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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Pellicle für Masken zur Verwendung in
einer lithographischen Projektionsvorrichtung und Verfahren zum
Reinigen von Masken.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Der
hier verwendete Begriff „Musteraufbringungseinrichtung" sollte so weit interpretiert
werden, dass er sich auf Einrichtungen bezieht, die dafür verwendet
werden können,
einem eingehenden Strahl aus Strahlung einen gemusterten Querschnitt
gemäß einem
Muster aufzuprägen,
das in einem Zielabschnitt des Substrats erzeugt werden soll. Der
Begriff „Lichtventil" kann in diesem Zusammenhang
ebenfalls verwendet werden. Im Allgemeinen entspricht das besagte
Muster einer bestimmten Funktionsschicht in einem im Zielabschnitt
erzeugten Bauelement, wie einer integrierten Schaltung oder einem anderen
Bauelement. Ein Beispiel einer derartigen Musteraufbringungseinrichtung
ist eine Maske. Das Konzept einer Maske ist in der Lithographie
gut bekannt und umfasst binäre,
wechselnde Phasenverschiebungs- und reduzierte Phasenverschiebungsmaskenarten
sowie verschiedene Arten von Hybridmasken. Die Anordnung einer derartigen
Maske im Strahlungsstrahl bewirkt selektive Lichtdurchlässigkeit
(im Falle einer lichtdurchlässigen
Maske) bzw. Reflexion (im Falle einer reflektierenden Maske) der auf
die Maske auftreffenden Strahlung gemäß dem Muster auf der Maske.
Im Fall einer Maske ist die Haltekonstruktion im allgemeinen ein
Maskentisch, der gewährleistet,
dass die Maske in einer gewünschten Position
im eingehenden Strahl aus Strahlung gehalten werden kann und dass
sie, sofern erwünscht,
bezogen auf den Strahl bewegt werden kann.
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Ein
weiteres Beispiel einer Musteraufbringungseinrichtung ist ein programmierbares
Spiegelfeld. Ein Beispiel für
ein derartiges Feld ist eine matrixadressierbare Oberfläche, die
eine viskoelastische Steuerschicht und eine reflektierende Oberfläche aufweist.
Das Grundprinzip hinter einer derartigen Vorrichtung ist, dass zum
Beispiel adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche auftreffendes
Licht als gebeugtes Licht reflektieren, wohingegen unadressierte
Bereiche auftreffendes Licht als ungebeugtes Licht reflektieren.
Wird ein geeigneter Filter verwendet, kann das besagte ungebeugte
Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert werden, wobei
nur das gebeugte Licht zurückgelassen
wird. Auf diese Weise wird der Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der
matrixadressierbaren Oberfläche gemustert.
Eine alternative Ausführungsform
eines programmierbaren Spiegelfeldes verwendet eine Matrixanordnung
aus winzigen Spiegeln, von denen jeder individuell um eine Achse
gekippt werden kann, indem ein geeignetes lokalisiertes elektrisches
Feld angelegt wird oder indem piezoelektrische Aktuatoren verwendet
werden. Noch einmal: die Spiegel sind so matrixadressierbar, dass
adressierte Spiegel einen eingehenden Strahlungsstrahl in eine andere Richtung
zu unadressierten Spiegeln reflektieren. Auf diese Weise wird der
reflektierte Strahl gemäß dem Adressierungsmuster
der matrixadressierbaren Spiegel gemustert. Die erforderliche Matrixadressierung
kann unter Verwendung geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden.
Bei beiden vorstehend beschriebenen Situationen kann die Musteraufbringungseinrichtung
ein oder mehrere programmierbare Spiegelfelder umfassen. Weitere Informationen über derartige
Spiegelfelder können beispielsweise
den
US-Patenten 5,296,891 und
US 5,523,193 und den PCT-Veröffentlichungen
WO 98/38597 und
WO 98/33096 entnommen werden.
Im Fall eines programmierbaren Spiegelfeldes kann die Haltekonstruktion
beispielsweise als Rahmen oder Tisch gebildet sein, der nach Wunsch
fixiert oder beweglich ist.
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Ein
weiteres Beispiel einer Musteraufbringungseinrichtung ist ein programmierbares LCD-Feld.
Ein Beispiel für
eine derartige Konstruktion ist im
US-Patent
5,229,872 gegeben. Wie beim Vorstehenden kann die Haltekonstruktion
in diesem Fall beispielsweise als Rahmen oder Tisch gebildet sein,
der fixiert oder beweglich ist.
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Aus
Gründen
der Vereinfachung kann sich der Rest dieses Textes an bestimmten
Stellen speziell auf Beispiele beziehen, die eine Maske und einen Maskentisch
verwenden. Die in diesen Fällen
erörterten
allgemeinen Prinzipien sollten jedoch im weiteren Kontext der Musteraufbringungseinrichtung
gesehen werden, wie er vorstehend festgelegt worden ist.
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Lithographische
Projektionsvorrichtungen können
beispielsweise für
die Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden.
In so einem Fall kann die Musteraufbringungseinrichtung ein Schaltungsmuster
entsprechend einer einzelnen Schicht der integrierten Schaltung
erzeugen und dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt (der z.B.
einen oder mehrere Dies enthält)
auf einem Substrat (Silizium-Wafer),
das mit einer Schicht aus strahlungssensitivem Material (Schutzlack) überzogen worden
ist, abgebildet werden. Im allgemeinen enthält ein einzelner Wafer ein
ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, die sukzessive einer
nach dem anderen durch das Projektionssystem bestrahlt werden. Bei
den allgemein üblichen
Vorrichtungen, bei denen die Musteraufbringung über eine Maske auf einem Maskentisch
erfolgt, kann zwischen zwei unterschiedlichen Maschinentypen unterschieden werden.
