muster wird, wie bereits erwähnt, üblicherweise derart auf das Substrat geschrieben, dass ein Muster eines Bauelements innerhalb eines Die liegt, das heißt einer für das Bauelement vorgesehenen Fläche. Die Dies sind üblicherweise jeweils voneinander beabstandet vorgesehen, um ein Zersägen des Substrats zwischen den einzelnen Dies zu ermöglichen. Üblicherweise sind die Dies in einer regelmäßigen Anordnung in Form von zueinander parallelen Zeilen und Spalten angeordnet.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Muster insbesondere Muster wenigstens eines ersten Bauelements und eines zweiten Bauelements, wobei das erste und das zweite Bauelement, gesehen in der zweiten Richtung, mit Abstand voneinander angeordnet sind, und wobei das Muster des ersten Bauelements ausschließlich durch das Verlagern des Substrats in die erste Richtung geschrieben wird, und wobei das Muster des zweiten Bauelements ausschließlich durch das Verlagern des Substrats in die dritte Richtung geschrieben wird.

Allgemein erfolgt vorzugsweise zumindest die Beschreibung aller zwischen dem ersten und dritten Streifen zu beschreibenden Streifen in der gleichen Richtung. Insbesondere erfolgt vorzugsweise die Beschreibung aller zur Belichtung eines Dies, das heißt einer mit einem Muster eines Bauelements zu belichtenden Fläche, notwendigen Streifen in der gleichen Richtung. Dabei erfolgt das Verlagern des Substrats vorzugsweise derart, dass ein erster Streifen mit einem Rand eines Dies bzw, eines Musters eines Bauelements zusammenfällt. Ferner erfolgt das Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in der dritten Richtung bevorzugt derart, dass ein zweiter Streifen ebenfalls mit einem Rand eines Dies bzw. eines Musters eines Bauelements zusammenfällt. Werden durch den ersten Streifen Dies einer ersten Reihe teilweise belichtet, so werden durch den dritten Streifen vorzugsweise Dies einer zweiten, der ersten Reihe benachbarten Reihe von Dies teilweise belichtet (bzw. Spalte, je nach Sichtweise). Bei einer Anordnung von Dies in Spalten und Reihen würde der bei einer Querverlagerung in der zweiten Richtung zu überwindende Abstand in solchen Ausführungsbeispielen dementsprechend in etwa einer Die- Breite, das heißt Ausdehnung des Dies in zur ersten Richtung senkrechten Richtung, plus einem Abstand der Dies in der gleichen Richtung entsprechen, während der zu überwindende Abstand bei einer Querverlagerung in der vierten Richtung demgegenüber um eine Streifenbreite verkürzt ist. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen etwa eine weiter entfernte Reihe von Dies mit Hilfe des zweiten oder dritten Streifens belichtet werden könnte, dies hätte jedoch den Nachteil, dass eine Querverlagerung über eine größere Strecke erfolgen müßte.

Besonders bevorzugt werden die Muster mindestens zweier Bauelemente, bevorzugt mehrerer Bauelemente und noch weiter bevorzugt aller Bauelemente bzw. Dies auf einem Substrat derart geschrieben bzw. beschrieben, dass ein durch auftreffende Teilchen gegebenes belichtbares Feld jeweils in der gleichen Richtung über das mit dem jeweiligen Muster zu beschreibende Die verschoben wird.

Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, in denen jeweils nur ein Teil eines Dies bzw. Musters eines Bauelements in der gleichen Schreibrichtung beschrieben wird, beispielsweise lediglich zwei Streifen oder etwa drei bis sieben Streifen, oder acht bis zehn Streifen. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn etwa an Rändern von Bauelementen Teile der Muster unempfindlich gegenüber Störungen sind und Zeit eine kritische Rolle spielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für einen ersten Teil des Musters des Bauelements verwendet werden, und erneut für einen davon beabstandeten, das heißt durch einem mittleren Teil getrennten, dritten Teil. Hier sind beliebige Kombinationen mit herkömmlichen Verfahren möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner derart ausgeführt werden, dass der erste und der dritte Streifen ohne Überlappung unmittelbar aneinander angrenzen oder sie einander teilweise überlappen. Unmittelbares Angrenzen aneinander hat den Vorteil, dass bei einer gegebenen, zu belichtenden Die-Fläche weniger Streifen belichtet werden müssen, verglichen mit einer teilweisen Überlappung der Streifen (bei gleich großer belichtbaren Fläche). Eine Belichtung mit Überlappung benachbarter Streifen kann jedoch vorteilhaft sein, beispielsweise wenn zum Belichten eine Teilchenverteilung gewählt wird, bei welcher eine Anzahl von Teilchen (Teilchenintensität), die am Rande des jeweiligen Streifens auf das Substrat treffen, abnimmt, beispielsweise in linearer Art und Weise. Bei Überlappung von zwei Rändern von Streifen, welche jeweils in geringerem Ausmaß Teilchen ausgesetzten waren, ergibt sich durch die Addition der wiederholten Teilchenexponierung und sich geeignet ergänzende Teilchenintensitäten zum einen eine gleich hohe Zahl auftreffender Teilchen (Gesamtteilchenintensität), zum anderen werden vorteilhafte Effekte in den Überlappungsbereichen erreicht, was etwa als "seam blending" in der Literatur bekannt ist. In Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können noch bessere Ergebnisse an den "Nähten", das heißt Grenzbereichen einander benachbarter, belichteter Streifen erzielt werden.

