-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine lithographische Vorrichtung
und ein Bauteilherstellungsverfahren. Genauer bezieht sich die Erfindung
auf eine lithographische Vorrichtung mit:
einem Beleuchtungssystem
zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls von Strahlung, einer
Artikelabstützeinrichtung
zum Abstützen
eines ebenen Artikels, der in einem Strahlengang des Projektionsstrahls von
Strahlung auf der Artikelabstützeinrichtung
angeordnet werden soll, wobei die Artikelabstützeinrichtung eine Vielzahl
abstützender
Vorsprünge
aufweist, wobei die Vielzahl von Vorsprüngen eine Abstützzone zum
Bereitstellen einer ebenen Abstützebene
bildet, und einer Hinterfüllungsgaszuführung, die
eine in der Abstützzone
angeordnete Hinterfüllungsgas-Abgabezone
zum Zuführen
von Hinterfüllungsgas
zu einer Rückseite
des Artikels aufweist, wenn dieser durch die Artikelabstützeinrichtung
abgestützt wird,
um eine verbesserte thermische Leitung zwischen dem Artikel und
der Artikelabstützeinrichtung bereitzustellen.
-
Eine
lithographische Vorrichtung ist eine Maschine, die einen Zielbereich
eines Substrats mit einem gewünschten
Muster versieht. Lithographische Vorrichtungen können zum Beispiel bei der Herstellung
integrierter Schaltkreise (ICs) verwendet werden. Unter diesen Umständen kann
ein Strukturierungsmittel, wie etwa eine Maske, verwendet werden,
um ein Schaltungsmuster zu erzeugen, dass einer einzelnen Schicht
des ICs entspricht, und dieses Muster kann auf einen Zielbereich
(z.B. einen Teil von einem oder mehreren Chips aufweist) auf einem
Substrat (z.B. einem Siliziumwafer) abgebildet werden, das eine
Schicht strahlungsempfindlichen Materials (Photoresist) hat. Im
Allgemeinen wird ein einzelnes Substrat ein Netzwerk benachbarter
Zielbereiche enthalten, die nacheinander belichtet werden. Bekannte
lithographische Vorrichtungen umfassen sogenannte Schrittvorrichtungen
(steppers), bei denen jeder Zielbereich bestrahlt wird, indem ein
gesamtes Muster in einem Durchgang auf den Zielbereich belichtet
wird, und sogenannte Abtastvorrichtungen (scanners), bei denen jeder
Zielbereich bestrahlt wird, indem das Muster durch den Projektionsstrahl in
einer gegebenen Richtung (der "Abtast"-Richtung) abgetastet
bzw. überstrichen
wird, während
gleichzeitig das Substrat parallel oder anti-parallel zu dieser
Richtung abgetastet bzw. überstrichen
wird.
-
Bei
den herkömmlichen
lithographischen Projektionsvorrichtungen wird während photolithographischer
Prozesse ein Artikel, wie etwa ein Wafer oder eine Zwischenschablone,
auf einer Artikelabstützeinrichtung
durch eine Festspann- bzw. Haltekraft festgespannt bzw. festgehalten,
die von Vakuumdruckkräften,
elektrostatischen Kräften,
intermolakularen Bindungskräften
oder bloßer
Gravitationskraft reichen kann. Die Artikelabstützeinrichtung definiert eine
Ebene in der Form einer Vielzahl von Vorsprüngen, die eine gleichförmige ebene
Oberfläche
bilden, auf der der Wafer oder die Zwischenschablone gehalten wird.
Kleine Variationen in der Höhe
dieser Vorsprünge
sind für
die Bildauflösung
schädlich,
da eine kleine Lageabweichung des Artikels von einer idealen Ebenenorientierung
eine Drehung des Wafers und einen resultierenden Überlagerungsfehler aufgrund
dieser Drehung zur Folge haben kann. Darüber hinaus können derartige
Höhenvariationen
der Artikelabstützeinrichtung
eine Höhenvariation
des Artikels zur Folge haben, der dadurch abgestützt wird. Während des lithographischen
Prozesses können
derartige Höhenvariationen
die Bildauflösung aufgrund
einer begrenzten Brennweite des Projektionssystems beeinflussen.
Daher ist es äußerst kritisch,
eine ideal ebene Artikelabstützeinrichtung
zu haben.
-
Die
Europäische
Patentanmeldung
EP 0947884 beschreibt
eine lithographische Vorrichtung mit einem Substrathalter, bei dem
Vorsprünge
angeordnet sind, um die Ebenheit des Substrats zu verbessern. Diese
Vorsprünge
haben einen allgemeinen Durchmes ser von 0,5 mm und befinden sich
allgemein in einem Abstand von 3 mm voneinander entfernt und bilden
dadurch ein Bett von Abstützelementen,
die das Substrat abstützen.
Die Höhe
der Vorsprünge
liegt in dem Bereich von 1 μm
bis 15 μm. Aufgrund
der relativ großen
Zwischenräume
zwischen den Vorsprüngen
bilden möglicherweise
vorhandene Verunreinigungen allgemein kein Hindernis für die Ebenheit
des Substrats, da diese zwischen den Vorsprüngen liegen werden und das
Substrat nicht lokal anheben werden.
-
Im
Kontext dieser Anmeldung kann der "Artikel" jeder der oben erwähnten Begriffe Wafer, Zwischenschablone,
Maske oder Substrat sein, genauer Begriffe wie etwa
- – ein
Substrat, das in Herstellungsvorrichtungen verarbeitet werden soll,
die lithographische Projektionsverfahren einsetzen, oder
- – eine
lithographische Projektionsmaske oder Maskenschablone in einer lithographischen
Projektionsvorrichtung, einer Maskenhandhabungsvorrichtung, wie
etwa einer Maskeninspektions- oder
-reinigungsvorrichtung, oder einer Maskenherstellungsvorrichtung
oder jeder andere Artikel oder jedes andere optische Element, der
bzw. das in dem Lichtweg des Strahlungssystems eingespannt ist bzw.
festgehalten wird.