Bei einer Art von lithographischer Projektionsvorrichtung wird jeder
Zielabschnitt bestrahlt, indem das gesamte Maskenmuster in einem
Schritt auf den Zielabschnitt aufgebracht wird. Eine derartige Vorrichtung
wird im allgemeinen als Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einer anderen
Vorrichtung, die im allgemeinen als Step-and-Scan-Vorrichtung bezeichnet wird,
wird jeder Zielabschnitt bestrahlt, indem das Maskenmuster unter
dem Projektionsstrahl in einer vorbestimmten Referenzrichtung (der „abtastenden" Richtung) fortschreitend
abgetastet wird, während der
Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung synchron
abgetastet wird. Da das Projektionssystem im allgemeinen einen Vergrößerungsfaktor
M (im allgemeinen <1)
aufweist, ist die Geschwindigkeit V, bei welcher der Substrattisch
abgetastet wird, um einen Faktor M mal so groß wie diejenige, bei welcher
der Maskentisch abgetastet wird. Weitere Informationen hinsichtlich
lithographischer Vorrichtungen, wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise
der
US 6,046,792 entnommen
werden.
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Bei
einem bekannten Herstellungsprozess, bei dem eine lithographische
Projektionsvorrichtung eingesetzt wird, wird ein Muster (z.B. in
einer Maske) auf ein Substrat abgebildet, das zumindest teilweise von
einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material (Resist) bedeckt
ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das Substrat mehreren Verfahrensschritten
unterzogen werden, wie z.B. Grundieren, Schutzlackbeschichtung und
ein Softbake. Nach der Belichtung kann das Substrat weiteren Verfahrensschritten ausgesetzt
werden, wie z.B. Post-Exposurebake (PEB), Entwicklung, Hardbake
und Messen/Inspi-zieren der abgebildeten Strukturen. Diese Folge
von Verfahrensschritten wird als Basis verwendet, um eine individuelle
Schicht eines Bauelements, z.B. einer integrierten Schaltung, mit
einem Muster zu versehen. Eine derart gemusterte Schicht kann dann mehreren
Verfahrensschritten wie z.B. Ätzen,
Ionenimplantation (Doping), Metallisierung, Oxydation, chemisches,
mechanisches Polieren etc. ausgesetzt werden, die alle dazu dienen,
eine individuelle Schicht fertig zu stellen. Sind mehrere Schichten
erforderlich, muss die gesamte Prozedur, oder eine Variante davon,
für jede
neue Schicht wiederholt werden. Wichtig ist sicherzustellen, dass
die Überlagerung
(Juxtaposition) der verschiedenen Stapelschichten so genau wie möglich ist.
Zu diesem Zweck ist an einer oder mehreren Stellen auf dem Wafer eine
kleine Referenzmarkierung vorhanden, wodurch der Ursprung eines
Koordinatensystems auf dem Wafer definiert ist. Unter Verwendung
optischer und elektronischer Bauteile in Kombination mit der Positionierungsvorrichtung
des Substrathalters (im Folgenden mit „Ausrichtsystem" bezeichnet) kann
diese Markierung dann jedes mal versetzt werden, wenn eine neue
Schicht an eine existierende Schicht angrenzen soll, und kann als
Ausrichtreferenz verwendet werden. Schließlich befindet sich eine Gruppe von
Bauelementen auf dem Substrat (Wafer). Diese Bauelemente werden
dann durch ein Verfahren wie z.B. Teilen (Dicing) oder Sägen voneinander
getrennt, wonach die einzelnen Elemente auf einen Träger montiert,
an Pins angeschlossen werden können, etc..
Weitere Informationen hinsichtlich derartiger Verfahrensschritte
können
zum Beispiel dem Buch „Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Ausgabe, 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 Folgenden als „Linse" bezeichnet werden. Jedoch
sollte dieser Begriff so weit interpretiert werden, dass er verschiedene
Arten von Projektionssystemen umfasst, die beispielsweise lichtbrechende Optiken,
reflektierende Optiken, und katadioptrische Systeme umfassen. Das
Strahlungssystem kann auch Komponenten umfassen, die gemäß jeder
dieser Konstruktionstypen zum Leiten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls
aus Strahlung arbeiten, und derartige Komponenten können nachstehend
auch zusammen oder einzeln als eine „Linse" bezeichnet werden. Ferner kann die
lithographische Vorrichtung derart sein, dass sie zwei oder mehr
Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) aufweist.
Bei derartigen „mehrstufigen" Geräten können die
zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, bzw. es können an einem oder an mehreren
Tischen vorbereitende Schritte durchgeführt werden, während ein
oder mehrere weitere Tische für
Belichtungen verwendet werden. Zweistufige lithographische Vorrichtungen
sind zum Beispiel in der
US 5,969,441 und
in der
WO 98/40791 beschrieben.
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Gemäß 2 umfasst
eine Maske 10, die in einer photolithographischen Projektionsvorrichtung verwendet
wird, gewöhnlich
einen Glas- oder Quarzrohling 11, der eine auf einer Oberfläche geformte
gemusterte Schicht 12 aus opakem Material, z.B. Chrom,
aufweist. Es ist ein Pellicle 20 vorgesehen, das Schmutzstoffe
wie z.B. Staubpartikel daran hindert, die Maske 10 zu berühren. Alle
Schmutzstoffe auf der Maske 10 ändern das gewünschte abzubildende
Muster. Das Pellicle 20 enthält einen Rahmen 21,
der am Rohling 11 befestigt ist, und eine Membran 22,
die am Rahmen 21 befestigt ist. Die Membran 22 ist
bei einer Höhe
H oberhalb der gemusterten Schicht angeordnet, die größer ist
als die Brennweite der auf die Maske 10 abgebildeten Strahlung,
so dass Strahlung nicht daran gehindert wird, die Maske zu erreichen.
