NL1024805C2

NL1024805C2 - Optische inrichting voor gebruik bij een lithografiewerkwijze, in het bijzonder voor de productie van een halfgeleiderinrichting, en optische lithografiewerkwijze.

Info

Publication number: NL1024805C2
Application number: NL1024805A
Authority: NL
Inventors: Michael Sebald; Ernst-Christian Richter
Original assignee: Infineon Technologies Ag
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2006-06-02
Also published as: US20040169834A1; NL1024805A1; JP2004289118A; DE10253679A1

Description

%

Optische inrichting voor gebruik bij een lithografiewerkwij-ze, in het bijzonder voor de productie van een halfgeleider-inrichting, en optische lithografiewerkwijze

De uitvinding heeft betrekking op een optische inrichting voor het gebruik bij een lithografiewerkwijze, in het bijzonder voor de productie van een halfgeleiderinrich-ting in samenhang met de aanhef van conclusie 1, en op een 5 optische lithografiewerkwijze.

Voor de productie van halfgeleiderinrichtingen, in het bijzonder silicium halfgeleiderinrichtingen, kunnen bijvoorbeeld zogenaamde fotolithografische werkwijzen of optische lithografische werkwijzen, in het bijzonder microlitho-10 grafische werkwijzen worden gebruikt.

Met deze werkwijzen wordt allereerst het oppervlak van een bijbehorende wafel - bestaand bijvoorbeeld uit mono-kristallijnsilicium - onderworpen aan een oxidatieproces, en vervolgens wordt een lichtgevoelige fotoresistlaag op de oxi-15 delaag aangebracht.

Vervolgens wordt een fotomasker boven de wafel gepositioneerd en een optische inrichting voorzien van een pas-| send lenzensysteem met een veelvoud van lenselementen wordt : gepositioneerd tussen de wafel en het fotomasker.

20 Het fotomasker is voorzien van een structuur die overeenkomt met de bijbehorende structuur die op de wafel moet worden geproduceerd.

Dan wordt het fotomasker - en derhalve ook de overeenkomstige structuur op de fotoresist - belicht, en dan 25 wordt het fotomasker weer verwijderd.

Wanneer de fotoresist dan wordt ontwikkeld en onderworpen aan een etsproces, worden de belichte posities van de fotoresist (en de bijbehorende posities van de oxidelaag daaronder) verwijderd van de wafel - en de niet-belichte po-30 sities blijven over.

Voor belichting van de fotoresist, kan bijvoorbeeld licht van een golflengte van 193 nm (of bijvoorbeeld van een 1024805 2 i I , golflengte van 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm, etc.) worden gebruikt.

De bijbehorende lichtstralen worden afgebogen bij het gaan door het masker (in het bijzonder bij de randen of 5 openingen van de structuur die daar optreden), d.w.z. inten-siteitsmaxima (zogenoemde eerste orde, tweede orde, etc. af-buigingsmaxima) treden op achter het masker - onder bepaalde hoeken.

Wanneer het eerste lenselement van het lenzensysteem 10 een betrekkelijk grote lensopening heeft, zullen "stralen" die de intensiteitsmaxima van hogere orde (bijvoorbeeld tweede orde en hoger) ook worden bestreken of respectievelijk verzameld, door het bijbehorende lenselement (wat de kwaliteit van het beeld van de structuur dat op de wafel wordt ge- | 15 projecteerd verbetert).

Echter, de bovengenoemde stralen die maxima van een hogere orde vertegenwoordigen, raken - na het passeren door het laatste lenselement - het oppervlak van de wafel onder een betrekkelijk grote hoek en worden derhalve (als de in-20 valshoek groter is dan de kritische hoek voor totale reflectie) weerkaatst bij het scheidingsvlak lucht/wafel (en kan dan niet bijdragen tot de bovengenoemde kwaliteitsverbetering van het beeld van de structuur dat op de wafel wordt geprojecteerd) .

25 Om dit te voorkomen is voorgesteld om het gebied tussen het laatste lenselement en de wafel te vullen met een immersievloeistof, bijvoorbeeld water (zie bijvoorbeeld M.

Switkes en M. Rothschild: "Resolution Enhancement of 157 nm j

Lithography by Liquid Immersion", Proceedings of SPIE Deel 30 4691 (2002), blz. 459). j j

Omdat de immersievloeistof een brekingsindex heeft j die verschilt van die van lucht, in het bijzonder een hogere j brekingsindex, heeft die een grotere kritische totale reflec- ! tiehoek tot gevolg voor het scheidingsvlak immersievloei-35 stof/wafel, dan voor het bovengenoemde scheidingsvlak lucht/wafel. Een totale reflectie kan derhalve worden voorkomen, en de kwaliteit van het beeld van de structuur dat op de Λ n O A R η ς • I , 3 wafel wordt geprojecteerd, kan worden verbeterd.

