DE102011006189A1 - Method for exposing photosensitive layer for projection exposure system, involves supplementary-exposing photosensitive layer with supplementary exposure radiation with wavelength for producing intensity distribution on photosensitive layer - Google Patents
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Abstract
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Belichten einer lichtempfindlichen Schicht sowie eine zugehörige Vorrichtung.The invention relates to a method for exposing a photosensitive layer and an associated device.
Als Vorrichtungen für die Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht dienen insbesondere Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie. Solche Belichtungsanlagen bestehen in der Regel aus einer Lichtquelle, einem das von der Lichtquelle emittierte Licht zu Beleuchtungslicht verarbeitendem Beleuchtungssystem, einem Objekt, im Allgemeinen Retikel oder Maske genannt, mit der abzubildenden Struktur, einem Projektionssystem, welches ein Objektfeld auf ein Bildfeld abbildet, und einem weiteren Objekt mit der lichtempfindlichen Schicht (Photolack bzw. Resist), auf welche die Struktur abgebildet wird, im Allgemeinen Wafer oder Substrat genannt. Die Maske oder zumindest ein Teil der Maske befindet sich im Objektfeld, und der Wafer oder zumindest ein Teil des Wafers befindet sich im Bildfeld des Projektionssystems.In particular, projection exposure apparatuses for microlithography serve as devices for the exposure of a photosensitive layer. Such exposure systems generally consist of a light source, a light emitted by the light source to illumination light processing illumination system, an object, generally called reticle or mask, with the structure to be imaged, a projection system, which images an object field on a frame, and a another object with the photosensitive layer (photoresist or resist), on which the structure is imaged, generally called wafer or substrate. The mask or at least a part of the mask is located in the object field, and the wafer or at least a part of the wafer is located in the image field of the projection system.
Befindet sich die Maske vollständig in dem Bereich des Objektfeldes und wird der Wafer ohne eine Relativbewegung von Wafer und Bildfeld belichtet, so wird die Lithographieanlage im Allgemeinen als Wafer-Stepper bezeichnet. Befindet sich nur ein Teil der Maske im Bereich des Objektfeldes und der Wafer wird während einer relativen Bewegung von Wafer und Bildfeld belichtet, so wird die Lithographieanlage im Allgemeinen als Wafer-Scanner bezeichnet. Die durch die Relativbewegung von Retikel und Wafer definierte räumliche Dimension wird im Allgemeinen als Scanrichtung bezeichnet.If the mask is located completely in the region of the object field and the wafer is exposed without a relative movement of the wafer and the image field, the lithography system is generally referred to as a wafer stepper. If only a part of the mask is located in the region of the object field and the wafer is exposed during a relative movement of the wafer and the image field, the lithography system is generally referred to as a wafer scanner. The spatial dimension defined by the relative movement of reticle and wafer is generally referred to as scan direction.
Bei der Abbildung der an der Maske gebildeten Struktur auf die lichtempfindliche Schicht des Wafers kann das Problem auftreten, dass die Transmissionseigenschaften des Projektionssystems und/oder des Beleuchtungssystems ortsabhängig insbesondere quer zur Scanrichtung variieren, so dass – unabhängig von der abzubildenden Struktur – im Luftbild des Projektionssystems Bereiche mit größerer und mit kleinerer Intensität entstehen. Dies führt zu einer ungewollten inhomogenen Belichtung der lichtempfindlichen Schicht, bei der aus abzubildenden Strukturen mit identischen Linienbreiten auf der Maske nach dem Entwickeln des Photolacks Strukturen mit unterschiedlichen Linienbreiten entstehen.When imaging the structure formed on the mask onto the photosensitive layer of the wafer, the problem may arise that the transmission properties of the projection system and / or the illumination system vary depending on location, in particular transversely to the scan direction, so that - regardless of the structure to be imaged - in the aerial image of the projection system Areas with larger and smaller intensity arise. This leads to an undesired inhomogeneous exposure of the photosensitive layer, in which structures with different line widths are produced from structures to be imaged with identical line widths on the mask after the development of the photoresist.