Alle Schmutzstoffe auf der Membran 22 sind ebenfalls oberhalb
der Maske 10 beabstandet, so dass sie defokussiert sind
und sich nicht nachteilig auf die Abbildung des Musters auswirken.
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Die
Membran 22 kann gebildet werden, indem eine Antireflexbeschichtung
auf eine Fluorpolymerschicht aufgebracht wird oder indem eine Polymerlösung mit
ausreichender Viskosität
auf eine geeignete Filmschicht geschleudert wird. Die auf die Fluorpolymerschicht
aufgebrachte Antireflexbeschichtung kann durch Rotation gebildet
werden. Die Schicht muss relativ dick sein, um den mit dem Rotationsvorgang
verbundenen Kräften
widerstehen zu können.
Die Dicke der Membran 22 wirkt sich direkt auf den Durchgang
der Strahlung durch die Membran 22 zur Maske 10 aus.
Absorption und Reflexion der Strahlung durch die Membran 22 reduzieren
den Durchgang der Strahlung zur Maske 10 und verhindern,
dass die gesamte Strahlung im photolithographischen Prozess verwendet
wird. Die Membran 22 muss dick genug sein, um genügend mechanische Festigkeit
aufzuweisen, damit sie durch Rotation beschichtet, angehoben und
am Rahmen 21 festgeklebt werden kann. Das in 2 gezeigte
Pellicle 20, das die Polymerschicht und die durch Rotation
aufgetragene Beschichtung aufweist, wird im allgemeinen als weiches
Pellicle bezeichnet, um es von einem Quarz-Pellicle unterscheiden
zu können,
das im allgemeinen als hartes Pellicle bezeichnet wird. Harte Pellicle
sind im allgemeinen teurer als weiche Pellicle und können als
zusätzliches
optisches Element wirken, was sich nachteilig auf die Abbildungs-
und Überlagerungsarbeit
der photolithographischen Projektionsvorrichtung auswirken kann.
Auch wenn sie billiger herzustellen sind, können weiche Pellicle optische
Verzerrungen bewirken, die auf ein Durchbiegen der Membran zurückzuführen sind.
Weiche Pellicle sind auch weniger haltbar als harte Pellicle und können einen
häufigeren
Austausch als harte Pellicle erforderlich machen.
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Die
Membran 22 ist im allgemeinen zerbrechlich und wird durch
herkömmliche
Maskenreinigungsprozesse leicht zerstört. Herkömmliche Reinigungsprozesse
können
das Aufsprühen
einer Reinigungsflüssigkeit,
zum Beispiel entionisiertes Wasser oder Salmiakgeist, auf die Maske 10,
das Rotieren der Maske 10 zum Entfernen überschüssiger Reinigungsflüssigkeit
und ein Spülspray
umfassen. Die Membran 22 wird vor dem Reinigen der Maske
oft entfernt und danach wieder am Rahmen 21 befestigt. Die
Maske 10 muss dann für
die Verwendung in einer photolithographischen Projektionsvorrichtung
wieder tauglich gemacht werden. Jedes Pellicle ist so gebaut, dass
es zu einer speziellen Maske passt. Der Prozess des Entfernens der
Membran 22, das Reinigen der Maske 20, das erneute
Befestigen der Membran 22 am Rahmen 21 und das
erneut tauglich machen der Maske 10 ist zeitaufwändig und
teuer. Inhomogenität
in Dicke und Rauigkeit der Pellicle-Membran bewirkt auch Inhomogenität im Strahlungsdurchgang
der Membran. Die Foliendicke muss genau gesteuert werden, um einen
Betrieb bei Fringe-Maxima für
die Strahlungswellenlänge
ermöglichen
zu können.
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Der
Trend zu kleineren integrierten Schaltungsbauteilen erfordert eine
lithographische Projektionsvorrichtung, die Muster drucken kann,
deren Strukturen noch kleinere kritische Dimensionen (CD) aufweisen,
als diejenigen, die zurzeit unter Verwendung von 248 nm- und 193
nm-Strahlung gedruckt werden. Lithographische Projektionsvorrichtungen, die
eine 157 nm-Strahlung verwenden, sind entwickelt worden, um Musterstrukturen
drucken zu können,
die kleine kritische Dimensionen von 70-100 nm aufweisen. Allerdings
sind bekannte Polymere, die gegenwärtig für Pellicle-Membranen in der
Photolithographie mit 248 nm und 193 nm verwendet werden, nicht
für die
Verwendung in der Photolithographie mit 157 nm geeignet. Auf dem
Markt erhältliche Fluorpolymere
wie TEFLON®AF
und CYTOP® brechen
schnell bei einer Bestrahlung durch 157 nm-Strahlen, da sie keine
ausreichende mechanische Integrität besitzen.
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Die
zurzeit entwickelten Fluorpolymere weisen ausreichend Transparenz
auf, um Durchgangsraten über
95% erzeugen zu können.
Durch Bestrahlung erfahren die Fluorpolymere eine photochemische
Nachdunklung, wodurch die Durchgangsrate und die Lebenszeit der
Pellicle-Membran reduziert wird. Es ist allgemein festzustellen,
dass sich die Lebenszeit des Pellicles mit zunehmender Transparenz gleichmäßig erhöht. Allerdings
haben die von DuPont zur Verwendung als Pellicle in der Photolithographie bei
157 nm entwickelten TEFLON®AF (TAFx)-Polymere gezeigt,
dass Materialien unterschiedlicher Absorption ähnliche Lebenszeiten haben
und dass Polymere mit ähnlicher
Absorption unterschiedliche Lebenszeiten haben. Idealerweise sollte
ein Pellicle zur Verwendung in der Photolithographie bei 157 nm
wenigstens 98% Transparenz aufweisen und photochemischer Nachdunklung
widerstehen, um für
eine Belichtungslebenszeit von 7,5 kJ/cm2 benutzbar
zu sein.