Entsprechendes gilt für etwaige weitere Streifen, etwa einen fünften, siebten und neunten Streifen, bzw. einen vierten, sechsten und achten Streifen.

Allgemein werden die geladenen Teilchen im erfindungsgemäßen Verfahren durch die Teilchenoptik zu einem oder mehreren Strahlen geformt und derart auf das Substrat gerichtet, dass bei maximaler Ausdehnung der ein oder mehreren Strahlen die geladenen Teilchen innerhalb eines belichtbaren Feldes auf dem Substrat landen.

Je nach Art und Weise, wie die Teilchen auf das Substrat gerichtet werden, entstehen andere belichtbare Felder.

Im Falle eines einzelnen Teilchenstrahls würde das belichtbare Feld beispielsweise im Wesentlichen einer Fläche entsprechen, auf welcher die Teilchen dieses Teilchenstrahls auf dem Substrat landen (ohne, dass das Substrat dabei bewegt wird).

Im Fall der Verwendung einer Maske kann das belichtbare Feld beispielsweise eine Fläche auf dem Substrat einnehmen, deren Ränder durch die maximal noch durch die Maske durchtretenden, auf das Substrat auftreffenden Teilchen bestimmt sind. Das belichtbare Feld wird also beispielsweise mit dem Durchmesser des zur Belichtung der Maske verwendeten Teilchenstrahls variieren. Es ist auch denkbar, dass eine Größe des belichtbaren Feldes durch die Maske selbst (zum Beispiel Anordnung durchlässiger Bereiche und deren Abstand bzw. Abmessungen) definiert ist.

Bei Verwendung von Multi-Apertur-Platten oder "blanking arrays" wird das belichtbare Feld allgemein insbesondere durch die verwendete Platte/das verwendete Array, bzw. die Anordnung der Aperturen darauf bestimmt. Das belichtbare Feld ist bei Verwendung einer Multi-Apertur-Platte somit beispielsweise definiert als eine Fläche auf dem Substrat, auf welche Teilchen treffen, wenn alle Aperturen der Multi-Apertur-Platte von denjenigen Aperturen geöffnet sind, die später auch bei der Belichtung eingesetzt werden, d.h. auf welche Teilchen des ursprünglichen, einzelnen Teilchenstrahls (oder bei Vorschaltung einer weiteren Platte mit mehreren Aperturen: mehrere ursprünglicher Teilchenstrahlen) treffen.

Die geladenen Teilchen können im erfindungsgemäßen Verfahren durch die Teilchenoptik zu einem oder mehreren Strahlen geformt und derart auf das Substrat gerichtet werden, dass bei maximaler Ausdehnung der ein oder mehreren Strahlen die geladenen Teilchen innerhalb eines belichtbaren Feldes auf dem Substrat landen, wobei eine Ausdehnung des belichtbaren Feldes auf dem Substrat in einer zu der ersten Richtung orthogonalen Richtung im wesentlichen einer Ausdehnung des ersten Streifens in dieser Richtung entspricht.

In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die geladenen Teilchen durch die Teilchenoptik zu einem oder mehreren Strahlen geformt und derart auf das Substrat gerichtet, dass bei maximaler Ausdehnung der ein oder mehreren Strahlen die geladenen Teilchen innerhalb eines belichtbaren Feldes auf dem Substrat landen, und eine Ausdehnung des belichtbaren Feldes auf dem Substrat in einer zu der ersten Richtung orthogonalen Richtung kleiner ist als einer Ausdehnung des ersten Streifens in dieser Richtung entspricht.

