DE60023963T2

DE60023963T2 - Schmalbandiger UV Laser mit Justierlaser im sichtbaren Bereich

Info

Publication number: DE60023963T2
Application number: DE60023963T
Authority: DE
Inventors: Peter C. Newman
Original assignee: Cymer Inc
Current assignee: Cymer Inc
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: KR100325650B1; KR20000057857A; ATE310258T1; JP2000312042A; US6301284B1; EP1026538A2; DE60023963D1; EP1026538B1; TW530163B; EP1026538A3

Description

Diese Erfindung betrifft schmalbandige Ultraviolettlaser und insbesondere Ausrichteinrichtungen und Techniken für solche Laser.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Stand der Technik-Lichtquelle für Lithographie für integrierte Schaltungen ist der Excimer-Laser, hauptsächlich der KrF 248 nm Excimer-Laser. Der Laser dient zur Belichtung für einen Stepper oder eine Scannervorrichtung, der verwendet wird, um die integrierten Schaltungen auf Siliziumwafer herzustellen. Die Stepper und Scanner-Vorrichtungen sind sehr teuer, kosten mehrere Millionen Dollar und werden typischerweise 24 Stunden pro Tag, 7 Tage pro Woche betrieben. Die Ausrichtung des Strahlzuführungssystems von dem Laser zu dem Stepper oder Scanner kann ein schwieriger Vorgang sein. Die Ausrichtung kann mit dem Laser während des Betriebes unter Verwendung des Laserstrahls zur Ausrichtung durchgeführt werden. Solche Techniken sind kompliziert, weil der UV-Strahl unsichtbar ist und auch ernste Augenverletzungen hervorrufen kann. Ebenso sind manchmal Ausrichtungskontrollen notwendig, wenn der Laser nicht betrieben wird. In einer alternativen Technik wird ein kleiner Laser mit sichtbarem Licht irgendwo in dem optischen Weg eingeführt und sein Strahl wird verwendet, um den Ort des UV-Laserstrahls zu simulieren.
1 zeigt die Hauptmerkmale eines 248 nm KrF-Schmalbandexcimerlasers aus dem Stand der Technik, der weit verbreitet als eine Beleuchtungsquelle für Lithographie für integrierte Schaltungen verwendet wird. Das Lasersystem umfasst die Laserkammer 2, die ein Verstärkungsmedium enthält, das durch Hochspannungspulse erzeugt wird, die an zwei langgestreckte Elektroden angelegt werden, und das sich bei Raten von ungefähr 1000 Hz entlädt, indem ein Gas, das 0,1 % Fluor, 1 % Krypton und der Rest Neon umfasst, bei ungefähr 2 Atmosphären, zirkuliert. Die Resonanzkammer wird durch einen Ausgangskoppler 6 definiert, der einen teilreflektierenden Spiegel (von ungefähr 0,1 R) und ein Linienverschmählerungsmodul 7 umfasst, wobei das Linienverschmählerungsmodul (LNM) 7 folgendes umfasst: (1) ein Prismenstrahlaufweiterpaket 18, das drei Prismen 8, 10 und 12 umfasst, die alle auf einer Prismenausrichtungsplatte 22 montiert sind, die seitlich bewegt werden kann, um das LNM 7 mit dem Ausgangskoppler 6 auszurichten, und (2) einen drehbaren Abstimmspiegel 14 und ein Gitter 16, die in einer Littrow-Konfiguration angeordnet sind, um ein ausgewähltes schmales Wellenlängenband des Spektrums, das von dem Verstärkungsmedium erzeugt wird, durch den Prismenstrahlaufweiter zu dem Verstärkermedium zurückzureflektieren. Eine Ausrichtungseinrichtung in einem Lasersystem des Standes der Technik schließt einen abnehmbaren Spiegel und eine positionierbare Laserdiode für sichtbares Licht ein, die an dem Ausgangskopplermodul 6 auf der Seite montiert ist, die von der Kammer 2 abgewandt ist. Der Spiegel kann wiederholt positioniert werden, um den UV-Strahl zu blockieren und den sichtbaren Strahl in den selben optischen Pfad einzukoppeln. Der sichtbare Laser ist mit Winkel- und Positionseinstellvorrichtungen ausgestattet, die es erlauben, den sichtbaren Strahl colinear zu dem UV-Strahl auszurichten.
US 5,835,520 beschreibt einen sehr schmalbandigen KrF-Laser. Diese schmale Bandbreite wird erreicht, indem der Fluorpartialdruck auf weniger als 0,08 des Gesamtdruckes reduziert wird und indem die Reflektivität des Ausgangskopplers auf mehr als 25% erhöht wird.
US 3,851,974 offenbart ein System zum optischen Ausrichten und Einstellen eines Lasers, worin ein Hilfslaser, der in der Nähe des Hauptlasers montiert ist, einen Strahl bereitstellt, der so ausgerichtet wird, dass er die optische Achse des Hauptlasers überlagert, um präzise ein Werkstück mit den optischen Elementen des Hauptlasers auszurichten.
Was benötigt ist, ist ein besseres und schnelleres Ausrichtsystem und eine Technik zum Ausrichten schmalbandiger UV-Laser und dazugehöriger Stepper und Scannervorrichtungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung erreicht die obigen Ziele durch ein System wie es in Anspruch 1 ausgeführt wird, das ein Ausrichtsystem für sichtbares Licht umfasst, das auf einem Linienverschmählerungsmodul eines UV-Lasers montiert ist. Das System schließt eine Ausrichtplattform ein, auf der ein kleiner Laser für sichtbares Licht montiert ist und eine Strahlrichtoptik, um den sichtbaren Lichtstrahl so auszurichten, dass er von der Beleuchtungsoberfläche eines ersten Prismas in einen Prismenstrahlaufweiter unter einem Winkel wegreflektiert wird, so dass der sichtbare Lichtstrahl colinear zu dem UV-Laserausgangsstrahl weiterläuft.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Zeichnung eines schmalbandigen Excimerlasersystems des Standes der Technik.
