DE69704586T2

DE69704586T2 - Verschlüsse mit unabhängigen Regelungen und Blenden mit verstellbaren Öffnungen zur schiefen Beleuchtung

Info

Publication number: DE69704586T2
Application number: DE69704586T
Authority: DE
Inventors: Tsukasa Azuma; Bernhard L. Poschenrieder; Takashi Sato
Original assignee: Infineon Technologies AG; Toshiba Corp
Current assignee: Infineon Technologies AG; Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: JPH09325501A; EP0794462B1; DE69704586D1; EP0794462A2; US5712698A; EP0794462A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Herstellung höchstintegrierter Bauelemente (VLSI) und insbesondere die Verbesserung der Wiedergabetreue lithographischer Bilder durch Verwendung einer außeraxialen Beleuchtung mit unabhängig steuerbaren Verschlüssen und Blenden mit variabler Fläche.

Allgemeiner Stand der Technik

Die Herstellung von Halbleiterbauelementen ist abhängig von der genauen Wiedergabe von mit CAD- Systemen erzeugten Strukturen auf der Oberfläche eines Bauelementsubstrats. Der Wiedergabeprozeß wird in der Regel unter Verwendung der optischen Lithographie durchgeführt, auf die vielfältige subtraktive (Ätz-) und additive (Ablagerungs-)Prozesse folgen. Die Strukturierung durch optische Lithographie umfaßt die Beleuchtung einer metall-(z. B. mit Chrom) beschichteten Quarzplatte, die als eine Photomaske bekannt ist, die ein vergrößertes Bild der in die Metallschicht geätzten mit Computer erzeugten Struktur enthält. Dieses beleuchtete Bild wird verkleinert und in einen lichtempfindlichen Film auf dem Bauelementsubstrat einstrukturiert. Als Folge der Störungen und Verarbeitungsauswirkungen, die während der Strukturübertragung erfolgen, weichen auf dem Bauelementsubstrat gebildete Bilder von ihren idealen Abmessungen und ihrer idealen Form, so wie sie durch die Computerbilder dargestellt werden, ab. Diese Abweichungen hängen von den Kenngrößen der Strukturen und von vielfältigen Prozeßbedingungen ab. Da sich diese Abweichungen wesentlich auf die Leistung des Halbleiterbauelements auswirken können, wurden viele Ansätze verfolgt, die sich auf CAD-Kompensationsverfahren konzentrieren, die ein resultierendes ideales Bild sicherstellen.
Die Leistungssteigerung bei fortschrittlichen VLSI-Schaltkreisen (das heißt die Geschwindigkeitssteigerung gegenüber der Verringerung der Abmessung der Schaltungen) wird zunehmend durch den Mangel an Strukturwiedergabetreue in einer Folge lithographischer und RIE-Prozesse (reaktives Ionenätzen) bei kleinen Abmessungen (z. B. unterhalb von 0,5 um) begrenzt. Bei dem photolithographischen Prozeß wird eine Struktur von einer Photomaske auf einen lichtempfindlichen Film (Resist)auf dem Wafer übertragen. Bei dem RIE-Prozeß wird diese Struktur in dem Resist auf vielfältige Filme auf dem Wafersubstrat übertragen. Lithographische Anwendungen sind manchmal mit einer geringen Schärfentiefe und/oder einer geringen Auflösung aufgrund von Blendeneffekten behaftet. Im allgemeinen sollte die angewandte Blende mit der belichteten Struktur zusammenpassen; d. h. mit der Strukturgröße und der Strukturrichtung. In der Praxis paßt eine Blende jedoch nicht mit allen Fällen zusammen. Eine Lösung des Problems besteht darin, außeraxiale Beleuchtungsblenden so zu verändern, daß eine Anpassung an einen spezifischen lithographischen Schritt erfolgt. Um die Anforderungen für jede Struktur zu erfüllen, sind viele Blendenkombinationen notwendig. Bei Blenden mit festem Entwurf (keine beweglichen Teile) ist die Anzahl von Kombinationen jedoch begrenzt.
Aus DE 29 50 3859 U1 ist ein Beleuchtungsphotolithographiesystem bekannt, das eine Blendenplatte mit einem kreisförmigen Loch umfaßt. Es werden Verschlußelemente bereitgestellt, die das kreisförmige Loch kreuzweise in vier Quadrantenblenden aufteilen. Es werden vier kreisförmige Verschlüsse, d. h. einen für jeden Quadranten, bereitgestellt, um die numerische Blende des kreisförmigen Lochs zu verändern.