Een nadeel van de bovengenoemde werkwijze is echter, dat de immersievloeistof in direct contact komt met de wafel of respectievelijk de lichtgevoelige fotoresistlaag die daar-5 op is aangebracht, en kan deze vervuilen.

Om dit te voorkomen kan bijvoorbeeld een extra beschermende laag worden aangebracht op de lichtgevoelige foto-resist (wat echter de productiekosten zou verhogen en resulteren in een vermindering van kwaliteit).

10 Het is een doel van de uitvinding om een nieuwe op tische inrichting te verschaffen voor gebruik bij een lithograf iewerkwij ze, in het bijzonder voor de productie van een halfgeleiderinrichting, en een nieuwe optische lithografie-werkwij ze.

15 Dit doel en andere doelen worden bereikt door de in- houd van conclusies 1 en 20.

Voordelige verdere ontwikkelingen van de uitvinding worden aangegeven in de onderconclusies.

In overeenstemming met een grondidee van de uitvin-20 ding, wordt een optische inrichting voor gebruik bij een li-thografiewerkwijze, in het bijzonder voor de productie van een halfgeleiderinrichting, verschaft, voorzien van een lenzensysteem dat ten opzichte van het optische pad achter een masker is gepositioneerd, waarbij een medium wordt verschaft 25 in een gebied achter het masker en het lenzensysteem, waarbij het genoemde medium een brekingsindex heeft (n) groter dan 1.

De betrekkelijk grote brekingsindex (n) van het medium (bijvoorbeeld van een gas of een vloeistof) heeft tot gevolg dat de "numerieke lensopening" NA van het lenzensys-30 teem (in overeenstemming met de formule NA = n x sina (waarbij α de lensopeningshoek is en n de brekingsindex) betrekkelijk groot is.

Door de betrekkelijk grote numerieke lensopening NA - veroorzaakt door de bovengenoemde betrekkelijk grote bre-35 kingsindex n - kan een betere resolutie worden verkregen met de optische inrichting volgens de uitvinding, dan mogelijk is met conventionele optische inrichtingen.

1 r\9in ηκ

t I

4

Dit maakt de productie van halfgeleiderinrichtingen mogelijk met een kleinere minimale constructieve afmeting dan in de stand van de techniek.

Hierna zal de uitvinding in detail worden toegelicht 5 door middel van uitvoeringsvormen en de bijgevoegde tekening.

De tekening toont:

Figuur 1 een schematisch aanzicht in dwarsdoorsnede van een wafel, een masker, en een optische inrichting voor de productie van halfgeleiderinrichtingen in overeenstemming met 10 de stand van de techniek;

Figuur 2 een schematisch aanzicht in dwarsdoorsnede van een wafel, een masker, en een optische inrichting voor de productie van halfgeleiderinrichtingen in overeenstemming met een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; en 15 Figuur 3 een schematisch aanzicht in dwarsdoorsnede van een wafel, een masker en een optische inrichting voor de productie van halfgeleiderinrichtingen in overeenstemming met een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Figuur 1 is een schematisch aanzicht in dwarsdoor-20 snede van een optische inrichting 1 voor de productie van halfgeleiderinrichtingen in overeenstemming met de stand van de techniek.

De optische inrichting 1 is voorzien van een lenzensysteem 4 dat één of een veelvoud van lenselementen omvat, 25 waarbij het genoemde lenzensysteem 4 respectievelijk is geplaatst of bevestigd tussen een fotomasker 3 en een wafel 2 waarop de betreffende halfgeleiderinrichtingen geproduceerd moeten worden.

De wafel 2 is bijvoorbeeld vervaardigd van monokris- j 30 tallijn silicium, waarvan het oppervlak onderworpen was aan een oxidatieproces. Dan werd bijvoorbeeld een lichtgevoelige fotoresistlaag 2b aangebracht op de oxidelaag 2a die op deze wijze was geproduceerd.

Het fotomasker· 3 is voorzien van een maskerstructuur 35 3a dat overeenkomt met de betreffende structuur die moet worden geproduceerd op de wafel 2 (waarbij - zoals in meer detail hieronder zal worden toegelicht - de structuur van het

Λ n O A Q n R

masker 3a, door middel van de optische inrichting 1, wordt geprojecteerd op de wafel 2 op een bijbehorende verkleinde wij ze.

5

Zoals verder is geïllustreerd in figuur 1, is een 5 lichtbron 5, bijvoorbeeld een toepasselijke laser, verschaft voor belichting van het fotomasker 3 (en derhalve ook van de structuur op de fotogevoelige laag 2b overeenkomstig de structuur van het masker 3a) (waarbij een ander lenzensysteem 6 dat één of een veelvoud van lenselementen omvat in het allo gemeen wordt aangebracht tussen de lichtbron 5 en het fotomasker 3) .