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Wichtig
ist, dass Fluorpolymere, die als Pellicle in der Photolithographie
bei 157 nm die erforderlichen optischen Eigenschaften (d.h. Transparenz und
Absorption), Filmbildungscharakteristika und mechanische und photochemische
Strahlungsbeständigkeit
aufweisen. Die Fluorpolymere müssen auch
geringe Lichtabsorptionen aufweisen, die für eine minimale Ausgasung erforderlich
sind, und mit nichtkontaminierenden Klebstoffen, die zum Befestigen
der Membran am Pellicle-Rahmen verwendet werden, dem zum Befestigen
des Pellicle-Rahmens an der Maske erforderlichen Dichtungsmaterial
und dem Material des Pellicle-Rahmens kompatibel sein. Da durch
Luft hervorgerufene Lichtabsorption bei 157 nm um vier Größenordnungen
höher ist
als bei 193 nm, muss das gesamte Belichtungssystem kontaminierungsfrei
entwickelt und belassen werden. Der optische Pfad, einschließlich der
Wafer- und Maskentische, kann nur ppm-Konzentrationen aus Sauerstoff-,
Wasser- und organischen
Molekülen ausgesetzt
werden. Ein zusätzlicher
molekularer Reinigungsschritt ist vor dem Belichten der Maske erforderlich.
Zurzeit angewendete Maskenreinigungsverfahren umfassen das Spülen mit
Gas, zum Beispiel Stickstoff. Der Spülvorgang erhöht die Produktionskosten
sowie die -zeit für
integrierte Schaltungsbauteile, die unter Verwendung einer photolithographischen
Projektionsvorrichtung hergestellt werden.
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Die
US 4,711,256 beschreibt
die Verwendung hochfluorierter organischer Flüssigkeiten zum Reinigen von
Halbleiter-Wafern. „Resolution
Enhancement of 157 nm Lithography by Liquid Immersion" von M. Switkes und
M. Rotschild, Optical Microlithography XV, Proceedings of SPIE Bd.
4691 (2002) S. 459-465, offenbart die Anwendung von Perfluorpolyäthern als
Immersionsflüssigkeit
für die
Immersionslithographie.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, Musteraufbringungseinrichtungen
mit Pellicle zu schaffen, die bei einer photolithographischen Projektionsvorrichtung
eingesetzt werden können,
die einen Projektionsstrahl aus Strahlung, einschließlich 157
nm-Strahlung, zum Drucken von Mustern auf ein Substrat bereitstellt.
Es ist ebenfalls ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, Verfahren
zum Herstellen und Reinigen von Musteraufbringungseinrichtungen mit
Pellicles zu schaffen, die in einer photolithographischen Projektionsvorrichtung
eingesetzt werden können,
die einen gemusterten Projektionsstrahl aus Strahlung, einschließlich 157
nm-Strahlung, zum Drucken von Mustern auf ein Substrat bereitstellt.
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Dieser
und weitere Aspekte werden erfindungsgemäß durch eine Musteraufbringungseinrichtung
zur Verwendung in einer lithographischen Projektionsvorrichtung
erreicht, wie sie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
einer Musteraufbringungseinrichtung zur Verwendung in einer photolithographischen
Vorrichtung gegeben, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung eines Bauteils gegeben, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
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Obwohl
in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden
kann, sollte eindeutig klar sein, dass eine derartige Vorrichtung
viele weitere Anwendungsmöglichkeiten
hat. Sie kann zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten
optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher,
Flüssigkristall-Anzeigetafeln,
Dünnschicht-Magnetköpfen und
dergleichen verwendet werden, und der Fachmann wird erkennen, dass
im Kontext mit derartigen alternativen Anwendungsmöglichkeiten jede
Benutzung der Begriffe „Retikel", „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils
durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzt worden sind.
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Im
vorliegenden Dokument werden die Begriffe „Strahlung" und „Strahl" verwendet, um alle Arten elektromagnetischer
Strahlung, einschließlich
ultravioletter (z.B. Strahlung mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157
bzw. 126 nm) und EUV-Strahlung (extrem ultraviolette Strahlung,
z.B. mit einer Wellenlänge
zwischen 5-20 nm) mit einzuschließen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachstehend
werden Ausführungsformen der
Erfindung rein beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden schematischen
Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 eine
schematische Darstellung einer photolithographischen Projektionsvorrichtung
ist;
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2 eine
schematische Darstellung einer Maske und eines Pellicles gemäß einer
bekannten Konstruktion ist;
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3 eine
schematische Darstellung einer Maske und eines Pellicles gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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4 eine
schematische Darstellung eines Maske und eines Pellicles gemäß einer
weiteren exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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5-7 schematische
Darstellungen einer Vorrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind, die Pellicle gemäß der vorliegenden
Erfindung auf Masken herstellen kann;
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8 eine
schematische Darstellung eines Verfahrens zur Bildung eines Pellicles
auf einer Maske gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist;
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9 eine
schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Reinigen von Masken ist, die mit
Pellicles gemäß der vorliegenden
Erfindung versehen sind;
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10 eine
schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Reinigen von Masken ist, die mit
Pellicles gemäß der vorliegenden
Erfindung versehen sind;
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11 eine
schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines
Bauteils ist, das in einer integrierten Schaltung, einem integrierten
optischen System, einem Magnetblasenspeicher, einer Flüssigkristallanzeige
oder einem Dünnschicht-Magnetkopf eingesetzt
werden kann; und
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12 eine
schematische Darstellung eines Bauteils ist, das in einer integrierten
Schaltung, einem integrierten optischen System, einem Magnetblasenspeicher,
einer Flüssigkristallanzeige
oder einem Dünnschicht-Magnetkopf
verwendet werden kann und durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wird.
