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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen lithographischen Projektionsapparat,
der umfasst:
- – ein Bestrahlungssystem zur
Zufuhr eines Projektionsstrahls einer Strahlung,
- – eine
Tragstruktur zum Tragen von Musterungsmitteln, wobei die Musterungsmittel
dazu dienen, den Projektionsstrahl gemäß einem gewünschten Muster zu mustern,
- – einen
Substrattisch zum Halten eines Substrats, und
- – ein
Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen
Zielabschnitt des Substrats.
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Der
Begriff "Musterungsmittel", wie hier verwendet,
ist breit auszulegen, so dass er sich auf Mittel bezieht, die dazu
verwendet werden können,
einen Strahl einer einfallenden Strahlung mit einem gemusterten Querschnitt
zu versehen, der einem Muster entspricht, das in einem Zielabschnitt
des Substrats erzeugt werden soll, der Begriff "Lichtventil" kann ebenfalls in diesem Zusammenhang
verwendet werden. Im Allgemeinen entspricht das Muster einer speziellen
Funktionsschicht in einer Vorrichtung, die in dem Zielabschnitt
erzeugt wird, wie etwa eine integrierte Schaltung oder eine andere
Vorrichtung (siehe unten). Beispiele für solche Musterungsmittel umfassen:
- – Eine
Maske. Das Konzept einer Maske ist in der Lithographie wohlbekannt
und umfasst Maskenarten, wie etwa Binär-, harte Phasen- (alternating
phase-shift) und weiche Phasen- (attenuated phase-shift) sowie verschiedene
Hybrid-Maskenarten. Die Platzierung einer solchen Maske im Strahl
einer Strahlung bewirkt eine selektive Durchlassung (bei einer durchlässigen Maske)
oder Reflektion (bei einer reflektierenden Maske) der auf die Maske
auftreffenden Strahlung in Übereinstimmung
mit dem Muster der Maske. Bei einer Maske ist die Tragstruktur im
Allgemeinen ein Maskentisch, der sicherstellt, dass die Maske in
einer gewünschten
Position im Strahl einer einfallenden Strahlung gehalten werden
kann und dass sie relativ zum Strahl bewegt werden kann, sofern
dies erwünscht
ist.
- – Eine
programmierbare Spiegelanordnung. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist
eine matrixadressierbare Oberfläche
mit einer viskoelastischen Steuerschicht und einer reflektierenden
Oberfläche.
Das Grundprinzip hinter einem solchen Apparat besteht darin, dass
(beispielsweise) adressierte Flächen
der reflektierenden Oberfläche
einfallendes Licht als gebeugtes Licht reflektieren, während nicht
adressierte Flächen
einfallendes Licht als ungebeugtes Licht reflektieren. Unter Verwendung
eines geeigneten Filters kann das ungebeugte Licht aus dem reflektierten
Strahl herausgefiltert werden, wobei nur das gebeugte Licht zurückbleibt,
auf diese Weise wird der Strahl in Übereinstimmung mit dem Adressierungsmuster
der matrixadressierbaren Oberfläche
gemustert. Eine alternative Ausführungsform
einer programmierbaren Spiegelanordnung verwendet eine Matrixanordnung
aus winzigen Spiegeln, von denen jeder einzeln durch Anlegen eines
geeigneten lokalen elektrischen Feldes oder durch Verwenden von
piezoelektrischen Betätigungseinrichtungen
um eine Achse gekippt werden kann. Wiederum sind die Spiegel matrixadressierbar,
so dass die adressierten Spiegel einen Strahl einer einfallenden
Strahlung in eine andere Richtung zu nicht adressierten Spiegeln
reflektieren, auf diese Weise wird der reflektierte Strahl in Übereinstimmung
mit dem Adressierungsmuster der matrixadressierbaren Spiegel gemustert.
Die erforderliche Matrixadressierung kann unter Verwendung einer
geeigneten elektronischen Einrichtung durchgeführt werden. In beiden vorstehend
beschriebenen Situationen kann das Musterungsmittel eine oder mehrere
programmierbare Spiegelanordnungen umfassen. Mehr Informationen über Spiegelanordnungen,
wie hierin angegeben, können beispielsweise
den US-Patenten US 5,296,891 und US 5,523,193 und den PCT-Patentanmeldungen
WO 98/38597 und WO 98/33096 entnommen werden. Bei einer programmierbaren
Spiegelanordnung kann die Tragstruktur beispielsweise als Rahmen
oder Tisch ausgeführt
werden, der je nach Bedarf feststehend oder beweglich sein kann.
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Aus
Gründen
der Einfachheit kann sich der Rest dieses Textes an bestimmten Stellen
spezifisch auf Beispiele beziehen, die eine Maske und einen Maskentisch
umfassen, die in solchen Fällen
besprochenen allgemeinen Grundlagen sind jedoch in dem breiteren
Zusammenhang der vorstehend dargelegten Musterungsmittel zu sehen.
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Ein
lithographischer Projektionsapparat kann beispielsweise bei der
Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden.
In einem solchen Fall kann das Musterungsmittel ein Schaltungsmuster erzeugen,
das einer einzelnen Schicht der IC entspricht, wobei dieses Muster
auf einem Zielabschnitt (der z.B. ein oder mehrere Halbleiterplättchen umfasst)
eines Substrats (Siliziumwafer) abgebildet werden kann, der mit einer
Schicht aus strahlungsempfindlichem Material (Fotolack) überzogen
ist. Im Allgemeinen enthält
ein einzelner Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte,
die nacheinander, immer einer auf einmal, durch das Projektionssystem
bestrahlt werden. Bei dem vorliegenden Apparat, der eine Musterung
durch eine Maske auf einem Maskentisch verwendet, kann zwischen
zwei verschiedenen Maschinentypen unterschieden werden. Bei einem
Typ eines lithographischen Projektionsapparats wird jeder Zielabschnitt
durch Belichten des gesamten Maskenmusters auf den Zielabschnitt
in einem Schritt bestrahlt, ein solcher Apparat wird für gewöhnlich als
Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einem alternativen Apparat – der für gewöhnlich als Step-and-Scan-Apparat
bezeichnet wird – wird
jeder Zielabschnitt durch progressives Scannen des Maskenmusters
unter dem Projektionsstrahl in einer gegebenen Bezugsrichtung (der "Scan"-Richtung) bestrahlt,
wobei der Substrattisch gleichzeitig parallel oder antiparallel
zu dieser Richtung gescannt wird, da das Projektionssystem im Allgemeinen
einen Vergrößerungsfaktor
M (im Allgemeinen < 1)
hat, ist die Geschwindigkeit V, mit der der Substrattisch gescannt
wird, ein Faktor M mal derjenigen, mit der der Maskentisch gescannt
wird. Mehr Informationen in Bezug auf lithographische Vorrichtungen,
wie hierin beschrieben, sind beispielsweise in
US 6,046,792 nachzulesen.