De lichtbron 5 kan bijvoorbeeld licht uitstralen van een golflengte λ van 193 nm (of bijvoorbeeld van een golflengte λ van 365 nm, 248 nm, 157 nm, etc.).

15 Zoals is geïllustreerd in figuur 1, worden de bijbe horende lichtstralen die worden uitgestraald door de lichtbron 5 afgebogen bij het passeren door het fotomasker 3 (in het bijzonder bij de randen of openingen van de structuur van het masker 3a die daar optreden), d.w.z. intensiteitsmaxima 20 (zogenaamde eerste orde, tweede orde, etc. afbuigingsmaxima, hier elk geïllustreerd door stralen A, B) treden op achter het masker 3 - onder specifieke hoeken βχ, β2, etc.

Het lenzensysteem 4 (of respectievelijk het eerste lenselement) heeft een betrekkelijk grote lensopening A = si-25 na (waarbij α de zogenaamde lensopeningshoek is (vergelijk figuur 1)).

Hierdoor wordt bereikt dat de stralen A, B die intensiteitsmaxima van hogere orde vertegenwoordigen (hier bijvoorbeeld eerste orde en tweede orde) ook worden bestreken of 30 verzameld, respectievelijk, door het overeenkomstige lenselement, wat te kwaliteit van het beeld van de structuur dat door het lenssysteem 4 op de wafel 2 wordt geprojecteerd (nauwkeuriger: de fotoresistlaag 2b) verbetert (en derhalve het mogelijk maakt dat kleinere breedten van de structuur op 35 de wafel 2 worden aangebracht).

Zoals verder is geïllustreerd in figuur 1, raken de bovengenoemde stralen A, B, die intensiteitsmaxima van een 1 n 2 λ q η κ I I ( 6 hogere orde vertegenwoordigen, - na het doorgaan door het laatste lenselement van het lenzensysteem 4 - het oppervlak van de wafel 2 (of respectievelijk de fotoresistlaag 2b) onder een betrekkelijk grote hoek.

5 Om totale reflectie van de stralen A, B bij het bo venvlak van wafel 2 te voorkomen (geïllustreerd in figuur 1 door een pijl B'), wordt een gebied a - gearceerd getoond in figuur 1 - tussen het laatste lenselement van het lenzensysteem 4 en de wafel 2, gevuld met een immersievloeistof, bij-10 voorbeeld water.

De immersievloeistof heeft een betrekkelijk grote brekingsindex n, in het bijzonder een grotere brekingsindex n dan de lucht die zich bijvoorbeeld bevindt in een gebied b tussen het eerste lenselement 4 en het fotomasker 3. De be-15 trekkelijk grote brekingsindex n heeft een betrekkelijk grote kritische hoek voor totaalreflectie tot gevolg voor het scheidingsvlak immersievloeistof/wafel, dit voorkomt dat de stralen A, B die de wafel 2 raken van het laatste lenselement, worden gereflecteerd bij het bovenvlak van de wafel 2. 20 Figuur 2 is een schematisch aanzicht in dwarsdoor snede van een optische inrichting 11 voor de productie van halfgeleiderinrichtingen in overeenstemming met een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

De optische inrichting 11 is voorzien van - in ana-25 logie met de optische inrichting 1 geïllustreerd in figuur 1 - een lenzensysteem 14 dat één of een veelvoud van lenselementen omvat (verbonden in serie), waarbij het genoemde lenzensysteem 14 is geplaatst respectievelijk bevestigd tussen een fotomasker 13 en een wafel 12 waarop de bijbehorende 30 halfgeleiderinrichtingen geproduceerd moeten worden.

Het fotomasker 13 kan bijvoorbeeld een conventioneel fotomasker zijn of bijvoorbeeld - om de resolutie verder te vergroten - een faseverschuivingsmasker (PSM), in het bijzonder een alternerend faseverschuivingsmasker (alternerend 35 PSM), een verzwakte faseverschuivingsmasker (verzwakt PSM), etc. .

Het fotomasker 13 is voorzien van een structuur van λ η o a o n c • I t 7 het masker 13a dat overeenkomt met de bijbehorende structuur die moet worden geproduceerd op de wafel 12 (waarbij - zoals in meer detail hieronder zal worden toegelicht - de structuur van het masker 13a door middel van de optische inrichting 11 5 wordt geprojecteerd op de wafel 12 op een bijbehorend verkleinde wijze).

De wafel 12 is - zoals toegelicht in samenhang met figuur 1 - vervaardigd bijvoorbeeld van monokristallijn silicium, en het oppervlak daarvan werd onderworpen aan een oxi-10 datieproces. Vervolgens werd een lichtgevoelige fotoresist-laag 12b aangebracht op de oxidelaag 12a die op deze wijze was geproduceerd..

