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Die Erfindung betrifft eine Lithografieeinrichtung zur Herstellung einer Struktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Lithografie findet vorzugsweise zur Herstellung von zweidimensionalen oder dreidimensionalen Mikrostrukturen oder Mikro-Optiken Verwendung, beispielsweise in der Halbleitertechnik oder in der Photonik.
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Dabei ist das von der Belichtungseinrichtung vorgegebene Schreibfeld oftmals kleiner, als die insgesamt zu erzielende Struktur. Um eine ausgedehnte Struktur herzustellen, wird daher die gesamte Struktur in Teilstrukturen zerlegt, welche nacheinander geschrieben werden. Hierzu wird die relative Lage des Schreibfeldes auf der Substratoberfläche schrittweise verändert und jeweils in einer Position des Schreibfeldes eine Teilstruktur geschrieben.
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Die verschiedenen Teilstrukturen müssen daher präzise positioniert und relativ zueinander ausgerichtet aneinander gesetzt werden.
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Hierzu ist es einerseits bekannt, das Substrat und/oder die Belichtungseinrichtung auf hochgenau in zwei Dimensionen verlagerbaren Arbeitstischen anzuordnen. Solche hochpräzisen Tische können beispielsweise mittels interferrometrischer Messeinrichtungen überwacht und geregelt werden. Derartige Einrichtungen sind jedoch technisch aufwändig und erfordern oftmals eine genaue Kontrolle und Konstanthaltung der Betriebsumgebungsbedingungen, was dieses Vorgehen kostenaufwändig machen kann.
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Bekannt ist es außerdem, die Positionierung des Schreibfeldes zum Schreiben der jeweiligen Teilstrukturen anhand von Referenzstrukturen zu prüfen und ggf. die Positionierung bei Abweichung zu korrigieren. Beispielsweise ist in der
DE 10 2006 036 172 A1 beschrieben, die Verlagerung des Schreibfeldes anhand einer mit dem Arbeitstisch für das Substrat gekoppelten Justagestruktur zu kalibrieren. Die Justagestruktur ist hierbei separat von dem zu bearbeitenden Substrat vorgesehen, d.h. sie wird nicht auf dem Substrat selbst erzeugt.
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Im Stand der Technik ist auch bekannt, die eigentliche Herstellung einer Strukturierung mit speziell vorbereiteten Substraten durchzuführen, auf welchen bereits eine ausgedehnte Referenzstruktur definiert ist. Eine derartige Referenzstruktur bleibt jedoch auf dem Substrat dauerhaft erhalten und besteht oftmals aus einem anderen Material als die zu erzielende Strukturierung. Insofern kann hier die Referenzstruktur störend wirken. Ferner ist Ausgestaltung und Form der Referenzstruktur unveränderlich, so dass keine Anpassung an die zu fertigende Struktur möglich ist. Da die Referenzstruktur in einem separaten Vorbereitungsschritt erzeugt wird, werden außerdem Bearbeitungszeiten verlängert und die Verfahren insgesamt aufwändiger. Grundsätzlich können zur Ausrichtung und Positionierung eines Substrats auch dessen ohnehin vorhandene Oberflächeneigenschaften oder Oberflächenstrukturen ausgenutzt werden, die z.B. mittels Mikroskopie detektiert werden oder bekannt sind („correlation stitching").