In beispielhaften Ausführungsformen des vorliegenden Verfahrens kann die Teilchenoptik einen Deflektor umfassen, um das belichtbare Feld, oder zumindest einen Teil davon, auf dem Substrat in eine quer zu der ersten Richtung orientierte Richtung zu verlagern. Insbesondere in solchen Ausführungsformen umfasst das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise ein Hin-und-Herverlagern des belichtbaren Feldes, oder zumindest eines Teils davon, in die quer zu der ersten Richtung orientierte Richtung während des Verlagerns des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in die erste Richtung, um den erster Streifen des Substrats zu beschreiben.

Lithographieverfahren, bei denen ein Teilchenstrahl bzw. mehrere Teilchenstrahlen bei der Belichtung in einer zur Bewegungsrichtung des Substrats im Wesentlichen nahezu senkrechten Richtung über das Substrat hin und hergelenkt werden, um einen breiteren Streifen belichten zu können, sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Ein solches System ist beispielsweise beschrieben in US 5,965,895 . Diese Technik kann vorteilhaft mit der vorliegenden Erfindung kombiniert werden, um möglichst gleichmäßige und fehlerfreie Bauelementstrukturen bzw. diesen zugrundeliegende Muster erzeugen zu können. Das belichtbare Feld ist in solchen Ausführungsformen somit definiert als eine Fläche auf dem Substrat, auf welcher Teilchen bei nicht-abgelenktem Durchgang auftreffen, während die belichtbare Streifenbreite breiter ist als das belichtbare Feld.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt
1 eine schematische Darstellung eines ersten aus dem Stand der Technik bekannten Schreibmodus,
2 eine schematische Darstellung eines zweiten aus dem Stand der Technik bekannten Schreibmodus (Mäander),
3a eine Auftragung eines Beispiels für Ist- und Sollwerte einer Position einer Substrathalterung in einer Richtung x in Abhängigkeit von der Zeit,
3b eine Auftragung eines Beispiels für Ist- und Sollwerte einer Position einer Substrathalterung in einer Richtung y in Abhängigkeit von der Zeit,
4 ein Beispiel für ein aus dem Stand der Technik bekanntes Lithographiesystem, welches zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist,
5 eine schematische Darstellung des belichtbaren Feldes bei Verwendung einer Multi-Apertur-Platte zum Formen mehrerer Teilchenstrahlen,
6 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
7 eine schematische Detailansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
8a eine schematische Darstellung dreier nach dem erfindungsgemäßen Verfahren belichteten Streifen,
8b eine schematische Darstellung dreier nach einem herkömmlichen Mäander-Verfahren belichteten Streifen,
9 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
10 eine Teilchenintensität im belichtbaren Feld in einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 und 2 sind zwei bereits aus dem Stand der Technik bekannte Schreibweisen dargestellt. Beim Mäanderverfahren erfolgt die Beschreibung einer Die-Fläche bzw. eines einem Bauelement zugrunde liegenden Musters in mehreren, nämlich zwei einander entgegen gesetzten Richtungen, mit den bekannten, obig geschilderten Nach teilen. Beim Beschreiben in der gleichen Richtung, jedoch Quer- bei gleichzeitiger Zurückverlagerung entsteht ein hoher Zeitverlust, der durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden wird.
In 3 sind Unterschiede einer Ist-Position (schwarze, durchgezogenen Linie) von einer Soll-Position (gestrichelte Linie) dargestellt, einmal für eine x-Koordinate des das Substrat bewegenden Systems, einmal für eine y-Koordinate des das Substrat bewegenden Systems. Durch diese Abweichungen kann es zu Schäden an den aus dem Lithographieprozess hervorgehenden miniaturisierten Bauelementen, beispielsweise Halbleiterchips, kommen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann allgemein mit herkömmlichen teilchenoptischen Apparaturen durchgeführt werden, beispielsweise insbesondere mit Hilfe der aus den zuvor genannten Patentschriften bekannten Apparaturen.
Ein Beispiel für ein Lithographiesystem, welches aus dem Stand der Technik bekannt und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, ist in 4 stark vereinfacht dargestellt.