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Bei
einem Herstellungsverfahren, das einen lithographischen Projektionsapparat
verwendet, wird ein Muster (z.B. in einer Maske) auf einem Substrat
abgebildet, das zumindest zum Teil mit einer Schicht aus strahlungsempfindlichem
Material (Fotolack) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann
das Substrat verschiedenen Verfahren, wie etwa Grundieren, Fotolackbeschichtung
und einem leichten Trocknen (soft bake), unterzogen werden. Nach
dem Belichten kann das Substrat anderen Verfahren unterzogen werden,
wie etwa Post-Exposure Bake (PEB – nachfolgender Heizschritt),
Entwickeln, starkes Trocknen (hard bake) und Messen/Untersuchen
der abgebildeten Merkmale. Dieser Verfahrensablauf wird als Basis
für die
Musterung einer einzelnen Schicht einer Vorrichtung, z.B. einer
IC, verwendet. Eine derartige gemusterte Schicht kann dann verschiedenen
Verfahren, wie etwa Ätzen,
Ionenimplantieren (Dotieren), Metallisieren, Oxidieren, chemomechanisches
Polieren, etc., unterzogen werden, die alle dazu dienen, eine einzelne
Schicht abschließend
zu bearbeiten. Wenn mehrere Schichten benötigt werden, dann muss das
ganze Verfahren oder eine Variante desselben für jede neue Schicht wiederholt
werden. Schließlich
ist eine Anordnung von Vorrichtungen auf dem Substrat (Wafer) vorhanden.
Diese Vorrichtungen werden dann durch eine Technik, wie etwa mechanisches Trennen
(dicing) oder Sägen,
voneinander gelöst,
wonach die einzelnen Vorrichtungen auf einem Träger montiert, mit Anschlussstiften
verbunden, etc. werden können.
Weitere Informationen in Bezug auf solche Verfahren können beispielsweise
dem Buch "Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", dritte Auflage,
von Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co. 1997, ISBN 0-07-067250-4
entnommen werden.
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Aus
Gründen
der Einfachheit kann das Projektionssystem nachfolgend als "Linse" bezeichnet sein, dieser
Begriff ist jedoch breit auszulegen, so dass er verschiedene Arten
von Projektionssystemen umfasst, einschließlich z.B. Brechungsoptik-,
Reflexionsoptik- und katadioptrischer Systeme. Das Bestrahlungssystem kann
auch Bauteile umfassen, die in Übereinstimmung
mit einem beliebigen dieser Ausführungstypen
arbeiten, um den Projektionsstrahl einer Strahlung zu lenken, zu
formen oder zu steuern, wobei solche Bauteile nachfolgend entweder
kollektiv oder einzeln ebenfalls als "Linse" bezeichnet sein können. Des Weiteren kann der
lithographische Apparat von einem Typ sein, der zwei oder mehr Substrattische
(und/oder zwei oder mehr Maskentische) aufweist. Bei solchen "Mehr-Tisch-" Vorrichtungen können die
zusätzlichen
Tische parallel eingesetzt werden oder es können an einem oder mehreren
Tischen Vorbereitungsschritte durchgeführt werden, während ein
oder mehrere an dere Tische zur Belichtung verwendet werden. Lithographische
Zwei-Tisch-Apparate sind beispielsweise in
US 5,969,441 und WO 98/40791 beschrieben.
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Zur
Reduzierung der Größe von Merkmalen,
die unter Verwendung eines lithographischen Projektionsapparats
abgebildet werden können,
ist es erwünscht,
die Wellenlänge
der Beleuchtungsstrahlung zu verringern. Ultraviolette Wellenlängen von
weniger als 180 nm werden daher derzeit in Erwägung gezogen, z.B. 157 nm oder
126 nm. Ebenfalls in Erwägung
gezogen werden extreme ultraviolette (EUV) Wellenlängen von weniger
als 50 nm, z.B. 13,5 nm. Geeignete Quellen für UV-Strahlung umfassen Hg-Lampen
und Excimer-Laser. Erwogene EUV-Quellen umfassen durch Laser erzeugte
Plasmaquellen, Entladungsquellen und Undulatoren oder Wiggler, die
um den Pfad eines Elektronenstrahls in einem Speicherring oder Synchrotron
vorgesehen sind.
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Bei
EUV-Strahlung besteht das Projektionssystem im Allgemeinen aus einer
Anordnung von Spiegeln, wobei die Maske reflektierend ist, siehe
beispielsweise den in WO 99/57596 beschriebenen Apparat.
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Apparate,
die mit solchen Wellenlängen
arbeiten, sind jedoch gegenüber
dem Vorhandensein von Verunreinigungspartikeln erheblich empfindlicher
als diejenigen, die mit höheren
Wellenlängen
arbeiten. Verunreinigungspartikel, wie etwa Kohlenwasserstoffmoleküle und Wasserdampf,
können
von externen Quellen in das System eingebracht oder in dem lithographischen
Apparat selbst erzeugt werden. Die Verunreinigungspartikel können beispielsweise
Trümmer
und Nebenprodukte, die beispielsweise durch einen Strahl einer EUV-Strahlung
vom Substrat abgesputtert werden, oder Moleküle umfassen, die durch Verdampfen
von im Apparat verwendeten Kunststoffen, Klebstoffen und Schmiermitteln
erzeugt werden.