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf technisch möglichst einfache Weise bei der genannten Herstellung von ausgedehnten Strukturen aus Teilstrukturen eine präzise Positionierung und Anpassung der verschiedenen Teilstrukturen aneinander zu gewährleisten, bei im Vergleich zum Stand der Technik geringen Anforderungen an die Kontrolle der Umgebungsbedingungen, und dabei eine hohe Flexibilität bei der Ausgestaltung der Strukturierung zu erhalten.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung betrifft die Herstellung einer Struktur in einem Lithografiematerial, z.B. in einem eine Substratoberfläche (z.B. Oberfläche eines Wafers) beschichtenden Lithografiematerial. Die Struktur kann sich im Wesentlichen ein- oder zweidimensional in einer Ebene erstrecken. Die Struktur kann jedoch auch ein dreidimensionales Objekt sein. Die Struktur wird mittels wenigstens eines Schreibstrahls (z.B. Laserstrahl oder Elektronenstrahl) einer Belichtungseinrichtung in dem Lithografiematerial durch lokales Bestrahlen dadurch geschrieben, dass sequentiell eine Mehrzahl von Teilstrukturen geschrieben werden. Zum Schreiben der Teilstrukturen wird sequentiell in aufeinanderfolgenden Positionierungsschritten ein Schreibfeld der Belichtungseinrichtung in dem Lithografiematerial (z.B. in Bezug auf die Substratoberfläche) verlagert und positioniert. Die Verlagerung und Positionierung des Schreibfeldes kann grundsätzlich in allen Raumrichtungen erfolgen, z.B. parallel zu einer Substratoberfläche oder senkrecht dazu. In dem jeweils positionierten Schreibfeld wird dann eine Teilstruktur geschrieben, und danach das Schreibfeld ggf. weiter verlagert. Zur Positionierung des Schreibfeldes für eine jeweilige Teilstruktur wird eine Referenzstruktur mittels einer bildgebenden Messeinrichtung detektiert.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in jedem Positionierungsschritt, d.h. wenn das Schreibfeld verlagert und positioniert ist, vor oder während oder nach dem Schreiben der jeweiligen Teilstruktur wenigstens ein dieser Teilstruktur zugeordnetes Referenzstrukturelement (welches zu der genannten Referenzstruktur beiträgt) mit dem Schreibstrahl in dem Lithografiematerial erzeugt wird. Das geschriebene Referenzstrukturelement wird dann nach Verlagerung des Schreibfeldes zum Schreiben einer weiteren Teilstruktur mittels der bildgebenden Messeinrichtung detektiert. Insbesondere wird das Referenzstrukturelement innerhalb des Schreibfeldes detektiert. Denkbar ist jedoch auch eine Detektion außerhalb des Schreibfeldes.
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Die Erfindung kann insbesondere als maskenfreie Lithografie ausgestaltet sein. Hierbei wird keine großflächige Maske verwendet, sondern die Struktur wird maskenfrei durch präzise Strahlführung geschrieben. Daher können flexibel anpassbare Strukturen ohne aufwändige Umkonfigurationen der Einrichtungen geschrieben werden.
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Um ausgedehnte Strukturen zu erzeugen, wird die Gesamtstruktur z.B. softwaretechnisch in Teilstrukturen zerlegt, die z.B. flächig nebeneinander liegen oder auch schichtartig übereinander liegen können. Die Teilstrukturen werden sequentiell in dem schrittweise (insbesondere relativ zur Substratoberfläche) verlagerten Schreibfeld geschrieben. Das zugeordnete Referenzstrukturelement wird in demselben Schreibfeld, d.h. vor, während oder nach dem Schreiben der jeweiligen Teilstruktur geschrieben. Für die folgende Teilstruktur wird das Schreibfeld anhand dieses oder eines früher geschriebenen Referenzstrukturelements positioniert oder konfiguriert. Beim Schreiben der folgenden Teilstruktur wird bei Bedarf wiederum ein zugeordnetes Referenzstrukturelement geschrieben und das Verfahren entsprechend fortgesetzt. Insofern wird die gesamte Referenzstruktur zur Ausrichtung der verschiedenen Teilstrukturen jeweils in situ schrittweise aus den Referenzstrukturelementen aufgebaut. Ein Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass auch übereinander liegende und allgemein in drei Dimensionen zueinander versetzte Teilstrukturen zuverlässig relativ zueinander ausgerichtet werden können. Dies ist z.B. bei der Verwendung von Substraten mit vordefinierten Markern nicht ohne weiteres möglich.
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Die geschriebenen Referenzstrukturelemente ermöglichen eine Feld-zu-Feld-Ausrichtung in zuverlässiger Weise. Beim Erkennen der Referenzstruktur in dem Schreibfeld, nachdem dieses verlagert wurde, erscheint das jeweilige Referenzstrukturelement im Koordinatensystem des Schreibfeldes selbst. Dies erlaubt eine Korrektur der in dem Schreibfeld zu erzeugenden Teilstruktur, z.B. durch Koordinatentransformation, Skalierung, Verschiebung, Umreferenzierung der Koordinatensysteme oder Ähnliches. Diese Korrektur erfolgt immer in dem jeweiligen Schreibschritt, d.h. in situ. Es ist daher keine präzise Kalibrierung verschiedener Bauteile der Lithografieeinrichtungen zueinander (z.B. eine Justagestruktur relativ zu einem Arbeitstisch) erforderlich.