Eine Teilchenquelle Q, im Falle eines elektronenoptischen Systems beispielsweise eine Elektronenkanone, emittiert geladene Teilchen, welche mit Hilfe einer Elektrodenanordnung EA zu einem Teilchenstrahl TS geformt werden, welcher mit Hilfe der teilchenoptischen Linsen L1 und L2 fokussiert und auf eine Multi-Apertur-Platte MAP gerichtet wird. Durch die Multi-Apertur-Platte MAP wird eine Mehrzahl von Teilchenstrahl gebildet, welche in 4 jedoch vereinfacht weiter als ein Teilchenstrahl TS, quasi als Einhüllende der Mehrzahl von Teilchenstrahlen dargestellt sind. Jede Apertur der Apertur-Platte weist einen Ablenkmechanismus auf, welcher durch einen jeweiligen Deflektor DF1 bereitgestellt ist. Soll eine Apertur geschlossen und somit der durch diese geformte Teilchenstrahl ausgeschaltet werden, wird der Deflektor DF1 aktiviert, so dass der entsprechende Teilchenstrahl so abgelenkt wird, dass er Blende B nicht mehr passieren kann und somit nicht mehr auf das Substrat S trifft. Die geladenen Teilchen durchlaufen dann teilchenoptische Linsen L3 und L4, durch welche Fokussierung sowie eine Verkleinerung des Abbildungsmaßstabes erfolgt, d.h. die Multi-Apertur-Platte MAP wird kleiner abgebildet, als sie tatsächlich ist (beispielsweise in einem Maßstab 4:1). Teilchenoptischer Linse L4 nachgeschaltet ist eine Deflektoranordnung DF2, welche zum Verlagern der Teilchenstrahlen bzw. des belichtbaren Feldes in einer zur Schreibrichtung quer orientierten Richtung dienen kann. Die Deflektoranordnung kann mehrere Deflektoren umfassen, bei elektronenoptischen Systemen beispielsweise elektrische und magnetische Deflektoren. Die Teilchenstrahlen treffen dann auf das Substrat S, welches auf dem Substrat-Bewegungssystem SBS gehalten wird. Das Substrat-Bewegungssystem SBS besteht beispielsweise aus einer präzise beweglichen Bühne, welche das Substrat S mit Hilfe der stark vereinfacht als Rollen dargestellten Mechanik M relativ zur Teilchenoptik, welche im vorliegenden Fall alle zuvor genannten teilchenoptischen Elemente Q, EA, L1–L4, DF2 sowie Multi-Apertur-Platte MAP (mit DF1) umfasst, bewegen kann. Ein solches System kann verschiedene weitere teilchenoptische Elemente enthalten, beispielsweise zusätzliche Linsen, Blenden, beispielsweise zur Unterbrechung des Teilchenstrahls, Korrekturelemente, beispielsweise zur Korrektur von teilchenoptischen Fehlern, wie etwa Astigmatismus, und dergleichen, wie im Stand der Technik bereits beschrieben.
Ein Beispiel für ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Systems ist beispielsweise in US Patent 5,369,282 beschrieben.
In 5 wird nun anhand einer ebenfalls stark vereinfachten Detaildarstellung das Formen mehrerer Teilchenstrahlen TS' unter Verwendung einer Multi-Apertur-Platte MAP beschrieben und anhand dieser Darstellung die Größe eines belichtbaren Feldes 5 veranschaulicht. Ein einzelner Strahl geladener Teilchen TS mit dem durch die schraffierte Fläche angezeigten Durchmesser trifft im Wesentlichen senkrecht auf Multi-Apertur-Platte MAP, welche eine Mehrzahl von Aperturen A aufweist. Der Einfachheit halber sind hier zehn Aperturen A, welche in zwei Reihen und fünf Spalten angeordnet sind, dargestellt. Die Reihen könnten auch zueinander versetzt sein, die Aperturen in einem anderen Muster angeordnet sein oder dergleichen. Durch die Teilchen des auftreffenden Teilchenstrahls TS, welche durch die Aperturen A hindurchtreten, wird eine Mehrzahl, im vorliegenden Fall zehn, Teilchenstrahlen TS' geformt, welche innerhalb des belichtbaren Feldes 5 auf das Substrat S treffen und dort die Aperturen A der Multi-Apertur-Platte MAP als Belichtungsflecken A' abbilden (teilchenoptische Komponenten zur Vereinfachung nicht dargestellt). Im vorliegenden Fall ist der besseren Anschaulichkeit wegen die Größe der Belichtungsflecken A' gleich der Größe der Aperturen A gewählt, bei verkleinernder Abbildung hätten die Belichtungsflecken A' eine entsprechend kleinere Größe, beispielsweise etwa 1/4 der Größe der Aperturen. Durch die Belichtungsflecken A' wird das belichtbare Feld 5 definiert, d.h. die Fläche auf dem Substrat S, auf welche die Teilchen bei maximaler Ausdehnung der Teilchenstrahlen TS' treffen. Maximale Ausdehnung ist im vorliegenden Falle dadurch verwirklicht, dass alle Aperturen A geöffnet sind und somit abgebildet werden, sowie dadurch, dass der Durchmesser des ursprünglichen, auf die Multi-Apertur-Platte MAP treffenden Teilchenstrahls TS alle Aperturen A der Multi-Apertur-Platte umfasst. Würde ein Teilchenstrahl TS mit kleinerem Durchmesser verwendet und würden dementsprechend nicht auf jede der Aperturen A Teilchen auftreffen, so würden nur diejenigen Aperturen A zur Abbildung und damit zur Größe des belichtbaren Feldes 5 beitragen, welche vom Durchmesser des Teilchenstrahls TS erfasst sind.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