Een lichtbron 15, bijvoorbeeld een toepasselijke laser, of bijvoorbeeld een kwikdamplamp, een argon ontla-15 dingslamp, etc. is aangebracht voor de belichting van het fo-tomasker 13 (en derhalve ook van de structuur op de fotore-sistlaag 12b die overeenstemt met de structuur van het masker 13a) (waarbij een ander lenssysteem 16, dat één of een veelvoud van lenselementen bevat is aangebracht tussen de licht-20 bron 15 en het fotomasker 13).

De lichtbron 15 kan bijvoorbeeld licht uitstralen van een golflengte λ van 193 nm (of, bijvoorbeeld van een golflengte λ van 365 nm, 248 nm, 157 nm, 13 nm, etc.).

Zoals is geïllustreerd in figuur 2, worden de bijbe-25 horende lichtstralen die worden uitgezonden door de lichtbron 15 afgebogen bij het doorgaan door het fotomasker 13 (in het bij zonder bij de randen of openingen van de structuur van het masker 13a die daar optreden), d.w.z. intensiteitsmaxima (eerste orde, tweede orde, en derde orde, etc. afbuigings-30 maxima, hier elk geïllustreerd door een straal A', B', en C') treden op achter het fotomasker 13 - onder specifieke hoeken βι, $2t β3, etc..

Het lenzensysteem 14 (of respectievelijk het eerste lenselement daarvan) heeft een betrekkelijk grote lensope-35 ningshoek a, in het bijzonder een lensopeningshoek van bijvoorbeeld α > 50° of α > 60°, of een lensopeningshoek van bijvoorbeeld respectievelijk α > 65°C of α > 75°.

Λ Μ Λ «tkN

I ί δ

Zoals verder is geïllustreerd in figuur 2, in de uitvoeringsvorm die daar is getoond, wordt een (gearceerd) gebied b' tussen het eerste lenselement (dat zich het dichtstbij het fotomasker 13 bevindt) van het lenzensysteem 5 14 en het fotomasker 13 gevuld met een immersievloeistof of een immersiegas (waarvoor bijvoorbeeld een passende kamer gevuld met de bijbehorende immersievloeistof of respectievelijk het bijbehorende immersiegas, gebruikt kon worden, waarbij de genoemde kamer bijvoorbeeld aan de bovenkant wordt begrensd 10 door het fotomasker 13, aan de onderkant door het eerste lenselement en aan de zijkant door aparte bijbehorende kamerwanden) .

Bovendien, in de uitvoeringsvorm geïllustreerd in figuur 2 - die verschilt van de optische inrichting getoond 15 in figuur 1 - wordt geen immersievloeistof aangebracht in het gebied a' tussen het laatste lenselement (dat het dichtstbij de wafel 12 is geplaatst) van het lenzensysteem 14 en de wafel 12 (maar bijvoorbeeld het gas dat ook de rest van de optische inrichting omgeeft, in het bijzonder licht (bijv. de 20 lucht van de cleanroom, waarin de optische inrichting 11 is geïnstalleerd), of een passend roerend gas of reinigend gas, bijvoorbeeld stikstof (elk met een brekingsindex van (ongeveer 1)). Op deze wijze kan een verontreiniging van de foto-resistlaag 12b door de immersievloeistof die daar anders mee 25 in contact zou zijn, worden verhinderd.

De bovengenoemde immersievloeistof die het gebied b' vult tussen het eerste lenselement van het lenzensysteem 14 en het fotomasker 13, of respectievelijk het immersiegas dat daar is aangebracht, heeft een betrekkelijk hoge brekingsin-30 dex n, in het bijzonder een brekingsindex n groter dan 1, bijv. een brekingsindex n > 1,05 of n > 1,1 of een brekingsindex n > 1,2 of n > 1,3.

De immersievloeistof of respectievelijk het immersiegas, moet zo worden gekozen dat de brekingsindex n aange-35 past is aan de bijbehorende brekingsindex n' van het materiaal dat wordt gebruikt voor de constructie van het bovengenoemde eerste lenselement en/of voor de constructie van het ^ η Λ Λ Λ A f" i 9 1 ' fotomasker 13 (bijvoorbeeld kwarts of calciumfluoride (CaF2) etc.) (d.w.z de bijbehorende brekingsindices n, n' zouden respectievelijk zo identiek mogelijk of zo weinig verschillend mogelijk moeten zijn).

5 Verder zou de bijbehorende immersievloeistof of res pectievelijk immersiegas, zo transparant of zo lichtdoorla-tend als mogelijk gekozen moeten worden (d.w.z. een zo klein mogelijke mate van absorptie moeten hebben).

Een immersievloeistof, bijvoorbeeld water kan worden 10 gebruikt (brekingsindex n = 1,46), of bijvoorbeeld perfluor-polyether (PFPE) (brekingsindex n = 1,37).