Um ortsabhängige Variationen der Transmission des Projektionssystems und/oder des Beleuchtungssystems auszugleichen, ist es bekannt, Filter mit ortsabhängig veränderlicher Transmission zu verwenden. Allerdings führt dies neben einer Homogenisierung auch zu einer Reduzierung der auf die lichtempfindliche Schicht auftreffenden Lichtintensität und damit einhergehend typischer Weise zu einer Reduzierung des Durchsatzes bei der Belichtung. Weiterhin ist die erreichbare Ortsauflösung des Filters oftmals begrenzend für die erreichbare Uniformität der Lichtintensität.To compensate for location-dependent variations in the transmission of the projection system and / or the illumination system, it is known to use filters with location-dependent variable transmission. However, in addition to a homogenization, this also leads to a reduction of the light intensity striking the photosensitive layer and, as a result, typically a reduction in the throughput during the exposure. Furthermore, the achievable spatial resolution of the filter is often limiting the achievable uniformity of light intensity.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, herkömmliche Verfahren und Vorrichtungen zur Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht insbesondere bezüglich der Uniformität und/oder des Durchsatzes zu verbessern.The object of the invention is to improve conventional methods and devices for exposing a photosensitive layer, in particular with regard to uniformity and / or throughput.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht, umfassend: Belichten der lichtempfindlichen Schicht mit Belichtungsstrahlung bei einer ersten Wellenlänge durch Abbilden einer Struktur auf die lichtempfindliche Schicht mittels einer Lithographieanlage, sowie zusätzliches Belichten der lichtempfindlichen Schicht mit zusätzlicher, Belichtungsstrahlung, insbesondere bei mindestens einer zweiten, von der ersten verschiedenen Wellenlänge, zum Erzeugen einer von der abzubildenden Struktur unabhängigen Intensitätsverteilung der zusätzlichen Belichtungsstrahlung auf der lichtempfindlichen Schicht.This object is achieved by a method for exposing a photosensitive layer, comprising exposing the photosensitive layer to exposure radiation at a first wavelength by imaging a structure onto the photosensitive layer by means of a lithography apparatus, and additionally exposing the photosensitive layer to additional exposure radiation, especially at at least one second, different from the first wavelength, for generating an independent of the structure to be imaged intensity distribution of the additional exposure radiation on the photosensitive layer.
Insbesondere bei der Verwendung von EUV-Strahlung zur Belichtung kann das als lichtempfindliche Schicht dienende Material häufig nicht gleichzeitig die Anforderungen an Auflösung, Empfindlichkeit und die so genannte Line-Edge-Roughness (LER) erfüllen. Die Erfinder haben herausgefunden, dass es in diesem Fall günstig sein kann, wenn die lichtempfindliche Schicht (Resist) zusätzlich mit Strahlung einer anderen Wellenlänge belichtet wird, da dies die Eigenschaften der lichtempfindlichen Schicht positiv beeinflussen kann. Hierbei wird ausgenützt, dass das Resist-Material in der Regel nicht nur für Strahlung bei der ersten (EUV-)Wellenlänge, sondern auch für Strahlung bei anderen Wellenlängen, ggf. über einen breiten Spektralbereich empfindlich ist. Es versteht sich, dass die erste und zweite Wellenlänge bzw. die zweiten Wellenlängen auf das verwendete Resist-Material abgestimmt sind.In particular, when using EUV radiation for exposure, the material serving as a photosensitive layer often can not simultaneously meet the requirements for resolution, sensitivity and the so-called line-edge roughness (LER). The inventors have found that it may be advantageous in this case if the photosensitive layer (resist) is additionally exposed to radiation of a different wavelength, since this can positively influence the properties of the photosensitive layer. It is exploited here that the resist material is generally not only sensitive to radiation at the first (EUV) wavelength, but also to radiation at other wavelengths, possibly over a broad spectral range. It is understood that the first and second wavelengths or the second wavelengths are matched to the resist material used.
Auch ist es günstig, wenn die für die zusätzliche Belichtung verwendete zusätzliche Belichtungsstrahlung das Projektionssystem zur Abbildung der Struktur auf die lichtempfindliche Schicht nicht durchläuft. Auf diese Weise kann die Intensitätsverteilung der zusätzlichen Belichtungsstrahlung auf der lichtempfindlichen Schicht unabhängig von den Eigenschaften des Projektionssystems eingestellt werden.It is also advantageous if the additional exposure radiation used for the additional exposure does not pass through the projection system for imaging the structure onto the photosensitive layer. In this way, the intensity distribution of the additional exposure radiation on the photosensitive layer can be adjusted independently of the properties of the projection system.
Die zusätzliche Belichtungsstrahlung kann auch das Projektionssystem durchlaufen, allerdings solle die Intensität der zusätzlichen Belichtungsstrahlung nicht von der abzubildenden Struktur (Maske) abhängen, sodass die Einkopplung der zusätzlichen Belichtungsstrahlung in den Strahlengang der Belichtungsstrahlung nach der Maske erfolgen sollte, d. h. die zusätzliche Belichtungsstrahlung sollte nicht auf die Maske treffen. Bei der Einkopplung der zusätzlichen Belichtungsstrahlung ins Projektionssystem kann jedoch das Problem auftreten, dass der hierzu zur Verfügung stehende Phasenraum bereits von der Belichtungsstrahlung vollständig ausgefüllt wird, so dass die zusätzliche Belichtungsstrahlung günstiger Weise nach dem Projektionssystem eingekoppelt wird. The additional exposure radiation can also pass through the projection system, however, the intensity of the additional exposure radiation should not depend on the structure (mask) to be imaged, so that the coupling of the additional exposure radiation into the beam path of the exposure radiation should take place after the mask, ie the additional exposure radiation should not hit the mask. When coupling the additional exposure radiation into the projection system, however, the problem may arise that the phase space available for this purpose is already completely filled by the exposure radiation, so that the additional exposure radiation is advantageously coupled in after the projection system.
