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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Doppel- oder Mehrfachbelichtung
eines Resists für
die Übertragung
wenigstens zweier voneinander verschiedener, auf einer oder mehrerer
Masken verteilter Strukturmuster in genau eine auf einem Halbleiterwafer
angeordnete Schichtebene.
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Doppel-
oder Mehrfachbelichtungen werden bei der Halbleiterherstellung eingesetzt,
um integrierte Schaltungen mit besonders hohen Integrationsdichten
bilden zu können.
Ein Grund für
den Einsatz von Doppel- oder Mehrfachbelichtungen (im folgenden
auch nur Doppelbelichtung genannt) ist beispielsweise in den unterschiedlichen
Abbildungseigenschaften einer Projektionsoptik zwischen dichten, periodischen
Anordnungen von Strukturen auf der einen Seite und isoliert angeordneten
Strukturen auf der anderen Seite zu finden.
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Fehlerfreie,
ideale Linsen einer Projektionsoptik führen im Falle von gemeinsam
innerhalb eines Strukturmusters vorhandener isolierter sowie dichter, periodischer
Anordnungen zu verringerten Größen von
Prozeßfenstern
bei der lithographischen Projektion auf Halbleiterwafer. Kommen
noch die üblichen Verzeichnungen
der Linsen, die sogenannten Linsenaberrationen hinzu, so tritt eine
weitere Verschlechterung des Prozeßfensters ein.
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Die
unterschiedlichen Strukturanordnungen könnten durch individuell eingestellte
Belichtungsanordnungen jeweils optimiert abgebildet werden. Da eine
gemeinsame Projektion unterschiedlicher Anordnungen von Strukturen
innerhalb eines Musters nur mit einem gemeinsamen Projektionsschritt
abgebildet werden können,
geht man deshalb dazu über, die
zusammengesetzten Mu ster in die jeweiligen Anordnungen mit unterschiedlichen
Anforderungen aufzutrennen und in unterschiedlichen Belichtungen, den
Doppelbelichtungen, auf den Wafer zu projizieren.
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Ein
anderer Grund für
die Durchführung
von Doppelbelichtungen ist beispielsweise die Trennung hochgradig
aufzulösender
Strukturen mit sehr geringer Strukturbreite von solchen Strukturen
mit geringeren Anforderungen an die Auflösung. Liegen einerseits bestimmte
Bedingungen bezüglich
der Anordnung der hochgradig aufzulösenden Strukturen wie beispielsweise
Linien-Spaltenmuster mit einem Linien-zu-Spaltenverhältnis von
1:1 vor, so können
hierfür
vorteilhaft alternierende Phasenmasken eingesetzt werden, während für die umgebenden,
großflächigen Strukturen
preiswerte aber geringauflösende Masken
ausreichend sind.
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Für Doppelbelichtungen
sind demnach Maskensätze
notwendig, von denen jeweils eine Maske einen Anteil des gemeinsam
zu bildenden Strukturmusters in dem Resist – und später in der unterliegenden Ebene – aufnimmt.
Die entsprechenden Strukturmusteranteile, im folgenden auch nur
Strukturmuster genannt, müssen
einen relativ hohen Grad an Lagegenauigkeit zueinander aufweisen,
um beispielsweise einen elektrischen Anschluß zu bildender Leiterbahnen
zu ermöglichen.
Es ist daher auch erforderlich, eine sehr genaue Justage der betreffenden
Masken in den sukzessiven Belichtungsprozeß zu ermöglichen.
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Ein
typischer Doppelbelichtungsprozeß ist in 1 dargestellt.
Auf der linken Seite ist das eigentliche Projektionssystem umfassend
eine Strahlungsquelle 5, ein erster Maskensubstrathalter 30 mit
einer darin eingelegten ersten Maske 4, eine die Projektionsoptik 6 repräsentierende
Linse und ein auf einem Substrathalter 9 aufgelegter Wafer 8 zu
sehen. Es handelt sich bei diesem Beispiel gemäß dem Stand der Technik um
einen Waferstepper oder -scanner. In einer verkleinernden Abbildung
(Reduktionsoptik) wird ein auf der Maske 4 aufgebrachtes
erstes Strukturmuster 51 schrittweise in jeweils ein Belichtungsfeld 60 auf
dem Wafer 8 übertragen.
