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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine lithographische Projektionsvorrichtung,
umfassend:
- – ein Strahlungssystem zum
Bereitstellen eines Projektionsstrahls aus Strahlung;
- – einen
Halteraufbau zum Halten einer Musteraufbringungseinrichtung, wobei
die Musteraufbringungseinrichtung dazu dient, den Projektionsstrahl
entsprechend 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 "Musteraufbringungseinrichtung", wie er hier verwendet
wird, sollte dahingehend breit ausgelegt werden, als das er sich
auf eine Einrichtung bezieht, die dazu verwendet werden kann, den Querschnitt
eines eingehenden Strahls aus Strahlung mit einem Muster zu versehen,
wobei das Muster einem Muster entspricht, das auf einem Zielabschnitt
des Substrats zu erzeugen ist; der Begriff "Lichtventil" kann in diesem Zusammenhang ebenso verwendet
werden. Im Allgemeinen entspricht dieses Muster einer bestimmten
Funktionsschicht in einem Bauteil, das in dem Zielabschnitt erzeugt
wird, beispielsweise einem integrierten Schaltkreis oder einem anderen
Bauteil (siehe unten). Beispiele solcher Musteraufbringungseinrichtungen
umfassen:
- – eine
Maske. Das Maskenkonzept ist in der Lithographie geläufig, und
es umfasst verschiedene Arten von Masken, beispielsweise binäre Masken, alternierende
Phasenverschiebungs-, dämpfende Phasenverschiebungs-
sowie verschiedenartige Hybridmasken. Wird eine derartige Maske
in den Strahl aus Strahlung gestellt, wird dadurch eine selektive
Transmission (im Falle einer durchlässigen Maske) oder Reflektion
(im Falle einer reflektierenden Maske) der auf der Maske auftreffenden Strahlung
gemäß dem Muster
auf der Maske bewirkt. Im Falle einer Maske wird der Halteraufbau allgemein
ein Maskentisch sein, welcher sicherstellt, dass die Maske an einer
erwünschten
Position in dem eingehenden Strahl aus Strahlung gehalten werden
kann, und dass die Maske, falls erwünscht, relativ zu dem Strahl
bewegt werden kann.
- – eine
programmierbare Spiegelanordnung. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung
ist eine matrix-adressierbare Oberfäche mit einer viskoelastischen
Steuerschicht und einer reflektierenden Oberfläche. Das einem solchen Gerät zugrundeliegende
Prinzip besteht darin, dass (zum Beispiel) adressierte Bereiche
der reflektierenden Oberfläche
das einfallende Licht als gebeugtes Licht reflektieren, während nicht-adressierte
Bereiche das einfallende Licht als nicht-gebeugtes Licht reflektieren.
Unter Verwendung eines geeigneten Filters kann das nicht-gebeugte
Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert werden, wodurch
lediglich das gebeugte Licht zurückbleibt;
auf diese Weise wird der Strahl gemäß dem Adressmuster der matrix-adressierbaren
Oberfläche
gemustert. Die erforderliche Matrix-Adressierung kann unter Verwendung
geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden. Mehr Informationen über solche
Spiegelanordnungen können
zum Beispiel den US-Patenten US 5,296,892 und US 5,523,293 entnommen werden. Im
Falle einer programmierbaren Spiegelanordnung kann der Halteraufbau
beispielsweise aus einem Rahmen oder einem Tisch bestehen, der je nach
Bedarf fixiert oder beweglich sein kann.
- – eine
programmierbare LCD-Anordnung. Ein Beispiel eines solchen Aufbaus
ist in dem US-Patent 5,229,872 beschrieben.
Wie bereits zuvor kann in diesem Fall der Halteraufbau beispielsweise
aus einem Rahmen oder einem Tisch bestehen, der je nach Bedarf fixiert
oder beweglich sein kann.
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Der
Einfachheit halber kann der verbleibende Teil dieser Beschreibung
an manchen Stellen spezielle Beispiele betreffen, die eine Maske
oder einen Maskentisch beinhalten; jedoch sollten die im Zusammenhang
mit solchen Fällen
beschriebenen allgemeinen Prinzipien im weitestgehenden Sinne von Musteraufbringungseinrichtungen,
wie sie voranstehend erwähnt
worden sind, verstanden werden.