Bei einer Variante wird der zeitliche Verlauf des zusätzlichen Belichtens und/oder die Dosis der zusätzlichen Belichtungsstrahlung in Abhängigkeit vom Material der lichtempfindlichen Schicht gewählt. Insbesondere kann die Dosis, d. h. die über die Zeitdauer integrierte Intensität der zusätzlichen Belichtungsstrahlung in Abhängigkeit von der Lackschwelle des Resists angepasst werden. Wird eine durch die Lackschwelle festgelegte Dosis überschritten, so wird der Resist durchentwickelt, d. h. die Bereiche, in denen die Lackschwelle überschritten wird, bleiben nach dem Entwickeln und Abwaschen des Resists im Substrat (Wafer) als strukturierte Bereiche zurück. Auch können bei vorgegebener Dosis der zeitliche Verlauf der zusätzlichen Belichtung, insbesondere deren Zeitdauer, sowie die Intensität der zusätzlichen Belichtungsstrahlung an den verwendeten Resist angepasst werden.In one variant, the time profile of the additional exposure and / or the dose of the additional exposure radiation is selected as a function of the material of the photosensitive layer. In particular, the dose, i. H. the intensity of the additional exposure radiation integrated over the period of time is adjusted as a function of the resist threshold of the resist. If a dose set by the lacquer threshold is exceeded, the resist is developed through, ie. H. the areas where the paint threshold is exceeded remain as structured areas after developing and washing away the resist in the substrate (wafer). Also, for a given dose, the time course of the additional exposure, in particular its duration, and the intensity of the additional exposure radiation can be adapted to the resist used.
In einer vorteilhaften Variante wird die Intensität der zusätzlichen Belichtungsstrahlung ortsabhängig in Abhängigkeit von einer ortsabhängigen Transmission der Lithographieanlage gewählt. Hierbei kann die Intensitätsverteilung der zusätzlichen Belichtungsstrahlung so gewählt werden, dass die zusätzliche Belichtungsstrahlung nur in denjenigen Bereichen eine von Null verschiedene Intensität aufweist, in denen die Transmission des Projektionssystems und/oder des Beleuchtungssystems reduziert ist. Durch die Überlagerung bzw. Addition der Intensität der zusätzlichen Belichtungsstrahlung in den Bereichen verringerter Transmission zur Belichtungsstrahlung kann eine Homogenisierung der Lichtverteilung im Luftbild bzw. eine gewünschte ortsabhängige Intensitätsverteilung auf der lichtempfindlichen Schicht erreicht werden, ohne dass hierzu eine Reduzierung der Intensität in Bereichen mit hoher Transmission erforderlich ist, wie dies bei der Verwendung eines (Feld-)Filters der Fall wäre.In an advantageous variant, the intensity of the additional exposure radiation is selected as a function of a location-dependent transmission of the lithography system, depending on location. In this case, the intensity distribution of the additional exposure radiation can be chosen such that the additional exposure radiation has a non-zero intensity only in those areas in which the transmission of the projection system and / or the illumination system is reduced. By the superimposition or addition of the intensity of the additional exposure radiation in the areas of reduced transmission to the exposure radiation, a homogenization of the light distribution in the aerial image or a desired location-dependent intensity distribution on the photosensitive layer can be achieved, without requiring a reduction of the intensity in areas with high transmission is required, as would be the case with the use of a (field) filter.