De betrekkelijk grote brekingsindex n van de immersievloeistof of het in respectievelijk het immersiegas, heeft tot gevolg dat in de optische inrichting 11 die is geïllu-15 streerd in figuur 2 (in het bijzonder in het lenzensysteem 14 of respectievelijk het eerste lenselement), de zogenaamde numerieke lensopening Na (bepaald door NA = n x sina (waarbij α de lensopeningshoek is, n de brekingsindex)) betrekkelijk groot is, in het bijzonder groter dan het geval is bij over-20 eenkomstige, conventionele optische inrichtingen 1 (zie bijvoorbeeld figuur 1) waar het gebied b tussen het eerste lenselement van het lenzensysteem 4 en het fotomasker 3 gevuld is met lucht.

Door de vergrote numerieke lensopening NA - veroor-25 zaakt door de bovengenoemde betrekkelijke hoge brekingsindex n - wordt bereikt dat de stralen A', B', en C', die de inten-siteitsmaxima van een betrekkelijk hoge orde (hier bijvoorbeeld eerste orde, tweede orde en derde orde), ook worden bestreken of verzameld resp. door het lenzensysteem 14, in het 30 bijzonder door het eerste lenselement (en niet - zoals bijvoorbeeld wordt geïllustreerd in figuur 1 - slechts de inten-siteitsmaxima van de eerste orde en tweede orde) (of, ook mogelijk, bijvoorbeeld met een kleinere of aanzienlijk kleinere lensopening A dan het geval is in de optische inrichtingen 35 1, 11 geïllustreerd in figuren 1 en 2, desalniettemin worden de stralen A', of A' en B' respectievelijk, etc. die de in-tensiteitmaxima van de eerste orde, of van de eerste orde en Ί Π O J λ λ 10 I t t de tweede orde respectievelijk, worden verzameld).

Zoals verder wordt geïllustreerd in figuur 2, worden de bovengenoemde stralen A', B', C' die intensiteitsmaxima van een betrekkelijk hoge orde vertegenwoordigen, door het 5 lenzensysteem 14 of respectievelijk het laatste lenselement daarvan, allen geprojecteerd op het oppervlak van de wafel 12 (of respectievelijk de fotoresistlaag 12b). Dit verbetert de kwaliteit van het beeld van de structuur dat wordt geprojecteerd door het lenzensysteem 14 op de wafel 12 (nauwkeuriger: 10 de fotoresistlaag 12b) (dit maakt het mogelijk dat een minimale structuur van een kleinere afmetig CD (CD = kritische afmeting) wordt aangebracht op de wafel 12).

In detail kan de minimale afmeting van de structuur CD die verkregen kan worden op de wafel 12 met de optische 15 inrichting 11, geïllustreerd in figuur 2 berekend worden door middel van de volgende formule:

CD = (0,5 x λ) / NA

20 (waarbij NA de bovengenoemde numerieke lensopening, en λ de golflengte is van het licht dat wordt gebruikt voor de belichting van de wafel 12 (hier bijvoorbeeld 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm, of 13 nm, enz. (zie hier boven))).

De hierboven toegelichte betrekkelijk grote numerie-25 ke lensopening NA van de optische inrichting 11, geïllustreerd in figuur 2, heeft derhalve - in overeenstemming met de bovenstaande formule - een opmerkelijk kleinere afmeting CD van de minimale structuur die op de wafel 12 kan worden aangebracht tot gevolg, in vergelijking met de conventionele 30 optische inrichtingen.

Figuur 3 is een schematisch aanzicht in dwarsdoorsnede van een optische inrichting 101 voor de productie van halfgeleiderinrichtingen in overeenstemming met een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

35 De optische inrichting 101 heeft een structuur die soortgelijk is aan die van de optische inrichting 11 geïllustreerd in figuur 2.

1 n 0 A o n c 11

In het bijzonder is in de optische inrichting 101 geïllustreerd in figuur 3 - in analogie met de optische inrichting 11 geïllustreerd in figuur 2 - een lenzensysteem 14 verschaft dat is voorzien van één of een veelvoud van lens-5 elementen (verbonden in serie), waarbij het genoemde lenzensysteem 14 is geplaatst of respectievelijk bevestigd, tussen een fotomasker 103 en een wafel 102.

Het fotomasker 103 kan bijvoorbeeld een conventioneel fotomasker, of bijvoorbeeld een faseverschuivingsmasker 10 (PSM), in het bijzonder een alternerend faseverschuivingsmasker (alternerend PSM), of een verzwakt faseverschuivingsmasker (verzwakt PSM), etc. zijn.

Het fotomasker 103 is voorzien van een structuur 103a van het masker dat overeenkomt met de betreffende struc-15 tuur die moet worden aangebracht op de wafel 102 (waarbij -zoals in meer detail hieronder zal worden toegelicht - de structuur van het masker 103a door middel van de optische inrichting 101, wordt geprojecteerd op de wafel 102 op een bijbehorende verkleinde wijze).