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Eine
lithographische Projektionsvorrichtung kann beispielsweise bei der
Herstellung integrierter Schaltkreise (ICs) verwendet werden. In
einem solchen Fall kann die Musteraufbringungseinrichtung ein Schaltkreismuster
erzeugen, dass einer einzelnen Schicht des ICs entspricht, und dieses
Muster kann auf einen Zielabschnitt (der beispielsweise ein oder
mehrere "dies" aufweist) eines
Substrats (eines Siliziumwafers) abgebildet werden, welcher mit
einer Schicht aus einem strahlungsempfindlichen Material (Photolack) überzogen
worden ist. Im Allgemeinen enthält
ein einzelner Wafer ein gesamtes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte,
die jeweils nacheinander durch das Projektionssystem belichtet werden. Bei
gegenwärtigen
Vorrichtungen, bei denen die Musteraufbringung durch eine Maske
auf einem Maskentisch geschieht, kann zwischen zwei unterschiedlichen
Gerätearten
unterschieden werden. Bei einer Art von lithographischer Projektionsvorrichtung wird
jeder Zielabschnitt dadurch bestrahlt, dass das gesamte Maskenmuster
auf den Zielabschnitt belichtet wird; eine solche Vorrichtung wird
herkömmlich als
ein Waferstepper bezeichnet. Bei einer alternativen Vorrichtung – die herkömmlich als "Steg-and-Scan"-Vorrichtung bezeichnet
wird – wird jeder
Zielabschnitt durch progressives Scannen des Maskenmusters unter
dem Projektionsstrahl längs
einer vorgegebenen Referenzrichtung (der "Scan-Richtung") bestrahlt, während synchron
dazu der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung
gescannt wird; da das Projektionssystem allgemein einen Vergrößerungsfaktor
M (im Allgemeinen < 1)
besitzt, beträgt
die Geschwindigkeit V, mit der der Substrattisch gescannt wird,
das M-fache der Geschwindigkeit, mit der der Maskentisch gescannt
wird. Mehr Informationen im Hinblick auf lithographische Vorrichtungen,
wie sie hier beschrieben sind, können
beispielsweise der
US 6,046,792 entnommen
werden.
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Bei
einem Herstellungsprozess unter Verwendung einer lithographischen
Projektionsvorrichtung wird ein Muster (beispielsweise in einer
Maske) auf ein Substrat abgebildet, das zumindest teilweise mit
einer Schicht aus einem strahlungsempfindlichen Material (Photolack) überzogen
ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat verschiedenen
Prozeduren unterzogen werden, beispielsweise einer Primärbehandlung,
einer Photolackbeschichtung sowie einer weichen Aushärtung ("soft bake"). Nach der Belichtung
kann das Substrat anderen Prozeduren unterzogen werden, beispielsweise
einer Nachbelichtungsaushärtung
(PEB), einer Entwicklung, einer harten Aushärtung ("hard bake") sowie einer Messung/Inspektion der
abgebildeten Merkmale. Diese Abfolge von Prozeduren wird als Grundlage
dafür verwendet,
eine einzelne Schicht eines Bauteils, beispielsweise eine ICs, mit
einem Muster zu versehen. Eine solche gemusterte Schicht kann anschließend verschiedenen
Prozessen unterzogen werden, beispielsweise dem Ätzen, der Ionen-Implantation
(Dotierung), der Metallisierung, der Oxidation, dem chemisch-mechanischen
Polieren, etc., die allesamt zur Fertigstellung einer einzelnen
Schicht dienen. Falls mehrere Schichten benötigt werden, wird die gesamte
Prozedur, oder eine Abwandlung derselben, für jede neue Schicht wiederholt.
Schließlich
ist eine Anordnung von Bauteilen auf dem Substrat (Wafer) vorhanden.
Diese Bauteile werden anschließend
voneinander getrennt, beispielsweise durch Dicen oder Sägen, und
danach können
die einzelnen Bauteile auf einen Träger montiert, mit Stiften verbunden,
etc. werden. Weitere Informationen im Hinblick auf solche Prozesse
können
beispielsweise dem Buch "Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Auflage, von
Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4
entnommen werden.
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Der
Einfachheit halber kann das Projektionssystem im Anschluss als "Linse" bezeichnet werden; dieser
Begriff sollte jedoch weitestgehend breit dahingehend ausgelegt
werden, als dass er verschiedene Arten von Projektionssystemen umfasst,
einschließlich
beispielsweise einer strahlbrechenden Optik, einer reflektierenden
Optik sowie katadioptrischer Systeme. Das Strahlungssystem kann
ebenso Komponenten umfassen, die gemäß einem dieser Designarten
betrieben werden können,
um den Projektionsstrahl aus Strahlung zu richten, zu formen oder
zu steuern, und solche Komponenten können im Anschluss, zusammen
oder einzeln, als "Linse" bezeichnet werden.
Des Weiteren kann das lithographische Gerät von der Sorte sein, das es
zwei oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische)
aufweist. Bei solchen "mehrstufigen" Vorrichtungen können die
zusätzlichen
Tische parallel zueinander benutzt werden, oder vorbereitende Schritte
können
auf einem oder mehreren Tischen ausgeführt werden, während ein
anderer oder mehrere andere Tische für die Belichtung verwendet
werden. Zweistufige lithographische Geräte werden beispielsweise in
der
US 5,969,441 sowie
der
WO 98/40791 beschrieben.