-
Bei
lithographischer Verarbeitung kann das Durchleiten des Projektionsstrahls
durch Gaszusammensetzungen, die zwischen dem Beleuchtungssystem
und den zu beleuchtenden Artikeln vorhanden sind, insbesondere nicht-homogene
Gaszusammensetzungen, unerwünschte
Effekte, wie etwa Beugung, Brechung und Absorptionen, verursachen. Diese
Effekte können
einen nachteiligen Effekt auf die Beleuchtungsqualität haben,
insbesondere auf eine erforderliche Auflösung, die für die ständig ansteigenden Anforderungen
bei der Abbildungs- bzw. Belichtungsleistung erreicht werden sollen.
Daher arbeitet eine neue Lithographiegeneration, die EUV-Lithographie,
die einen Projektionsstrahl in dem Bereich extremen Ultravioletts
(Extreme Ultra Violet) verwendet, bei "nahezu" Vakuumbedingungen, um zu ermöglichen,
dass der Projektionsstrahl von Strahlung im Wesentlichen ungehindert
zu dem in dem Strahl anzuordnenden Artikel gelangt. In diesem Zusammenhang
ist der Begriff Vakuumdruck relativ zu bestimmten Gasen, die sich
in der Umgebung befinden. Zum Beispiel ist für Kohlenwasserstoffe und Wasser
der zulässige
Hintergrunddruck sehr niedrig, in der Größenordnung von 10–9 bis
10–12 mbar.
Für inerte
Gase sind die Anforderungen weniger streng. Für Argon liegt ein zulässiger Hintergrunddruck
zum Beispiel in einem Bereich von 10–4 mbar
bis 10–2 mbar,
insbesondere bei einem Druck von 10–3 mbar. Außerdem kann
sich der relative Hintergrunddruck in Abhängigkeit von der Umgebung der
Vorrichtung verändern.
Wenn zum Beispiel die Artikelabstützeinrichtung in der Umgebung
einer Waferabstützeinrichtung arbeitet,
können
die Vakuumanforderungen für
bestimmte Komponenten weniger streng als in der Umgebung sein, in
der die Artikelabstützeinrichtung
als eine Zwischenschablonen-Abstützeinrichtung
fungiert. Das heißt,
dass sich die Partialdrücke
für Verunreinigungen
(wie etwa CxHy und H2O) zwischen Optikkammer
(einschließlich
Zwischenschablonen-Abstützeinrichtung)
und Waferkammer um einen Faktor 100 unterscheiden können und
viel geringer als der Gesamtdruck sind (typische Zahlen sind 10–9 bis
10–12 mbar).
-
Diese
Vakuumtechnologie stellt Herausforderungen in Hinblick auf die Temperatursteuerung bzw.
-regelung dar. Für
die Artikelabstützeinrichtung macht
nur ein sehr kleiner Teil (in einem Bereich von 0,1 bis 3 der Gesamtfläche) der
Unterseite des Artikels tatsächlich
einen physikalischen Kontakt mit der Artikelabstützeinrichtung, wenn er durch
sie abgestützt
wird, da die Vorsprünge
geformt sind, um nur eine sehr kleine Kontaktfläche bereitzustellen, und die
Vorsprünge
ferner relativ weit voneinander beabstandet angeordnet sind. In
den Vakuumdruckbereichen, die verwendet werden, ist die thermische
Leit fähigkeit
im Wesentlichen proportional zum Druck, was bedeutet, dass die thermische
Energie, die von dem Artikel absorbiert wird, wenn er in dem Projektionsstrahl
angeordnet ist, nicht mehr angemessen abgeleitet werden kann, so
dass eine unerwünschte thermische
Erwärmung
der Artikelabstützeinrichtungen
zu thermischer Expansion und resultierenden Projektionsungenauigkeiten
oder möglicherweise
sogar zu dem Verlust des Artikels führt. Um dieses Problem zu überwinden
wird gewöhnlich
von einem sogenannten Hinterfüllungsgas
Gebrauch gemacht, das eine thermische Leitung von dem Artikel zu
der Artikelabstützeinrichtung
bietet, um die von dem Artikel absorbierte thermische Energie abzuleiten.
Natürlich
wird die Artikelabstützeinrichtung
ferner falls notwendig mit Kühlmitteln
ausgestattet sein, wie etwa Kühlleitungen
mit Kühlmedien
usw. Um jedoch das Hinterfüllungsgas
auf die Unterseite des Artikels zu beschränken, stellt der herkömmliche
Ansatz einen sogenannten "harten
vorspringenden Rand" bereit,
der eine Begrenzungswand ist, die das Hinterfüllungsgas im Wesentlichen von
dem Vakuum abdichtet, indem sie eine Gasdichtung zwischen der Unterseite
des Artikels und der Oberseite der Artikelabstützeinrichtung bildet.
-
Es
hat sich jedoch herausgestellt, dass ein derartiger harter vorspringender
Rand im Hinblick auf die Beleuchtungsleistung Probleme verursacht.
Das Vorhandensein eines vorspringenden Abdichtungsrands stellt eine
zusätzliche
Abstützung
zum Tragen des Artikels bereit. Eine derartige zusätzliche
Abstützung
stört die
Drucklast des Artikels, was ein lokales Biegen des Artikels verursachen
kann. Ein derartiges Biegen führt
eine Drehung der Artikeloberfläche
ein, die Überlagerungseffekte
verursachen kann, die unerwünscht
sind. Außerdem
stellt ein derartiger vorspringender Dichtungsrand nahezu eine Verdoppelung
der Erhöhung
der Kontaktfläche
zwischen dem Artikel und der Artikelabstützeinrichtung bereit. Dies ist
unerwünscht,
da ein Ziel darin besteht, eine derartige Kontakt fläche zu minimieren,
um zu verhindern, dass Verunreinigungspartikel zwischen die Kontaktzonen
kommen, was Unebenheit der Abstützung
und entsprechende Biegeprobleme des Artikels erzeugt.