Bei typischen Beleuchtungssystemen für EUV-Strahlung ist die Lichtmischung nicht ideal, d. h., die Ausleuchtung des Objektfeldes ist nicht unabhängig von der verwendeten Lichtquelle. Ist die Lichtquelle instabil oder wird eine andere Lichtquelle als diejenige, für die das Beleuchtungssystem ausgelegt ist, verwendet, so ist die Ausleuchtung des Objektfeldes inhomogen. Diese Inhomogenität entspricht einer (fiktiven) ortsabhängigen Transmission der Lithographieanlage, betrieben mit der für die Auslegung verwendeten Lichtquelle. Im Folgenden wird auch dieser von der Lichtquelle abhängige Beitrag unter der ortsabhängige Transmission der Lithographieanlage subsummiert, da er in seinen Auswirkungen zu den Beiträgen des Projektionssystems und des Beleuchtungssystems äquivalent ist.In typical illumination systems for EUV radiation, the light mixture is not ideal, i. h., the illumination of the object field is not independent of the light source used. If the light source is unstable or if a light source other than that for which the illumination system is designed is used, the illumination of the object field is inhomogeneous. This inhomogeneity corresponds to a (fictitious) location-dependent transmission of the lithography system, operated with the light source used for the design. In the following, this contribution, which is dependent on the light source, will also be subsumed under the location-dependent transmission of the lithography system, since its effects are equivalent to the contributions of the projection system and the illumination system.
Durch die Verwendung der zusätzlichen Belichtungsstrahlung wird der Durchsatz bei der Belichtung nicht oder ggf. geringfügig reduziert. Zwar kommt es bei der oben beschriebenen Lösung zu einer Verringerung der so genannten „Normalized Image Log-Slope” (NILS), welche ein Maß für den Kontrast des Luftbildes darstellt, eine solche Verringerung des NILS (und damit des Prozessfensters) liegt aber bei den typischer Weise vorliegenden ortsabhängigen Transmissionsvariationen der Projektionsoptik von z. B. weniger als 5% bei ebenfalls weniger als 5% und damit in einem tolerierbaren Bereich. Bei der Verwendung eines Filters würde demgegenüber der Durchsatz um 5% reduziert, was wesentlich problematischer für den Belichtungsprozess ist.By using the additional exposure radiation, the throughput during exposure is not reduced or may be slightly reduced. Although the solution described above reduces the so-called "normalized image log slope" (NILS), which represents a measure of the contrast of the aerial image, such a reduction of the NILS (and thus of the process window) lies with the typically present location-dependent transmission variations of the projection optics of z. B. less than 5% also less than 5% and thus in a tolerable range. When using a filter, on the other hand, the throughput would be reduced by 5%, which is much more problematic for the exposure process.
In einer weiteren Variante wird eine homogene Intensität der zusätzlichen Belichtungsstrahlung auf der lichtempfindlichen Schicht erzeugt. In dieser Variante erfolgt eine zusätzliche, homogene Belichtung der lichtempfindlichen Schicht, um die Strahlungsdosis auf der lichtempfindlichen Schicht und damit den Durchsatz bei der Belichtung zu erhöhen. Dieses Vorgehen ist günstig, wenn der Belichtungsprozess ein Prozessfenster aufweist, welches eine Verschlechterung der NILS erlaubt, d. h. bei Belichtungsprozessen, welche ein größeres Prozessfenster besitzen, als es angesichts der Prozess-Schwankungen eigentlich notwendig wäre.In a further variant, a homogeneous intensity of the additional exposure radiation is generated on the photosensitive layer. In this variant, an additional, homogeneous exposure of the photosensitive layer takes place in order to increase the radiation dose on the photosensitive layer and thus the throughput during the exposure. This procedure is favorable if the exposure process has a process window which allows deterioration of the NILS, i. H. in exposure processes, which have a larger process window than would actually be necessary given the process variations.
Zwar könnte an Stelle der zusätzlichen Belichtung auch ein Resist verwendet werden, welcher eine geringere Strahlungsdosis bis zum Erreichen der Lackschwelle benötigt. Hierbei müsste aber in der Produktionsanlage ggf. mit mehreren unterschiedlichen Resist-Materialien gearbeitet werden. Allerdings ist die Komplexität der chemischen Prozesse bei der Handhabung eines einzigen Resists schon problematisch, so dass eine zusätzliche homogene Belichtung mit Verwendung nur eines Resistmaterials durchaus vorteilhaft ist.Although a resist could be used instead of the additional exposure, which requires a lower radiation dose until the paint threshold is reached. However, in this case it would be necessary to work with several different resist materials in the production plant. However, the complexity of the chemical processes in the handling of a single resist already problematic, so that an additional homogeneous exposure using only a resist material is quite advantageous.