Bei dem ersten Strukturmuster 51 kann es sich um eine Anzahl
von Chipebenen, beispielsweise Wortleitungsebenen (Gate Conductor
Level) einer Anzahl von DRAM-Speicherchips handeln.
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Die
Doppelbelichtung wird ausgeführt,
indem die erste Maske 4 mit dem ersten Strukturmuster 51 mittels
Handhabungseinheiten 40, 42 regelmäßig mit einer
zweiten Maske 6 mit einem darauf angeordneten zweiten Strukturmuster 52 ausgetauscht
wird. Die zweite Maske 6 befindet sich zunächst in
einem zweiten Maskensubstrathalter 34 in einer Park- oder Ladeposition.
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Steht
ein Produktionslos von beispielsweise 25 Wafern für die Belichtung
an einem Belichtungsapparat, wie beispielsweise einem Waferstepper oder
-scanner an, so werden gemäß einem
Fertigungsauftrag vermittels eines Transportsystems 20 die
Masken 4, 6 für
die Doppelbelichtung aus einem Maskenspeicher 14 in dem
Belichtungsapparat entnommen und auf einem Transportweg 22 der
zweiten Maskenhalterung 34 zugeführt. Die zweite Maskenhalterung 34 dient
auch als Vorladestation für
die Masken, von welcher die Handhabungsgeräte 40, 42 die
betreffende Maske in den ersten Maskensubstrathalter 30,
welcher der Belichtung dient, zuführt. Bevor die Masken 4, 6 allerdings
der Belichtung zugeführt
werden, wird üblicherweise
noch der Barcode auf der Maske in einer Barcode-Lesestation 16 überprüft. Des
weiteren wird in einem Prüfgerät 18 das
im allgemeinen auf Masken montierte Pedicle auf eine eventuell vorhandene
Teilchenkontamination hin überprüft.
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Befinden
sich die betreffenden Masken 4, 6 noch gar nicht
im Belichtungsapparat, so können
die Masken auch extern über
Maskenladestationen 10, 12 in den Belichtungsapparat
geladen werden.
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Ist
die erste Maske 4 durch das Handhabungsgerät 40 in
den Maskensubstrathalter 30 eingelegt worden, so ist die
Maske 4 zunächst
zu justieren. Dazu sind zunächst 16 Justageparameter zu
laden. Anschließend
folgt die Belichtungssequenz, wonach alle Belichtungsfelder des
Wafers nacheinander zunächst
mit dem Strukturmuster 51 der ersten Maske 4 belichtet
werden. Anschließend
wird die erste Maske 4 durch das zweite Handhabungsgerät 42 entladen,
während
das erste Handhabungsgerät 40 inzwischen
die zweite Maske 6 aus der zweiten Maskenhalterung 34 entlädt und in
die nun freigewordene erste Maskenhalterung 30 einlegt.
Nach diesem Maskenaustausch ist eine erneute Justage mit einer erneuten
Bestimmung der 16 Parameter erforderlich. Die Austauschzeiten für die beiden
Masken betragen typischerweise zwischen 15 und 30 Sekunden. Für die erneute
Justage werden jeweils 2 Sekunden benötigt. Nach Fertigstellung aller
Belichtungsfelder auf einem ersten Wafer 8 kann nun ein
zweiter Wafer geladen und beginnend mit dem zweiten Strukturmuster 52 der
zweiten Maske 6 belichtet werden. Anschließend findet
wieder der Maskenaustausch und die erneute Justage statt.
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Neben
dem offensichtlichen Zeitverlust aufgrund des Austauschweges durch
die Handhabungsgeräte 40, 42 und
der jeweils erneuten Justage spielt auch ein Qualitätsverlust
gerade aufgrund der Vielzahl von erneuten Justagen eine gewisse
Rolle bei der Beurteilung des Resultates auf dem, Wafer 8.
Typische Toleranzvorgaben für
die Lagegenauigkeit innerhalb einer Schichtebene betragen derzeit
10 bis 13 nm. Unterschiede in den Positionsverschiebungen aufgrund
unterschiedlicher Beleuchtungseinstellungen dürfen 7 bis 10 nm nicht überschreiten.