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Grundsätzlich ist das Schreibfeld durch die technischen Gegebenheiten der Belichtungseinrichtung vorgegeben und umfasst insbesondere denjenigen Bereich auf der Substratoberfläche, in welchen der Schreibstrahl mit der erforderlichen Präzision gelenkt werden kann.
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Als Schreibstrahl kann z.B. ein Laserstrahl Verwendung finden, z.B. in einer als Laserlithograf ausgebildeten Belichtungseinrichtung. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch unabhängig von der gewählten Technik zur Strukturierung des Lithografiematerials. Denkbar ist z.B. die Verwendung eines Elektronenstrahls, z.B. in einem Elektronenstrahllithografen.
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Als Lithografiematerial werden im vorliegenden Zusammenhang grundsätzlich solche Substanzen bezeichnet, die ihre Materialeigenschaften, insbesondere Löslichkeit in einem Entwicklermedium, aufgrund der Bestrahlung mit dem Schreibstrahl ändern. Beispiele sind Lithografielacke, welche z.B. polymerbasiert sind. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung von Glas oder glasartigen Lithoprafiematerialen, welche durch den Schreibstrahl wie beschrieben ihre Eigenschaften ändern. In der optischen Lithografie finden beispielsweise Fotolacke Verwendung. Je nach Art der durch den Schreibstrahl induzierten Veränderungen können Lithografielacke in sogenannte Negativlacke (bei welchen durch Bestrahlung die Löslichkeit in einem Entwicklermedium gesenkt wird) oder in sogenannte Positivlacke (bei denen durch die Bestrahlung die Löslichkeit in einem Entwicklermedium erhöht wird) unterschieden werden. Negativlacke weisen oftmals Monomere auf, welche mittels des Schreibstrahls durch induzierte Polymerisation zu einem Polymer quer vernetzt werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass ein solches Lithografiematerial verwendet wird bzw. die Substratoberfläche mit einem derartigen Lithografiematerial beschichtet wird, welches durch die lokale Bestrahlung mit dem Schreibstrahl lokal eine seiner optischen Eigenschaften, insbesondere seinen Brechungsindex, ändert. Das Referenzstrukturelement kann dann anhand der lokal geänderten optischen Eigenschaft erkannt werden. Beispielsweise erscheint ein durch lokale Brechungsindexänderung definiertes Referenzstrukturelement in einem optischen Bild (z.B. Auflicht, Durchlicht oder Streulicht) als erkennbare Struktur.
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Zur weiteren Ausgestaltung wird nach Verlagerung des Schreibfeldes die Position und/oder die Form eines vorher definierten Referenzstrukturelements detektiert und daraufhin die Positionierung des Schreibfeldes und/oder die Konfiguration der in dem Schreibfeld zu schreibenden Teilstruktur in Abhängigkeit der erkannten Position und/oder Form des Referenzstrukturelements korrigiert. Ein Vorteil der Erfindung besteht somit darin, dass eine technisch aufwändige Anordnung (z.B. ein interferometrisches Messsystem) zur hochpräzisen Positionierung des Schreibfeldes nicht zwingend erforderlich ist. Anhand der in-situ-Erkennung des Referenzstrukturelements kann die jeweilige Teilstruktur entsprechend umgeformt bzw. korrigiert werden und so Positionierungsfehler ausgeglichen werden.
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Denkbar ist, dass in Abhängigkeit der detektierten Position und/oder Form des Referenzstrukturelementes die Verlagerung des Schreibfeldes geändert wird und/oder das Teilmuster angepasst wird. Zu dieser Korrektur können grundsätzlich bekannte Verfahren angewendet werden. Insbesondere wird nach der Verlagerung des Schreibfeldes eine Soll-Position und/oder eine Soll-Konfiguration für das Referenzstrukturelement ermittelt (z.B. softwaretechnisch) und die Soll-Position und/oder Soll-Konfiguration (z.B. Kontur, Form) mit einer Ist-Position und/oder einer Ist-Konfiguration des detektierten Referenzstrukturelements verglichen, und daraus eine Positionsabweichung und/oder eine Konfigurationsabweichung ermittelt. In Abhängigkeit der Positionsabweichung und/oder Konfigurationsabweichung wird dann vorzugsweise eine Korrektur der Positionierung und/oder eine Transformation der zu schreibenden Teilstruktur derart durchgeführt, dass die Abweichung minimiert wird. Denkbar ist z.B., dass die Teilstruktur (insbesondere softwaretechnisch) derart transformiert wird, dass die Teilstruktur in der gewünschten Konfiguration relativ zu dem erkannten Referenzstrukturelement vorliegt. Mögliche Transformationen der Teilstruktur sind beispielsweise eine Skalierung, eine Koordinatentransformation, Stauchung, Streckung, Drehung usw.