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In
den Figuren zeigen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile
an.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 zeigt
schematisch eine lithographische Projektionsvorrichtung gemäß einer
speziellen Ausführungsform
der Erfindung. Die Vorrichtung enthält ein Strahlungssystem Ex,
IL, das einen Projektionsstrahl PB aus Strahlung bereitstellt (z.B.
UV- oder EUV-Strahlung, wie sie zum Beispiel durch einen Excimerlaser
generiert wird, der mit einer Wellenlänge von 248 nm, 193 nm oder
157 nm arbeitet, oder durch eine laserbefeuerte Plasmaquelle, die
mit 13,6 nm arbeitet). Bei dieser Ausführungsform enthält das Strahlungssystem
auch eine Strahlungsquelle LA. Die Vorrichtung enthält ebenfalls
einen ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der einen Maskenhalter zum
Halten einer Maske MA (z.B. ein Retikel) aufweist und mit einer
ersten Positionierungsvorrichtung PM verbunden ist, um die Maske
bezüglich
eines Projektionssystems PL genau zu positionieren; einen zweiten
Objekttisch (Substrattisch) WT, der einen Substrathalter zum Halten
eines Substrats W (z.B. ein mit einer Schutzschicht beschichteter
Silizium-Wafer) aufweist und mit einer zweiten Positionierungsvorrichtung
PW verbunden ist, um das Substrat bezüglich des Projektionssystems
PL genau zu positionieren; wobei das Projektionssystem bzw. die
Linse PL (z.B. ein Quarz- und/oder
CaF2-Linsensystem oder ein brechendes oder
katadioptrisches System, ein Spiegelfeld oder eine Gruppe von Felddeflektoren)
so konstruiert und angeordnet ist, dass ein bestrahlter Bereich
der Maske MA auf einen Zielabschnitt C (der z.B. einen oder mehrere
Dies enthält) des
Substrats W abgebildet wird. Das Projektionssystem PL wird auf einem
Referenzrahmen RF gehalten. Wie hier gezeigt, ist die Vorrichtung
durchlässiger
Art (d.h. mit einer durchlässigen
Maske). Im allgemeinen kann sie jedoch auch reflektierender Art sein,
zum Beispiel mit einer reflektierenden Maske. Alternativ kann die
Vorrichtung eine andere Art von Musteraufbringungsvorrichtung verwenden,
wie ein programmierbares Spiegelfeld der vorstehend genannten Art.
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Die
Quelle LA (z.B. ein UV-Excimer-Laser, ein Undulator bzw. Wiggler,
der um den Pfad eines Elektronenstrahls in einem Speicherring bzw.
Synchrotron angeordnet ist, eine durch Laser erzeugte Plasmaquelle
oder eine Abführquelle)
erzeugt einen Strahl PN aus Strahlung. Der Strahl PB wird zu einem Beleuchtungssystem
IL (Illuminator) geführt,
entweder direkt oder nachdem er Konditionierungseinrichtungen wie
zum Beispiel einen Strahlexpander Ex durchlaufen hat. Der Illuminator
IL kann Anpassungsmittel AM zum Anpassen der äußeren und/oder inneren radialen
Erstreckung (jeweils σ-innen
und σ-außen) der
Intensitätsverteilung
im Strahl umfassen. Darüber
hinaus umfasst er im allgemeinen verschiedene andere Bauelemente
wie z.B. einen Integrator IN und einem Kondensor CO. Auf diese Weise
erhält der
auf die Maske MA auftreffende Strahl PB in seinem Querschnitt eine
gewünschte
Gleichmäßigkeit und
Intensitätsverteilung.
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Mit
Bezug auf 1 ist festzustellen, dass die
Quelle LA innerhalb des Gehäuses
der lithographischen Projektionsvorrichtung angeordnet sein kann
(wie es oft der Fall ist, wenn die Quelle LA beispielsweise eine
Quecksilberlampe ist), sie kann sich jedoch auch entfernt von der
lithographischen Projektionsvorrichtung befinden, wobei der durch
sie erzeugte Strahlungsstrahl in die Vorrichtung geleitet wird (z.B.
mit Hilfe geeigneter Leitungsspiegel). Dieses letztgenannte Szenario
ist oft gegeben, wenn die Quelle LA ein Excimer-Laser ist. Die vorliegende
Erfindung beinhaltet beide Szena rien. Insbesondere schließen die
vorliegende Erfindung und die Ansprüche Ausführungsformen mit ein, bei denen
das Strahlungssystem Ex, IL einen Projektionsstrahl aus Strahlung
bereitstellt, der eine Wellenlänge
von weniger als ca. 170 nm aufweist, wie z.B. Wellenlängen von
157 n, 126 nm und 13,6 nm.
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Danach
tritt der Strahl PB in die Maske MA ein, die auf einem Maskentisch
MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchquert hat, läuft der Strahl
PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt
C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe des zweiten Positioniermittels
PW (und interferometrischen Messmittels IF) kann der Substrattisch WT
genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte
C im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche Weise kann
das erste Positioniermittel PM verwendet werden, um die Maske MA
im Hinblick auf den Weg des Strahls PB genau zu positionieren, zum
Beispiel nachdem die Maske MA mechanisch von einer Maskenbibliothek
geholt worden ist oder während
einer Abtastung. Im allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische
MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und
eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) durchgeführt. Allerdings
kann im Falle eines Wafer-Steppers (im Gegensatz zu einer Step-and-scan-Vorrichtung)
der Maskentisch MT nur mit einem kurzhubigen Betätigungselement verbunden werden,
oder er kann fixiert sein. Die Maske MA und das Substrat W können unter
Verwendung von Maskenausrichtmarkierungen M1,
M2 und Substratausrichtmarkierungen P1, P2 ausgerichtet
werden.