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Der
Begriff "Projektionsstrahl" in der vorliegenden
Beschreibung sowie den Ansprüchen
umfasst, vorbehaltlich anderweitiger Angaben, sowohl einen gemusterten
Projektionsstrahl stromabwärts der
Musteraufbringungseinrichtung sowie einen ungemusterten Projektionsstrahl
(dann, wenn kein Muster oder keine Musteraufbringungseinrichtung vorhanden
sind) entweder stromaufwärts
oder stromabwärts
von der Musteraufbringungseinrichtung.
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Bei
einem lithographischen Projektionsprozess ist es von Bedeutung,
dass die Dosis (die Energiemenge pro Flächeneinheit integriert über die
Belichtungszeit), die dem Photolack zugeführt wird, genauestens gesteuert
wird. Bekannte Photolacke sind derart ausgestaltet, dass sie einen
relativ genauen Schwellenwert besitzen, wobei der Photolack belichtet
wird, wenn er eine Dosis oberhalb des Schwellenwerts erhält, allerdings
unbelichtet bleibt, falls die Dosis unterhalb des Schwellenwerts
liegt. Dies wird dazu benutzt, um scharfe Kanten in den Strukturen
in dem entwickelten Photolack zu erzeugen, selbst wenn Beugungseffekte
ein allmähliches
Ausklingen der Intensität
an den Strukturkanten der projizierten Bilder bewirken. Falls die
Intensität
des Projektionsstrahls zu stark abweicht, überschreitet das Belichtungsintensitätsprofil
den Schwellenwert des Photolacks an der falschen Stelle. Eine Steuerung
der Dosis ist auf diese Weise für
die korrekte Abbildung von entscheidender Bedeutung.
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Bei
einer bekannten lithographischen Vorrichtung geschieht die Steuerung
der Dosis dadurch, dass die Projektionsstrahlintensität an einem
Punkt in dem Strahlungssys tem überwacht
und die Absorption der Projektionsstrahlung zwischen diesem Punkt und
dem Substratniveau kalibriert wird. Die Überwachung der Projektionsstrahlintensität wird unter
Verwendung eines teilweise durchlässigen Spiegels in dem Strahlungssystem
durchgeführt,
um einen vorgegebenen Anteil der Energie des Projektionsstrahls an
einen Energiesensor umzuleiten. Der Energiesensor misst die Strahlungsenergie
in dem bekannten Teil des Projektionsstrahls und gestattet eine
Bestimmung der Projektionsstrahlenergie an einem vorgegebenen Punkt
in dem Strahlungssystem. Die Kalibrierung der Absorption der Strahlung
geschieht dadurch, dass das Substrat durch einen zusätzlichen Energiesensor
für eine
Reihe von Kalibrierungsdurchläufen
ersetzt wird. Der Ausgang des vorherigen Energiesensors misst in
wirksamer Weise die Schwankungen des Ausgangs der Strahlungsquelle und
wird mit den Kalibrierungsergebnissen der Absorption kombiniert,
um den Energiepegel auf Substratniveau vorherzusagen. In einigen
Fällen
kann die Vorhersage des Energiepegels auf Substratniveau beispielsweise
Einstellungen von Bauteilen berücksichtigen,
die die Form des Querschnittes des Projektionsstrahls der Strahlung
verändern.
Parameter, die die Dosis beeinflussen, beispielsweise die Belichtungsdauer
oder die Scangeschwindigkeit und/oder der Ausgang der Strahlungsquelle,
können
anschließend
justiert werden, um die erwünschte
Dosis dem Photolack zuzuführen.
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Während das
bekannte Verfahren zur Steuerung der Dosis Schwankungen des Ausgangs
der Strahlungsquelle berücksichtigt
und die vorhergesagten Schwankungen der Strahlungsabsorption, die stromabwärts des
teilweise durchlässigen
Spiegels auftreten, gut bewältigt,
so sind nicht alle Absorptionsschwankungen auf einfache und genaue
Weise vorhersagbar. Dies ist besonders bei einer Vorrichtung der
Fall, bei der Belichtungsstrahlwellenlängen von beispielsweise 157
nm, 126 nm oder EUV (kleiner als 50 nm, z. B. 13, 6 nm) verwendet
werden, bei der die Verwendung einer kürzeren Wellenlänge unabdingbar
ist, um die Größe der kleinsten
Strukturen, die noch abgebildet werden können, zu verringern. Solche
Wellenlängen
werden weitestgehend von der Luft und vielen anderen Gasen absorbiert,
so dass die lithographische Vorrichtung, bei denen diese eingesetzt
werden, entweder mit nicht-absorbierenden Gasen
gespült
oder ausgepumpt bzw. evakuiert werden muss. Jegliche Variationen
in der Zusammensetzung des Spülgases
oder Leckagen von außerhalb können zu
erheblichen und unvorhersagbaren Absorptionsschwankungen der Projektionstrahlung,
die stromabwärts
der Energiesensors in dem Strahlungssystem auftreten, und daher
zu Schwankungen der Dosis führen,
die dem Photolack zugeführt
wird.