Zusätzliche
Justagefehler aufgrund jeweils erneut durchgeführter Justagen sind daher auf
ein Minimum zu reduzieren, da diese noch zu den geräteabhängigen Fehlern
hinzutreten.
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In
der
US 2003/0142284
A1 wird ein Verfahren zur Doppelbelichtung gezeigt, bei
dem in einer Projektionsbelichtungsanlage zwei unterschiedliche Belichtungsmasken
in einem gemeinsamen Maskenhalter fixiert sind.
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In
der
DE 36 43 578 C2 wird
eine Projektionsbelichtungsvorrichtung gezeigt, bei der wenigstens
ein Maskensubstrat von einem Maskentisch gehalten wird und in dieser
Ebene beweglich ist. Das Maskensubstrat weist mehrere Schaltungsmuster auf,
die durch Steuerung der Positionierung des Maskentisches nacheinander
innerhalb des Projektionsbildfeldes geschoben werden.
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In
der
US 6,421,111 B1 wird
ein Reticle zur Verwendung in einem Wafer-Stepper gezeigt, das mehrere
in Form einer Matrix ausgebildete Schaltungsmuster aufweist, die
mittels einer beweglichen Aperturblende ausgewählt werden.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Qualität des Doppel-
oder Mehrfachbelichtungsprozesses zu verbessern. Es ist außerdem eine
Aufgabe der Erfindung, den Durchsatz der Herstellung von integrierten
Schaltungen, bei denen eine Doppel- oder Mehrfachbelichtung notwendig
ist, zu erhöhen.
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Die
Aufgabe wird in einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zur
Durchführung
einer Doppel- oder Mehrfachbelichtung eines Resists für die Übertragung
wenigstens zweier voneinander verschiedener Strukturmuster in genau
eine auf einem Halbleiterwafer angeordnete Schichtebene, umfassend
die Schritte:
- – Bereitstellen einer Maske,
die in einem ersten Teil das erste Strukturmuster und in einem zweiten
Teil das zweite Strukturmuster umfasst;
- – Beladen
genau eines Maskensubstrathalters eines einen Belichtungsschlitz
aufweisenden Wafer-Scanners als Belichtungsapparat mit der Maske;
- – Justieren
des genau einen Maskensubstrathalters, so dass in einer ersten Position
der erster Teil der Maske in den Strahlengang einer Projektionsoptik
in dem Belichtungsapparat gelangt, um einen ersten Satz von Justierparametern
zu bestimmen;
- – Justieren
des genau einen Maskensubstrathalters, so dass in einer zweiten
Position der zweite Teil der Maske in den Strahlengang den Projektionsoptik
gelangt, um einen zweiten Satz von Justierparametern zu bestimmen;
- – Belichten
einer Vielzahl von Belichtungsfeldern auf dem Halbleiterwafer, wobei
für jedes
Belichtungsfeld folgende Schritte ausgeführt werden:
- (a) Bewegen des genau einen Maskensubstrathalters unter Verwendung
des ersten Satzes von Justierparametern in die erste Position in
einer ersten Verfahrrichtung;
- (b) Projizieren des ersten Strukturmusters in den Resist zur
Belichtung eines ersten Belichtungsfeldes auf dem Halbleiterwafer
in einer ersten Scanrichtung;
- (c) Bewegen des genau einen Maskensubstrathalters unter Verwendung
des zweiten Satzes von Justierparametern in die zweite Position
in einer zweiten Verfahrrichtung, die im wesentlich entgegengesetzt
zur ersten Verfahrrichtung orientiert ist; und
- (d) Projizieren des zweiten Strukturmusters in den Resist zur
Belichtung des ersten Belichtungsfeldes auf dem Halbleiterwafer
in einer zweiten Scanrichtung, die im wesentlich entgegengesetzt
zur ersten Scanrichtung orientiert ist, ohne dass zwischen den Projektionsschritten
die Maske von dem Maskensubstrathalter entladen wird, wobei unmittelbar
im Anschluss an Schritt (d) die Belichtung eines zweiten, dem ersten
Belichtungsfeld unmittelbar benachbarten Belichtungsfeldes erfolgt,
indem das Projizieren des zweiten Strukturmusters vor dem Projizieren
des ersten Strukturmusters durchgeführt wird, ohne vor der Belichtung
des zweiten Belichtungsfeldes den Maskensubstrathalter in die erste
Position zurückzufahren;
und
- – Entladen
der Maske.