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Die
gezeigte Vorrichtung kann auf zwei unterschiedliche Arten eingesetzt
werden:
- 1) Im Step-Modus wird der Maskentisch
MT im wesentlichen stationär
gehalten, und ein ganzes Maskenbild wird in einem Schritt (d.h.
einem einzelnen „Flash") 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) Im Scan-Modus geschieht im wesentlichen das Gleiche, mit
der Ausnahme, dass ein bestimmter Zielabschnitt C nicht in einem
einzigen „Flash" belichtet wird.
Stattdessen ist der Maskentisch MT in einer vorgegebenen Richtung
(der sogenannten „Abtastrichtung", z.B.. der Y-Richtung)
mit einer Geschwindigkeit ν bewegbar,
um zu veranlassen, dass der Projektionsstrahl PB ein Maskenbild
abtastet. Gleichzeitig wird der Substrattisch WT simultan in die
gleiche oder entgegengesetzte Richtung mit einer Geschwindigkeit
V = Mν bewegt, vorbei
M die Vergrößerung der
Linse PL ist (gewöhnlich
M = ¼ oder
1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet
werden, ohne dass hinsichtlich der Auflösung Kompromisse eingegangen
werden müssen.
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Nach 3 enthält eine
exemplarische Ausführungsform
einer Maske 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung eine unbeschichtete Schicht 31 und eine gemusterte
opake Schicht 32, d.h. eine harte Maske. Die harte Maske 32 kann
zum Beispiel aus Chrom gebildet sein. Wie gewöhnlich, sind Quarz und Glas
(z.B. Borsilikatglas oder Quarzglas) bei 157 nm opak, die unbeschichtete
Schicht 31 besteht aus CaF2. Festzustellen
ist, dass die unbeschichtete Schicht 31 aus Quarz oder
Glas in einer photolithographischen Projektionsvorrichtung unter
Verwendung von Strahlung bei 193 nm oder 248 nm gebildet werden
kann.
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Ein
Pellicle 40 aus flüssigem
Perfluorpolyether (PFPE) ist auf der Maske 30 gebildet.
Die PFPE-Flüssigkeit
kann zum Beispiel FOMBLIN® oder GALDEN® sein,
erhältlich
von der Ausimont Corporation, oder KRYTOX®, erhältlich von
DuPont. PFPE-Flüssigkeiten
werden zurzeit als Schmiermittel für Vakuumpumpen verwendet und
sind somit mit sauberen Raumumgebungen kompatibel, in denen photolithographische
Projektionsvorrichtungen verwendet werden. PFPE-Flüssigkeiten
sind optisch sauber, nicht-toxisch, chemisch träge und mit wenigstens einigen
zurzeit verwendeten Beschichtungsmaterialien kompatibel. PFPE-Flüssigkeiten weisen
eine Absorptionsfähigkeit
von 157 nm α =
10-3 μm-1 Basis 10 auf, was tausend mal
geringer ist als gegenwärtige
experimentelle 157 nm-Schutzschichten und zehn mal geringer als
gegenwärtige
157 nm Pellicle-Materialien.
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PFPE-Flüssigkeiten
weisen auch einen Brechungsindex auf, der eher dem von CaF2 entspricht, das bei der Photolithographie
bei 157 nm für
Maskenrohlinge verwendet wird. Wiederum mit Bezug auf 2 nimmt
Luft den Raum zwischen der Membran 22 und dem Rohling 11 ein.
Luft hat einen Brechungsindex n = 1,0. Der Unterschied zwischen
dem Brechungsindex der Membran 22 und dem Brechungsindex
von Luft ist verhältnismäßig groß, wie auch
der Unterschied zwischen dem Brechungsindex von Luft und dem Brechungsindex
des Rohlings 11. Diese verhältnismäßig großen Unterschiede zwischen den
Brechungsindizes führen
zu erhöhter
Reflexion der Strahlung und einer Verringerung der Strahlungsmenge
durch die Maske. Je größer der Unterschied
zwischen den Brechungsindizes ist, umso größer ist im allgemeinen die
Reflexion. Zurzeit eingesetzte Folien mit Antireflexbeschichtungen,
die als Pellicle-Membrane
verwendet werden, haben einen Brechungsindex zwischen 1,13 bis 1,2.
Der Unterschied zwischen dem Brechungsindex der Pellicle-Membran
und Luft liegt somit zwischen 0,13 und 0,2.
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Wiederum
gemäß 3 beträgt der Brechungsindex
von CaF2 ungefähr 1,56. FOMBLIN® Z-25
hat bei 157 nm einen Brechungsindex n = 1,35. FOMBLIN® Y-18
hat bei 157 nm einen Brechungsindex n = 1,37. FOMBLIN® Y-140,
eine Version mit höherem
Molekulargewicht, hat bei 157 nm einen Brechungsindex n = 1,38.
Der Unterschied zwischen dem Brechungsindex des CaF2-Rohlings 31 und
des flüssigen
Pellicles 40 kann somit zwischen 0,18 bis 0,21 betragen,
was vergleichbar ist zu dem Unterschied, der bei gegenwärtig erhältlichen
Folien mit Antireflexbeschichtungen, die als Pellicle-Membranen
verwendet werden, erhalten wird. Zusätzlich kann der Unterschied
der Brechungsindizes reduziert oder eliminiert werden, indem eine
geeignete Beschichtung auf dem entgültigen optischen Element der
photolithographischen Projektionsvorrichtung verwendet wird.
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PFPE-Flüssigkeiten
sind chemikalien- und lösungsmittelbeständig. Sie
weisen auch exzellenten thermischen und elektrischen Widerstand
auf und reagieren nicht mit Metall, Kunststoff, Elastomeren und Gummi.
