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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Beleuchten eines
Retikels zur Verwendung bei Lithografie, wie bei der Herstellung
von Halbleitervorrichtungen verwendet, und im Besonderen das Regulieren
des Beleuchtungsfelds zum Erzeugen einer gleichmäßigen oder gewünschten
Belichtung und einer verringerten Linienbreitenvariation.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bei
dem Prozess der Halbleiterherstellung wird Lithografie oder Fotolithografie
typischerweise verwendet, um Licht durch ein Retikel zu projizieren, wobei
eine mit fotoempfindlichem Resist beschichtete Siliciumscheibe zum
Bilden von Schaltelementen in ausgewählten Regionen belichtet wird.
Ein Beleuchtungssystem wurde bei der Step-and-Scan-Fotolithografieausstattung
verwendet, die unter der Handelsmarke MICRAS-CAN von der SVG Lithography Systems,
Inc., Wilton, Connecticut, vertrieben wurde. Bei dieser Fotolithografieausstattung
bewegen sich das Retikel und die Scheibe mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten weisen ein Verhältnis auf,
das der Vergrößerung der
Projektionsoptik entspricht. Das Retikel und die Scheibe wird mit
einem rechteckigen oder schlitzförmigen
Feld, das durch das Beleuchtungssystem gebildet wird, überstrichen.
Ein vertikaler Feldbegrenzer rahmt die vertikale Feldhöhe und horizontal
rahmende Flügel
rahmen die horizontale Feldbreite. Es ist wünschenswert, ein möglichst gleichmäßiges Belichtungsfeld
zu haben. Die Beleuchtungsintensität ist das Intergral, in der Überstreichungsrichtung,
der Beleuchtung auf der Scheibe. Oft ist die Beleuchtung nicht gleichmäßig genug. Um
eine gleichmäßige Belichtung
oder eine konstante Beleuchtungsintensität von oben bis unten längs entlang
des rechteckig belichteten Feldes zu erreichen, ist oft ein regulierbarer
Schlitz erforderlich. In der Vergangenheit wurden regulierbare Schlitze
verwendet, die eine Linie von Nägeln
oder Vorsprüngen senkrecht
zu dem Beleuchtungsstrahl einsetzten. Einzelne Nägel oder Vorsprünge wurden
in den Beleuchtungsstrahl geschoben, um die Beleuch tungsintensität oder -energie
gleichmäßiger zu
machen. Zusätzlich
wurden Metallstreifen, die in einem Winkel zu dem Beleuchtungsstrahl
platziert wurden, durch Stangen gebogen oder verwölbt, wodurch
die Beleuchtungsintensität
oder -energie reguliert und gleichmäßiger gemacht wurden. Ein Typ
nachgiebigen Elements oder regulierbaren Schlitzes wird in dem US-Patent
4.516.852 mit dem Titel Method and Apparatus for Measuring Intensity
Variation in a Light Source",
das am 14. Mai 1985 Liu u. a. erteilt wurde, offenbart. Darin wird
ein gekrümmter
Schlitz offenbart, der mit einem verformbaren Band reguliert wird. Zwar
waren diese regulierbaren Schlitzvorrichtungen nach dem Stand der
Technik bei der Bereitstellung eines gleichmäßigeren Beleuchtungsfelds nützlich, aber
die stets zunehmenden Anforderungen, die in Bezug auf die Verringerung
der Strukturgröße von Halbleitervorrichtungen
und den zunehmenden Produktionsausstoß an die Lithografie gestellt
werden, machen ein noch gleichmäßigeres
Beleuchtungsfeld erforderlich.
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GB 2 126 740 offenbart eine ähnliche
Vorrichtung zum Regulieren von Beleuchtung bei einem Beleuchtungsfeld,
das die Merkmale umfasst, die in der Einleitung von Anspruch 1 definiert
werden, nämlich:
eine
Vielzahl von Flügeln
(
30),
eine Vielzahl von Schubstangen (
29,
30,
31),
wobei eine von jeder Vielzahl von Schubstangen (
29,
32) mit
Enden von einem der Vielzahl von Flügeln verbunden ist, wobei,
wenn die Vielzahl von Schubstangen (
29,
32) selektiv
bewegt wird, die Vielzahl von Flügeln
(
29,
32) veranlasst wird, die Beleuchtungsenergie
des Beleuchtungsfeldes so zu modifizieren, dass das Beleuchtungsfeld
eine im Wesentlichen gleichmäßige Beleuchtungsenergie
erzeugt, die zu gleichmäßiger Belichtung
eines mit fotoempfindlichem Resist beschichteten Substrats führt.
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Eine
weitere Vorrichtung ist aus JP 61-104 622 bekannt.
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Aus
EP 0 614 124 ist ein Abbildungsverfahren
zur Verwendung bei Fotolithografie bekannt, das die folgenden Schritte
umfasst, nämlich:
Verwenden
eines Retikels mit einem Muster;
Regulieren eines Beleuchtungsfeldes
mit gleichmäßiger Beleuchtung
zum Optimieren der Belichtung eines fotoempfindlichen Substrats;
und
Belichten des fotoempfindlichen Substrats mit einer Abbildung
des Retikels.
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Ein
weiteres ähnliches
Verfahren ist aus
EP 0 313 013 bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Regulieren eines
rechteckigen Beleuchtungsfeldes oder -schlitzes zum Erzeugen eines
gleichmäßigen Beleuchtungsfeldes,
das beim Überstreichen
von Lithografie verwendet wird. Eine Vielzahl von Flügeln ist
miteinander gekoppelt oder verbunden, um eine bewegliche Kante entlang
einer Länge
des rechteckigen Beleuchtungsfeldes zu bilden. Die Enden jedes Flügels sind
mit einem Gelenkbolzen an einem Verbindungsglied angebracht. Das Verbindungsglied
ist mit einem Gelenkbolzen an einer Schubstange angebracht. Das
Verbindungsglied kann ein starres Verbindungsglied oder ein Verformungselement
sein. Die Schubstangen sind unabhängig regulierbar, um zu veranlassen,
dass die Flügel
steuerbar in das rechteckige Beleuchtungsfeld eingefügt und aus
ihm herausgenommen werden können.