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Diese
Verunreinigungen neigen dazu, an den optischen Bauteilen im System
zu adsorbieren und bewirken einen Durchlassungsverlust des Strahls
einer Strahlung. Wenn eine 157 nm-Strahlung verwendet wird, wird
ein Durchlassungsverlust von ungefähr 1 % beobachtet, wenn sich
nur eine oder wenige Monoschichten Verunreinigungspartikel auf jeder
optischen Oberfläche
bilden. Ein solcher Durchlassungsverlust ist unannehmbar hoch. Des
Weiteren beträgt
die Gleichförmigkeitsanforderung
der Projektionsstrahlintensität
bei solchen Systemen weniger als 0,2 %. Eine lokale Verunreinigung
kann bewirken, dass diese Anforderung nicht erfüllt wird.
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Es
besteht außerdem
das Risiko, dass die Adsorption von Verunreinigungspartikeln an
der Oberfläche der
optischen Bauteile oder in der optischen Oberfläche bei einer porösen Oberfläche, z.B.
einer Anti-Reflexionsbeschichtung, eine Beschädigung, z.B. ein Bersten, der
optischen Bauteile selbst verursacht. Eine solche Beschädigung kann
auftreten, wenn die optischen Bauteile plötzlich bei voller Leistung
mit UV-Strahlung, z.B. 157 nm-Strahlung, bestrahlt werden. Die Bestrahlung
bewirkt eine rasche Verdampfung der kleineren Verunreinigungspartikel,
wie etwa Wassermoleküle,
die in der porösen
Oberfläche
der optischen Bauteile eingeschlossen sind, wodurch die optische
Oberfläche
selbst beschädigt
wird. Eine solche Beschädigung
ist äußerst kostspielig
und sogar ein minimales Risiko des Auftretens einer solchen sollte
vermieden werden. Es ist daher erwünscht, dass die optischen Bauteile
in einem lithographischen Apparat so weit als möglich frei von Verunreinigungen
gehalten werden.
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Frühere Verfahren
zum Reinigen optischer Bauteile umfassen, z.B. die Verwendung von
Ozon als Reinigungsmaterial, dessen Aktivität durch das Vorhandensein von
UV-Strahlung erhöht wird.
Solche Reinigungsverfahren sind jedoch sehr rau und können das
zu reinigende optische Bauteil, insbesondere an seiner Oberfläche, beschädigen. Im
Besonderen die Maske, die im Allgemeinen ein auf Teflon basierendes
oder ein anderes organisches Material umfasst, kann durch Verwendung
solcher Verfahren beschädigt
werden.
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Ein
weiteres Problem, das mit Apparaten zur Verwendung mit EUV-Strahlung
zusammenhängt,
betrifft im Besonderen das Vorhandensein von Wassermolekülen in dem
Apparat. Die bei EUV-Lithographiewerkzeugen zum Betrieb notwendigen
Hochvakuumsysteme umfassen typischerweise einen hohen Partialdruck
von Wasser. Das Vorhandensein von Wasser zusammen mit EUV-Strahlung
hat jedoch die Tendenz, eine Oxidation von Spiegeln zu bewirken.
Dies ist ein unumkehrbarer und äußerst schädlicher
Vorgang und führt
zu einem sehr deutlichen Spiegelreflexionsverlust. Aufgrund der
restriktiv hohen Kosten des Austauschens der Spiegel führt dies
schließlich
zu einem Betrieb des Lithographiewerkzeugs mit schlechten Reflexionsniveaus
und daher zu einer Verringerung der Produktivität. Die Verkürzung der Lebensdauer der Spiegel,
die ebenfalls daraus folgt, stellt einen weiteren deutlichen wirtschaftlichen
Nachteil dar.
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Oxidationsschutzdeckschichten
wurden als potentielle Lösung
für dieses
Problem vorgeschlagen. Es wurden auf diesem Gebiet bislang jedoch
nur sehr wenige erfolgreiche Ergebnisse erzielt. Es wurde bis jetzt noch
kein Schutzverfahren gefunden, das die Lebensdauer von in EUV-Systemen
verwendeten Spiegeln auf mehr als 15 Stunden erhöhen kann. Dies liegt deutlich
unter den gewünschten
10.000 Stunden.
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EP 1 011 128 A offenbart
einen Apparat, bei dem optischen Bauteile in einer abgelenkten Position durch
Licht gereinigt werden, das vom Belichtungslicht abgelenkt wird,
welches von einem KrF-Excimer-Laser emittiertes UV-Licht ist. Eine
Niederdruck-Hg-Lampe kann ebenfalls als Reinigungslichtquelle verwendet
werden.
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EP-A-0
532 236 offenbart einen lithographischen Apparat mit einer Infrarotquelle
zum Vorsehen einer Erwärmung
eines optischen Bauteils.
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Daher
besteht ein Ziel der Erfindung darin, einen lithographischen Projektionsapparat
bereitzustellen, der Einrichtungen umfasst, die dazu in der Lage
sind, Verunreinigungspartikel von den optischen Bauteilen zu entfernen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verringern
der oxidativen Schäden
bereitzustellen, die an den Spiegeln in EUV-Systemen verursacht
werden.