-
Außerdem bildet
das Vorhandensein eines derartigen harten vorspringenden Randes
einen definitiven äußeren Bereich
des Artikels, in dem kein Hinterfüllungsgas vorhanden ist, um
thermische Leitfähigkeit
bereitzustellen. Dies kann weitere Probleme im Hinblick auf eine
lokale Überhitzung
oder unerwünschte
Temperaturgradienten in dem Artikel verursachen.
-
Die
Erfindung hat es als ein Ziel, eine lithographische Vorrichtung
bereitzustellen, bei der die oben erwähnten Probleme überwunden
sind und bei der eine Hinterfüllungsgaszufuhr
vorgesehen ist, die nicht an den oben erwähnten Nachteilen leidet.
-
Dieses
Ziel wird durch eine lithographische Vorrichtung gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 1 erreicht.
-
EP 09859976 , die als der
nächstliegende Stand
der Technik für
den Gegenstand des Anspruchs 1 angesehen wird, offenbart eine lithographische
EUV-Abtastvorrichtung, die eine bewegbare Artikelabstützeinrichtung
zum Abstützen
eines ebenen Artikels und eine elektrostatische Befestigungseinrichtung
aufweist. Darüber
hinaus offenbart
US 2002/0159217 eine
Abstützeinrichtung
mit einer Vielzahl von Vorsprüngen,
die eine Abstützzone
bilden, und die ferner Hinterfüllungsgas-Abgabezonen
aufweist, die in der Abstützzone
angeordnet sind und in der Nähe
des Randes der Abstützzone
bzw. zentral relativ zu der Abstützzone
angeordnet sind, wobei die Gasabgabezonen durch Gasströmungskanäle, die
in der Artikelabstützeinrichtung
vergraben sind, oder offene Rinnen verbunden sind, die an vorbestimmten Positionen
in der Abstützeinrichtung
in der abstützenden
Zone an geordnet sind. Die Hinterfüllungsgas-Abgabezonen, die
in
US 2002/0159217 offenbart
sind, sind jedoch Teil eines Heizsystems, das angeordnet ist, um
Wafer auf ungefähr
350°C zu
erwärmen.
Die Hinterfüllungsgas-Durchflussrate,
die notwendig ist, um den Strahlungswärmeverlust von dem Wafer auszugleichen,
ist derart, dass die Abstützeinrichtung
in einem anderen Strömungsregime
als EUV-Lithographie arbeitet. Eine ähnliche Abstützeinrichtung
ist in
EP 1 119 040
A offenbart.
US 2003/0127605
A offenbart eine abtastende Lithographievorrichtung, die
eine Vakuumbefestigungseinrichtung aufweist (
2). Die
Vakuumbefestigungseinrichtung weist Gasabgabezonen auf, die durch Kanäle (88)
verbunden sind, die in der Befestigungseinrichtung vergraben sind.
Auch wenn
US 2003/0127605
A offenbart (Absatz 0208), dass EUV-Licht verwendet werden
kann, kann dies nicht als eine nacharbeitbare Offenbarung angesehen werden,
weil der Umgebungsdruck einer EUV-Vorrichtung kein geeignetes Vakuumfestspannen
bzw. -festhalten zulassen würde.
-
In
einer photolithographischen Vorrichtung, die eine Artikelabstützeinrichtung
aufweist, bei der die Hinterfüllungsgas-Abgabezone die Abstützzone im
Wesentlichen umschließt,
ist eine Hinterfüllungsgas-Abgabeeinrichtung
vorgesehen, bei der ausgewählte
Positionen, bevorzugt entlang aller Positionen entlang eines Randes
des Abstützbereichs,
auf einen vorbestimmten Hinterfüllungsgasdruck
gebracht werden. Die resultierende Hinterfüllungsgasströmung wird
in einem stationären
Zustand den umschlossenen Bereich gefüllt haben und auf diese Weise
einen im Wesentlichen konstanten Hinterfüllungsgasdruck in dem Bereich
bereitstellen, was in gleichförmigen thermischen
Leitfähigkeitseigenschaften
in dem Bereich resultiert. Bevorzugt hat die Abgabezone in Bezug
auf einen Gasströmungswiderstand
zwischen dem Artikel und der Artikelabstützeinrichtung einen verringerten
Gasströmungswiderstand.
Zum Beispiel kann nicht nur ein Gaszuführungskanal in Richtung auf
die Abgabezone, sondern können
auch die Gaszuführungsbereiche,
die die Abgabeöffnung
der Gaszuführungskanäle umgeben
und eine Gasabgabezone bilden, ausgestaltet sein, um einen verringerten Strömungswiderstand
zu haben, was eine kurze Wartezeit zur Folge hat, in der das Hinterfüllungsgas die
Rückseite
des Artikels füllt.
Ferner kann die Abgabezone bevorzugt durch eine konzentrische Gaszuführrinne
bzw. -vertiefung gebildet werden. Insbesondere kann die Abgabezone
für einen
kreisförmigen Abstützbereich
durch eine ringförmige
Vertiefung dicht an dem Rand des Abstützbereichs gebildet werden.
Die ringförmige
Vertiefung bildet eine Rinne, die durch den Artikel begrenzt wird,
wenn er von der Artikelabstützeinrichtung
abgestützt
wird.
-
Alternativ
oder in Kombination damit kann die Abgabezone eine Vielzahl voneinander
beabstandeter Gaszuführungen
aufweisen. Genauer können
die voneinander beabstandeten Gaszuführungen durch Gaskanalöffnungen
gebildet werden, die ein regelmäßiges konzentrisches
Muster bilden, das dicht an dem Rand des Abstützbereichs angeordnet ist.
-
Ferner
erstreckt sich allgemein in Konfigurationen mit hartem vorspringenden
Rand der Artikel über
den harten vorspringenden Rand hinaus. Daher wird in derartigen
Konfigurationen in einer Randzone des Artikels aufgrund des Fehlens
von Hinterfüllungsgas
keine thermische Leitfähigkeit
bereitgestellt. In der Ausgestaltung gemäß der Erfindung wird sogar
in der Zone verringerten Hinterfüllungsgasdruckes
außerhalb
des umschlossenen Bereiches eine thermische Leitfähigkeit
bereitgestellt, die eine verbesserte thermische Leitfähigkeit
in der Randzone des Artikels bereitstellt.