Die Kantenecken der Flügel
besitzen einen Radius, der dem Abstand des Gelenkbolzens zu der Kante
des Flügels
entspricht. Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren, wie in
Anspruch 16 beansprucht, zum Erzeugen einer vorgegebenen Belichtungsdosis
entlang der Längsrichtung des
Beleuchtungsfeldes in Abhängigkeit
von der Linienbreite einer abzubildenden Struktur, wobei die Vorrichtung
von Anspruch 1 verwendet wird.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst des Weiteren ein Abbildungsverfahren
nach Anspruch 20, wobei das Beleuchtungsfeld unter Verwendung der Vorrichtung
von Anspruch 1 reguliert wird.
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Entsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein rechteckiges
Beleuchtungsfeld gleichmäßiger zu
machen.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen konstanten
Beleuchtungsfluss entlang einer Längsrichtung des rechteckigen Beleuchtungsfeldes
zu erzeugen.
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Es
ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass eine stufenlose
kontinuierliche Regulierung an dem rechteckigen Beleuchtungsfeld
vorgenommen wird.
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Es
ist ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass Regulierungen
an dem rechteckigen Beleuchtungsfeld leicht vorgenommen werden können.
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Es
ist ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass ein konstantes
Verhältnis
der Linienbreite zur Belichtung unter Verbesserung der Systemleistung
aufrechterhalten werden kann.
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Es
kann ein Verbindungsglied zwischen dem Flügel und der Schubstange verwendet
werden.
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Diese
und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden
ausführlichen Beschreibung
offensichtlicher.
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Die
Erfindung wird durch die Ansprüche
definiert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
bildlich das Beleuchtungsprofil eines rechteckigen Beleuchtungsfeldes
und eine Anwendung der vorliegenden Erfindung dar.
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2 stellt
grafisch Beleuchtungsenergie dar.
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3 stellt
schematisch eine Ausführung der
vorliegenden Erfindung dar.
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4 stellt
schematisch die Bewegung der Flügel
von 3 dar.
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5A ist
ein Teilquerschnitt eines Abschnitts einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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5B ist
ein Teilquerschnitt eines Abschnitts der in 5A dargestellten
Ausführung,
die um neunzig Grad gedreht ist.
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6 ist
eine Perspektivansicht.
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7 ist
ein Blockdiagramm; das Verfahrensschritte nach der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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8A ist
eine schematische Darstellung eines Retikels mit einer vertikalen
Struktur.
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8B ist
eine schematische Darstellung eines Retikels mit einer horizontalen
Struktur.
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9A ist
eine schematische Darstellung eines Retikels mit einer ersten Struktur.
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9B stellt
schematisch ein Retikel mit einer zweiten Struktur orthogonal zu
der in 9A dargestellten ersten Struktur
dar.
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10 ist
ein Querschnitt, der schematisch Linien darstellt, die lithografisch
auf einem Substrat erzeugt werden.
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11 stellt
schematisch einen Abschnitt einer lithografisch erzeugten Linie
als Draufsicht dar.
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12 ist
ein Blockdiagramm, das die Verfahrensschritte einer anderen Ausführung der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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1 stellt
ein Beleuchtungsprofil (
10) dar, das durch ein Beleuchtungssystem,
nicht dargestellt, erzeugt wird. Das Beleuchtungssystem kann ein
zum Beleuchten eines Retikels verwendetes Beleuchtungssystem sein,
wie zum Beispiel das Beleuchtungssystem, das offenbart wird in der
US-Patentanmeldung Nr. 08/449.301 mit dem Titel Hybrid Illumination
System for Use in Photolithography", die als
US 5 631 721 A veröffentlicht wurde, das nach
Artikel 54 EPÜ nicht
zum Stand der Technik gehört
und dem nach Artikel 54 (2) EPÜ zum
Stand der Technik gehörenden
EPD 744 664 A entspricht. Es wird ein rechteckiges Beleuchtungsfeld
oder Schlitz (
12) gebildet. Das Beleuchtungsfeld (
12)
besitzt eine Länge
entlang der Y-Achse und eine Breite entlang der X-Achse. Die Wellenform
(
14) stellt die Intensitätsverteilung entlang der X-Richtung
oder Breite des rechteckigen Beleuchtungsfelds (
12) dar.
Das Beleuchtungsprofil (
10) kann Ungleichmäßigkeiten
aufweisen. Die Wellenform (
16) stellt eine Ungleichmäßigkeit
dar. Diese Ungleichmäßigkeit
kann zu einer ungleichen Belichtung eines mit fotoempfindlichem
Resist beschichteten Substrats, wie zum Beispiel einer Scheibe,
führen,
was zu schlechter Qualität
oder verringertem Produktionsausstoß führen kann. Eine regulierbare Schlitzvorrichtung
(
20) besitzt eine Vielzahl regulierbarer Flügel, die
selektiv entlang einer Längsrichtung des
rechteckigen Beleuchtungsfeldes oder -schlitzes (
12) in
das Beleuchtungsprofil (
10) eingefügt werden. Die Beleuchtungsenergie
oder der Beleuchtungsfluss des rechteckigen Beleuchtungsfeldes wird
dadurch reguliert, wobei die Beleuchtungsenergie oder der Beleuchtungsfluss
entlang der Längsrichtung
des rechteckigen Beleuchtungsfeldes korrigiert oder gleichmäßiger gemacht
wird. Daher wird, wenn mit dem rechteckigen Beleuchtungsfeld (
12)
in der X-Richtung, angezeigt durch den Pfeil (
18), überstrichen
wird, eine gewünschte
gleichmäßigere Belichtung
erreicht.