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Erfindungsgemäß ist ein
lithographischer Projektionsapparat bereitgestellt, der umfasst:
- – ein
Bestrahlungssystem zur Zufuhr eines Projektionsstrahls einer Strahlung,
- – eine
Tragstruktur zum Tragen von Musterungsmitteln, wobei die Musterungsmittel
dazu dienen, den Projektionsstrahl gemäß einem gewünschten Muster zu mustern,
- – einen
Substrattisch zum Halten eines Substrats, und
- – ein
Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen
Zielabschnitt des Substrats, und
- – eine
Strahlungsquelle zur Zufuhr einer Dekontaminierungsstrahlung, die
dazu imstande ist, an einem optischen Bauteil anhaftende Verunreinigungspartikel
zu entfernen,
- – wobei
die Strahlungsquelle dafür
ausgelegt ist, die Dekontaminierungsstrahlung auf die Verunreinigungspartikel
zu richten,
gekennzeichnet durch einen Filter zur Begrenzung
der Dekontaminierungsstrahlung auf gewünschte Wellenlängen, wobei
die Wellenlängen
in den Mikrowellen- und/oder Infrarotbereichen liegen, und wobei
die Dekontaminierungsstrahlung von dem optischen Bauteil um nicht
mehr als 30 % absorbiert wird.
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Die
Erfinder haben herausgefunden, dass sich das Zuführen solcher Mikrowellen- und/oder Infrarotstrahlung
zu einem lithographischen Projektionsapparat so auswirken kann,
dass sowohl die optischen Bauteile im System gereinigt als auch
die oxidativen Schäden
an den Spiegeln verringert werden. Die Reinigung wird durch Richten
einer Quelle geeigneter Strahlung auf ein optisches Bauteil im System
ausgeführt,
wie in den Ansprüchen
definiert. Die Strahlung kann durch die Verunreinigungsmoleküle absorbiert
werden, die an der Oberfläche
des optischen Bauteils adsorbiert sind. Strahlung absorbierende
Moleküle
werden angeregt und verdampfen, sofern sie ausreichend Energie gewinnen,
von der Oberfläche
des optischen Bauteils. Mikrowellen- und/oder Infrarotstrahlung
kann daher auf diese Weise verwendet werden, um adsorbierte Verunreinigungen
von optischen Bauteilen zu entfernen.
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Die
Erfindung stellt eine sanfte, jedoch effektive Art der Reinigung
optischer Bauteile in lithographischen Projektionsapparaten bereit.
Nach dem Reinigen ist die Durchlas sung des Strahls einer Strahlung
höher und
auch die Gleichförmigkeit
ist besser. Des Weiteren verringert ein Reinigen der optischen Bauteile
erheblich die Anzahl kleiner Moleküle, wie etwa Wasser, die an
einer Oberfläche
des optischen Bauteils (optische Oberfläche) adsorbiert sind. Dies
wiederum verringert die Wahrscheinlichkeit, dass sich aufgrund der
unkontrollierten Verdampfung solcher Moleküle, wenn diese mit dem UV-Projektionsstrahl
bestrahlt werden, Risse in den optischen Bauteilen bilden oder daran
andere Beschädigungen
entstehen.
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Die
Anwendung der vorliegenden Erfindung vermeidet außerdem Schäden an den
empfindlichen optischen Oberflächen,
die in dem Apparat vorhanden sein können. Im Besonderen kann die
Intensität
der Mikrowellen- und/oder Infrarotstrahlung variiert werden, was
es ermöglicht,
die anfängliche
Bestrahlung mit einer niedrigen Intensität durchzuführen. Dieses Verfahren ist
daher beispielsweise zur Verwendung mit Teflon enthaltenden Masken
geeignet.
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Materialien,
die für
optische Bauteile verwendet werden, umfassen z.B. CaF
2,
BaF
2, MgF
2 und Quarz, die
eine niedrige Anzahl von Hydroxylgruppen aufweisen können oder
nicht. Wenn diese Materialien mit Infrarotstrahlung mit relativ
niedrigen Frequenzen bestrahlt werden, absorbieren diese Materialien
die Infrarotstrahlung und können
sich infolgedessen erheblich erwärmen.
Ein Beispiel für
die Verwendung von Infrarotstrahlung zum Erwärmen von optischen Elementen
in einem lithographischen Projektionsapparat kann in
EP 0 532 236 A1 nachgelesen
werden. Wenn die Wärmelast
des auf das optische Bauteil fallenden Projektionsstrahls jedoch relativ
niedrig ist, ist ein Erwärmen
der Bauteile im Allgemeinen unerwünscht, da es die optischen
Eigenschaften des optischen Bauteils beeinträchtigt und somit die Abbildungsleistung
des Apparats negativ beeinflussen kann. Ob sich die optischen Bauteile
bei der Belichtung erheblich und unannehmbar stark erwärmen, hängt im Allgemeinen
beispielsweise von der Art des Materials und der Größe und Form
des optischen Bauteils ab. Aus diesem Grund ist Strahlung, die zu
10 %, 20 % oder sogar 30 % durch das optische Bauteil absorbiert
wird, für die
vorliegende Erfindung geeignet. Zum selektiven Entfernen von Verunreinigungspartikeln,
ohne das optische Bauteil erheblich zu erwärmen, ist Infrarotsstrahlung
von mehr als 1.000 cm
–1 für aus CaF
2 gefertigte
optische Bauteile und Strahlung von mehr als 2800 cm
–1 für aus Quarz
gefertigte Bauteile geeignet.
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Ein
weiterer Vorteil der Verwendung einer solchen Infrarotsstrahlung
(die nicht durch das optische Bauteil absorbiert wird) besteht darin,
dass beide Seiten eines jeden optischen Bauteils gleichzeitig unter
Verwendung einer einzelnen Infrarotquelle gereinigt werden können. Des
Weiteren ist das Verfahren effizient, da die Strahlung spezifisch
durch die Verunreinigungen anstatt durch das optische Bauteil selbst
absorbiert wird. Die gereinigten optischen Bauteile werden selbst
nicht erheblich durch das Reinigungsverfahren erwärmt und können daher
sofort für
eine Belichtung verwendet werden.
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Der
erfindungsgemäße lithographische
Apparat kann auch die oxidativen Schäden an Spiegeln verringern,
die in EUV-Systemen häufig
auftreten. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung wird der Apparat mit Infrarot- oder Mikrowellenstrahlung
mit einer Frequenz bestrahlt, die der Rotations- oder Schwingungsfrequenz
von Wasser entspricht. Durch Bestrahlung mit einer solchen Frequenz
werden die Wassermoleküle
im Apparat selektiv erwärmt.