20 Aan de bovenkant van de wafel 102 - die bijvoorbeeld is vervaardigd van monokristallijn silicium, - is een oxide-laag 102 verschaft waarop een lichtgevoelige fotoresistlaag 102b is aangebracht.

Een lichtbron 105, bijvoorbeeld een passende laser, 25 of bijvoorbeeld een kwikdamplamp, een argon ontladingslamp, etc. is verschaft voor de belichting van het fotomasker 103 (en derhalve ook van de structuur op de fotoresistlaag 102b overeenkomstig de structuur 103a van het masker) (waarbij een ander lenzensysteem 106 dat is voorzien van één of een veel-30 voud van lenselementen is aangebracht tussen de lichtbron 105 en het fotomasker 103).

De lichtbron 105 kan bijvoorbeeld licht uitstralen van een golflengte λ van 193 nm (of bijvoorbeeld van een golflengte λ van 365 nm, 248 nm, 157 nm, 13 nm etc.).

35 Zoals is geïllustreerd in figuur 3, worden de bijbe horende lichtstalen die door de lichtbron 105 worden uitgezonden, afgebogen bij het doorgaan door het filtermasker 103 1 η o a q η ς 12

1 1 I

(in het bijzonder bij de randen of openingen van de structuur 103a van het masker die daar op treden), d.w.z. intensiteits-maxima (eerste orde, tweede orde en derde orde, etc. afbui-gingsmaxima) treden op achter het fotomasker 103 - onder spe-5 cifieke hoeken βα' ', β2'', £3' ' .

Het lenzensysteem 104 (of respectievelijk het eerste lenselement daarvan) heeft een betrekkelijk grote lensopeningshoek a, in het bijzonder een lensopeningshoek van bijvoorbeeld α > 50° of α > 60°, of bijvoorbeeld een lensope-10 ningshoek van bijvoorbeeld α > 65° of α > 75°.

Zoals verder is geïllustreerd in figuur 3, in de uitvoeringsvorm die daar wordt getoond - zoals in de optische inrichting 11 geïllustreerd in figuur 2 -, is een (eveneens gearceerd) gebied b'' tussen het eerste lenselement (dat zich 15 het dichtst bevindt bij het fotomasker 103) van het lenzensysteem 104 en het fotomasker 103, gevuld met een immersie-vloeistof of een immersiegas (waarvoor bijvoorbeeld een passende kamer gevuld met de betreffende immersievloeistof of respectievelijk het betreffende immersiegas gebruikt kan wor-20 den, waarbij de genoemde kamer bijvoorbeeld beperkt wordt aan de bovenkant door het fotomasker 103, aan de onderkant door het eerste lenselement, en aan de zijkant bij overeenkomstige aparte kamerwanden).

Bovendien, in de uitvoeringsvorm geïllustreerd in 25 figuur 3 - verschillend van de optische inrichting 11 geïllustreerd in figuur 2 (en soortgelijk aan de optische inrichting 1 geïllustreerd in figuur 1) - is een immersiemedium, in het bijzonder een immersievloeistof of - van bijzonder voordeel - een immersiegas, eveneens verschaft in het gebied a'' 30 tussen het laatste lenselement (dat het dichtst geplaatst is bij de wafel 102) van het lenzensysteem 104 en de wafel 102 (waarvoor bijvoorbeeld een andere passende kamer gevuld met de bijbehorende immersievloeistof of respectievelijk het bijbehorende immersiegas gebruikt kan worden, waarbij de genoem-35 de kamer bijvoorbeeld aan de bovenkant wordt beperkt door het laatste lenselement, aan de onderkant door de wafel en aan de zijkant bij overeenkomstige aparte kamerwanden).

J /¾ /"X Λ Μ I

13

De immersievloeistof of respectievelijk het immer-siegas heeft een betrekkelijk hoge brekingsindex n, in het bijzonder een brekingsindex n groter dan 1, bijvoorbeeld een brekingsindex n > 1,05 of n > 1,1 of respectievelijk een bre-5 kingsindex n > 1,2 of n > 1,3.

De betreffende immersievloeistof of respectievelijk het immersiegas, zouden zo transparant of zo lichtdoorlatend mogelijk gekozen moeten worden (d.w.z. een zo klein mogelijk absorptiegraad hebben).

10 Als immersievloeistof kan bijvoorbeeld water worden gebruikt (brekingsindex n = 1,46), of bijvoorbeeld perfluor-polyether (PFPE) (brekingsindex n = 1,37).

De betrekkelijk grote brekingsindex n van de immersievloeistof of respectievelijk het immersiegas heeft een be- 15 trekkelijk grote kritische reflectiehoek tot gevolg bij het scheidingsvlak van immersievloeistof/wafel of respectievelijk het scheidingsvlak van immersiegas/wafel, wat voorkomt dat de stralen die op wafel 102 vallen van het laatste lenselement worden gereflecteerd bij het bovenoppervlak van de wafel 102.