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Der "Patent Abstract of
Japan" bezogen auf die
JP-A-11-260688 offenbart
eine Projektionsausrichtungseinrichtung, bei der Verunreinigungen
auf optischen Elementen durch an den optischen Elementen aufgebrachten
Mikrophonen erfasst wird, und die ein Geräusch erzeugen, wenn Energie
des Projektionsstrahls durch Verunreinigungen absorbiert wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes
Dosiermess- und Steuerungssystem vorzusehen, das die Probleme bekannter
Energiesensoren sowie Dosiersteuerungssystemen vermeidet oder abschwächt.
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Diese
und andere Aufgaben werden gemäß der Erfindung
durch eine lithographische Projektionsvorrichtung gemäß dem Anspruch
1 erzielt.
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Der
akustische Sensor, der einem Mikrophon oder einem (Mikro-)Barograph
entspricht, erfasst Schall, der von dem Durchgang von Strahlungsimpulsen
des Projektionsstrahls verursacht wird. Dieser Schall ist ein Effekt
lokaler Erwärmung,
die verursacht wird, wenn Energie von einem Strahlungsimpuls in
der Atmosphäre
absorbiert wird, durch die der Strahlungsimpuls verläuft. Ein
Ausgangssignal des akustischen Sensors kann einer Steuerungseinrichtung
zugeführt
werden, die auf das Ausgangsignal reagiert, wobei die Steuerungseinrichtung
zur Steuerung der Strahlungsenergie pro Flächeneinheit aufgebaut und angeordnet
ist, die dem Substrat bei einer Belichtung des Zielabschnittes durch
den Projektionsstrahl zugeführt
wird. Beispielsweise kann die Amplitude detektierter Schallwellen
dazu verwendet werden, um Veränderungen
der Intensität
des Projektionsstrahls oder das Vorhandensein von Verunreinigungen
zu erfassen, und die Amplitude kann auf diese Weise zur Verbesserung
der Steuerung der Dosis verwendet werden.
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Die
Erfindung ist insbesondere von Vorteil, wenn sie dazu verwendet
wird, den Durchgang von Strahlungsimpulsen durch eine Kammer zwischen dem
Substrat und dem Element der Projektionslinse, die dem Substrat
nächstliegend
angeordnet ist, zu erfassen. In diesem Fall sieht die Erfindung
eine direkte und in situ Messung der Projektionsstrahlintensität und/oder
der Veränderungen
der Projektionsstrahlintensität
auf Substratniveau vor, was wiederum eine besonders genaue Steuerung
der Dosis gestattet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines
integrierten Schaltkreises gemäß dem Anspruch
7 vorgesehen.
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Obgleich
in diesem Text speziell Bezug genommen wird auf die Verwendung der
Vorrichtung gemäß der Erfindung
zur Herstellung von ICs, so sei ausdrücklich darauf hingewiesen,
dass eine solche Vorrichtung viele andere Anwendungsmöglichkeiten besitzt.
Zum Beispiel kann sie bei der Herstellung integrierter optischer
Systeme, bei Führungs-
und Erfassungsmustern für
magnetische Domainspeicher, für
Flüssigkristallanzeigefelder,
für Dünnfilmmagnetköpfe, etc.
verwendet werden. Der Begriff "integrierte Schaltkreisvorrichtung", wie er in den Ansprüchen verwendet
wird, soll sämtliche
solche Vorrichtungen umfassen. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass
im Zusammenhang mit solchen alternativen Anwendungen jegliche Verwendung
der Begriffe "Retikel", "Wafer" oder "die" in diesem Text ersetzt
werden sollte durch eher allgemeinere Begriffe wie "Maske", "Substrat" bzw. "Zielabschnitt".
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In
der vorliegenden Beschreibung werden die Begriffe "Strahlung" sowie "Strahl" verwendet, um sämtliche
Arten elektromagnetischer Strahlung zu umfassen, einschließlich ultravioletter
Strahlung (zum Beispiel mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157
oder 126 nm) sowie EUV (extreme UV-Strahlung, beispielsweise mit
einer Wellenlänge im
Bereich von 5–20
nm).
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Die
vorliegende Erfindung wird nun in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen
beschrieben, von denen:
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1 eine
lithographische Projektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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2 eine
Draufsicht auf eine akustische Sensoranordnung ist, die in der Vorrichtung
der 1 verwendet wird;
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3 eine
Seitenansicht der akustischen Sensoranordnung der 2 ist;
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4 ein
Diagramm eines Steuerungssystems in der Vorrichtung der 1 ist;
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5 eine
Seitenansicht eines Teils einer lithographischen Vorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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6 eine
Seitenansicht eines Teils einer lithographischen Vorrichtung ist,
die nicht Teil der Erfindung ist.