Aus EP 496 891 A1 ist ein Beleuchtungsphotolithographiesystem bekannt, das Filter mit zwei transparenten Fenstern auf beiden Seiten der optischen Achse umfaßt. Die Raumfilter sind durch andere ersetzbar, abhängig von der Maskenstruktur und den Positionen der transparenten Fenster. Gemäß einer Ausführungsform werden Raumfilter mit einem Flüssigkristallbauelement oder einem elektrochromischen Bauelement bereitgestellt, um die Größe, Form und Position der transparenten Fenster leicht zu verändern.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Bereitstellung neuer Arten von Blenden zur Veränderung der Größe und Form der Blendenfläche.
Gemäß der Erfindung wird ein neuer Entwurf von Blenden für außeraxiale Beleuchtung bereitgestellt. Insbesondere wird die Blendenplatte vorzugsweise mit einfachen Verschlußmechanismen ausgestattet, durch die die Blendenöffnungen ohne weiteres eingestellt werden können.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und weitere Aufgaben, Aspekte und Vorteile werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen deutlicher. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines Photolithographiesystems mit außeraxialer Beleuchtung, so wie es bei der Ausübung der Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 2A und 2B Draufsichten standardmäßiger Blenden, die bei herkömmlichen Photolithographiesystemen mit außeraxialer Beleuchtung verwendet werden;
Fig. 3 eine Draufsicht einer Blendenplatte wie der von Fig. 2A, die mit drei Lamellenverschlüssen für jede der Blenden in der Blendenplatte ausgestattet ist;
Fig. 4 eine Draufsicht einer Blendenplatte wie der von Fig. 2A, die mit geschlitzten Verschlußscheiben für jede der Blenden in der Blendenplatte ausgestattet ist;
Fig. 5 eine Draufsicht einer Blendenplatte wie der von Fig. 2A, die mit Verschlußscheiben für jede der Blenden in der Blendenplatte ausgestattet ist;
Fig. 5A eine Draufsicht einer der Verschlußscheiben in Fig. 5, wobei vier verschieden große und geformte rechteckige Öffnungen gezeigt sind;
Fig. 6 eine Draufsicht einer Blendenplatte wie der von Fig. 2A, die mit Verschlußscheiben für jede der Blenden in der Blendenplatte ausgestattet ist;
Fig. 6A eine Draufsicht einer der Verschlußscheiben in Fig. 6, wobei drei verschieden große kreisförmige Öffnungen gezeigt sind; und
Fig. 7 eine Draufsicht einer Blendenplatte wie der von Fig. 2A, die mit Irisblenden ausgestattet ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Nunmehr mit Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 ist ein Schaltbild eines Photolithographiesystems mit außeraxialer Beleuchtung gezeigt. Eine Lichtquelle 10 beleuchtet eine Blendenplatte 12. Durch die Blendenplatte 12 gelangendes Licht wird durch ein Linsensystem 14 auf einer Maske 16 mit im Vergleich zu der Wellenlänge des beleuchtenden Lichts kleinen Abmessungen fokussiert, um ein Beugungsbild zu erzeugen. Die Maske 16 ist in der Regel eine geätzte Chromstruktur auf Quarz. Die Beugungskomponenten der 0-ten und 1-ten Ordnung des von der Maske 16 durchgelassenen Lichts werden wiederum durch ein Linsensystem 18 auf einem Ziel 20, wie zum Beispiel einem mit einem lichtempfindlichen Film beschichteten Substrat fokussiert.