20 Wanneer - met voordeel - een immersiegas (in plaats van een immersievloeistof) wordt gebruikt in het gebied a'' tussen het laatste lenselement en de wafel 102, wordt het risico dat de fotoresistlaag 102b wordt verontreinigd (door het bijbehorende immersiemedim) verminderd.

25 De bovengenoemde immersievloeistof die het gebied b'' vult tussen het eerste lenselement van het lenzensysteem 104 en het fotomasker 102, of respectievelijk het immersiegas dat daar is verschaft, heeft - evenals de immersievloeistof of respectievelijk het immersiegas in het gebied a1’ tussen 30 het laatste lenselement van het lenzensysteem 104 en de wafel 102 - een betrekkelijk grote brekingsindex n, in het bijzonder een brekingsindex n groter dan 1, bijvoorbeeld een brekingsindex n > 1,05 of n > 1,1, of respectievelijk een brekingsindex n > 1,2 of n > 1,3.

35 De immersievloeistof of respectievelijk het immer siegas, dient zo te worden gekozen dat de brekingsindex n aangepast is aan de overeenkomstige brekingsindex van het ma- i η ? A ft fl 5 14 teriaal dat wordt gebruikt voor de constructie van het bovengenoemde eerste lenselement en/of voor de constructie van het fotomasker 103 (bijvoorbeeld kwarts of calciumfluoride (CaF2) etc.) (d.w.z. de overeenkomstige brekingsindices n, n' zouden 5 zo identiek mogelijk of respectievelijk zo weinig mogelijk verschillend moeten zijn).

Bovendien zou de betreffende immersievloeistof of respectievelijk immersiegas, zo transparant mogelijk of dichtdoorlatend mogelijk (d.w.z. een zo klein mogelijke ab-10 sorptiegraad moeten hebben) gekozen moeten worden.

Als immersievloeistof kan bijvoorbeeld water worden gebruikt (brekingsindex n = 1,46), of bijvoorbeeld perfluor-polyether (PFPE) (brekingsindex n = 1,37).

De betrekkelijk grote brekingsindex n van de immer-15 sievloeistof of respectievelijk het immersiegas, heeft tot gevolg dat in de optische inrichting 101 geïllustreerd in figuur 3 - evenals in de optische inrichting 11 geïllustreerd in figuur 2 (in het bijzonder in het lenzensysteem 104 of respectievelijk het eerste lenselement daarvan), de numerieke 20 lensopening NA = n x sina (a = lensopeningshoek, n = brekingsindex) betrekkelijk groot is, in het bijzonder groter dan het geval is met betreffende (conventionele optische inrichtingen 1 (zie bijvoorbeeld figuur 1) waar het gebied b tussen het eerste lenselement van het lenzensysteem 4 en het 25 fotomasker 3 gevuld is met lucht.

Door de vergrote numerieke lensopening NA - veroorzaakt door de bovengenoemde betrekkelijk grote brekingsindex n - wordt bereikt dat de stralen die de intensiteitsmaxima vertegenwoordigen van een betrekkelijk hoge orde (hier bij-30 voorbeeld eerste orde, tweede orde en derde orde, of bijvoorbeeld eerste orde en tweede órde, of bijvoorbeeld eerste orde tot vierde orde, etc.) ook worden bestreken of respectievelijk verzameld door het lenzensysteem 104, in het bijzonder door het eerste lenselement daarvan. Dit verbetert de kwali-35 teit van het beeld van de structuur dat wordt geprojecteerd door het lenzensysteem 104 op de wafel 102 (nauwkeuriger: de fotoresistlaag 102b) (dit maakt een kleinere afmetig CD van 4 f) O Λ O Λ r 15 I t de minimale structuur mogelijk die gerealiseerd kan worden op de wafel 102 (in overeenstemming met de hierboven toegelichte formule CD = (0,5 x λ)/NA)).

in?4flnR

16

Lijst van verwijzingscijfers 1 optische inrichting 2 wafel 2a oxidelaag 5 2b fotoresistlaag 3 fotomasker 3a structuur van het masker 4 lenzensysteem 5 lichtbron 10 6 lenzensysteem 11 optische inrichting 12 wafel 12a oxidelaag 12b fotoresistlaag 15 13 fotomasker 13a maskerstructuur 14 lenzensysteem .