Dies bewirkt eine Verdampfung und Entfernung der Wassermoleküle, die
an den verschiedenen Oberflächen
im Apparat adsorbiert sein können,
wodurch die Oxidation von Spiegeln verringert wird.
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Da
dieses Verfahren selektiv auf Wassermoleküle abzielt, wird dadurch eine
effiziente Möglichkeit
der Entfernung von Wasser aus dem System bereitgestellt, während eine
Erwärmung
des Apparats selbst vermieden wird. Dies erhöht die Lebensdauer von EUV-Spiegeln,
was für
die wirtschaftliche Brauchbarkeit von EUV-Geräten von großer Bedeutung ist, ohne die
Anforderungen an die thermische Stabilität des Werkzeugs aufzugeben,
ein Merkmal, das für
geringe Ausfallzeiten notwendig ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung
bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
- – Bereitstellen
eines Substrats, das zumindest teilweise mit einer Schicht aus strahlungsempfindlichem
Material bedeckt ist,
- – Bereitstellen
eines Projektionsstrahls einer Strahlung unter Verwendung eines
Bestrahlungssystems,
- – Verwenden
von Musterungsmitteln, um den Projektionsstrahl in seinem Querschnitt
mit einem Muster zu versehen,
- – Projizieren
des gemusterten Strahls der Strahlung auf einen Zielabschnitt der
Schicht aus strahlungsempfindlichem Material,
- – Entfernen
von Verunreinigungspartikeln, die an einem optischen Bauteil anhaften,
durch Bestrahlung mit einer Dekontaminierungsstrahlung, die dazu
in der Lage ist, die Verunreinigungspartikel zu entfernen,
gekennzeichnet
durch den Schritt des Begrenzens der Dekontaminierungsstrahlung
auf gewünschte
Wellenlängen,
wobei die Wellenlängen
in den Mikrowellen- und/oder Infrarotbereichen liegen.
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Darüber hinaus
kann das Verfahren ferner den Schritt des Bestimmens des Verunreinigungsgrades des
optischen Bauteils durch Bestrahlen des optischen Bauteils mit Mikrowellen-
und/oder Infrarotstrahlung und des Überwachens des Absorptionsgrades
der Strahlung umfassen.
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Dieses
letztere Verfahren sorgt dafür,
dass der Verunreinigungsgrad der optischen Bauteile im Apparat bestimmt
werden kann, für
gewöhnlich
vor der Belichtung. Wenn der Absorptionsgrad unerwünscht hoch
ist, was auf das Vorhandensein von Verunreinigungen an den optischen
Oberflächen
hinweist, kann eine Reinigung entweder unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
oder anderer Verfahren durchgeführt oder
fortgesetzt werden. Dadurch kann die Belichtung hinausgezögert werden
bis bekannt ist, dass die Verunreinigungsgrade annehmbar sind. Es
ist daher möglich,
sicherzustellen, dass die Durchlassungs- und Gleichförmigkeitsniveaus
während
jeder Belichtung hoch sind, wodurch die Effizienz des Apparats maximiert
wird.
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Obgleich
in diesem Text spezifisch auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Apparats
bei der Herstellung von ICs Bezug genommen wird, versteht es sich
ausdrücklich,
dass ein solcher Apparat viele andere Anwendungsmöglichkeiten
hat. Er kann beispielsweise bei der Herstellung von integrierten
optischen Systemen, Führungs-
und Erfassungsmustern für
Magnetblasenspeicher, Flüssigkristallbildschirmen,
Dünnfilmmagnetköpfen, etc.
verwendet werden. Ein Fachmann wird erkennen, dass, im Zusammenhang
mit solchen alternativen Anwendungen, jegliche Verwendung der Begriffe "Retikel", "Wafer" oder "Halbleiterplättchen" in diesem Text als
durch die allgemeineren Begriffe "Maske", "Substrat" bzw. "Zielabschnitt" ersetzt anzusehen
ist.
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In
dem vorliegenden Dokument werden die Begriffe "Strahlung" und "Strahl" so verwendet, dass alle Arten von elektromagnetischer
Strahlung enthalten sind, einschließlich Ultraviolettstrahlung
(z.B. mit einer Wellenlänge
von 365, 248, 193, 157 oder 126 nm) und EUV (extreme Ultraviolettstrahlung,
z.B. mit einer Wellenlänge
zwischen 5 und 20 nm) sowie Partikelstrahlen, wie etwa Ionenstrahlen
oder Elektronenstrahlen.
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Die
Erfindung und ihre zugehörigen
Vorteile sind nachfolgend unter Bezugnahme auf exemplarische Ausführungsformen
und die begleitenden schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 einen
erfindungsgemäßen lithographischen
Projektionsapparat, und
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2 den
Maskentisch einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung.
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In
den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Ausführungsform
1
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1 stellt
schematisch einen lithographischen Projektionsapparat gemäß einer
spezifischen Ausführungsform
der Erfindung dar. Der Apparat umfasst:
- – Ein Bestrahlungssystem
Ex, IL zum Zuführen
eines Projektionsstrahls PB einer Strahlung (z.B. UV- oder EUV-Strahlung).
In diesem speziellen Fall umfasst das Bestrahlungssystem außerdem eine
Strahlungsquelle LA.
- – Einen
ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der mit einem Maskenhalter
zum MA (Halten einer Maske z.B. eines Retikels) ausgestattet und
mit einer ersten Positionierungseinrichtung zum genauen Positionieren
der Maske in Bezug auf das Element PL verbunden ist.
- – Einen
zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT, der mit einem Substrathalter
zum Halten eines Substrats W (z.B. eines mit Fotolack beschichteten
Siliziumwafers) ausgestattet und mit einer zweiten Positionierungseinrichtung
zum genauen Positionierung des Substrats in Bezug auf das Element
PL verbunden ist.