PFPE-Flüssigkeiten
sind unwirksam bei flüssigem
und gasförmigem
Sauerstoff und sind nicht brennbar. Weil PFPE- Flüssigkeiten
hohen Sauerstoffbedingungen widerstehen können, sind sie zur Verwendung
als Pellicle bei der Herstellung von Masken geeignet, da sie nicht
von den hohen Sauerstoffbedingungen beeinflusst werden, die bei
Photoresist-Ablöseprozessen
gefunden worden sind. PFPE-Flüssigkeiten
können
auch Lewis-Säuren widerstehen,
die während
des Aluminiumätzens,
bei Schwefelprodukten, den meisten Säuren, den meisten Basen und
den meisten Oxidationsmitteln erzeugt werden. Sie sind in einer
Vielzahl von Viskositäten
verfügbar
und weisen einen geringen Verdunstungsverlust auf. PFPE-Flüssigkeiten
weisen auch exzellente Strahlenhärte
und Widerstand gegen Polymerisation in Anwesenheit ionisierender
Strahlung auf. PFPE-Flüssigkeiten
haben null Ozonverarmungspotential und sind nicht als flüchtige organische
Chemikalien von der Umweltschutzbehörde klassifiziert worden.
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Gemäß 4 enthält eine
wechselnde bzw. reduzierte Phasenverschiebungsmaske 50 gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Maskenrohling, der eine unbeschichtete
Schicht 51 und eine opake Schicht, d.h. eine harte Maske 52,
enthält.
Wie vorstehend erörtert,
kann die unbeschichtete Schicht 51 aus CaF2, MgF,
F-dotiertem Quarz oder Glas oder jedem anderen Material gebildet
sein, dessen optische Eigenschaften für die Lithographie bei 157
nm geeignet sind, und kann aus Glas oder Quarz für die Lithographie bei 193
nm oder 248 nm gebildet sein. Ein Muster mit Strukturen 53 und 54 ist
in der Maske 50 gebildet. Die Maske 50 kann durch
bekannte Verfahren hergestellt werden, inklusive Auftragen eines
strahlungssensitiven Materials, z.B. ein Resist, auf den Maskenrohling,
Aussetzen des Resists zu einem Projektionsstrahl aus Strahlung,
Entfernen der harten Maske, und Bilden des Musters durch Nass- oder Trockenätzen.
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Gemäß 5 enthält eine
exemplarische Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Bilden eines Pellicles auf einer Maske 60,
die eine unbeschichtete Schicht 61 und eine gemusterte
opake Schicht 62 enthält,
einen Drehteller 70 und Maskenhalter 71. Ein Drehantrieb 72 ist
wirksam mit dem Drehteller 70 verbunden. Eine PFPE-Flüssigkeitsquelle 74 führt der Oberfläche der
Maske 60 PFPE-Flüssigkeit
zu, wobei sich die gemusterte opake Schicht 62 auf der Maske
befindet. Die Quelle 74 kann ein Sprühmechanismus sein, zum Beispiel
eine Düse
oder ein Dosierarm.
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Gemäß 6 führt die
Quelle 74 der Maske 60 PFPE-Flüssigkeit 80 zu, um
die Oberfläche
der Maske 60, welche die gemusterte opake Schicht 62 enthält, zu bedecken.
Die PFPE-Flüssigkeit 80 wird auf
die Maske 60 in einer Dicke T aufgetragen, die größer ist
als die Dicke H, bei der Schmutzstoffe auf der PFPE-Flüssigkeit 80 den
Durchgang der Strahlung durch die Maske 60 nicht blockieren
und die defokussiert sind, damit sie sich nicht nachteilig auf die Abbildung
des Musters auswirken.
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Wie
durch einen Pfeil A in 6 gezeigt, wird der Drehteller 70 durch
den Drehantrieb 72 gedreht, um überschüssige PFPE-Flüssigkeit 80 wegzuschleudern. Überschüssige PFPE-Flüssigkeit 80 kann
so lange weggeschleudert werden, bis die Dicke H der Flüssigkeit
oberhalb der gemusterten opaken Schicht 62 gleich oder
geringfügig
größer ist
wie die Brennweite der auf die Maske 60 abzubildenden Strahlung,
wie in 7 gezeigt. Die Menge der abgeschleuderten Flüssigkeit
kann durch Steuern des Drehantriebs 72 gesteuert werden,
um die Geschwindigkeit des Drehtellers 70 zu steuern, und/oder
kann durch Steuern des Drehantriebs 72 gesteuert werden,
um die Drehzeit des Drehtellers 70 zu steuern. Die Dicke
der PFPE-Flüssigkeit 80 kann durch
bekannte Mess-/Inspektionsvorrichtungen bestimmt werden. Durch Rotieren
der Maske 60 wird auch die Kontrolle über die Gleichmäßigkeit
der Dicke der PFPE-Flüssigkeit 80 erhöht.
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Gemäß 8 enthält ein Verfahren
zum Bilden eines Pellicles gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen einer Maske S110, das
Aufbringen von PFPE-Flüssigkeit
S120 und das Entfernen eines Teils der PFPE-Flüssigkeit S130 zum Einstellen
der Dicke der PFPE-Flüssigkeit
auf der Maske. Festzustellen ist, dass das Verfahren zum Bilden
eines Pellicles auf jeder Art von Maske eingesetzt werden kann,
einschließlich
wechselnde Phasenverschiebungs- und reduzierte Phasenverschiebungsmaskenarten,
binäre
Masken sowie Hybridmasken. Ebenfalls festzustellen ist, dass die
PFPE- Flüssigkeit durch
andere Verfahren als das Rotationsverfahren entfernt werden kann,
beispielsweise durch Agitation (z.B. wiederholtes Hin- und Herbewegen
der Maske), chemische Reaktion, oder Durchlaufen der Maske mit aufgebrachter
PFPE-Flüssigkeit
unter einem Bauelement wie einer Klinge, die in einem vorab bestimmten
Abstand zur Maske eine Kante aufweist.