Schritte (i) bis (v) einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind schematisch in 6 dargestellt. Auf einem Substrat S, hier einem mit einem elektronenempfindlichen Lack beschichtetem Siliziumwafer, ist eine Anordnung von Dies D vorgesehen. Die Anordnung sieht im dargestellten Beispiel sieben Spalten I–VII sowie zwölf Zeilen auf, wobei nur die zweite, dritte, vierte und fünfte Spalte die gleiche Anzahl von Dies D umfasst.
Bei Verlagerung des Substrats in eine Richtung erfolgt entsprechend eine Verlagerung des belichtbaren Feldes auf dem Substrat in dazu genau umgekehrter Richtung. Die Richtung der Verlagerung des belichtbaren Feldes auf dem Substrat wird im folgenden der Einfachheit halber als Schreibrichtung bezeichnet und sich der einfacheren Darstellbarkeit halber auf die Schreibrichtung statt auf die Verlagerungsrichtung des Substrats bezogen.
In einem ersten Schritt wird das Substrat S derart relativ zur Teilchenoptik verlagert, dass ein belichtbares Feld in einer ersten Schreibrichtung R1 relativ zu einem Ausgangspunkt bewegt wird und dabei ein erster Streifen auf dem Substrat belichtet wird. Dann erfolgt eine Verlagerung des Substrats relativ zur Teilchenoptik in Querrichtung und derart, dass das belichtbare Feld in einer zweiten (Translations-)Richtung R2 auf dem Substrat, weg vom ersten Streifen, verlagert wird. Im vorliegenden Beispiel ist die Richtung R2 durch eine Verbindungslinie eines Endpunkts eines Die-Randes am Ende einer Spalte I von Dies und einem Endpunkt einer Spalte II von Dies am Rande eines Dies gegeben, und ist somit unter einem Winkel relativ zur ersten Richtung R1 orientiert. Bei dieser Verschiebung wird gewöhnlich nicht belichtet. Am Rande einer zweiten Spalte II von Dies wird unter Verlagerung des Substrats in einer dritten Richtung und somit Bewegung des belichtbaren Feldes in einer zur ersten Schreibrichtung R1 genau entgegen gesetzten zweiten Schreibrichtung R3 ein zweiter Streifen belichtet, der, wie nachfolgend in 7 detaillierter dargestellt, mit einem jeweiligen Rand von Dies in einer zur ersten Spalte I benachbarten Spalte II zusammenfällt. Nach Belichten des zweiten Streifens wird das Substrat in der dritten Richtung verlagert, und somit das belichtbare Feld in vierter (Translations-)Richtung R4 verlagert. Die Verlagerung findet derart statt, dass ein dritter Streifen belichtet werden kann, der unmittelbar an den ersten Streifen angrenzt, und zwar in der gleichen, ersten Schreibrichtung R1.
In dieser Ausführungsform kann die Sequenz Quertranslation ohne Belichtung – Belichten eines weiteren Steifens unter Verlagerung des Substrats in einer jeweiligen Richtung – Quertranslation in umgekehrter Richtung – Belichten eines zusätzlichen Streifens in einer zur jeweiligen Richtung entgegen gesetzten Richtung zum Beispiel so lange fortgesetzt werden, bis die jeweiligen Die-Spalten I–II vollständig belichtet sind. Dann könnte man das Verfahren an sich an die belichteten Spalten I, II anschließenden Spalten III–VII wiederholen.
In 7 ist das Verfahren nochmals detaillierter anhand eines Ausschnitts dargestellt. Vereinfachend werden hier nur 4 Dies belichtet. Im ersten Schritt wird das belichtbare Feld 50 in der ersten Schreibrichtung R1 über das Substrat geführt (unter Verlagerung des Substrats relativ zur Teilchenoptik in zur ersten Schreibrichtung R1 entgegen gesetzten Richtung), wobei ein erster Streifen S11 belichtet wird. Die Streifenbreite des ersten und der nachfolgenden belichteten Streifen S11, S21, S12 entspricht dabei im Wesentlichen einer Ausdehnung des belichtbaren Feldes 50 in einer senkrecht zur ersten Schreibrichtung R1 orientierten Richtung. Wurde das letzte Die einer Spalte von Dies belichtet, stoppt man den Belichtungsvorgang und