- – Ein
Projektionssystem ("Linse") PL (z.B. eine Spiegelgruppe)
zum Abbilden MA auf einen Zielabschnitt C (der eines bestrahlten
Abschnitts der Maske z.B. ein oder mehrere Halbleiterplättchen umfasst)
des Substrats W.
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Wie
hier dargestellt, ist der Apparat vom reflektierenden Typ (d.h.
er hat eine reflektierende Maske). Im Allgemeinen kann er jedoch
auch beispielsweise vom durchlässigen
Typ sein (mit einer durchlässigen
Maske). Alternativ kann die Vorrichtung eine andere Art von Musterungsmittel
umfassen, etwa eine programmierbare Spiegelanordnung eines vorstehend
erwähnten
Typs.
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Die
Quelle LA (z.B. eine Hg-Lampe, ein Excimer-Laser, ein um den Pfad
eines Elektronenstrahls in einem Speicherring oder Synchrotron angeordneter
Undulator oder Wiggler oder eine durch Laser erzeugte Plasmaquelle)
erzeugt einen Strahl einer Strahlung. Dieser Strahl wird einem Bestrahlungssystem
(Bestrahler) IL zugeführt,
und zwar entweder direkt oder nach dem Passieren einer Konditionierungseinrichtung,
wie z.B. eines Strahlexpanders Ex. Der Bestrahler IL kann Justiermittel
AM zum Einstellen des äußeren und/oder
inneren radialen Ausmaßes
(für gewöhnlich als σ-Außenmaß bzw. σ-Innenmaß bezeichnet)
der Intensitätsverteilung
im Strahl umfassen. Darüber
hinaus umfasst er im Allgemeinen verschiedene andere Bauteile, wie etwa einen
Integrator IN und einen Kondensor CO. Auf diese Weise hat der auf
die Maske MA fallende Strahl PB in seinem Querschnitt eine gewünschte Gleichförmigkeits-
und Intensitätsverteilung.
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Es
wird in Bezug auf 1 darauf hingewiesen, dass sich
die Quelle LA im Gehäuse
des lithographischen Projektionsapparats befinden kann (wie es häufig der
Fall ist, wenn die Quelle LA z.B. eine Quecksilberlampe ist), sie
kann jedoch auch vom lithographischen Projektionsapparat entfernt
sein, wobei der von ihr erzeugte Strahl der Strahlung in den Apparat
gelenkt wird (z.B. mit Hilfe von geeigneten Richtspiegeln), wobei dieses
letztere Szenario häufig
der Fall ist, wenn die Quelle LA ein Excimer-Laser ist. Die vorliegende Erfindung
und die Ansprüche
umfassen beide dieser Szenarien.
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Der
Strahl PB erfasst anschließend
die auf einem Maskentisch MT gehaltene Maske MA. Nachdem er die
Maske MA passiert hat, tritt der Strahl PB durch die Linse PL, die
den Strahl PB auf einen Zielabschnitt C des Substrats W fokussiert.
Mit Hilfe der zweiten Positionierungseinrichtung (und einer interferometrischen Messeinrichtung
IF) kann der Substrattisch WT exakt bewegt werden, z.B. um andere
Zielabschnitte C im Pfad des Strahls PB zu positionieren. Ebenso
kann die erste Positionierungseinrichtung dazu verwendet werden, die
Maske MA in Bezug auf den Pfad des Strahls PB exakt zu positionieren,
z.B. nach einer mechanischen Rückholung
der Maske MA aus einem Maskenarchiv oder während eines Scans. Im Allgemeinen
wird die Bewegung der Objekttische MT, WT mit Hilfe eines Langhubmoduls
(Grobpositionierung) und eines Kurzhubmoduls (Feinpositionierung)
umgesetzt, die nicht explizit in 1 dargestellt
sind. Bei einem Wafer-Stepper jedoch (im Gegensatz zu einem Step-and-Scan-Apparat) kann
der Maskentisch MT einfach mit einem Kurzhubaktuator verbunden oder
feststehend sein.
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Der
dargestellte Apparat kann in zwei unterschiedlichen Betriebsarten
verwendet werden:
- 1. In der Step-Betriebsart
wird der Maskentisch im Wesentlichen stationär gehalten und ein komplettes Maskenbild
wird in einem Schritt (d.h. in einem einzelnen "Blitz") auf einen Zielabschnitt C projiziert.
Der Substrattisch WT wird dann in x- und/oder y-Richtung verschoben, so
dass ein anderer Zielabschnitt C durch den Strahl PB bestrahlt werden
kann.
- 2. In der Scan-Betriebsart gilt im Wesentlichen dasselbe Szenario,
außer
dass ein gegebener Zielabschnitt C nicht in einem einzelnen "Blitz" belichtet wird.
Stattdessen kann der Maskentisch MT in eine gegebene Richtung (der
so genannten "Scan-Richtung", z.B. der y-Richtung)
mit einer Geschwindigkeit v bewegt werden, so dass bewirkt wird,
dass der Projektionsstrahl PB ein Maskenbild scannt, gleichzeitig
wird der Substrattisch WT ebenfalls in dieselbe oder die entgegengesetzte
Richtung mit einer Geschwindigkeit V = Mv bewegt, wobei M die Vergrößerung der
Linse PL ist (typischerweise M = 1/4 oder 1/5). Auf diese Weise
kann ein relativ großer
Zielabschnitt C belichtet werden, ohne Abstriche bei der Auflösung machen
zu müssen.
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Bei
einer spezifischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Bauteil durch Richten
eines Strahls einer Infrarot- und/oder Mikrowellenstrahlung auf
ein zu reinigendes optisches Bauteil von Verunreinigungspartikeln
gereinigt. Das zu reinigende optische Bauteil kann beispielsweise
die Maske sein. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch dazu
verwendet werden, Verunreinigungen von jedem beliebigen Bauteil
des Systems, z.B. den im Bestrahlungs- oder Projektionssystem enthaltenen
optischen Bauteilen (oder Linsen), zu entfernen. Die vorliegende
Erfindung kann auf eines oder mehrere optische Bauteile entweder
gleichzeitig oder separat angewandt werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird davon ausgegangen, dass das Bestrahlungssystem UV-Licht mit
einer Wellenlänge
von 157 nm erzeugt, obgleich auch andere Wellenlängen, wie etwa 126 nm, verwendet
werden können.