Es versteht sich, dass eine homogene zusätzliche Belichtung auch mit einer Korrektur der Uniformität der Belichtung wie oben beschrieben kombiniert werden kann. Hierbei können die homogene Belichtung und die Korrektur der Uniformität zeitlich getrennt stattfinden, beispielsweise kann zunächst eine homogene (Vor-)belichtung erfolgen und nachfolgend durch eine weitere zusätzliche Belichtung eine Korrektur der Uniformität. Eine zeitliche Trennung ist insbesondere günstig, wenn nur eine zusätzliche Lichtquelle zur Erzeugung der zusätzlichen Belichtungsstrahlung verwendet wird, welche keine kontinuierliche Variation der Intensität erlaubt, sondern nur zwischen einem eingeschalteten und einem ausgeschalteten Zustand umgeschaltet werden kann. Es versteht sich aber, dass eine zusätzliche homogene Belichtung mit einer zusätzlichen Belichtung zur Korrektur der Uniformität verbunden werden kann. Bei der Verwendung einer einzigen in der Intensität durchstimmbaren Lichtquelle kann z. B. auf die zur Korrektur der Uniformität benötigten ortsabhängigen Intensitätsverteilung ein konstanter Offset der Intensität hinzuaddiert werden.It is understood that a homogeneous additional exposure can also be combined with a correction of the uniformity of the exposure as described above. This can be the homogeneous Exposure and the correction of uniformity take place separately in time, for example, first a homogeneous (pre-) exposure and followed by a further additional exposure correction of uniformity. A temporal separation is particularly favorable if only one additional light source is used to generate the additional exposure radiation, which does not allow a continuous variation of the intensity, but can only be switched between a switched on and a switched off state. It is understood, however, that an additional homogeneous exposure can be combined with an additional exposure to correct the uniformity. When using a single tunable in intensity light source z. B. be added to the required for the correction of uniformity location-dependent intensity distribution, a constant offset of the intensity.
Bei einer Variante wird als erste Wellenlänge eine EUV-Wellenlänge, insbesondere eine Wellenlänge von 13,5 nm, gewählt. Die erste Wellenlänge entspricht der Arbeitswellenlänge des Projektionssystems bzw. der Projektionsbelichtungsanlage. Wie oben dargestellt ist es günstig, wenn diese im EUV-Bereich liegt; insbesondere existiert eine Vielzahl von Resist-Materialien zur Belichtung mit EUV-Strahlung, welche auch für Strahlung bei anderen Wellenlängen empfindlich sind, vgl. beispielsweise den Artikel
Die zweite Wellenlänge kann größer als 200 nm gewählt werden und z. B. im sichtbaren Wellenlängenbereich oder im nahen Infrarotbereich liegen. In diesen Wellenlängenbereichen kann die zusätzliche Belichtungsstrahlung z. B. mit Hilfe von kommerziell erhältlichen Leuchtdioden als Lichtquellen und damit besonders kostengünstig erzeugt werden.The second wavelength can be chosen larger than 200 nm and z. B. in the visible wavelength range or in the near infrared range. In these wavelength ranges, the additional exposure radiation z. B. with the help of commercially available LEDs as light sources and thus are produced particularly cost.
In einer Variante erfolgt zumindest ein Teil des zusätzlichen Belichtens der lichtempfindlichen Schicht mit der zusätzlichen Belichtungsstrahlung während des Abbildens der Struktur auf die lichtempfindliche Schicht mit der Belichtungsstrahlung. In dieser Variante erfolgen die beiden Belichtungsvorgänge zumindest teilweise parallel, so dass der Durchsatz bei der Belichtung nicht oder nur geringfügig abnimmt. Insbesondere kann für die gleichzeitige zusätzliche Belichtung eine zusätzliche Lichtquelle in einer Projektionsbelichtungsanlage vorgesehen werden, wie weiter unten näher ausgeführt wird. Es versteht sich, dass die zusätzliche Belichtung ggf. auch völlig unabhängig von der abbildenden Belichtung stattfinden kann, d. h. die zusätzliche Belichtung kann in einer räumlich von der Projektionsbelichtungsanlage getrennten oder z. B. zu dieser benachbarten Vorrichtung stattfinden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist realisiert in einer Vorrichtung zum Belichten einer lichtempfindlichen Schicht, umfassend: eine Lichtquelle zum Erzeugen von Belichtungsstrahlung mit einer ersten Wellenlänge, ein Beleuchtungssystem zum Beleuchten einer Struktur auf einer Maske mit der Belichtungsstrahlung, ein Projektionssystem zum Abbilden der Struktur auf die lichtempfindliche Schicht, sowie eine zusätzliche Lichtquelle zur Erzeugung von zusätzlicher Belichtungsstrahlung, insbesondere mit einer von der Belichtungsstrahlung der Lichtquelle verschiedenen zweiten Wellenlänge, zum Erzeugen einer von der abzubildenden Struktur unabhängigen Intensitätsverteilung der zusätzlichen Belichtungsstrahlung auf der lichtempfindlichen Schicht.In a variant, at least part of the additional exposure of the photosensitive layer to the additional exposure radiation takes place during the imaging of the structure onto the photosensitive layer with the exposure radiation. In this variant, the two exposure processes are at least partially parallel, so that the throughput does not decrease or only slightly during the exposure. In particular, an additional light source can be provided in a projection exposure apparatus for the simultaneous additional exposure, as will be explained in more detail below. It goes without saying that the additional exposure can possibly also take place completely independently of the imaging exposure, ie. H. the additional exposure can be in a spatially separated from the projection exposure system or z. B. take place to this adjacent device. A further aspect of the invention is realized in an apparatus for exposing a photosensitive layer, comprising: a light source for generating exposure radiation having a first wavelength, an illumination system for illuminating a structure on a mask with the exposure radiation, a projection system for imaging the structure onto the photosensitive layer, and an additional light source for generating additional exposure radiation, in particular with a second wavelength different from the exposure radiation of the light source, for generating an independent of the structure to be imaged intensity distribution of the additional exposure radiation on the photosensitive layer.