verlagert das belichtbare Feld 50 in einer zweiten (Translations-)Richtung R2, im dargestellten Fall senkrecht zur ersten Schreibrichtung R11 (im Gegensatz zur Darstellung von 6). Nach Querverlagerung wird das belichtbare Feld in der zweiten Schreibrichtung R3, die parallel, aber entgegen gesetzt zur ersten Schreibrichtung R1 orientiert ist, verlagert und so ein zweiter Streifen S21 belichtet. Erneut erfolgt ein Abstellen des Belichtungsvorgangs und eine Quertranslation senkrecht zur ersten Richtung R1, diesmal aber in zur zweiten (Translations-)Richtung R2 entgegen gesetzten Richtung R4, nämlich hin zum ersten Streifen S11. Dabei ist eine bei der zweiten Quertranslation zurückgelegt Strecke kürzer als die bei der ersten Quertranslation zurückgelegte Strecke, so dass bei erneutem Führen des belichtbaren Feldes 50 über das Substrat ein dritter Streifen S12 belichtet wird, der unmittelbar an den ersten belichteten Streifen S11 angrenzt. Durch entsprechende Verlagerung des Substrats wird dann der dritte Streifen S12 in der gleichen Richtung (der ersten Schreibrichtung R1) wie der erste Streifen S11 beschrieben.
Die Quertranslation wird im dargestellten Fall so bemessen, dass der zweite Streifen S12 den Rand einer Spalte von Dies belichtet, während der Rand einer ersten Spalte von Dies durch den ersten Streifen belichtet wurde, wobei die erste und die zweite Spalte einander benachbart auf dem Substrat angeordnet sind. Damit werden die Dies innerhalb einer Spalte jeweils immer in der gleichen Schreibrichtung beschrieben.
Dadurch lassen sich vorteilhafte Verbesserungen der aus dem Lithographieprozeß hervorgehenden Bauelemente erzielen. Dies ist anhand von 8a und b schematisch dargestellt. Es wird beispielsweise angenommen, dass bei Belichten eines Streifens durch eine Substrathalterungsbewegungs-Mechanik immer an der gleichen Stelle eine Abweichung von der Soll-Position auftritt, in der vorliegenden Illustration ein kleiner Versatz nach links, jeweils in Schreibrichtung gesehen. Beschreibt man ein Die auf dem Substrat durch Belichtung von Streifen in alternierenden Schreibrichtungen R1', R3', so ergeben sich dem gemäß einerseits Lücken zwischen den Streifen S11', S12', S13', andererseits Überlappungen, wie in 8b zu sehen. In Bereichen, wo Lücken zwischen den belichteten Streifen S11', S12', S13' entstanden sind, ergeben sich somit Lücken in den abgebildeten Strukturen MS1, die beispielsweise Leiterbahnen zugrunde liegen können, während es in den Überlappungsbereichen zu unvorteilhaften Annäherungen von Musterteilen bzw. daraus resultierenden Bauelementstrukturen kommen kann. Zum Beispiel könnte es dadurch bei Leiterbahnen eines so erzeugten Bauelements bei ihrem Betrieb zu einem Kurzschluß kommen. Beschreibt man jedoch ein Die gemäß dem erfindungsgemäßen Lithographieverfahren durch Belichten von benachbarten Streifen S11', S12', S13' in der gleichen Schreibrichtung R1', wie in 8a dargestellt, so erfolgt der Versatz ebenfalls immer in der gleichen Richtung, das heißt einander benachbarte Streifen S11', S12', S13' werden der gleichen Störung ausgesetzt, und die Streifen S11', S12', S13' werden zwar gegenüber geradlinigen Streifen verzerrt, jedoch auf kontinuierliche Art und Weise. Bauelementstrukturen zugrunde liegende Muster MS1 bzw. Musterteile an den Streifengrenzen werden so in ihrer späteren Funktion nicht beeinträchtigt.
In 9 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es ist im Wesentlichen analog zu dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, dass in diesem Ausführungsbeispiel der belichtete Streifen eine größere Ausdehnung in zur Schreibrichtung orthogonalen Richtung aufweist als das belichtbare Feld. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass in der Teilchenoptik eine Ablenkvorrichtung, das heißt ein Deflektor vorgesehen ist, der das belichtbare Feld auf dem Substrat in eine quer zur Schreibrichtung orientierte Richtung verlagert. Im dargestellten Fall hat das belichtbare Feld 150 die gleiche Größe wie das belichtbare Feld 50 in 7. Während des Verlagerns des Substrats relativ zur Teilchenoptik und somit Verlagern des belichtbaren Felds 150 in Schreibrichtung R1, wird gleichzeitig das belichtbare Feld 150 auf dem Substrat in einer zur Schreibrichtung R1 quer orientierten Richtung AR verlagert. Dadurch können in Schreibrichtung gesehen breitere Streifen S111a, S111b, S111c, S111d usw. belichtet werden. In dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Ablenkung des belichtbaren Feldes 150 zum Beschreiben jeweils eines Streifens S111a bzw. S111b bzw. S111c usw. in nur jeweils einer Richtung AR, wonach ein sich in Schreibrichtung R1 jeweils anschließender Streifen S111b bzw. S111c bzw. S111d in der gleichen Richtung AR beschrieben wird, d.h. die Ablenkung des belichtbaren Feldes wird derart gesteuert, dass ein Streifen, z.B. S111a, durch Ablenkung des belichtbaren Feldes in Richtung AR beschrieben wird, danach das belichtbare Feld 150 an den Anfang des sich in Schreibrichtung daran anschließenden Streifen, z.B. S111b, positioniert wird, in 9 durch gestrichelte Linien RPR angedeutet, und erneut Belichtung unter Ablenkung des belichtbaren Feldes 150 in Richtung AR erfolgt. In anderen Ausführungsformen ist es denkbar, einen Streifen (z.B. S111a) in Richtung AR und den sich jeweils in Schreibrichtung daran anschließenden Streifen (z. B. S111b) in im Wesentlichen dazu entgegengesetzter Richtung (–AR) zu beschreiben. Es ist anzumerken, dass in 9, der Einfachheit halber, die Verlagerung des belichtbaren Feldes 150 durch in zur Schreibrichtung R1 orthogonaler Richtung AR orientierte Pfeile angedeutet ist. Da sich jedoch während der Ablenkung in Richtung AR das belichtbare Feld 150 gleichzeitig in Schreibrichtung R1 bewegt bzw. das Substrat relativ zur Teilchenoptik verlagert wird und da zum korrekten Beschreiben der in einem Streifen S111 zu belichtenden Muster diese Bewegung berücksichtigt werden muß, erfolgt die Verlagerung des belichtbaren Feldes 150 üblicherweise nicht genau senkrecht, sondern unter einem definierten Winkel zur ersten Schreibrichtung R1, d.h. AR ist nicht genau orthogonal, sondern unter einem bestimmten Winkel zur ersten Schreibrichtung R1 orientiert. In den Ausführungsbeispielen, in denen die zur Schreibrichtung R1 quer angeordneten Streifen S111a, S111b, S111c, S111d usw. durch Feldablenkung in Richtung AR und dazu umgekehrter Richtung –AR beschreiben wird, sind Richtung der Hinverlagerung AR und Richtung der Herverlagerung –AR nicht genau einander entgegengesetzt parallel, belichtbares Feld und Substrat werden vielmehr ähnlich einer "liegenden 8"-Form relativ zueinander bewegt.
In einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein belichtbares Feld verwendet, das eine an einem Feldrand linear abnehmende Teilchenintensitäts verteilung aufweist. Das belichtbare Feld wird in einer solchen Ausführungsform beim Beschreiben des Substrats in der ersten Schreibrichtung so angeordnet, dass ein Rand S290 des belichteten Streifens S211 einer annährend linear abnehmenden Teilchenintensität ausgesetzt wird, wie in 10a dargestellt. Eine Position des darauffolgend in der gleichen Schreibrichtung zu beschreibenden zweiten Streifens S212 wird dann so gewählt, dass ein Rand S290 des zu belichtenden zweiten Streifens S212 mit dem Rand S290 des ersten belichteten Streifens S211 überlappt. Auch hier wird ein belichtbares Feld eingesetzt, das eine an einem Feldrand (hier der im Vergleich zur Belichtung des ersten Streifens entgegen gesetzten bzw. gegenüberliegenden Feldrand) linear abnehmende Teilchenintensität bereitstellt, wobei die lineare Abnahme über den gleichen Bereich mit gleicher (bzw. umgekehrter) Steigung erfolgt wie bei der Belichtung des ersten Streifens S211. Durch Belichtung des derart eingerichteten belichtbaren Feldes unter Bewegung des Substrats wird somit ein Rand S290 des zweiten Streifens S212 einer linear abnehmenden Teilchenintensität ausgesetzt, wie aus 10b ersichtlich. Da die Abnahme der Teilchenintensität der jeweils zur Belichtung benachbarter Streifen eingesetzten belichtbaren Felder einander entgegengesetzt ist, und so eine Exponierung in den sich überlagernden Streifenrändern S290 komplementär ist, wird auch im Streifenrand S290 (nach Belichtung des ersten und zweiten Streifens) an jeder Stelle eine Teilchenintensität von 100% (bzw. 1) erreicht (s. 8c), wobei durch diese Überlagerung eine zusätzlich verbesserte Mustererzeugung und bessere Anknüpfung der Muster an den "Nähten" zwischen den Streifen erreicht werden kann.