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Zur weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Schreibstrahl zur Erzeugung der Referenzstrukturelemente im zeitlichen Mittel eine geringere Intensität aufweist, als zum Schreiben der Teilstrukturen. Insbesondere ist die Intensität zum Erzeugen der Referenzstrukturelemente derart gewählt, dass durch die Bestrahlung zwar eine Änderung einer optischen Eigenschaft des Lithografiematerials hervorgerufen wird, jedoch das Lithografiematerial nicht dauerhaft derart chemisch verändert wird, dass in späteren Entwicklungsschritten eine Materialstrukturierung erfolgt. Beispielsweise kann bei einem Negativlack die Intensität so gering gewählt sein, dass keine ausreichende Vernetzung zu polymeren Strukturen erfolgt und daher die Referenzstrukturelemente bei einer späteren Entwicklung von dem Entwicklermedium entfernt werden. Die Referenzstrukturelemente bleiben daher nicht als störende Strukturen erhalten.
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Grundsätzlich können die Teilstrukturen unmittelbar aneinander angrenzend positioniert, ausgerichtet und geschrieben werden. Da die Referenzstrukturelemente jedoch bedarfsgerecht positioniert werden können, und in verschiedenen Schreibschritten auch verschieden ausgestaltet sein können, lassen sich die Teilstrukturen auch beabstandet voneinander erzeugen.
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Das Erfindung ist grundsätzlich nicht auf die Erzeugung zusammenhängender Muster eingeschränkt. Denkbar ist beispielsweise, dass die verschiedenen geschriebenen Teilstrukturen nicht aneinander angrenzend, sondern voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Referenzstrukturelemente derart erzeugt werden, dass sie zwischen verschiedenen Teilstrukturen liegen.
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Ein beim Schreiben einer bestimmten Teilstruktur erzeugtes Referenzstrukturelement kann auch derart angeordnet und ausgebildet sein, dass es innerhalb einer weiteren Teilstruktur liegt, welche beispielsweise in einem späteren Schritt geschrieben wird. Denkbar ist auch, dass das Referenzstrukturelement in die Teilstruktur integriert ist. Insbesondere werden die erzeugten Referenzstrukturelemente mit den nacheinander geschriebenen Teilstrukturelementen überschrieben. Denkbar ist jedoch auch, dass die erzeugte Struktur mechanisch oder chemisch von dem verwendeten Substrat abgelöst wird, jedoch die nicht in der Struktur integrierten Referenzstrukturelemente auf dem Substrat verbleiben.
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Grundsätzlich kann nach dem Schreiben der Struktur ein Entwicklungsverfahren zur Verfestigung der Struktur in dem Lithografiematerial durchgeführt werden. Die Erfindung ermöglicht es, die Referenzstrukturelemente derart auszugestalten, dass sie bei dem Entwicklungsverfahren entfernt werden. Hierzu können beispielsweise die Referenzstrukturelemente wie erläutert mit geringerer Intensität geschrieben werden, so dass die Referenzstrukturelemente – anders als die Teilstrukturen – von dem Entwickler weggewaschen werden. Denkbar ist jedoch auch, dass die Referenzstrukturelemente nicht mit der übrigen Struktur verbunden sind und daher in einem Entwicklungsbad weggespült werden können.