2 ist eine Zeichnung eines schmalbandiges Excimerlasersystems mit einem Führungslasersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in Bezug auf 2 beschrieben werden. Das System von 2 ist fast genauso wie das Lasersystem des Standes der Technik nach 1 mit dem Zusatz eines Laserausrichtsystems 40, wie es in 2 gezeigt ist. Das System wird dem Linienverschmählerungsmodul 7 des Standes der Technik zugefügt. Das System schließt einen kollimierten Laser 46, wie z. B. einem Diodenlaser oder einem He Ne-Laser, der sichtbares Licht produziert, ein. Diese Laser sind von Herstellern, wie z. B. Power Technology, Inc. (PTI) erhältlich, mit Büros in Arkansas. Ein serienmäßig produzierter Laser wäre das Model PTI, Modell-Nr. PM03(635–5). Diese Laserdiodenmodul schließt Linsen ein, um den sichtbaren Strahl auf eine Divergenz zu kollimieren, die vergleichbar zu dem UV-Laserstrahl ist.
Der Strahl von dem sichtbaren Laser 46 läuft durch das Fenster 50 und wird durch die Spiegel 44 und 42 auf die Oberfläche des Strahlaufweitungsprismas 8 gelenkt. In dieser besonderen Ausführungsform beträgt der Einfallswinkel des UV-Strahls ungefähr 70 Grad und der Einfallswinkel des sichtbaren Laserstrahls wird so gewählt, dass er zu dem Einfallswinkel des UV-Strahls passt, so dass der sichtbare Laserstrahl colinear zu dem UV-Strahl wird, der durch die Laserkammer 3, und den Ausgangskoppler 4 geht und colinear strahlabwärts zum Ausgangskoppler 4 weiterläuft. Der Diodenlaser 46 ist auf einem Vierachsneigungsausrichter 48 montiert. In dieser bevorzugten Ausführungsform trennt die Wand 42 den Ausrichtungslaser von den Linienverschmählerungskomponenten des Standes der Technik um den Ausrichtungslaser vor übermäßiger UV-Bestrahlung zu schützen. Das Fenster 50 umfasst auch Pyrex, welches den sichtbaren Strahl durchlässt, aber die UV-Strahlung aus dem Prisma 8 absorbiert (das Fenster 50 könnte auch so beschichtet werden, dass sie das UV-Licht reflektiert, und in diesem Fall sollte es auch geneigt sein, so dass das reflektierte UV-Licht nicht wieder in die Kammer 3 eintritt).
Vorzugsweise ist der Abstimmspiegel 44 an dem Rahmen des Moduls 7 fixiert. Der Relaisspiegel 42 ist jedoch auf der Prismenplatte 24 montiert, wobei die reflektierende Oberfläche des Relaisspiegel 42 parallel zur gegenüberliegenden Fläche des Prismas 8 ausgerichtet ist, so dass die seitliche Ausrichtung der Prismenplatte 22 nicht die Ausrichtung des sichtbaren Strahls beeinflusst wird. Die Polarisation der zwei Strahlen sollte auch berücksichtigt werden. Ein bevorzugter Ansatz ist, die Polarisation des sichtbaren Lichtstrahls an die des Lasers anzupassen.
VERWENDUNGEN
In einer typischen Anwendung wird der sichtbare Strahl während der anfänglichen Systemqualifizierung zu dem UV-Strahl ausgerichtet. Dies kann unter Verwendung von entweder grundsätzlichen Ausrichtungstechniken, Führungslöchern oder Abbildungstechniken durchgeführt werden. In der ersten Technik werden zwei UV-fluoreszierende Karten für Führungslöcher abwechselnd in dem UV-Laserstrahlpfad platziert; einer nahe am Strahlausgang und einer mindestens 2 m weiter weg. Die Führungslöcher werden visuell bei dem gemessenen Zentren der UV-Strahlbilder angeordnet. Der UV-Strahl wird ausgeschaltet und der sichtbare Strahl wird eingeschaltet. Geeignete Einstellungen für den Winkel und die Position des sichtbaren Strahles werden durchgeführt, um ihn zu dem Zentrum der zwei Führungslöcher zu bringen.
In der Abbildungstechnik ist ein optisches System so konstruiert, dass Bilder von sowohl dem UV als auch dem sichtbaren Strahl auf einem Detektor oder auf Detektoren gebildet werden können. Diese Detektoren können verwendet werden, um die horizontalen und die vertikalen Positionen der Zentren der zwei Strahlen zu bestimmen. Das System ist so ausgebildet, dass Bilder in zwei oder mehr Ebenen gebildet werden können; z. B. kann eine Bildebene am Ausgangskoppler 6 und eine andere Bildebene kann im Unendlichen sein. Die Orte des Zentrums des UV-Strahls in diesen Ebenen können bestimmt werden, und der sichtbare Strahl kann zu diesen Positionen eingestellt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte sich der Leser bewusst sein, dass verschiedene Anpassungen und Veränderungen durchgeführt werden können. Z. B. kann der sichtbare Strahl von einer anderen Prismenoberfläche als die, die in 2 gezeigt ist, wegreflektiert werden, jedoch müssten in diesem Fall die Unterschiede im Brechnungsindex für die verschiedenen Wellenlängen berücksichtigt werden. Deshalb ist die Erfindung nur durch die beiliegenden Ansprüche und ihren gesetzlichen Äquivalenten beschränkt.