Claims

Lithographieverfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von miniaturisierten Bauelementen, wobei mittels geladener Teilchen ein Muster auf ein beschreibbares Substrat geschrieben wird, wobei die geladenen Teilchen durch eine Teilchenoptik auf das Substrat gerichtet werden, und wobei das Verfahren umfasst: Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine erste Richtung, wobei ein erster Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird, Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine quer zu der ersten Richtung orientierten zweiten Richtung, Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine der ersten Richtung entgegengesetzte dritte Richtung, wobei ein mit Abstand von dem ersten Streifen angeordneter zweiter Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird, Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine quer zu der ersten Richtung orientierte vierte Richtung, Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in die erste Richtung, wobei ein dritter Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird, wobei der dritte Streifen, gesehen in der zweiten Richtung, von dem ersten Streifen einen kleineren Abstand aufweist als der zweite Streifen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Muster Muster von wenigstens einem ersten Bauelements und einem zweiten Bauelements umfasst, wobei das erste und das zweite Bauelement, gesehen in die zweite Richtung, mit Abstand voneinander angeordnet sind, und wobei das Muster des ersten Bauelements ausschließlich durch das Verlagern des Substrats in die erste Richtung geschrieben wird, und wobei das Muster des zweiten Bauelements ausschließlich durch das Verlagern des Substrats in die dritte Richtung geschrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in eine quer zu der ersten Richtung orientierte fünfte Richtung, Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in die dritte Richtung, wobei ein vierter Streifen des Substrats mit einem Teil des Musters beschrieben wird, wobei der vierte Streifen, gesehen in der zweiten Richtung, von dem ersten Streifen einen größeren Abstand aufweist als der zweite Streifen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste und der dritte Streifen ohne Überlappung unmittelbar aneinander angrenzen oder einander teilweise überlappen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die geladenen Teilchen durch die Teilchenoptik zu einem oder mehreren Strahlen geformt derart auf das Substrat gerichtet werden, dass bei maximaler Ausdehnung der ein oder mehreren Strahlen die geladenen Teilchen innerhalb eines belichtbaren Feldes auf dem Substrat landen, und wobei eine Ausdehnung des belichtbaren Feldes auf dem Substrat in einer zu der ersten Richtung orthogonalen Richtung im wesentlichen einer Ausdehnung des ersten Streifens in dieser Richtung entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die geladenen Teilchen durch die Teilchenoptik zu einem oder mehreren Strahlen geformt derart auf das Substrat gerichtet werden, dass bei maximaler Ausdehnung der ein oder mehreren Strahlen die geladenen Teilchen innerhalb eines belichtbaren Feldes auf dem Substrat landen, und wobei eine Ausdehnung des belichtbaren Feldes auf dem Substrat in einer zu der ersten Richtung orthogonalen Richtung kleiner ist als einer Ausdehnung des ersten Streifens in dieser Richtung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Teilchenoptik einen Deflektor umfasst, um das belichtbare Feld auf dem Substrat in eine quer zu der ersten Richtung orientierte Richtung zu verlagern.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend Hin-und-Herverlagern des belichtbaren Feldes in die quer zu der ersten Richtung orientierte Richtung während dem Verlagern des Substrats relativ zu der Teilchenoptik in die erste Richtung, um den erster Streifen des Substrats zu beschreiben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die geladenen Teilchen unter Verwendung einer Multi-Apertur-Platte zu mehreren Strahlen geformt und derart auf das Substrat gerichtet werden, dass bei maximaler Ausdehnung der mehreren Strahlen die geladenen Teilchen innerhalb des belichtbaren Feldes auf dem Substrat landen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, ferner umfassend Ausschalten von mindestens einem der mehreren Strahlen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend Unterbrechen des Richtens der Teilchen auf das Substrat.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Unterbrechen des Richtens der Teilchen auf das Substrat zumindest während des Verlagerns des Substrats in die zweite Richtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die geladenen Teilchen Elektronen sind.