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2 zeigt
den Maskentisch dieser Ausführungsform
der Erfindung genauer. Die Maske M wird mit Mikrowellen- und/oder
Infrarotstrahlung bestrahlt. Bei der in 2 gezeigten
Ausführungsform
der Erfindung ist die Strahlung von der Infrarotquelle IRS erzeugte
Infrarotstrahlung. Sämtliche
Verunreinigungsmoleküle,
die die Strahlung absorbieren, gewinnen Energie und können von
der Oberfläche,
an der sie adsorbiert sind, verdampfen. Die Bestrahlung kann vor
oder gleichzeitig mit der Belichtung erfolgen. Es ist ebenfalls
vorgesehen, die Maske oder ein anderes optisches Bauteil, das gereinigt
werden muss, vor dem Einsetzen in den lithographischen Projektionsapparat
zu bestrahlen.
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Geeignete
Infrarotstrahlungsquellen IRS umfassen Glühlampen. Geeignete Mikrowellenstrahlungsquellen
umfassen Hohlraumresonatoren, Rücklaufwellenoszillatoren
und "Klystrone". Die Quelle kann
ein Breitbandemitter sein, der Strahlung eines Wellenlängenbereichs
bereitstellt oder Strahlung einer einzelnen Wellenlänge oder
eines schmäleren
Wellenlängenbereichs
vorsehen kann. Die Quelle ist bevorzugt so justierbar, dass sie
auf verschiedene Wellenlängen
eingestellt werden kann, wobei Filter dazu verwendet werden, die
gewünschte
Wellenlänge
auszuwählen.
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Die
Bindungen in einem Molekül
rotieren und schwingen mit spezifischen Frequenzen. Im Allgemeinen liegen
die Rotationsfrequenzen im Mikrowellenbereich und die Schwingungsfrequenzen
im Infrarotbereich. Daher bewirkt das Bestrahlen mit einer Wellenlänge oder
einem Wellenlängenbereich
in diesen Bereichen eine Anregung, durch Rotation oder Schwingung,
des Verunreinigungsmoleküls,
was zu seiner Entfernung führt. Geeignete
Wellenlängen
oder Wellenlängenbereiche
für die
Mikrowellen- und/oder Infrarotstrahlung liegen innerhalb des Bereichs
von 0,3 cm–1 bis
4.600 cm–1,
typischerweise von 1 bis 100 cm–1,
wenn eine Rotationsanregung verwendet wird (Mikrowellenbereich),
oder von 400 bis 4.600 cm–1, wenn eine Schwingungsanregung verwendet
wird (Infrarotbereich).
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das Anvisieren eines oder mehrerer
spezifischer Verunreinigungsmoleküle durch Bestrahlung mit einer
charak teristischen Rotations- oder Schwingungsfrequenz dieses Moleküls oder
einer Bindung in diesem Molekül.
Bei Betrachtung der Schwingungsanregung beispielsweise hat eine
Alkyl-C-H-Bindung eine Valenzfrequenz zwischen 2.800 cm
–1 und
3.000 cm
–1 und
eine O-H-Bindung eine Valenzfrequenz zwischen 2.800 cm
–1 und
3.800 cm
–1.
Die genaue Frequenz jeder Schwingung in einem gegebenen Molekül wird durch
mehrere Faktoren bestimmt, wie etwa sterische Einflüsse und
nichtkovalente Bindung (z.B. Wasserstoffbindung). Ungefähre Schwingungsfrequenzen
für eine
Vielzahl chemischer Bindungen sind in der unten stehenden Tabelle
angegeben:
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Infrarotstrahlung
einer der oben genannten spezifischen Frequenzen oder eines Frequenzbereichs, der
eine der obigen Frequenzen umfasst, kann daher dazu verwendet werden,
ein die entsprechende Bindungsart enthaltendes Molekül anzuregen.
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Viele
der in einem lithographischen Apparat vorhandenen Verunreinigungsmoleküle enthalten O-H-Bindungen,
z.B. Wasser und Alkohole, weshalb ein geeigneter Frequenzbereich
zwischen 2.800 cm–1 und 3.800 cm–1 liegt.
Die Schwingungsfrequenz von Wasser befindet sich am oberen Ende
dieses Bereichs, so dass, wenn es erwünscht ist, insbesondere Wassermoleküle anzuvisieren,
eine Frequenz von 3.500 cm–1 bis 3.800 cm–1 verwendet
werden kann. Ebenso können
andere Verunreinigungen durch Bestrahlen des optischen Bauteils
mit einer Strahlung mit einer Frequenz anvisiert werden, die einer
Schwingungsfrequenz der relevanten Verunreinigung entspricht. Mehrere
Frequenzen können
abwechselnd oder gleichzeitig abgestrahlt werden, so dass mehrere
unterschiedliche Verunreinigungen anvisiert werden.
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Obgleich
es erwünscht
sein kann, eine bestimmte Wellenlänge zu verwenden, um eine spezifische
Art von Verunreinigung zu entfernen, kann es alternativ erforderlich
sein, einen breiten Wellenlängenbereich
zu verwenden, beispielsweise durch Verwendung eines Breitbandemitters
als Quelle der Mikrowellen- und/oder Infrarotstrahlung. Dadurch
wird eine große
Vielzahl unterschiedlicher Moleküle
auf einmal mit Energie versorgt und deren Verdampfung bewirkt.
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Sofern
erwünscht,
kann die Absorption der Mikrowellen- und/oder Infrarotstrahlung
unter Verwendung eines Sensors 2 überwacht werden. Dies ist in
Ausführungsform
2 näher
beschrieben.