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In
den Figuren weisen entsprechende Bezugszeichen auf entsprechende
Teile hin.
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Erste Ausführungsform
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1 stellt
schematisch eine lithographische Projektionsvorrichtung gemäß einer
spezifischen Ausführungsform
der Erfindung dar. Die Vorrichtung umfasst:
- – ein Strahlungssystem
Ex, IL zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls PB aus gepulster
Strahlung (beispielsweise UV-Strahlung, wie sie zum Beispiel von
einem Excimerlaser, der bei einer Wellenlänge von 193 nm oder 157 nm
betrieben wird, oder von einer laser-induzierten Plasmaquelle, die
bei 13,6 nm betrieben wird, erzeugt wird). In diesem besonderen
Fall weist das Strahlungssystem ebenso eine Strahlungsquelle LA auf;
- – einen
ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der mit einem Maskenhalter
zum Halten einer Maske MA (z. B. eines Retikels) versehen und mit
einer ersten Positioniereinrichtung zum genauen Positionieren der
Maske in Bezug auf den Gegenstand PL verbunden ist;
- – einen
zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT, der mit einem Substrathalter
zum Halten eines Substrats W (z. B. eines mit Photolack beschichteten
Siliziumwafers) versehen und mit einer zweiten Positioniereinrichtung
zum genauen Positionieren des Substrats in Bezug auf den Gegenstand
PL verbunden ist;
- – ein
Projektionssystem ("Linse") PL (z. B. ein Linsensystem
aus Quarz und/oder CaF2 oder ein katadioptrisches
System, das aus solchen Materialien hergestellte Linsenelemente
aufweist, oder ein Spiegelsystem) zum Abbilden eines bestrahlten
Abschnittes der Maske MA auf einen Zielabschnitt C (der z. B. ein
oder mehrere „dies" aufweist) des Substrats
W.
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Wie
hier dargestellt, ist die Vorrichtung vom Transmissionstyp (d. h.
sie besitzt eine durchlässige Maske).
Allgemein kann sie jedoch zum Beispiel auch vom Reflektionstyp sein
(mit einer reflektierenden Maske). Alternativ kann die Vorrichtung
eine andere Art von Musteraufbringungseinrichtung verwenden, wie
zum Beispiel eine programmierbare Spiegelanordnung vom voranstehend
beschriebenen Typ.
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Die
Quelle LA (beispielsweise ein UV-Excimerlaser, eine laser-induzierte
Plasmaquelle, eine Entladungsquelle oder ein Undulator oder Wiggler, der
um die Bahn eines Elektronenstrahls in einem Speicherring oder Synchrotron
vorgesehen ist) erzeugt einen Strahl aus Strahlung. Dieser Strahl
wird in ein Beleuchtungssystem (Illuminator) IL geführt, entweder
direkt oder nachdem er eine Aufbereitungseinrichtung durchlaufen
hat, beispielsweise einen Strahlaufweiter Ex. Der Illuminator IL
kann eine Einstelleinrichtung AM aufweisen zum Einstellen der äußeren und/oder
inneren radialen Ausdehnung (herkömmlich als äußerer σ- bzw. innerer σ-Wert bezeichnet)
der Intensitätsverteilung
in dem Strahl. Zusätzlich
weist er im Allgemeinen verschiedene andere Komponenten auf, beispielsweise
einen Integrator IN sowie einen Kondensar CO. Auf diese Weise besitzt
der Querschnitt des auf die Maske MA auftreffenden Strahls PB eine
erwünschte
Gleichmäßigkeit sowie
Intensitätsverteilung.
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In
Bezug auf die 1 wird darauf hingewiesen, dass
die Quelle LA innerhalb des Gehäuses
der lithographischen Projektionsvorrichtung angeordnet sein kann
(wie es oftmals dann der Fall ist, wenn die Quelle LA zum Beispiel
eine Quecksilberlampe ist), oder dass sie auch von der lithographischen
Projektionsvorrichtung entfernt gelegen sein kann, wobei der von
ihr erzeugte Strahl in die Vorrichtung geführt wird (beispielsweise mit
Hilfe geeigneter Richtspiegel); letzteres ist oft der Fall, wenn
die Quelle LA ein Excimerlaser ist. Die vorliegende Erfindung umfasst beides.
Insbesondere umfassen die vorliegende Erfindung und die Ansprüche Ausführungsformen,
bei denen das Strahlungssystem Ex, IL dafür eingerichtet ist, einen Projektionsstrahl
aus Strahlung mit einer Wellenlänge
bereitzustellen, die kleiner als ungefähr 170 nm ist, zum Beispiel
eine Wellenlänge
von 157, 126 und 13,6 nm.