Durch die zusätzliche Lichtquelle können die abbildende Belichtung und die zusätzliche Belichtung zumindest teilweise zeitlich überlappend durchgeführt werden, so dass der Durchsatz bei der Belichtung durch die zusätzliche Belichtung nur unwesentlich reduziert wird. Wie oben dargestellt ist es insbesondere bei der Verwendung von Belichtungsstrahlung mit einer Wellenlänge im EUV-Wellenlängenbereich günstig, zusätzliche Belichtungsstrahlung mit einer Wellenlänge zu verwenden, welche nicht im EUV-Wellenlängenbereich (bis ca. 20 nm) liegt.Due to the additional light source, the imaging exposure and the additional exposure can be performed at least partially overlapping in time, so that the throughput during exposure is only marginally reduced by the additional exposure. As described above, it is favorable, in particular when using exposure radiation having a wavelength in the EUV wavelength range, to use additional exposure radiation having a wavelength which is not in the EUV wavelength range (up to approximately 20 nm).
In einer Ausführungsform ist die zusätzliche Lichtquelle an einem austrittsseitigen Ende des Projektionssystems angeordnet, d. h. die zusätzliche Belichtungsstrahlung durchläuft das Projektionssystem nicht und die Intensitätsverteilung der zusätzlichen Belichtungsstrahlung auf der lichtempfindlichen Schicht kann daher unabhängig von den Eigenschaften des Projektionssystems eingestellt werden.In one embodiment, the additional light source is disposed at an exit end of the projection system, i. H. the additional exposure radiation does not pass through the projection system and the intensity distribution of the additional exposure radiation on the photosensitive layer can therefore be adjusted independently of the properties of the projection system.
Bei einer Ausführungsform erstreckt sich die zusätzliche Lichtquelle über die gesamte Länge eines insbesondere rechteckigen Austrittsfensters des Projektionssystems. Bei einer Vorrichtung mit einem solchen rechteckigen Austrittsfenster des Projektionssystems handelt es sich typischer Weise um einen Wafer-Scanner, dessen Scanrichtung entlang der schmalen Seite des rechteckigen Austrittsfensters verläuft. Die zusätzliche Lichtquelle ist in diesem Fall in der Regel flächig ausgebildet und erstreckt sich entlang der langen Seite des rechteckigen Austrittsfensters, d. h. quer zur Scanrichtung. Da das Substrat mit der lichtempfindlichen Schicht bei der Belichtung entlang der Scanrichtung bewegt wird, ist es nicht notwendig, dass die Lichtquelle sich über die gesamte Breite (kurze Seite) des Austrittsfensters (Scannerschlitzes) erstreckt. Es versteht sich, dass die zusätzliche Lichtquelle bevorzugt zur Erzeugung einer ortsabhängig variablen Intensitätsverteilung über die gesamte Länge des Austrittsfensters ausgelegt ist. Zu diesem Zweck kann die zusätzliche Lichtquelle eine Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten, einzeln schaltbaren und im Wesentlichen punktförmigen Lichtquellen aufweisen. Beim Abbilden der Struktur auf der Maske durch einen Scan-Vorgang wird diese Struktur auf einen in der Regel quadratischen oder ggf. rechteckigen Teilbereich der lichtempfindlichen Schicht abgebildet, welcher auch als „Die” bezeichnet wird.In one embodiment, the additional light source extends over the entire length of a particular rectangular exit window of the projection system. A device with such a rectangular exit window of the projection system is typically a wafer scanner whose scanning direction runs along the narrow side of the rectangular exit window. The additional light source is in this case generally planar and extends along the long side of the rectangular exit window, ie transversely to the scanning direction. Since the substrate with the photosensitive layer is moved along the scan direction during the exposure, it is not necessary for the light source to extend over the entire width (short side) of the exit window (scanner slit). It is understood that the additional light source is preferred for generating a location-dependent variable intensity distribution over the entire length of the exit window is designed. For this purpose, the additional light source may comprise a plurality of individually switchable and substantially punctiform light sources arranged in a row. When imaging the structure on the mask by a scanning process, this structure is imaged onto a generally square or possibly rectangular portion of the photosensitive layer, which is also referred to as "die".