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2 stellt
grafisch die/den verbesserte(n) gleichmäßigere(n) Beleuchtungsenergie
oder -fluss dar, die/der mit der vorliegenden Erfindung erreichbar
ist. In 2 stellt die Wellenform (22)
den Gesamtbetrag oder das Integral der/des unkorrigierten Beleuchtungsenergie
oder -flusses entlang der Breite des rechteckigen Beleuchtungsfeldes,
das in 1 dargestellt wird, entlang der Y-Achse oder der
Längsrichtung
dar. Der Abschnitt (26) der Wellenform (22) stellt
die/den verringerte(n) Beleuchtungsenergie oder -fluss als Ergebnis
der in 1 dargestellten Ungleichmäßigkeit (16) dar.
Die Wellenform (24) stellt die/den gleichmäßigere(n)
Beleuchtungsenergie oder -fluss als ein Ergebnis des Einfügens ausgewählter Flügel der
regulierbaren Schlitzvorrichtung (20), die in 1 dargestellt
wird, in das Beleuchtungsprofil (10) dar. Es ist zu beachten,
dass das Energieniveau oder der Energiefluss entlang der Y-Richtung
oder Längsrichtung
des rechteckigen Beleuchtungsfeldes oder -schlitzes (12),
wie in 1 dargestellt, konstanter o der gleichmäßiger ist.
Dies führt
zu einer wünschenswerten
gleichmäßigeren Belichtung
eines mit fotoempfindlichem Resist beschichteten Substrats.
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3 stellt
im Allgemeinen eine Ausführung der
vorliegenden Erfindung dar. Ein Rahmen (28) besitzt einen
oberen Träger
(30) und einen unteren Träger (32). Der obere
Träger
(30) weist obere Bohrungen (36) darin auf. Der
untere Träger
(32) weist untere Bohrungen (36) darin auf. Schubstangen
(34) sind in den jeweiligen Bohrungen (36 und 38)
angeordnet. Die Bohrungen (36 und 38) besitzen
einen Durchmesser ausreichender Größe, um Schubstangen (34)
zu gestatten, darin zu gleiten. Ein Ende von jeder der Schubstangen
(34) ist mit Gewinde versehen und erstreckt sich durch
Rahmenbohrungen (40) in dem Rahmen (28). Zwischen
dem unteren Träger
(32) und einem Abschnitt des Rahmens (28) sind
Muttern (39) angeordnet, die auf den mit Gewinde versehenen
Abschnitt (35) der Schubstangen (35) geschraubt
sind. Die anderen Enden der Schubstangen (34) sind durch
Verbindungsglied-Gelenkbolzen (42) an einem Verbindungsglied
(44) angebracht. Das andere Ende des Verbindungsglieds
(44) ist durch Flügel-Gelenkbolzen (46)
an einem Ende eines Flügels
(48) angebracht. Somit ist eine Schubstange (44)
mit jedem Ende der Flügel
(48) mit Ausnahme der Endflügel (50) gekoppelt.
Bei den Endflügeln
(50) ist ein Ende mit einer Schubstange (44) gekoppelt
und das andere Ende mit dem End-Gelenkbolzen (51) mit dem Rahmen
(28) gekoppelt. Die Endflügel (50) können Schlitze
(53) darin aufweisen. Die Flügel (48) sind im Allgemeinen
oder im Wesentlichen von rechteckiger Form, besitzen jedoch zwei
Ecken mit einem Radius. Der Radius ist im Wesentlichen dem Abstand
zwischen dem Gelenkbolzen (46) und der Kante des Flügels (48)
gleich. Verlängerungsträger (52)
sind so angebracht, dass sie entlang der Seite des Rahmens (28)
gleiten. Die Verlängerungsträger (52)
können
an einer starren Tragstruktur, die nicht gezeigt wird, angebracht
sein. Sicherungsschrauben (54) werden verwendet, um die
gleitenden Verlängerungsträger (52)
zu befestigen. Die Verlängerungsträger (54) werden
verwendet, um den gesamten Rahmen (28) einschließlich der
Reihe von Flügeln
(48) im Zusammenklang oder alle gleichzeitig zu bewegen
oder anzuheben. Dadurch kann die Reihe von Flügeln (48) nach oben
oder unten in eine vorgegebene Position bewegt werden, ohne die
Flügel
(48) einzeln zu bewegen. Dies kann zum anfänglichen
Positionieren oder zum schnellen Bewegen der Flügel, wenn eine große Regulierung
erforderlich ist, erfolgen.
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4 stellt
einen Abschnitt der regulierbaren Schlitzvorrichtung einschließlich mehrerer
der Flügel (48)
und deren Bewegung deutlicher dar. Der Radius (56) an den
Ecken der Flügel
(48) erzeugt einen stufenlosen Übergang zwischen angrenzenden
Flügeln (48).
Eine Sägezahnform
kann außerdem
an dem Schnittpunkt (58) zweier Flügel (48) gebildet
sein. Zusätzlich
kann ein Ende jedes Flügels
(48) einen Schlitz (60) dann aufweisen. Der Schlitz
(60) kann an jedem zweiten Flügel-Gelenkbolzen (46)
positioniert sein.
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Der
Betrieb der Vorrichtung ist mit Bezugnahme auf die 3 und 4 gut
zu erkennen. Regulierungen der Beleuchtungsenergie erfolgen durch Bewegen
von Schubstangen (34), die Flügel (48) selektiv
in die/den Beleuchtungsenergie oder -fluss verschieben. Die Schubstangen
(34) werden unabhängig
durch Drehen von Muttern (39) reguliert. Wenn die Schubstangen
(34) veranlasst werden, sich in den oberen und unteren
Trägern
(30 und 32) auf- und abwärts zu bewegen, werden die
jeweiligen Flügel bewegt.