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Es
ist vorgesehen, das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren in Verbindung
mit anderen Reinigungsverfahren zu verwenden, beispielsweise mit
Verfahren, die die Verwendung von Ozon und/oder UV-Strahlung umfassen.
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Ausführungsform
2
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung, die der ersten Ausführungsform entspricht, mit
Ausnahme des nachfolgend Beschriebenen, ist der Apparat mit einem
Sensor 2 ausgestattet, um die Absorption der Infrarotstrahlung
durch die Verunreinigungen an der Oberfläche der optischen Bauteile
zu überwachen. Wie
bei der Ausführungsform
1 wurde hierbei Infrarotstrahlung verwendet, es ist jedoch ebenfalls
vorgesehen, Mikrowellenstrahlung zu verwenden. In 2 ist
der Sensor 2 so dargestellt, dass er die Absorption von
auf die Maske gerichteter Infrarotstrahlung ü berwacht, er kann jedoch auch
dazu verwendet werden, die Absorption von auf ein beliebiges optisches
Bauteil gerichteter Strahlung zu überwachen.
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Wie
in 2 dargestellt, kann das optische Bauteil reflektierend
sein und der Sensor misst daher den Reflexionsgrad der Infrarotstrahlung.
Wenn die Maske jedoch vom durchlässigen
Typ ist, wird der Sensor so angeordnet, dass er den Durchlassgrad
durch die Maske oder ein anderes optisches Bauteil misst.
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Der
Absorptionsgrad der Infrarotstrahlung gibt den Bedeckungsgrad des
optischen Bauteils mit Verunreinigungen an. Daher kann der Sensor
dazu verwendet werden, anzuzeigen, ob das fragliche optische Bauteil
sauber genug ist, so dass eine Belichtung erfolgen kann, oder ob
eine weitere Reinigung erforderlich ist. Eine regelmäßige Anwendung
dieses Ermittlungsverfahrens kann erwünscht sein, so dass ermittelt
werden kann, wann ein optisches Bauteil gereinigt werden muss.
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Der
Sensor kann auch während
des Reinigungsverfahrens verwendet werden. Die Reinigung wird wie in
der Ausführungsform
1 beschrieben durchgeführt,
wobei die Absorption der Strahlung während der Bestrahlung unter
Verwendung des Sensors 2 überwacht wird. Wenn der Sensor
anzeigt, dass der Absorptionsgrad unter ein ausreichendes Niveau
gefallen ist und der Verunreinigungsgrad des optischen Bauteils
somit annehmbar ist, kann das Reinigungsverfahren gestoppt und die
Belichtung durchgeführt
werden.
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Des
Weiteren können,
wenn der Sensor anzeigt, dass das optische Bauteil durch das erfindungsgemäße Infrarotverfahren
nicht ausreichend gereinigt worden ist, andere Techniken eingesetzt
werden.
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Ausführungsform
3
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Bei
einer dritten Ausführungsform
der Erfindung, die der ersten Ausführungsform entspricht, mit
Ausnahme des nachfolgend Beschriebenen, wird der Partialdruck von Wasser
im System durch Bestrahlung mit Infrarot- oder Mikrowellenstrahlung,
bevorzugt Infrarotstrahlung, verringert.
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Bei
dieser Ausführungsform
erzeugt das Bestrahlungssystem Strahlung im extremen ultravioletten (EUV)
Bereich. Die Strahlung kann beispielsweise eine Wellenlänge haben,
die unter ungefähr
50 nm liegt, bevorzugt unter ungefähr 20 nm und besonders bevorzugt
unter ungefähr
15 nm. Ein Beispiel für
eine Wellenlänge
im EUV-Bereich,
die in der Lithographieindustrie erhebliches Interesse erregt, beträgt 13,5
nm, obgleich es in diesem Bereich auch andere viel versprechende
Wellenlängen
gibt, wie z.B. 11 nm.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird das Innere des lithographischen Apparats mit IR-Licht von der IR-Quelle
IRS bestrahlt. Die Frequenz der Strahlung ist eine Frequenz, die
von Wassermolekülen
absorbiert wird. Beispielsweise eine Frequenz oder ein Frequenzbereich
von 3.400 cm–1 oder
3.500 cm–1 bis
3.800 cm–1, bevorzugt
ungefähr
3.400 cm–1 (2,94 μm). Die Strahlung
ist bevorzugt eine einzelne Frequenz oder ein schmaler Frequenzbereich.
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Die
Bestrahlung kann dynamisch mit einer sehr kurzen Reaktionsdauer
gesteuert werden. Der Sensor 2, der bei dieser Ausführungsform
ein Massenspektrometer sein kann, das den Partialdruck von Wasser
im Apparat messen kann, kann dazu verwendet werden, die Bestrahlung
dynamisch zu steuern. Daher kann an das System ein Bestrahlungspuls
angelegt werden, wenn der Sensor anzeigt, dass der Partialdruck
von Wasser ein spezifisches Niveau überschritten hat.
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Eine
auf diese Weise durchgeführte
Bestrahlung bewirkt eine Verdampfung und Entfernung von Wassermolekülen und
verringert somit schließlich
den Partialdruck von Wasser im System unter ein annehmbares Niveau.
Dies führt
zu einer Verringerung der Oxidation jeglicher im Apparat vorhandener
Spiegel. Die Belichtung kann nach der IR-Bestrahlung jederzeit durchgeführt werden,
auch direkt danach, da der Apparat selbst während der IR-Bestrahlung nicht
erwärmt
wird und daher keine Abkühlperiode
erforderlich ist. Die IR-Bestrahlung kann alternativ gleichzeitig
mit der Belichtung durchgeführt
werden.
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Obgleich
vorstehend spezifische Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden sind, versteht es sich, dass die
Erfindung auch anders als beschrieben in die Praxis umgesetzt werden
kann. Die Beschreibung soll die durch die Ansprüche definierte Erfindung nicht
einschränken.