-
Es
kann sein, dass die Abstützzone
nicht durch eine Dichtung mit hartem vorspringenden Rand begrenzt
ist oder überhaupt
nicht durch einen Begrenzungswand begrenzt ist. Da die Abgabezone in
der Nähe
des Randes der Abstützzone
angeordnet ist, fällt
der Hinterfüllungsdruck
in nur einem sehr kleinen Bruchteil der Abstützzone auf schließlich die
(Vakuum-) Bedingungen ab, die in der lithographischen Vorrichtung
vorliegen. Somit folgt, dass die Dichtungsanordnung weggelassen
werden kann, was in besseren Ausrichtungseigenschaften der Artikelabstützeinrichtung
resultiert. In manchen Ausgestaltungen kann es vorteilhaft sein,
irgendeine Art von Dichtung zu haben, insbesondere eine "Nicht-Kontakt"-Dichtung oder "undichte" Dichtung, die einen
erhöhten
Strömungswiderstand
bildet, um die Gasströmung
zu begrenzen und den Gasdruck in der Nähe des Randes des Artikels
zu erhöhen.
Daher ist die Abstützzone
bevorzugt durch eine Begrenzungswand begrenzt, die eine Berenzungswandhöhe definiert,
die unterhalb der Ebene der Abstützeinrichtung liegt.
Dies funktioniert insbesondere gut, wenn das Hinterfüllungsgas
ein inertes Gas ist, wie etwa Argon. Für diese Art von Gasen ist der
zulässige
Hintergrunddruck der Vakuumumgebung relativ groß, und eine Ausströmrate von
weniger als 1 mbar·l/s,
insbesondere 0,15 mbar·l/s,
ist für
Argon als ein Hinterfüllungsgas
in Abhängigkeit
von der relativen Position der Artikelabstützeinrichtung akzeptabel. In
Abwesenheit einer dichtenden Begrenzung wurde die Ausströmrate zu
0,12 mbar·l/s
berechnet, was sich als innerhalb der oben angegebenen oberen Grenze
liegend herausstellte. Die berechnete Ausströmrate war 3 × 10–3 mbar·l/s, was
weit innerhalb der obigen maximalen Spezifikation ist. Diese Werte
sind für
einen angewendeten Hintergrunddruck von 1 × 10–3 mbar.
Wenn der Hintergrunddruck der Vakuumumgebung niedriger ist, wird
die Ausströmrate
entsprechend erniedrigt. Eine Rinne kann unmittelbar benachbart
zu der Begrenzungswand vorhanden sein. Ein derartiges erhöhtes Volumen
für das
Hinterfüllungsgas
in der Nähe
der dichtenden Begrenzung kann einen erhöhten Strömungswiderstand in dem molekularen
Strömungsregime
bilden.
-
Die
Hinterfüllungsgasausgestaltung
der Erfindung wird in einer lithographischen Vorrichtung verwendet,
die ein Vakuum pumpensystem zum Bereitstellen eines Vakuumdrucks
zum Betrieb der lithographischen Vorrichtung unter Vakuumdruckbedingungen
aufweist, wobei die Vakuumpumpe arbeitet, um Hinterfüllungsgas
zu beseitigen, das von der Rückseite
des Artikels strömt.
-
In
einer derartigen Ausgestaltung wird die Vakuumpumpe, insbesondere
eine Vakuum-Turbopumpe, einfach betrieben, um das ausströmende Hinterfüllungsgas
zu entfernen. Eine derartige Entfernung wird effizient durchgeführt, wenn
das Vakuumpumpensystem eine Absaugzone aufweist, die die Abstützzone umschließt. In einem
derartigen Fall können
entweichende Hinterfüllungsgaspartikel
unmittelbar eingefangen werden, bevor sie den Beleuchtungsprozess
möglicherweise
nachteilig beeinflussen.
-
Auch
wenn in diesem Text speziell auf die Verwendung von lithographischen
Vorrichtungen bei der Herstellung von ICs Bezug genommen werden kann,
ist darauf hinzuweisen, dass die hierin beschriebene lithographische
Vorrichtung andere Anwendungen haben kann, wie etwa die Herstellung
integrierter optischer Systeme, Führungs- und Detektionsmuster
für magnetische
Domänenspeicher,
Flüssigkristallanzeigen
(LCDs), Dünnfilmmagnetköpfe usw.
Der Fachmann wird erkennen, dass in dem Kontext derartiger alternativer
Anwendungen jede Verwendung der Begriffe "Wafer" oder "Chip" hierin
als synonym mit den allgemeineren Begriffen "Substrat" bzw. "Zielbereich" angesehen werden kann. Das Substrat,
auf das hierin Bezug genommen wird, kann vor oder nach der Belichtung
in zum Beispiel einer Spur (track, einem Werkzeug, das typischerweise eine
Schicht Photoresist auf ein Substrat aufbringt und das belichtete
Photoresist entwickelt) oder einem Metrologie- oder Prüfwerkzeug
verarbeitet werden. Wo es anwendbar ist, kann die Offenbarung hierin
auf derartige und andere Substratverarbeitungswerkzeuge angewendet
werden. Ferner kann das Substrat mehr als einmal verarbeitet werden, zum
Beispiel um einen Mehrschicht-IC zu erzeugen, so dass der hierin
verwendete Begriff Substrat auch ein Substrat bezeichnen kann, das
bereits mehrere bearbeitete Schichten enthält.
-
Die
Begriffe "Strahlung" und "Strahl", die hierin verwendet
werden, umfassen extreme ultraviolette (extreme ultraviolet, EUV)
Strahlung (z.B. mit einer Wellenlänge in dem Bereich von 5 bis
20 nm).