Verbindungsglieder (44), die an den Flügeln (48) angebracht
sind, erzeugen seitliche oder zur Seite gerichtete Flexibilität. Die Flexibilität wird auf Grund
der nominellen differentiellen Seitwärtsbewegung des Zwischenraums
zwischen Schubstangen (34) benötigt, wenn die Flügel (48)
aus einer geraden Linie herausbewegt werden. Ohne diese Flexibilität der Seitwärtsbewegung
könnten übermäßige Spannung
und Beanspruchung an den Schubstangen (34) oder den Flügeln (48)
platziert werden. Die Schlitze (60) in Flügeln (48)
helfen zusätzlich,
Spannung oder Beanspruchung auf Grund der Bewegung von Flügeln (48)
zu verringern. Außerdem
können
Schlitze (53) in den Enden (50) angeordnet sein.
Die Flexibilität
kann außerdem
durch Anbringen von Verbindungsgliedern (44) mit einem
Verformungselement statt einem Gelenkbolzen (42) erzeugt
werden. Zusätzlich
kann ein Verformungselement statt des starren Verbindungsglieds
(44) verwendet werden, um zur Seite gerichtete Flexibilität zu erzeugen.
Wenn Reibungskräfte
nicht ausreichen, um die Flügel
(48) sicher in Position zu halten, kann ein Ende der Flügellinie
federbelastet werden, so dass eine vorgegebene Spannung oder Vorspannung
auf die Flügel (48)
ausgeübt
wird.
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Es
ist festzustellen, dass zwar die Schubstangen (34) so dargestellt
wurden, dass sie mit einem mit Gewinde versehenen Abschnitt und
einer Mutter bewegt werden, jedoch eine andere geeignete Einrichtung
oder Vorrichtung zum Bewegen der Schubstangen (34) möglich ist,
wie andere mechanische oder elektromechanische Einrichtungen, die den
Fachleuten wohlbekannt sind. Zusätzlich
können andere
mit Gewinde versehene oder schraubenartige Schubstangenkonstruktionen
leicht dazu eingerichtet werden, die Flügel (48) beim Ausführen der vorliegenden
Erfindung zu bewegen. Zwar hängt
die Auflösung
der regulierbaren Schlitzvorrichtung lediglich von der Anzahl verwendeter
Einzelflügel
(48) ab, jedoch wurde im Allgemeinen eine so geringe Anzahl wie
ungefähr
fünfzehn
Einzelflügel
(48) mit großem Erfolg
verwendet.
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Die 5A und 5B stellen
einen Teilquerschnitt einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung
dar. Die 5A und 5B stellen eine
andere Konstruktion für
eine der Schubstangen- dar, die beim Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann. Es ist festzustellen und es versteht sich, dass die 5A und 5B lediglich eine
der Schubstangen darstellen, bei denen es eine Anzahl oder eine
Vielzahl von Schubstangen mit einer Anzahl oder Vielzahl von Flügeln gäbe, die
dem in den 1 und 3 Dargestellten ähnlich wäre. In den 5A und 5B sind
die Flügel
(148) mit einem Flügel-Gelenkbolzen
(146) schwenkbar miteinander verbunden. Der Gelenkbolzen
(146) erstreckt sich durch eine mit Gewinde versehene Schubstangenverlängerung
(137) hindurch. Die Schubstangenverlängerung (137) ist
so gegabelt, dass die Flügel
(148) dazwischenpassen können. Die Schubstangenverlängerung
(137) besitzt eine Längsbohrung
(141) und innere Gewindegänge (139) darin. Die
Schubstange (134) besitzt äußere Gewindegänge (135)
daran. Die Schubstange (134) besitzt außerdem einen verringerten Durchmesser (131),
in dem ein Träger
(130) positioniert ist. Der verringerte Durchmesser (131)
verhindert, dass sich die Schubstange (134) axial bewegt.
Die untere Hälfte der
Schubstange (130) wird von einer Schraubenfeder (162)
umschrieben. Die Schraubenfeder (162) wird an einem Ende
durch den Träger
(130) und an dem anderen durch einen an der Schubstange
(134) angebrachten Federanschlag (164) begrenzt.
An einem Ende der Schubstange (134) kann ein Knopf (166)
angeordnet sein. In der Längsbohrung
(141) der mit Gewinde versehenen Schubstangenverlängerung
(137) ist wenigstens ein Verformungselement (144)
angeordnet. Das Verformungselement (144) ist mit einem
Bolzen (146), der durch Schlitze (160) in den
Flügeln
(148) hindurch angeordnet ist, an der Schubstangenverlängerung
(137) angebracht. Die Schlitze (160) sind längliche
Löcher,
die in den Flügeln
(148) angeordnet sind. Nicht alle Flügel (148) müssen längliche
Löcher
oder Schlitze (160) besitzen. Das andere Ende des Verformungselements (144)
ist mit dem Bolzen (142) an der mit Gewinde versehenen
Schubstangenverlängerung
(137) befestigt. Das Verformungselement (144)
erzeugt ein flexibles Verbindungsglied, das seitliche oder zur Seite gerichtete
Bewegung der Flü gel
(148) ermöglicht. Entsprechend
sind die Flügel
(148) flexibel mit der mit Gewinde versehenen Schubstangenverlängerung
(137) verbunden, die in die Schubstange (134) geschraubt
ist. 5B ist ein Teilquerschnitt, der eine andere Ansicht
der mit Gewinde versehenen Schubstangenverlängerung (137) darstellt,
die von der in 5A dargestellten Ansicht ungefähr um neunzig
Grad gedreht oder rotiert ist. In 5B sind die
Verformungselemente (144) deutlicher dargestellt. 5B stellt
zwei Verformungselemente dar, eines auf jeder Seite der Flügel (148).
Es ist jedoch festzustellen, dass lediglich ein Verformungselement benötigt wird,
auch wenn bei manchen Anwendungen zwei bevorzugt sein könnten. Die
Verformungselemente (144) können außerdem einen rechteckigen Querschnitt
aufweisen, so dass zur Seite gerichtete oder seitliche Bewegung
der Flügelreihe
ermöglicht wird
und Bewegung aus der Ebene der Flügelreihe heraus durch die größere Längsabmessung
des rechteckigen Querschnitts des Verformungselements (144)
begrenzt wird.