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Die Verlagerung und Positionierung des Schreibfeldes erfolgt insbesondere mit einer Positionierungseinrichtung. Diese kann je nach Bedarf an dem Substrat oder an der Belichtungseinrichtung angreifen. Beispielsweise kann die Positionierungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass das Substrat z.B. auf einem in einer Ebene verstellbaren Arbeitstisch gegenüber der ortsfesten Belichtungseinrichtung verschoben werden kann. Andererseits kann die Belichtungseinrichtung an einer verstellbaren Halteeinrichtung relativ zu dem ortsfesten Substrat verschoben werden. Denkbar ist auch eine Kombination beider Möglichkeiten der Relativbewegung. Grundsätzlich ist es nicht erforderlich, dass die Positionierungseinrichtung hochpräzise ausgestaltet ist. In der Praxis kann dann beispielsweise eine Fehlertoleranz von > 1 µm für die Zwecke der Mikroelektronik oder Photonik ausreichend sein. Ohne das erfindungsgemäße Vorgehen würde eine solche Genauigkeit zu erheblichen Störstellen bei der Aneinanderreihung der Teilstrukturen führen. Aufgrund der erfindungsgemäßen in-situ-Erkennung der Referenzstrukturelemente in dem jeweils verschobenen Schreibfeld und die daraufhin mögliche Kalibrierung der nächsten Teilstruktur kann jedoch die Genauigkeit der Strukturierung auf den Bereich der erzielbaren und erkennbaren Strukturgröße für die Referenzstruktur verbessert werden. In der Praxis lassen sich so Fehlertoleranzen von < 100 nm realisieren.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass vor dem Schreiben einer Teilstruktur und/oder vor dem Schreiben eines Referenzstrukturelements, oder nach dem Verlagern des Schreibfeldes vor den Schreibvorgängen, in dem Schreibfeld oder auch außerhalb des Schreibfeldes eine Bildaufzeichnung mittels der bildgebenden Messeinrichtung erfolgt. Vorzugsweise wird danach zur Erkennung des Referenzstrukturelements ein Bildauswerteverfahren durchgeführt. Hierzu kann das von der bildgebenden Messeinrichtung aufgenommene Bild einer Bildauswerteeinrichtung übergeben werden. Diese kann beispielsweise softwaretechnisch z.B. in grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannten Bildauswerteverfahren die Position und Form bzw. Konfiguration der Referenzstrukturelemente bestimmen.
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Die bildgebende Messeinrichtung kann beispielsweise ein Scan-System sein, welches als Scanstrahl den Schreibstrahl der Belichtungseinrichtung selbst nutzt. Der Schreibstrahl tastet das Schreibfeld vorzugsweise mit einer niedrigen Scan-Intensität ab, welche vorzugsweise so niedrig gewählt ist, dass weder ein Referenzstrukturelement erzeugt wird, noch eine Strukturierung in dem Lithografiematerial definiert wird. Zur Bildgebung kann dann die rückgestreute, reflektierte, transmittierte oder durch Fluoreszenz erzeugte Strahlung mittels einer Messoptik detektiert werden. Die Messoptik ist vorzugsweise konfokal zu der den Schreibstrahl erzeugenden Einrichtung (z.B. einer Strahlführungsoptik) ausgebildet. Diese Abtastung des Schreibfeldes mit dem Schreibstrahl selbst hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen bildgebenden Einrichtungen erforderlich sind. Außerdem werden die Referenzstrukturelemente unmittelbar in dem Referenzsystem des Schreibstrahls selbst abgebildet und ermöglichen so eine unmittelbare Kalibrierung.
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Denkbar ist jedoch auch, dass zur Detektion der Referenzstruktur eine Messkamera vorgesehen ist, welche ein das Schreibfeld umfassendes Sichtfeld aufnimmt. Dies ermöglicht eine in-situ-Überwachung, insbesondere auch während des Schreibvorgangs. Die Kamera kann insbesondere fest in Bezug auf das Schreibfeld der Belichtungseinrichtung kalibriert sein. Diese Kalibrierung kann bereits herstellungsseitig erfolgen. Ausgestaltungen mittels einer Messkamera können den Vorteil bringen, dass eine schnellere Bilderkennung möglich ist, als mittels Scan-Systemen. Es ist auch eine Kombination von Scan-Systemen und Messkamera möglich. Hierbei kann z.B. die Messkamera das gesamte Schreibfeld aufnehmen und der Schreibstrahl nur einen Ausschnitt, in welchem z.B. ein Referenzstrukturelement erkannt wurde, abtasten.