-
Der
hierin verwendete Begriff "Strukturierungsmittel" bzw. "Strukturierungseinrichtung" sollte breit so
interpretiert werden, dass er Mittel bzw. Einrichtungen bezeichnet,
die verwendet werden können,
um einen Projektionsstrahl mit einem Muster bzw. einer Struktur
in seinem Querschnitt zu versehen, um ein Muster bzw. eine Struktur
in einem Zielbereich des Substrats zu erzeugen. Es ist darauf hinzuweisen,
dass es sein kann, dass das Muster, mit dem der Projektionsstreifen
versehen ist, nicht genau dem gewünschten Muster in dem Zielbereich
des Substrats entspricht. Im Allgemeinen entspricht das Muster,
mit dem der Projektionsstrahl versehen ist, einer bestimmten funktionellen
Schicht in einem Bauelement, das in dem Zielbereich erzeugt wird,
wie etwa einer integrierten Schaltung.
-
Strukturierungsmittel
können
transmissiv oder reflektiv sein. Beispiele von Strukturierungsmitteln
bzw. -einrichtungen umfassen Masken, programmierbare Speicheranordnungen
und programmierbare LCD-Bildschirme. Masken sind in der Lithographie wohl
bekannt und umfassen Maskentypen wie etwa binäre Maskentypen, alternierende
Phasen-(alternating Phase-shift) und Halbtonphasenmaskentypen (attenuated
Phase-shift) sowie verschiedene hybride Maskentypen. Ein Beispiel
einer programmierbaren Spiegelanordnung verwendet eine Matrixanordnung kleiner
Spiegel, von denen jeder einzeln geneigt bzw. gekippt werden kann,
um einen ankommenden Strahlungsstrahl in verschiedene Richtungen
zu reflektieren. Auf diese Weise wird der reflektierte Strahl strukturiert
bzw. mit einem Muster versehen. In jedem Beispiel von Strukturierungsmitteln
kann die Abstützkonstruktion
zum Beispiel ein Rahmen oder Tisch sein, der nach Bedarf stationär oder bewegbar
sein kann und der gewährleisten
kann, dass sich das Strukturierungsmittel bzw. die Strukturierungseinrichtungen,
zum Beispiel in Bezug auf das Projektionssystem, in einer gewünschten
Position befindet. Jede Verwendung der Begriffe "Zwischenschablone" oder "Maske" hierin kann als synonym mit dem allgemeineren
Begriff "Strukturierungsmittel" bzw. "Strukturierungseinrichtung" angesehen werden.
-
Der
hierin verwendete Begriff "Projektionssystem" sollte so interpretiert
werden, dass er reflektive optische Systeme umfasst. Jede Verwendung des
Begriffs "Linse" hierin kann als
synonym mit dem allgemeineren Begriff "Projektionssystem" angesehen werden.
-
Das
Beleuchtungssystem kann verschiedene Typen reflektiver optischer
Komponenten zum Ausrichten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls
von Strahlung umfassen, und derartige Komponenten können unten
auch kollektiv oder einzeln als eine "Linse" bezeichnet werden.
-
Die
lithographische Vorrichtung kann von einer Art mit zwei (zweistufig)
oder mehr Substrattischen (und/oder zwei oder mehr Maskentischen) sein.
In derartigen "mehrstufigen" Maschinen können die
zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, oder vorbereitende Schritte können an
einem oder mehreren Tischen durchgeführt werden, während einer
oder mehrere andere Tische zur Belichtung verwendet werden.
-
Nun
werden Ausführungsformen
der Erfindung lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen
beschrieben, in denen entsprechende Bezugszeichen entsprechende
Teile kennzeichnen und in denen:
-
1 eine
lithographische Vorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt,
-
2 eine
herkömmliche
elektrostatische Artikelabstützeinrichtung
zeigt,
-
3 ein
Beispiel einer Artikelabstützeinrichtung
zeigt, die nicht Teil der Erfindung bildet,
-
4 ein
weiteres Beispiel der Artikelabstützeinrichtung zeigt, die nicht
Teil der Erfindung bildet,
-
5 eine
Ausführungsform
der Artikelabstützeinrichtung
gemäß der Erfindung
zeigt,
-
6 eine
Seitenansicht der Artikelabstützeinrichtung
gemäß 5 entlang
der Linie X-X zeigt und
-
7 eine
berechnete Ausströmrate
in Abhängigkeit
von der Geometrie der Begrenzungswand darstellt.
-
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1 zeigt
schematisch eine lithographische Vorrichtung gemäß einer bestimmten Ausführungsform
der Erfindung. Die Vorrichtung weist auf:
- – ein Beleuchtungssystem
(Beleuchtungseinrichtung) IL zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls PB
von Strahlung (EUV-Strahlung),
- – eine
erste Abstützkonstruktion
(z.B. einen Maskentisch) MT, die zum Abstützen einer Strukturierungseinrichtung
(z.B. einer Maske) MA vorgesehen ist und mit einer ersten Positionierungseinrichtung
PM zur genauen Positionierung der Strukturierungseinrichtung in
Bezug auf ein Objekt PL verbunden ist,
- – einen
Substrattisch (z.B. einen Wafertisch) WT, der zum Halten eines Substrats
(z.B. eines photoresistbeschichteten Wafers) W vorgesehen ist und
mit einer zweiten Positionierungseinrichtung PW zur genauen Positionierung
des Substrats in Bezug auf das Objekt PL verbunden ist, und
- – ein
Projektionssystem (eine reflektive Projektionslinse) PL zum Abbilden
eines Musters, mit dem der Projektionsstrahl PB durch die Strukturierungseinrichtung
MA versehen wurde, auf einen Zielbereich C (der z.B. einen oder
mehrere Chips aufweist) des Substrats W.
-
Wie
hier gezeigt ist, ist die Vorrichtung von einem reflektiven Typ
(die z.B. eine reflektive Maske oder eine programmierbare Spiegelanordnung
von einem Typ einsetzt, wie er oben beschrieben wurde).
-
Die
Beleuchtungseinrichtung IL empfängt
einen Strahl von Strahlung von einer Strahlungsquelle SO. Die Quelle
und die lithographische Vorrichtung können separate Gegenstände bzw.