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Der
Betrieb der Ausführung,
die in den 5A und 5B dargestellt
wird, dürfte
gut verständlich
sein. Wenn der Knopf (166) so gedreht wird, dass die Schubstange
(134) in beide Richtungen, wie durch den Pfeil (168)
angezeigt, gedreht wird, wird die mit Gewinde versehene Schubstangenverlängerung
(137) veranlasst, sich nach oben und unten in die Richtung,
die durch den Pfeil (170) dargestellt wird, zu bewegen.
Entsprechend werden die Enden der Flügel (148) veranlasst,
sich nach oben und unten zu bewegen. Dadurch werden die Flügel (148)
in die Beleuchtung eingefügt
oder aus ihr entfernt, wie im Allgemeinen als 10 in 1 dargestellt wird.
Die Feder (162) platziert eine leichte Spannung an den äußeren Gewindegängen (135)
und inneren Gewindegängen
(139), die ein ungewolltes Drehen verhindern sowie ein
Spiel, das bestehen könnte, aufnehmen.
Wenn eine Vielzahl von Schubstangen bei einem System mit einer Vielzahl
von miteinander verbundenen Flügeln
(148) verwendet wird, veranlasst das Auf- und Abwärtsbewegen
der Schubstangen (134) die Flügel (148), sich nach
oben und unten zu bewegen, wobei zur Seite gerichtete oder seitliche Kräfte an den
Bolzen (146) platziert werden und die Flügel (148)
aneinander angebracht werden. Ein großer Teil dieser seitlichen
oder zur Seite gerichteten Kräfte
wird durch die Bewegung des Verformungselements (144) seitlich
oder zur Seite gerichtet ausgeglichen. Die in den 5A und 5B dargestellte Ausführung ist
daher derjenigen, die in den 3 und 4 dargestellt
wird, ähnlich.
Die starren Verbindungsglieder (44), die in den 3 und 4 dargestellt
werden, werden jedoch durch Verformungselemente (144) ersetzt.
Sowohl das Verbindungsglied (44), das in den 3 und 4 dargestellt
wird, als auch das Verformungselement (144), das in den 5A und 5B dargestellt
wird, sind insofern eine Art Verbindungsglied, als sie beide die
Flügel (48 und 148)
mit den Schubstangen (34 und 134) verbinden oder
koppeln, um dieselbe Funktion oder denselben Zweck beim Erzeugen
von zur Seite gerichteter oder seitlicher Bewegung zu erfüllen, wenn
die Vielzahl von Flügeln
(48 oder 148) in die Beleuchtung hinein- oder
aus ihr herausbewegt wird, wie in 1 dargestellt.
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6 ist
eine Perspektivansicht, die eine Ausführung der vorliegenden Erfindung
in einer zusammengebauten Form darstellt, die in einem Lithografiewerkzeug
angeordnet sein kann. Der Rahmen (228) ist an einer Aufnahme
(274) angebracht. Eine Vielzahl von Schubstangen (234),
bei dieser Ausführung
fünfzehn,
wird durch den Rahmen (228) in Position gehalten. Auf ein
Ende der Vielzahl von Schubstangen (234) ist eine Vielzahl
von mit Gewinde versehenen Schubstangenverlängerungen (237) aufgeschraubt.
Jede Schubstangenverlängerung
(234) ist durch einen Flügel-Gelenkbolzen (246)
mit zwei Flügeln
(248) verbunden. Die Flügel-Gelenkbolzen (246)
bringen außerdem
ein Ende eines Verbindungsglieds, nicht gezeigt, an den mit Gewinde
versehenen Schubstangenverlängerungen
(237) und Flügeln
(248) an. Das Verbindungsglied kann ein starres Verbindungsglied
oder ein flexibles Verbindungsglied, wie ein Verformungselement,
sein. Verbindungsglied-Gelenkbolzen (248) bringen das andere
Ende des Verbindungsglieds, nicht gezeigt, an den mit Gewinde versehenen
Schubstangenverlängerungen
(246) an. Die Struktur ist derjenigen, die in den 5A und 5B dargestellt
wird, sehr ähnlich.
Jedes Ende der Reihe verbundener Flügel (248) ist an einem
Verlängerungsträger (252)
angebracht. Verlängerungsträger (252)
gleiten in dem Rahmen (228) und werden mit der Sicherungsschraube
(54) in Position verriegelt. Verlängerungsträger (252) ermöglichen
der Reihe verbundener Flügel
(248), in einer Gruppe angehoben zu werden. Dies erleichtert anfängliches
Positionieren der Reihe verbundener Flügel (248). Federn
(262) sind um jede Schubstange (34) herum angeordnet.
An dem anderen Ende der Schubstangen (234) sind Knöpfe (266)
angeordnet. Die Knöpfe
(266) werden verwendet, um die Schubstangen (234)
einzeln zu drehen, wodurch die jeweiligen Flügel (248) veranlasst
werden, sich nach oben und unten zu bewegen oder sich in ein rechteckiges Beleuchtungsfeld,
nicht gezeigt, hinein- oder aus diesem herauszubewegen. Eine stationäre Abschirmung
(272) kann in der Nähe
der Reihe von Flügeln (248)
angeordnet sein.