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Da die Referenzstruktur nicht mit einer festen Maske, sondern während des Verfahrens mit dem Schreibstrahl selbst geschrieben werden, besteht grundsätzlich Freiheit in der Ausgestaltung der Referenzstrukturelemente. Die jeweiligen Referenzstrukturelemente weisen vorzugsweise eine Ausgestaltung und Anordnung auf, welche an die Positionierung des Schreibfeldes für die folgende Struktur angepasst ist. Beispielsweise können verschiedene Referenzstrukturelemente für verschiedene Teilstrukturen unterschiedlich voneinander ausgebildet sein. Dies erlaubt ein bedarfsgerechtes Design. Beispielsweise kann ein Referenzstrukturelement je nach konkreter Ausgestaltung der folgenden Teilstruktur in einem solchen Bereich angeordnet sein, welcher für die folgende Teilstruktur nicht störend ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass mit dem Schreibstrahl ein lokales Bestrahlen in einem insbesondere in drei Dimensionen weitgehend konzentrierten Fokusbereich erfolgt, wobei dieser Fokusbereich vorzugsweise einerseits in einer Ebene des Schreibfeldes, und andererseits in einer Höhenrichtung senkrecht zur Ebene des Schreibfeldes verlagerbar ist. Dies ermöglicht es, dreidimensionale Strukturierungen herzustellen. Dabei kann insbesondere das Prinzip der nichtlinearen Lithografie verwendet werden, welche im Allgemeinen eine nichtlineare Antwort des Lithografiematerials auf die Anregung mit dem Schreibstrahl ausnutzt. Insbesondere kann der Vorgang der Zwei-Photonen-Absorption oder Multi-Photonen-Absorption für die Belichtung des Lithografiematerials ausgenutzt werden. Hierbei ist die Wellenlänge des Schreibstrahles so groß gewählt (und damit die Photonenenergie so niedrig gewählt), dass die für die Materialstrukturierung erforderliche chemische Reaktion (z.B. Polymerisation) durch gleichzeitige Absorption zweier oder mehrerer Photonen hervorgerufen wird. Die Wahrscheinlichkeit für einen solchen Prozess ist aufgrund grundsätzlicher Überlegungen in dem Fokusbereich aufgrund der erhöhten Intensität deutlich erhöht. Insgesamt können so einerseits dreidimensionale Strukturen erzeugt werden, andererseits können die Referenzstrukturelemente derart positioniert werden, dass sie nicht mit der zu erzielenden Struktur materialverbunden sind. Bei dem späteren Entwicklungsverfahren werden solche Referenzstrukturelemente dann entfernt und verbleiben nicht in der Struktur.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur weiter erläutert.
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Die 1 zeigt schematisch verschiedene Situationen bei der Herstellung einer ausgedehnten Struktur auf der Oberfläche eines Substrats, beispielsweise eines Halbleiter-Wafers. Hierzu ist die Oberfläche des Substrates mit einem nicht dargestellten Lithografiematerial beschichtet, insbesondere mit einem Lithigrafielack. Das Lithografiematerial kann auf das Substrat in einem Spinning-Vorgang aufgebracht sein. Denkbar sind jedoch auch Verfahren, bei welchen kein Auf-Spinnen des Lithografiematerials erfolgt, sondern das Lithografiematerial beispielsweise als viskoses Medium auf der Substratoberfläche aufsteht.
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Zur Herstellung der Struktur wird diese, wie eingangs beschrieben, in eine Mehrzahl von Teilstrukturen zerlegt, welche in der 1 mit dem Bezugszeichen 10 versehen sind. Die Teilstrukturen 10 werden nacheinander mittels eines Schreibstrahls einer nicht näher dargestellten Belichtungseinrichtung (z.B. Laserlithografie-System) in dem Lithografiematerial erzeugt und insofern auf der Substratoberfläche definiert. Der Schreibstrahl der Belichtungseinrichtung ist dabei innerhalb eines Schreibfeldes 12 mit der für die Zwecke der Strukturierung erforderlichen Präzision steuerbar.
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In der Teilfigur a.) ist eine beispielhaft gewählte Ausgangssituation dargestellt. Das Schreibfeld 12 ist an einer gewünschten Position angeordnet. Durch kontrollierte Führung des Schreibstrahls wird eine erste Teilstruktur 10 in dem Lithografiematerial definiert.
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Um die gewünschte Gesamtstruktur zu erzeugen, muss die folgende Teilstruktur in genau definierter Lage relativ zu der geschriebenen Teilstruktur erzeugt werden. Beispielhaft sei hier eine Gesamtstruktur betrachtet, bei welcher die folgende Teilstruktur unmittelbar an die bereits geschriebene Teilstruktur angrenzend definiert werden soll (Stitching).