Einheiten sein, zum Beispiel dann, wenn die Quelle eine Plasmaentladungsquelle
ist. In derartigen Fällen
wird die Quelle nicht als einen Teil der lithographischen Vorrichtung bildend
angesehen, und der Strahlungsstrahl wird allgemein mit der Hilfe
eines Strahlungssammlers, der zum Beispiel geeignete Sammelspiegel
und/oder einen Spektralreinheitsfilter (spectral purity filter)
aufweist, von der Quelle SO zu der Beleuchtungseinrichtung IL geleitet.
In anderen Fällen
kann die Quel le ein integraler Teil der Vorrichtung sein, zum Beispiel dann,
wenn die Quelle eine Quecksilberlampe ist. Die Quelle SO und die
Beleuchtungseinrichtung IL können
als ein Strahlungssystem bezeichnet werden.
-
Die
Beleuchtungseinrichtung IL kann eine Einstelleinrichtung zum Einstellen
der Winkelintensitätsverteilung
des Strahls aufweisen. Im Allgemeinen kann zumindest die äußere und/oder
die innere radiale Ausdehnung (allgemein als σ-außen bzw. σ-innen bezeichnet) der Intensitätsverteilung
in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung eingestellt werden.
Die Beleuchtungseinrichtung stellt einen konditionierten Strahl
von Strahlung bereit, der als Projektionsstrahls PB bezeichnet wird
und eine gewünschte
Gleichförmigkeit
und Intensitätsverteilung in
seinem Querschnitt hat.
-
Der
Projektionsstrahl PB fällt
auf die Maske MA ein, die auf dem Maskentisch MT gehalten wird. Von
der Maske MA reflektiert gelangt der Projektionsstrahl PB durch
die Linse PL, die den Strahl auf einen Zielbereich C auf dem Substrat
W fokussiert. Mit der Hilfe der zweiten Positionierungseinrichtung
PW und des Positionssensors IF2 (z.B. einer interferometrischen
Vorrichtung) kann der Substrattisch WT präzise bewegt werden, um z.B.
verschiedene Zielbereiche C in dem Weg des Strahls PB zu positionieren.
In ähnlicher
Weise können
die erste Positionierungseinrichtung PM und der Positionssensor
IF1 verwendet werden, um die Maske MA präzise in Bezug auf den Weg des
Strahls PB zu positionieren, z.B. nach mechanischer Abholung aus
einer Maskenbibliothek oder während
einer Abtastung. Im Allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische
MT und WT mit der Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und
eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) realisiert, die einen
Teil der Positionierungseinrichtungen PM und PW bilden. Die Maske
MA und das Substrat W können
unter Verwendung von Maskenausrichtungsmarkierungen M1, M2 und Substratausrichtungsmarkierungen
P1, P2 ausgerichtet werden.
-
Die
gezeigte Vorrichtung kann in den folgenden Betriebsarten verwendet
werden:
- 1. In einer Abtastbetriebsart werden
der Maskentisch MT und der Substrattisch WT synchron abgetastet
bzw. überstrichen,
während
ein Muster, mit dem der Projektionsstrahl versehen ist, auf einen
Zielbereich C projiziert wird (d.h. eine einzelne dynamische Belichtung).
Die Geschwindigkeit und Richtung des Substrattisches WT in Bezug auf
den Maskentisch MT wird durch die Vergrößerungs-(Verkleinerungs-) und
Bildumkehreigenschaften des Projektionssystems PL bestimmt. In der
Abtastbetriebsart begrenzt die maximale Größe des Belichtungsfeldes die
Breite (in der Nicht-Abtastrichtung) des Zielbereichs in einer einzelnen
dynamischen Belichtung, während
die Länge
der Abtastbewegung die Höhe
(in der Abtastrichtung) des Zielbereichs bestimmt.
- 2. In einer anderen Betriebsart wird der Maskentisch MT eine
programmierbare Strukturierungseinrichtung haltend im Wesentlichen
stationär
gehalten, und der Substrattisch WT wird bewegt oder abgetastet bzw. überstrichen,
während
ein Muster, mit dem der Projektionsstrahl versehen ist, auf einen
Zielbereich C projiziert wird. In dieser Betriebsart wird allgemein
eine gepulste Strahlungsquelle eingesetzt, und die programmierbare
Strukturierungseinrichtung wird nach Bedarf nach jeder Bewegung
des Substrattisches WT oder zwischen aufeinanderfolgenden Strahlungspulsen
während
einer Abtastung aktualisiert. Diese Betriebsart kann leicht auf
maskenlose Lithographie angewendet werden, die programmierbare Strukturierungseinrichtungen
verwendet, wie etwa eine programmierbare Spiegelanordnung eines
Typs, wie er oben beschrieben wurde.
-
Kombinationen
und/oder Variationen der oben beschriebenen Verwendungsarten können ebenfalls
eingesetzt werden.
-
2 zeigt
eine Ausführungsform
des Standes der Technik einer Artikelabstützeinrichtung 1. In dieser
Ausführungsform
ist die Artikelabstützeinrichtung 1 zum
Abstützen
eines Wafers vorgesehen, wird kurz als Waferabstütztisch bezeichnet und ist
im Wesentlichen kreisförmig
in ihrer Form, was für
Waferabstütztische üblich ist.
Die Artikelabstützeinrichtung kann
jedoch auch von einer anderen Form sein, insbesondere einer quadratischen
Form. Der Waferabstütztisch 1 weist
eine Vielzahl von Vorsprüngen 2 auf,
die dimensioniert sind, um eine ebene Abstützungeinrichtung zum Abstützen eines
Wafers (nicht gezeigt) bereitzustellen. Aus Gründen der Klarheit sind nur
einige wenige Vorsprünge 2 bezeichnet.
In den Zeichnungen sind sie allgemein durch offene Kreise gekennzeichnet.
Die Vorsprünge 2 bilden
dadurch eine Abstützzone 3.
Die Grenze der Abstützzone 3 wird
durch eine umgebende Wand 4 gebildet, die eine Dichtung
zum Einschließen
von Hinterfüllungsgas
(nicht gezeigt) bildet. Die umgebende Wand 4 ist von derselben
Höhe wie
die abstützenden Vorsprünge 2 und
bildet dadurch ein abstützendes Element,
um den Wafer ebenfalls abzustützen.