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Die
Aufgabe wird in einem zweiten Aspekt gelöst durch ein Verfahren zur
Durchführung
einer Doppel- oder Mehrfachbelichtung eines Resists für die Übertragung
wenigstens zweier voneinander verschiedener Strukturmuster in genau
eine auf einem Halbleiterwafer angeordnete Schichtebene, umfassend
die Schritte:
- – Bereitstellen einer ersten
Maske, die das erste Strukturmuster umfasst, und einer zweiten Maske,
die das zweite Strukturmuster umfasst;
- – Beladen
genau eines Maskensubstrathalters eines einen Belichtungsschlitz
aufweisenden Wafer-Scanners als Belichtungsapparat mit der ersten
Maske und mit der zweiten Maske;
- – Justieren
des genau einen Maskensubstrathalters, so dass in einer zweiten
Position die zweite Maske in den Strahlengang den Projektionsoptik gelangt,
um einen zweiten Satz von Justierparametern zu bestimmen;
- – Belichten
einer Vielzahl von Belichtungsfeldern auf dem Halbleiterwafer, wobei
für jedes
Belichtungsfeld folgende Schritte ausgeführt werden:
- (a) Bewegen des genau einen Maskensubstrathalters unter Verwendung
des ersten Satzes von Justierparametern in die erste Position in
einer ersten Verfahrrichtung;
- (b) Projizieren des ersten Strukturmusters in den Resist zur
Belichtung eines ersten Belichtungsfeldes auf dem Halbleiterwafer
in einer ersten Scanrichtung;
- (c) Bewegen des genau einen Maskensubstrathalters unter Verwendung
des zweiten Satzes von Justierparametern in die zweite Position
in einer zweiten Verfahrrichtung, die im wesentlich entgegengesetzt
zur ersten Verfahrrichtung orientiert ist; und
- (d) Projizieren des zweiten Strukturmusters in den Resist zur
Belichtung des ersten Belichtungsfeldes auf dem Halbleiterwafer
in einer zweiten Scanrichtung, die im wesentlich entgegengesetzt
zur ersten Scanrichtung orientiert ist, ohne dass zwischen den Projektionsschritten
die erste Maske oder die zweite Maske von dem Maskensubstrathalter
entladen wird, wobei unmittelbar im Anschluss an Schritt (d) die
Belichtung eines zweiten, dem ersten Belichtungsfeld unmittelbar
benachbarten Belichtungsfeldes erfolgt, indem das Projizieren des
zweiten Strukturmusters vor dem Projizieren des ersten Strukturmusters
durchgeführt
wird, ohne vor der Belichtung des zweiten Belichtungsfeldes den
Maskensubstrathalter in die erste Position zurückzufahren; und
- – Entladen
der ersten Maske und der zweiten Maske.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind den untergeordneten Ansprüchen zu entnehmen.
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Es
wird vorgeschlagen, die voneinander verschiedenen Strukturmuster
für die
Doppel- oder Mehrfachbelichtung auf einer oder mehreren Masken anzuordnen,
welche dann bei der Doppelbelichtung auf genau einem gemeinsamen
Maskensubstrathalter, auch Stage genannt, zeitgleich platziert werden. Insbesondere
wird also kein Austausch der jeweiligen Masken mit ihren Strukturmustern
zwischen dem Substrathalter für
die Belichtung und einen weiteren für die Parkposition vorgenommen.
Es entfällt
somit sowohl die Zeit, die für
den Transportweg des jeweiligen Maskenaustausches notwendig ist,
als auch die für
die Justage jeweils benötigte
Zeitdauer.