Die Blendenplatte 12 bei einem herkömmlichen photolithographischen System mit außeraxialer Beleuchtung nimmt in der Regel die Form der in Fig. 2A und 2B gezeigten Blendenplatten an. Die Blendenplatte in Fig. 2A ist durch vier außermittige kreisförmige Blenden gekennzeichnet, die um 90º voneinander um die Mitte der Blendenplatte angeordnet sind und eine sogenannte Quadrupol-Blende bilden. Die Blendenplatte in Fig. 2B ist durch vier kuchenförmige Löcher gekennzeichnet, wobei der Mittenteil verdeckt ist. Durch Verwendung einer dieser Blendenplatten in einem photolithographischen System mit außeraxialer Beleuchtung wie zum Beispiel dem in Fig. 1 gezeigten wird die Steuerung der Beleuchtung begrenzt. Das heißt, der Belichtungsprozeß ist richtungsabhängig, und es ist möglich, die Belichtungsdosis (d. h. Belichtungsdauer) nur für eine Richtung zu optimieren. Weiterhin sind lithographische Anwendungen mit einer geringen Tiefenschärfe und/oder einer geringen Auflösung aufgrund von Blendeneffekten behaftet. Da eine einzige Blende nicht in allen Fällen paßt, wurden Blenden für außeraxiale Beleuchtung mit verschiedenen Größen und Auslegungen verwendet. Dieser Ansatz erfordert jedoch viele verschiedene Blenden, die jeweils gewechselt werden müssen, um mit einem spezifischen lithographischen Schritt zusammenzupassen. Dennoch ist die Anzahl von Kombinationen begrenzt, und die ungefähre Größe und Auslegung kann deshalb nur approximiert werden.
Gemäß der Erfindung sind viele verschiedene Kombinationen von Blendenöffnungen möglich, wobe i neue Arten von Blenden verwendet werden, um die Größe und Position der Blendenfläche zu verändern.
Fig. 3 zeigt eine Blendenplatte 40 wie die in Fig. 2A gezeigte Blendenplatte des Stands der Technik, die so modifiziert wird, daß sie drei Lamellenverschlüsse 41 bis 44 für jede der Blenden enthält. Diese drei Lamellenverschlüsse können einzeln gedreht werden, um mehr oder weniger der entsprechenden Öffnungen in der Blendenplatte zu verdecken, wobei in Fig. 3 eine Kombination gezeigt ist. Eine andere Variante ist in Fig. 4 gezeigt, wobei die Verschlüsse die Form von Scheiben 51 bis 54 mit radialen Schlitzen annehmen. Es gibt offensichtlich viele Varianten von Schlitzen, die verwendet werden können, wobei Fig. 3 und 4 nur zwei Beispiele zeigen.
Fig. 5 zeigt Verschlußscheiben 61 bis 64 mit einer Auswahl von vier Öffnungen. Eine der Verschlußscheiben ist in Fig. 5A ausführlicher gezeigt. In diesem Beispiel sind die vier Öffnungen vier verschieden große Rechtecke, die um 90º um die Mitte der Scheibe versetzt sind. Man beachte in Fig. 5, daß das größte Rechteck Ecken aufweist, die sich auf dem Umfang der Öffnung in der Blendenplatte 60 befinden. Fig. 5 zeigt jede der vier Positionen des Verschlusses das heißt ein verschieden großes Rechteck für jede der vier Blenden. In der Praxis werden alle vier Quadrupol-Blenden in der Regel mit derselben Art von Öffnung abgedeckt. Zum Beispiel würden alle vier Öffnungen der Blendenplatte mit der Öffnung mit derselben Größe in der entsprechenden Verschlußplatte abgedeckt. Bei bestimmten Anwendungen können senkrechte Quadrupole verschieden große Öffnungen aufweisen.
Fig. 6 zeigt eine Variante der Verschlußscheiben 71 bis 74 mit einer Auswahl dreier kreisförmiger Öffnungen. Eine der Verschlußscheiben ist in Fig. 6A ausführlicher gezeigt, und bei dieser Ausführungsform hat die größte Öffnung in der Verschlußscheibe dieselbe Größe und bei einer Drehung in ihre Position dieselbe Position wie eine der Blenden auf der Blendenplatte 70. Es gibt offensichtlich viele Varianten der Geometrie und der Anzahl von Öffnungen in der Verschlußscheibe, wobei Fig. 5A und 6A lediglich zwei Beispiele sind.
Fig. 7 zeigt eine Blendenplatte, die mit Irisblenden für jede der vier Blenden ausgestattet ist. Wie in Fig. 7 gezeigt, können die Blenden auf senkrechten Achsen einzeln auf verschiedene Größen eingestellt werden, um einen spezifischen lithographischen Schritt zu ermöglichen. Die Verwendung von Irisblenden liefert eine fast unendliche Vielfalt von Blendengrößen.
Obwohl die Erfindung im Hinblick auf mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute erkennen, daß die Erfindung mit Modifikationen der Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche ausgeübt werden kann.