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Bei
manchen Anwendungen kann es wünschenswert
sein, eine vorgegebene ungleichmäßige Belichtung
für ein
mit fotoempfindlichem Resist beschichtetes Substrat oder einen Wafer
zu erzeugen. Zum Beispiel kann dies gewünscht werden, wenn Strukturen,
die auf dem mit fotoempfindlichem Resist beschichteten Substrat
abzubilden sind, unterschiedliche Linienbreiten aufweisen. Diese
unterschiedlichen Linienbreiten können sich an unterschiedlichen Positionen
entlang den Längsrichtungen
des Beleuchtungsfeldes befinden. Normalerweise ist es wünschenswert,
die Gleichmäßigkeit
entlang der Länge
des rechteckigen Beleuchtungsfeldes konstant zu halten. Wenn jedoch
das Abbilden einer Vielfalt unterschiedlicher Linienbreiten gewünscht wird, ist
es vorteilhaft, die Belichtungsdosis als eine Funktion der Linienbreite
zu variieren. Ein konstantes Verhältnis der Linienbreite zu der
Belichtungsdosis kann aufrechterhalten werden, um das Abbilden und
die Systemleistung zu verbessern. Das heißt, dass, wenn eine Linienbreite
relativ breit ist, die Belichtungsdosis an der entsprechenden Längsposition
in dem Beleuchtungsfeld erhöht
wird, und, wenn eine Linienbreite relativ schmal ist, die Belichtungsdosis an
der entsprechenden Längsposition
in dem Beleuchtungsfeld gesenkt wird. Die bevorzugte oder korrigierte
Belichtungsdosis ist unabhängig
von der Ausrichtung der Struktur, wenn zum Beispiel die Linie in
eine vertikale oder horizontale Richtung ausgerichtet ist. Das Erhöhen oder
Senken einer Belichtungsdosis entlang der Längsrichtung eines Beleuchtungsfeldes
wird mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung leicht vollzogen.
Simulationen haben gezeigt, dass ein solches Korrekturverfahren über den
Bereich linearer Reaktion eines Systems von der Strukturgröße und -art
unabhängig
ist. Zusätzlich
wird die Vorspannung zwischen Gruppenstrukturen und isolierten Strukturen
nicht beeinflusst.
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7 ist
ein Blockdiagramm, das ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
darstellt. Der Kasten (310) steht für den Verfahrensschritt des
Einfügens
einer Vielzahl verbundener Schubstangen in ein Beleuchtungsfeld.
Die verbundenen Schubstangen können
eine Vorrichtung, wie in den 3 bis 6 dargestellt,
umfassen. Der Kasten (312) steht für den Verfahrensschritt des
Bestimmens einer bevorzugten Belichtungsdosis als eine Funktion
der Linienbreite einer abzubildenden Struktur. Die bevorzugte Belichtungsdosis
kann auf Basis wohlbekannter Techniken leicht berechnet werden und
kann solche Variablen, wie unter anderem Resistart, Substratmaterial,
Beleuchtungsenergie, Beleuchtungswellenlänge, Überstreichungsgeschwindigkeit,
berücksichtigen.
Die Berechnungen können
durch einen Rechner durchgeführt
werden oder aus einer Verweis tabelle, die Belichtungsdosis als eine
Funktion der Linienbreite nennt, ermittelt werden. Die bevorzugte Belichtungsdosis
kann sogar durch tatsächliche
Versuchsergebnisse oder eine Reihe von Versuchsbelichtungen ermittelt
werden. Der Kasten (314) steht für den Schritt des Regulierens
der einzelnen verbundenen Schubstangen, so dass sie eine vorgegebene Menge
elektromagnetischer Strahlung sperren. Dies erzeugt eine vorgegebene
Belichtungsdosis an vorgegebenen Positionen entlang der Länge des
Beleuchtungsfeldes. Der Kasten (318) steht für den Schritt
des Belichtens eines mit fotoempfindlichem Resist beschichteten
Substrats durch Überstreichen des
Substrats mit dem Beleuchtungsfeld. Beim Ausführen des Verfahrens wird die
Belichtungsdosis entlang einer Längsrichtung
des Beleuchtungsfeldes als eine Funktion der Linienbreite des Musters
auf dem Retikel an einer entsprechenden Position reguliert. Wenn
die Linienbreiten auf dem Retikel schwanken, werden entsprechende
Positionen entlang des Beleuchtungsfeldes reguliert, um eine gewünschte oder optimierte
Belichtungsdosis zu erreichen. Die Regulierungen der Belichtungsdosis
können
automatisch durch Motoren, die an den verbundenen Schubstangen angebracht
sind, erfolgen. Die Regulierungen der Belichtungsdosis des Beleuchtungsfeldes
werden für
jedes verwendete Retikel vorgenommen und können für jedes unterschiedliche Retikel
leicht geändert
werden.
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Bei
einer anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden unterschiedliche Strukturtypen von
Mustern getrennt abgebildet, um die Bildung einer Abbildung auf
einem fotoempfindlichen Substrat, wie einer mit fotoempfindlichem
Resist oder Fotoresist beschichteten Scheibe, zu optimieren. Die 8A und 8B stellen
Retikel mit unterschiedlichen Strukturtypen dar. Ein vertikales
Retikel (410) wird mit einem vertikalen Strukturtyp (412)
darauf dargestellt. Ein horizontales Retikel (412) wird
mit einem horizontalen Strukturtyp (416) darauf dargestellt.
Der vertikale Strukturtyp (412), der auf dem vertikalen
Retikel (410) dargestellt ist, ist zu Darstellungszwecken
stark vereinfacht. Es ist festzustellen, dass das vertikale Retikel
(410) aus einer großen
Anzahl von Elementen besteht, die auf einem fotoempfindlichen Substrat
oder einem mit Fotoresist beschichteten Substrat abzubilden sind.
Das vertikale Retikel (412) enthält jedoch vorwiegend vertikale Strukturtypen
darauf, wie Linien, die primär
in der vertikalen Richtung ausgerichtet sind. Auf ähnliche Weise
stellt 8B ein horizontales Retikel
(414) mit horizontalen Strukrturtypen (416) darauf
dar. Ähnlich wie
bei dem vertikalen Retikel (410) ist festzustellen, dass
das horizontale Retikel (414) eine relativ große Anzahl
horizontaler Strukturtypen (416) darauf aufweist, wie Linien,
die vorwiegend in der horizontalen Richtung ausgerichtet sind. Die
vertikalen Strukturtypen (412) befinden sich orthogonal
oder in rechten Winkeln zu den horizontalen Strukturtypen (416).
Die Verwendung der Begriffe horizontal und vertikal ist relativ
und erfolgt aus Zweckmäßigkeit.