15 lichtbron 16 lenzensysteem 20 101 optische inrichting 102 wafel 102a oxidelaag 102b fotoresistlaag 103 fotomasker 25 103a maskerstructuur 104 lenzensysteem 105 lichtbron 106 lenzensysteem λ rs o ϋθΠ k

Claims

1. Optische inrichting (11, 101) voor lithografie voorzien van een lenzensysteem (14, 104) gepositioneerd ten opzichte van het optische pad, achter een masker (13, 103), waarbij het masker is voorzien van een maskerstructuur, 5 waarbij bundels die worden uitgezonden door een optische bron worden afgebogen door de structuur van het masker bij het gaan door het masker, waarbij het gebied (b', b") tussen het masker (13, 103) en het lenzensysteem (14, 104) volledig is gevuld met een medium dat een brekingsindex (n) heeft 10 groter dan 1,2, en waarbij de brekingsindex (n) van het medium en de apertuur van het lenzensysteem zo zijn gekozen, dat bundels die afbuigingsintensiteitmaxima vertegenwoordigen van de eerste orde, tweede orde en derde orde, worden verzameld door het lenzensysteem.

2. Optische inrichting (11, 101) volgens conclusie 1, waarbij de brekingsindex (n) van het medium groter is dan 1,2, in het bijzonder groter dan 1,3.

3. Optische inrichting (11, 101) volgens één van de conclusies 1 tot 2, waarbij het medium een vloeistof is.

4. Optische inrichting (11, 101) volgens conclusie 3, waarbij water wordt gebruikt als een vloeistof.

5. Optische inrichting (11, 101) volgens conclusie 3, waarbij perfluorpolyether wordt gebruikt als een vloeistof.

6. Optische inrichting (11, 101) volgens één van de conclusies 1 of 2, waarbij het medium een gas is.

7. Optische inrichting (11, 101) volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het lenzensysteem (14, 104) is voorzien van één of een veelvoud van individuele lenzen.

8. Optische inrichting (11, 101) volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de inrichting die wordt 1024805 gebruikt voor de belichting van een wafel (12, 102) ten opzichte van het optische pad is gepositioneerd achter het lenzensysteem (14, 104).

9. Optische inrichting (11, 101) volgens conclusie 5 8, waarbij in een gebied (a', a'') tussen het lenzensysteem (14, 104) en de wafel (12, 102) een medium is aangebracht dat een brekingsindex (n) heeft van ongeveer 1.

10. Optische inrichting (11, 101) volgens conclusie 9, waarbij lucht wordt gebruikt als het medium dat is 10 aangebracht in het gebied (a', a'') tussen het lenzensysteem (14, 104) en de wafel (12, 102).

11. Optische inrichting (11, 101) volgens conclusie 8, waarbij in een gebied (a', a'') tussen het lenzensysteem (14, 104) en de wafel (12, 102) een medium is aangebracht 15 dat een brekingsindex (n) heeft groter dan 1.

12. Optische inrichting (11, 101) volgens conclusie 11, waarbij de brekingsindex (n) van het medium dat is aangebracht in het gebied (a', a'') tussen het lenzensysteem (14, 104) en de wafel (12, 102) groter is dan 1,1.

13. Optische inrichting (11, 101) volgens conclusie 12, waarbij de brekingsindex (n) van het medium dat is aangebracht in het gebied (a', a'') tussen het lenzensysteem (14, 104) en de wafel (12, 102) groter is dan 1,2, in het bijzonder groter dan 1,3.

14. Optische inrichting (11, 101) volgens één van de conclusies 11 tot 13, waarbij het medium dat is aangebracht in het gebied (a', a'') tussen het lenzensysteem (14, 104) en de wafel (12, 102) een vloeistof is, in het bijzonder water.

15. Optische inrichting (11, 101) volgens conclusie 14, waarin de vloeistof die is aangebracht in het gebied (a', a'') tussen het lenzensysteem (14, 104) en de wafel (12, 102) perfluorether is.

16. Optische inrichting (11, 101) volgens één van 35 de conclusies 11 tot 13, waarin het medium dat is aangebracht in het gebied (a', a'') tussen het lenzensysteem (14, 104) en de wafel (12, 102) een gas is.

17. Optische inrichting (11, 101) volgens één van de voorgaande conclusies, waarin het masker (13, 103) een 5 fotomasker is.

18. Optische inrichting (11, 101) volgens één van de voorgaande conclusies, waarin het masker (13, 103) een faseverschuivingsmasker, in het bijzonder een alternerend of verzwakt faseverschuivingsmasker is.

19. Optische lithografiewerkwijze, in het bijzonder voor de productie van een halfgeleiderinrichting, die de volgende stappen omvat: - het verschaffen van een lenzensysteem (14, 104), in het bijzonder een lenzensysteem (14, 104) dat 15 is omvat in een optische inrichting (11, 101) volgens één van de conclusies 1 tot 18; - het verschaffen van een masker (13, 103); met het kenmerk, dat de werkwijze bovendien de volgende stap omvat: het verschaffen van een medium dat een brekingsindex 20 (n) heeft groter dan 1, in een gebied (b', b'') tussen het masker (13, 103) en het lenzensysteem (14, 104). 1024809