Die zusätzliche Lichtquelle kann in Scanrichtung zur Austrittsöffnung benachbart angeordnet sein, um eine zusätzliche Belichtung des jeweiligen Teilbereichs (engl. „Die”) während des abbildenden Belichtens zu ermöglichen.The additional light source may be arranged adjacent to the exit opening in the scanning direction in order to allow additional exposure of the respective subarea during the imaging exposure.
Alternativ kann ein Abstand zwischen der zusätzlichen Lichtquelle und dem (rechteckigen) Austrittsfenster des Projektionssystems in einer Scanrichtung mindestens so groß sein wie die Länge eines belichteten Teilbereichs der lichtempfindlichen Schicht in Scanrichtung. In diesem Fall kann bei der Belichtung eines Teilbereichs bzw. „Dies” gleichzeitig die zusätzliche Belichtung eines weiteren, benachbarten Teilbereichs erfolgen. Insbesondere kann der Abstand zwischen Austrittsfenster und zusätzlicher Lichtquelle ungefähr mit der Länge des belichteten Teilbereichs übereinstimmen, so dass eine gleichzeitige Belichtung unmittelbar benachbarter Teilbereiche erfolgen kann. Dies hat steuerungstechnische Vorteile, da die typischer Weise mäanderförmige Bewegung bei der aufeinander folgenden Belichtung mehrerer Teilbereiche des lichtempfindlichen Substrats 1:1 in eine Bewegung der zusätzlichen Lichtquelle umgesetzt werden kann.Alternatively, a distance between the additional light source and the (rectangular) exit window of the projection system in a scanning direction may be at least as long as the length of an exposed portion of the photosensitive layer in the scanning direction. In this case, during the exposure of one partial area or "this", the additional exposure of a further, adjacent partial area can take place simultaneously. In particular, the distance between exit window and additional light source can approximately correspond to the length of the exposed subarea, so that a simultaneous exposure of immediately adjacent subareas can take place. This has control-technical advantages, since the typically meander-shaped movement in the successive exposure of several partial areas of the photosensitive substrate 1: 1 can be converted into a movement of the additional light source.
Die zusätzliche Lichtquelle kann hierbei insbesondere an dem Projektionssystem an dessen dem Wafer zugewandten Ende angebracht sein und so ausgerichtet sein, dass die zusätzliche Belichtungsstrahlung im Wesentlichen senkrecht zur Bildebene verläuft und ungefähr senkrecht zur Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht auf den Wafer trifft. Alternativ kann die zusätzliche Lichtquelle auch unter einem (von 90° verschiedenen) Winkel zur lichtempfindlichen Schicht ausgerichtet sein.The additional light source may in this case be attached, in particular, to the projection system at its end facing the wafer and be aligned such that the additional exposure radiation is substantially perpendicular to the image plane and strikes the wafer approximately perpendicularly to the surface of the photosensitive layer. Alternatively, the additional light source may also be aligned at an angle (different from 90 °) to the photosensitive layer.
In einer weiteren Ausführungsform ist die zusätzliche Lichtquelle zur Erzeugung von zusätzlicher Belichtungsstrahlung mit einer Wellenlänge von mehr als 200 nm ausgebildet. Die Verwendung solcher Wellenlängen ermöglicht es, die zusätzliche Lichtquelle aus einer Mehrzahl von herkömmlichen Leuchtdioden mit einer Wellenlänge von 248 nm oder sogar von 1048 nm aufzubauen, d. h. als Leuchtdiodenarray. Unter Leuchtdioden werden hierbei sowohl LEDs als auch Laserdioden verstanden. Es versteht sich, dass die zusätzliche Lichtquelle nicht zwingend nur zusätzliche Belichtungsstrahlung bei einer einzelnen Wellelänge erzeugen muss, sondern dass gegebenenfalls auch eine zusätzliche Lichtquelle zur Erzeugung von Strahlung verwendet werden kann, deren Wellenlängen sich über einen vorgegebenen, breiten Wellenlängenbereich erstreckt.In a further embodiment, the additional light source is designed to generate additional exposure radiation having a wavelength of more than 200 nm. The use of such wavelengths makes it possible to construct the additional light source from a plurality of conventional light emitting diodes having a wavelength of 248 nm or even 1048 nm, i. H. as a light-emitting diode array. Light-emitting diodes here are understood to be both LEDs and laser diodes. It goes without saying that the additional light source does not necessarily have to generate only additional exposure radiation for a single wavelength, but optionally also an additional light source can be used to generate radiation whose wavelengths extend over a predetermined, broad wavelength range.