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Es
sind verschiedene Alternativen vorgesehen, mit welcher der erfindungsgemäße Gedanke realisiert
wird. Einer ersten Alternative zufolge werden die Strukturmuster
auf zwei oder mehr unterschiedlichen Masken gebildet und beim Ladevorgang für die Durchführung einer
Projektion auf einen gemeinsamen Maskensubstrathalter in jeweils
einem dafür
vorgesehenen Aufnahmeplatz gelegt. Die beiden Masken sind dadurch
mechanisch fest miteinander verkoppelt, so daß nur einmalig ein relativer
Versatz zwischen den beiden Masken bestimmt und ein gemeinsamer
Justageprozeß durchgeführt werden muß. Die Belichtung
kann dann einerseits feldweise, d. h. je Belichtungsfeld, mittels
Verfahren des beweglichen Maskensubstrathalters zum Austausch der Masken
durchgeführt
werden. Andererseits kann aber auch nur einmalig die eine Maske
zur Belichtung aller Felder herangezogen werden, wonach ein einmaliges
Verfahren des Maskensubstrathalters erfolgt, so daß anschließend die Belichtung
aller Felder mit der zweiten Maske ermöglicht wird.
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Gerade
die erstgenannte Ausführungsform wird
besonders attraktiv, weil zwischen den beiden Belichtungen wenig
Zeit vergeht, so daß die
lokalen Resistverhältnisse
zu den beiden Belichtungszeitpunkten im wesentlichen identisch sind.
Da das Verfahren des Substrathalters im Vergleich zum Maskenaustausch
per Handhabungsgerät
unter Verwendung des zweiten Maskensubstrathalters in der Park- oder
Ladeposition einen wesentlichen Zeitvorteil bringt, kann ein zwischen
den Masken alternierender Belichtungsmodus mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
bzw. dem erfindungsgemäßen Maskensubstrathalter
mit Vorteil ermöglicht
werden.
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Einer
zweiten Alternative zufolge werden die beiden unterschiedlichen
Strukturmuster auf einer gemeinsamen Maske gebildet. Es ist dann
implizit auch nur ein Maskensubstrathalter erforderlich, welcher
die vorgenannten Vorteile bietet. Die beiden Strukturmuster sind
dabei voneinander beabstandet. Ein opaker Chromsteg kann auf der
Maske Lichteinflüsse
des einen Strukturmusters auf das andere während der Belichtung abschirmen.
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Für jede Belichtung
wird der Maskensubstrathalter gemäß der zweiten Alternative derart
verfahren, daß zuerst
das eine Strukturmuster und anschließend das andere oder weitere
Strukturmuster in den Strahlengang gebracht werden. Zusätzlich kann
bei diesem Verfahrschritt neben dem Maskensubstrathalter auch eine
Blendenmechanik vorgesehen sein, mit welcher nur die den einzelnen
Strukturmustern entsprechende Ausschnitte auf der einen Maske freigegeben
werden. Das Verfahren des Substrathalters und das Verfahren der
Blenden bewirken hier im wesentlichen den gleichen Effekt der ausschnittweisen
Belichtung verschiedener Teile auf der Maske.
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Die
Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer
Zeichnung näher
erläutert
werden. Darin zeigen:
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1 den
Aufbau eines Belichtungsapparates in schematischer Darstellung gemäß dem Stand der
Technik;
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Maskensubstrathalters;
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Maskensubstrathalters;
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4 ein
drittes Ausführungsbeispiel
mit einer erfindungsgemäße Maske
mit zwei Strukturmustern unter Verwendung einer verfahrbaren Blendenmechanik.
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Allen
Ausführungsbeispielen
ist gemein, daß genau
ein Maskensubstrathalter für
mehrere, über die
Doppelbelichtung miteinander korrespondierende Strukturmuster 51, 52 vorgesehen
ist, d. h. sie zeitgleich aufnehmen kann.
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2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Dargestellt ist der Fall, daß ein erstes
Strukturmuster 51 auf einer ersten Maske 4 und
ein zweites Strukturmuster 52 auf einer zweiten Maske 6 angeordnet
sind. Das Strukturmuster 51 weist beispielsweise den einzelnen
Chips zugeordnete Felder von Wortleitungsstrukturen auf, während das
Strukturmuster 52 die den gleichen Chips zugeordneten Peripheriebereiche
der entsprechenden Speicherzellenfelder aufweist.
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Unter
einem Strukturmuster ist in diesem Dokument auch eine Anhäufung von
unterschiedlichen Schaltungen dienenden Einzelebenen zu verstehen. In
den 2 und 3 sind in schematischer Darstellung
Anordnungen von 2 × 4
Speicherchips angedeutet. Die Wortleitungsstrukturen von 8 Speicherzellenfeldern
bilden also ein erstes Strukturmuster 51 und die Per pheriebereiche
von 8 Speicherzellenfeldern bilden demnach ein zweites Strukturmuster 52.