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Die
in den 5-7 gezeigte Vorrichtung kann
auch zum Reinigen von Masken verwendet werden, indem kontaminierte
Pellicle von PFPE-Flüssigkeit
entfernt und durch neue Pellicle aus PFPE-Flüssigkeit ersetzt werden. Gemäß 9 enthält ein Verfahren
zum Reinigen einer Maske das Entfernen eines kontaminierten Pellicles
aus PFPE-Flüssigkeit
S210, das Aufbringen von PFPE-Flüssigkeit
auf die Maske S220 und das Entfernen eines Teils der PFPE-Flüssigkeit
S230, um eine Dicke der PFPE-Flüssigkeit
auf der Maske einzustellen. Wie vorstehend erörtert, kann das kontaminierte PFPE-Flüssigkeitspellicle
durch jedes Verfahren wie Rotation (Sein) oder Agitation entfernt
werden. Der als neues, reines Pellicle aufgebrachte Teil der PFPE-Flüssigkeit
kann zum Beispiel durch Rotation oder Agitation oder Durchlaufen
der Maske unter der Kante einer Klinge entfernt werden.
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Gemäß 10 enthält ein weiteres
exemplarisches Verfahren zum Reinigen einer Maske das Aufbringen
von PFPE-Flüssigkeit
auf eine Maske, die ein kontaminiertes Pellicle aus PFPE-Flüssigkeit
aufweist S310 und das Entfernen eines Teils der PFPE-Flüssigkeit
S320 zum Einstellen der Dicke der PFPE-Flüssigkeit auf der Maske. Bei
dieser zweiten exemplarischen Ausführungsform wird das kontaminierte
PFPE-Flüssigkeitspellicle
nicht entfernt, ehe reine PFPE-Flüssigkeit aufgebracht worden
ist. Das kontaminierte PFPE-Flüssigkeitspellicle
wird durch Aufbringen der reinen PFPE-Flüssigkeit
verschoben. Die Maske kann rotiert bzw. bewegt werden, während gleichzeitig
die reine PFPE-Flüssigkeit
aufgebracht wird oder kann rotiert bzw. bewegt werden, nachdem eine
Menge reiner PFPE-Flüssigkeit
aufgebracht worden ist, die für
eine Verschiebung des kontaminierten PFPE-Flüssigkeitspellicles ausreicht.
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Gemäß 11 enthält ein Verfahren
zur Herstellung eines Bauelements für die Verwendung in einer integrierten
Schaltung, einem integrierten optischen System, einem Magnetblasenspeicher,
einer Flüssigkristall-Anzeigetafel
oder einem Dünnschicht-Magnetkopf das Bereitstellen
eines Substrats, das zumindest teilweise von einer Schicht aus strahlungsempfindlichem
Material bedeckt ist S510, das Bereitstellen eines Projektionsstrahls
aus Strahlung unter Verwendung eines Strahlungssystems S520, das
Versehen des Projektionsstrahls mit einem Muster in seinem Querschnitt
unter Verwendung einer Maske, die ein Pellicle gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweist S530, und das Projizieren des
gemusterten Strahls aus Strahlung auf einen Ziehabschnitt der Schicht
aus strahlungssensitivem Material S540.
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Gemäß 12 enthält ein Bauelement 900, das
durch ein exemplarisches Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt worden ist, ein Substrat 910 mit einem Muster,
in dem Strukturen 933, 934 ausgebildet sind. Wie
vorstehend erörtert, ist
festzustellen, dass das Bauelement 900 bei der Herstellung
von integrierten Schaltungen, integrierten optischen Systemen, Magnetblasenspeichern, Flüssigkristall-Anzeigetafeln oder
Dünnschicht-Magnetköpfen eingesetzt
werden kann. Ferner ist festzustellen, dass das Bauelement 900 eine
Vielzahl von gemusterten Schichten enthalten kann, die durch Wiederholen
des Verfahrens oder einer Variante davon gebildet werden kann.
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Masken,
die PFPE-Flüssigkeitspellicle
gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten, erhöhen die
Produktionskapazität
einer photolithographischen Projektionsvorrichtung. Das Reinigen
der Masken durch Entfernen oder Verschieben eines kontaminierten
Pellicles aus PFPE-Flüssigkeit
kann in kürzerer
Zeit erfolgen als das Reinigen von Masken mit Pellicle-Rahmen und
-Membranen, die während
des Reinigungsvorgangs auch beschädigt oder zerstört werden
können.
Diese verkürzte
Reinigungszeit ermöglicht
es, dass die Maske in kürzerer
Zeit entfernt, gereinigt und wieder in die lithographische Vorrichtung
für die
Herstellung gemusterter Wafer eingesetzt werden kann, als bei herkömmlichen
Masken, die Pellicle-Rahmen und -Membranen enthal ten. Masken, die
PFPE-Flüssigkeitspellicle
gemäß der vorliegenden
Erfindung enthalten, benötigen
auch keine spezielle Verpackung, um die Maske oder das Pellicle
zu schützen.
Die Maske kann mit einem PFPE-Flüssigkeitspellicle
versandt oder aufbewahrt werden, das ohne weiteres durch ein kontaminierungsfreies
PFPE-Flüssigkeitspellicle
ausgetauscht werden kann, bevor sie in einer photolithographischen
Projektionsvorrichtung verwendet wird.
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Auch
wenn im Vorstehenden spezielle Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben worden sind, ist festzustellen, dass die Erfindung auch
anders als beschrieben durchzuführen
ist. Die Beschreibung soll die Erfindung nicht eingrenzen, wobei die
Erfindung durch die beigefügten
Ansprüche
definiert ist.