Die horizontalen und vertikalen Ausrichtungen der Strukturtypen können in
Bezug auf das Retikel gedreht sein. Dies wird in den 9A und 9B dargestellt.
In 9A weist ein erstes Retikel (418) einen
ersten Strukturtyp (420) darauf auf. In 9B weist
ein zweites Retikel (422) einen zweiten Strukturtyp (424) darauf
auf. Die ersten und zweiten Strukturtypen (420 und 424)
können
in verschiedenen Winkeln relativ zu der Retikelausrichtung ausgerichtet
sein. Vorzugsweise ist jedoch der erste Strukturtyp (420)
orthogonal relativ zu dem zweiten Strukturtyp (424).
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10 stellt
schematisch einen Querschnitt eines Abschnitts einer mit lithografischen
Techniken hergestellten Halbleitervorrichtung dar. Auf einem Substrat
(426) sind eine erste Linie (428) und eine zweite
Linie (430) angeordnet. In 10 ist
lediglich eine Schicht dargestellt, wobei jedoch typischerweise in
Abhängigkeit
von der Halbleitervorrichtung, die hergestellt wird, viele unterschiedliche
Schichten hinzugefügt
werden können.
Die erste Linie (428) besitzt eine seitliche Breite W und
einen Zwischenraum zwischen angrenzenden Linien.
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11 ist
eine Draufsicht der ersten Linie (428), die auf dem in 10 dargestellten
Substrat (426) gebildet ist. Die erste Linie (428)
besitzt eine erste Kante (432) und eine zweite Kante (434).
Es ist im Allgemeinen wünschenswert,
dass die Kanten (432 und 434) gerade sind, so
dass die Linienbreite gleichmäßig ist.
Bei sehr kleinen Linienbreiten, in der Größenordnung von 20 Nanometern,
ist es oft sehr schwierig, eine gleichmäßige Linienbreite und daher gerade
Kanten mit bestehenden lithografischen Techniken zu erreichen. Entsprechend
können
manche Breiten entlang der Linie relativ schmal sein, wie die Breite
W', und manche Breiten
entlang der Linie (428) können relativ breit sein, wie
die Breite W''. Diese Ausführung der
vorliegenden Erfindung hilft, die Variation der Linienbreite ungeachtet
des Strukturtyps zu verringern.
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12 stellt
in Blockdiagrammform eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung zum
Regulieren des Beleuchtungsfeldes und daher der Belichtung dar,
um eine gleichmäßigere Linienbreite
unter Verwendung unterschiedlicher ausgewählter Strukturtypen zu erreichen.
Der Kasten (436) steht für den Schritt des Auswählens eines
einzel nen zu optimierenden Strukturtyps, wie zum Beispiel ein Strukturtyp
von einer entweder vertikalen oder horizontalen Ausrichtung. Der
Kasten (438) steht für
den Schritt des Verwendens eines Retikels mit dem ausgewählten Strukturtyp,
der ausgewählt
wurde, um optimiert zu werden. Der Kasten (448) steht für den Schritt
des Regulierens eines Beleuchtungsfeldes zum Optimieren der Belichtung,
um eine gleichmäßigere Linienbreite
mit geringer Variation zu erreichen. Der Schritt des Regulierens
des Beleuchtungsfeldes wird vorzugsweise unter Verwendung des regulierbaren
Schlitzes der vorliegenden Erfindung durchgeführt. Wenn zum Beispiel eine
Linienbreite relativ schmal ist, wird elektromagnetische Beleuchtung
dadurch gesperrt, dass der regulierbare Schlitz an der Position
des schmalen Abschnitts der Linienbreite in das Beleuchtungsfeld
eingefügt
wird, wodurch die Belichtung verringert wird und dadurch die resultierende
Linienbreite nach der Verarbeitung erhöht wird. Wenn eine Linienbreite
relativ breit ist, wird der regulierbare Schlitz reguliert, um die
elektromagnetische Strahlung an der Position des breiten Abschnitts
der Linienbreite zu erhöhen,
wodurch die Belichtung erhöht
wird, was zu einer Verringerung der Linienbreite an der Position
der relativ breiten Linienbreite führt. Der Kasten (442)
steht für
den Schritt des Belichtens eines fotoempfindlichen Substrats mit
der Dosis, die aus dem Regulierungs-Beleuchtungsfeld resultiert. Als
Folge wird die Linienbreitengleichmäßigkeit stark erhöht. Das
in 12 dargestellte Verfahren wird dann für eine Anzahl
gewünschter
Strukturtypen wiederholt. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass lediglich zwei
ausgewählte
Strukturtypen, die orthogonal sind, ausgewählt werden. Die beiden ausgewählten Strukturtypen
weisen vorzugsweise eine vertikale und horizontale Ausrichtung auf
und sind orthogonal, können
jedoch eine Winkelausrichtung aufweisen. Durch das Ausführen der
vorliegenden Erfindung können sehr
kleine Elemente oder Strukturen mit Linienbreiten in der Größenordnung
von 20 Nanometern um bis zu 50 % der Linienbreite reguliert werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist besonders geeignet für Deep-Ultraviolet-Step-and-Scan-Lithographie-Systeme.
Bei einem Überstreichungssystem können verschiedene
Variable und Faktoren dazu führen,
dass das Lithografie-Werkzeug eine bestimmte Signatur aufweist.
Diese Signatur kann zum Abbilden oder Drucken von schwankenden Linienbreiten
führen.