Diese Art von Abstützung
wird als eine Dichtung mit "hartem
vorspringenden Rand" bezeichnet,
da die Begrenzungswand 4 während des Dichtens den Wafer physikalisch
berührt
und gegen seine Unterseite drückt.
Dies bewirkt, dass sich der Wafer verformt, und in die Abstützung des
Wafers wird Unebenheit eingeführt,
so dass die zu bestrahlende Waferoberfläche nicht perfekt eben ist.
-
In
dem Waferabstütztisch 1 der 1 wird Hinterfüllungsgas über Gaszuführungen 5 eingeleitet,
die sich an ausgewählten
Positionen befinden, gewöhnlich
in der Nähe
des Zentrums des Waferabstütztisches 1 oder
irgendwo leicht außerhalb
des Zentrums, wie es in 1 gezeigt ist. Aus Gründen der Klarheit
sind nur einige wenige Zuführungen 5 bezeichnet,
wobei die Zuführungen
in den Zeichnungen allgemein durch geschlossene Kreise oder dicke Linien
gekennzeichnet sind. Während
des Füllens dehnt
sich der Hinterfüllungsgasdruck
von den Positionen der Zuführungen 5 aus,
was in dem zugehörigen
entsprechenden Druckdiagramm schematisch angegeben ist, das schematisch
einen Hinterfüllungsgasdruck
P als eine Beziehung der radialen Position S von dem Zentrum des
Waferabstütztisches zeigt
(beliebige Einheiten). Es ist zu sehen, dass sich eine glockenförmige Druckkurve
I zu einem vollständig
ausgedehnten, im Wesentlichen gleichförmigen Gasdruck II in der Abstützzone 3 ausdehnt,
der durch den vorspringenden Dichtungsrand 4 begrenzt ist. Außerhalb
des vorspringenden Dichtungsrandes 4 gibt es kein Hinterfüllungsgas
und dementsprechend keinen Hinterfüllungsgasdruck. Dementsprechend gibt
es in der äußeren Zone
des Waferabstütztisches 1 keine
thermische Leitung, was zu nachteiligen Effekten, wie etwa lokaler
thermischer Ausdehnung, die für
die Bildauflösung
schädlich
ist, und sogar einer Verschlechterung des Wafers und/oder des Waferabstütztisches 1,
führt.
-
3 zeigt
ein erstes Beispiel der Artikelabstützeinrichtung 1, das
nicht Teil der Erfindung bildet. Das gezeigte Beispiel ist wieder
in Form eines Waferabstütztisches 1 von
einer im Wesentlichen kreisförmigen
Form vorgesehen. Hier ist die abstützende Zone 3 nicht
von einer Dichtung mit hartem vorspringenden Rand begrenzt, sondern
durch eine undichte Dichtung 6. Diese undichte Dichtung 6 kann
unter der Voraussetzung sogar fehlen, dass die Strömungseigenschaften
des Hinterfüllungsgasdrucks
in Bezug auf die Zuführpositionen
derart sind, dass in der Gegenwart des Umgebungsdrucks, der häufig ein
Vakuumdruck ist, ein ausreichender Druck aufgebaut werden kann.
Die Begrenzungsgaszuführungen 7 bilden eine
Gasabgabezone, die die Abstützzone 3 im
Wesentlichen einschließen,
da sie in der Nähe
ihres Randes angeordnet sind. Als ein praktischer Wert werden die
Gasführungen 5,
um zum Beispiel die Abstützzone 3 im
Wesentlichen zu umschließen,
in der Nähe
des Randes in einem Abstand von 1 bis 40 %, bevorzugt von 1 bis
15 % und noch mehr bevorzugt von 1 bis 5 % entfernt von der Begrenzung 6 in
Bezug auf eine radiale Strecke des Waferabstütztisches 1 angeordnet.
Als eine Regel befinden sich die Positionen der Gaszuführungen 7 soweit
wie möglich
an der Begrenzung 6, ohne die Gaseinströmung zum Zentrum des Waferabstütztisches 1 zu
sehr oder die Gasausströmung
von unter dem Wafer zu sehr zu beeinträchtigen. Während des Füllens dehnt sich der Hinterfüllungsgasdruck
von den Zuführungen 7 aus, was
in dem zugehörigen
entsprechenden Druckdiagramm schematisch angegeben ist, dass schematisch
einen Hinterfüllungsgasdruck
P als eine Beziehung der radialen Position S von dem Zentrum des Waferabstütztisches
zeigt (beliebige Einheiten). Da der Druck in der Nähe der Gaszuführungen 7 auf
ein vorbestimmtes Niveau gesteuert bzw. geregelt ist, wird der Hinterfüllungsgasdruck
in der Abstützzone 3 in
dem stationären
Zustand ebenfalls auf demselben vorbestimmten Niveau II' gehalten. In diesem
Beispiel dehnt sich die Druckkurve von den Rändern der abstützenden
Zone zu einer vollen Ausdehnung über die
gesamte abstützende
Zone 3 aus, wie es durch das Druckniveau I' angegeben ist. Aufgrund
der Gasausströmung
durch die undichte Dichtungszone 6 fällt der Druck wesentlich weiter
weg von dem Zentrum auf ein Nullniveau ab, als in der in 1 gezeigten
Ausgestaltung mit harter Dichtung, was eine bessere thermische Leitung
in der Randzone des Wafers bereitstellt. Infolgedessen werden die
in Bezug auf 1 diskutierten nachteiligen
Effekte überwunden, und
in der Nähe
der Ränder
des Wafers kann eine bessere Bildauflösung bereitgestellt werden.
-
4 zeigt
ein weiteres Beispiel, das nicht Teil der Erfindung bildet und bei
dem zusätzlich
zu den Randzuführungen 7 zentrale
Zuführungen 5 hinzugefügt sind.
Das Vorhandensein derartiger zentraler Zuführungen 5 ist dadurch
vorteilhaft, dass die Konfiguration stationären Zustandes mit Bezug auf 3 schneller
erreicht wird. Sobald sie erreicht ist, kann die Gasausströmung in
den zentralen Zuführungen 5 abgesperrt
werden.