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Die
beiden Masken 4, 6 werden von dem in 1 gezeigten
Transportsystem 20 den Maskentransportbehältern 10 oder 12 bzw.
der internen Maskenbibliothek 14 entnommen und beispielsweise zum
Lesen jeweils des Barcodes den Barcodeleser 16 sowie dem
Pedicleprüfgerät 18 zugeführt. Treten hier
keine Beanstandungen auf, so wird nun – im Unterschied zu 1 – zunächst die
erste Maske 4 und dann die zweite Maske 6 über ein
Handhabungsgerät 40 unmittelbar
dem in 2 gezeigten Maskensubstrathalter 31 zugeführt. Die
beiden Masken werden dort jeweils in die Aufnahmeplätze 81, 82 abgelegt.
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Es
findet nun die übliche
Ausrichtung der ersten Maske 4 statt. Dazu werden 16 Justageparameter
bestimmt und abgespeichert. Für
die Justage werden auf der ersten Maske 4 eingerichtete,
sogenannte Alignmentmarken (Justagemarken) vermessen und die Substrathalterposition
entsprechend den Meßergebnissen
angepaßt.
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Anschließend wird
die auf dem gleichen Maskensubstrathalter 31 in dem zweiten
Aufnahmeplatz 82 positionierte zweite Maske 6 in
den Strahlengang gefahren und einer Justagemessung unterzogen. Hier
werden weitere Parameter berechnet, die den tatsächlichen Offset der Lageposition
der zweiten Maske 6 gegenüber einer idealen Lageposition, die
dem zweiten Aufnahmeplatz 82 gegenüber dem ersten Aufnahmeplatz 81 entspricht,
ermittelt. Auch diese Parameter werden abgespeichert und können schnell
wiedergeladen werden, sobald der Maskensubstrathalter 31 zur
Durchführung
der Zweitbelichtung die zweite Maske 6 in den Strahlengang
fährt.
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Nach
Durchführung
des gleichfalls notwendigen Waferalignments, welches in der Literatur
hinlänglich
bekannt ist, folgt nun die Belichtungssequenz. Zwei Alternativen
sind möglich:
Nach dem einmaligen Alignment der beiden Masken 4, 6 werden
für einen
ersten Wafer in allen Belichtungsfeldern zunächst das erste Strukturmuster 51 von
der ersten Maske 4 übertragen.
Anschließend
folgt das zweite Strukturmuster 52 von der zweiten Maske,
wobei bei dem einmaligen Wechsel je Halbleiterwafer der Maskensubstrathalter 31 zu
verfahren ist. Eine erneute Justage ist bei diesem Wechsel nicht
notwendig, da der Maskensubstrathalter justiert wurde und die beiden
Masken zwischenzeitlich auch nicht entladen wurden.
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Nach
Durchführung
der Zweitbelichtung mit dem zweiten Strukturmuster 52 findet
ein Austausch des ersten mit einem zweiten Wafer statt. Auf ein Rückfahren
der Position des Maskensubstrathalters zur Belichtung mit dem ersten
Strukturmuster 51 kann nicht verzichtet werden, da die
Reihenfolge der Belichtungen unerheblich ist. Es wird hier also
sogar noch ein weiterer Verfahrweg eingespart.
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In
dem vorliegenden Beispiel wird ein Waferscanner verwendet. Dabei
fährt der
Maskensubstrathalter 31 mit der ersten und zweiten Maske 4, 6 zusammen
mit dem Wafersubstrathalter und dem Wafer an einem Schlitz 60 vorbei.
Die Bewegung ist in 2 durch eine Scanrichtung 61 angedeutet.
Es kann weitere Zeit eingespart werden, wenn nach Durchführen der
Scanbewegung 61 und Verfahren 71 des Maskensubstrathalters 31 der
Schlitz 60 nicht in die Ursprungsposition zurückgefahren
wird, sondern vielmehr ein entgegengesetzte Scanrichtung 62 verwendet
wird, um die zweite Maske 6 mit dem zweiten Strukturmuster 52 an
den Schlitz 60 vorbeizufahren. Die Ursprungsposition wird
wieder erreicht, wenn der Maskensubstrathalter 31 mit einer
Verfahrbewegung 72 wieder die erste Maske 4 mit
dem ersten Strukturmuster 51 in den Strahlengang fährt.