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Der
Strahl PB fällt
anschließend
auf die Maske MA, die auf einem Maskentisch MT gehalten wird. Nach
Durchlaufen der Maske MA verläuft
der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt
C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe der zweiten Positioniereinrichtung
(und der interferometrischen Messeinrichtung IF) kann der Substrattisch
WT genauestens bewegt werden, beispielsweise um so unterschiedliche
Zielabschnitte C in die Bahn des Projektionsstrahls PB zu positionieren.
Auf ähnliche
Weise kann die erste Positioniereinrichtung dazu verwendet werden,
die Maske MA in Bezug auf die Bahn des Strahls PB genauestens zu
positionieren, beispielsweise nach dem mechanischen Herausholen
der Maske MA aus einem Maskenarchiv oder während eines Scans. Allgemein
wird die Bewegung der Objekttische MT, WT mit Hilfe eines Moduls mit
langem Hub (grobe Positionierung) und eines Moduls mit kurzem Hub
(feine Positionierung) realisiert, die allerdings in 1 nicht
explizit dargestellt sind. Im Falle eines Wafer-Steppers (im Gegensatz
zu einer "Steg-and- Scan"-Vorrichtung) kann
der Maskentisch MT jedoch mit einem Aktuator mit kurzem Hub verbunden
sein, oder er kann fixiert sein.
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In
dem Beleuchtungssystem IL wird ein Teil des Projektionsstrahls PB
durch einen Strahlteiler BS an einem Energiesensor ES umgeleitet.
Der Strahlteiler BS kann ein Teilreflektor sein, der durch Abscheiden
von Aluminium auf Quarz gebildet ist und dazu verwendet wird, den
Projektionsstrahl in eine geeignete Ausrichtung zu bringen. Bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist der Strahlteiler derart ausgebildet, dass ein bekannter Anteil,
beispielsweise 1%, zu dem Energiesensor EX reflektiert wird. Der Ausgang
des Energiesensors ES wird zur Steuerung der bei einer Belichtung
abgegebenen Dosis verwendet.
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Die
dargestellte Vorrichtung kann in zwei unterschiedlichen Modi verwendet
werden:
- 1. In einem Schritt-Modus wird der
Maskentisch MT im Wesentlichen stationär gehalten, und die gesamte
Maskenabbildung wird auf einmal (d. h. bei einer einzelnen "Belichtung") auf einen Zielabschnitt
C projiziert. Der Substrattisch WT wird anschließend in x- und/oder y-Richtung
bewegt, so dass ein anderer Zielabschnitt C mit dem Strahl PB belichtet
werden kann;
- 2. Im Scan-Modus geschieht im Wesentlichen das Gleiche, außer dass
ein vorgegebener Zielabschnitt C nicht bei einer einzelnen "Belichtung" belichtet wird.
Stattdessen wird der Maskentisch MT in einer vorgegebenen Richtung
(der sogenannten "Scan-Richtung", beispielsweise
in y-Richtung) mit einer Geschwindigkeit v bewegt, so dass der Projektionsstrahl
PB über
die gesamte Maskenabbildung gescannt wird; gleichzeitig wird der
Substrattisch WT simultan in die gleiche oder in die entgegengesetzte
Richtung mit einer Geschwindigkeit V = Mv bewegt, wobei M der Vergrößerung der
Linse PL entspricht (typischerweise ist M = 1/4 oder 1/5). Auf diese
Weise kann ein relativ großer
Zielabschnitt C ohne Einschränkung des
Auflösungsvermögens belichtet
werden.
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In 1 ist
ein akustischer Sensor 20 in einem Raum vorgesehen, der
von dem Projektionssystem PL umfasst ist, um Schall zu detektieren,
der von dem Durchgang der Strahlungsimpulse des Projektionsstrahls
PB verursacht wird.
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Die 2 und 3 zeigen
eine Anordnung eines akustischen Sensors gemäß der Erfindung, der zur Messung
der Intensität
des Projektionsstrahls PB und/oder von Veränderungen der Projektionsstrahlintensität verwendet
wird. In 2 ist eine Ansicht entlang der
Ausbreitungsrichtung des Projektionsstrahls PB in einer ellipsenförmigen Kammer 10 gezeigt.