Claims

Schmalbandiger UV-Laser, der ein Ausrichtsystem (40) für sichtbares Licht umfasst, worin der schmalbandige UV-Laser eine Ausgangsstrahlrichtung definiert und folgendes aufweist (i) eine Laserkammer (2), das ein Verstärkungsmedium enthält und (ii) ein Linienverschmälerungsmodul (7), das außerhalb der Kammer (2) angeordnet ist, wobei das Modul (7) einen Prismenstrahlaufweiter (8, 10, 12) enthält, der ein erstes Prisma (8) einschließt, das eine Beleuchtungsoberfläche definiert, um UV-Strahlung von der Kammer (2) aus einer Richtung, die einen Winkel zu einer Normalen zu der Beleuchtungsoberfläche definiert, zu empfangen, wobei das Ausrichtsystem (40) gekennzeichnet ist durch A) eine Vielfachachsenabgleichplattform (48), die auf dem Linienverschmählerungsmodul (7) montiert ist; B) einen Laser (46) für sichtbares Licht, der auf dem Vielfachachsenabgleichplattform (48) montiert ist; C) eine Strahlführungsoptik (44, 42) um einen Laserstrahl mit sichtbarem Licht von dem Laser (46) für sichtbares Licht zu führen, so dass es von der Beleuchtungsoberfläche des ersten Prismas (8) in eine Richtung colinear zu der UV-Ausgangsstrahlrichtung reflektiert wird.
System gemäß Anspruch 1, worin der Laser (46) für sichtbares Licht ein kollimierter Diodenlaser ist.
System nach Anspruch 1, worin die Abgleichplattform (48) eine Vierachsenneigungsausrichtvorrichtung ist.
System nach Anspruch 1, worin die Strahlführungsoptik (42, 44) einen ersten Spiegel (44) und einen zweiten Spiegel (42) umfasst.
System nach Anspruch 4, worin der erste Spiegel (44) fest an einem Rahmen des Moduls (7) montiert ist und der zweite Spiegel (42) und das erste Prisma (8) beide auf einer Prismenplatte (24) fixiert sind, so dass deren Position in Bezug zu dem Rahmen des Moduls (7) einstellbar ist.