Die vorliegende Erfindung kann Regulierungen an dem Beleuchtungsfeld
oder -schlitz verwenden, um die Signatur des Lithografie-Werkzeugs
auszugleichen. Jedoch können
unterschiedliche Strukturtypen unterschiedliche Regulierungen benötigen, um
die resultierende Linienbreite zu optimieren. Die Linienbreitenvariation
als eine Funk tion von Position entlang des Beleuchtungsfeldes oder -schlitzes
kann in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Strukturtypausrichtungen variieren. Dies impliziert
unterschiedliche Fokusebenenverschiebung bei Strukturen, die in
verschiedenen Ausrichtungen ausgerichtet sind. Im Allgemeinen wird
dieser Unterschied als eine Kombination von Gleichtakt-Fokusebenenverschiebung
und Gegentakt-Fokusebenenverschiebung dargestellt. Bei Gleichtakt-Fokusebenenverschiebung
können
Regulierungen so vorgenommen werden, dass beide Strukturtypen, horizontal
und vertikal, ähnlich
beeinflusst oder gemeinsam reguliert werden. Gegentakt-Fokusebenenverschiebung
führt dazu,
dass jeder Strukturtyp, horizontal und vertikal-, getrennt beeinflusst
wird: Gleichtakt-Fokusebenenverschiebung resultiert aus optischer
Feldöffnung,
Retikel-/Tischebenheit und anderen Variablen. Gegentakt-Fokusebenenverschiebung resultiert
aus Astigmatismus und horizontaler vertikaler Vorspannung. Während die
Verwendung unterschiedlicher Retikel mit unterschiedlichen Strukturtypen
zu zusätzlicher
Verarbeitungszeit führen
kann, könnte
die zusätzliche
Verarbeitungszeit lediglich für kritische
Schichten erforderlich sein, die in der Praxis aus einem geringen
Prozentsatz der Gesamtschichten, die zum Herstellen einer Vorrichtung
erforderlich sind, bestehen. Daher sollte die zusätzliche
Verarbeitungszeit relativ klein sein. Beim Ausführen des Verfahrens dieser
Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden die Linienbreitenvariationen an
Positionen entlang der Länge
des Beleuchtungsfeldes oder -schlitzes für jeden Strukturtyp, der Linienbreitenkorrektur
benötigt,
gemessen. Dies kann einleitend mit einer herkömmlichen Technik durchgeführt werden, wie
ein Versuchsmuster mit Messungen, die durchgeführt werden. Die gemessene erforderliche
Linienbreitenvariationskorrektur wird in ein erforderliches Dosisprofil
für jeden
Strukturtyp umgewandelt. Dieses Dosisprofil wird verwendet, um eine
erforderliche Einstellung regulierbaren Schlitzes für eine Linienbreitenvariationskorrektur
für jeden
Strukturtyp zu erzeugen. Das Verfahren dieser Ausführung der
vorliegenden Erfindung kann den zuvor offenbarten regulierbaren
Schlitz oder ein anderes Äquivalent
oder eine ähnliche
Struktur zum Verändern
der Beleuchtungsenergie entlang eines Beleuchtungsfeldes oder -schlitzes
verwenden. Eine Mehrfachbelichtungstechnik wird verwendet, um das
fotoempfindliche Substrat mehrmals zu belichten, wobei jede Belichtung
ein unterschiedliches Retikel mit einem einzelnen Strukturtyp verwendet.
Bei jeder Belichtung wird das Beleuchtungsfeld mit einem regulierbaren
Schlitz nach der gemessenen oder berechneten Linienbreitenvariationskorrektur
für jeden
Strukturtyp reguliert. Im Allgemeinen werden zwei Retikel verwendet,
was zu zwei unterschiedlichen Belichtungen führt. Horizontale und vertikale
Vorspannung wird korrigiert, wobei jedes Retikel lediglich den bestimmten
Strukturtyp aufweist. Die Retikelkonstruktion kann das Einfügen spezieller
Linienendstrukturen erfordern, um gutes Zusammenfügen der
Strukturen in unterschiedlichen Ausrichtungen zu ermöglichen,
wo sie aneinandergefügt
werden müssen.
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Der
regulierbare Schlitz kann jedes Mal, wenn ein unterschiedlicher
Strukturtyp mit einem unterschiedlichen Retikel belichtet wird,
manuell verändert
werden. Jedoch kann der regulierbare Schlitz mit geeigneten wohlbekannten
Motoren, Sensoren und Software-Steuerung zum Einstellen der unterschiedlichen
Positionen des regulierbaren Schlitzes leicht automatisiert werden.
Entsprechend kann der regulierbare Schlitz schnell und genau eingestellt
werden, wobei die Zeit, die zum Regulieren des Schlitzes und damit
der Beleuchtungsfeldenergie erforderlich ist, erheblich verringert
wird. Um die Retikelwechselzeit zu verringern, können Retikel mit den beiden
unterschiedlichen Strukturtypen, horizontal und vertikal, auf demselben
Substrat angeordnet werden. Dies kann bei herkömmlichen Retikeln ohne Feldgrößenverlust
möglich
sein.
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Entsprechend
steigert diese Ausführung
der vorliegenden Erfindung in starkem Maße die Systemleistung bei einem überstreichenden
Lithografie-Werkzeug und ermöglicht
die gesteuerte Herstellung sehr feiner Strukturgrößen oder
Linienbreiten.
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Entsprechend
ist festzustellen, dass die vorliegende Erfindung das Regulieren
eines rechteckigen Beleuchtungsfeldes oder -schlitzes in hohem Maße erleichtert
und gleichmäßigere Beleuchtungsenergie
erzeugt, die bei einem überstreichenden
Lithografie-System
nützlich
ist. Der verbundene Flügelsatz
erzeugt stufenlose Übergänge, die
in starkem Maße
die Fähigkeit
zum Regulieren der Beleuchtungsenergie verbessern, um Gleichmäßigkeit
bei der Belichtung eines mit fotoempfindlichem Resist beschichteten
Substrats, wie eine Halbleiterscheibe, zu erzeugen. Zusätzlich erleichtert
der Prozess oder das Verfahren des Regulierens des Beleuchtungsfeldes
nach einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung in starkem Maße das Steuern der Linienbreiten von
Elementen mit relativ kleinen Strukturgrößen.
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Auch
wenn die bevorzugten Ausführungen dargestellt
und beschrieben wurden, ist für
Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Modifizierungen vorgenommen
werden können,
ohne von dem Umfang dieser Erfindung, die in den Ansprüchen dargelegt
wird, abzuweichen.