Die elliptische Form legt zwei Brennpunkte 24 fest. In 3 ist
eine Ansicht der Kammer 10 in einer Richtung senkrecht
zur Ausbreitungsrichtung des Projektionsstrahls PB gezeigt. Die
Kammer 10 ist im Wesentlichen für die Strahlung des Projektionsstrahls PB
in einer Richtung parallel zu seiner Ausbreitungsrichtung durchlässig. Der
Projektionsstrahl PB ist derart angeordnet, dass er einen Brennpunkt 24 der elliptischen
Kammer 10 durchläuft,
die mit einem Gas bekannter Zusammensetzung gefüllt ist, während ein Mikrophon oder ein
Mikro-Barograph 20 in
dem anderen Brennpunkt 24 angeordnet ist. Die Zusammensetzung
des Gases in der Kammer ist derart ausgewählt, dass es bekannte und vorhersagbare
Absorptionseigenschaften besitzt. Im dem Fall, dass der Projektionsstrahl
eine Wellenlänge
von 157 nm besitzt, kann das Gas beispielsweise N2 enthalten,
das im Wesentlichen für
157 nm Strahlung durchlässig
ist und das mit einer bekannten Menge an O2 vermischt ist,
das 157 nm Strahlung stark absorbiert. Da nahezu sämtliche
Gase für
EUV stark absorbierend sind, kann ein beliebig geeignetes Gas in
einer Vorrichtung verwendet werden, in der EUV-Strahlung benutzt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass das absorbierende Gas absichtlich
für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung oder für einen anderen Zweck, beispielsweise
der Reinigung, zugeführt
werden kann, oder es kann ein unvermeidbarer Rückstand sein, der beispielsweise
bei der Evakuierung oder beim Reinigen des Systems zurückgeblieben
ist.
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Da
das Gas in der Kammer 10 die Strahlung des Projektionsstrahls
absorbiert, wenn ein Projektionsstrahlimpuls durch die Kammer 10 verläuft, so
bewirkt die Absorption eine lokale Erwärmung des Gases, was zu einer
lokalen Zunahme des Drucks führt und
eine Schallwelle erzeugt. Die Schallwelle wird im Anschluss von
dem Mikrophon oder dem Mikro-Barograph 20 erfasst. Da die
Kammer elliptisch ist, wird eine in dem Brennpunkt 24 erzeugte
Schallwelle, durch den der Projektionsstrahl verläuft, im
anderen Brennpunkt 24 fokussiert, an dem sich das Mikrophon
oder der Mikro-Barograph 20 befindet.
Die Intensität
der Schallwelle hängt
von der Intensität
des Projektionsstrahlimpulses und den Absorptionseigenschaften des
Gases in der Kammer 10 ab. Die Kenntnis dieser Eigenschaften,
die theoretisch und/oder empirisch abgeleitet sind, ermöglicht die Berechnung
der Intensität
des Projektionsstrahlimpulses anhand des Ausgangs des Mikrophons
oder des Mikro-Barographs 20. Eine Berechnung der Intensität des Projektionsstrahls
kann andere Messungen berücksichtigen,
beispielsweise der Temperatur, die von ebenso in der Kammer 10 vorgesehenen Sensoren 21 vorgenommen
werden. Der Verlauf vorheriger Intensitätsmessungen kann ebenso berücksichtigt
werden.
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Die
in den 2 und 3 gezeigte akustische Sensoranordnung
kann an einer beliebig geeigneten Stelle in der Bahn des Projektionsstrahls
zwischen der Strahlungsquelle LA und dem Substrat W liegen. Um die
an den Photolack auf dem Substrat W abgegebene Strahlungsenergie
am genauesten messen zu können,
befindet sich die akustische Sensoranordnung vorzugsweise so nah
wie möglich
an dem Substrat, beispielsweise zum Ende des Projektionssystems
PL hin.
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Ein
System zur Steuerung der Dosis unter Verwendung der voranstehend
beschriebenen akustischen Sensoranordnung ist in 4 gezeigt.
Dieses umfasst ein Steuerungsgerät 60,
das die Ausgänge
des Mikrophons oder des Mikro-Barographs 20 sowie der Sensoren 21 erhält, und
verwendet diese, um die Projektionsstrahlintensität auf Substratniveau
und daher die an den Photolack durch jeden Strahlungsimpuls abgegebene
Dosis zu berechnen. Ein Verstärker 23 wird
zur Verstärkung
des Signalpegelausgangs des Mikrophons 20 verwendet, um
so die Erfassung von Schallwellen mit sehr geringer Intensität zu gestatten.
Die berechnete Dosis wird in einem Speicher 61 gespeichert,
in dem der Verlauf der von den vorhergehenden Strahlungsimpulsen
abgegebenen Dosen enthalten ist. Da sich die Belichtung eines vorgegebenen
Zielbereichs auf dem Substrat aus einer Vielzahl von durch die Impulse
abgegebener Dosen zusammensetzt, wird der Verlauf der vorherigen
Impulse, aus denen sich die gegenwärtige Belichtung zusammensetzt,
dazu verwendet, jegliche notwendige Korrektur zu bestimmen, die
auf die im Anschluss folgenden Strahlungsimpulse, welche zu der
Belichtung beitragen, angewendet wird. Die notwendigen Korrekturen
können
z. B. durch Einstellen der Intensität der Strahlungsquelle LA,
durch Einstellen der Öffnungszeit
eines Shutters SH, durch Einstellen der Öffnungsweite einer Blende,
die sich in einer Aperturebene des Beleuchtungssystems befindet,
durch Einstellen der Pulswiederholungsrate, durch Einstellen der
Scangeschwindigkeit in einer "Steg-and-Scan"-Vorrichtung oder
durch geeignete Kombination dieser Parameter bewerkstelligt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Eine
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die vorbehaltlich der im Anschluss folgenden
Beschreibung gleich der ersten Ausführungsform sein kann, ist in 5 gezeigt.