Claims

1. Photolithographisches System mit außeraxialer Beleuchtung zur photolithographischen Belichtung eines lichtempfindlichen Films auf einem Bauelementsubstrat (20) bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, umfassend:

eine Lichtquelle (10) zur Belichtung des lichtempfindlichen Films;

eine Photomaske (16), die eine Metallstruktur enthält, wobei die Photomaske (16) zwischen der Lichtquelle (10) und dem zu belichtenden lichtempfindlichen Film angeordnet ist;

ein Linsensystem (18) zwischen der Photomaske (16) und dem lichtempfindlichen Film zur Bildung eines verkleinerten Bildes der Struktur in dem lichtempfindlichen Film auf dem Bauelementsubstrat (20); und

eine Blendenplatte (12; 40; 50; 60; 70), die zwischen der Lichtquelle (10) und der Photomaske (16) angeordnet wird, wobei die Blendenplatte (12; 40; 50; 60; 70) unabhängig steuerbare Verschlüsse aufweist, die so angeordnet sind, daß Blenden für außeraxiale Beleuchtung mit variabler Fläche bereitgestellt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß:

jede Belichtung separat durch Einstellen der Blenden für einen spezifischen lithographischen Schritt optimiert wird;

die Blendenplatte (12; 40; 50; 60; 70) mehrere Blenden aufweist und die unabhängig steuerbaren Verschlüsse mehrere Verschlüsse (41-44; 51-54; 61-64; 71-74) umfassen, und zwar einen für jede der Blenden, die so angeordnet sind, daß sie unabhängig beweglich sind, so daß der Grad der Verdeckung der Blenden einzeln eingestellt werden kann.

2. Photolithographisches System mit außeraxialer Beleuchtung nach Anspruch 1, wobei die Blenden radial um die Mitte der Blendenplatte (40; 50; 60; 70) gleich beabstandet sind.

3. Außeraxiales Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verschlüsse (41-44; 51-54; 61-64; 71-74) schwenkbar neben jeweiligen Blenden angebracht sind.

4. Photolithographisches System mit außeraxialer Beleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verschlüsse (41-44) mehrere Lamellen aufweisen, die gedreht werden können, um eine jeweilige Blende zu verdecken oder teilweise zu verdecken.

5. Photolithographisches System mit außeraxialer Beleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verschlüsse Scheiben (51-54) sind, die mindestens einen sich radial erstreckenden Schlitz aufweisen, der durch Drehen zur Deckung mit einer entsprechenden Blende in der Blendenplatte (50) gebracht werden kann.

6. Photolithographisches System mit außeraxialer Beleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verschlüsse Scheiben (61-64; 71-74) sind, die mindestens eine Blende aufweisen, die radial von einer Mitte der Scheibe versetzt ist und zur Deckung mit einer entsprechenden Blende in der Blendenplatte (60; 70) gedreht werden kann.

7. Photolithographisches System mit außeraxialer Beleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Scheiben (61-64; 71-74) jeweils mehrere Blenden verschiedener Größen aufweisen, die jeweils radial von der Mitte der Scheibe versetzt sind, wobei jede dieser Blenden zu verschiedenen Graden eine entsprechende Blende auf der Blendenplatte (60; 70) teilweise verdeckt, wenn sie zur Deckung mit der entsprechenden Blende gedreht wird.

8. Photolithographisches System mit außeraxialer Beleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Blenden auf den Scheiben (71-74) kreisförmige Löcher sind.

9. Photolithographisches System mit außeraxialer Beleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Blenden auf den Scheiben (61-64) rechteckige Löcher sind.

10. Photolithographisches System mit außeraxialer Beleuchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Verschlüsse Irisblenden sind.