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die zusätzliche Lichtquelle ausgelegt, eine ortsabhängige Intensität der zusätzlichen Belichtungsstrahlung mit einer Ortsauflösung von 0,5 mm, bevorzugt von 0,2 mm oder weniger zu erzeugen. Eine solche Auflösung kann insbesondere mit Leuchtdiodenarrays erreicht werden. Beispielsweise liegt bei Laserdioden die Länge der aktiven (strahlenden) Fläche im Bereich weniger Mikrometer.In a further embodiment, the additional light source is designed to generate a location-dependent intensity of the additional exposure radiation with a spatial resolution of 0.5 mm, preferably of 0.2 mm or less. Such a resolution can be achieved in particular with light-emitting diode arrays. For example, with laser diodes, the length of the active (radiating) surface is in the range of a few micrometers.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung ausgelegt, die ortsabhängige Intensität der zusätzlichen Belichtungsstrahlung in Abhängigkeit von einer ortsabhängigen Transmission der Vorrichtung für die Belichtungsstrahlung einzustellen. Wie weiter oben dargestellt wurde können hierbei die ortsabhängige Transmission des Projektionssystems, des Beleuchtungssystems sowie der Einfluss der Lichtquelle auf die Ausleuchtung des Objektfeldes berücksichtigt werden.In a further embodiment, the device is designed to set the location-dependent intensity of the additional exposure radiation as a function of a location-dependent transmission of the device for the exposure radiation. As has been shown above, the location-dependent transmission of the projection system, the illumination system and the influence of the light source on the illumination of the object field can be taken into account.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigtEmbodiments are illustrated in the schematic drawing and will be explained in the following description. It shows
In
Im genannten Wellenlängenbereich sind der Kollimator
Die im Strahlformungssystem
Die EUV-Lithographieanlage
Wird wie in
Durch systembedingte Veränderungen der optischen Komponenten der EUV-Lithographieanlage
Um dieses Problem zu beheben kann eine Filterung durchgeführt werden, welche auch in den übrigen belichteten Feldbereichen die Intensität I(x) reduziert, so dass die Linienbreiten der strukturierten Bereiche
Um die Linienbreiten wieder auf das in
Die in
Die zur Homogenisierung benötigte Intensitätsverteilung I(x) der zusätzlichen Beleuchtungsstrahlung
Dies erklärt sich wie folgt: Geht man davon aus, dass die Luftbildintensitäten I(x) aufgrund von Systemstörungen an der Lithographieanlage
Wie anhand eines Vergleichs zwischen den Intensitätsverteilungen I(x) von
Um die in
Das Leuchtdiodenarray
Es versteht sich, dass das Leuchtdiodenarray
Alternativ kann auch ein Abstand d2 zwischen dem Austrittsfenster
Um alle in
Während in
Obgleich die zusätzliche Belichtung bei den oben beschriebenen Beispielen in einer Vorrichtung zur Belichtung, genauer gesagt in einer EUV-Lithographieanlage, durchgeführt wurde, kann die zusätzliche Belichtung auch (mit einem gewissen zeitlichen Abstand) in einer anderen, speziell für diesen Zweck konstruierten Baueinheit erfolgen. Es versteht sich, dass das oben beschriebene Vorgehen auch bei anderen abbildenden Systemen, z. B. bei Projektionsbelichtungsanlagen, welche mit Belichtungsstrahlung im UV-Wellenlängenbereich, insbesondere bei 193 nm, betrieben werden, vorteilhaft eingesetzt werden kann.Although the additional exposure in the above-described examples was carried out in an exposure apparatus, more specifically in an EUV lithography apparatus, the additional exposure (also with a certain time interval) in another, specially designed for this purpose unit. It is understood that the procedure described above also in other imaging systems, eg. As in projection exposure systems, which are operated with exposure radiation in the UV wavelength range, in particular at 193 nm, can be used advantageously.
Auch kann neben den oben beschriebenen Anwendungen, d. h. der homogenen Zusatzbelichtung sowie der zusätzlichen Belichtung zum Ausgleich von Transmissionsschwankungen, eine zusätzliche Belichtung auch erfolgen, um die Eigenschaften des lichtempfindlichen Substrats
Um diese Anpassung vorzunehmen, ist in der EUV-Lithographieanlage
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- „Sensitivity of EUV resists to out-of-band radiation”, von Jeanette M. Roberts et al., Proc. of SPIE Vol. 7273, 72731W-13 (2009) [0018] "Sensitivity of EUV resists to out-of-band radiation" by Jeanette M. Roberts et al., Proc. of SPIE Vol. 7273, 72731W-13 (2009) [0018]
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