Das Mikrophon (oder der Mikro-Barograph) 20 befindet sich
in einer Kammer 50, die mit dem Projektionssystem PL unterhalb
des Elements 50 direkt gegenüber dem Wafer W befestigt ist;
ein Element, wie z. B. das Element 40, kann im Anschluss
als das „finale" Element bezeichnet
werden. Die Kammer 50 belegt einen Großteils des Raums zwischen dem
finalen Element 40 und dem Substrat W, so dass die anhand
des Ausgangs des Mikrophons 20 bestimmte Projektionsstrahlintensität möglichst
genau der tatsächlich
an den Photolack abgegebenen Dosis entspricht. Das Ausgangssignal
des Mikrophons 20 kann ebenso in Kombination mit dem Ausgangssignal
des Energiesensors ES verwendet werden, um zum Beispiel die Absorptionsänderungen
des Projektionsstrahls längs der
Ausbreitungsbahn stromabwärts
des Strahlteilers BS, wie in 1 gezeigt
ist, zu kalibrieren.
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Dritte Ausführungsform
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Bei
den voranstehenden Ausführungsformen wird
Schall, der durch Absorption eines bekannten oder bestimmbaren Anteils
der Strahlungsenergie des Projektionsstrahls verursacht wird, zur
Bestimmung der Intensität
des Projektionsstrahls gemessen. Diese Prozedur basiert auf der
Voraussetzung, dass die vorhandene Verunreinigung, oder das absichtlich
hinzugefügte
Absorptionsmittel, mengenmäßig bekannt
ist sowie einen bekannten Effekt hervorruft. Bei der dritten Ausführungsform
wird das Gegenteil benutzt; falls die Intensität des Projektionsstrahls bekannt
oder vorhersagbar ist, kann die Messung des von dem Durchgang des
Projektionsstrahls verursachten Schalls zur Erfassung oder Messung
des Vorhandenseins einer Verunreinigung benutzt werden, die zum
Teil den Projektionsstrahl absorbiert. Zum Beispiel kann auf diese
Weise eine Leckage an Luft in eine gereinigte oder evakuierte Vorrichtung oder
das Wachstum einer absorbierenden Schicht auf einem optischen Element
detektiert werden. Entsprechend werden bei der dritten Ausführungsform Mikrophone
an Stellen positioniert, an denen Verunreinigungen auftreten, und
der Schall, der mit Hilfe des Durchgangs von Strahlungsimpulsen
des Projektionsstrahls erfasst wird, wird beobachtet, um jegliche
Zunahme der Verunreinigungen zu erfassen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Prinzipien der Detektion der Projektionsstrahlintensität sowie
der Detektion der Verunreinigungen innerhalb der gleichen Vorrichtung
miteinander kombiniert werden können,
entweder durch die Verwendung mehrerer Sensoren oder sogar durch
Verwendung der gleichen Sensoren. Unter normalen Umständen kann zum
Beispiel das in einer Kammer enthaltene Gas 1% der durch diese verlaufende
Strahlung absorbieren und einen Grundschall hervorrufen. Sollte
jedoch eine Verunreinigung eine Absorptionszunahme auf 2% bewirken,
so führt
dies zu einer Verdoppelung der absorbierten Strahlungsenergie und
zu einer deutlichen Zunahme des detektierten Schalls. Eine Verdoppelung
der Intensität
des Projektionsstrahls, die eine mögliche andere Ursache für eine solch
große Zunahme
des detektierten Schalls sein könnte,
ist möglicherweise
wenig plausibel, so dass die große Zunahme des Schalls eher
einer Zunahme an Verunreinigungen als einer An derung des Ausgangs
der Strahlungsquelle zugeordnet werden kann. Auf ähnliche
Weise können
Tendenzen in dem detektierten Schall überwacht und den Veränderungen
der Intensität
des Projektionsstrahls oder den Verunreinigungen durch Abgleich
von Tendenzmustern zugeordnet werden.
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Während spezifische
Ausführungsformen der
Erfindung voranstehend beschrieben worden sind, so ist zu erkennen,
dass die Erfindung auf andere Art und Weise als beschrieben in die
Praxis umgesetzt werden kann. Die Beschreibung dient daher nicht
dazu, die Erfindung zu beschränken,
die durch die Ansprüche
definiert ist.