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Wird
dieser letztbeschriebene Verfahrmodus für die Scanrichtung 61, 62 des
Schlitzes 60 und die Verfahrrichtung 71, 72 des
Maskensubstrathalters 31 für jedes einzelne Belichtungsfeld 160 auf
dem Wafer angewendet, so ergibt sich eine besonders vorteilhafte
zweite Alternative. Auch hier ist nur eine einmalige Justage notwendig,
so daß die
Zeitersparnis zusammen mit der Ersparnis des herkömmlicherweise notwendigen
Tarnsportweges in den ständigen Wechsel
des Maskensubstrathalters 31 mit einem nur noch geringen
Zeitmehraufwand umgesetzt werden kann. Die Folge ist, daß Erst-
und Zweitbelichtung unmittelbar aufeinanderfolgen und dadurch die Unterschiede
aufgrund einer sich ständig ändernden Resisteigenschaft
vor den späteren
Ausheiz- oder Entwicklungsprozessen reduziert werden.
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Hier werden das erste Strukturmuster 51 und
das zweite Strukturmuster 52 gemeinsam auf einer Maske 4' angeordnet.
Die beiden Muster werden durch einen Chromsteg 55 voneinander
getrennt. Das Maskenformat, d. h. der Maskenblank bzw. -rohling
entspricht genau dem doppelten Format herkömmlicher Masken. Der Maskensubstrathalter
besitzt nur einen Aufnahmeplatz 83, welcher nun aber gerade
Masken in dem genannten doppelten Format aufnehmen kann.
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Der
entsprechende Belichtungsapparat 1 unterliegt keinen Änderungen,
insbesondere nicht bezüglich
des Schlitzes 60, des Linsensystems 6 oder der
Substrathalterung 9. Auch in diesem Ausführungsbeispiel
werden die Scanrichtungen 60, 61 und die Verfahrrichtungen 71, 72 mit
Vorteil ausgeführt. Ein
besonderer Vorteil ergibt sich dadurch, daß ein Offset zwischen den beiden
Maskenstrukturen 51, 52 aufgrund der festen Anordnung
auf einem gemeinsamen Rohling nicht vorliegen kann. Für die Justage
ist damit auch nur die Bestimmung und Speicherung von 12 Parametern
anstatt gemäß dem obigen
ersten Beispiel 16 Parametern notwendig.
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Für die beiden
Belichtungsmodi gemäß 2 ist
auch in diesem Ausführungsbeispiel
lediglich ein Alignmentprozeß notwendig.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Der hier vorgesehene Maskensubstrathalter 33 hat
die gleichen Dimensionen und Funktionen wie der in 1 gezeigte
herkömmliche
Maskensubstrathalter 30. Die in dem einzigen Aufnahmeplatz 84 eingelegte
Maske 4'' besitzt dementsprechend
standardisierte Ausdehnungen. Allerdings sind auf dieser Maske 4'' sowohl das erste Strukturmuster 51 als
auch das zweite Strukturmuster 52 vorgesehen. Die beiden
Strukturmuster 51, 52 sind auch hier durch einen
Chromsteg 55 voneinander getrennt. Der Chromsteg 55 hat
beispielsweise eine Breite von wenigstens 2 mm.
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Die
Strukturmuster 51, 52 nehmen jeweils 2 × 6 Chips
auf. Die Felder haben beispielsweise eine Länge von 23.112 μm × 14.864 μm. Bei einer
herkömmlichen
Doppelbelichtung wären
2 Masken 4, 6 zu verwenden, die jeweils Strukturmuster
mit 4 × 3 Chips
aufnehmen und eine Länge
von 23.112 μm × 29.728 μm besitzen.
Die beispielhafte Maske 4'' entspricht
einem Vierfach-Reticle.
Für jedes
der Strukturmuster 51, 52 sind Barcodes BC1, BC2
auf der Maske vorgesehen, die das entsprechende Strukturmuster in
dem Barcodeleser 16 identifiziert. Wird im Barcodeleser 16 die
Kombination der beiden Barcodes BC1, BC2 erkannt, so kann automatisch
in den im folgenden zu beschreibenden Belichtungsmodus für die Doppelbelichtung
umgeschaltet werden.