-
5 zeigt
eine Artikelabstützeinrichtung 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Gaszuführungen durch Rinnen gebildet
werden, die in vorbestimmten Positionen in der abstützenden Zone 3 angeordnet
sind. Zumindest eine der Rinnen umschließt die abstützende Zone im Wesentlichen, wie
es durch die äußere Rinne 8 angegeben
ist. Die Rinnen befinden sich in gaszuführender Verbindung untereinander,
wie es durch einen Verbindungskanal 9 angegeben ist. Derartige
Kanäle
können
sich öffnen,
was eine verbindende Rinne 9 bildet. Derartige Kanäle 9 können auch
in der Artikelabstützeinrichtung
vergraben sein und nur an ihren Enden offene Verbindungen zu der
Hinterfüllungsgaszuführungszone 8 und
einer oder mehreren anderen weiter innen liegenden Zonen 10 bilden.
Eine weitere Rinne 11 kann benachbart zu der undichten
Begrenzungsdichtung 6 vorhanden sein. Eine derartige Rinne 11 kann
eine verbesserte Blockierung für
die Ausströmung
von Gas durch die Begrenzungsdichtung 6 in dem molekularen
Strömungsregime
bilden.
-
6 zeigt
eine schematische Höhenkarte der
Artikelabstützeinrichtung 1 entlang
der Linien X-X, die in 5 gezeigt sind. Ein Wafer 12 ist
oben auf den Vorsprüngen 2 angeordnet
(aus Gründen
der Klarheit mit einem leichten Zwischenraum dazwischen dargestellt).
Die Höhe
der Vorsprünge 2 ist eine
herkömmliche
Höhe von
ungefähr
5 μm, während die
undichte Dichtung 6 gegenüber dieser Höhe um einen
Betrag von 0,1 bis 5 μm
erniedrigt ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass die undichte Dichtung 6 in einer
optimierten Ausgestaltung vollständig
fehlen kann.
-
Zwischen
der letzten Reihe 13 und der vorletzten Reihe 14 von
Vorsprüngen 2 ist
eine Gaszuführungsrinne 9 vorhanden.
Zwischen der undichten Dichtung und der äußeren Reihe 13 ist
eine weitere Rinne 11 vorhanden. Unmittelbar außerhalb
der Waferabstützeinrichtung
kann eine Absaugpumpe 15 vorhanden sein, um ausströmendes Gas
einzufangen. Schematisch ist der Strömungsweg eines Gaspartikels
in dem molekularen Strömungsregime
angegeben. Aufgrund des Vorhandenseins der Rinne 11 kann
ein erhöhter
Widerstand gegenüber
einer Gasausströmung
gebildet werden.
-
7 stellt
die Ausströmraten
dar, die in Abhängigkeit
von einer bestimmten Geometrie der Begrenzungswand für einen
Standardwafer mit einem Umfang von 942 mm berechnet wurden. Diese
Geometrie weist eine Begrenzungswand auf, die eine erniedrigte Dichtung
(als "Zwischenraum" angegeben) von 200,
500, 1000, 2000 und 5000 nm auf. Wie erwartet nimmt die Ausströmrate mit
der Zwischenraumbreite zu, so dass die untere Linie in dem Diagramm
dem untersten Wert entspricht und die obere Linie in dem Diagramm
dem höchsten
Wert des Zwischenraums entspricht. Außerdem liegt die Zwischenraumbreite,
die dem Abstand der Begrenzungswand 6 zu der Gasversorgungszuführung 7 entspricht,
in einem Bereich von 0,1 mm bis 10 mm. Es ist gezeigt, dass in den
angegebenen Bereichen die Ausströmrate,
die in mbar·l/s
ausgedrückt
ist, von 0,5 × 10–4 bis
dicht an 1 variiert. Bevorzugt sollte die Ausströmrate des Hinterfüllungsgases
in die Stufenkammer weniger als 1 mbar·l/s, mehr bevorzugt weniger
als 0,1 mbar·l/s,
am meisten bevorzugt weniger als 10–5 mbar·l/s betragen.
Für ein
Zwischenraum von 5 μm
und eine Breite von 1 mm beträgt
die Ausströmrate
ungefähr
0,12 mbar·l/s,
weit innerhalb der angegebenen maximalen Ausströmrate. Diese Werte sind für einen
ausgeübten
(gesamten) Hintergrunddruck von 10–3 mbar.
Wenn der Hintergrunddruck der Vakuumumgebung niedriger ist, ist
die Ausströmrate
entsprechend erniedrigt. Außerdem
sollte die Ausströmrate
des Hinter füllungsgases
in die Stufenkammer geringer als 0,01 mbar·l/s, mehr bevorzugt geringer als
10–3 mbar·l/s, am
meisten bevorzugt weniger als 10–7 mbar·l/s sein.
-
Demzufolge
kann der Zwischenraum dann, wenn die äußere Gasversorgung 7 sich
weniger als 1 mm außerhalb
des Randes befindet, bis zu 5 μm
betragen. Eine bevorzugte Ausführungsform
für einen Wafer
wies einen Zwischenraum von 500 nm und eine Breite von 0,5 mm auf,
was eine Ausströmrate von
3 × 10–3 mbar·l/s ergibt.
Für eine
Zwischenschablonenstufe weist eine derartige Ausführungsform eine
Zwischenraumbreite von 2 mm und einen Zwischenraum von 200 nm für einen
Gesamtumfang von 1136 mm auf.
-
Die
Erfindung ist unter Bezugnahme auf eine Artikelabstützeinrichtung
dargestellt worden, die im Wesentlichen kreisförmig ist und die zum Abstützen eines
durch den Projektionsstrahl zu belichteten Wafers verwendet wird.
Es ist jedoch für
den Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung genauso auf jeden anderen
Artikel angewendet werden kann, insbesondere auf einen Artikel in
der Form einer Zwischenschablone.
-
Während oben
spezielle Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben worden sind, ist ersichtlich, dass die Erfindung
anders als beschrieben ausgeführt
werden kann. Es ist nicht beabsichtigt, dass die Beschreibung die
Erfindung beschränkt.
Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.