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Hierzu ist es in grundsätzlich bekannter Weise vorgesehen, dass das Schreibfeld 12 nach Schreiben der ersten Teilstruktur (Teilfigur a.)) auf der Substratoberfläche verlagert wird, so dass eine folgende Teilstruktur 10' an die bereits geschriebene Teilstruktur 10 angrenzend definiert werden kann. Weist die zur Verlagerung des Schreibfeldes 12 eingesetzte Positionierungseinrichtung (nicht dargestellt) nicht die erforderliche Präzision auf, so kann es bei der Positionierung des Schreibfeldes 12 für den folgenden Schreibschritt zu einer erheblichen Positionierungsungenauigkeit kommen. Die folgende Teilstruktur 10' schließt sich dann nicht wie gewünscht nahtlos an die bereits geschriebene Teilstruktur 10 an, sondern weist hierzu einen Versatz auf, wie in der Teilfigur b.) dargestellt.
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Um dieses Problem zu lösen, wird in situ, d.h. vor, während oder nach dem Schreiben der ersten Teilstruktur (Figur a.)) ein Referenzstrukturelement 14 in dem Lithografiematerial definiert. Das Referenzstrukturelement 14 kann dabei, wie in der 1a angedeutet, beabstandet zu der eigentlichen Teilstruktur 10 definiert sein.
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Wie eingangs beschrieben, ist das Referenzstrukturelement 14 derart erzeugt, dass es von einer bildgebenden Messeinrichtung (nicht dargestellt) erkannt werden kann. Die Erkennung des Referenzstrukturelements 14 wird ausgenutzt, um das Schreibfeld 12 zum Schreiben der folgenden Teilstruktur zu positionieren und die Teilstruktur derart zu kalibrieren, dass sie sich wie gewünscht an die bereits bestehende Teilstruktur 10 anschließt.
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Hierzu wird beispielsweise zunächst das Schreibfeld 12 mittels einer Positionierungseinrichtung verlagert. Die Positionierungseinrichtung kann dabei beispielsweise in bekannter Weise mechanisch ausgeführt sein, z.B. als 2D-verstellbarer Substrattisch. Die Erfindung ermöglicht es, Positionierungseinrichtungen zu verwenden, welche den Anforderungen an eine hochpräzise Positionierung nicht zwingend genügen muss.
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Nach der Verlagerung des Schreibfeldes 12 wird gemäß der in 1 dargestellten Ausgestaltung der Erfindung zunächst das in dem vorhergehenden Schritt (1a) definierte Referenzstrukturelement 14 mittels der bildgebenden Messeinrichtung erkannt. Diese Erkennung erfolgt vorzugsweise in dem verlagerten Schreibfeld 12.
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In der in der Teilfigur c.) dargestellten Situation ist aufgrund der beschriebenen Positionierungsungenauigkeit die Position des Schreibfeldes 12 derart, dass die Ist-Position 16 des Referenzstrukturelements 14 in dem Koordinatensystem des Schreibfeldes 12 von der erwarteten Soll-Position 18 des Referenzstrukturelements 14 abweicht. Ebenso ist denkbar, dass eine Verdrehung oder Verkippung des Schreibfeldes 12 erfolgt (nicht dargestellt).
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Die aus dem erkannten Referenzstrukturelement 14 bestimmte Abweichung zwischen Soll-Position und Ist-Position kann nun dazu verwendet werden, die zu erzeugende Teilstruktur 10 in dem Schreibfeld 12 derart zu transformieren, dass sie sich trotz der ggf. vorhandenen Positionierungsungenauigkeit des Schreibfeldes 12 wie gewünscht unmittelbar an die bereits geschriebene Teilstruktur 10 anschließt. Dies ist in der Teilfigur d.) skizziert.
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Um eine zuverlässige Erkennung und Kalibrierung der zu schreibenden Teilstruktur 10 in Abhängigkeit des erkannten Referenzstrukturelements 14 zu ermöglichen, weist dieses vorzugsweise eine von einer rotationssymmetrischen Form abweichende Gestaltung auf. Es können kreuzartige Formen verwendet werden, wie in 1 angedeutet. Denkbar sind jedoch auch pfeilartige Strukturen oder komplexe, polygonale Strukturen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006036172 A1 [0005]