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Dazu
wird nicht notwendigerweise allein der Maskensubstrathalter 33 verfahren,
sondern es können
vielmehr auch die im allgemeinen in Belichtungsapparaten 1 vorhandenen
Blendenmechanismen zusätzlich
genutzt werden. Dazu wird beispielsweise eine Blendenöffnung 91 eingestellt,
welche eine Ausdehnung entsprechend den Vorgaben des Strukturmusters 51 oder
des Strukturmusters 52 entspricht. Idealerweise sind daher
die Strukturmuster 51, 52 in gleichen Dimensionen
auf der Maske 4'' ausgebildet. Es
ist aber auch denkbar, die Blendenöffnung 91 dynamisch
(on the fly) während
des Wechsels von einem Strukturmuster 51 auf das andere
Strukturmuster 52 zu verän dern, soweit die Muster 51, 52 verschiedene
Dimensionen besitzen. Bei einer Doppelbelichtung, bei der Strukturen
aufeinander zu belichten sind, wird dieser Fall jedoch eher selten
sein.
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Zur
Durchführung
der Belichtung wird die Öffnung 91 über die
Blendenmechanismen gegenüber
der Maske 4'' in einer Blendenverfahrrichtung 95 bewegt.
Es ist darauf zu achten, daß zum
Zwecke der Doppelbelichtung, d. h. Strukturen werden nicht neben-
sondern übereinander
belichtet, die Positionierung des Maskensubstrathalters 33 gegenüber dem Wafersubstrathalter 9 angepaßt wird.
Dies kann durch die Blendenöffnung 91 allein
nicht bewerkstelligt werden. Der Maskensubstrathalter 33 muß also gegenüber dem
Wafersubstrathalter 9 bewegt werden. Dies ist in 4 durch
die Verfahrrichtung 73 angedeutet.
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Kennzeichnend
ist, daß zum
Zwecke der Doppelbelichtung in allen genannten Fällen die Belichtungseinstellungen
des Belichtungsapparates 1 während des kurzen Wechsels zwischen
den Strukturmustern 51, 52 im Strahlengang gemäß den Anforderungen
der einzelnen Muster 51, 52 an den Vorteil angepaßt werden
können.
Eine Änderung
kann etwa die Umstellung von annularer Beleuchtung auf Dipol- oder
Quadrupolbeleuchtung beinhalten. Auch im letztgenannten Beispiel
entfällt
das Bestimmen, Speichern und erneute Laden des jeweils 13. bis 16. Justageparameters.
Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, daß herkömmliche Maskendimensionen eingesetzt
werden können,
so daß nur
unwesentliche Änderungen
an den bestehenden Parks von Belichtungsgeräten notwendig sein werden.
Auch die entsprechenden Blendeneinstellung zur Verkleinerung der Öffnung 91 stehen
mit den derzeitigen Geräten bereits
zur Verfügung.
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- 1
- Belichtungsapparat
- 4
- erste
Maske
- 5
- Strahlungsquelle
- 6
- zweite
Maske
- 7
- Projektionsoptik,
Linsensystem
- 8
- Wafer
- 9
- Wafersubstrathalter
- 10,
12
- Maskentransportbehälter
- 14
- Maskenbibliothek
- 16
- Barcodelesegerät
- 18
- Prüfgerät für Pellicle-Teilchenkontamination
- 20
- Transportsystem
- 22
- Transportweg
- 30–33
- Maskensubstrathalter
für Belichtung
- 34
- Maskensubstrathalter
für Park-
oder Ladeposition
- 40,
42
- Handhabungsgeräte
- 51
- erstes
Strukturmuster
- 52
- zweites
Strukturmuster
- 55
- opaker
Chromsteg
- 60
- Schlitz
für Waferscanner
- 61,
62
- Scanrichtungen
- 71–73
- Verfahrrichtungen
für Maskensubstrathalter
- 81–84
- Aufnahmeplätze für Masken
- 91
- Blendenmechanik
- 95
- Bewegungsrichtung
für Blendenmechanik
- BC1,
BC2
- Barcodes